電流諧振型電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電流諧振型電源裝置，特別涉及能夠降低輕負(fù)載時的消耗電力的電流諧振型電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為能夠降低輕負(fù)載時消耗電力的電流諧振型電源裝置，例如公知有專利文獻(xiàn)1、2。
[0003]專利文獻(xiàn)1的電流諧振型電源裝置通過對電力檢測電路檢測出的電力值與閾值Vref進(jìn)行比較，來判定負(fù)載狀態(tài)是否是輕負(fù)載，在判定為負(fù)載狀態(tài)是輕負(fù)載的情況下，對突發(fā)(burst)振蕩動作和突發(fā)振蕩的周期進(jìn)行控制。
[0004]專利文獻(xiàn)2的電流諧振型電源裝置對流過開關(guān)元件的電流的相位進(jìn)行檢測，在檢測出的電流的相位比規(guī)定值小的情況下，判定為是輕負(fù)載而進(jìn)行突發(fā)振蕩動作，而且使高壓側(cè)(high side)開關(guān)和低壓側(cè)(low side)開關(guān)的占空比不對稱。
[0005]另外，在LLC(Inductor-1nductor_Capacitor:電感-電感-電容)電流諧振系統(tǒng)中，當(dāng)成為待機(jī)(standby)負(fù)載狀態(tài)時，從外部接收待機(jī)信號而從正常模式切換到待機(jī)模式。
[0006]具體而言，從變壓器的二次側(cè)的系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)輸出待機(jī)信號，該待機(jī)信號經(jīng)由光電耦合器輸入到變壓器的一次側(cè)的電源控制1C(集成電路)。例如，變壓器的一次側(cè)的電源控制1C的SB端子接收變壓器的二次側(cè)的待機(jī)用的光電耦合器的信號。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2014-60895號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特許第5384973號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在專利文獻(xiàn)1、2的電流諧振型電源裝置中，能夠檢測出輕負(fù)載而轉(zhuǎn)移到突發(fā)模式。
[0010]但是，在專利文獻(xiàn)1、2的電流諧振型電源裝置中，只對流過開關(guān)元件的電流或諧振電流的峰值進(jìn)行檢測，卻不能針對與輸入電壓變動等造成的頻率變動相伴的諧振電流波形的變化，準(zhǔn)確且穩(wěn)定地檢測負(fù)載電力。
[0011]因此，在專利文獻(xiàn)1、2的電流諧振型電源裝置中，除了通常的反饋控制中使用的光電耦合器以外，還需要接收待機(jī)信號的光電耦合器和構(gòu)成該電路的外圍部件，從而成本變高。
[0012]本發(fā)明的課題在于提供一種電流諧振型電源裝置，其在不從外部接收待機(jī)信號的情況下切換到待機(jī)模式，從而能夠削減待機(jī)用的光電耦合器和外圍電路來降低成本，并且能夠提尚系統(tǒng)的可靠性。
[0013]本發(fā)明的特征在于，具有:第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，它們串聯(lián)連接于直流電源的兩端；串聯(lián)電路，其連接于所述第1開關(guān)元件與所述第2開關(guān)元件的連接點(diǎn)以及所述直流電源的一端，并且串聯(lián)連接有電抗器、變壓器的一次繞組以及電容器；整流平滑電路，其對所述變壓器的二次繞組所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而輸出直流電壓；控制電路，其使所述第1開關(guān)元件和所述第2開關(guān)元件交替地導(dǎo)通/截止；電壓檢測電路，其檢測所述整流平滑電路的直流電壓；信號生成電路，其根據(jù)所述電壓檢測電路檢測出的直流電壓而生成用于使所述第1開關(guān)元件和所述第2開關(guān)元件導(dǎo)通/截止的反饋信號，向所述控制電路輸出反饋信號；負(fù)載電流檢測電路，其對流過所述電容器的諧振電流中包含的負(fù)載電流進(jìn)行檢測；待機(jī)狀態(tài)檢測電路，其根據(jù)所述負(fù)載電流檢測電路檢測出的負(fù)載電流和待機(jī)閾值而檢測待機(jī)狀態(tài)；以及突發(fā)振蕩電路，當(dāng)檢測出了待機(jī)狀態(tài)時，所述突發(fā)振蕩電路根據(jù)所述反饋信號而生成用于突發(fā)振蕩動作的信號。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，負(fù)載電流檢測電路對流過電容器的諧振電流中所包含的負(fù)載電流進(jìn)行檢測，待機(jī)狀態(tài)檢測電路根據(jù)檢測出的負(fù)載電流和閾值，來檢測待機(jī)狀態(tài)，因此，當(dāng)檢測出待機(jī)狀態(tài)時，能夠根據(jù)反饋信號而生成用于突發(fā)振蕩動作的信號。因此，能夠提供一種電流諧振型電源裝置，其在不從外部接收待機(jī)信號的情況下切換到待機(jī)模式，從而能夠削減待機(jī)用的光電耦合器和外圍電路來降低成本，并且能夠提高系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的輕負(fù)載時和重負(fù)載時的各部分的動作的時序圖。
[0017]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的突發(fā)振蕩動作波形的時序圖。
[0018]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例2的電流諧振型電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]標(biāo)號說明
[0020]DB:全波整流電路；C1?C6:電容器；Lr、L1:電抗器；D1?D3:二極管；Q1?Q3:開關(guān)元件；τ:變壓器；Ρ:—次繞組；S1、S2:二次繞組；R1?R5:電阻；PC:光電耦合器；ZD1:齊納二極管;TrU Tr2:晶體管；10:控制電路；11:待機(jī)檢測比較器;12、14:比較器；13 ??充放電控制部;15:邏輯電路;16:振蕩器(0SC) ;17、18 與(and) ”電路;19:高壓側(cè)驅(qū)動器;20:低壓側(cè)驅(qū)動器；22:反相器；30:輸出電壓檢測電路；31:PFC控制部；SW1、SW2:開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面，參照附圖，對本發(fā)明的電流諧振型電源裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022](實(shí)施例1)
[0023]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的電流諧振型電源裝置構(gòu)成為具有:全波整流電路DB、電容器C1、控制電路10、電抗器Lr、開關(guān)元件Ql、Q2、變壓器T、二極管Dl、D2、電容器C2?C4、光電耦合器PC、輸出電壓檢測器30、電容器CL、SB以及電阻R1。
[0024]全波整流電路DB對交流電壓AC進(jìn)行全波整流，且將全波整流電壓經(jīng)由電容器C1向串聯(lián)連接的開關(guān)元件Q1(第1開關(guān)元件)和開關(guān)元件Q2(第2開關(guān)元件)輸出。開關(guān)元件Q1和開關(guān)元件Q2由M0SFET等開關(guān)元件構(gòu)成。
[0025]在開關(guān)元件Q2的漏極-源極之間，連接有電流諧振用的電抗器Lr、變壓器T的一次繞組P以及電流諧振用的電容器C2的串聯(lián)電路。變壓器T的二次繞組S1與二次繞組S2串聯(lián)連接，二次繞組S1的一端與二極管D1的陽極連接。二次繞組S2的一端與二極管D2的陽極連接。
[0026]二極管D1的陰極和二極管D2的陰極連接于電容器C3的一端、光電耦合器PC的光電二極管的陽極以及輸出電壓檢測器30的一端。二次繞組S1的另一端和二次繞組S2的另一端連接于電容器C3的另一端和輸出電壓檢測器30的另一端。
[0027]開關(guān)元件Q1與開關(guān)元件Q2根據(jù)控制電路10的控制信號而交替導(dǎo)通/截止。輸出電壓檢測器30檢測電容器C3的兩端的輸出電壓，將檢測出的電壓作為反饋信號經(jīng)由光電耦合器PC向一次側(cè)的控制電路10的FB端子輸出。
[0028]控制電路10根據(jù)來自輸出電壓檢測器30的反饋信號使開關(guān)元件Q1和開關(guān)元件Q2交替地導(dǎo)通/截止。變壓器T的一次繞組P的一端和電容器C2的一端連接于電容器C4的一端，電容器C4的另一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端接地。
[0029]控制電路10由集成電路(1C)構(gòu)成，具有:比較器11、12、14、充放電控制部13、邏輯電路15、振蕩器(0SC) 16、“與”電路17、18、高壓側(cè)驅(qū)動器19以及低壓側(cè)驅(qū)動器20。
[0030]控制電路10具有與開關(guān)元件Q1的柵極連接的VGH端子、與開關(guān)元件Q2的柵極連接的VGL端子、與電阻R1的一端連接的PL端子、與電容器Ca連接的CL端子、與電容器C SB連接的SB端子以及與光電耦合器PC內(nèi)的光電晶體管的集電極連接的FB端子。
[0031 ](實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的特征性結(jié)構(gòu))
[0032]下面，說明實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的特征。該電流諧振型電源裝置具有自動待機(jī)功能，該自動待機(jī)功能是如下這樣的功能:在不從外部接收待機(jī)信號的情況下在1C內(nèi)部檢測出待機(jī)狀態(tài)負(fù)載而從通常模式切換到待機(jī)模式。待機(jī)狀態(tài)負(fù)載的檢測中使用了流過變壓器的一次繞組的電流的信息。
[0033]在LLC電流諧振系統(tǒng)中，變壓器的一次繞組電流包含循環(huán)電流(不向變壓器的二次側(cè)送出的電流)和負(fù)載電流(與輸出電流成比例的電流)。通過從該一次繞組電流中只取出負(fù)載電流的信息，能夠檢測待機(jī)狀態(tài)。
[0034]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的電流諧振型電源裝置的輕負(fù)載時和重負(fù)載時的各部分的動作的時序圖。圖2的(a)表示輕負(fù)載時的波形，圖2的(b)表示重負(fù)載時的波形，一般來說，與輕負(fù)載時相比重負(fù)載時的振蕩周期較長。
[0035]如圖2的(a)、(b)所示，如果向開關(guān)元件Q1的柵極施加由脈沖信號構(gòu)成的VGH端子電壓，則在變壓器T的一次繞組P中流動諧振電流。如果用電容器C4(對應(yīng)于本發(fā)明的負(fù)載電流檢測電路)提取該諧振電流且經(jīng)由控制電路10的開關(guān)SW1向CL端子輸入該諧振電流，則能夠獲得CL端子內(nèi)部輸入電流。該CL端子內(nèi)部輸入電流與上述的變壓器的一次繞組電流同樣地包含了負(fù)載電流和循環(huán)電流。
[0036]如圖2所示，在開關(guān)元件Q1的整個導(dǎo)通期間取入了 CL端子內(nèi)部輸入電流的情況下，循環(huán)電流如波形所示那樣以正負(fù)相同的方式流動著電流，所以循環(huán)電流進(jìn)行平均后為零。另一方面，負(fù)載電流在上述整個導(dǎo)通期間被與CL端子連接的電容器(^積分，所以能夠獲得由相當(dāng)于其平均負(fù)載電流值的直流電壓構(gòu)成的CL端子電壓。因?yàn)樵揅L端子電壓反映了負(fù)載電流的信息，所以如圖2所示那樣與輕負(fù)載相比，重負(fù)載的CL端子電壓(或者平均負(fù)載電流)較高。此外，電容器C4、Ca對應(yīng)于本發(fā)明的負(fù)載電流檢測電路。
[0037]待機(jī)檢測比較器11對應(yīng)于本發(fā)明的待機(jī)狀態(tài)檢測電路，其反相輸入端子輸入電容器Ca的兩端電壓，同相輸入端子輸入待機(jī)閾值VI，當(dāng)電容器C &的兩端電壓是待機(jī)閾值VI以上時，待機(jī)檢測比較器11檢測出穩(wěn)定狀態(tài)而向邏輯電路15和開關(guān)SW2輸出低電平來選擇開關(guān)SW2的FB端子。
[0038]此時，輸入到FB端子的反饋信號經(jīng)由開關(guān)SW2輸出至振蕩器(0SC) 16，振蕩器(0SC) 16根據(jù)反饋信號的值對脈沖信號的振蕩周期(頻率)進(jìn)行控制，并且生成高壓側(cè)用脈沖信號和低壓側(cè)用脈沖信號。高壓側(cè)扎的脈沖信號和低壓側(cè)L的脈沖信號具有死區(qū)時間(dead time)并且高電平和低電平交替變化。
[0039]“與”電路17求取高壓側(cè)扎的脈沖信號和邏輯電路15的輸出之間的邏輯“與(and) ”，向高壓側(cè)驅(qū)動器19輸出邏輯輸出?！芭c”電路18求取低壓側(cè)匕的脈沖信號和邏輯電路15的輸出之間的邏輯“與”，向低壓側(cè)驅(qū)動器20輸出邏輯輸出。
[0040]高壓側(cè)驅(qū)動器19根據(jù)來自“與”電路17的輸出使開關(guān)元件Q1導(dǎo)通/截止。低壓側(cè)驅(qū)動器20根據(jù)來自“與”電路18的輸出使開關(guān)元件Q2導(dǎo)通/截止。
[0041]在待機(jī)檢測比較器11檢測出了穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，因?yàn)檫壿嬰娐?5向“與”電路17、18輸出高電平，所以開關(guān)元件Q1和開關(guān)元件Q2被交替地導(dǎo)通/截止。
[0042]接著，當(dāng)電容器Ca的兩端電壓低于待機(jī)閾值V