带保护功能的开关电源电路的制作方法
【专利摘要】具备具有初级绕组（N1）、次级绕组（N2）、3次绕组（N3）的变压器（104）、将交流电变换为直流电并使其平滑化的初级侧整流平滑化电路（103）、使次级侧的电力平滑化的次级侧整流平滑化电路（106）、使3次绕组的电力平滑化的3次侧整流平滑化电路（107）、开闭初级绕组的开关电路（108）、控制上述开关电路的开闭的脉冲宽度控制电路（109）、检测次级侧直流输出电压与基准电压的偏差的输出误差检测电路（110）、以及检测上述次级侧直流输出电压的波纹电压，对上述输出误差检测电路进行停止控制的波纹电压检测控制电路（171），利用上述波纹电压检测控制电路的停止控制信号，停止上述输出误差检测电路的输出，停止向上述开关电路发送驱动信号，使开关电源电路的动作停止。
【专利说明】带保护功能的开关电源电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及对开关电源装置具备的平滑电路用的电解电容器的劣化进行检测，防止破损事故于未然的技术。
【背景技术】
[0002]开关电源装置中，平滑电路使用的电解电容器由于以大电流反复进行充放电和经年使用而逐渐劣化。因此如果超过寿命继续使用，则随着电解电容器的劣化，开关电源装置会发声损坏，有时候还会有发生发烟、起火的事故的危险。
[0003]又，通过在开关电源电路中的电路上下工夫，也研究出各种各样的检测电解电容器的劣化并进行应对的技术。
[0004]在专利文献1，公开了根据在开关电源电路具备的变压器的次级侧经整流并平滑化的直流电的正极配线上平滑用的线圈的两端的电压差分，检测伴随电解电容器的劣化发生的等效串联电阻(ESR Equivalent Series Resistance)的增大,使用该检测电路专用的光电稱合器(Photo Coupler)向初级侧电路反馈进行检测的技术。
[0005]在先技术文献 专利文献
专利文献1:特开2000 - 32747号公报。
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
但是存在着事先检测出伴随电解电容器的劣化发生的开关电源装置的损坏的对策未必能够说充分的问题。
[0007]又，专利文献I公开的方法中，需要采用晶体管的波纹电压检测电路，还需要追加专用的光电耦合器，而且也必须进行与其对应的电路变更，这些要求带来了成本上升和为实施该对策所需要的较大的空间要求的问题。
[0008]因此，本发明的目的在于，提供只附加简单的电路，就能够检测平滑电路的电解电容器的劣化，防止电解电容器的劣化引起的损坏事故于未然的低成本的开关电源装置。
[0009]解决存在问题的手段
为了解决上述存在问题，实现本发明的目的，各发明采用如下所述构成。
[0010]即本发明的带保护功能的开关电源电路带有能够防止伴随电解电容器的劣化发生开关电源装置的损坏于未然的保护功能，其特征在于，具备:具有初级绕组、次级绕组、3次绕组的变压器、将交流电变换为直流电的初级侧整流电路、使所述初级侧整流电路的直流电平滑化的初级侧电解电容器、将所述变压器的次级绕组输出的交流电变换为直流电的次级侧整流电路、使所述次级侧整流电路输出的直流电平滑化的次级侧电解电容器、将所述变压器的3次绕组输出的交流电变换为直流电并平滑化的3次侧整流平滑化电路、使输入所述初级侧电解电容器的电压的所述变压器的初级绕组反复开闭的开关电路、对控制所述开关电路的开闭的驱动信号的脉冲宽度进行控制的脉冲宽度控制电路、检测所述次级侧整流电路与所述次级侧电解电容器输出的次级侧直流输出电压与规定的基准电压的偏差，对所述脉冲宽度控制电路进行控制的输出误差检测电路、以及提取所述次级侧直流输出电压的波纹电压成分，在该波纹电压成分超过规定的电压时，对所述输出误差检测电路实施停止控制的波纹电压检测控制电路，利用所述波纹电压检测控制电路的停止控制信号，使所述输出误差检测电路的输出停止，停止从所述脉冲宽度控制电路向所述开关电路提供驱动信号，以使开关电源电路的动作停止。
[0011]采用这样的结构，在上述次级侧电解电容器的劣化超过限度的情况下，上述波纹电压检测控制电路检测出上述次级侧电解电容器的劣化，对上述输出误差检测电路实施停止控制，上述输出误差检测电路停止向上述脉冲宽度控制电路发送信号，上述脉冲宽度控制电路停止向上述开关电路提供驱动信号，以此使开关电源电路停止动作，对其加以保护。
[0012]发明效果
如果采用本发明，则能够提供只附加简单的电路，就能够检测平滑电路的电解电容器的劣化，防止电解电容器的劣化引起的损坏事故于未然的低成本省空间的开关电源装置。又，本发明的电路也能够与脉冲宽度控制电路形成一体并实现集成电路化。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明第I实施形态的结构的电路图。
[0014]图2是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第I结构例的电路图。
[0015]图3是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第2结构例的电路图。
[0016]图4是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第3结构例的电路图。
[0017]图5是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第4结构例的电路图。
[0018]图6是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第5结构例的电路图。
[0019]图7是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第6结构例的电路图。
[0020]图8是表示本发明第I实施形态的波纹电压检测控制电路的第7结构例的电路图。
[0021]图9是表示本发明第I实施形态的脉冲宽度控制电路驱动开关电路的脉冲波形与次级侧的直流输出电压的大概关系的特性的示意图，(a )是导通.截止的控制波形“高”的区间比“低”的区间长的情况，(b)是导通.截止的控制波形“高”的区间与“低”的区间相等的情况，(c )是导通.截止的控制波形“高”的区间比“低”的区间短的情况。
[0022]图10是表示本发明第2实施形态的结构的电路图。
[0023]图11是表示本发明第3实施形态的结构的电路图。【具体实施方式】
[0024]以下参照附图对本发明的实施形态进行说明。
[0025]第I实施形态
首先对本发明第I实施形态的电路结构进行说明。
[0026]<电路结构>
图1是表示本发明的带保护电路的开关电源电路的第I实施形态的大概结构的电路图。
[0027]在图1中，初级侧整流电路101利用二极管121?124的桥式电路结构，对从交流电源端子141、142输入的交流电(交流电压A I)进行全波整流，将包含波纹(ripple)的直流电输出到初级侧直流端子147与初级侧地线145之间。
[0028]初级侧电解电容器102连接于初级侧直流端子147与初级侧地线145之间，使初级侧整流电路101输出的包含波纹的直流电平滑化。
[0029]还有，利用初级侧整流电路101与初级侧电解电容器102构成初级侧整流平滑化电路103。
[0030]变压器104具备初级绕组N1、次级绕组N2、以及3次绕组N3。在这里，使初级绕组N1、次级绕组N2、3次绕组N3的匝数比为NI:N2:N3。这时，施加于初级绕组NI的两端的交流电压在次级绕组N2的两端作为大约N2 / NI倍的交流电压输出。又在3次绕组N3的两端输出次级绕组N2的两端的电压的大约N3 / N2倍的交流电压。
[0031 ] 还有，可将涉及初级绕组NI的电路表达为初级侧电路，涉及次级绕组N2的电路表达为次级侧电路，涉及3次绕组N3的电路表达为3次侧电路。
[0032]初级绕组NI的第I端子连接于初级侧直流端子147，另一端的第2端子连接于构成开关电路108的N型MOSFET (金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的漏极，N型MOSFET的源极通过电阻162连接于初级侧地线145。
[0033]次级绕组N2的第I端子连接于二极管125的阳极，二极管125的阴极连接于次级侧直流输出端子143。次级绕组N2的第2端子连接于地线(次级侧地线146)侧的次级侧直流输出端子144。又，次级侧电解电容器105连接于次级侧直流输出端子143与地线(次级侧地线146)侧的次级侧直流输出端子144之间。
[0034]二极管125构成次级侧整流电路(125)，对在次级绕组N2感应产生的交流电进整流。次级侧电解电容器105使二极管125输出的整流过的包含波纹的直流电平滑化。
[0035]又，利用二极管125构成的次级侧整流电路(125)与次级侧电解电容器105，构成次级侧整流平滑化电路106。借助于该次级侧整流平滑化电路106，向次级侧直流输出端子143与在次级侧地线146上连接的次级侧直流输出端子144之间输出直流电(次级侧直流输出电压E2)。
[0036]又如上面所述，次级侧直流输出端子144连接于次级侧地线146。虽然初级侧地线145与次级侧地线146都是地线，但却是直流绝缘的。
[0037]3次绕组N3的第I端子连接于二极管126的阳极，3次绕组N3的第2端子连接于初级侧地线145。二极管126的阴极与初级侧地线145之间连接着平滑电容器127。二极管126构成3次侧整流电路126，对在3次绕组N3感应产生的交流电进行整流。平滑电容器127使二极管126输出的整流过的包含波纹的直流电平滑化。[0038]又利用二极管126构成的3次侧整流电路(126)与平滑电容器127构成3次侧整流平滑化电路107。借助于3次侧整流平滑化电路107，从3次绕组N3上感应产生的交流电得到整流平滑化的直流电。
[0039]输出误差检测电路110，是利用电阻131、132将向次级侧直流输出端子143、144间输出的直流电压(次级侧直流输出电压E2)分压，检测该分压过的电压与并联稳压器(shuntregulator) 134中内藏的基准电压的偏差的电路。
[0040]又，输出误差检测电路110具备电阻131、132、133、并联稳压器134、发光二极管(Light Emitting Diode) 138、以及光电晶体管(Photo Transistor) 139 构成的光电f禹合器(Photo Coupler) 137。
[0041]利用电阻131与电阻132对次级侧直流输出电压E2进行分压得到的电压被输入到并联稳压器134的REF端子135。并联稳压器134的阳极连接于次级侧地线146。并联稳压器134的阴极连接于发光二极管138的阴极。发光二极管138的阳极连接于电阻133的第I端子。电阻133的第2端子连接于次级侧直流输出端子143。
[0042]又，发光二极管138将发光输出输往光电晶体管139的基极。光电晶体管139的射极连接于初级侧地线145，集电极形成输出误差检测电路110的输出端子。
[0043]还有，使用发光二极管138和光电晶体管139构成的光电耦合器137，是因为有必要使初级侧地线145与次级侧地线146直流绝缘，在各不同的地线使用的电路间不能够进行直接电信号交换，因此变换为光信号进行交换。
[0044]在上述结构中，对次级侧直流输出电压E2比基准电压(属于并联稳压器134)的(R1 + R2) / R2倍的电压高还是低进行判定。
[0045]次级侧直流输出电压E2比其高的情况下，并联稳压器134导通(O N)，发光二极管138有电流流动，发光二极管138发光，输出光信号，光电晶体管139接收该光信号(O N状态)。
[0046]还有，电阻133是为调整流入发光二极管138的电流量而具备的。
[0047]又，次级侧直流输出电压E2比其低的情况下，并联稳压器134截止，发光二极管138没有电流流动。从而，发光二极管138不发光，因此光电晶体管139截止(OFF状态)。
[0048]上述光电晶体管139的导通.截止(O N OFF)的检测信号被从光电晶体管139的集电极、也就是输出误差检测电路110的输出端子，输送到脉冲宽度控制电路(PWM) 109的控制用输入端子154。
[0049]借助于以上所述的输出误差检测电路110的电路构成，将次级侧直流输出电压E2保持于适当的值。
[0050]还有，使用输出误差检测电路110的本来的理由如上所述，是为了次级侧直流输出电压E2的稳定化，并非为检测下述次级侧电解电容器105的劣化而特意设置的。
[0051]脉冲宽度控制电路109的正侧电源在开关电源电路启动时经电阻160提供初级侧直流端子的正电位，而在电源启动后主要从3次侧整流平滑化电路107的输出端子152提供。又，脉冲宽度控制电路109的输出端子151连接于作为开关电路108的N型MOSFET的栅极(栅极输入端子)，对N型MOSFET的导通.截止进行控制。
[0052]还能够对从脉冲宽度控制电路109的输出端子151输出的驱动信号波形的脉冲宽度进行控制，以改变其脉冲宽度。[0053]又，脉冲宽度控制电路109的负侧电源从初级侧地线145和经电阻162从初级侧地线145提供。
[0054]利用上述构成，基本上构成了已有的开关电源电路。
[0055]在图1中，波纹电压检测控制电路171是涉及作为本实施形态的特征的保护功能的电路，但是与作为开关电源电路的基本功能并非直接相关，因此将在下面叙述。下面首先叙述已有的开关电源电路的基本动作。
[0056]<开关电源电路的大概动作>
如上所述，利用初级侧整流平滑化电路103将交流电整流、平滑化得到的直流电，被施加于变压器104的初级绕组NI与作为开关电路108的N型MOSFET的串联电路的两端。
[0057]N型M0SFET108的栅极经电阻161连接于脉冲宽度控制电路109的输出端子151，受导通.截止控制。
[0058]从而，借助于脉冲宽度控制电路109输出的驱动信号，使电流或流入或不流入变压器104的初级绕组NI。由于从初级侧电解电容器中积蓄的直流电断续地流出电流或不流出电流，这相当于从直流电生成交流电。
[0059]又，生成的交流成分从变压器104的初级绕组NI向次级绕组N2感应传播。在该变压器104的次级侧感应产生的交流电经次级侧整流平滑化电路106再度变换为直流电，在次级侧直流输出端子143、144间生成次级侧直流输出电压E2的直流电。 [0060]进行比较，确定输出误差检测电路110的并联稳压器134中内藏的基准电压与利用分压电阻R 1、R2将该次级侧直流输出电压E2分压得到的电压相比是更高还是更低。
[0061]然后，将该结果作为输出误差检测电路110的输出信号发送到脉冲宽度控制电路109。又如上所述，脉冲宽度控制电路109反映输出误差检测电路110的输出信号，改变脉冲宽度，控制开关电路108的导通.截止时间。
[0062]借助于此，对次级侧直流输出电压E2进行调整，将其保持于设定的电压。
[0063]?次级侧直流输出电压E2的大概特征》
图9是表示开关电路108的导通?截止使得变压器104的初级绕组NI中或流过电流，或不流过电流，结果次级侧直流输出电压E2发生变化的情况的大概特性的示意图。
[0064]又，图9的特性示意图是表示变化的情况的示意图，次级侧直流输出电压E2的值和控制信号的波形未必与实际状态对应。
[0065]还有，下面对图2~图8进行叙述。
[0066]在图9中，(b)是导通.截止的控制波形912的High (“高”)的区间912H与Low(“低”)的区间912L相等的情况，这时次级侧直流输出电压E2的平均值为910。
[0067]在图9中，(a )为导通.截止的控制波形911的High的区间911H比Low的区间911L长的情况，这时次级侧直流输出电压E2的平均值为921，比上述High的区间912H与Low的区间912L相等的情况下的平均值910高。
[0068]在图9中，(c )为导通.截止的控制波形913的High的区间913H比为Low的区间913L短的情况，这时次级侧直流输出电压E2的平均值为923，比上述High的区间212H与Low的区间912L相等的情况的平均值910低。
[0069]通过这样利用开关电路108的导通.截止对电流流入变压器104的初级绕组NI的时间(脉冲宽度)进行控制，改变次级侧直流输出电压E2。[0070]通过如上所述进行控制，已有的开关电源装置将次级侧直流输出电压E2保持于设定的电压。
[0071]<开关电源电路的保护电路>
下面叙述开关电源电路的保护电路。首先叙述需要保护电路的原因、即开关电源电路使用的电解电容器。
[0072]《关于电解电容器》
开关电源电路(装置)如上所述，在初级侧整流平滑化电路103和次级侧整流平滑化电路106，分别装有初级侧电解电容器102和次级侧电解电容器105作为平滑用电容器。这些电解电容器在劣化时等效串联电阻增大，电容量减小。
[0073]在电解电容器中，由于等效串联电阻的电阻值(R)增大，而且电流(i)流过时产生焦耳热(i2R)，电解电容器自身发高热，内部压力上升，有时候会发生爆炸。[0074]又，电解电容器的电容量下降有时候也可能引起开关电源电路(装置)的输出性能的下降和其他零部件的异常发热。
[0075]从而，如上所述，在电解电容器的劣化达到一定的限度的情况下，有必要检测出其劣化并采取对策。
[0076]《保护电路概要》
由于上述理由，在图1中，具备波纹电压检测控制电路171。
[0077]波纹电压检测控制电路171将其第I端子172 (图4)连接于大致与次级侧直流输出端子143相同电位的A点(连接点)，将其第2端子173 (图4)连接于输出误差检测电路110中的发光二极管138的阳极即B点(连接点)。
[0078]又，波纹电压检测控制电路171利用下述电路结构，检测从第I端子172 (图4)输入的次级侧直流输出电压E2的波纹电压，一旦波纹电压超过规定值，就将大致与次级侧地线146相同的电位作为停止控制信号从第2端子173 (图4)输出。
[0079]一旦从波纹电压检测控制电路171的第2端子173 (图4)输出大致与次级侧地线146相同的电位，输出误差检测电路110的B点即大致变成次级侧地线146的电位，光电耦合器137形成截止状态。
[0080]其结果是，脉冲宽度控制电路109的控制用的输入端子154的电压电平上升，达到规定的基准电压时，脉冲宽度控制电路109停止输出，作为开关电路108的N型MOSFET的开关动作停止。由于该开关动作停止，不能够从初级侧电路向次级侧电路传递能量，次级侧的输出电压下降(停止)。
[0081]这样，由于开关电源电路停止动作，初级侧电解电容器102与次级侧电解电容器105没有电流流动，焦耳热的发生停止。从而能够防止电解电容器的发热和内部压力的上升(甚至于爆炸)于未然，而且也能够避免其他零部件异常发热，使开关电源电路得到保护。
[0082]?波纹电压检测控制电路.电路结构的第I例》
下面叙述波纹电压检测控制电路171的具体电路结构。
[0083]图2是表示波纹电压检测控制电路171的第I结构例的电路图。
[0084]在图2中，波纹电压检测控制电路171形成具备波纹电压检测部210和停止控制部220的结构。
[0085]波纹电压检测控制电路171的第I端子172构成波纹电压检测部210的输入端子。[0086]又，波纹电压检测部210的检测被从检测信号端子174输入到停止控制部220。
[0087]又，停止控制部220的停止控制信号，从作为停止控制部220的输出端子，而且又作为波纹电压检测控制电路171的输出端子的第2端子173，作为波纹电压检测控制电路171的输出信号(停止控制信号)输出。
[0088]还分别将波纹电压检测控制电路171的第I端子(输入端子)172、波纹电压检测控制电路171的第2端子(输出端子)173适当简单地记为第I端子172、第2端子173。
[0089]下面依序对波纹电压检测部210和停止控制部220的具体电路结构和动作进行说明。
[0090]〈波纹电压检测部〉
下面对图2中的波纹电压检测部210的详细电路结构和动作进行说明。
[0091]电容器231的一端连接于第I端子172，另一端连接于电阻232的一端。电阻232的另一端连接于二极管233的阴极。二极管233的阳极连接于次级侧地线146。
[0092]电容器231提取从第I端子172输入的，在次级侧电解电容器105发生的波纹电压成分。
[0093]又，二极管233去除上述波纹电压成分的负分量，只将正分量取出。
[0094]又，电阻232与下述停止控制部220的电阻242实施与电阻値相应的电阻分压，将调整过的电压信号作为检测信号(检测信号端子174)向停止控制部220输出。
[0095]<停止控制部>
下面对图2中的停止控制部220的详细电路结构和动作进行说明。
[0096]晶闸管(Thyristor)241的阳极连接于第2端子173，阴极连接于次级侧地线146。
[0097]又，电阻242的一端连接于上述波纹电压检测部210的电阻232的另一端，电阻242的另一端连接于次级侧地线146。
[0098]又，从电阻242与电阻232的连接点输出的检测信号(检测信号端子174)连接到晶闸管241的栅极。
[0099]还有，上述检测信号的电压超过晶闸管241的栅极的触发电压(规定的电压)时，晶闸管241动作，连接于晶闸管241的阳极的第2端子173与晶闸管241的阴极、即次级侧地线146导通。这时，大致与次级侧地线146相同电位的信号从第2端子173作为停止控制
信号输出。
[0100]?波纹电压检测控制电路?动作》
借助于上述构成，从第I端子172输入在次级侧电解电容器105发生的波纹电压成分，利用波纹电压检测部210检测波纹电压的正分量，将其作为检测信号(检测信号端子174)提供给停止控制部220中的晶闸管241的栅极，一旦检测信号超过晶闸管241的触发电压，停止控制部220就输出大致与次级侧地线146相同电位的停止控制信号。
[0101]停止控制部220的输出信号也是波纹电压检测控制电路171的输出信号，从作为波纹电压检测控制电路171的第2端子173，输出大致为次级侧地线146的电位的停止控制信号。
[0102]通过使第2端子173大致为次级侧地线146的电位，使输出误差检测电路110的
动作停止。
[0103]还有，关于第2端子173连接于B点的情况，说明有一部分重复，更详细的动作如下所述。
[0104]在图1中，第2端子173连接于B点，通过在B点施加大致为次级侧地线146的电位的停止控制信号，发光二极管138没有电流流动，光电耦合器137处于截止状态，输出信号(154)的电压电平上升，达到规定的基准电压时，脉冲宽度控制电路109的输出端子151的驱动信号停止。
[0105]这时，将N型M0SFET108的栅极固定于初级侧地线145的电位，使N型M0SFET108处于截止状态。由于N型M0SFET108处于截止状态，初级绕组NI没有电流流动，次级绕组N2也没有电流流动。其结果是，不能够从初级侧电路向次级侧电路传递能量，次级侧的输出电压下降(停止状态)。也就是说，开关电源电路停止动作。
[0106]
又，在以上的开关电源电路停止动作的过程中，使用了光电耦合器137，但是光电耦合器137如上所述，本来就是将谋求次级侧直流输出电压E2的稳定化的输出误差检测电路110的输出信号发送到脉冲宽度控制电路109所需要的。从而，为了将波纹电压检测控制电路171的停止控制信号(图2的第2端子173)向脉冲宽度控制电路109传递，不必新增加光电稱合器。
[0107]?波纹电压检测控制电路.电路结构的第2例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第2例。
[0108]图3是表示波纹电压检测控制电路171的第2结构例的电路图。
[0109]在图3中，波纹电压检测控制电路171的波纹电压检测部211的一部分的电路结构与图2的波纹电压检测部210不同。也就是波纹电压检测部211由电容器231与二极管233构成，不具备图2中的电阻232。
[0110]图2的电阻232如上所述，是与停止控制部220中的电阻242实施电阻分压对电压进行调整的零件，因此在晶闸管241的触发电压与次级侧电解电容器105发生的波纹电压成分的关系中，有时候不需要电阻232。这种不需要电阻232的电路就是图3的波纹电压检测控制电路171的第2结构例。在该图3的情况下，有减少元件数及其占用的空间，降低成本的效果。
[0111]还有,其他电路结构与图2相同，因此不再重复说明。
[0112]?波纹电压检测控制电路.电路结构的第3例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第3例。
[0113]图4是表示波纹电压检测控制电路171的第3结构例的电路图。
[0114]在图4中，波纹电压检测控制电路171的波纹电压检测部212的一部分的电路结构与上述波纹电压检测部210、211不同。也就是波纹电压检测部211由电容器231与电阻232构成，不具备图1、图2中的二极管233。
[0115]图2、图3中的二极管233起着去除波纹电压成分的负分量，只将正分量取出的作用，但是在图4中，也将负分量原封不动地施加于晶闸管241的栅极。
[0116]在晶闸管241的栅极电压(反向电压)特性允许的情况下，也可以不去除利用电容器231提取的波纹电压的负分量地将其施加于晶闸管241的栅极。在这种情况下，不要二极管233 (图2)。 这种不用二极管的电路就是图4的波纹电压检测控制电路171的第3结构例。在该图4的情况下，有减少元件数及其所用的空间，能够降低成本的效果。[0117]还有，说明过以外的其他电路结构与图2、图3相同，因此不再重复说明。
[0118]?波纹电压检测控制电路?电路结构的第4例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第4例。
[0119]图5是表示波纹电压检测控制电路171的第4结构例的电路图。
[0120]在图5中，波纹电压检测控制电路171的波纹电压检测部213由电容器231构成。 在晶闸管241的触发电压与次级侧电解电容器105中发生的，检测（提取）出波纹电压成分 的电压电平之间的关系中，还有不要电阻232 (图4)，只用电容器231即可的情况。这种还 不使用电阻的电路就是图5的波纹电压检测控制电路171的第4结构例。
[0121]在该图5的情况下，有减少元件数及其所用的空间，而且能够降低成本的效果。
[0122]还有，说明过以外的其他电路结构与图2?图4相同，因此不再重复说明。
[0123]?波纹电压检测控制电路?电路结构的第5例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第5例。
[0124]图6是表示波纹电压检测控制电路171的第5结构例的电路图。
[0125]在图6中，波纹电压检测控制电路171的波纹电压检测部214与图2?图5中的 波纹电压检测部（210?213)的结构不同。
[0126]即电容器231连接于电阻234的一端，电阻234的另一端连接于次级侧地线146。 电容器235的一端连接于电容器231与电阻234的连接点，电容器235的另一端连接于二 极管236的阴极。二极管236的阳极连接于次级侧地线146。电阻237的一端连接于二极 管236的阴极，从电阻237的另一端输出波纹电压检测部214的检测信号(检测信号端子 174)。
[0127]在以上所述的结构中，对一旦用电容器231和电阻234检测出的波纹电压，利用电 容器235和二极管236嵌位（0 V、次级侧地线电位)，使检测电平加大。又，电阻237进一 步对检测电压进行调整。
[0128]利用以上所述结构，有能够检测比较小的波纹电压的效果。
[0129]还有，说明过以外的其他电路结构与图2?图4相同，因此不再重复说明。
[0130]?波纹电压检测控制电路?电路结构的第6例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第6例。
[0131]图7是表示波纹电压检测控制电路171的第6的结构例的电路图。
[0132]在图7中，波纹电压检测控制电路171的停止控制部221的电路结构与图2?图 6不同。还有，波纹电压检测部210的结构与图2相同。
[0133]在停止控制部221，晶闸管241与电阻242的构成与图2相同，新设置电容器243 使其与电阻242并联。电容器243是用于去除晶闸管241的栅极部分的噪声的零件。
[0134]以上所述结构有降低噪声影响，能够实现更高精度的动作的效果。
[0135]还有，说明过以外的其他电路结构与图2相同，因此不再重复说明。
[0136]?波纹电压检测控制电路?电路结构的第7例》
下面叙述波纹电压检测控制电路的第7例。
[0137]图8是表示波纹电压检测控制电路171的第7的结构例的电路图。
[0138]在图8中，波纹电压检测控制电路171的停止控制部222的电路结构不同于图1? 图7。还有，波纹电压检测部210的结构与图2和图7相同。[0139]在停止控制部222中，电阻247的一端和PNP双极型晶体管244的射极连接于波纹电压检测控制电路171的第2端子173。电阻247的另一端连接于PNP双极型晶体管244的基极和NPN双极型晶体管246的集电极。NPN双极型晶体管246的射极连接于次级侧地线146和电阻245的一端。电阻245的另一端连接于NPN双极型晶体管246的基极和PNP双极型晶体管244的集电极。向PNP双极型晶体管244的集电极与电阻245的连接点输入作为波纹电压检测部210的输出的检测信号(检测信号端子174)。
[0140]输入停止控制部222的检测信号(检测信号端子174)被输入到NPN双极型晶体管246的基极，达到规定的电压时，NPN双极型晶体管246导通(O N)，使波纹电压检测控制电路171的第2端子173大致处于次级侧地线146的电位。
[0141]由于第2端子173处于次级侧地线146的电位，使输出误差检测电路110的动作停止。
[0142]又，由上述PNP双极型晶体管244、NPN双极型晶体管246、电阻245、247构成反馈电路，因此检测信号被锁定(保持、维持)。
[0143]以上所述结构表示即使是不使用晶闸管241也能够构成波纹电压检测控制电路171。
[0144]还有，停止控制部222以外的结构由于与图2相同，因此不再重复说明。
[0145]第2实施形态
下面对本发明第2实施形态进行说明。
[0146]图10是表示本发明的带保护电路的开关电源电路的第2实施形态的大概结构的电路图。
[0147]在图10中，与图1不同的是，与输出误差检测电路110中的电阻133串联地插入熔断器433。
[0148]熔断器433被配置于次级侧电解电容器105近旁。从而，一旦次级侧电解电容器105劣化发热熔断器433温度上升，达到规定的温度，熔断器433就熔断。
[0149]于是，电阻133中不再有电流流动，流向光电耦合器137的电流也受到限制。在这种情况下，在图1中，波纹电压检测控制电路171检测出规定的波纹电压后动作，以使光电耦合器137处于截止状态时相同的机制使开关电源电路停止动作。从而，开关电源电路得到保护。
[0150]还有，在图10中，熔断器433以外的结构与图1相同，因此不再重复说明。
[0151]第3实施形态
下面对本发明第3实施形态进行说明。
[0152]图11是表示本发明的带保护电路的开关电源电路的第3实施形态的大概结构的电路图。
[0153]在图11中，与图1不同的是，输出误差检测电路110中的电阻133被置换为正温度系数热敏电阻533。正温度系数热敏电阻(Posister)是超过规定的温度时电阻值急剧上升的元件。
[0154]正温度系数热敏电阻533被配置于次级侧电解电容器105的近旁。从而，次级侧电解电容器105劣化发热时，正温度系数热敏电阻533的温度也上升，达到规定的温度时，正温度系数热敏电阻533的电阻值大大上升，流往光电耦合器137的电流也受到限制。在这种情况下也是，在图1中波纹电压检测控制电路171检测出规定的波纹电压后动作，以使光电耦合器137处于截止状态时相同的机制使开关电源电路停止动作。从而，开关电源电路得到保护。
[0155]还有，在图11中，正温度系数热敏电阻533以外的结构与图1相同，因此不再重复说明。
[0156]其他实施形态
还有，本发明不限于上述实施形态。还有以下所示的其他实施形态。
[0157]
《波纹电压检测控制电路的输出的连接点》
在图1中，波纹电压检测控制电路171在A点与作为输出误差检测电路110中的发光二极管的阳极的B点之间分别连接第I端子172和第2端子173。
[0158]但是，第2端子173的连接点不必限于上述B点。
[0159]也可以是与并联稳压器134的阴极相当的C点(连接点)、或电阻131与电阻132的连接点，而且也可以是与并联稳压器134的REF端子135相当的D点(连接点)。
[0160]上述C点和D点如果电位与次级侧地线146大致相同，则发光二极管138不能够正常工作，光电耦合器137也停止向脉冲宽度控制电路109发送正常的动作信号。
[0161]例如在C点的情况下，光电耦合器137处于导通状态，脉冲宽度控制电路109的控制用的输入端子154大致被固定于初级侧地线145，因此脉冲宽度控制电路109停止输出，N型M0SFET108的开关动作停止。
[0162]还有，在B点的情况下，光电耦合器137处于截止状态，在C点的情况下，光电耦合器137处于导通状态，但是由于一起保持其状态，不管哪一种情况下都使N型M0SFET108的
开关动作停止。
[0163]《输出误差检测电路的另一结构I》
又，输出误差检测电路110也不限于图1的结构。不一定要使用并联稳压器134，也可以利用其他电路结构实现相同的功能(检测次级侧直流输出电压与基准电压的偏差)。
[0164]《输出误差检测电路的另一结构2》
又，具备熔断器433或正温度系数热敏电阻533的输出误差检测电路110也不限于图
10、图11的结构。也可以用其他电路结构实现相同的功能(检测次级侧直流输出电压与基准电压的偏差)，也可以将熔断器433或正温度系数热敏电阻533设置于图10、图11所示的地方以外的地方。
[0165]《开关电路的元件》
又，在图1中，表示出开关电路108采用N型MOSFET的例子，但是如果改变脉冲宽度控制电路109的输出端子151输出的驱动信号波形的極性，则也可以使用P型M0SFET。
[0166]而且不限于M0SFET,例如也可以使用 IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor、绝缘栅双极型晶体管)。
[0167]《停止控制部的元件》
又，在图8中，表示出用PNP双极型晶体管244和NPN双极型晶体管246的例子，但是不限于双极型晶体管。也可以用N型MOSFET或P型MOSFET构成。
[0168]《脉冲宽度控制电路(PWM)的启动用电源的电路结构》 根据脉冲宽度控制电路(PWM) 109的特性的不同，起动时的输入电源也可以不是来自初级侧直流端子147的直流电源，而是交流电源端子141、142间的交流电源。也可以是在来自初级侧直流端子147的直流电源充分上升起作用的阶段切换的电路结构。
[0169]《停止控制部的输出信号的连接》
具备已经具有过电压保护功能和过电流保护功能，能够从次级侧电路向初级侧电路传递信号的电路(相当于图1的包含光电耦合器137的电路)的情况下，也可以沿用该电路。
[0170]《元件的必要性I》
又，图1的电阻160和电阻161并非一定必须的要素。
[0171]《元件的必要性2》
如果是输出误差检测电路110中具有图10中的熔断器433或图11中的正温度系数热敏电阻533的电路结构，则波纹电压检测控制电路171未必是一定要的。
[0172]《紧凑化》
又，也可以将波纹电压检测控制电路171与整个输出误差检测电路110或其一部分电路形成一体，做成集成电路，以在总体上使占有面积(体积)和电路元件数减少。
[0173]对本发明及实施形态的补充
根据以上所述，本实施形态的带保护功能的开关电源电路具备检测次级侧电路中的平滑电路的次级侧电解电容器105的劣化，自动使开关电源电路停止动作，以防止次级侧电解电容器105的劣化引起的损坏事故于未然的功能。
[0174]也就是说，采用利用波纹电压检测控制电路171检测出次级侧电解电容器105的劣化，对输出误差检测电路110实施停止控制的结构。通过采用这种结构，与专利文献I公开的技术相比，不再追加光电耦合器137，而且能够减少电路元件数，减小元件和配线的占有面积(体积)，也有降低成本的效果。
[0175]又，本实施形态的上述方法和电路，其特征在于，不改变已有的开关电源电路，只添加简单的电路元件就能够实现。
[0176]符号说明
101初级侧整流电路 102初级侧电解电容器 103初级侧整流平滑化电路 104变压器 105次级侧电解电容器 106次级侧整流平滑化电路
1073次侧整流平滑化电路
108开关电路、N型MOSFET 109脉冲宽度控制电路(PWM)
110输出误差检测电路 121、122、123、124、233、236 二极管
125二极管、次级侧整流电路
126二极管、3次侧整流电路 127平滑电容器131电阻(Rl)
132电阻(R2)
133、160、161、162、232、234、237、242、245、247 电阻
134并联稳压器
135并联稳压器REF端子
137光电耦合器
138发光二极管
139光电晶体管
141,142交流电源端子
143、144次级侧直流输出端子
145初级侧地线
146次级侧地线
147初级侧直流端子
151脉冲宽度控制电路的输出端子
152 3次侧整流平滑化电路的输出端子
154控制用的输入端子
171波纹电压检测控制电路
172波纹电压检测控制电路的第I端子(输入端子)
173波纹电压检测控制电路的第2端子(输出端子)
174检测信号端子
210、211、212、213、214 波纹电压检测部220、221、222停止控制部231、235、243 电容器
241晶闸管244 PNP双极型晶体管246 NPN双极型晶体管433熔断器
533正温度系数热敏电阻A、B、C、D 连接点
Al交流电压、输入电压E2次级侧直流输出电压NI初级绕组、初级绕组数N2次级绕组、次级绕组数N3 3次绕组、3次绕组数。
【权利要求】
1.一种带保护功能的开关电源电路，带有能够防止伴随电解电容器的劣化发生开关电源装置的损坏于未然的保护功能，其特征在于，具备 具有初级绕组、次级绕组、3次绕组的变压器、 将交流电变换为直流电的初级侧整流电路、 使所述初级侧整流电路的直流电平滑化的初级侧电解电容器、 将所述变压器的次级绕组输出的交流电变换为直流电的次级侧整流电路、 使所述次级侧整流电路输出的直流电平滑化的次级侧电解电容器、 将所述变压器的3次绕组输出的交流电变换为直流电并使其平滑化的3次侧整流平滑化电路、 使输入所述初级侧电解电容器的电压的所述变压器的初级绕组反复开闭的开关电路、对控制所述开关电路的开闭的驱动信号的脉冲宽度进行控制的脉冲宽度控制电路、检测所述次级侧整流电路与所述次级侧电解电容器输出的次级侧直流输出电压与规定的基准电压的偏差，对所述脉冲宽度控制电路进行控制的输出误差检测电路、以及 提取所述次级侧直流输出电压的波纹电压成分，在该波纹电压成分超过规定的电压时，对所述输出误差检测电路实施停止控制的波纹电压检测控制电路， 利用所述波纹电压检测控制电路的停止控制信号，使所述输出误差检测电路的输出停止，停止从所述脉冲宽 度控制电路向所述开关电路提供驱动信号，以使开关电源电路的动作停止。
2.根据权利要求1所述的带保护功能的开关电源电路，其特征在于， 所述波纹电压检测控制电路具备 提取所述次级侧直流输出电压的波纹电压成分的波纹电压检测部、以及来自该波纹电压检测部的检测信号超过规定的电压时，输出对所述输出误差检测电路实施停止控制的所述停止控制信号的停止控制部。
3.根据权利要求2所述的带保护功能的开关电源电路，其特征在于，所述波纹电压检测部具备电容器元件。
4.根据权利要求2所述的带保护功能的开关电源电路，其特征在于， 所述波纹电压检测部具备二极管元件。
5.根据权利要求2~4中的任一项所述的带保护功能的开关电源电路，其特征在于， 所述波纹电压检测部具备所述电容器元件、电阻元件、所述二极管元件的串联电路。
6.根据权利要求2~4中的任一项所述的带保护功能的开关电源电路，其特征在于，所述停止控制部具备电阻元件、以及将该电阻元件的一端连接于栅极的晶闸管。
7.一种带保护功能的开关电源电路，带有能够防止伴随电解电容器的劣化发生开关电源装置的损坏于未然的保护功能，其特征在于，具备 具有初级绕组、次级绕组、3次绕组的变压器、 将交流电变换为直流电的初级侧整流电路、 使所述初级侧整流电路的直流电平滑化的初级侧电解电容器、 将所述变压器的次级绕组输出的交流电变换为直流电的次级侧整流电路、 使所述次级侧整流电路输出的直流电平滑化的次级侧电解电容器、 将所述变压器的3次绕组输出的交流电变换为直流电然后使其平滑化的3次侧整流平滑化电路、 使输入所述初级侧电解电容器的电压的所述变压器的初级绕组反复开闭的开关电路、 对控制所述开关电路的开闭的驱动信号的脉冲宽度进行控制的脉冲宽度控制电路、以及 检测所述次级侧整流电路与所述次级侧电解电容器输出的次级侧直流输出电压与规定的基准电压的偏差，对所述脉冲宽度控制电路进行控制，同时具有熔断器的输出误差检测电路， 所述熔断器被配置于所述次级侧电解电容器近旁，在该次级侧电解电容器发热导致温度上升达到规定的温度时熔断，使所述输出误差检测电路停止输出，停止从所述脉冲宽度控制电路向所述开关电路提供驱动信号，以使开关电源电路停止动作。
8.一种带保护功能的开关电源电路，带有能够防止伴随电解电容器的劣化发生开关电源装置的损坏于未然的保护功能，其特征在于，具备具有初级绕组、次级绕组、3次绕组的变压器、 将交流电变换为直流电的初级侧整流电路、 使所述初级侧整流电路的直流电平滑化的初级侧电解电容器、 将所述变压器的次 级绕组输出的交流电变换为直流电的次级侧整流电路、 使所述次级侧整流电路输出的直流电平滑化的次级侧电解电容器、 将所述变压器的3次绕组输出的交流电变换为直流电然后使其平滑化的3次侧整流平滑化电路、 使输入所述初级侧电解电容器的电压的所述变压器的初级绕组反复开闭的开关电路、 对控制所述开关电路的开闭的驱动信号的脉冲宽度进行控制的脉冲宽度控制电路、以及 检测由所述次级侧整流电路和所述次级侧电解电容器输出的次级侧直流输出电压与规定的基准电压的偏差，对所述脉冲宽度控制电路进行控制，同时具有正温度系数热敏电阻的输出误差检测电路， 所述正温度系数热敏电阻被配置于所述次级侧电解电容器近旁，在该次级侧电解电容器发热导致温度上升达到规定的温度时，电阻值大大增加，所述输出误差检测电路停止输出，所述脉冲宽度控制电路停止对所述开关电路提供驱动信号，因此开关电源电路停止动作。
【文档编号】H02M3/28GK103843240SQ201280048407
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年10月5日
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