电流谐振型电源装置的制造方法
电流谐振型电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流谐振型电源装置，尤其涉及电流谐振型电源装置的轻负载时的输出电压控制。
【背景技术】
[0002]图13是表示现有的电流谐振型电源装置的电路图。在图13中，在对交流电压进行整流的全波整流电路RCl的输出两端连接有平滑电容器Cl，并且连接有由MOSFET构成的开关元件Ql和开关元件Q2的串联电路。开关元件Ql和开关元件Q2交替地导通/截止。在开关元件Q2的两端连接有谐振电抗器Lr、变压器T的一次绕组P以及电流谐振电容器C2的串联电路。
[0003]变压器T的二次绕组SI与二次绕组S2串联连接，在二次绕组SI的一端连接着二极管Dl的阳极，在二次绕组S2的一端连接着二极管D2的阳极。二极管Dl的阴极和二极管D2的阴极与平滑电容器C3的一端连接，平滑电容器C3的另一端连接于二次绕组SI的一端与二次绕组S2的一端之间的连接点。平滑电容器C3的两端连接有检测器11。另外，作为谐振电抗器Lr，可以替代地使用变压器T的漏感。
[0004]检测器11检测平滑电容器C3的输出电压，并输出到振荡器13。振荡器13对应于平滑电容器C3的输出电压，生成使振荡频率可变的频率信号。在来自振荡器13的频率信号为通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压后的分压电压以上的情况下，比较器CMl输出高电平，在来自振荡器13的频率信号小于通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压后的分压电压的情况下，比较器CMl输出低电平。
[0005]反相器INl使来自比较器CMl的输出反相并通过反相输出使开关元件Q2导通/截止。高压侧(high side)驱动器12通过来自比较器CMl的输出使开关元件Ql导通/截止。
[0006]接着说明如上构成的现有的电流谐振型电源装置的动作。首先，在开关元件Ql导通后，在RCl — Ql — Lr — P — C2 — RCl的路径中流过电流。该电流是在变压器T的I次侧的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S2、二极管D2、电容器C3而从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，其谐振频率低于开关元件Ql的导通期间，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为体现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0007]开关元件Ql截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、以及开关元件Q2的两端具有的电压谐振电容器Crv(未图示)的电压准谐振。此时，电容较小的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Ql的电流在开关元件Ql截止的同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv放电至零伏，则电流转移到开关元件Q2的内部二极管。此时，蓄积于变压器T中的励磁电流的能量经由开关元件Q2的内部二极管对电流谐振电容器C2进行充电。通过在该期间内使开关元件Q2导通，能够实现开关兀件Q2的零电压开关动作。
[0008]开关元件Q2导通后，以电流谐振电容器C2为电源，在C2 — P — Lr — Q2 — C2的路径中流过电流。该电流是在变压器T的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S1、二极管Dl、平滑电容器C3从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，其谐振频率低于开关元件Q2的导通期间，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为显现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0009]开关元件Q2截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、以及电压谐振电容器Crv的电压准谐振。此时，较小电容的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Q2的电流在开关元件Q2截止的同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv被充电至平滑电容器Cl的输出电压，则电流转移到开关元件Ql的内部二极管。此时，蓄积于变压器T的励磁电流的能量经由开关元件Ql的内部二极管被再生于平滑电容器Cl中。通过在该期间内使开关元件Ql导通，能够实现开关元件Ql的零电压开关动作。
[0010]图14表示现有的电流谐振型电源装置的轻负载时的各部分的波形。在图14中，Id(Ql)表示开关元件Ql的漏极电流，I(P)表示在一次绕组P中流过的电流，V(C2)表示电流谐振电容器C2的两端电压，Vds(Q2)表示开关元件Q2的漏极/源极间的电压，V(P)表示一次绕组P的两端电压，V(Dl)表示二极管Dl的两端电压，V(D2)表示二极管D2的两端电压。
[0011 ] 此外，在现有的电流谐振型电源装置中，开关元件Ql和开关元件Q2以占空比50 %交替地重复导通/截止，控制切换频率，从而控制输出电压。此时，如图14所示，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以平滑电容器Cl的电压V(Cl)的两端电压的1/2电压为中心重复进行上下对象的充放电。由此，一次绕组P产生电压V(P)，二次绕组S1、S2产生电压，通过二极管Dl、D2对该电压进行整流，从而可获得输出电压。
[0012]另外，作为现有技术的关联技术，已知例如专利文献I?专利文献2所记载的电流谐振型电源装置。
[0013]专利文献1:日本特开2013-78228号公报
[0014]专利文献2:日本特开平7-135769号公报
[0015]但是，在现有的电流谐振型电源装置中，当在重负载下启动时，不能充分输出电压，启动性较差。
【发明内容】
[0016]本发明提供能够提高启动性的电流谐振型电源装置。
[0017]为了解决上述问题，本发明的特征在于，具有:第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端；串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接；全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止；检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压；电流检测部，其检测在所述变压器的一次绕组中流过的电流；软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于由所述电流检测部检测出的电流的值，设定所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间。
[0018]此外，本发明的特征在于，具有:第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端；串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接；全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率；电流检测部，其检测所述电容器的电流；软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电流检测部的所述电容器的电流，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。
[0019]根据本发明，提供能够提高启动性的电流谐振型电源装置。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。
[0021]图2是示出本发明实施例1的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0022]图3是示出本发明实施例1的电流谐振型电源装置的重负载时和轻负载时的各部分的波形的图。
[0023]图4是本发明实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。
[0024]图5是示出本发明实施例2的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0025]图6是本发明实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。
[0026]图7是示出本发明实施例3的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0027]图8是本发明实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。
[0028]图9是示出本发明实施例4的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0029]图10是本发明实施例5 的电流谐振型电源装置的电路图。
[0030]图11是示出本发明实施例5的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0031]图12是示出现有的电流谐振电源在导通占空比50%控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形和在实施例5的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形的图。
[0032]图13是示出现有的电流谐振型电源装置的电路图。
[0033]图14是示出现有的电流谐振型电源装置的轻负载时的各部分的波形的图。
[0034]标号说明
[0035]RCl:全波整流电路；Q1、Q2:开关元件；Lr:谐振电抗器；T:变压器；Ρ: —次绕组；
S1、S2:二次绕组；D1?D4、D10:二极管；C1、C3:平滑电容器；C2:电流谐振电容器；C4、C5、C6、C7、C8:电容器；R1?R4、R7?R9、R16?R20:电阻;CM1、G9:比较器；G12:运算放大器；SWl?SW4:开关;BF1、BF2:缓冲器；FF1:触发电路；G10:反相器;11、12、13:电流源；11:检测器；12:高压侧驱动器；13:振荡器；14、14a:V/I ; 16?20:加法器；Q5?QlO:晶体管。
【具体实施方式】
[0036]以下，参照附图详细说明本发明的电流谐振型电源装置的若干实施方式。
[0037][实施例1]
[0038]图1是本发明实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。在图1中，在启动时，电容器C5的电压VC5不够大，若在重负载时进行启动，则在轻负载、中等负载时维持输出电压不充分的状态，启动性恶化。因此，实施例1的电流谐振型电源装置的特征在于，设置有如下结构:在启动时，在一定期间内以50%的占空比进行动作。
[0039]具体而言，在启动时，切断V/I(电压电流转换器)14的输出，使电容器C6的充电电流的一部分作为软启动信号115、116流向电容器C7、C8，由此，在一定期间内，以50%的占空比进行动作。通过该动作，电压VC5上升，因此能够提高启动性。
[0040]图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置具有用于在启动时进行软启动的软启动电路。该软启动电路如以下方式构成。
[0041]电源Vcc与PNP型的晶体管Q5、Q6、Q7的发射极、电流源13的一端以及电阻R7的一端连接，晶体管Q5、Q6、Q7的基极被连接在一起。晶体管Q5的基极和集电极与电阻R9的一端连接。
[0042]晶体管Q6的集电极与NPN型晶体管Q8的集电极和加法器17连接。晶体管Q7的集电极与NPN型晶体管Q9的集电极和加法器16连接。
[0043]晶体管Q6在启动时，向加法器17传输软启动信号116。晶体管Q7在启动时，向加法器16传输软启动信号115。晶体管Q5、Q6、Q7构成软启动信号传输电路、镜像电路。
[0044]电阻R9的另一端与电容器C6的一端连接，电容器C6的另一端接地。利用从晶体管Q5经由电阻R9流过的电流14，对电容器C6进行充电。电阻R9和电容器C6构成在启动时生成软启动信号并设定软启动时间常数的软启动时间常数设定电路。
[0045]晶体管Q6的集电极与NPN型晶体管Q8的集电极连接，晶体管Q8的发射极接地。晶体管Q7的集电极与NPN型晶体管Q9的集电极连接，晶体管Q9的发射极接地。电流源13的另一端与NPN型晶体管QlO的集电极和基极连接，晶体管QlO的发射极接地。晶体管Q8、Q9、Q10的基极被连接在一起。
[0046]晶体管Q8、Q9、QlO和电流源13构成软启动结束设定电路。
[0047]电阻R7的另一端与比较器G9的同相输入端子和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地。电阻R7和电阻R8构成检测电压设定电路，检测电压设定电路设定利用电阻R7和电阻R8将电源Vcc分压得到的电压，作为应该与电容器C6的电压进行比较的电压。
[0048]电阻R9的另一端和电容器C6的一端与比较器G9的反相输入端子连接。在电容器C6的电压小于由电阻R7和电阻R8分压得到的设定电压Va的情况下，比较器G9向反相器GlO和开关SW2输出高电平，使开关SW2接通，由此，将来自检测器11的反馈量(FB量)输出到加法器17。S卩，在电容器C6的电压小于设定电压的情况下，基于来自检测器11的FB量和软启动信号115、116，设定开关元件Ql的导通时间Tho和开关元件Q2的导通时间Tlo0
[0049]比较器G9构成电压检测电路，在电容器C6的电压为设定电压Va以上的情况下，向反相器GlO和开关SW2输出低电平，经由反相器GlO使开关SW3接通，由此，将来自V/I14的输出输出到加法器17。即，在电容器C6的电压为设定电压以上的情况下，基于来自V/I 14的电流的值，设定开关元件Ql的导通时间Tho。
[0050]开关SW2因来自比较器G9的高电平而接通，将来自检测器11的FB信号输出到加法器17。开关SW3因来自比较器G9的低电平而接通，将来自V/I 14的输出输出到加法器
17。SP，开关SW2、SW3构成控制切换电路。
[0051]此外，实施例1的电流谐振型电源装置具有如下的控制电路:在FB量较小的重负载时，该控制电路将开关元件Ql的第I导通时间和开关元件Q2的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使开关元件Ql和开关元件Q2交替地导通/截止。即，占空比被设定为50%。
[0052]另外，在开关元件Ql、Q2的导通/截止时，需要两个开关元件同时截止的期间、即所谓的死区时间，而由于这部分内容不会影响本控制方式的说明，因此将死区时间作为另外设定的内容而省略说明。
[0053]该控制电路具有电流源11、加法器16、电容器C7、MOSFET Q3、缓冲器BFl、触发电路FF1，作为用于设定开关元件Ql的第I导通时间的电路。
[0054]控制电路具有电流源12、加法器17、电容器C8、MOSFET Q4、缓冲器BF2、触发电路FF1，作为用于设定开关元件Q2的第2导通时间Tlo的电路。
[0055]此外，基于由检测器11检测出的直流电压，在FB量较大的轻负载时，加法器16将比电流源Il的电流大的反馈电流IFB和软启动信号115相加，由此增大电流，使开关元件Ql的第I导通时间Tho短于规定的时间。电流源Il和加法器16构成第I导通时间控制部。
[0056]另外，开关元件Ql对应于第I开关元件，开关元件Q2对应于第2开关元件。二极管D1、D2和平滑电容器C3构成全波整流平滑电路，该全波整流平滑电路对变压器T的二次绕组S1、S2产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压。
[0057]接着，说明控制电路的连接结构。在电源Vcc上连接了电流源Il的一端，电流源Il的另一端经由加法器16连接于电容器C7的一端、MOSFET Q3的漏极以及缓冲器BFl的输入端。电容器C7的另一端和MOSFET Q3的源极接地。MOSFET Q3的栅极连接于触发电路FFl的反相输出端子Qb和低压侧(low side)的开关元件Q2的栅极。缓冲器BFl的输出端子与触发电路FFl的复位端子R连接。
[0058]加法器16将电流源Il的电流、与由检测器11检测出的FB量对应的反馈电流IFB以及软启动信号115相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0059]在电源Vcc上连接了电流源12的一端，电流源12的另一端经由加法器17连接于电容器C8的一端、MOSFET Q4的漏极以及缓冲器BF2的输入端。电容器C8的另一端和MOSFET Q4的源极接地。MOSFET Q4的栅极连接于触发电路FFl的输出端子Q和高压侧驱动器12。缓冲器BF2的输出端子与触发电路FFl的置位端子S连接。
[0060]此外，电流谐振型电源装置的特征在于，具有第2导通时间控制部，该第2导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl、齐纳二极管ZD1、V/I 14。
[0061]第2导通时间控制部以电容器C2与电容器C4的电容比对流过谐振电容器C2的电流进行分流，基于利用电容器C4检测出的电流的平均值，在开关元件Ql的平均电流值较小时、即在轻负载时，使开关元件Q2的第2导通时间Tlo长于规定的时间，在开关元件Ql的平均电流值较大时、即在重负载时，将开关元件Q2的第2导通时间Tlo设定为规定的时间。
[0062]电容器C4的一端连接于变压器T的一次绕组P的一端和电容器C2的一端，从而构成电流检测部，该电流检测部检测在变压器T的一次绕组P中流过的电流。在电容器C4的另一端连接着电阻R4的一端和开关SWl的一端，电阻R4的另一端接地。
[0063]开关SWl的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电容器C5的一端和V/1 14的输入端子连接，电容器C5的另一端接地。在电容器C5的两端连接有齐纳二极管ZD1。设置用于对电压进行钳位的齐纳二极管ZDl的目的在于，将开关元件Q1、Q2的占空比的初始值设定为50%。V/I 14的输出端子与开关SW3连接。
[0064]开关SWl在从触发电路FFl的输出端子Q输入了高电平时接通。加法器17将电流源12的电流、来自开关SW3的电流以及软启动信号116相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0065]接下来，参照图1和图2，对这样构成的实施例1的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。图2是示出实施例1的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压VC5上升的各部分的动作的 时序图。
[0066]首先，在时刻tl接通电源Vcc时，晶体管Q5、Q6、Q7导通，电流14经由电阻R9流向电容器C6。因此，电容器C6的电压Vc6在时刻t5之前线性增大。从时刻tl起到时刻t5，电流14线性减小。
[0067]从时刻tl起到时刻t4，电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va，因此，比较器G9向开关SW2输出高电平，开关SW2接通，开关SW3断开。
[0068]从时刻tl起到时刻t2，晶体管Q6中流过从电流14减去电流源13后的软启动信号116，软启动信号116被传输到加法器17。此外，晶体管Q7中也流过从电流14减去电流源13后的软启动信号115，软启动信号115被传输到加法器16。
[0069]加法器16将软启动信号115和电流源Il相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。加法器17将软启动信号116和电流源12相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。此时，从时刻tl到时刻t2，软启动信号115、116减小，因此，开关元件Ql的导通时间Tho和开关元件Q2的导通时间Tlo以50%的占空比逐渐变长。
[0070]此外，通过开关元件Ql和开关元件Q2的导通/截止，电容器C5的电压VC5也逐渐上升。在到达时刻t3时，来自检测器11的FB量线性上升。在到达时刻t4时，电容器C6的电压VC6变为设定电压Va以上，因此，比较器G9向开关SW2输出低电平，开关SW2断开，开关SW3接通。因此，将来自V/I 14的输出输出到加法器17。
[0071]接下来，对重负载时的动作进行说明。最初，设电容器C8正在被充电。此时，从缓冲器BF2向触发电路FFl的置位端子S输出高电平，因此，从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出高电平。因此，开关元件Ql导通。
[0072]此时，从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出高电平，因此MOSFETQ4导通。因此，电容器C8的电荷被放出。此外，由于从触发电路FFl的输出端子Qb向MOSFETQ3的栅极输出低电平，因此MOSFET Q3截止。
[0073]接下来，在通过加法器16相加后的电流源Il的电流和反馈电流IFB流过电容器C7时，电容器C7被充电，电压上升。
[0074]若电容器C7的电压超过规定值，则缓冲器BFl向触发电路FFl的复位端子R输出高电平，因此从触发电路FFl的反相输出端子Qb向开关元件Q2的栅极输出高电平。因此，开关元件Q2导通。此外，由于从触发电路FFl的反相输出端子Qb向MOSFET Q3的栅极输出高电平，因此MOSFET Q3导通。因此，电容器C7进行放电。
[0075]此外，由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出低电平，因此MOSFET Q4截止。因此，如后述那样，电容器C8的电压上升。
[0076]此外，从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出低电平，因此，开关元件Ql截止。
[0077]在重负载时，由于反馈量较小，因此反馈电流IFB也较小，电容器C7的电压达到规定值所需的充电时间变得较长。
[0078]另一方面，在轻负载时，由于反馈量较大，因此反馈电流IFB也较大，电容器C7的电压达到规定值所需的充电时间变得较短。因此，开关元件Ql的导通时间Tho在重负载时较长，在轻负载时较短。
[0079]另一方面，在电流源12侧，执行如下的动作。首先，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4按照与电容器C2的电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流检测并输出到电阻R4。
[0080]此外，在开关元件Ql导通时，从触发电路FFl的输出端子Q输出高电平，因此开关Sffl接通。因此，在电阻R4上产生的电压通过电阻R3和电容器C5的积分电路进行积分，从而在电容器C5上可获得电流的平均值。如图3所示，电容器C5的电压VC5在轻负载时较小，在重负载时较大。
[0081]进而，V/I 14将电容器C5的电压转换为电流，并将转换后的电流输入到加法器
17。加法器17将来自V/I 14的电流和电流源12的电流相加，对电容器C8进行充电。于是，电容器C8的电压上升。
[0082]若电容器C8的电压超过规定值，则从缓冲器BF2的输出向触发电路FFl的置位端子S输出高电平，因此从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出高电平，因此开关元件Ql导通。此外，由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出高电平，因此MOSFET Q4导通。因此，电容器C8进行放电。
[0083]由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q3的栅极输出低电平，因此MOSFETQ3截止。此时，由于从触发电路FFl的输出端子Q向开关元件Q2输出低电平，因此开关元件Q2截止。
[0084]在重负载时，来自V/I 14的电流较大，因此，电容器C8的电压达到规定值所需的充电时间变得较短。
[0085]另一方面，在轻负载时，由于来自V/I 14的电流较小，因此电容器C8的电压达到规定值所需的充电时间变得较长。因此，在重负载时开关元件Q2的导通时间较短，在轻负载时开关元件Q2的导通时间较长。
[0086]因此，在轻负载时，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以比1/2V(C1)低的电压上下变动。即，在轻负载时改变开关元件Ql和开关元件Q2的导通/截止的时间，使其从占空比50%起发生变化，从而能够减小电流谐振电容器C2的充放电电流和损耗并提升效率。
[0087]这样，根据实施例1的电流谐振型电源装置，在启动时，在时刻tl?t4，切断V/I14的输出，使电容器C6的充电电流的一部分作为软启动信号115、116流向电容器C7、C8，由此来设定开关元件Ql、Q2的导通时间，按照该导通期间，使开关元件Ql、Q2以50%的占空比进行动作。通过该动作，电压VC5上升，因此能够提高启动性。
[0088]此外，如图2所示，高压侧的开关元件Ql的导通时间Tho在轻负载时短于规定的时间(占空比为50%时的时间)。因此，电流谐振电容器C2以低于平滑电容器Cl的电压为中心进行充放电，由此尽管充放电电流较小，也能够对一次绕组P施加足够的电压。
[0089][实施例2]
[0090]图4是本发明实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。图4所示的本发明实施例2的电流谐振型电源装置相对于图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，还具有V/I 14a、加法器18和开关SW4。电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SW1、齐纳二极管ZD1、V/I 14a和加法器18构成第3导通时间控制部。
[0091]V/I 14a将电容器C5的电压转换为电流，并经由开关SW4将所转换的电流14输出到加法器18。开关SW4根据来自反相器GlO的输出而接通/断开。加法器18将来自检测器11的FB量减去来自V/I 14a的电流14，并将相减后的反馈电流IFB输出到加法器16。加法器16将来自加法器18的相减后的反馈电流IFB和电流源Il的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0092]接下来，参照图5，对动作进行说明。首先，时刻tl?t4的软启动动作与图2所示的软启动动作相同，因此，省略其说明。此外，在时刻tl?t4，开关SW4断开。
[0093]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压VC6变为设定电压Va以上时，开关SW3、SW4接通。因此，来自V/I 14的输出被输出到加法器17，来自V/I 14a的输出被输出到加法器18。
[0094]在重负载时，由于FB量为零，因此流过电容器C7的电流成为从电流Il中减去来自V/I 14a的电流14后的值。随着从中等负载时变为轻负载时，FB量逐渐增大，而且来自V/1 14a的电流14减小，因此反馈电流IFB的变化逐渐增大。
[0095]因此，在轻负载时，利用更大的电流对电容器C7进行充电，因此如图5的时刻t4以后所示，开关元件Ql的导通时间Tho比实施例1的开关元件Ql的导通时间Tho更短。因此，实施例2的电流谐振型电源装置的效果比实施例1的电流谐振型电源装置的效果更显著。
[0096]此外，在启动时，与实施例1的电流谐振型电源装置同样地，能够提高启动性。
[0097][实施例3]
[0098]图6是本发明实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。图6所示的本发明实施例3的电流谐振型电源装置相对于图4所示的实施例2的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，删除了齐纳二极管ZD1，且具有基准电源V1、加法器19、20。
[0099]基准电源V1、电容器C5的电压VC5、加法器20、V/I 14、14a构成负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将开关元件Ql的第I导通时间与开关元件Q2的第2导通时间的占空比从50 %切换为50 %以外的负载状态。
[0100]随着从由负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，使开关元件Q2的第2导通时间Tlo逐渐长于规定的时间。本实施例的特征在于，替代实施例2的所述第3导通时间控制部，而具有第4导通时间控制部，该第4导通时间控制部随着从由负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，使开关元件Ql的第I导通时间逐渐短于规定的时间。
[0101]加法器20将基准电源Vl的电压减去电容器C5的电压，向V/I 14、14a输出减法输出。V/I 14、14a在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压时、即减法输出为正电压时 ，将电压转换为电流并输出。
[0102]加法器19将FB量减去V/I 14，将相减后的电流作为电流119输出到加法器17。加法器17将来自加法器19的电流119和电流源12的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0103]加法器18将来自V/I 14a的电流和FB量相加，将相加后的电流作为118输出到加法器16。加法器16将来自加法器18的电流118和电流源Il的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0104]接下来，参照图7，对这样构成的实施例3的电流谐振型电源装置的动作进行说明。首先，时刻tl?t4的软启动动作与图2所示的软启动动作相同，因此，省略其说明。此夕卜，在时刻tl?t4，开关SW4断开。
[0105]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，开关SW3、SW4接通。因此，来自V/I 14的输出被输出到加法器19，来自V/I 14a的输出被输出到加法器18。
[0106]接下来，基准电源Vl的电压被设定为中等负载等级的负载状态。在电容器C5的电压VC5为基准电源Vl的电压以上的情况下，V/I 14、14a不进行动作。因此，从重负载到中等负载等级为止，不从V/I 14、14a向加法器18、19输出电流。因此，通过仅基于通常的FB量的控制，确定开关元件Ql的导通时间、开关元件Q2的导通时间。此时，以50%占空比进行动作。
[0107]另一方面，在时刻t6，随着从中等负载等级变为轻负载时，电压VC5降低，因而电压V20的相减结果为正，因此电流从V/I 14、14a被输出至加法器18、19，所以对通常的FB量加上来自V/I 14、14a的电流。因此，从中等负载等级到轻负载时为止，执行与实施例2同样的动作。
[0108]这样，根据实施例3的电流谐振型电源装置，通过基准电源V1、电容器C5的电压VC5、V/1 14、14a，设定用于将开关元件Ql的第I导通时间Tho与开关元件Q2的第2导通时间Tlo的占空比从50%切换为50%以外的负载状态。在该例子中，将基准电源Vl的电压设定为中等负载等级的负载状态，在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压VC5时，使V/1 14、14a进行动作，从而能够将占空比从50 %切换为50 %以外。
[0109]S卩，能够将用于把占空比从50%切换为50%以外的负载状态设定为重负载、中等负载、轻负载中的某一个最佳的负载，因此能够使得电流谐振型电源装置的效率良好。
[0110]另外，对于设定将占空比从50%以外切换为50%的负载状态的情况，也与设定将占空比从50 %切换为50 %以外的负载状态的情况相同。
[0111]此外，在启动时，与实施例1的电流谐振型电源装置同样地，能够提高启动性。
[0112][实施例4]
[0113]图8是本发明实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。在图8所示的本发明实施例4的电流谐振型电源装置中，相对于图1所示的软启动电路，设置有删除晶体管Q7、Q9和反相器GlO并追加二极管DlO而成的软启动电路。晶体管Q6的集电极与加法器21连接，加法器21将来自晶体管Q6的软启动信号和来自检测器11的FB量相加，并输出到振荡器13。振荡器13根据将软启动信号和FB量相加后的信号，生成使振荡频率可变的频率信号。
[0114]二极管DlO的阳极与比较器G9的输出端子连接，二极管DlO的阴极与电容器C5的一端连接。
[0115]此外，实施例4的电流谐振型电源装置相对于图13所示的现有的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，具有第5导通时间控制部，该第5导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl、二极管D3。
[0116]该第5导通时间控制部根据通过电容器C4分流检测出的电流的值，在轻负载时，使开关元件Ql的第I导通时间Tho和开关元件Q2的第2导通时间Tlo中的一个导通时间短于规定的时间，并且使第I导通时间Tho和第2导通时间Tlo中的另一个导通时间长于规定的时间。
[0117]电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl的连接结构与图1所示的这些部件的连接结构相同，因此省略其说明。
[0118]在电容器C5的一端连接了二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接于电阻R2的一端、电阻Rl的一端以及比较器CMl的反相输入端子。在比较器CMl的输出端子上连接了反相器IN2的输入端子，并且连接了开关元件Q2的栅极。反相器IN2的输出端子与高压侧驱动器12连接，并与开关元件Ql的栅极连接。
[0119]接下来，参照图9，对这样构成的实施例4的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。
[0120]首先，在时刻tl?t4，在电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va的情况下，二极管DlO导通，电压VC5为恒定电压。同时，振荡器13的频率根据来自晶体管Q6的软启动信号的值而发生变化，导通时间Tlo、Tho以50%的占空比发生变化。
[0121]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，二极管DlO截止。
[0122]接下来，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4以电容器C2与C4的电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流并输出到电阻R4。
[0123]此外，在开关元件Ql导通时，从反相器IN2输出高电平，因此开关SWl接通。因此，在电阻R4上产生的电压通过电阻R3和电容器C5的积分电路进行积分，从而在电容器C5的两端获得电流的平均值。电流的平均值、即电压VC5在轻负载时(时刻t6)较小，在重负载时较大。
[0124]因此，在轻负载时，电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压小于重负载时的基准电压。比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时向开关元件Q2输出高电平而使其导通，在三角波信号小于基准电压时向开关元件Q2输出低电平而使其截止。在轻负载时，基准电压小于重负载时的基准电压，因此高电平期间变长，开关元件Q2的导通时间Tlo变长。
[0125]另一方面，反相器IN2使比较器CMl的输出反相，在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时向开关元件Ql输出高电平而使其导通，在三角波信号为基准电压以上时向开关元件Ql输出低电平而使其截止。因此，在轻负载时，基准电压小于重负载时的基准电压，因此高电平期间变短，如图9所示，开关元件Ql的导通时间Tho变短。
[0126]因此，实施例4的电流谐振型电源装置也能够获得与实施例1的电流谐振型电源装置的效果同样的效果。
[0127][实施例5]
[0128]图10是本发明实施例5的电流谐振型电源装置的电路图。图10所示的实施例5的电流谐振型电源装置相对于图8所示的软启动电路，设置有在比较器G9与二极管DlO之间追加反相器GlO而得到的软启动电路。
[0129]此外，该电流谐振型电源装置相对于图13所示的现有的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，具有第6导通时间控制部，该第6导通时间控制部具有电容器C5、电阻R3、R16?R20、二极管D3、D4、运算放大器G12。
[0130]该第6导通时间控制部根据对电容器C2的电压进行电阻分压而检测到的电压的值，在轻负载时，使开关元件Ql的第I导通时间Tho和开关元件Q2的第2导通时间Tlo中的一个导通时间短于规定的时间，使第I导通时间Tho和第2导通时间Tlo中的另一个导通时间长于规定的时间。
[0131]电容器C2的一端和一次绕组P的一端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电阻R20的一端和运算放大器G12的同相输入端子连接。运算放大器G12的反相输入端子与电阻R16的一端和电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端与电源Vcc连接，电阻R19
的另一端接地。
[0132]在运算放大器G12的反相输入端子与输出端子之间，连接了电阻R18和二极管D4的串联电路。在运算放大器G12的输出端子上连接了电阻R3的一端和二极管D4的阳极。在电阻R3的另一端连接了电容器C5的一端和二极管D3的阳极。二极管D3的阴极连接于电阻Rl的一端和电阻R2的一端。
[0133]接下来，参照图11和图12，对这样构成的实施例5的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。
[0134]首先，在时刻tl?t4，电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va的情况下，比较器G9向反相器GlO输出高电平，反相器GlO向二极管DlO的阴极输出低电平，因此，二极管DlO导通。因此，电压VC5变为大致零电压。同时，振荡器13的频率根据来自晶体管Q6的软启动信号的值而发生变化，导通时间Tlo、Tho以50%的占空比发生变化。
[0135]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，则二极管DlO截止，电压VC5逐渐上升。
[0136]接下来，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C2被充电，经由电阻R17在电阻R20上产生电压Ve。运算放大器Gl2对分压电压Vd和电阻R20的两端电压进行比较，该分压电压Vd是通过电阻R16和电阻R19对电源Vcc的电压进行分压而得到的。
[0137]图12的(a)示出现有的电流谐振电源在导通占空比50%的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形，图12的(b)示出在实施例5的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形。
[0138]此处，从运算放大器G12的输出起，经由二极管D4将 电阻R18与运算放大器G12的反相端子连接，因此，如图12的(C)所示，通过使初始设定的电压超过同相端子电压Ve，经由电阻R18将运算放大器G12的输出电压施加于反相端子，且通过电阻R18、电阻R16以及电阻R19的常数确定增益。相当于图12的(c)的比Vd线靠轻负载侧的Vf特性。电压Vd 为 Vd = Vcc X R19/ (R16+R19)。Vcc 为电源电压。
[0139]此处，在同相端子电压Ve小于初始设定的电压的情况下，二极管D4被反向偏置而截止，因此，运算放大器G12的动作成为开环增益，输出零伏。此时，经由电阻R3，放出电容器C5的电荷。
[0140]在重负载时，放电大于来自运算放大器G12的充电，图12的(C)的比Vd线靠重负载侧的Vf特性变为零伏。此外，如图12的(b)所示，在轻负载时，在电阻R20上产生的波形的谷值电压高于电阻R19的电压Vd，成为对电容器C5进行充电的状态，经由二极管D3而使比较器CMl的反相端子电压上升。
[0141]在轻负载时，在电阻R20上产生的波形的谷值电压大于重负载时的波形的谷值电压，因此轻负载时的运算放大器G12的输出大于重负载时的输出。因此，轻负载时的电容器C5的电压也增大，所以电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压增大。
[0142]比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时向开关元件Ql输出高电平。在轻负载时，基准电压比重负载时高，因此高电平的时间变短，开关元件Ql的导通时间Tho变短。
[0143]另一方面，反相器INl使比较器Gll的输出反相，因此在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时向开关元件Q2输出高电平。即，在轻负载时，基准电压比重负载时高，因此开关元件Q2的导通时间Tlo变长。
[0144]因此，实施例5的电流谐振型电源装置也能够获得与实施例1的电流谐振型电源装置的效果同样的效果。
[0145]另外，本发明并不限于实施例1至5的电流谐振型电源装置。在实施例5的电流谐振型电源装置中，从电源Vcc提供电阻R16的电源，但例如也可以将电阻R16的一端连接于平滑电容器Cl的一端和全波整流电路RCl的输出端，从平滑电容器Cl向电阻R16提供电源。这样也能获得与实施例5的效果同样的效果。此外，本发明还可以组合使用实施例I至5的电流谐振型电源装置。
[0146]产业上的可利用性
[0147]本发明能够用于开关电源装置。
【主权项】
1.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止； 检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压； 电流检测部，其检测在所述变压器的一次绕组中流过的电流； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于由所述电流检测部检测出的电流的值，设定所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间。2.根据权利要求1所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第I导通时间控制部，该第I导通时间控制部基于由所述检测器检测出的直流电压，在轻负载时，使所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间中的一个导通时间短于规定的时间。3.根据权利要求1所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第2导通时间控制部，该第2导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间长于规定的时间。4.根据权利要求2或3所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第3导通时间控制部，该第3导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间短于所述规定的时间。5.根据权利要求3所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换为50%以外的负载状态， 所述电流谐振型电源装置具有第4导通时间控制部，随着从由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，该第4导通时间控制部使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间逐渐长于所述规定的时间。6.根据权利要求4所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换为50%以外的负载状态， 随着从由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，所述第3导通时间控制部使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间逐渐短于所述规定的时间。7.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率； 电流检测部，其检测所述电容器的电流； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电流检测部的所述电容器的电流，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。8.根据权利要求7所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第5导通时间控制部，该第5导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间短于规定的时间，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间长于所述规定的时间。9.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率； 电压检测部，其检测所述电容器的电压； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电压检测部的所述电容器的电压，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。10.根据权利要求1、2、3、5、7、8、9中的任意一项所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电抗器由变压器的漏感构成。
【专利摘要】电流谐振型电源装置，其提高了启动性。该电流谐振型电源装置具有：Lr、P和C2的串联电路；全波整流平滑电路，其对在S中产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制Q1和Q2的导通时间而使它们交替地导通/截止；检测器，其检测全波整流平滑电路的直流电压；电流检测部，其检测在一次绕组中流过的电流；导通时间控制部，其在依据由软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自检测器的直流电压和软启动信号，设定Q1和Q2的导通时间，在依据时间常数而产生的电压为设定电压以上的情况下，基于由电流检测部检测出的电流的值，设定第1导通时间和第2导通时间中的一个导通时间。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN104901547
【申请号】CN201510098250
【发明人】大竹修, 古越隆一
【申请人】三垦电气株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】US20150256088
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流谐振型电源装置，尤其涉及电流谐振型电源装置的轻负载时的输出电压控制。
【背景技术】
[0002]图13是表示现有的电流谐振型电源装置的电路图。在图13中，在对交流电压进行整流的全波整流电路RCl的输出两端连接有平滑电容器Cl，并且连接有由MOSFET构成的开关元件Ql和开关元件Q2的串联电路。开关元件Ql和开关元件Q2交替地导通/截止。在开关元件Q2的两端连接有谐振电抗器Lr、变压器T的一次绕组P以及电流谐振电容器C2的串联电路。
[0003]变压器T的二次绕组SI与二次绕组S2串联连接，在二次绕组SI的一端连接着二极管Dl的阳极，在二次绕组S2的一端连接着二极管D2的阳极。二极管Dl的阴极和二极管D2的阴极与平滑电容器C3的一端连接，平滑电容器C3的另一端连接于二次绕组SI的一端与二次绕组S2的一端之间的连接点。平滑电容器C3的两端连接有检测器11。另外，作为谐振电抗器Lr，可以替代地使用变压器T的漏感。
[0004]检测器11检测平滑电容器C3的输出电压，并输出到振荡器13。振荡器13对应于平滑电容器C3的输出电压，生成使振荡频率可变的频率信号。在来自振荡器13的频率信号为通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压后的分压电压以上的情况下，比较器CMl输出高电平，在来自振荡器13的频率信号小于通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压后的分压电压的情况下，比较器CMl输出低电平。
[0005]反相器INl使来自比较器CMl的输出反相并通过反相输出使开关元件Q2导通/截止。高压侧(high side)驱动器12通过来自比较器CMl的输出使开关元件Ql导通/截止。
[0006]接着说明如上构成的现有的电流谐振型电源装置的动作。首先，在开关元件Ql导通后，在RCl — Ql — Lr — P — C2 — RCl的路径中流过电流。该电流是在变压器T的I次侧的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S2、二极管D2、电容器C3而从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，其谐振频率低于开关元件Ql的导通期间，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为体现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0007]开关元件Ql截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、以及开关元件Q2的两端具有的电压谐振电容器Crv(未图示)的电压准谐振。此时，电容较小的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Ql的电流在开关元件Ql截止的同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv放电至零伏，则电流转移到开关元件Q2的内部二极管。此时，蓄积于变压器T中的励磁电流的能量经由开关元件Q2的内部二极管对电流谐振电容器C2进行充电。通过在该期间内使开关元件Q2导通，能够实现开关兀件Q2的零电压开关动作。
[0008]开关元件Q2导通后，以电流谐振电容器C2为电源，在C2 — P — Lr — Q2 — C2的路径中流过电流。该电流是在变压器T的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S1、二极管Dl、平滑电容器C3从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，其谐振频率低于开关元件Q2的导通期间，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为显现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0009]开关元件Q2截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、以及电压谐振电容器Crv的电压准谐振。此时，较小电容的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Q2的电流在开关元件Q2截止的同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv被充电至平滑电容器Cl的输出电压，则电流转移到开关元件Ql的内部二极管。此时，蓄积于变压器T的励磁电流的能量经由开关元件Ql的内部二极管被再生于平滑电容器Cl中。通过在该期间内使开关元件Ql导通，能够实现开关元件Ql的零电压开关动作。
[0010]图14表示现有的电流谐振型电源装置的轻负载时的各部分的波形。在图14中，Id(Ql)表示开关元件Ql的漏极电流，I(P)表示在一次绕组P中流过的电流，V(C2)表示电流谐振电容器C2的两端电压，Vds(Q2)表示开关元件Q2的漏极/源极间的电压，V(P)表示一次绕组P的两端电压，V(Dl)表示二极管Dl的两端电压，V(D2)表示二极管D2的两端电压。
[0011 ] 此外，在现有的电流谐振型电源装置中，开关元件Ql和开关元件Q2以占空比50 %交替地重复导通/截止，控制切换频率，从而控制输出电压。此时，如图14所示，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以平滑电容器Cl的电压V(Cl)的两端电压的1/2电压为中心重复进行上下对象的充放电。由此，一次绕组P产生电压V(P)，二次绕组S1、S2产生电压，通过二极管Dl、D2对该电压进行整流，从而可获得输出电压。
[0012]另外，作为现有技术的关联技术，已知例如专利文献I?专利文献2所记载的电流谐振型电源装置。
[0013]专利文献1:日本特开2013-78228号公报
[0014]专利文献2:日本特开平7-135769号公报
[0015]但是，在现有的电流谐振型电源装置中，当在重负载下启动时，不能充分输出电压，启动性较差。
【发明内容】
[0016]本发明提供能够提高启动性的电流谐振型电源装置。
[0017]为了解决上述问题，本发明的特征在于，具有:第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端；串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接；全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止；检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压；电流检测部，其检测在所述变压器的一次绕组中流过的电流；软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于由所述电流检测部检测出的电流的值，设定所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间。
[0018]此外，本发明的特征在于，具有:第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端；串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接；全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率；电流检测部，其检测所述电容器的电流；软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电流检测部的所述电容器的电流，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。
[0019]根据本发明，提供能够提高启动性的电流谐振型电源装置。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。
[0021]图2是示出本发明实施例1的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0022]图3是示出本发明实施例1的电流谐振型电源装置的重负载时和轻负载时的各部分的波形的图。
[0023]图4是本发明实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。
[0024]图5是示出本发明实施例2的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0025]图6是本发明实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。
[0026]图7是示出本发明实施例3的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0027]图8是本发明实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。
[0028]图9是示出本发明实施例4的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0029]图10是本发明实施例5 的电流谐振型电源装置的电路图。
[0030]图11是示出本发明实施例5的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压上升的各部分的动作的时序图。
[0031]图12是示出现有的电流谐振电源在导通占空比50%控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形和在实施例5的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形的图。
[0032]图13是示出现有的电流谐振型电源装置的电路图。
[0033]图14是示出现有的电流谐振型电源装置的轻负载时的各部分的波形的图。
[0034]标号说明
[0035]RCl:全波整流电路；Q1、Q2:开关元件；Lr:谐振电抗器；T:变压器；Ρ: —次绕组；
S1、S2:二次绕组；D1?D4、D10:二极管；C1、C3:平滑电容器；C2:电流谐振电容器；C4、C5、C6、C7、C8:电容器；R1?R4、R7?R9、R16?R20:电阻;CM1、G9:比较器；G12:运算放大器；SWl?SW4:开关;BF1、BF2:缓冲器；FF1:触发电路；G10:反相器;11、12、13:电流源；11:检测器；12:高压侧驱动器；13:振荡器；14、14a:V/I ; 16?20:加法器；Q5?QlO:晶体管。
【具体实施方式】
[0036]以下，参照附图详细说明本发明的电流谐振型电源装置的若干实施方式。
[0037][实施例1]
[0038]图1是本发明实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。在图1中，在启动时，电容器C5的电压VC5不够大，若在重负载时进行启动，则在轻负载、中等负载时维持输出电压不充分的状态，启动性恶化。因此，实施例1的电流谐振型电源装置的特征在于，设置有如下结构:在启动时，在一定期间内以50%的占空比进行动作。
[0039]具体而言，在启动时，切断V/I(电压电流转换器)14的输出，使电容器C6的充电电流的一部分作为软启动信号115、116流向电容器C7、C8，由此，在一定期间内，以50%的占空比进行动作。通过该动作，电压VC5上升，因此能够提高启动性。
[0040]图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置具有用于在启动时进行软启动的软启动电路。该软启动电路如以下方式构成。
[0041]电源Vcc与PNP型的晶体管Q5、Q6、Q7的发射极、电流源13的一端以及电阻R7的一端连接，晶体管Q5、Q6、Q7的基极被连接在一起。晶体管Q5的基极和集电极与电阻R9的一端连接。
[0042]晶体管Q6的集电极与NPN型晶体管Q8的集电极和加法器17连接。晶体管Q7的集电极与NPN型晶体管Q9的集电极和加法器16连接。
[0043]晶体管Q6在启动时，向加法器17传输软启动信号116。晶体管Q7在启动时，向加法器16传输软启动信号115。晶体管Q5、Q6、Q7构成软启动信号传输电路、镜像电路。
[0044]电阻R9的另一端与电容器C6的一端连接，电容器C6的另一端接地。利用从晶体管Q5经由电阻R9流过的电流14，对电容器C6进行充电。电阻R9和电容器C6构成在启动时生成软启动信号并设定软启动时间常数的软启动时间常数设定电路。
[0045]晶体管Q6的集电极与NPN型晶体管Q8的集电极连接，晶体管Q8的发射极接地。晶体管Q7的集电极与NPN型晶体管Q9的集电极连接，晶体管Q9的发射极接地。电流源13的另一端与NPN型晶体管QlO的集电极和基极连接，晶体管QlO的发射极接地。晶体管Q8、Q9、Q10的基极被连接在一起。
[0046]晶体管Q8、Q9、QlO和电流源13构成软启动结束设定电路。
[0047]电阻R7的另一端与比较器G9的同相输入端子和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地。电阻R7和电阻R8构成检测电压设定电路，检测电压设定电路设定利用电阻R7和电阻R8将电源Vcc分压得到的电压，作为应该与电容器C6的电压进行比较的电压。
[0048]电阻R9的另一端和电容器C6的一端与比较器G9的反相输入端子连接。在电容器C6的电压小于由电阻R7和电阻R8分压得到的设定电压Va的情况下，比较器G9向反相器GlO和开关SW2输出高电平，使开关SW2接通，由此，将来自检测器11的反馈量(FB量)输出到加法器17。S卩，在电容器C6的电压小于设定电压的情况下，基于来自检测器11的FB量和软启动信号115、116，设定开关元件Ql的导通时间Tho和开关元件Q2的导通时间Tlo0
[0049]比较器G9构成电压检测电路，在电容器C6的电压为设定电压Va以上的情况下，向反相器GlO和开关SW2输出低电平，经由反相器GlO使开关SW3接通，由此，将来自V/I14的输出输出到加法器17。即，在电容器C6的电压为设定电压以上的情况下，基于来自V/I 14的电流的值，设定开关元件Ql的导通时间Tho。
[0050]开关SW2因来自比较器G9的高电平而接通，将来自检测器11的FB信号输出到加法器17。开关SW3因来自比较器G9的低电平而接通，将来自V/I 14的输出输出到加法器
17。SP，开关SW2、SW3构成控制切换电路。
[0051]此外，实施例1的电流谐振型电源装置具有如下的控制电路:在FB量较小的重负载时，该控制电路将开关元件Ql的第I导通时间和开关元件Q2的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使开关元件Ql和开关元件Q2交替地导通/截止。即，占空比被设定为50%。
[0052]另外，在开关元件Ql、Q2的导通/截止时，需要两个开关元件同时截止的期间、即所谓的死区时间，而由于这部分内容不会影响本控制方式的说明，因此将死区时间作为另外设定的内容而省略说明。
[0053]该控制电路具有电流源11、加法器16、电容器C7、MOSFET Q3、缓冲器BFl、触发电路FF1，作为用于设定开关元件Ql的第I导通时间的电路。
[0054]控制电路具有电流源12、加法器17、电容器C8、MOSFET Q4、缓冲器BF2、触发电路FF1，作为用于设定开关元件Q2的第2导通时间Tlo的电路。
[0055]此外，基于由检测器11检测出的直流电压，在FB量较大的轻负载时，加法器16将比电流源Il的电流大的反馈电流IFB和软启动信号115相加，由此增大电流，使开关元件Ql的第I导通时间Tho短于规定的时间。电流源Il和加法器16构成第I导通时间控制部。
[0056]另外，开关元件Ql对应于第I开关元件，开关元件Q2对应于第2开关元件。二极管D1、D2和平滑电容器C3构成全波整流平滑电路，该全波整流平滑电路对变压器T的二次绕组S1、S2产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压。
[0057]接着，说明控制电路的连接结构。在电源Vcc上连接了电流源Il的一端，电流源Il的另一端经由加法器16连接于电容器C7的一端、MOSFET Q3的漏极以及缓冲器BFl的输入端。电容器C7的另一端和MOSFET Q3的源极接地。MOSFET Q3的栅极连接于触发电路FFl的反相输出端子Qb和低压侧(low side)的开关元件Q2的栅极。缓冲器BFl的输出端子与触发电路FFl的复位端子R连接。
[0058]加法器16将电流源Il的电流、与由检测器11检测出的FB量对应的反馈电流IFB以及软启动信号115相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0059]在电源Vcc上连接了电流源12的一端，电流源12的另一端经由加法器17连接于电容器C8的一端、MOSFET Q4的漏极以及缓冲器BF2的输入端。电容器C8的另一端和MOSFET Q4的源极接地。MOSFET Q4的栅极连接于触发电路FFl的输出端子Q和高压侧驱动器12。缓冲器BF2的输出端子与触发电路FFl的置位端子S连接。
[0060]此外，电流谐振型电源装置的特征在于，具有第2导通时间控制部，该第2导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl、齐纳二极管ZD1、V/I 14。
[0061]第2导通时间控制部以电容器C2与电容器C4的电容比对流过谐振电容器C2的电流进行分流，基于利用电容器C4检测出的电流的平均值，在开关元件Ql的平均电流值较小时、即在轻负载时，使开关元件Q2的第2导通时间Tlo长于规定的时间，在开关元件Ql的平均电流值较大时、即在重负载时，将开关元件Q2的第2导通时间Tlo设定为规定的时间。
[0062]电容器C4的一端连接于变压器T的一次绕组P的一端和电容器C2的一端，从而构成电流检测部，该电流检测部检测在变压器T的一次绕组P中流过的电流。在电容器C4的另一端连接着电阻R4的一端和开关SWl的一端，电阻R4的另一端接地。
[0063]开关SWl的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电容器C5的一端和V/1 14的输入端子连接，电容器C5的另一端接地。在电容器C5的两端连接有齐纳二极管ZD1。设置用于对电压进行钳位的齐纳二极管ZDl的目的在于，将开关元件Q1、Q2的占空比的初始值设定为50%。V/I 14的输出端子与开关SW3连接。
[0064]开关SWl在从触发电路FFl的输出端子Q输入了高电平时接通。加法器17将电流源12的电流、来自开关SW3的电流以及软启动信号116相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0065]接下来，参照图1和图2，对这样构成的实施例1的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。图2是示出实施例1的电流谐振型电源装置的用于在启动时以软启动方式使输出电压VC5上升的各部分的动作的 时序图。
[0066]首先，在时刻tl接通电源Vcc时，晶体管Q5、Q6、Q7导通，电流14经由电阻R9流向电容器C6。因此，电容器C6的电压Vc6在时刻t5之前线性增大。从时刻tl起到时刻t5，电流14线性减小。
[0067]从时刻tl起到时刻t4，电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va，因此，比较器G9向开关SW2输出高电平，开关SW2接通，开关SW3断开。
[0068]从时刻tl起到时刻t2，晶体管Q6中流过从电流14减去电流源13后的软启动信号116，软启动信号116被传输到加法器17。此外，晶体管Q7中也流过从电流14减去电流源13后的软启动信号115，软启动信号115被传输到加法器16。
[0069]加法器16将软启动信号115和电流源Il相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。加法器17将软启动信号116和电流源12相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。此时，从时刻tl到时刻t2，软启动信号115、116减小，因此，开关元件Ql的导通时间Tho和开关元件Q2的导通时间Tlo以50%的占空比逐渐变长。
[0070]此外，通过开关元件Ql和开关元件Q2的导通/截止，电容器C5的电压VC5也逐渐上升。在到达时刻t3时，来自检测器11的FB量线性上升。在到达时刻t4时，电容器C6的电压VC6变为设定电压Va以上，因此，比较器G9向开关SW2输出低电平，开关SW2断开，开关SW3接通。因此，将来自V/I 14的输出输出到加法器17。
[0071]接下来，对重负载时的动作进行说明。最初，设电容器C8正在被充电。此时，从缓冲器BF2向触发电路FFl的置位端子S输出高电平，因此，从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出高电平。因此，开关元件Ql导通。
[0072]此时，从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出高电平，因此MOSFETQ4导通。因此，电容器C8的电荷被放出。此外，由于从触发电路FFl的输出端子Qb向MOSFETQ3的栅极输出低电平，因此MOSFET Q3截止。
[0073]接下来，在通过加法器16相加后的电流源Il的电流和反馈电流IFB流过电容器C7时，电容器C7被充电，电压上升。
[0074]若电容器C7的电压超过规定值，则缓冲器BFl向触发电路FFl的复位端子R输出高电平，因此从触发电路FFl的反相输出端子Qb向开关元件Q2的栅极输出高电平。因此，开关元件Q2导通。此外，由于从触发电路FFl的反相输出端子Qb向MOSFET Q3的栅极输出高电平，因此MOSFET Q3导通。因此，电容器C7进行放电。
[0075]此外，由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出低电平，因此MOSFET Q4截止。因此，如后述那样，电容器C8的电压上升。
[0076]此外，从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出低电平，因此，开关元件Ql截止。
[0077]在重负载时，由于反馈量较小，因此反馈电流IFB也较小，电容器C7的电压达到规定值所需的充电时间变得较长。
[0078]另一方面，在轻负载时，由于反馈量较大，因此反馈电流IFB也较大，电容器C7的电压达到规定值所需的充电时间变得较短。因此，开关元件Ql的导通时间Tho在重负载时较长，在轻负载时较短。
[0079]另一方面，在电流源12侧，执行如下的动作。首先，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4按照与电容器C2的电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流检测并输出到电阻R4。
[0080]此外，在开关元件Ql导通时，从触发电路FFl的输出端子Q输出高电平，因此开关Sffl接通。因此，在电阻R4上产生的电压通过电阻R3和电容器C5的积分电路进行积分，从而在电容器C5上可获得电流的平均值。如图3所示，电容器C5的电压VC5在轻负载时较小，在重负载时较大。
[0081]进而，V/I 14将电容器C5的电压转换为电流，并将转换后的电流输入到加法器
17。加法器17将来自V/I 14的电流和电流源12的电流相加，对电容器C8进行充电。于是，电容器C8的电压上升。
[0082]若电容器C8的电压超过规定值，则从缓冲器BF2的输出向触发电路FFl的置位端子S输出高电平，因此从触发电路FFl的输出端子Q向高压侧驱动器12输出高电平，因此开关元件Ql导通。此外，由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q4的栅极输出高电平，因此MOSFET Q4导通。因此，电容器C8进行放电。
[0083]由于从触发电路FFl的输出端子Q向MOSFET Q3的栅极输出低电平，因此MOSFETQ3截止。此时，由于从触发电路FFl的输出端子Q向开关元件Q2输出低电平，因此开关元件Q2截止。
[0084]在重负载时，来自V/I 14的电流较大，因此，电容器C8的电压达到规定值所需的充电时间变得较短。
[0085]另一方面，在轻负载时，由于来自V/I 14的电流较小，因此电容器C8的电压达到规定值所需的充电时间变得较长。因此，在重负载时开关元件Q2的导通时间较短，在轻负载时开关元件Q2的导通时间较长。
[0086]因此，在轻负载时，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以比1/2V(C1)低的电压上下变动。即，在轻负载时改变开关元件Ql和开关元件Q2的导通/截止的时间，使其从占空比50%起发生变化，从而能够减小电流谐振电容器C2的充放电电流和损耗并提升效率。
[0087]这样，根据实施例1的电流谐振型电源装置，在启动时，在时刻tl?t4，切断V/I14的输出，使电容器C6的充电电流的一部分作为软启动信号115、116流向电容器C7、C8，由此来设定开关元件Ql、Q2的导通时间，按照该导通期间，使开关元件Ql、Q2以50%的占空比进行动作。通过该动作，电压VC5上升，因此能够提高启动性。
[0088]此外，如图2所示，高压侧的开关元件Ql的导通时间Tho在轻负载时短于规定的时间(占空比为50%时的时间)。因此，电流谐振电容器C2以低于平滑电容器Cl的电压为中心进行充放电，由此尽管充放电电流较小，也能够对一次绕组P施加足够的电压。
[0089][实施例2]
[0090]图4是本发明实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。图4所示的本发明实施例2的电流谐振型电源装置相对于图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，还具有V/I 14a、加法器18和开关SW4。电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SW1、齐纳二极管ZD1、V/I 14a和加法器18构成第3导通时间控制部。
[0091]V/I 14a将电容器C5的电压转换为电流，并经由开关SW4将所转换的电流14输出到加法器18。开关SW4根据来自反相器GlO的输出而接通/断开。加法器18将来自检测器11的FB量减去来自V/I 14a的电流14，并将相减后的反馈电流IFB输出到加法器16。加法器16将来自加法器18的相减后的反馈电流IFB和电流源Il的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0092]接下来，参照图5，对动作进行说明。首先，时刻tl?t4的软启动动作与图2所示的软启动动作相同，因此，省略其说明。此外，在时刻tl?t4，开关SW4断开。
[0093]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压VC6变为设定电压Va以上时，开关SW3、SW4接通。因此，来自V/I 14的输出被输出到加法器17，来自V/I 14a的输出被输出到加法器18。
[0094]在重负载时，由于FB量为零，因此流过电容器C7的电流成为从电流Il中减去来自V/I 14a的电流14后的值。随着从中等负载时变为轻负载时，FB量逐渐增大，而且来自V/1 14a的电流14减小，因此反馈电流IFB的变化逐渐增大。
[0095]因此，在轻负载时，利用更大的电流对电容器C7进行充电，因此如图5的时刻t4以后所示，开关元件Ql的导通时间Tho比实施例1的开关元件Ql的导通时间Tho更短。因此，实施例2的电流谐振型电源装置的效果比实施例1的电流谐振型电源装置的效果更显著。
[0096]此外，在启动时，与实施例1的电流谐振型电源装置同样地，能够提高启动性。
[0097][实施例3]
[0098]图6是本发明实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。图6所示的本发明实施例3的电流谐振型电源装置相对于图4所示的实施例2的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，删除了齐纳二极管ZD1，且具有基准电源V1、加法器19、20。
[0099]基准电源V1、电容器C5的电压VC5、加法器20、V/I 14、14a构成负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将开关元件Ql的第I导通时间与开关元件Q2的第2导通时间的占空比从50 %切换为50 %以外的负载状态。
[0100]随着从由负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，使开关元件Q2的第2导通时间Tlo逐渐长于规定的时间。本实施例的特征在于，替代实施例2的所述第3导通时间控制部，而具有第4导通时间控制部，该第4导通时间控制部随着从由负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，使开关元件Ql的第I导通时间逐渐短于规定的时间。
[0101]加法器20将基准电源Vl的电压减去电容器C5的电压，向V/I 14、14a输出减法输出。V/I 14、14a在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压时、即减法输出为正电压时 ，将电压转换为电流并输出。
[0102]加法器19将FB量减去V/I 14，将相减后的电流作为电流119输出到加法器17。加法器17将来自加法器19的电流119和电流源12的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0103]加法器18将来自V/I 14a的电流和FB量相加，将相加后的电流作为118输出到加法器16。加法器16将来自加法器18的电流118和电流源Il的电流相加，并利用相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0104]接下来，参照图7，对这样构成的实施例3的电流谐振型电源装置的动作进行说明。首先，时刻tl?t4的软启动动作与图2所示的软启动动作相同，因此，省略其说明。此夕卜，在时刻tl?t4，开关SW4断开。
[0105]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，开关SW3、SW4接通。因此，来自V/I 14的输出被输出到加法器19，来自V/I 14a的输出被输出到加法器18。
[0106]接下来，基准电源Vl的电压被设定为中等负载等级的负载状态。在电容器C5的电压VC5为基准电源Vl的电压以上的情况下，V/I 14、14a不进行动作。因此，从重负载到中等负载等级为止，不从V/I 14、14a向加法器18、19输出电流。因此，通过仅基于通常的FB量的控制，确定开关元件Ql的导通时间、开关元件Q2的导通时间。此时，以50%占空比进行动作。
[0107]另一方面，在时刻t6，随着从中等负载等级变为轻负载时，电压VC5降低，因而电压V20的相减结果为正，因此电流从V/I 14、14a被输出至加法器18、19，所以对通常的FB量加上来自V/I 14、14a的电流。因此，从中等负载等级到轻负载时为止，执行与实施例2同样的动作。
[0108]这样，根据实施例3的电流谐振型电源装置，通过基准电源V1、电容器C5的电压VC5、V/1 14、14a，设定用于将开关元件Ql的第I导通时间Tho与开关元件Q2的第2导通时间Tlo的占空比从50%切换为50%以外的负载状态。在该例子中，将基准电源Vl的电压设定为中等负载等级的负载状态，在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压VC5时，使V/1 14、14a进行动作，从而能够将占空比从50 %切换为50 %以外。
[0109]S卩，能够将用于把占空比从50%切换为50%以外的负载状态设定为重负载、中等负载、轻负载中的某一个最佳的负载，因此能够使得电流谐振型电源装置的效率良好。
[0110]另外，对于设定将占空比从50%以外切换为50%的负载状态的情况，也与设定将占空比从50 %切换为50 %以外的负载状态的情况相同。
[0111]此外，在启动时，与实施例1的电流谐振型电源装置同样地，能够提高启动性。
[0112][实施例4]
[0113]图8是本发明实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。在图8所示的本发明实施例4的电流谐振型电源装置中，相对于图1所示的软启动电路，设置有删除晶体管Q7、Q9和反相器GlO并追加二极管DlO而成的软启动电路。晶体管Q6的集电极与加法器21连接，加法器21将来自晶体管Q6的软启动信号和来自检测器11的FB量相加，并输出到振荡器13。振荡器13根据将软启动信号和FB量相加后的信号，生成使振荡频率可变的频率信号。
[0114]二极管DlO的阳极与比较器G9的输出端子连接，二极管DlO的阴极与电容器C5的一端连接。
[0115]此外，实施例4的电流谐振型电源装置相对于图13所示的现有的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，具有第5导通时间控制部，该第5导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl、二极管D3。
[0116]该第5导通时间控制部根据通过电容器C4分流检测出的电流的值，在轻负载时，使开关元件Ql的第I导通时间Tho和开关元件Q2的第2导通时间Tlo中的一个导通时间短于规定的时间，并且使第I导通时间Tho和第2导通时间Tlo中的另一个导通时间长于规定的时间。
[0117]电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl的连接结构与图1所示的这些部件的连接结构相同，因此省略其说明。
[0118]在电容器C5的一端连接了二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接于电阻R2的一端、电阻Rl的一端以及比较器CMl的反相输入端子。在比较器CMl的输出端子上连接了反相器IN2的输入端子，并且连接了开关元件Q2的栅极。反相器IN2的输出端子与高压侧驱动器12连接，并与开关元件Ql的栅极连接。
[0119]接下来，参照图9，对这样构成的实施例4的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。
[0120]首先，在时刻tl?t4，在电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va的情况下，二极管DlO导通，电压VC5为恒定电压。同时，振荡器13的频率根据来自晶体管Q6的软启动信号的值而发生变化，导通时间Tlo、Tho以50%的占空比发生变化。
[0121]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，二极管DlO截止。
[0122]接下来，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4以电容器C2与C4的电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流并输出到电阻R4。
[0123]此外，在开关元件Ql导通时，从反相器IN2输出高电平，因此开关SWl接通。因此，在电阻R4上产生的电压通过电阻R3和电容器C5的积分电路进行积分，从而在电容器C5的两端获得电流的平均值。电流的平均值、即电压VC5在轻负载时(时刻t6)较小，在重负载时较大。
[0124]因此，在轻负载时，电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压小于重负载时的基准电压。比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时向开关元件Q2输出高电平而使其导通，在三角波信号小于基准电压时向开关元件Q2输出低电平而使其截止。在轻负载时，基准电压小于重负载时的基准电压，因此高电平期间变长，开关元件Q2的导通时间Tlo变长。
[0125]另一方面，反相器IN2使比较器CMl的输出反相，在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时向开关元件Ql输出高电平而使其导通，在三角波信号为基准电压以上时向开关元件Ql输出低电平而使其截止。因此，在轻负载时，基准电压小于重负载时的基准电压，因此高电平期间变短，如图9所示，开关元件Ql的导通时间Tho变短。
[0126]因此，实施例4的电流谐振型电源装置也能够获得与实施例1的电流谐振型电源装置的效果同样的效果。
[0127][实施例5]
[0128]图10是本发明实施例5的电流谐振型电源装置的电路图。图10所示的实施例5的电流谐振型电源装置相对于图8所示的软启动电路，设置有在比较器G9与二极管DlO之间追加反相器GlO而得到的软启动电路。
[0129]此外，该电流谐振型电源装置相对于图13所示的现有的电流谐振型电源装置的结构，其特征在于，具有第6导通时间控制部，该第6导通时间控制部具有电容器C5、电阻R3、R16?R20、二极管D3、D4、运算放大器G12。
[0130]该第6导通时间控制部根据对电容器C2的电压进行电阻分压而检测到的电压的值，在轻负载时，使开关元件Ql的第I导通时间Tho和开关元件Q2的第2导通时间Tlo中的一个导通时间短于规定的时间，使第I导通时间Tho和第2导通时间Tlo中的另一个导通时间长于规定的时间。
[0131]电容器C2的一端和一次绕组P的一端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电阻R20的一端和运算放大器G12的同相输入端子连接。运算放大器G12的反相输入端子与电阻R16的一端和电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端与电源Vcc连接，电阻R19
的另一端接地。
[0132]在运算放大器G12的反相输入端子与输出端子之间，连接了电阻R18和二极管D4的串联电路。在运算放大器G12的输出端子上连接了电阻R3的一端和二极管D4的阳极。在电阻R3的另一端连接了电容器C5的一端和二极管D3的阳极。二极管D3的阴极连接于电阻Rl的一端和电阻R2的一端。
[0133]接下来，参照图11和图12，对这样构成的实施例5的电流谐振型电源装置的动作进行详细说明。
[0134]首先，在时刻tl?t4，电容器C6的电压Vc6小于设定电压Va的情况下，比较器G9向反相器GlO输出高电平，反相器GlO向二极管DlO的阴极输出低电平，因此，二极管DlO导通。因此，电压VC5变为大致零电压。同时，振荡器13的频率根据来自晶体管Q6的软启动信号的值而发生变化，导通时间Tlo、Tho以50%的占空比发生变化。
[0135]接下来，在时刻t4，电容器C6的电压Vc6变为设定电压Va以上时，则二极管DlO截止，电压VC5逐渐上升。
[0136]接下来，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C2被充电，经由电阻R17在电阻R20上产生电压Ve。运算放大器Gl2对分压电压Vd和电阻R20的两端电压进行比较，该分压电压Vd是通过电阻R16和电阻R19对电源Vcc的电压进行分压而得到的。
[0137]图12的(a)示出现有的电流谐振电源在导通占空比50%的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形，图12的(b)示出在实施例5的控制下从重负载变化到轻负载时的Ve波形。
[0138]此处，从运算放大器G12的输出起，经由二极管D4将 电阻R18与运算放大器G12的反相端子连接，因此，如图12的(C)所示，通过使初始设定的电压超过同相端子电压Ve，经由电阻R18将运算放大器G12的输出电压施加于反相端子，且通过电阻R18、电阻R16以及电阻R19的常数确定增益。相当于图12的(c)的比Vd线靠轻负载侧的Vf特性。电压Vd 为 Vd = Vcc X R19/ (R16+R19)。Vcc 为电源电压。
[0139]此处，在同相端子电压Ve小于初始设定的电压的情况下，二极管D4被反向偏置而截止，因此，运算放大器G12的动作成为开环增益，输出零伏。此时，经由电阻R3，放出电容器C5的电荷。
[0140]在重负载时，放电大于来自运算放大器G12的充电，图12的(C)的比Vd线靠重负载侧的Vf特性变为零伏。此外，如图12的(b)所示，在轻负载时，在电阻R20上产生的波形的谷值电压高于电阻R19的电压Vd，成为对电容器C5进行充电的状态，经由二极管D3而使比较器CMl的反相端子电压上升。
[0141]在轻负载时，在电阻R20上产生的波形的谷值电压大于重负载时的波形的谷值电压，因此轻负载时的运算放大器G12的输出大于重负载时的输出。因此，轻负载时的电容器C5的电压也增大，所以电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压增大。
[0142]比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时向开关元件Ql输出高电平。在轻负载时，基准电压比重负载时高，因此高电平的时间变短，开关元件Ql的导通时间Tho变短。
[0143]另一方面，反相器INl使比较器Gll的输出反相，因此在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时向开关元件Q2输出高电平。即，在轻负载时，基准电压比重负载时高，因此开关元件Q2的导通时间Tlo变长。
[0144]因此，实施例5的电流谐振型电源装置也能够获得与实施例1的电流谐振型电源装置的效果同样的效果。
[0145]另外，本发明并不限于实施例1至5的电流谐振型电源装置。在实施例5的电流谐振型电源装置中，从电源Vcc提供电阻R16的电源，但例如也可以将电阻R16的一端连接于平滑电容器Cl的一端和全波整流电路RCl的输出端，从平滑电容器Cl向电阻R16提供电源。这样也能获得与实施例5的效果同样的效果。此外，本发明还可以组合使用实施例I至5的电流谐振型电源装置。
[0146]产业上的可利用性
[0147]本发明能够用于开关电源装置。
【主权项】
1.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止； 检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压； 电流检测部，其检测在所述变压器的一次绕组中流过的电流； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于由所述电流检测部检测出的电流的值，设定所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间。2.根据权利要求1所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第I导通时间控制部，该第I导通时间控制部基于由所述检测器检测出的直流电压，在轻负载时，使所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间中的一个导通时间短于规定的时间。3.根据权利要求1所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第2导通时间控制部，该第2导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间长于规定的时间。4.根据权利要求2或3所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第3导通时间控制部，该第3导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间短于所述规定的时间。5.根据权利要求3所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换为50%以外的负载状态， 所述电流谐振型电源装置具有第4导通时间控制部，随着从由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，该第4导通时间控制部使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间逐渐长于所述规定的时间。6.根据权利要求4所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有负载状态设定部，该负载状态设定部设定用于将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换为50%以外的负载状态， 随着从由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻负载，所述第3导通时间控制部使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间逐渐短于所述规定的时间。7.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率； 电流检测部，其检测所述电容器的电流； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电流检测部的所述电容器的电流，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。8.根据权利要求7所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电流谐振型电源装置具有第5导通时间控制部，该第5导通时间控制部基于由所述电流检测部检测出的电流的值，在轻负载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间短于规定的时间，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间长于所述规定的时间。9.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 第I开关元件和第2开关元件，它们串联连接在直流电源的两端； 串联电路，其由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成，并与所述第I开关元件和所述第2开关元件之间的连接点以及所述直流电源的一端连接； 全波整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压； 控制电路，其控制所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并根据所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的开关频率； 电压检测部，其检测所述电容器的电压； 软启动时间常数设定部，其在启动时生成软启动信号，并设定软启动时间常数；以及导通时间控制部，其在依据由所述软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自所述检测器的直流电压和所述软启动信号，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间，在依据所述时间常数而产生的电压为所述设定电压以上的情况下，基于来自所述电压检测部的所述电容器的电压，设定所述第I开关元件和所述第2开关元件的导通时间。10.根据权利要求1、2、3、5、7、8、9中的任意一项所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电抗器由变压器的漏感构成。
【专利摘要】电流谐振型电源装置，其提高了启动性。该电流谐振型电源装置具有：Lr、P和C2的串联电路；全波整流平滑电路，其对在S中产生的电压进行全波整流和平滑，获取直流电压；控制电路，其控制Q1和Q2的导通时间而使它们交替地导通/截止；检测器，其检测全波整流平滑电路的直流电压；电流检测部，其检测在一次绕组中流过的电流；导通时间控制部，其在依据由软启动时间常数设定部设定的时间常数而产生的电压小于设定电压的情况下，基于来自检测器的直流电压和软启动信号，设定Q1和Q2的导通时间，在依据时间常数而产生的电压为设定电压以上的情况下，基于由电流检测部检测出的电流的值，设定第1导通时间和第2导通时间中的一个导通时间。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN104901547
【申请号】CN201510098250
【发明人】大竹修, 古越隆一
【申请人】三垦电气株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】US20150256088
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