开关电源装置的制作方法

专利名称：开关电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流/直流变换器(AC/DC变换器)或直流/直流变换器(DC /DC变换器)中的用于输出稳定的直流电压的开关电源(switching power supply)装置。
背景技术：
以往，在诸如复印机、打印机、传真机、AV设备、液晶电视机、等离子显示面 板、通信终端等各种电子设备中，广泛采用了对商用交流电源经整流、平滑滤波后所 得到的直流电压实施高频切换并通过小型变压器将其高效地变换为期望电压的开关电 源装置。
作为上述开关电源装置的代表性结构，可以举出下述脉宽调制方式的开关电源装 置，即具备用于开/关(通/断)要施加给变压器的初级绕組(primary winding) 的直流电压的主开关元件，利用电压检测电路对变压器的次级绕组(secondary winding )的输出电压进行检测，控制电路根据电压检测电路的检测结果来控制主开关 元件的开关脉宽，由此得到所期望的次级绕组的输出电压。
图7是表示现有技术中普通的开关电源装置130的结构的电路图。如该图所示，开 关电源装置130具有输入端105、熔丝106、滤波电路103、桥式二极管104、输入平滑 滤波电容器CIOI、变压器108、主开关元件101、 二极管109、输出平滑滤波电容器ll 0、分压电阻112、分压电阻113、比较电路114、控制电路102和输出端111。
后，利用桥式二极管104和输入平滑滤波电容器C101对其进行整流。通过整流所得到的 直流电压被输入高电平的电源线A和低电平的电源线B之间。
在高电平的电源线A和低电平的电源线B之间串联连接有变压器108的初级绕组n10 l和主开关元件101。通过控制电路102对主开关元件101进行通/断控制。
当主开关元件101导通时，励磁能量蓄积在初级绕组nl01中。当主开关元件101断
开时，上述励磁能量在次级绕组nl02被感应，在二极管109、输出平滑滤波电容器IIO 中经平滑滤波后，通过输出端lll被输出。
较电路114比较输出电压的分压值和基准电压，并将比较结果反馈给控制电路102。
控制电路102根据从比较电路114输入的上述比较结果，对主开关元件101的开关进 行PWM (脉宽调制Pulse Width Modulation)控制，使得开关电源装置130的输出电 压的电压值成为一定的值。
另外，开关电源装置130具有熔丝(过流阻断装置)106,熔丝106连接在输入端10 5的一端与滤波电路103之间。当预定量以上的电流通过时，熔丝106被熔断，从而阻断 开关电源装置130和商用电源。
在日本国专利申请公开特开2003-153529号公报(
公开日2003年5月23日)揭示 了这样一种技术方案，即具有低压检测电路，用于检测要被施加给连接变压器的次 级绕组的负载的输出电压，当低压检测电路检测出上述输出电压降低到预定值以下 时，阻断由变压器的次级绕组向初级绕组的反馈，停止开关电源电路。
目前，在世界上制定了各种电子设备安全标准，例如，作为国际标准的IEC标准、 UL标准(美国)、CSA标准(加拿大)、BS标准(英国)等。日本自2001年4月1日起 施行了电气用品安全法。
例如，日本在进行安全标准认证时，假定电子设备可能出现的各种不利情况，诸 如杂质接触、配线处理缺陷、焊接不良等，进行开路短路测试，以确认在部件的两端 或端子之间发生短路的情况以及部件的 一 端开路的情况下是否会出现冒烟、起火等不 安全状态。
上述现有的开关电源装置的问题在于电子设备即使在制造、出厂阶段符合安全 标准，但是，当输入平滑滤波电容器C101发生老化从而导致绝缘电阻减小时，在输入 平滑滤波电容器C101中通过的泄漏电流就会增加(所谓的"半短路")，导致桥式二 极管104和滤波电路103在熔丝106被熔断前变得过热。
换言之，即使开关电源装置130在制造及出厂时符合安全标准，但是，例如，由 于使用超过安全保证期或使用条件不当，输入平滑滤波电容器C101可能因此发生老化 从而导致绝缘电阻减小。在输入平滑滤波电容器C101的泄漏电流增大的情况下，由于 自泄漏电流开始增大到熔丝106被熔断之间存在延时，因此，过流可能通过被设置于
输入平滑滤波电容器C101的前级的桥式二极管104和滤波电路103并导致该桥式二极 管104和滤波电路103发生过热现象。另外，在输入平滑滤波电容器C101的泄漏电流 增大后，通过熔丝106的电流的电流值尚未达到足以使熔丝106熔断的程度，所以， 熔丝106没有被熔断，从而可能导致桥式二极管104和滤波电路103发生过热现象。
根据日本国专利申请公开特开2003-153529号公报(
公开日2003年5月23 曰)所揭示的技术方案，在发生半短路后，开关电源电路要停止动作需要较长的时 间，因此，在开关电源电路停止动作之前，过流可能通过被设置在输入平滑滤波电容 器C101的前级的电路并导致其发生过热现象。也就是说，根据日本国专利申请公开特 开2003-153529号公报(
公开日2003年5月23日)所揭示的技术方案，在发生半短
时间，并且，在检测到输出电压降低到预定值以下时，阻断由变压器的次级绕组向初 级绕组的反馈并使得开关电源电路停止动作需要较长的时间。因此，自发生半短路现 象起至开关电源电路停止动作之前，过流将通过被设置在输入平滑滤波电容器C101的
前级的电3各。

发明内容
本发明是根据上述问题而进行开发的，其目的在于提供一种能够以简单的电路结 构防止出现由于输入平滑滤波电容器的泄漏电流增大所导致的过热的开关电源装置。
为了实现上述目的，本发明的开关电源装置构成为，包括变压器，具有初级绕 组和次级绕组；输入平滑滤波电容器，并联连接上述初级绕组，用于对要被输入上述 初级绕组的直流电压进行平滑滤波处理；主开关装置，用于开关上述直流电压从而向 上述次级绕组输出脉冲电压；输出装置，将上述脉沖电压平滑滤波后输出；以及控制 装置，控制上述主开关装置的开关动作，使得上述输出装置的输出电压的电压值成为 一定的值，该开关电源装置的特征在于，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电 容器的泄漏电流是否大于或等于预定值；以及第一副开关装置，串联连接上述输入平 滑滤波电容器，其中，在正常工作时，上述第一副开关装置为导通状态；在上述检测 装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流大于或等于预定值时，上述第 一 副开 关装置切换为断开状态。
根据上述结构，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电
流值是否大于或等于预定值；以及第一副开关装置，串联连接上述输入平滑滤波电容 器。在正常工作时(泄漏电流的电流值未达到预定值时)，上述第一副开关装置为导 通状态，因此，输入平滑滤波电容器被施加电压，输入平滑滤波电容器可对所施加的 电压进行平滑滤波处理；另一方面，在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器
的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第一副开关装置切换为断开状态。这 样，能够阻断对输入平滑滤波电容器的施加电压，从而能够以简单的电路结构有效地 防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器的泄漏电流而陷于不安全的状态。
另外，为了实现上述目的，本发明的开关电源装置还可以构成为，包括输入 部，具有第一端子和第二端子，并连接电压源；过流阻断装置，连接上述第一端子； 变压器，具有初级绕组和次级绕组；输入平滑滤波电容器，并联连接上述初级绕组， 用于对要被输入上述初级绕組的直流电压进行平滑滤波处理；主开关装置，用于开关 上述直流电压从而向上述次级绕组输出脉冲电压；输出装置，将上述脉冲电压平滑滤 波后输出；以及控制装置，控制上述主开关装置的开关动作，使得上述输出装置的输 出电压的电压值成为一定的值，该开关电源装置的特征在于，具备检测装置，检测 上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值；以及第二副开 关装置，并联连接上述输入平滑滤波电容器，其中，在正常工作时，上述第二副开关 装置为断开状态；在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流 值大于或等于预定值时，上述第二副开关装置切换为导通状态。
根据上述结构，具备输入部，具有第一端子和第二端子，并连接电压源；过流 阻断装置，连接在上述输入平滑滤波电容器与上述初级绕组的接点和上述第 一 端子之 间；以及第二副开关装置，并联连接上述输入平滑滤波电容器。在正常工作时，上述 第二副开关装置为断开状态，因此，并不对开关电源装置的开关动作发挥作用。另一 方面，在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等 于预定值时，上述第二副开关装置切换为导通状态。这样，电流通过第二副开关装 置，并导致过流阻断装置的通过电流增加。由此，可迅速使过流阻断装置进行动作并 阻断开关电源装置的通过电流。因此，能够以简单的电路结构有效地防止开关电源装 置因输入平滑滤波电容器的泄漏电流而陷于不安全的状态。
另外，为了实现上述目的，本发明的开关电源装置还可以构成为，包括输入 部，具有第一端子和第二端子，并连接交流电压源；过流阻断装置，连接上述第一端子；滤波装置，连接上述过流阻断装置和上述第二端子；整流装置，对输入到上述输 入部的交流电压进行整流；变压器，具有初级绕组和次级绕组；输入平滑滤波电容 器，并联连接上述初级绕组，用于对要被输入上述初级绕组的直流电压进行平滑滤波 处理；主开关装置，用于开关上述直流电压从而向上述次级绕组输出脉冲电压；输出 装置，将上述脉冲电压平滑滤波后输出；以及控制装置，控制上述主开关装置的开关 动作，使得上述输出装置的输出电压的电压值成为一定的值，该开关电源装置的特征 在于，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于 或等于预定值；以及第三副开关装置，并联连接上述滤波装置，其中，在正常工作 时，上述第三副开关装置为断开状态；在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容 器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第三副开关装置切换为导通状态。
根据上述结构，具备输入部，具有第一端子和第二端子，并连接电压源；过流 阻断装置，连接在上述输入平滑滤波电容器与上述初级绕组的接点和上述第 一 端子之 间；滤波装置，连接上述过流阻断装置和上述第二端子；整流装置，对输入到上述输 入部的交流电压进行整流；以及第三副开关装置，并联连接上述滤波装置。在正常工 作时，上述第三副开关装置为断开状态，因此，并不对开关电源装置的开关动作发挥 作用。另 一方面，在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流 值大于或等于预定值时，上述第三副开关装置切换为导通状态。这样，电流通过第三 副开关装置，滤波装置发生短路。从而导致过流阻断装置的通过电流增加，因此，可 迅速使过流阻断装置进行动作并阻断开关电源装置的通过电流。因此，能够以简单的 电路结构有效地防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器的泄漏电流而陷于不安全的 状态。
本发明的其他目的、特征和优点在以下的描述中会变得十分明了。此外，以下参 照附图来明确本发明的优点。


图1是表示本发明的一个实施方式的开关电源装置的电路图。
图2是表示本发明的另一实施方式的开关电源装置的电路图。
图3是表示本发明的另一实施方式的开关电源装置的电路图。
图4是表示本发明的另一实施方式的开关电源装置的电路图。图5是表示本发明的另一实施方式的开关电源装置的电路图。 图6是表示本发明的另一实施方式的开关电源装置的电路图。 图7是现有技术的开关电源装置的电路图。
图8是表示在本发明的一个实施方式的开关电源装置中，熔丝的通过电流与熔丝 的熔断时间的关系的图表。
具体实施例方式
(实施方式1 )
以下，说明本发明的一个实施方式。图1是表示本实施方式的开关电源装置30a 的概略结构的电路图。如该图所示，开关电源装置30a具有输入部5、熔丝6、滤波 电路3、桥式二极管4、脉动电压(Ripple Voltage)检测电路15、开关元件SW1、输 入平滑滤波电容器Cl、变压器8、主开关元件1、 二极管9、输出平滑滤波电容器 10、分压电阻12、分压电阻13、比较电路14、控制电路2和输出端11。
输入部5具有第1端子5a和第2端子5b,第1端子5a和第2端子5b连接商用电 源(未图示)，由该商用电源向第1端子5a和第2端子5b输入交流电压(例如 AC100V)。
熔丝(过流阻断装置)6被设置在输入部5的第1端子5a和滤波电路3的一个输 入端子之间，在通过预定量以上的电流时阻断对开关电源装置30a的功率供给。另 外，在本实施方式中，熔丝6采用额定电流5A的熔丝(Littlefuse公司制造，型号 237005 )。图8是表示熔丝6的通过电流与熔丝6的熔断时间的关系的图表。如该图 所示，即使在熔丝6中通过10000秒以上的额定电流(5A)熔丝6也不会熔断，但 是，当通过1秒的二倍于额定电流的电流(10A)时熔丝6就会熔断。
滤波电路(滤波装置)3从所输入的交流电压中滤除噪声成分，其一个输入端子连 接熔丝6,另 一个输入端子连接输入部5的第2端子5b。
桥式二极管(整流装置)4是由四个二极管4a 4d构成的桥式电路。二极管4a的 阴极和二极管4b的阳极共用地连接滤波电路3的一个输出端，二极管4c的阴极和二 极管4d的阳极共用地连接滤波电路3的另一个输出端。二极管4a的阳极和二极管4c 的阳极共用地连接低电平的电源线B, 二极管4b的阴极和二极管4d的阴极共用地连
接高电平的电源线A。由此，桥式二极管4对由滤波电路3输入的交流电压进行全波 整流后，向低电平的电源线B和高电平的电源线A之间输出脉动电压。
脉动电压检测电路(检测装置)15串联连接高电平的电源线A,在输入平滑滤波 电容器Cl发生半短路(泄漏电流增加)时，对该输入平滑滤波电容器Cl发生的脉动 电压(在直流电压输出中包含的交流成分)进行检测，并根据其检测结果对开关元件 SW1进行开关控制。具体而言，在下述两个串联电路的接点和桥式二极管4之间串联 连接脉动电压检测电路15，即由输入平滑滤波电容器Cl与开关元件SW1构成的串 联电路以及由变压器8的初级绕组nl与主开关元件1构成的串联电路。
电源线A和电源线B通过由输入平滑滤波电容器Cl与开关元件(第1副开关装 置)SW1构成的串联电路实现连接。另外，关于开关元件SW1的结构，并不对其进行 特别限定，只要是能够根据脉动电压检测电路15提供的控制信号切换导通状态和断开 状态的结构即可。
输入平滑滤波电容器Cl对桥式二极管4输出的脉动电压实施平滑滤波处理。即， 从主电源回路输入的交流电压被整流，经整流所得的直流电压被输入到高电平的电源 线A和低电平的电源线B之间，其中，上述主电源回路由桥式二极管4和输入平滑滤 波电容器Cl构成。
在高电平的电源线A和低电平的电源线B之间串联连接主开关元件1和变压器8 的初级绕组nl。即，在高电平的电源线A和低电平的电源线B之间并联连接由输入平 滑滤波电容器Cl和开关元件SW1构成的串联电路以及由主开关元件1和变压器8的 初级绕组nl构成的串联电路。
控制电路2对主开关元件(主开关装置)1实施通/断控制，由此，开/关要被施 加给变压器8的初级绕组nl的直流电压，从而向次级绕组n2输出脉沖电压。另外， 在本实施方式中，主开关元件1采用了 N沟道型场效应晶体管(FET: Field Effect Transistor)。但并不限于此，主开关元件1具有开关功能即可，并不对其进行特别的 限制。例如，可以使用P沟道型晶体管，还可以使用其它类型的开关元件，例如双极 性晶体管。
变压器8的次级绕组n2的一端连接二极管9的阳极，其另一端通过输出平滑滤波 电容器10连接二极管9的阴极。另外，二极管9的阴极通过分压电阻12、比较电路 14、分压电阻13连接次级绕组n2的上述另一端。二极管9的阴极连接输出端11的一
端，次级绕组n2的上述另一端连接输出端11的另一端。在上述结构的开关电源装置 30a中，在正常工作的情况下(泄漏电流的电流值未达到预定值的状态。在本实施方式 中开关元件SW1处于导通状态。)，当主开关元件1导通时，励磁能量蓄积在初级绕 组nl中。当主开关元件l断开时，上述励磁能量被次级绕组n2感应，在由二极管9、 输出平滑滤波电容器IO构成的输出装置中经平滑滤波后，通过输出端ll被输出。
输出端ll的输出电压被分压电阻12和分压电阻13分压后输入比较电路14。比较电 路14比较输出电压的分压值和基准电压的电压值，并将比较结果反馈给控制电路2。
控制电路(控制装置)2根据从比较电路14输入的上述比较结果，生成主开关元件
制)，以使得开关电源装置30a的输出电压的电压值成为一定的值。由此，开关电源装 置30a能够输出稳定的直流电压。
接着，说明在输入平滑滤波电容器C1中发生半短路(泄漏电流增大)时的动作。 脉动电压检测电路15监测因输入平滑滤波电容器C1发生半短路而导致的脉动电压 (在直流电压输出中包含的交流成分)的发生。例如，脉动电压检测电路15可以通过 检测高电平的电源线A的电位变动幅度是否大于或等于预定值来检测输入平滑滤波电容 器C1的半短路。
当脉动电压检测电路15检测到脉动电压时，就断开(阻断)开关元件SW1。这 样，能够阻断对已发生半短路的输入平滑滤波电容器C1的电流供给(电压供给)。从 而，能够以简单的电路结构有效地防止开关电源装置3 0 a因输入平滑滤波电容器C1的泄 漏电流而陷于不安全的状态。 (实施方式2 )
接着，说明本发明的另一实施方式。为了便于说明，对具有和上迷实施方式1相 同的功能的构件赋予相同的标号，并省略其说明。
图2是表示本实施方式的开关电源装置30b的概略结构的电路图。如该图所示， 在开关电源装置30b中，除上述实施方式1所述的开关电源装置30a的结构要素之 外，还包括开关元件SW2 (第2副开关装置)，该开关元件SW2并联连接主开关元件 1。即，在高电平的电源线A和低电平的电源线B之间串联连接变压器8的初级绕组 nl以及由主开关元件1和开关元件SW2构成的并联电路。另外，开关元件SW2的结 构并没有特别限定，只要是可根据脉动电压检测电路15供给的控制信号切换通/断状 态的结构即可。
在正常工作时(泄漏电流的电流值未达到预定值的状态)，开关元件SW2断开。 当脉动电压检测电路15检测到脉动电压时，开关元件SW2根据脉动电压检测电路15 供给的控制信号切换为导通状态。由此，在输入平滑滤波电容器Cl的后级配置的主开 关元件1的漏极-源极之间发生短路，大于或等于熔丝6的额定电流的电流(例如，额 定电流的两倍以上的电流)通过熔丝6,所以，可迅速熔断熔丝6,从而可迅速停止开 关电源装置30b的动作。因此，能够以简单的电路结构防止因输入平滑滤波电容器Cl 的半短路所导致的过热。
另外，在本实施方式中，说明了具备开关元件SW1和开关元件SW2的结构。但 不限于此，例如，还可以是不具备开关元件SW1的结构。 (实施方式3)
接着，说明本发明的另一实施方式。为了便于说明，对具有和上述实施方式1相 同的功能的构件赋予相同的标号，并省略其说明。
图3是表示本实施方式的开关电源装置30c的概略结构的电路图。如该图所示， 在开关电源装置30c中，除上述实施方式1所述的开关电源装置30a的结构要素之 外，还包括开关元件SW3 (第3副开关装置)，该开关元件SW3连接在滤波电路3的 一个输出端和另一个输出端之间，即，该开关元件SW3并联连接滤波电路3。另外， 开关元件SW3的结构并没有特别限定，只要是可根据脉动电压检测电路15供给的控 制信号切换通/断状态的结构即可。
在正常工作的情况下(泄漏电流的电流值未达到预定值的状态)，开关元件SW3 断开。在脉动电压检测电路15检测到脉动电压时，开关元件SW3根据脉动电压检测 电路15供给的控制信号切换为导通状态。由此，在输入平滑滤波电容器Cl的前级 (配置在输入平滑滤波电容器Cl的前级的滤波电路3等)发生短路，大于或等于熔丝 6的额定电流的电流(例如，额定电流的两倍以上的电流)通过熔丝6，所以，可迅速 熔断熔丝6，从而可迅速停止开关电源装置30c的动作。因此，能够以简单的电路结构 防止因输入平滑滤波电容器Cl的半短路所导致的过热。
另外，在本实施方式中，说明了具备开关元件SW1和开关元件SW3的结构。但 不限于此，例如，还可以是不具备开关元件SW1的结构。另外，还可以是具备开关元 件SW1、开关元件SW3以及开关元件SW2的结构。 (实施方式4)
接着，说明本发明的另一实施方式。为了便于说明，对具有和上述实施方式1相 同的功能的构件赋予相同的标号，并省略其说明。
图4是表示本实施方式的开关电源装置30d的概略结构的电路图。如该图所示， 在开关电源装置30d中，具有开关元件SW4 (第2副开关装置)以取代上述实施方式 1所述的开关电源装置30a的结构中的开关元件SW1,该开关元件SW4并联连接输入 平滑滤波电容器C1。也就是说，在实施方式1所述的开关电源装置30a中，在高电平 的电源线A和低电平的电源线B之间串联连接输入平滑滤波电容器Cl和开关元件 SW1;在本实施方式的开关电源装置30d中，在高电平的电源线A和低电平的电源线 B之间并联连接输入平滑滤波电容器Cl和开关元件SW4。另外，开关元件SW4的结 构并没有特别限定，只要是可根据脉动电压检测电路15供给的控制信号切换通/断状 态的结构即可。
在正常工作的情况下(泄漏电流的电流值未达到预定值的状态)，开关元件SW4 断开。在脉动电压检测电路15检测到脉动电压时，开关元件SW4根据脉动电压检测 电路15供给的控制信号切换为导通状态。由此，输入平滑滤波电容器Cl (在高电平 的电源线A和低电平的电源线B之间)发生短路，大于或等于熔丝6的额定电流的电 流(例如，额定电流的两倍以上的电流)通过熔丝6,所以，可迅速熔断熔丝6,从而 可迅速停止开关电源装置30d的动作。因此，能够以简单的电路结构防止因输入平滑 滤波电容器Cl的半短路所导致的过热。
另外，在本实施方式中，说明了具备开关元件SW4的结构。但不限于此，例如， 还可以是这样的结构，即除开关元件SW4之外，还具备开关元件SW2和/或开关 元件SW3。
(实施方式5)
接着，说明本发明的另一实施方式。为了便于说明，对具有和上述实施方式1相 同的功能的构件赋予相同的标号，并省略其说明。
图5是表示本实施方式的开关电源装置30e的概略结构的电路图。如该图所示， 在开关电源装置30e中，具有温度检测电路16以取代上述实施方式1所述的开关电源 装置30a的脉动电压检测电路15,该温度检测电路16被配置得靠近桥式二极管4。
温度检测电路16用于检测桥式二极管4的温度。温度检测电路16只要是能够检测桥式二极管4的温度即可，并不对其进行特别限定。例如，可以是使用了热电偶的 温度检测电路。在这种情况下，热电偶的一端位于桥式二极管4的附近但不接触桥式 二极管4的表面，或者，热电偶的一端接触桥式二极管4的表面；热电偶的另一端连 接温度检测电路16,对桥式二极管4的封装表面的温度进行测定即可。另外，还可以 是使用了热敏电阻的温度检测电路。在这种情况下，热敏电阻位于桥式二极管4的附 近但不接触桥式二极管4的表面，或者，热敏电阻的一端接触桥式二极管4的表面， 并且，热敏电阻连接温度检测电路16,对桥式二极管4的封装表面的温度进行测定即 可。
温度检测电路16检测桥式二极管4的温度，在检测出上述温度达到预定值以上 时，向开关元件SW1输出用于阻断开关元件SW1的控制信号。即，当输入平滑滤波 电容器Cl发生半短路时，输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流增大，结果造成在输入 平滑滤波电容器Cl的前级配置的桥式二极管4的通过电流增大，从而导致桥式二极管 4的温度升高。在温度检测电路16检测出桥式二极管4的温度已升高到预定值以上 时，判断为输入平滑滤波电容器Cl发生半短路，并将开关元件SW1切换为阻断状 态。由此，与实施方式同样地，阻断对已发生半短路的输入平滑滤波电容器Cl的电流 供给(电压供给)。从而，能够防止因泄漏电流增加所引起的不安全状态。
另外，在本实施方式中，说明了通过检测桥式二极管4的温度来检测输入平滑滤 波电容器Cl的半短路的结构。但是，并不限于此，例如，也可以构成为通过检测串 联连接输入平滑滤波电容器Cl的构件的温度或者串联连接由输入平滑滤波电容器Cl 和初级绕组nl构成的并联电路的构件的温度来^^测输入平滑滤波电容器Cl的半短 路。
另外，在本实施方式中，说明了在实施方式1所述的开关电源装置30a中具备温 度检测电路16以取代脉动电压检测电路15的结构。但是，并不限于此。例如，也可 以是在实施方式2至4的任意一者所述的开关电源装置中具备温度检测电路16以取代 脉动电压检测电路15的结构。在这种情况下，也能取得与实施方式2至4大致相同的 效果。
(实施方式6 )
接着，说明本发明的另一实施方式。为了便于说明，对具有和上述实施方式1相 同的功能的构件赋予相同的标号，并省略其说明。
图6是表示本实施方式的开关电源装置30f的概略结构的电路图。如该图所示，在 开关电源装置30f中，具有电流检测电路17以取代上述实施方式1所述的开关电源装 置30a的脉动电压检测电路15,该电流检测电路17串联连接低电平的电源线B。具体 而言，在输入平滑滤波电容器Cl与低电平的电源线B的接点和桥式二极管4之间串联 连接电流检测电路17。
电流检测电路17检测低电平的电源线B中的通过电流，当通过电流大于或等于预
定电流时，生成用于断开开关元件SW1的控制信号并将其输出到开关元件SW1。即，
当输入平滑滤波电容器Cl发生半短路时，输入平滑滤波电容器CI的泄漏电流增大，
结果造成电源线B的通过电流增大。当电流检测电路17检测出低电平的电源线B中的
通过电流大于或等于预定电流时，判断为输入平滑滤波电容器Cl发生半短路，并将开
关元件SW1切换为断开状态。由此，与实施方式l同样地，阻断对已发生半短路的输
入平滑滤波电容器Cl的电流供给。从而，能够防止因泄漏电流增加所引起的不安全状 太
另外，电流检测电路n具有被串联连接在低电平的电源线B上的小电阻值的电阻 器。检测该电阻器两端的下降电压，通过检测该下降电压是否大于或等于预定阈值 (两倍于正常工作时额定电压的电压)来判断输入平滑滤波电容器ci的半短路。电流
检测电路17的结构并不限于此，只要是能够检测出低电平的电源线B中的通过电流是 否大于或等于预定电流的结构即可。
另外，在本实施方式中，说明了通过检测低电平的电源线B中的通过电流的电流 值是否大于或等于预定电流值来判断输入平滑滤波电容器Cl是否发生了半短路的结 构。但是，并不限于此，例如，也可以构成为通过检测输入平滑滤波电容器Cl的通 过电流或者由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕组nl构成的并联电路的通过电流的电 流值是否大于或等于预定电流值来判断输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是 否大于或等于预定值。
另外，在本实施方式中，说明了在实施方式1所述的开关电源装置30a中具备电 流检测电路17以取代脉动电压检测电路15的结构。但是，并不限于此。例如，也可 以是在实施方式2至4的任意一者所述的开关电源装置中具备电流检测电路17以取代 脉动电压检测电路15的结构。在这种情况下，也能取得与实施方式2至4大致相同的 效果。
另外，在上述各实施方式中，说明了将所输入的商用交流电压变换为直流电压的 开关电源装置(AC/DC变换器)。但是，并不限于此。例如，本发明还可适用于对 所输入的直流电压进行电压变换并将变换后的直流电压输出的开关电源装置(D C / DC变换器)。在这种情况下，例如，略去桥式二极管4和滤波电路3,熔丝6的一端 连接输入部5的第1端子5a,另一端连接电源线A,并且，输入部5的第2端子5b连 接电源线B即可。
如以上各实施方式所述，开关电源装置30a、 30b、 30c、 30e、 30f包括变压器 8,具有初级绕组nl和次级绕组n2;输入平滑滤波电容器C1，并联连接上述初级绕组 nl,用于对要被输入上述初级绕组nl的直流电压进行平滑滤波处理；主开关元件1, 用于开关上述直流电压从而向上述次级绕组n2输出脉沖电压；将上述脉冲电压平滑滤 波后输出的二极管9、输出平滑滤波电容器10、输出端11;以及控制上述主开关元件 1的开关动作使得上述输出端的输出电压的电压值成为一定的值的控制电路2、分压电 阻12、分压电阻13、比较电路14,还包括检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电 流的电流值是否大于或等于预定值的脉动电压检测电路15、温度检测电路16或电流检 测电路17;串联连接输入平滑滤波电容器Cl的开关元件SW1,其中，在正常工作 时，开关元件SW1为导通状态；在脉动电压检测电路15、温度4金测电路16或电流检 测电路17检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时， 开关元件SW1切换为断开状态。
根据上述结构，包括检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大 于或等于预定值的脉动电压检测电路15、温度检测电路16或电流检测电路17;串联 连接输入平滑滤波电容器Cl的开关元件SW1。在正常工作时(泄漏电流的电流值未 达到预定值时)，开关元件SW1为导通状态，因此，输入平滑滤波电容器Cl被施加 电压，输入平滑滤波电容器Cl可对所施加的电压进行平滑滤波处理。另一方面，在脉 动电压一企测电路15、温度4企测电路16或电流检测电路17 4企测出输入平滑滤波电容器 Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW1切换为断开状态。这 样，能够阻断对输入平滑滤波电容器Cl的施加电压，从而，能够以简单的结构有效地 防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流而陷于不安全的状态。
进而，还可以构成为，具备输入端5，具有第一端子5a和第二端子5b,并连接 电压源；熔丝6,连接上述第一端子5a;以及开关元件SW2,并联连接上述输入平滑
滤波电容器Cl,其中，在正常工作时，开关元件SW2为断开状态；在脉动电压检测 电路15检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开 关元件SW2切换为导通状态。
根据上述结构，具备输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b,并连接电压 源；熔丝6,连接在输入平滑滤波电容器Cl与初级绕组nl的接点和第一端子5a之 间；以及开关元件SW2，并联连接上述输入平滑滤波电容器Cl。在正常工作时，开关 元件SW2为断开状态，因此，不对开关电源装置的开关动作发挥作用；另一方面，在 脉动电压检测电路15检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于 预定值时，开关元件SW2切换为导通状态。由此，电流通过开关元件SW2流经熔丝 6,从而导致熔丝6的通过电流增加。这样，可迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源 装置的通过电流。因此，能够以简单的电路结构防止开关电源装置因输入平滑滤波电 容器Cl的泄漏电流而陷入不安全状态。
本发明的开关电源装置30d包括输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b，并 连接电压源；熔丝6,连接上述第一端子5a;变压器8,具有初级绕组nl和次级绕组 n2;输入平滑滤波电容器Cl,并联连接上述初级绕组nl，用于对要被输入上述初级绕 组nl的直流电压进行平滑滤波处理；主开关元件1,用于开关上述直流电压从而向上 述次级绕组n2输出脉沖电压；将上述脉沖电压平滑滤波后输出的二极管9、输出平滑 滤波电容器10、输出端11;以及控制上述主开关元件1的开关动作使得上述输出端的 输出电压的电压值成为一定的值的控制电路2、分压电阻12、分压电阻13、比较电路 14,还包括检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定 值的脉动电压检测电路15;并联连接输入平滑滤波电容器Cl的开关元件SW4，其 中，在正常工作时，开关元件SW4为断开状态；在脉动电压检测电路15检测出输入 平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW4切换为 导通状态。
根据上述结构，具备输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b,并连接电压 源；熔丝6，连接在输入平滑滤波电容器Cl与初级绕组nl的接点和第一端子5a之 间；以及开关元件SW4，并联连接上述输入平滑滤波电容器Cl。在正常工作时，开关 元件SW4为断开状态，因此，不对开关电源装置的开关动作发挥作用；另一方面，在 脉动电压检测电路15检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于
预定值时，开关元件SW4切换为导通状态。由此，电流通过开关元件SW4流经熔丝 6,从而导致熔丝6的通过电流增加。这样，可迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源
装置的通过电流。因此，能够以简单的电路结构防止开关电源装置因输入平滑滤波电
容器Cl的泄漏电流而陷入不安全状态。
另外，还可以构成为，由开关元件SW2和主开关元件1构成的并联电路并联连接 输入平滑滤波电容器Cl。
根据上述结构，由开关元件SW2和主开关元件1构成的并联电路并联连接输入平 滑滤波电容器Cl。在脉动电压检测电路15、温度检测电路16或电流检测电路17检测 出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW2 切换为导通状态，在这种情况下，主开关元件1的两端之间发生短路，从而导致熔丝6 的通过电流增加。这样，可迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源装置的通过电流。 因此，能够以简单的电路结构防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流 而陷入不安全状态。
另外，还可以构成为，由开关元件SW4和输入平滑滤波电容器Cl构成的并联电 路并联连接初级绕组nl 。
根据上述结构，由开关元件SW4和输入平滑滤波电容器Cl构成的并联电路并联 连接初级绕组nl。在脉动电压检测电路15检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流 的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW4切换为导通状态，在这种情况下，输入 平滑滤波电容器Cl的两端之间发生短路，从而导致熔丝6的通过电流增加。这样，可 迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源装置的通过电流。因此，能够以筒单的电路结 构防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器C1的泄漏电流而陷入不安全状态。
另外，上述任意一种结构都可以构成为，具备输入端5,具有第一端子5a和第 二端子5b，并连接交流电压源；熔丝6,连接第一端子5a;滤波电路3,连接熔丝6 和第二端子5b;桥式二极管4,对输入到输入端5的交流电压进行整流；以及开关元 件SW3，并联连接滤波电路3，其中，在正常工作时，开关元件SW3为断开状态；在 脉动电压检测电路15、温度检测电路16或电流检测电路17检测出输入平滑滤波电容 器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW3切换为导通状态。
根据上述结构，具备输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b,并连接交流电 压源；熔丝6，连接第一端子5a;滤波电路3,连接熔丝6和第二端子5b;桥式二极
管4,对输入到输入端5的交流电压进行整流；以及开关元件SW3,并联连接滤波电 路3。在正常工作时，开关元件SW3为断开状态，因此，不对开关电源装置的开关动 作发挥作用；另一方面，在脉动电压检测电路15、温度检测电路16或电流检测电路 17检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元 件SW3切换为导通状态。由此，电流通过开关元件SW3从而导致滤波电路3发生短 路，由此，熔丝6的通过电流增加。这样，可迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源 装置的通过电流。因此，能够以简单的电路结构防止开关电源装置因输入平滑滤波电 容器Cl的泄漏电流而陷入不安全状态。
本发明的开关电源装置30c包括输入端5，具有第一端子5a和第二端子5b,并 连接电压源；熔丝6,连接上述第一端子5a;滤波电路3，连接熔丝6和第二端子 5b;桥式二极管4,对输入到输入端5的交流电压进行整流；变压器8,具有初级绕组 nl和次级绕组n2;输入平滑滤波电容器Cl,并联连接上述初级绕组nl,用于对输入 上述初级绕组nl的直流电压进行平滑滤波处理；主开关元件1,用于开关上述直流电 压从而向上述次级绕组n2输出脉冲电压；将上述脉沖电压平滑滤波后输出的二极管 9、输出平滑滤波电容器10、输出端11;以及控制上述主开关元件1的开关动作使得 上述输出端的输出电压的电压值成为一定的值的控制电路2、分压电阻12、分压电阻 13、比较电路14,还包括检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大 于或等于预定值的脉动电压检测电路15;并联连接滤波电路3的开关元件SW3，其 中，在正常工作时，开关元件SW3为断开状态；在脉动电压^r测电路15^r测出输入 平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW3切换为 导通状态。
根据上述结构，具备输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b,并连接交流电 压源；熔丝6,连接第一端子5a;滤波电路3,连接熔丝6和第二端子5b;桥式二极 管4,对输入到输入端5的交流电压进行整流；以及开关元件SW3，并联连接滤波电 路3。在正常工作时，开关元件SW3为断开状态，因此，不对开关电源装置的开关动 作发挥作用；另一方面，在脉动电压检测电路15检测出输入平滑滤波电容器Cl的泄 漏电流的电流值大于或等于预定值时，开关元件SW3切换为导通状态。由此，电流通 过开关元件SW3从而导致滤波电路3发生短路，由此，熔丝6的通过电流增加。这 样，可迅速使熔丝6进行动作并阻断开关电源装置的通过电流。因此，能够以简单的
电路结构防止开关电源装置因输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流而陷入不安全状态。
另外，在上述任意一种结构中，可以为构成为脉动电压检测电路15通过检测要 被施加给输入平滑滤波电容器Cl的电压的电压值或电压值变化幅度是否大于或等于预 定值来检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
在输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流增大的情况下，在输入平滑滤波电容器Cl 中发生脉动电压(在直流电压输出中包含的交流成分)。根据上述结构，通过检测要 被施加给输入平滑滤波电容器Cl的电压的电压值或电压值变化幅度是否大于或等于预 定值来检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。从而 能够间接地检测输入平滑滤波电容器C1的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
另外，也可以为构成为电流检测电路17通过检测输入平滑滤波电容器Cl的通 过电流或由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕组nl构成的并联电路的通过电流的电流 值是否大于或等于预定值来检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于 或等于预定值。
在输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流增大的情况下，输入平滑滤波电容器Cl的 通过电流以及由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕组nl构成的并联电路的通过电流增 大。根据上述结构，可通过检测输入平滑滤波电容器Cl的通过电流是否大于或等于预 定值来直接检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。 或者，可通过检测由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕組nl构成的并联电路的通过电 流的电流值是否大于或等于预定值来间接地检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的 电流值是否大于或等于预定值。
另外，也可以为构成为温度检测电路16通过检测变压器的初级绕组中的构件的 温度是否升高到预定值以上来检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大 于或等于预定值。
在输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流增大的情况下，串联连接输入平滑滤波电容 器Cl的构件的通过电流以及串联连接由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕组nl构成的 并联电路的构件的通过电流增大。所以，这些构件的温度要高于正常工作时的温度。 根据上述结构，可通过检测串联连接输入平滑滤波电容器Cl的构件的温度或串联连接 由输入平滑滤波电容器Cl和初级绕组nl构成的并联电路的构件的温度是否升高到预 定值以上来间接检测输入平滑滤波电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定
值。
例如，也可以构成为，具备输入端5,具有第一端子5a和第二端子5b,并连接 交流电压源；以及桥式二极管4,对已输入输入端5的交流电压进行整流，其中，温度 检测电路16通过检测桥式二极管4的温度是否升高到预定值以上来检测输入平滑滤波 电容器Cl的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
桥式二极管4容易因该桥式二极管的通过电流的增加而升温。因此，可通过检测 桥式二极管4的温度是否升高到预定值以上，适当地检测输入平滑滤波电容器Cl的泄 漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
另外，本发明并不限于上述各实施方式，可在权利要求范围内作出各种变更。 即，通过适当组合由各实施方式揭示的技术手段所得到的实施方式也包含在本发明的 技术范围之内。
权利要求
1.一种开关电源装置，包括变压器，具有初级绕组和次级绕组；输入平滑滤波电容器，并联连接上述初级绕组，用于对要被输入上述初级绕组的直流电压进行平滑滤波处理；主开关装置，用于开关上述直流电压从而向上述次级绕组输出脉冲电压；输出装置，将上述脉冲电压平滑滤波后输出；以及控制装置，控制上述主开关装置的开关动作，使得上述输出装置的输出电压的电压值成为一定的值，该开关电源装置的特征在于，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值；以及第一副开关装置，串联连接上述输入平滑滤波电容器，其中，在正常工作时，上述第一副开关装置为导通状态；在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第一副开关装置切换为断开状态。
2. 根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，具备 输入部，具有第一端子和第二端子，并连接电压源； 过流阻断装置，连接上述第一端子；以及第二副开关装置，并联连接上述输入平滑滤波电容器，其中，在正常工作时，上述第二副开关装置为断开状态；在上述检测装置检测出 上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第二副开关 装置切换为导通状态。
3. —种开关电源装置，包括输入部，具有第一端子和第二端子，并连接电压 源；过流阻断装置，连接上述第一端子；变压器，具有初级绕组和次级绕组；输入平 滑滤波电容器，并联连接上述初级绕组，用于对要被输入上述初级绕组的直流电压进 行平滑滤波处理；主开关装置，用于开关上述直流电压从而向上述次级绕组输出脉沖 电压；输出装置，将上述脉沖电压平滑滤波后输出；以及控制装置，控制上述主开关 装置的开关动作，使得上述输出装置的输出电压的电压值成为一定的值，该开关电源 装置的特征在于，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预 定值；以及第二副开关装置，并联连接上述输入平滑滤波电容器，其中，在正常工作时，上述第二副开关装置为断开状态；在上述检测装置检测出 上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第二副开关 装置切换为导通状态。
4. 根据权利要求2或3所述的开关电源装置，其特征在于由上述第二副开关装置和上述主开关装置构成的并联电路并联连接上述输入平滑 滤波电容器。
5. 根据权利要求3所述的开关电源装置，其特征在于由上述第二副开关装置和上述输入平滑滤波电容器构成的并联电路并联连接上述 初级绕组。
6. 根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电源装置，其特征在于，具备 输入部，具有第一端子和第二端子，并连接交流电压源；过流阻断装置，连接上述第一端子； 滤波装置，连接上述过流阻断装置和上述第二端子； 整流装置，对输入到上述输入部的交流电压进行整流；以及 第三副开关装置，并联连接上述滤波装置，其中，在正常工作时，上述第三副开关装置为断开状态；在上述检测装置检测出 上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第三副开关 装置切换为导通状态。
7. —种开关电源装置，包括输入部，具有第一端子和第二端子，并连接交流电 压源；过流阻断装置，连接上述第一端子；滤波装置，连接上述过流阻断装置和上述 第二端子；整流装置，对输入到上述输入部的交流电压进行整流；变压器，具有初级 绕组和次级绕组；输入平滑滤波电容器，并联连接上述初级绕组，用于对要被输入上 述初级绕组的直流电压进行平滑滤波处理；主开关装置，用于开关上述直流电压从而 向上述次级绕组输出脉沖电压；输出装置，将上述脉冲电压平滑滤波后输出；以及控 制装置，控制上述主开关装置的开关动作，使得上述输出装置的输出电压的电压值成 为一定的值，该开关电源装置的特征在于，具备检测装置，检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值；以及第三副开关装置，并联连接上述滤波装置，其中，在正常工作时，上述第三副开关装置为断开状态；在上述检测装置检测出 上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第三副开关装置切换为导通状态。
8. 根据权利要求l、 3、 7中的任意一项所述的开关电源装置，其特征在于上述检测装置通过检测要被施加给上述输入平滑滤波电容器的电压的电压值或电 压值变化幅度是否大于或等于预定值来检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电 流值是否大于或等于预定值。
9. 根据权利要求l、 3、 7中的任意一项所述的开关电源装置，其特征在于上述检测装置通过检测上述输入平滑滤波电容器的通过电流或由上述输入平滑滤 波电容器和上述初级绕组构成的并联电路的通过电流的电流值是否大于或等于预定值 来检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
10. 根据权利要求l、 3、 7中的任意一项所述的开关电源装置，其特征在于 上述检测装置通过检测串联连接上述输入平滑滤波电容器的构件的温度或串联连接由上述输入平滑滤波电容器和上述初级绕组构成的并联电路的构件的温度是否升高到预定值以上来检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
11. 根据权利要求IO所述的开关电源装置，其特征在于 具备对输入到上述输入部的交流电压进行整流的整流装置；上述检测装置通过检测上述整流装置的温度是否升高到预定值以上来检测上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值。
全文摘要
本发明提供一种开关电源装置。该开关电源装置具有检测装置，检测输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值是否大于或等于预定值；以及第一副开关装置，串联连接上述输入平滑滤波电容器。在正常工作时，上述第一副开关装置为导通状态；在上述检测装置检测出上述输入平滑滤波电容器的泄漏电流的电流值大于或等于预定值时，上述第一副开关装置切换为断开状态。
文档编号H02M3/24GK101207334SQ20071016210
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月13日 优先权日2006年12月14日
发明者西晴男 申请人:夏普株式会社