[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及将转换器设为二级结构的开关电源装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种在前级具备电流输入型转换器、在后级具备串联谐振型转换器的结构的DC-DC转换器。前级的电流输入型转换器检测输出电压并执行控制以使向后级的串联谐振型转换器输入的输入电压变为恒定。后级的串联谐振型转换器以固定频率工作以使输入电压直接成为负载电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭64-43062号公报

发明内容

发明概要

发明要解决的课题

在专利文献1中，在前级的电流输入型转换器的输出上具有电容器。如果设该电容器的充电电压为Vc、输入电压为Vs，则与向后级的转换器输入的输入电压Vi之间的关系成为Vi＝Vs-Vc的关系。在该专利文献1中，在考虑了瞬时停电的情况下，需要使前级的电流输入型转换器所产生的电压变换比变大。

例如，在设后级的转换器的输入电压Vi为200V的情况下，通过在瞬时停电时使电容器的充电电压Vc降低，从而能工作到输入电压Vs降低至200V为止。另一方面，如果设稳定时的输入电压Vs为380V，则电流输入型转换器需要执行电压变换动作以使电容器的充电电压Vc成为180V。如上那样，在专利文献1所记载的DC-DC转换器中，在考虑了瞬时停电并增大了输入电压范围的情况下，存在稳定时的电压变换比变大从而变得不效率的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种即便将输入电压范围设定得较大，在稳定时也能执行高效率的电压变换的开关电源装置。

用于解决课题的技术方案

本发明所涉及的开关电源装置的特征在于，具备：非绝缘型转换器，其对所输入的输入电源电压进行升压并输出直流电压；和绝缘型桥式转换器，其输入从上述非绝缘型转换器输出的直流电压并向负载输出直流电压，上述绝缘型桥式转换器具有：变压器，其具备初级绕组以及次级绕组；交流电压产生电路，其与上述初级绕组连接并包括第1开关元件和第2开关元件，通过上述第1开关元件以及上述第2开关元件的切换而根据所输入的直流电压产生交流电压并施加给上述初级绕组；和整流电路，其与上述次级绕组连接，对通过与上述初级绕组的磁场耦合而在上述次级绕组中感应出的电压进行整流并向负载输出，上述非绝缘型转换器具有：电感器；电容器；和第3开关元件，其切换向上述电感器的通电，上述开关电源装置还具备：开关控制电路，其以固定导通占空比且固定开关频率，隔着死区时间对上述第1开关元件以及上述第2开关元件交替地进行导通/截止控制；和PWM控制电路，其对上述第3开关元件进行导通/截止控制，并且控制上述第3开关元件的导通占空比来调整向上述绝缘型桥式转换器的输出电压。

在该构成中，由于对前级的非绝缘型转换器的导通占空比进行控制来调整输出电压，因此能以固定导通占空比以及固定开关频率对第1开关元件以及第2开关元件进行开关控制。例如，通过以大致50％的导通占空比对第1开关元件以及第2开关元件交替地进行导通/截止控制，从而能够使第1开关元件以及第2开关元件高效率地动作，可高效地执行电力变换。此外，通过固定第1开关元件以及第2开关元件的开关频率，从而能够设定为最合适的开关频率。而且，通过控制非绝缘型转换器的导通占空比，从而即使输入电压变动较大，也能应对这种情况。

优选如下结构，即：在上述输入电源电压为阈值以上的情况下，上述PWM控制电路停止上述第3开关元件的开关控制，上述开关控制电路控制上述第1开关元件以及上述第2开关元件的导通占空比以及/或者开关频率。

在该结构中，在输入电压为阈值以上的情况下，不使非绝缘型转换器动作，输入电压直接被输入到后级的绝缘型桥式转换器中。因此，也能应对于相对于稳定时输入电压增大的情况。

上述绝缘型桥式转换器也可为谐振转换器的结构。

在该结构中，由于流动正弦波状的电流，因此能够通过零电压开关和零电流开关减小开关损耗。

优选如下结构，即：上述交流电压产生电路具有：串联谐振电路，其包括谐振用电容器以及谐振用电感器；和励磁电感，其与上述初级绕组并联地形成，上述开关控制电路以与上述串联谐振电路的谐振频率一致的开关频率对上述第1开关元件以及上述第2开关元件进行导通/截止控制。

在该结构中，后级的绝缘型桥式转换器为LLC电路，第1开关元件以及第2开关元件被控制以使开关频率与没有考虑LLC电路的励磁电感的谐振频率一致。由此，能够抑制没有考虑变压器的绕组比时的绝缘型桥式转换器的输入输出电压比(增益)的频率特性根据负载而发生变动的情况。