专利名称：开关电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及从多个输出部分别输出电压的开关电源电路，特别是涉及除了根据第I输出部的输出电压对初级侧进行反馈控制的反馈电路以外还具备使第2输出部的输出电压稳定的电路的开关电源电路。
背景技术：
专利文献I 3公开了分别从多个输出部输出电压的开关电源电路。这些专利文献的构成都是将整流后的电压或进行整流平滑后的电压作为输入，与转换器的第I输出(主输出)分开产生第2输出(副输出)电压，并根据该第2输出电压来控制第2输出侧的开关元件，从而调整第2输出电压。专利文献I公开的开关电源电路通过由电流谐振用电容器和变压器的漏电感决定的谐振频率，决定从变压器的初级侧向次级侧供给电力的期间(专利文献I的段落)。此外，第2输出线上设有输出控制用开关元件以及控制进行该开关元件的接通/断开的脉冲宽度的输出控制电路(专利文献I的段落
)。图1(A)是专利文献I示出的开关电源电路的示意图，图1(B)是输出控制电路内部的框图。该开关电源电路在构成第2整流平滑电路(17)的第2输出整流二极管(15)的阴极与第2输出平滑电容器(16)之间连接输出控制用MOS-FET(40)，在第2直流输出端子(18，19)与输出控制用MOS-FET(40)的栅极之间设置了基于第2输出平滑电容器(16)的电压控制输出控制用MOS-FET(40)的导通/截止的输出控制电路(41)。输出控制用MOS-FET(40)与第I主MOS-FET(I)的导通期间同步、且以同一开关频率进行导通/截止动作。此外，主控制电路(14)固定第I主MOS-FET(I)的导通期间，并且基于第I整流平滑电路(9)的输出电压Vol来改变第2主MOS-FET⑵的导通期间，从而控制第I主MOS-FET (I)的导通占空比。如图1(B)所示，输出控制电路(41)包括:检测当第I主MOS-FET(I)导通时在变压器(5)的第2次级线圈(5c)上产生的电压Vt22的电压变动检测电路(42);检测第2输出平滑电容器(16)的电压Vo2并输出检测电压与规定第2输出电压值的基准电压之间的误差信号Ve2的第2输出电压检测电路(43);根据电压变动检测电路(42)的检测信号Vtd而被驱动且输出具有基于第2输出电压检测电路(43)的误差信号Ve2来控制的占空比的脉冲列信号Vpt的PWM控制电路(44);根据电压变动检测电路(42)的检测信号Vtd而被设置且根据PWM控制电路(44)的脉冲列信号Vpt而被设置的RS触发器(45);和根据RS触发器(45)的输出信号向输出控制用MOS-FET (40)的栅极施加动作信号Vs2的驱动电路(46)。根据该构成，根据第2输出电压Vo2，对输出控制用MOS-FET (40)进行PWM控制，使第2输出电压Vo2稳定。
专利文献2公开的开关电源电路是通过频率调制器控制第I输出电压的电路，构成为间拔脉冲电压波的数目来控制第2输出电压，其中频率调制器具备了控制脉冲列的占空因数的次级侧控制单元。专利文献3公开的开关电源电路在进行主反馈的输出系统以外的输出系统的变压器的次级线圈输出上设置了开关电路，并且检测输出电压，通过脉冲宽度控制电路产生脉冲信号来使该脉冲信号与进行主反馈的输出系统的脉冲控制信号同步，从而控制进行主反馈的输出系统以外的输出系统的变压器的次级线圈输出的有效(ON)宽度，使输出电压稳定。在先技术文献专利文献专利文献1:国际公开TO2006/061924号专利文献2 JP特开平3-7062号公报专利文献3 JP特开2000-217356号公报
发明内容
(发明想要解决的问题)在专利文献I 3公开的开关电源电路中，其课题是为了解决如下的问题。在由逻辑电路构成了次级侧的开关控制电路的情况下， 需要用于使逻辑电路工作的直流电源电压。
.需要与转换器的主开关元件的开关频率同步地工作的同步电路。.需要输出具有占空比的脉冲列信号的PWM控制电路。由此，电源装置变得复杂，妨碍了小型、轻量化。 因此，本发明的目的在于，提供维持第2输出部的输出电压的高精度的同时实现次级侧的开关控制电路的简单化以及伴随于此的小型轻量化的开关电源电路。(用于解决问题的手段)本发明的开关电源电路的构成如技术方案的范围所述。典型的是如下的构成。技术方案I所涉及的开关电源电路具备:包括初级线圈Np、第I次级线圈Nsl及第2次级线圈Ns2的变压器；与所述初级线圈Np串联连接的主开关元件Ql ;对所述第I次级线圈Nsl的输出进行整流平滑来产生第I输出电压Vol的第I整流平滑电路；对所述第2次级线圈Ns2的输出进行整流平滑来产生第2输出电压No2的第2整流平滑电路；产生与所述第I输出电压Vol相应的反馈信号的第I反馈电路FBl ;和基于所述反馈信号控制所述主开关元件Ql并且使所述第I输出电压Vol稳定的第I开关控制电路CNTl，在开关电源电路中，所述第2整流平滑电路具备第2整流电路CR2，所述第2整流电路CR2具备整流开关元件Qs、控制所述整流开关元件Qs的第2开关控制电路CNT2，所述第2开关控制电路CNT2具备:时间常数电路(PC，Ct)，在设置于所述变压器的第2次级线圈Ns2、或设置于所述变压器的驱动线圈Nb中产生的交流线圈电压下工作，并使与所述整流开关元件Qs的控制端子连接的开关单元Tr工作；和第2反馈电路FB2，检测所述第2输出电压Vo2来向所述时间常数电路进行反馈。
根据构成，可起到如下的效果。(a)第2开关控制电路CNT2使用在设置于变压器的第2次级线圈Ns2、或设置于变压器的驱动线圈Nb上产生的交流线圈电压，对整流开关元件Qs进行驱动控制，因此不需要用于使第2开关控制电路CNT2工作的直流电源电压。此外，不需要用于与主开关元件Ql的开关频率同步地工作的同步电路。(b)通过使用在交流线圈电压下工作的时间常数电路，不需要输出脉冲列信号的PWM控制的逻辑电路。(c)通过整流开关元件Qs的控制，第2输出电压Vo2成为高精度的电压，能够高精度地控制多个输出电压。(d)整流开关元件Qs与开关频率同步地工作，从而不存在因多个频率混合存在而产生的干扰，能够抑制鸣音或噪声的产生。
技术方案4所涉及的开关电源电路中，产生所述交流线圈电压的线圈是所述第2次级线圈Ns2，该开关电源电路具备自举电容器(boot capacitor)Cb,其在所述交流线圈电压成为负电压的期间，通过来自所述第2输出电压Vo2的电荷的供给来进行充电，在所述交流线圈电压成为正电压的期间，进行放电。根据该构成，不需要在变压器中设置特殊的驱动线圈，能够使变压器变得小型轻量化。技术方案5所涉及的开关电源电路中，所述第2开关控制电路CNT2具备对所述第2输出电压Vo2进行整流后将电荷提供给所述自举电容器Cb的自举二极管(boot diode)Db。根据该构成，经由自举二极管Db供给电荷，由此对电容器Cb进行充电，从而能够减小充电路径的阻抗，并且能够加快充电速度。技术方案8所涉及的开关电源电路中，所述第2开关控制电路CNT2具备接通延迟电路，其在所述自举电容器到所述整流开关元件Qs的控制端子的路径上，确定所述自举电容器Cb的电荷的放电时间常数，使所述整流开关元件Qs的开启延迟，所述接通延迟电路由电容器Cg和电阻Rg的串联电路构成。根据该构成，通过确定接通延迟电路的延迟量，在适当的时刻使整流开关元件Qs开启，从而能够通过ZCS(零电流开关)动作降低开关损耗。技术方案9所涉及的开关电源电路中，所述第2开关控制电路CNT2具备:提供用于保持所述开关单元Tr的导通状态的电流的电容器Ce ;和从所述自举电容器Cb将电荷整流后提供给该电容器Ce的二极管Dp。根据该构成，经由二极管Dp提供电荷，由此对电容器Ce进行充电，从而能够减小充电路径的阻抗，能够加快充电速度。技术方案10所涉及的开关电源电路中，产生所述交流线圈电压的线圈是设置在所述变压器中的驱动线圈Nb。根据该构成，不需要用于使第2开关控制电路CNT2工作的直流电源电压。技术方案11所涉及的开关电源电路中，所述第2开关控制电路CNT2具备:提供用于保持所述开关单元Tr的导通状态的电流的电容器Ce ;和从所述驱动线圈Nb将电荷整流后提供给该电容器Ce的二极管Dp。根据该构成，经由二极管Dp提供电荷，由此对电容器Ce进行充电，从而能够减小充电路径的阻抗，加快充电速度。技术方案15所涉及的开关电源电路中，所述第2开关控制电路CNT2进行如下控制:在被施加所述第2输出电压Vo2的负载的电流小于规定值的(轻负载)状态下，在所述交流线圈电压的正电压的期间内使所述整流开关元件Qs关断，在所述负载的电流超过所述规定值的(重负载)状态下，在所述交流线圈电压的正电压的期间内使所述整流开关元件Qs接通或维持断开状态。根据该构成，在轻负载下控制整流开关元件Qs的导通时间来抑制输出电压Vo2的电压上昇，在重负载下以零电流进行整流开关元件Qs的关断，因此能够(通过ZCS动作)抑制开关损耗的产生。(发明效果)根据本发明，能够维持第2输出部的输出电压的高精度的同时可构成电路结构简单的小型低成本的开关电源电路。
图1(A)是专利文献I示出的开关电源电路的示意图，图1(B)是输出控制电路内部的框图。图2(A)、图2(B)是第I实施方式所涉及的开关电源电路101的电路图。
图3是表示开关电源电路101的动作的主要的波形图。图4是第2实施方式所涉及的开关电源电路102的主要部分的电路图。图5是第3实施方式所涉及的开关电源电路103的主要部分的电路图。图6是第4实施方式所涉及的开关电源电路104的电路图。
具体实施例方式《第I实施方式》图2(A)、图2(B)是第I实施方式所涉及的开关电源电路101的电路图。图3是表示开关电源电路101的动作的主要的波形图。开关电源电路101具备:包括初级线圈Np、第I次级线圈Nsl及第2次级线圈Ns2的变压器T ;与初级线圈Np串联连接的第I开关元件(权利要求书记载的主开关元件)Ql ；在与初级线圈Np—起构成闭环的位置处连接的第2开关元件Q2 ;隔着短的死区时间(deadtime)而使第I开关元件Ql和第2开关元件Q2交替地接通/断开的第I开关控制电路CNTl ；以及第I反馈电路FBI。在变压器T的初级侧，具备与初级线圈Np串联连接的谐振电感器Lr及谐振电容器Cr。由该谐振电感器Lr和谐振电容器Cr构成谐振电路。此外，开关电源电路101具备:对第I次级线圈Nsl的输出进行整流平滑而产生第I输出电压Vol的第I整流平滑电路；和对第2次级线圈Ns2的输出进行整流平滑而产生第2输出电压Vo2的第2整流平滑电路。由与第I次级线圈Nsl连接的二极管Dsl及电容器Col构成第I整流平滑电路。此外，由与第2次级线圈Ns2连接的第2整流电路CR2及电容器Co2构成第2整流平滑电路。第2整流电路CR2具备整流开关元件Qs、控制该整流开关元件Qs的第2开关控制电路CNT2及反馈电路FB2。此外，所述第2整流电路CR2与整流开关元件Qs串联连接，具有使第2次级线圈Ns2的电压沿着正方向流动的二极管Ds2。
图2(A)所示的开关电源电路101的作用如下。通过第I开关控制电路CNTl的控制，隔着短的死区时间来交替地接通/断开第I开关元件Ql及第2开关元件Q2。此时的开关频率等于或大致等于由谐振电感器Lr和谐振电容器Cr引起的谐振频率。若第I开关元件Ql关断(turn off)，则在第I次级线圈Nsl上产生相反极性的电压，二极管Dsl导通，在电容器Col中被平滑，提供第I输出电压Vol。第I反馈电路FBl向第I开关控制电路CNTl负反馈通过第I输出电压Vol与基准电压的比较而生成的信号。通过该控制，与施加了第I输出电压Vol的负载中流过的负载电流无关地，并且与输入电源Vi的电压变动无关地，第I输出电压Vol被保持为恒定电压。另一方面，若第I开关元件Ql关断，在第2次级线圈Ns2上也产生相反极性的电压。该电压被第2整流电路CR2整流，且被电容器Co2平滑，由此供给第2输出电压Vo2。由此，在第I开关元件Ql的断开期间，整流开关元件Qs中流过脉冲电流。第2反馈电路FB2向第2开关控制电路CNT2负反馈通过第2输出电压Vo2与基准电压的比较生成的信号。第2反馈电路FB2及第2开关控制电路CNT2的动作如下。当输出电压Vo2低于基准电压时，整流开关元件Qs成为导通状态，第2整流电路CR2导通，由电容器Co2进行平滑后提供输出电压Vo2。由于整流开关元件Qs是导通状态，因此在第I开关元件Ql的断开期间流过整流开关元件Qs的脉冲电流不被限制。当输出电压Vo2高于基准电压时，整流开关元件Qs成为非导通状态，第2整流电路CR2成为非导通，在第I开关元件Ql的断开期间内脉冲电流不流过整流开关元件Qs。由此，基于第2输出电压Vo2的电压信息控制整流开关元件Qs的导通/非导通。此外，若流过二极管Ds2的电`流成为反方向电流，则二极管Ds2成为反偏压而电流被阻断之后，整流开关元件Qs成为非导通。另外，由于整流开关元件Qs在变压器T中产生的电压下工作，因此整流开关元件Qs与第I开关元件Ql及第2开关元件Q2的开关频率同步地进行动作。图2 (B)是表示图2 (A)所示的第2整流电路CR2的具体的电路构成的图。该第2整流电路CR2内的第2反馈电路FB2、二极管Ds2及整流开关元件Qs以外的电路是图2(A)中的第2开关控制电路CNT2。在图2(B)中，在第2整流电路CR2内的第2反馈电路FB2的输出部，具备与光电耦合器的受光元件PC(光敏晶体管)成对的发光元件。在第2整流电路CR2内具备自举电容器Cb。在第2整流电路CR2内，由受光元件PC、电阻Rt及电容器Ct构成时间常数电路。由受光元件PC(光敏晶体管)和电阻Rt构成可变阻抗电路。此外，由电容器Cg及电阻Rg、Rg2、Rgs构成接通延迟电路。在第2次级线圈Ns2上产生的交流线圈电压成为负电压的期间，通过来自第2输出电压Vo2的供给，电荷充电到自举电容器Cb中，在交流线圈电压成为正电压的期间，自举电容器Cb的电荷被放电。所述电容器Ct的电压施加到小信号晶体管(权利要求书记载的开关单元)Tr上，通过该晶体管Tr来控制整流开关元件Qs的栅极电位。此外，电容器Ce并联连接在二极管Dbe与受光元件PC(光敏晶体管)的串联电路上。该电容器Ce起到供给用于保持小信号晶体管Tr的导通状态的保持电流的直流电压源的作用。所述二极管Dbe防止对电容器Ct进行逆电压的充电。齐纳二极管Dz限制整流开关元件Qs的栅极电位来防止整流开关元件Qs的击穿。图2(B)所示的开关电源电路101的动作如下。(1)[第1开关元件Ql的接通期间]第2整流电路CR2成为非导通的状态。第2输出电压Vo2经由齐纳二极管Dz、电阻Rg、电阻Rg2及Cg而对自举电容器Cb进行充电。(2)[第2开关元件Q2的接通期间(第2输出电压Vo2低于规定电压，且第2整流电路CR2导通时)]该期间随着时间常数电路的可变阻抗电路的值的不同而存在以下的三种情况。(2-1)在第2开关元件Q2的接通期间内，整流开关元件Qs关断(轻负载(lightload)时)，若第I开关元件Ql关断，则第2次级线圈Ns2的电压反转，第2开关元件Q2开启(turn on)。自举电容器Cb的电压(分压电压)经由电阻Rg2、Cg及电阻Rg而给供给到整流开关元件Qs的栅极- 源极间，整流开关元件Qs开启。此时，通过自举电容器Cb的电荷，经由受光元件PC和电阻Rt，电容器Ct被充电。若电容器Ct的两端达到晶体管Tr的阈值电压(约0.6V)，则晶体管Tr导通。若晶体管Tr导通，则整流开关元件Qs关断。若第2次级线圈Ns2的电压反转，向二极管Ds2施加逆电压，则第2整流电路CR2成为非导通，第I开关元件Ql开启。(2-2)在第2开关元件Q2的接通期间内整流开关元件Qs维持接通状态时若第I开关元件Ql关断，则第2次级线圈Ns2的电压反转，第2开关元件Q2开启。自举电容器Cb的电压(分压电压)经由电阻Rg2、电容器Cg及电阻Rg而被供给到整流开关元件Qs的栅极-源极间，整流开关元件Qs开启。在整流开关元件Qs导通着的期间内，脉冲电流无限制地流过整流开关元件Qs。此时，通过自举电容器Cb的电荷，经由受光元件PC和电阻Rt，电容器Ct被充电。若在电容器Ct的两端达到晶体管Tr的阈值电压(约0.6V)之前向二极管Ds2施加逆电压，则第2整流电路CR2成为非导通。若第2次级线圈Ns2的电压反转，向二极管Ds2施加逆电压，则第2整流电路CR2成为非导通，第I开关元件Ql开启。(2-3)在第2开关元件Q2的接通期间内整流开关元件Qs维持断开状态时，若第I开关元件Ql关断，则第2次级线圈Ns2的电压反转，第2开关元件Q2开启。自举电容器Cb的电压经由电阻Rg2、电容器Cg及电阻Rg，电压被供给到整流开关元件Qs的栅极-源极间时，晶体管Tr成为导通状态，在此情况下，整流开关元件Qs维持断开状态。由于整流开关元件Qs是非导通，因此脉冲电流不流过整流开关元件Qs。若第2次级线圈Ns2的电压反转，向二极管Ds2施加逆电压，则第2整流电路CR2成为非导通，第I开关元件Ql开启。
反复进行上述⑴和⑵{(2-1)，(2-2)，(2-3)中的任一个}的动作。在施加了第2输出电压Vo2的负载的电流是通常负载电流时，如图3所示，在第2次级线圈Ns2的电压的上升沿产生整流开关元件Qs开启的状态(上述(2-2))和未开启的状态(残缺状态)(上述(2-3))，以该残缺状态的产生频度控制脉冲电流的脉冲数，使第2输出电压Vo2稳定。在施加了第2输出电压Vo2的负载的电流小(轻负载)的情况下，相对于电容器Ct的充电时间常数变小，整流开关元件Qs开启后，电容器Ct的电压迅速到达0.6V而使晶体管Tr导通，整流开关元件Qs关断(上述(2-1)的状态)。即，在轻负载下，可缩短开关元件Qs的接通时间。因此，如图3所示，在产生次级线圈Ns2的电压的期间内，开关元件Qs关断。这样，在通常负载下，成为图3的通常负载时的波形，在轻负载下，成为图3的轻负载时的波形、或图3的通常负载时的波形和轻负载时的波形的混合波形。另外，在产生次级线圈Ns2的电压的期间内若开关元件Qs关断，则有时不会成为ZCS(零电流开关)动作，但是由于在轻负载时被整流开关元件Qs阻断的电流值小，因此关断时的开关损耗及噪声不会成为问题。根据第I实施方式，起到了如下的效果。(a)第2开关控制电路CNT2使用供给第2输出电压的自身次级线圈Ns2上产生的交流线圈电压，来对整流开关元件Qs进行驱动控制，因此不需要用于使第2开关控制电路CNT2工作的直流电源电压。(b)第2开关控制电路C NT2使用供给第2输出电压的自身次级线圈Ns2上产生的交流线圈电压，来对整流开关元件Qs进行驱动控制，因此不需要设置用于使第2开关控制电路CNT2工作的驱动线圈。(C)第2开关控制电路CNT2使用供给第2输出电压的自身次级线圈Ns2上产生的交流线圈电压，来对整流开关元件Qs进行驱动控制，因此不需要用于与第I开关元件Ql及第2开关元件Q2的开关频率同步地工作的同步电路。(d)通过接通延迟电路的作用，能够使整流开关元件Qs的开启成为零电压开关控制(ZVS)，能够降低开关损耗。(e)不需要输出具有占空比的脉冲列信号的PWM控制的逻辑电路。(f)通过整流开关元件Qs的控制，经过整流开关元件Qs而流过的脉冲电流的脉冲数在每单位时间内得到控制，由此第2输出电压Vo2成为高精度的电压，能够高精度地控制多个输出电压。(g)在轻负载时，控制整流开关元件Qs的接通时间来控制脉冲宽度，在重负载(heavy load)时，切换控制动作模式，使得整流开关元件Qs成为接通状态或断开状态中的一个状态，能够抑制轻负载下的第2输出电压Vo2的电压上升，并且能够抑制重负载下的第2输出电压Vo2的电压下降，能够提高输出电压Vo2的电压精度。此外，在重负载下的动作中，整流开关元件Qs的关断成为ZCS (零电流开关)动作，因此几乎不会产生开关损耗。(h)整流开关元件Qs与第I开关元件Ql及第2开关元件Q2的开关频率同步地工作，因此不存在因多个频率混合而产生的干扰，能够抑制鸣音或噪声的产生。⑴能够将用于控制晶体管Tr的电荷蓄积在电容器Ce中，由此提高对受光元件PC的阻抗变化的响应性。由此，能够提高整流开关元件Qs的控制响应性，由此扩大整流开关元件Qs的接通时间的缩短方向的控制范围。其结果，能够在更宽的范围内应对轻负载。即，能够抑制轻负载时的电压上升及脉动电压的增加。《第2实施方式》图4是第2实施方式所涉及的开关电源电路102的主要部分的电路图。在图4中，仅表示了与变压器T的第2次级线圈Ns2相连的电路。与变压器T的初级线圈及第I次级线圈相连的电路和第I实施方式中的图2(B)所示的电路相同。在第2实施方式中，在整流开关元件Qs的栅极-源极间连接PNP晶体管Tr2，与晶体管Tr2连接小信号用的NPN晶体管Trl。根据第2实施方式，驱动整流开关元件Qs的能力高，且因二级式晶体管产生的高的放大率，能够可靠地使整流开关元件Qs关断。其他作用与第I实施方式相同。《第3实施方式》图5是第3实施方式所涉及的开关电源电路103的主要部分的电路图。在图5中，仅表示了与变压器T的第2次级线圈Ns2连接的电路。与变压器T的初级线圈及第I次级线圈连接的电路和第I实施方式中的图2(B)所示的电路相同。在第3实施方式中，具备直接对自举电容器Cb进行充电的自举二极管Db。根据第3实施方式，对自举电容器Cb的充电阻抗(充电时间常数)小，可在短的充电时间内对自举电容器Cb进行充电。其他作用与第I实施方式相同。《第4实施方式》图6是第4实施方式所涉及的开关电源电路104的电路图。在第I 第3实施方式中，例示了基于供给第2输出电压的自身次级线圈Ns2上产生的交流线圈电压对整流开关元件Qs进行接通/断开控制，第4实施方式使用在设置于变压器T中的驱动线圈Nb上产生的电压来对整流开关元件Qs进行驱动控制。在图6中，若第I开关元件Ql关断，则驱动线圈Nb的电压经由电容器Cg、电阻Rg2, Rg, Rgs,电压被施加到整流开关元件Qs的栅极-源极间，整流开关元件Qs开启。驱动线圈Nb的电压(分压电压)经由电容器Cg、电阻Rg2、Rt、二极管Dp及受光元件PC，被供给到电容器Ct。若电容器Ct的电压超过晶体管Tr的基极-发射极间的阈值电压约0.6V，则晶体管Tr导通。其他作用与第2实施方式相同。根据第4实施方式，能够在驱动线圈Nb的电压下直接使整流开关元件Qs开启，因此不需要图2(B)等所示的自举电容器Cb。此外，由于能够根据设置于变压器T中的驱动线圈Nb的匝数来设定适合对整流开关元件Qs进行驱动控制的电压，因此能够在最佳的时刻驱动整流开关元件Qs，所以能够进一步降低损耗。其他效果与在第1、 第2实施方式中说明的效果相同。-符号说明-Cb…自举电容器Ce, Cg…电容器CNTl…第I开关控制电路CNT2…第2开关控制电路
Col、Co2…电容器Cr…谐振电容器CR2…第2整流电路Ct...电容器Db…自举二极管Dbe …二极管Dp…二极管Ds I…二极管(第I整流元件)Ds2…二极管(第2整流元件)Dz…齐纳二极管FBl…第I反馈电路FB2…第2反馈电路Lr…谐振电感器Nb…驱动线圈Np…初级线圈Nsl…第I次级线圈Ns2…第2次级线圈PC…受:光兀件Q1...第I开关元件(主开关元件)Q2…第2开关元件Qs…整流开关元件Rg、Rg2、Rgs、Rt…电阻T…变压器Tr…晶体管(开关单元)Trl、Tr2 …晶体管Vi…输入电源Vol…第I输出电压Vo2…第2输出电压
101 104…开关电源电路
权利要求
1.一种开关电源电路，其具备:包括初级线圈、第I次级线圈及第2次级线圈的变压器；与所述初级线圈串联连接的主开关元件；对所述第I次级线圈的输出进行整流平滑来产生第I输出电压的第I整流平滑电路；对所述第2次级线圈的输出进行整流平滑来产生第2输出电压的第2整流平滑电路；产生与所述第I输出电压相应的反馈信号的第I反馈电路；和基于所述反馈信号控制所述主开关元件并且使所述第I输出电压稳定的第I开关控制电路，在该开关电源电路中， 所述第2整流平滑电路具备第2整流电路， 所述第2整流电路具备整流开关元件、以及控制所述整流开关元件的第2开关控制电路， 所述第2开关控制电路具备: 时间常数电路，在设置于所述变压器的第2次级线圈、或设置于所述变压器的驱动线圈中产生的交流线圈电压下工作，并使与所述整流开关元件的控制端子连接的开关单元工作；和 第2反馈电路，检测所述第2输出电压来向所述时间常数电路进行反馈。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中， 所述第2整流电路在每单位时间内控制流经自身的脉冲电流的脉冲数，从而使所述第2输出电压稳定。
3.根据权利要求1或2所述的开关电源电路，其中， 所述时间常数电路包括:阻抗因所述第2反馈电路的输出而发生变化的可变阻抗元件；和经由该可变阻抗元件而被充电且向所述开关单元提供控制电压的电容器。
4.根据权利要求1 3的任一项所述的开关电源电路，其中， 产生所述交流线圈电压的线圈是所述第2次级线圈， 所述开关电源电路具备自举电容器，该自举电容器在所述交流线圈电压成为负电压的期间，通过来自所述第2输出电压的电荷的供给来进行充电，在所述交流线圈电压成为正电压的期间进行放电。
5.根据权利要求1 4的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述第2开关控制电路具备对所述第2输出电压进行整流后将电荷提供给所述自举电容器的自举二极管。
6.根据权利要求5所述的开关电源电路，其中， 具备连接在所述第2输出电压与所述整流开关元件的控制端子之间的二极管，以作为所述自举二极管。
7.根据权利要求6所述的开关电源电路，其中， 所述自举二极管是齐纳二极管。
8.根据权利要求1 7的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述第2开关控制电路具备接通延迟电路，该接通延迟电路在所述自举电容器到所述整流开关元件的控制端子的路径上，确定所述自举电容器的电荷的放电时间常数，使所述整流开关元件的开启延迟， 所述接通延迟电路由电容器和电阻的串联电路构成。
9.根据权利要求1 8的任一项所述的开关电源电路，其中，所述第2开关控制电路具备: 提供用于保持所述开关单元的导通状态的电流的电容器；和 从所述自举电容器将电荷整流后提供给该电容器的二极管。
10.根据权利要求1 9的任一项所述的开关电源电路，其中， 产生所述交流线圈电压的线圈是设置在所述变压器中的驱动线圈。
11.根据权利要求1 10的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述第2开关控制电路具备: 提供用于保持所述开关单元的导通状态的电流的电容器；和 从所述驱动线圈将电荷整流后提供给该电容器的二极管。
12.根据权利要求1 11的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述开关单元由小信号用晶体管构成。
13.根据权利要求1 12的任一项所述的开关电源电路，其中， 为了防止过大的负电压施加到所述小信号用晶体管的控制端子上，连接了反向并联二极管。
14.根据权利要求1 13的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述开关单元由小信号用晶体管和晶体管的2级式晶体管构成。
15.根据权利要求1 14的任一项所述的开关电源电路，其中， 所述第2开关控制电路进行如下控制:在被施加所述第2输出电压的负载的电流小于规定值的状态下，在所述交流线圈电压的正电压的期间内使所述整流开关元件关断，在所述负载的电流 超过所述规定值的状态下，在所述交流线圈电压的正电压的期间内使所述整流开关元件接通或维持断开状态。
全文摘要
本发明提供一种开关电源电路(101)，其具备对第2次级线圈(Ns2)的输出进行整流平滑来产生第2输出电压(Vo2)的第2整流平滑电路，由与第2次级线圈(Ns2)连接的第2整流电路(CR2)及电容器(Co2)构成第2整流平滑电路。第2开关控制电路(CNT2)在第2次级线圈(Ns2)上产生的交流线圈电压下工作，具备使与整流开关元件(Qs)的控制端子连接的开关单元(Tr)工作的时间常数电路(PC，Ct)、和检测第2输出电压(Vo2)来向时间常数电路反馈的第2反馈电路(FB2)。由此，维持第2输出部的输出电压的高精度的同时，能够实现次级侧的开关控制电路的简化及伴随与此的小型轻量化。
文档编号H02M3/28GK103229403SQ20118005715
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年12月2日
发明者细谷达也, 碇代佐利 申请人:株式会社村田制作所