专利名称：直流电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备电压变换用变压器的绝缘型直流电源装置的启动稳定化
技术，涉及例如有效用于在AC适配器那样的电源装置中所使用的一次侧控制
电路中的技术。
背景技术：
AC适配器，由对交流电源进行整流的二极管桥电路、和对通过该电^各整 流而得的直流电压进行降压变换为希望电位的直流电压的DC-DC变换器等构 成。作为该DC-DC变换器，使用了例如通过对电压变换用变压器的一次侧线 圈中流过的电流进行开关控制，来控制二次侧线圏中感生的电压的开关电源装 置。
AC适配器，正在推进小型化以及低成本化，因此元件个数的削减很重要。 因此，开发出了控制使电流流过一次侧线圏的开关晶体管的控制用IC。现有 的开关控制用IC，用于将二次线圈侧的输出电压反馈到控制用IC的光耦合器 或电容器、电阻等外接元件比较多。
因此，提出了有关下述这样的电源装置的发明该电源装置在电压变换用 变压器中设置辅助线圈，根据在该辅助线圏中感生的电压，控制使电流流过一 次侧线圈的开关晶体管。作为这种发明，有专利文献1或专利文献2中公开的 发明。
在AC适配器中，需要在日本将AC100V、在海外将200V左右的AC电 压变换为几十V或者10V以下的直流电压的功能。如上所述，在具有一次侧 控制用IC的AC适配器中，IC的耐压比输入电压低得多。因此，在专利文献 l中公开的发明中，通过电阻对一次侧输入电压进行降压，然后作为电源电压 提供给控制用IC。
但是，在通过电阻对一次'侧输入电压进行降压，然后作为电源电压提供给 一次侧控制用IC时，有电压不稳定的困扰。因此，如图4所示那样构成电源装置，在电压变换用变压器T1中设置辅助线圈Nb，通过二极管D3将该辅助 线圈中感生的交流变换为直流，通过电容器C3进行滤波，将滤波后的电压 Vb作为电源电压而提供给一次侧控制用IC12,来控制使电流流过一次侧线圈 的开关晶体管Ql。并且对以下的技术进行了研究在启动时将通过电阻Rl 降压后的电压提供给一次侧控制用IC，使开关晶体管Ql动作，使电流流过一 次侧线圈Np，在辅助线圈Nb中感生出电压后，不使用输入电压而通过将辅 助线圈中感生的交流电压整流而得的直流电压Vb，使一次侧控制用IC工作。 其结果，显然，在将AC适配器的插头从插座中拔出后立即再接通时，有 时一次侧控制用IC误动作，系统不正常启动。这是由于AC适配器的一次侧 控制用IC被设计为在初始状态下输入电压从0V上升时正常工作，而如上所 述，将插头从插座中拔出后立即再接通时，在控制用IC内部的某处(或许是 电源切换部)的节点的电位充分下降之前电压就进来了 ，因此电源电压输入节 点不从辅助线圈的感生电压切换到一次侧输入电压。
专利文献1特开平5-130773号公报
专利文献2特开平8-126307号公报
发明内容
本发明是着眼于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种直流电源装置， 其在暂时切断输入电压后再接通的情况下，控制用IC也不发生误动作，系统 可以正常地启动。
为了达成上述目的，本发明提供一种直流电源装置，其具备具有辅助线 圈的电压变换用的变压器；控制该变压器的一次侧线圈的电流的控制电路；具 有把所述辅油线圈中感生的交流变换为直流的整流单元和滤波电容器的整流 电路，所述控制电路可以把通过所述整流电路生成的电压作为电源电压而工 作，在该直流电源装置中具备电压降低单元，其当所述变压器的一次侧线圈的 输入电压变得比预定的电位低时，释放所述整流电路的滤波电容器的电荷，使 提供给所述控制电路的电压降低。
根据上述手段，当输入电压下降时，电压降低单元释放整流电路的滤波电 容器的电荷，使提供给所述控制电路的电压迅速下降，因此，内部电路的节点 的电位也下降，可以防止在输入电压再次上升时控制电路误动作。在此，理想的是，所述电压降低单元，具有在施加所述输入电压的端子和 基准电位点之间串联连接的分压用的电阻、和在所述整流单元与所述滤波电容
器的连接节点和基准电位点之间连接的3端子开关元件，在该3端子开关元件
此，当输入电压下降一定电压以上时，3端子开关元件导通，可以释放整流电 路的滤波电容器的电荷，来使提供给所述控制电路的电压迅速下降。
而且，理想的是，所述3端子开关元件是双极性晶体管，在该双极性晶体 管的基极端子上，经由耐压保护用元件施加了通过所述分压用的电阻分压生成 的电压。由此，在减小在分压用的电阻中流过的电流的同时，输入电压下降了 一定电压以上的情况下，可以释放整流电路的滤波电容器的电荷，来使提供给 所述控制电路的电压迅速下降。
另外，理想的是，所述电压降低单元，由在被施加所述输入电压的端子和 基准电位点之间串联连接的分压用的电阻、和在所述整流单元与所述滤波电容 器的连接节点和所述分压用的电阻的连接节点之间连接的2端子开关元件构 成。由此，通过追加较少数量的元件构成电压下降单元，在输入电压下降了一 定电压以上的情况下，可以释放整流电路的滤波电容器的电荷，使提供给所述 控制电路的电压迅速下降。
而且，理想的是，所述控制电路，由使电流间歇地流过所述变压器的一次 侧线圏的开关元件，和对该开关元件进行接通、断开驱动的开关控制电路构成。 由此，通过PWM控制等驱动开关元件，由此可以提高电压变换效率。
另外，理想的是，在l个半导体芯片上，作为半导体集成电路而形成了所 述开关元件和所述开关控制电路。由此，可以减少一次侧电路的元件数，将装 置小型化。
根据本发明，具有可以实现在暂时失去输入电压后再接通的情况下，控制 用IC也不会发生误动作、系统能够正常启动的直流电源装置的效果。
图l是表示本发明的第1实施方式的AC适配器的电路结构图。 图2是表示本发明的第2实施方式的AC适配器的电路结构图。 图3是表示第1实施方式的AC适配器的变形例的电膝结构图。图4是表示配备了具有辅助线圈的电压变换用的变压器的现有的AC适配 器的一例的电路结构图。 符号说明 IOAC适配器 11 二极管桥电路
12开关控制电路(一次侧控制用IC)
13过电压纟全测电路
14光耦合器
15过电流;险测电路
Tl变压器
Ql开关晶体管
Q2电荷释放用的晶体管(3端子开关元件) R3、 R4分压用的电阻 D2、 D3整流用二极管 D4耐压保护用二极管 D4，电荷释放用的二极管(2端子开关元件)
具体实施例方式
以下，根据
本发明的优选实施方式。此外，以下，作为有效地应 用本发明的直流电源装置的一例，说明了应用于AC适配器的例子，但可以应 用本发明的直流电源装置不限于此。
<实施方式1>
图l是表示本发明的第1实施方式的AC适配器的电路结构图。 该实施方式的AC适配器IO具有对交流电压(AC)进行整流，变换为 直流电压的二极管桥电路11以及滤波用电容器CI;具有一次侧线圈Np以及 辅助线圈Nb和二次侧线圈Ns的电压变换用的变压器Tl;与该变压器Tl的 一次侧线圈Np串联连接的开关晶体管Ql;对该开关晶体管Ql进行驱动的开 关控制电路12。在该实施方式中，在单晶硅那样的1个半导体芯片上，作为 半导体集成电路(以下称为控制用IC)而形成了开关控制电路12。
在上述变压器Tl的二次侧，设置与二次侧线圈Ns串联连接的整流用二极管D2、在该二极管D2的阴极端子和二次侧线圈Ns的另一端子间连接的 滤波用电容器C2,对通过在一次侧线圈Np中间歇地流过电流而在二次侧线 圈Ns中感生的交流电流进行整流滤波，由此输出与 一次侧线圈Np和二次侧 线圈Ns的匝数比对应的直流电压Vout。
另外，该实施方式的AC适配器10在一次侧具有与上述辅助线圈Nb 串联连接的整流用二极管D3、和在该二极管D3的阴极端子和辅助线圈Nb的 另一端子之间连接的滤波用电容器C3，滤波后的电压Vb被施加在上述控制 用IC12的预定端子上。与此同时，经由电阻R1将输入电压Vin施加在控制用 IC12的另一端子上。将滤波用电容器C3的电容值设为150pF左右。
在控制用IC12内，虽未图示但设置了电压切换电路，它将上述辅助线圈 侧的滤波电压Vb或输入电压Vin作为电源电压来提供给内部电路。电压切换 电路，在电源刚接通后的、辅助线圈Nb还无法供给足够电力的初始阶段，为 使内部电路能够工作而将输入电压Vin作为电源电压来供给；在控制用IC12 使开关晶体管Q1动作，在一次侧线圈中流过电流，在辅助线圏Nb中感生电 压后，不使用输入电压而通过对辅助线圈Nb中感生的交流电压进行整流而得 的电压使控制用IC12的内部电路工作。
并且，控制用IC12具备对上述辅助线圈侧的滤波电压Vb进行采样， 将其与预定的参照电压的电位差进行放大的误差放大电路；将产生预定频率的
波形信号(三角波)的振荡器的输出和上述误差放大电路的输出进行比较的比 较器等，例如生成并输出以PWM方式对上述开关晶体管Ql进行导通 截止 控制的控制脉冲。
而且，在该实施方式的AC适配器10中设置有在上述二^fe管D3和滤波 电容器C3的连接节点N3上连接了发射极、经由电阻R2将集电极与大地GND 连接的p叩双极性晶体管Q2;在二极管桥11的输出节点Nl和大地GND之 间串联连接的分压用的电阻R3、 R4。另外，该实施方式的AC适配器10，在 电阻R3、 R4的连接节点N2上，经由反向连接的二极管D4连接了上述晶体 管Q2的基极端子。该二极管D4作为为了不在晶体管Q2的基极端子上施加 耐压以上的电压而进行保护的耐压保护元件而工作。
此外，在图1的实施方式中，作为与控制用IC12独立的元件，图示了使电流流过一次侧线圈的开关晶体管Ql,但该晶体管Ql也可以组装在控制用 IC12内。
接着，说明上述晶体管Q2的作用。
该实施方式的AC适配器，将一次线圈Np和辅助线圈Nb的匝数比"i殳定 成了使上述辅助线圈的滤波电压Vb达到例如24V那样的电压，并且将电阻 R3和R4的电阻比设定成了在稳定状态下节点N2的电位V2达到比Vb (= 24V)稍高的30V左右。另夕卜，为了减小稳定状态下的一次侧电路的消耗电流， 将电阻R3和R4的电阻值决定为总体达到几MQ。
当拔下AC适配器的插头，输入电压Vin下降，节点N2的电位V2达到 Vb-2Vf以下时(Vf是PN结的正向电压)，晶体管Q2被导通，滤波电容器C3 的电荷通过Q2以及电阻R2向大地GND释放，由此^f吏得Vb迅速下降。具体 而言，为使Q2中流过300mA左右的集电极电流来降低Vb，将电阻R2的电 阻值取成约800Q。
通过将电阻R2 R4设为上述那样的值，该实施方式的AC适配器，在输 入电压Vin达到180V以上的高电压的情况下，也能抑制稳定时的无谓的消耗 电流，并且在输入电压关断时可以迅速地降低控制用IC12的电源电压(Vb)。 并且，若控制用IC12的电源电压下降，则内部电路的节点的电位也下降，因 此，可以防止在电源再接通时控制用IC12误动作。
<实施方式2>
该实施方式省略了第1实施方式中的电荷释放用的晶体管Q2及其发射极 电阻R2，仅设二极管D4'，当输入电压Vin下降时，通过二极管D4，将滤波电 容器C3的电荷向大地GND释放，降低Vb。在该实施方式中，二极管D4，不 作为耐压保护用元件、而作为2端子开关元件来工作。
在上述那样构成的情况下，当电阻R3、 R4的电阻值与第1实施方式相同 时，滤波电容器C3的电压Vb的下降变慢，但在电阻R3、 R4中流过的电流 的允许值较大时、或者电压Vb的下降时间不太严格时，可以减小R4的电阻 值，如本实施方式那样通过二极管D4，释放滤波电容器C3的电荷，降低节点 N3的电位Vb。
另外，在该第2实施方式中，在输出端子间连接分压用的串联电阻R5、R6,并且设置检测二次侧电压的过电压检测电路13,当通过该过电压检测电 路13检测出输出的过电压时，停止基于控制用IC12的开关晶体管Ql的驱动。 该实施方式的电源装置是使用了变压器的绝缘型，即把一次侧和二次侧的基准 电位分离，因此来自上述过电压检测电路13的信号经由光耦合器PC输入一 次侧控制用IC12。
在图3中表示第1实施方式的AC适配器的变形例。该变形例与第2实施 方式同样地设置过电压检测电路13，并且在一条输出线的途中设置电流检测 用的电阻Rsns，设置根据该电阻Rsns的端子间电压来检测输出电流的过电流 检测电路15，在检测出输出的过电流的情况下，也停止基于一次侧控制用IC12 的开关晶体管Ql的驱动。
另外，在该变形例中，通过取得过电压检测电路13的输出与过电流检测 电路15的输出的逻辑和，然后提供给光耦合器PC，共用1个光耦合器PC。 此外，基于过电压检测电路13的电压检测或基于过电流检测电路15的电流检 测不限于图3所示的方式，可以进行各种变更。
以上，根据实施例具体说明了本发明人做出的发明，但本发明不限定于上 述实施方式，可以进行各种变更。例如，在所述实施方式中，作为l吏电流流过 一次侧线圈的开关晶体管Ql和滤波电容器C3的电荷释放用的晶体管Q2,使 用了双极性晶体管，但也可以使用MOSFET(场效应晶体管)。在这种情况下， 若使用的MOSFET的耐压足够高，则可以省略图1中的二极管D4。
另外，在所述实施方式中，与电荷释放用的晶体管Q2串联的电阻R2连 接在了 Q2的集电极侧，但也可以连接在Q2的发射极侧。
产业上的可利用性
在以上的说明中，主要说明了将本发明人所做出的发明应用于作为其背景 的利用领域、即AC适配器的情况，但本发明不限定于此，可以广泛应用于使 用变压器，并对辅助线圈中感生的交流电压进行整流来生成控制电路的电源电 压的直流电源装置。
权利要求
1.一种直流电源装置，具备具有辅助线圈的电压变换用的变压器；控制该变压器的一次侧线圈的电流的控制电路；具有把所述辅助线圈中感生的交流变换为直流的整流单元和滤波电容器的整流电路，所述控制电路可以把通过所述整流电路生成的电压作为电源电压而工作，该直流电源装置的特征在于，具备电压降低单元，该电压降低单元，当所述变压器的一次侧线圈的输入电压变得比预定的电位低时，释放所述整流电路的滤波电容器的电荷，使提供给所述控制电路的电压降低。
2. 根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于， 所述电压降低单元具有在施加所述输入电压的端子和基准电位点之间串联连接的分压用的电阻、和在所述整流单元与所述滤波电容器的连接节点和基 准电位点之间连接的3端子开关元件，在该3端子开关元件的控制端子上施加
3. 根据权利要求2所述的直流电源装置，其特征在于，所述3端子开关元件是双极性晶体管，在该双极性晶体管的基极端子上， 经由耐压保护用元件施加了通过所述分压用的电阻分压生成的电压。
4. 根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于， 所述电压降低单元，由在被施加所述输入电压的端子和基准电位点之间串联连接的分压用的电阻、和在所述整流单元与所述滤波电容器的连接节点和所 述分压用的电阻的连接节点之间连接的2端子开关元件构成。
5. 根据权利要求2 4中的任何一项所述的直流电源装置，其特征在于， 所述控制电路，由使电流间歇地流过所述变压器的一次侧线圈的开关元件、和对该开关元件进行接通、断开驱动的开关控制电路构成。
6. 根据权利要求5所述的直流电源装置，其特征在于，在i个半导体芯片上，作为半导体集成电路而形成了所述开关元件和所述开关控制电路。
全文摘要
本发明提供一种在暂时失去输入电压后再接通的情况下，控制用IC也不会发生误动作、系统能够正常启动的直流电源装置。该直流电源装置具备具有辅助线圈的电压变换用变压器(T1)；控制该变压器的一次侧线圈的电流的控制电路(12)；具有将辅助线圈中感生的交流变换为直流的整流单元和滤波电容器的整流电路(D3)，所述控制电路，可以将通过所述整流电路生成的电压作为电源电压来工作，在所述直流电源装置中，设置了电压降低单元(R3、R4、Q2)，当变压器的一次侧线圈的输入电压(Vin)变得比预定电位低时，释放所述整流电路的滤波电容器的电荷，使提供给所述控制电路的电压降低。
文档编号H02M7/12GK101615852SQ20091015084
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年6月25日
发明者松尾真也 申请人:三美电机株式会社