专利名称：Dc－dc变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有在低负载时通过间歇模式来控制开关的功能的DC-DC变换器。
背景技术：
具有代表性的DC-DC变换器即DC-DC转换器(converter)由以下部分组成通过变压器的1次线圈与成对的直流电源端子间连接的开关；控制该开关导通、断开的控制电路；连接在变压器的2次线圈与负载之间的第一整流平滑电路；以及连接在变压器的3次线圈与控制电路电源端子之间的第二整流平滑电路。第一整流平滑电路用以向负载提供直流电力。第二整流平滑电路用以向控制电路提供直流电力。
众所周知，如上所述的DC-DC变换器为提高在低负载时效率，而采用了在低负载时将控制开关间歇性的导通、断开的方式。该间歇性的导通、断开控制方式中，如图5(B)的t3-t4期间简略所示，间歇性的配置停止供给开关控制脉冲的期间Toff，并且也间歇性的配置对开关的控制脉冲的供给期间Ton。结果，开关就被间歇性的驱动。这样间歇性的驱动开关，就可以使单位时间内开关的导通、断开次数即开关次数，要比开关在连续被控制导通、断开的情况下的开关次数大幅减少，减少了单位时间的开关损耗，提高了低负载时DC-DC变换器的效率。
但是，在对开关进行间歇性的导通、断开驱动时，用以向负载供电的第一整流平滑电路中的平滑电容的电压会在开关导通、断开的驱动期间上升，在此后的开关导通、断开驱动的停止期间缓慢下降。与此同时，从控制电路的第二整流平滑电路得到的电源电压也会在开关导通、断开的驱动期间上升，在此后的开关导通、断开驱动的停止期间缓慢下降。所以，负载极低时，与负载连接的第一整流平滑电路中的平滑电容的电压下降速度会变慢。与之相比，即使负载变化，开关控制电路的消耗功率也几乎不变化，即使负载极低时，开关控制电路的第二整流平滑电路中的平滑电容的电压与通常负载相比，也大致同样地下降。因此，负载极低时，开关控制电路的第二整流平滑电路中的平滑电容电压下降的速度，比与负载相连的第一整流平滑电容的电压下降速度快。如果开关控制电路的第二整流平滑电路的平滑电容的电压比容许最低电压低，就不可能通过开关控制电路来控制开关的导通、断开，而且开关控制电路的动作也会停止。开关控制电路的动作一旦停止，一般情况下，要经过数100ms的再起动时间后才能再次成为起动状态。由于再起动时间内不对第一和第二整流平滑电路的平滑电容进行充电，其电压就会更加降低，向负载供给所期望的电力成为不可能或困难。
为了解决此问题，考虑增加构成开关控制电路电源的变压器的3次线圈的圈数，并且加大第二整流平滑电路的平滑电容的容量。但是增加变压器的3次线圈的圈数且加大第二整流平滑电路的平滑电容的容量后，其损耗就会增大，DC-DC变换器的综合效率就会降低。另外一种方法就是考虑将间歇性动作的对开关的导通、断开控制的停止期间Toff设定成较短。但如果缩短停止期间Toff，单位时间的开关次数下降效率降低，而不能充分的提高效率。
发明的公开本发明的目的在于提供确保开关控制电路正常动作，并能提高效率的DC-DC变换器。
以下参照表示实施例的附图符号，就解决上述课题并达成上述目的的本发明进行说明。另外，这里的参照符号是为了帮助理解本发明而加上去的，并不限定本发明。
为达成上述目的本发明的DC-DC变换器由如下部分构成成对的直流输入端子4、5；变压器6；通过所述变压器连接在所述成对的直流输入端子4、5之间的至少一个开关7；为控制开关7导通、断开而连接在所述开关7的控制端子上的开关控制电路2或2a；连接在所述变压器6与负载15之间的第一整流平滑电路9；连接在所述变压器6与所述开关控制电路2或2a的电源端子16a、16b之间的第二整流平滑电路10。所述开关控制电路2或2a还具有这样的功能当所述负载15大于规定值时，对所述开关7连续进行导通、断开控制的第一功能；当所述负载15小于规定值时，间歇停止所述开关7的导通、断开控制的第二功能。所述DC-DC变换器还具有判断所述第二整流平滑电路10的输出电压是否低于规定值的判定部件，以及对于表示从所述判定部件得到的所述第二整流平滑电路10的输出电压低于所述规定值的情况的信号作出响应，对由所述第二功能产生的所述开关的导通、断开控制的间歇性停止动作进行阻止的间歇动作阻止部件。
所述规定值最好低于所述第二整流平滑电路10的额定输出电压，且为能够维持所述开关控制电路2或2a的动作的容许最低电压或比它高的值。
所述开关控制电路2或2a最好包括输出电压检测电路17，用以检测所述第一整流平滑电路9的直流输出电压；开关控制脉冲发生电路18或18a，用以对所述输出电压检测电路17的输出作出响应，形成脉冲以使所述第一整流平滑电路9的输出电压恒定，并将此脉冲传给所述开关7的控制端子；以及间歇指令发生电路19，用以检测出所述负载15是否小于规定值，当所述负载小于规定值时，发生禁止向所述开关7供给使所述开关7导通、断开的脉冲的指令。
所述间歇动作阻止部件最好是使所述间歇指令发生电路19输出的间歇指令无效的逻辑电路53。
所述开关控制脉冲发生电路18最好由以下部分构成倾斜电压发生部件8或60，与所述开关的导通期间同步而发生倾斜电压；电压反馈信号形成部件，对所述输出电压检测电路17的输出作出响应，形成电压反馈信号；比较器42，连接在所述电压反馈信号形成部件和所述倾斜电压发生部件8或60上，用以比较倾斜电压发生部件的输出和所述电压反馈信号；振荡器35，以规定的周期发生脉冲；RS触发器36，具有与所述振荡器35连接的第一输入端子和与所述比较器42连接的第二输入端子；逻辑电路37，具有当所述间歇指令发生电路19的输出表示禁止通过用以导通、断开所述开关7的脉冲时，为使所述RS触发器36的输出脉冲禁止通过而连接到所述RS触发器36的输出端子的一个输入端子和连接到所述间歇指令发生电路19的另一输入端子；以及驱动部件38，基于所述逻辑电路37的输出，驱动所述开关7。
所述开关控制脉冲发生电路2a可由以下部分构成倾斜电压发生部件8或60，与所述开关的导通期间同步而发生倾斜电压；电压反馈信号形成部件，对所述输出电压检测电路17的输出作出响应，形成电压反馈信号；比较器42，为比较倾斜电压发生部件的输出与所述电压反馈信号而连接在所述电压反馈信号形成部件和所述倾斜电压发生部件；振荡器35，以规定的周期发生脉冲；逻辑电路37，具有当所述间歇指令发生电路19的输出表示禁止通过用以导通、断开所述开关7的脉冲时，为使所述振荡器35的输出脉冲禁止通过而连接到所述振荡器35的一个输入端子和连接到所述间歇指令发生电路19的另一输入端子；RS触发器36，具有与所述逻辑电路37连接的第一输入端子和与所述比较器42连接的第二输入端子；以及驱动部件38，基于所述RS触发器36的输出，驱动所述开关7。
所述判定部件可由以下部分构成检测所述第二整流平滑电路10的输出电压的电压检测部件26；提供规定的电压基准(V52)的基准电压源52；以及比较器51，具有为了判断所述电压检测部件26的输出是否低于所述规定的电压基准(V52)而与所述电压检测部件26连接的第一输入端子和与所述基准电压源52连接的第二输入端子。
间歇动作阻止部件53最好是具有第一和第二输入端子的逻辑电路部件53，对表示所述电压检测部件26的输出低于所述规定的电压基准(V52)的情况的信号作出响应，并为阻止传送表示所述间歇指令发生电路19的所述开关7的导通、断开控制的间歇性停止的信号，所述第一输入端子与所述比较器51连接，所述第二输入端子与所述间歇指令发生电路19连接。
依据本发明，在与所述开关控制电路2或2a的电源端子16a、16b连接的起控制电源作用的第二整流平滑电路10的输出电压成为规定值以下时，阻止开关7的间歇性动作。因此，发生开关7的连续的导通、断开动作，第二整流平滑电路10的电压恢复到正常值或其左右。结果，即使为改善低负载时的效率而间歇性的驱动开关，也不会因为开关控制电路的电源电压降低而发生动作停止，能够稳定驱动DC-DC变换器。
还有，即使间歇性停止所述开关7的导通、断开控制的期间较长，开关控制电路的电源电压也不会低于容许最低电压。这样就确定了可以在负载小于规定值时，获得间歇性的停止所述开关7的导通、断开控制的模式中的所述开关7的导通、断开驱动期间Ton与所述开关7的导通、断开驱动停止期间Toff的比值的高效率，能够提高DC-DC变换器的效率。
附图的简单说明
图1是表示本发明的实施例1的DC-DC变换器的电路。
图2是详细表示图1的开关控制电路的框图。
图3是表示额定负载时的图1和图2各部分的状态的波形图。
图4是表示间歇动作前的图1和图2各部分的状态的波形图。
图5是表示3个开关控制模式中的图2各部分的状态的波形图。
图6是表示实施例2的DC-DC变换器的电路图。
图7是以图2相同的方式表示实施例3的开关控制电路的电路图。
图8是表示变形例的开关控制电路的一部分的电路图。
图9是表示图8的各部分的状态的波形图。
本发明的最佳实施方式实施例1以下，参照图1～图5就本发明实施例1的DC-DC变换装置进行说明。
图1所示的实施例1的回扫型DC-DC变换器，大致由DC-DC变换电路1和开关控制电路2构成。
DC-DC变换电路1中包括与直流电源3连接的成对的直流输入端子4、5，变压器6，开关7，电流检测电阻8，第一和第二整流平滑电路9、10，成对的直流输出端子11、12，以及起动电阻13。
直流电源3由与交流电源相连的整流平滑电路或蓄电池构成，向成对的直流输入端子4、5提供规定的直流电压。变压器6设有缠绕在芯子14且相互电磁耦合的1次、2次及3次线圈N1、N2、N3。开关7为能进行场效应晶体管等控制的半导体开关，通过1次线圈N1连接在成对的直流输入端子4、5之间。作为电流检测器的电流检测电阻8连接在开关7与地侧直流输入端子5之间。在该电流检测电阻8的两端子间得到对流过1次线圈N1和开关7的电流成比例的电压构成的电流检测信号Vi。
为负载15工作的第一整流平滑电路9连接在变压器6的2次线圈N2上。该第一整流平滑电路9由第一二极管D1和第一平滑电容C1构成。第一平滑电容C1经由第一二极管D1与2次线圈并联连接的同时与成对的直流输出端子11、12连接。连接在成对的直流输出端子11、12间的负载15是一个变动负载，通常处于负载状态和低负载状态。
作为开关控制电路2的电源的第二整流平滑电路10，由第二二极管D2和第二平滑电容C2构成。第二平滑电容C2经由第二二极管D2与变压器6的3次线圈N3并联连接。第二平滑电容C2的一端经由起动电阻13与一个直流输入端子4相连，同时与开关控制电路2正侧电源端子16a相连。第二平滑电容C2的另一端及开关控制电路2的地端子16b与地侧直流输入端子5相连。
开关控制电路2大致由输出电压检测电路17、开关控制脉冲发生电路18、间歇指令发生电路19、间歇指令阻止电路20构成，且具有如下功能当负载15比规定值大的通常负载状态时对开关7进行连续的导通、断开控制的第一功能；当负载15比所述规定值小的低负载状态时间歇性的停止对开关7的导通、断开控制的第二功能；以及判断第二整流平滑电路10的输出电压是否低于规定电压值，对表示第二整流平滑电路10的输出电压低于规定电压值的情况的判定结果作出响应，阻止按所述第二功能产生的对开关7的导通、断开控制的间歇性停止动作的第三功能。
输出电压检测电路17通过导线21、22连接到成对的直流输出端子11、12。对此容后详述。
开关控制脉冲发生电路18与输出电压检测电路17光耦合，且通过导线23与电流检测电阻8连接，还通过导线24与开关7的控制端子连接，形成控制脉冲来控制开关7的导通、断开。另外，如图1所示，电流检测电阻8虽然表示在开关控制脉冲发生电路18的外侧，也可以将电流检测电阻8作为开关控制脉冲发生电路18的一部分来考虑。就该开关控制脉冲发生电路18容后详述。
间歇指令发生电路19通过导线25与开关控制脉冲发生电路18相连，基于包括开关控制脉冲发生电路18中包含的直流输出电压的大小信息等的电压反馈信号Vf判断负载15是否为低负载，低负载时则形成用以间歇性的发生开关控制脉冲的间歇指令。就该间歇指令发生电路19容后详述。
间歇指令阻止电路20通过导线26与控制电源端子16a连接，且通过导线27和28连接在间歇指令发生电路19和开关控制脉冲发生电路18之间。该间歇指令阻止电路20具有判断控制电源端子16a的电压是否在规定值以下的判定部件，以及在得到控制电源端子16a的电压在规定值以下的判定结果时，阻止间歇指令传送的间歇动作阻止部件。还有，该间歇指令阻止电路20可以配置在开关控制电路2的外侧。就该间歇指令阻止电路20容后详述。
下面，参照图2的电路图以及图4～图5的波形图就开关控制电路2进行详细说明。
此外，图3表示额定负载即通常负载状态时的图1和图2的各部分的状态；图4表示间歇动作开始之前的图1和图2的各部分的状态；图5表示正常负载状态时、间歇动作时以及间歇动作阻止时的图1和图2的各部分的状态。
输出电压检测电路17由以下部分构成连接在成对的输出电压检测导线21、22之间的第一和第二分压用电阻29、30的串联电路；具有连接在第一和第二分压用电阻29、30的相互连接点的基极的npn型晶体管31；连接在该晶体管31的发射极与导线22之间的例如由齐纳二极管构成的基准电压源32；以及通过限流电阻33连接在导线21与晶体管31的集电极之间的作为发光元件的发光二极管34。晶体管31具有作为误差放大器的功能，使得在发光二极管34上流过具有与将成对的导线21、22间的直流输出电压分压而得到的检测值与基准电压源32的基准电压的差值对应的值的电流。因此，发光二极管34发生与成对的导线21、22间的直流输出电压成比例的强度的光输出信号。
开关控制脉冲发生电路18由振荡器35、RS触发器36、AND门电路37、驱动电路38、作为受光元件的光电晶体管39、电阻40、直流电源41以及第一比较器42构成。另外，如前所述，电流检测电阻8可以包括在开关控制脉冲发生电路18之内。如图3(B)和图4(B)所示，振荡器35发生例如20～100kHz的高频的时钟脉冲，将该时钟脉冲供给RS触发器36的置位输入端子S。
RS触发器36具有连接在振荡器35的作为第一输入端子的置位输入端子S和连接在第一比较器42的作为第二输入端子的复位输入端子R。对从图3(B)所示的振荡器35供给的时钟脉冲作出响应，成为置位状态，对从比较器42供给的复位信号作出响应，成为复位状态，输出图3(C)及图4(C)所示的方形波脉冲。在此图5(A)也表示RS触发器36的输出脉冲，但在这里用垂直延伸的线来概略表示RS触发器36的输出脉冲。
作为有选择地禁止控制脉冲的逻辑电路，AND门电路37具有连接在RS触发器36的输出端子Q上的第一输入端子和连接在间歇指令导线28上的第二输入端子。根据导线28的信号状态控制RS触发器36的输出脉冲串的传递，然后送出输出V37，该输出V37由图5(B)的t1前区间所示的脉冲串或图5(B)的t1～t6区间所示的间歇脉冲串以及图5(B)的t6～t7区间所示的禁止间歇动作的脉冲串构成。AND门电路37的输出端子经由公知的驱动电路38和导线24与图1的开关7的控制端子相连接。因此，AND门电路37的输出V37表示开关7的导通、断开控制脉冲。供给开关7的控制脉冲提供给控制端子即栅极与源极之间。还有，为简化图示，对驱动电路38与开关7的源极的连接作了省略。
光电晶体管39与输出电压检测电路17的发光二极管34光耦合。光电晶体管39经由电阻40与偏压直流电压源41相连。在光电晶体管39的两端子间得到对直流输出端子11、12间的电压具有反比例关系的电压反馈信号Vf。所以由输出电压检测电路17、光电晶体管39、电阻40、偏压直流电压源41构成了电压反馈信号形成电路。
第一比较器42的负输入端子连接在电阻40与光电晶体管39的连接点43上，其正输入端通过导线23连接到图1的作为倾斜电压发生部件的电流检测电阻8和开关7的连接点。因此，如图3(E)所示，第一比较器43对从导线23得到的与开关7的导通同步的倾斜电压构成的电流检测信号Vi和连接点43的电压反馈信号Vf进行比较，当电流检测信号Vi等于或高于电压反馈信号Vf时，发生高电平输出，这就是RS触发器36的复位信号。所以如图3(C)及图4(C)所示，RS触发器36在t1时刻被置位后，在t2时刻被复位。由于振荡器35重复发生具有周期Ts的时钟脉冲，在图3的t3时刻RS触发器36再次被置位，反复产生与t1～t3期间相同的动作。
直流输出电压随着负载15的降低会增高。因此，随着负载15从额定负载即通常负载状态到接近低负载状态，连接点43的电压信号Vf将会降低。如图4(E)所示，若电压反馈信号Vf低于图3(E)时，则因1次线圈N1的电感而锯齿波状或三角波状变化的电流检测信号Vi以比图3(E)更短时间内达到电压反馈信号Vf。所以随着负载15的降低，RS触发器36的输出脉冲的脉宽会收窄，控制开关7导通、断开的图3(D)及图4(D)的控制脉冲的宽度及占空比就会减小。这样直流输出电压上升时，就会产生使之下降的动作，从而使直流输出电压稳定。
间歇指令发生电路19由第二比较器44和参考电压发生电路45构成，基于电压反馈信号Vf发生图5(D)所示的间歇指令信号。第二比较器44的正输入端子通过导线25连接到连接点43，负输入端子与参考电压发生电路45相连。
参考电压发生电路45中设有为第二比较器44的滞后动作而发生第一参考电压V1的第一参考电压源46；发生第二参考电压V2的第二参考电压源47；第一和第二选择开关48、49；以及相位反相电路50。第一和第二参考电压源46、47发生图5(C)所示的第一和第二参考电压V1、V2，且通过第一和第二选择开关48、49与第二比较器44的负输入端子相连。第一选择开关48的控制端子与第二比较器44的输出端子连接，且第一选择开关48对第二比较器44的高电平输出作出响应，成为导通状态。由于第二选择开关49的控制端子通过反相电路50与第二比较器44的输出端子连接，所以第二选择开关49对第二比较器44的低电平输出作出响应，成为导通状态。
如图5(C)的t1之前所示，在负载15为额定负载时，将连接点43的电压反馈信号Vf常时保持在比第一和第二参考电压V1、V2高的状态。因此，额定负载状态时如图5(D)的t1之前的区间所示，第二比较器44的输出常时为高电平，第一选择开关48保持在导通状态。另外，由于第二比较器44的输出V44连续处于高电平，图5(A)概略所示的RS触发器36的输出脉冲不受AND门电路37的限制，而传送到开关7，从AND门电路37得到由图5(B)的t1前区间所示的连续的脉冲串构成的输出V37。结果，会使开关7连续地重复导通、断开动作。
负载15为低负载状态时，连接点43的电压反馈信号Vf如图5的t1～t6区间所示，比t1前的区间还低。如图5(C)的t2～t3期间所示，第二比较器44的输出V44处于高电平，且当间歇指令阻止电路20未阻止第二比较器44的输出V44时，图5(A)的RS触发器36的输出通过AND门电路37，从AND门电路37得到由图5(B)所示的控制脉冲构成的输出V37。为此，图1的开关7作导通、断开动作，第一和第二平滑电容C1、C2被充电，该电压缓慢升高。结果，t2～t3期间的电压反馈信号Vf缓慢降低。t3时刻的电压反馈信号Vf达到第一参考电压V1时，第二比较器44的输出V44就由高电平转换为低电平。结果，RS触发器36的输出通过AND门电路37被禁止，开关7的导通、断开动作停止。当t3时刻的第二比较器44的输出V44成为低电平时，第一选择开关48处于断开状态，而第二选择开关49处于导通状态。结果，第二比较器44对电压反馈信号Vf和第二参考电压V2作比较。从而产生滞后动作，第二比较器的输出V44在t4时刻前保持低电平。如果开关7的导通、断开停止，第一和第二平滑电容C1、C2的电压缓慢降低，电压反馈信号Vf缓慢升高，在图5的t4时刻到达第二参考电压V2。结果，第二比较器44的输出V44转换为高电平。同时第二选择开关49断开，第一选择开关48处于导通状态，第二比较器44的输出V44保持高电平，在t4～t5期间产生与t2～t3期间同样的动作。
图5(D)的第二比较器44的输出V44的高电平期间显示开关7的导通、断开驱动期间Ton，低电平期间显示开关7的导通、断开停止期间Toff。这样就可以将第二比较器44的输出V44称为间歇指令信号。
根据本发明设置的图2的间歇指令阻止电路20，由公知的具有滞后特性的第三比较器51与基准电压源52以及OR门电路53构成，且具有判断第二整流平滑电路10的输出电压是否低于规定值的功能，以及对表示由该判定结果得到的第二整流平滑电路10的输出电压低于所述规定值的情况的信号作出响应，阻止按所述间歇指令信号的开关7的导通、断开控制的间歇性停止动作的功能。作为判定部件的第三比较器51的负输入端子经由控制电源端子16a与图1的第二平滑电容C2相连，正输入端子与基准电压源52连接。作为阻止间歇停止动作的部件，OR门电路53的一个输入端子与第二比较器44的输出端子连接，另一输入端子与第三比较器51的输出端子相连。基准电压源52的基准电压V52设定为开关控制电路2的电源电压Vcc的容许最低值，或设定为该容许最低值与正常值之间的值。换言之，设定为比不能维持开关控制电路2的动作的电压(停止电压)的最大值还高的值。如图5(D)的t6前的区间所示，控制电源电压Vcc比作为滞后动作的LTP(下侧分界点low trip point)的基准电压V52高时，如图5(F)所示，第三比较器51的输出V51保持低电平。为此，第三比较器51的输出V51不会阻止第二比较器44的输出V44通过OR门电路53。鉴于此，在图5(E)的t6时刻，如果控制电源电压Vcc降低到基准电压V52时，第三比较器51的输出V51变为高电平，该高电平根据第三比较器51的滞后特性一直被维持，直到控制电源电压Vcc达到UTP(上侧分界点top trip point)的t7为止。结果，不管第二比较器44的输出V44处于低电平，OR门电路53的输出也是高电平，RS触发器36的输出脉冲可以通过AND门电路37，如图5(B)的t6～t7区间所示，向AND门电路37的输出端子连续发生控制脉冲。即，控制脉冲不待图5(D)的虚线所示的随间歇控制的控制脉冲的发生预定期间t8～t9而连续发生。这样，就加快了第一和第二平滑用电容C1、C2的充电，控制电源电压Vcc从t6时刻开始上升，阻止其降低到容许最低电压Vmin以下，从而能够防止开关控制电路2的动作停止。
还有，虽然希望第三比较器51具有滞后特性，但即使没有滞后特性，本发明也会获得效果。即，在控制电源电压Vcc使基准电压V52下冲(undershoot)的期间，第三比较器51持续发生高电平输出，因此，在该下冲期间阻止间歇指令，能够与图5的t6～t7期间同样地向开关7发送控制脉冲。
综上所述，依据本实施例，在为提高低负载时的效率而使开关7间歇动作时，如果发生控制电源电压Vcc的降低，会自动阻止间歇动作，并开始对开关7的导通、断开控制，控制电源电压Vcc回到正常值或接近正常值。结果，即使为了改善低负载时的效率而减少单位时间的开关次数，开关控制电路2也不会发生动作停止，从而能够稳定的驱动DC-DC变换器。另外，即使因直流输入电压变动而造成控制电源电压Vcc降低到某种程度，也不会发生开关控制电路2的动作停止。所以能够提供满足效率提高和动作稳定性两个要求的DC-DC变换器。
实施例2图6所示的实施例2的DC-DC变换器中，省去了图1的DC-DC变换器的变压器6的2次线圈N2，而设置了将整流平滑电路9与开关7并联连接的变形DC-DC变换器1a，其它结构与图1相同。图6的DC-DC变换器中，在开关7的导通期间，整流二极管D1成为反向偏压状态，发生对具有电感的1次线圈N1的能量蓄积动作，而在开关7的断开期间，整流二极管D1处于正向偏压状态，发生1次线圈N1所蓄积能量的释放动作。由此，第一平滑电容C1就由电源3与1次线圈N1相加的电压值进行充电。因此，图6的DC-DC变换器作为升压类型的开关式稳压器(switching regulator)动作。图6线圈N3与图1的3次线圈N3同样，与作为控制电源的第二整流平滑电路10相连。由于图6的DC-DC变换器的开关控制电路2与实施例1实质上相同，所以能取得与实施例1同样的效果。
实施例3实施例3的DC-DC变换器中，设置了图7所示的变形的开关控制电路2a，以取代图1的开关控制电路2，其它结构与图1相同。图7的开关控制电路2a中设置了变形的开关控制脉冲发生电路18a，以取代图2的开关控制电路2中的开关控制脉冲发生电路18，其它结构与图2相同。图7的开关控制脉冲发生电路18a中，除了AND门电路37连接在振荡器35与RS触发器36之间这一点与图2不同之外，其它结构与图2相同。即，图7中AND门电路37的一个输入端子与振荡器35连接，其另一输入端子与OR门电路53连接，其输出端子与作为RS触发器的第一输入端子的置位输入端子S连接。另外，RS触发器36的输出端子与驱动电路38相连。
图7的开关控制脉冲发生电路18a中，因OR门电路53的输出而振荡器35的输出脉冲在AND门电路37中没有被阻止时，振荡器35的输出脉冲就成为RS触发器36的置位输入信号。图7的开关控制脉冲发生电路18a的基本动作与图2的开关控制脉冲发生的电路18相同。
图7的开关控制脉冲发生电路18a中，即使因噪声或比较器44、51的滞后小等原因使比较器44、51的输出上产生振动(chattering)，即发生异常振动，开关7的控制脉冲也不会发生振动。就是说，在振荡器35发生脉冲的期间，即使OR门电路53的输出振动或AND门电路37的输出即RS触发器36的置位输入振动，也能保持RS触发器36的置位状态。这样就达到了稳定控制开关7的目的。但在图2的情况下，开关7的控制脉冲可能会因OR门电路53的输出的振动而发生异常振动。
变形例本发明并不仅限于上述实施例，例如可以作如下的变形。
(1)图1的DC-DC变换电路1可为这样的电路如公知的正向型DC-DC变换电路；公知的具有成对的开关的半桥型DC-DC变换电路或变形半桥型DC-DC变换电路；或由在桥上接有4个开关的桥型反相电路和在该输出端上连接的整流平滑电路构成的变换电路；或由推挽型反相电路(由2个开关与变压器组合构成)与整流平滑电路组合构成的变换电路。因此，DC-DC变换电路1能够转换成对一个或多个开关进行导通、断开控制的方式的任意电路。
(2)能够使开关7的导通、断开重复频率即开关频率不恒定，可根据负载的大小来改变。
(3)如图8所示，可设置由电容C、该电容C的充电用电阻R及放电用开关SW构成的倾斜电压发生部件60，以取代从电流检测电阻8的电压获得图3(E)、图4(E)的锯齿波状的电流检测信号Vi。图8中，经由电阻R，由直流电源端子+V的电压对电容C进行充电，与开关7的导通同步而从电容C得到图9(B)所示的倾斜电压Vc。此时，图9(B)所示的倾斜电压Vc达到电压反馈信号Vf时，RS触发器36会因图9(C)所示的第一比较器42的输入V42而复位，根据RS触发器36的反相输出使开关SW导通，电容C放电。
(4)能够使间歇指令发生电路19的第二比较器44为带有滞后特性的比较器，基准电压源45为单一基准电压源。
(5)开关7可为双极性晶体管、IGBT(绝缘栅型双极性晶体管)等别的半导体元件。
(6)发光二极管34与光电晶体管39的光耦合部分可以改为电耦合电路。此时，在输出电压检测电路17上形成与直流输出端子11、12间的电压成反比的电压反馈信号Vf，该电压反馈信号Vf提供给第一比较器42。
(7)可设置利用霍尔元件等的电磁变换装置的电流检测部件，以取代电流检测电阻4。
(8)AND门电路37及OR门电路可为与它等效的别的逻辑电路。
(9)基于电流检测信号Vi是否低于规定值的检测结果，可将间歇发生电路19变更为检测出是否为低负载状态的电路。
产业上利用的可能性综上所述，本发明的DC-DC变换器可用于直流电源装置上。
权利要求
1.一种DC-DC变换器，其中包括成对的直流输入端子(4、5)、变压器(6)、通过所述变压器连接在所述成对的直流输入端子(4、5)之间的至少一个开关(7)、为控制所述开关(7)导通、断开而连接在所述开关(7)的控制端子上的开关控制电路(2或2a)、连接在所述变压器(6)与负载(15)之间的第一整流平滑电路(9)以及连接在所述变压器(6)与所述开关控制电路(2或2a)的电源端子(16a、16b)之间的第二整流平滑电路(10)；所述开关控制电路(2或2a)还具有当所述负载(15)大于规定值时，对所述开关(7)连续进行导通、断开控制的第一功能以及当所述负载(15)小于规定值时，间歇停止所述开关(7)的导通、断开控制的第二功能；其中设有判定部件(26、51、52)，判断所述第二整流平滑电路(10)的输出电压是否低于规定值，以及间歇动作阻止部件(53)，对于表示从所述判定部件得到的所述第二整流平滑电路(10)的输出电压低于所述规定值的情况的信号作出响应，对由所述第二功能产生的所述开关的导通、断开控制的间歇性停止动作进行阻止。
2.如权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于所述规定值低于所述第二整流平滑电路(10)的额定输出电压，且为能够维持所述开关控制电路(2)的动作的容许最低电压或比它高的值。
3.如权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于所述开关控制电路(2或2a)包括输出电压检测电路(17)，用以检测所述第一整流平滑电路(9)的直流输出电压，开关控制脉冲发生电路(18或18a)，用以对所述输出电压检测电路(17)的输出作出响应，形成脉冲以使所述第一整流平滑电路(9)的输出电压恒定，并将此脉冲传给所述开关(7)的控制端子，以及间歇指令发生电路(19)，用以检测出所述负载(15)是否小于规定值，当所述负载(15)小于规定值时，发生禁止向所述开关(7)供给使所述开关(7)导通、断开的脉冲的指令；所述间歇动作阻止部件是使所述间歇指令发生电路(19)输出的间歇指令无效的逻辑电路(53)。
4.如权利要求3所述的DC-DC变换器，其特征在于所述开关控制脉冲发生电路(18)由以下部分构成倾斜电压发生部件(8或60)，与所述开关的导通期间同步而发生倾斜电压；电压反馈信号形成部件(39、40)，对所述输出电压检测电路(17)的输出作出响应，形成电压反馈信号；比较器(42)，连接在所述电压反馈信号形成部件(39、40)和所述倾斜电压发生部件(8或60)上，用以比较所述倾斜电压发生部件的输出和所述电压反馈信号；振荡器(35)，以规定的周期发生脉冲；RS触发器(36)，具有与所述振荡器(35)连接的第一输入端子和与所述比较器(42)连接的第二输入端子；逻辑电路(37)，具有当所述间歇指令发生电路(19)的输出表示禁止通过用以导通、断开所述开关(7)的脉冲时，为使所述RS触发器(36)的输出脉冲禁止通过而连接到所述RS触发器(36)的输出端子的一个输入端子和连接到所述间歇指令发生电路(19)的另一输入端子；以及驱动部件(38)，基于所述逻辑电路(37)的输出，驱动所述开关(7)。
5.如权利要求3所述的DC-DC变换器，其特征在于所述开关控制脉冲发生电路(2a)由以下部分构成倾斜电压发生部件(8或60)，与所述开关的导通期间同步而发生倾斜电压；电压反馈信号形成部件(39、40)，对所述输出电压检测电路(17)的输出作出响应，形成电压反馈信号；比较器(42)，为比较倾斜电压发生部件的输出与所述电压反馈信号而连接在所述电压反馈信号形成部件和所述倾斜电压发生部件；振荡器(35)，以规定的周期发生脉冲；逻辑电路(37)，具有当所述间歇指令发生电路(19)的输出表示禁止通过用以导通、断开所述开关(7)的脉冲时，为使所述振荡器(35)的输出脉冲禁止通过而连接到所述振荡器(35)的一个输入端子和连接到所述间歇指令发生电路(19)的另一输入端子；RS触发器(36)，具有与所述逻辑电路(37)连接的第一输入端子和与所述比较器(42)连接的第二输入端子；以及驱动部件(38)，基于所述RS触发器(36)的输出，驱动所述开关(7)。
6.如权利要求4或权利要求5所述的DC-DC变换器，其特征在于所述判定部件由以下部分构成检测所述第二整流平滑电路(10)的输出电压的电压检测部件(26)；提供规定的电压基准(V52)的基准电压源(52)；以及比较器(51)，具有为了判断所述电压检测部件(26)的输出是否低于所述规定的电压基准(V52)而与所述电压检测部件(26)连接的第一输入端子和与所述基准电压源(52)连接的第二输入端子，间歇动作阻止部件(53)是具有第一和第二输入端子的逻辑电路部件(53)，用以对表示所述电压检测部件(26)的输出低于所述规定的电压基准(V52)的情况的信号作出响应，并为阻止传送表示所述间歇指令发生电路(19)的所述开关(7)的导通、断开控制的间歇性停止的信号，所述第一输入端子与所述比较器(51)连接，所述第二输入端子与所述间歇指令发生电路(19)连接。
全文摘要
DC－DC变换器具有在直流输入端子4、5间经由变压器6的1次线圈N1连接的开关7。变压器6的2次线圈N2与第一整流平滑电路9连接，变压器6的3次线圈N3与第二整流平滑电路10连接。为获得恒定的直流输出电压，开关控制脉冲发生电路18与开关7的控制端子连接。在低负载时为了间歇性的停止开关7的导通、断开控制，而间歇指令发生电路19与开关控制脉冲发生电路18连接。由间歇指令阻止电路20判断控制电源电压Vcc是否降低到规定值。当控制电源电压Vcc降低到规定值时，使间歇指令发生电路19的间歇指令无效。
文档编号H02M3/335GK1679225SQ0382076
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月22日 优先权日2002年9月4日
发明者山田智康 申请人:三垦电气株式会社