[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备变压器与2个开关元件的开关电源装置。

背景技术

在专利文献1中公开了构成为使2个开关元件以互补的方式交替地接通/断开的开关电源装置。专利文献1所记载的开关电源装置应用了通常被称为回扫转换器的电路，具有高侧及低侧的2个开关元件(FET)。在低侧FET接通的期间内在变压器内蓄积能量，在低侧FET断开的期间内将所蓄积的能量提供给负载。再有，专利文献1所记载的开关电源装置采用了将施加于低侧FET的浪涌电压箝位的、所谓主动箝位方式，由此可实现2个开关元件的零电压开关动作。

该开关电源装置将低侧FET和变压器的初级绕组及直流电源串联地连接起来，高侧FET及电容器的串联电路被连接在变压器的初级绕组的两端之间。再有，开关电源装置的变压器具有第1及第2驱动绕组，第1驱动绕组的一端与低侧开关控制电路连接。该低侧开关控制电路向低侧FET的栅极输出控制信号。高侧FET的源极与低侧FET的漏极连接。高侧开关控制电路具备由电容器及电阻构成的时间常数电路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-37220号公报

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

在专利文献1的开关电源装置中，构成为利用变压器的第2驱动绕组和时间常数电路来驱动高侧FET。但是，在构成PFC转换器的情况下、或者构成兼用作PFC转换器的DC-DC转换器的情况下，为了改善功率因数而需要根据输入电压的变动使低侧FET接通断开。在该情况下，在专利文献1的开关电源装置中，由于高侧FET的接通时间在时间常数电路中几乎被固定，因此难以应对使高侧FET的接通时间变化的情况。另一方面，为了有效地驱动FET，虽然也能由驱动器IC来构成高侧开关控制电路并根据低侧FET的接通断开来控制高侧FET，但在该情况下成为低成本化的障碍。

因而，本发明的目的在于：提供一种防止成本的高涨、且可以根据输入电压的变动来有效地开关控制2个开关元件的开关电源装置。

-用于解决技术问题的技术方案-

本发明涉及的开关电源装置的特征在于具备：电源输入部，其将输入电压输入；变压器，其具备已被磁耦合的初级绕组、次级绕组及驱动绕组；低侧开关元件，其与所述初级绕组串联连接，且按照断续地向所述初级绕组施加所述输入电压的方式进行接通断开；按照形成闭环的方式与所述初级绕组连接的谐振电容器、谐振电感器及高侧开关元件；第1控制电路，其对所述低侧开关元件进行开关控制；和第2控制电路，其根据在所述驱动绕组产生的电压，对高侧开关元件进行开关控制，所述第2控制电路具有：第1电容器，其被连接在所述驱动绕组与所述高侧开关元件的控制端子之间，且在所述低侧开关元件的接通期间内被充电；第2电容器，其被连接在所述第1电容器与所述驱动绕组的连接点；充电电路，其被连接在所述高侧开关元件与所述第1电容器的连接点、和所述第2电容器之间，且在所述低侧开关元件的断开期间内，基于所述驱动绕组与所述第1电容器的电压，对所述第2电容器进行充电；关断电路，其与所述高侧开关元件的控制端子连接，且在所述第2电容器的充电电压超过了阈值时关断所述高侧开关元件；和放电电路，其被连接在所述高侧开关元件与所述驱动绕组的连接点、和所述第2电容器之间，且在所述低侧开关元件的接通期间内，将已被充电到所述第2电容器的电压进行放电。

在该构成中，用第1控制电路对低侧开关元件进行开关控制，用第2控制电路对高侧开关元件进行开关控制。第2控制电路将在低侧开关元件的接通期间内被充电的第1电容器的充电电压与在驱动绕组感应出的电压进行相加，然后将高侧开关元件开启。此时，通过充电电路对第2电容器进行充电。如果驱动绕组的电压极性反转，则放电电路将第2电容器进行放电，关断电路将高侧开关元件关断。

这样，本发明的开关电源装置可以使2个开关元件隔开空载时间互补地接通断开。因而，可防止2个开关元件同时接通，可防止臂短路或开关元件的破损等。再有，由于根据输入电压的变化而对第2电容器进行充电放电，因此能够使高侧开关元件的接通时间相对于输入电压的变动而发生变化。进而，即便输入电压发生变化，也可以使高侧开关元件及低侧开关元件进行零电压开关动作，因此能够实现低噪声且高效率动作。

也可以构成为：所述电源输入部输入交流输入电压，所述开关电源装置还具备整流电路，该整流电路对所述交流输入电压进行全波整流，所述第1控制电路对与由所述整流电路进行过全波整流的电压相应的控制电压进行检测，并基于所述控制电压而对所述低侧开关元件进行开关控制。