电流谐振型电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流谐振型电源装置，特别涉及能够降低轻负载时的消耗电力的电流谐振型电源装置。
【背景技术】
[0002]作为能够降低轻负载时消耗电力的电流谐振型电源装置，例如公知有专利文献1、2。
[0003]专利文献1的电流谐振型电源装置通过对电力检测电路检测出的电力值与阈值Vref进行比较，来判定负载状态是否是轻负载，在判定为负载状态是轻负载的情况下，对突发(burst)振荡动作和突发振荡的周期进行控制。
[0004]专利文献2的电流谐振型电源装置对流过开关元件的电流的相位进行检测，在检测出的电流的相位比规定值小的情况下，判定为是轻负载而进行突发振荡动作，而且使高压侧(high side)开关和低压侧(low side)开关的占空比不对称。
[0005]另外，在LLC(Inductor-1nductor_Capacitor:电感-电感-电容)电流谐振系统中，当成为待机(standby)负载状态时，从外部接收待机信号而从正常模式切换到待机模式。
[0006]具体而言，从变压器的二次侧的系统微型计算机输出待机信号，该待机信号经由光电耦合器输入到变压器的一次侧的电源控制1C(集成电路)。例如，变压器的一次侧的电源控制1C的SB端子接收变压器的二次侧的待机用的光电耦合器的信号。
[0007]专利文献1:日本特开2014-60895号公报
[0008]专利文献2:日本特许第5384973号公报
【发明内容】
[0009]在专利文献1、2的电流谐振型电源装置中，能够检测出轻负载而转移到突发模式。
[0010]但是，在专利文献1、2的电流谐振型电源装置中，只对流过开关元件的电流或谐振电流的峰值进行检测，却不能针对与输入电压变动等造成的频率变动相伴的谐振电流波形的变化，准确且稳定地检测负载电力。
[0011]因此，在专利文献1、2的电流谐振型电源装置中，除了通常的反馈控制中使用的光电耦合器以外，还需要接收待机信号的光电耦合器和构成该电路的外围部件，从而成本变高。
[0012]本发明的课题在于提供一种电流谐振型电源装置，其在不从外部接收待机信号的情况下切换到待机模式，从而能够削减待机用的光电耦合器和外围电路来降低成本，并且能够提尚系统的可靠性。
[0013]本发明的特征在于，具有:第1开关元件和第2开关元件，它们串联连接于直流电源的两端；串联电路，其连接于所述第1开关元件与所述第2开关元件的连接点以及所述直流电源的一端，并且串联连接有电抗器、变压器的一次绕组以及电容器；整流平滑电路，其对所述变压器的二次绕组所产生的电压进行整流平滑而输出直流电压；控制电路，其使所述第1开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止；电压检测电路，其检测所述整流平滑电路的直流电压；信号生成电路，其根据所述电压检测电路检测出的直流电压而生成用于使所述第1开关元件和所述第2开关元件导通/截止的反馈信号，向所述控制电路输出反馈信号；负载电流检测电路，其对流过所述电容器的谐振电流中包含的负载电流进行检测；待机状态检测电路，其根据所述负载电流检测电路检测出的负载电流和待机阈值而检测待机状态；以及突发振荡电路，当检测出了待机状态时，所述突发振荡电路根据所述反馈信号而生成用于突发振荡动作的信号。
[0014]根据本发明，负载电流检测电路对流过电容器的谐振电流中所包含的负载电流进行检测，待机状态检测电路根据检测出的负载电流和阈值，来检测待机状态，因此，当检测出待机状态时，能够根据反馈信号而生成用于突发振荡动作的信号。因此，能够提供一种电流谐振型电源装置，其在不从外部接收待机信号的情况下切换到待机模式，从而能够削减待机用的光电耦合器和外围电路来降低成本，并且能够提高系统的可靠性。
【附图说明】
[0015]图1是示出本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的结构的图。
[0016]图2是示出本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的轻负载时和重负载时的各部分的动作的时序图。
[0017]图3是示出本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的突发振荡动作波形的时序图。
[0018]图4是示出本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的结构的图。
[0019]标号说明
[0020]DB:全波整流电路；C1?C6:电容器；Lr、L1:电抗器；D1?D3:二极管；Q1?Q3:开关元件；τ:变压器；Ρ:—次绕组；S1、S2:二次绕组；R1?R5:电阻；PC:光电耦合器；ZD1:齐纳二极管;TrU Tr2:晶体管；10:控制电路；11:待机检测比较器;12、14:比较器；13 ??充放电控制部;15:逻辑电路;16:振荡器(0SC) ;17、18 与(and) ”电路;19:高压侧驱动器;20:低压侧驱动器；22:反相器；30:输出电压检测电路；31:PFC控制部；SW1、SW2:开关。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面，参照附图，对本发明的电流谐振型电源装置的实施方式进行详细说明。
[0022](实施例1)
[0023]图1是示出本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的结构的图。图1所示的电流谐振型电源装置构成为具有:全波整流电路DB、电容器C1、控制电路10、电抗器Lr、开关元件Ql、Q2、变压器T、二极管Dl、D2、电容器C2?C4、光电耦合器PC、输出电压检测器30、电容器CL、SB以及电阻R1。
[0024]全波整流电路DB对交流电压AC进行全波整流，且将全波整流电压经由电容器C1向串联连接的开关元件Q1(第1开关元件)和开关元件Q2(第2开关元件)输出。开关元件Q1和开关元件Q2由M0SFET等开关元件构成。
[0025]在开关元件Q2的漏极-源极之间，连接有电流谐振用的电抗器Lr、变压器T的一次绕组P以及电流谐振用的电容器C2的串联电路。变压器T的二次绕组S1与二次绕组S2串联连接，二次绕组S1的一端与二极管D1的阳极连接。二次绕组S2的一端与二极管D2的阳极连接。
[0026]二极管D1的阴极和二极管D2的阴极连接于电容器C3的一端、光电耦合器PC的光电二极管的阳极以及输出电压检测器30的一端。二次绕组S1的另一端和二次绕组S2的另一端连接于电容器C3的另一端和输出电压检测器30的另一端。
[0027]开关元件Q1与开关元件Q2根据控制电路10的控制信号而交替导通/截止。输出电压检测器30检测电容器C3的两端的输出电压，将检测出的电压作为反馈信号经由光电耦合器PC向一次侧的控制电路10的FB端子输出。
[0028]控制电路10根据来自输出电压检测器30的反馈信号使开关元件Q1和开关元件Q2交替地导通/截止。变压器T的一次绕组P的一端和电容器C2的一端连接于电容器C4的一端，电容器C4的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接地。
[0029]控制电路10由集成电路(1C)构成，具有:比较器11、12、14、充放电控制部13、逻辑电路15、振荡器(0SC) 16、“与”电路17、18、高压侧驱动器19以及低压侧驱动器20。
[0030]控制电路10具有与开关元件Q1的栅极连接的VGH端子、与开关元件Q2的栅极连接的VGL端子、与电阻R1的一端连接的PL端子、与电容器Ca连接的CL端子、与电容器C SB连接的SB端子以及与光电耦合器PC内的光电晶体管的集电极连接的FB端子。
[0031 ](实施例1的电流谐振型电源装置的特征性结构)
[0032]下面，说明实施例1的电流谐振型电源装置的特征。该电流谐振型电源装置具有自动待机功能，该自动待机功能是如下这样的功能:在不从外部接收待机信号的情况下在1C内部检测出待机状态负载而从通常模式切换到待机模式。待机状态负载的检测中使用了流过变压器的一次绕组的电流的信息。
[0033]在LLC电流谐振系统中，变压器的一次绕组电流包含循环电流(不向变压器的二次侧送出的电流)和负载电流(与输出电流成比例的电流)。通过从该一次绕组电流中只取出负载电流的信息，能够检测待机状态。
[0034]图2是示出本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的轻负载时和重负载时的各部分的动作的时序图。图2的(a)表示轻负载时的波形，图2的(b)表示重负载时的波形，一般来说，与轻负载时相比重负载时的振荡周期较长。
[0035]如图2的(a)、(b)所示，如果向开关元件Q1的栅极施加由脉冲信号构成的VGH端子电压，则在变压器T的一次绕组P中流动谐振电流。如果用电容器C4(对应于本发明的负载电流检测电路)提取该谐振电流且经由控制电路10的开关SW1向CL端子输入该谐振电流，则能够获得CL端子内部输入电流。该CL端子内部输入电流与上述的变压器的一次绕组电流同样地包含了负载电流和循环电流。
[0036]如图2所示，在开关元件Q1的整个导通期间取入了 CL端子内部输入电流的情况下，循环电流如波形所示那样以正负相同的方式流动着电流，所以循环电流进行平均后为零。另一方面，负载电流在上述整个导通期间被与CL端子连接的电容器(^积分，所以能够获得由相当于其平均负载电流值的直流电压构成的CL端子电压。因为该CL端子电压反映了负载电流的信息，所以如图2所示那样与轻负载相比，重负载的CL端子电压(或者平均负载电流)较高。此外，电容器C4、Ca对应于本发明的负载电流检测电路。
[0037]待机检测比较器11对应于本发明的待机状态检测电路，其反相输入端子输入电容器Ca的两端电压，同相输入端子输入待机阈值VI，当电容器C &的两端电压是待机阈值VI以上时，待机检测比较器11检测出稳定状态而向逻辑电路15和开关SW2输出低电平来选择开关SW2的FB端子。
[0038]此时，输入到FB端子的反馈信号经由开关SW2输出至振荡器(0SC) 16，振荡器(0SC) 16根据反馈信号的值对脉冲信号的振荡周期(频率)进行控制，并且生成高压侧用脉冲信号和低压侧用脉冲信号。高压侧扎的脉冲信号和低压侧L的脉冲信号具有死区时间(dead time)并且高电平和低电平交替变化。
[0039]“与”电路17求取高压侧扎的脉冲信号和逻辑电路15的输出之间的逻辑“与(and) ”，向高压侧驱动器19输出逻辑输出。“与”电路18求取低压侧匕的脉冲信号和逻辑电路15的输出之间的逻辑“与”，向低压侧驱动器20输出逻辑输出。
[0040]高压侧驱动器19根据来自“与”电路17的输出使开关元件Q1导通/截止。低压侧驱动器20根据来自“与”电路18的输出使开关元件Q2导通/截止。
[0041]在待机检测比较器11检测出了稳定状态的情况下，因为逻辑电路15向“与”电路17、18输出高电平，所以开关元件Q1和开关元件Q2被交替地导通/截止。
[0042]接着，当电容器Ca的两端电压低于待机阈值V