[发明专利]电源装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有PFC(功率因数改善)的电源装置及其控制方法。

背景技术

图6是示出现有的一般的电源装置的结构的图。电源装置具有：对从商用交流电源AC通过滤波器F输入的交流进行整流的二极管桥DB；对二极管桥DB的输出进行处理而改善功率因数的PFC电路2a；以及将PFC电路2a的输出电压转换为另外的直流电压的DC/DC转换器3。

PFC电路2a具有升压型的电路，并具有：在二极管桥DB的正极与负极之间连接的电抗器L1与由MOSFET构成的开关元件Q1的串联电路；在电抗器L1与开关元件Q1之间的连接点上连接了阳极的二极管D1、与一端连接在二极管D1的阴极且另一端连接在二极管桥DB的负极的电容器C1构成的串联电路；以及PFC控制部21a。

PFC控制部21a通过比较PFC电路2a的输出电压(电容器C1的两端电压)与基准电压来求出误差电压，生成以与误差电压对应的脉冲宽度来接通/断开的控制信号而输出到开关元件Q1的栅极。开关元件Q1根据控制信号的脉冲宽度来进行接通/断开，从而将PFC电路2a的输出电压控制为规定电压。

DC/DC转换器3具有全桥电路31、变压器T1、二极管D2、D3、电抗器L2、电容器C2、误差放大部32及DC/DC控制部33。

全桥电路31由MOSFET Q2、Q3、Q4、Q5构成。在MOSFET Q2与MOSFETQ4之间的连接点、和MOSFET Q3与MOSFET Q5之间的连接点上连接有电容器C1的两端。DC/DC控制部33向MOSFET Q2、Q3、Q4、Q5的各个栅极输出控制信号。MOSFET Q2、Q3、Q4、Q5分别根据控制信号来接通/断开。MOSFET Q2与MOSFETQ3之间的连接点、和MOSFET Q4与MOSFET Q5之间的连接点连接在变压器T1的一次绕组P的两端。

在变压器T1的第1二次绕组S1及第2二次绕组S2上连接有由二极管D2、D3、电抗器L2及电容器C2构成的整流平滑电路。第1二次绕组S1的一端与二极管D2的阳极连接，另一端与第2二次绕组S2的一端连接，二极管D2的阴极与电抗器L2的一端连接。第2二次绕组S2的另一端与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与电抗器L2的一端和二极管D2的阴极连接。

电抗器L2的另一端与电容器C2的一端连接，电容器C2的另一端连接在第1二次绕组S1与第2二次绕组S2之间的连接点上，电容器C2的两端与DC/DC转换器3的输出端子连接。

误差放大部32比较从DC/DC转换器3输出的输出电压与基准电压而计算误差电压。DC/DC控制部33生成以与来自误差放大部32的误差电压对应的脉冲宽度来接通/断开的PWM控制信号，输出到MOSFET Q2、Q3、Q4、Q5的各栅极。

在如上所述的电源装置中，PFC电路的升压比小的一方能够以高效率来动作。但是，PFC电路的输出电压被控制为比输入电压范围的上限的波高值高的电压，在稳定状态下，PFC电路以输入电压范围的上限来动作是罕见的。例如，即使输入电压范围为AC180~265V，也以230V左右的交流电压来动作，PFC电路的输出电压的控制一般是根据输入电压范围的上限值而成为265×√2=375V、也就是以380V~390V左右来动作的。但是，在通常状态下，由于输入交流电压为230V左右，因此以230Vx√2=325V、即330V~340V左右来进行控制会实现高效率。

另外，即使商用交流电源AC瞬间停电时，也需要在规定时间内稳定地向负载装置供给电源，因此当在负载装置上使用的电力量不明时，为了使PFC电路的输出电压以330V来动作，需要将DC/DC转换器的最低控制输入电压设定得低，以用最大电力来满足保持时间。由于这会扩大对于DC/DC转换器的输入电压的控制范围，因此会导致DC/DC转换器的效率恶化，不能指望电源装置整体的高效率。

另外，作为关联的技术，专利文献1公开了能够减少DC/DC转换器部上的损失，比以往能够大幅改善效率的开关电源装置。该开关电源装置具有：对来自外部的交流电压进行整流及平滑的整流平滑部；在开关电源装置的输出侧具备，且用于改善功率因数的功率因数改善部；以及将其输出转换为规定的直流电压的DC/DC转换器部。功率因数改善部根据二次侧输出电压的直流成分进行反馈控制。DC/DC转换器部是能够进行降压及升压的两动作的双方向DC/DC转换器，根据二次侧输出电压的交流成分来进行反馈控制。

【专利文献1】日本特开2011-114917号公报