电流谐振型电源装置制造方法
【专利摘要】本发明提供电流谐振型电源装置，其具有：由电抗器(Lr)、变压器(T)的一次绕组(P)和电容器(C2)串联连接而成的串联电路，其与串联于直流电源电压的两端(RC1)的开关元件(Q1)与第2开关元件(Q2)之间的连接点和直流电源的一端连接；全波整流平滑电路(D1、D2、C3)，其对产生于变压器的二次绕组(S)的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压；控制电路(FF1)等，其将第1开关元件的第1导通时间和第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间并使它们交替地导通/截止；以及第1导通时间控制部(I1、16、C7)，其根据检测器(11)检测的直流电压，在轻载时使第1导通时间和第2导通时间中的一个导通时间比规定的时间短。
【专利说明】电流谐振型电源装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流谐振型电源装置，尤其涉及电流谐振型电源装置的轻载时的输出电压控制。
【背景技术】
[0002]图16是表示现有的电流谐振型电源装置的电路图。在图16中，在整流交流电压的全波整流电路RCl的输出两端连接平滑电容器Cl，并且连接由MOSFET构成的开关元件Ql与开关元件Q2的串联电路。开关元件Ql和开关元件Q2交替地导通/截止。在开关元件Q2的两端连接谐振电抗器Lr与变压器T的一次绕组P与电流谐振电容器C2的串联电路。
[0003]变压器T的二次绕组SI与二次绕组S2串联连接，在二次绕组SI的一端连接二极管Dl的阳极，在二次绕组S2的一端连接二极管D2的阳极。二极管Dl的阴极和二极管D2的阴极与平滑电容器C3的一端连接，平滑电容器C3的另一端连接于二次绕组SI的一端与二次绕组S2的一端之间的连接点。平滑电容器C3的两端连接检测器11。另外，作为谐振电抗器Lr可以替代使用变压器T的漏电感。
[0004]检测器11检测平滑电容器C3的输出电压，并输出给振荡器13。振荡器13生成按照平滑电容器C3的输出电压改变振荡频率的频率信号。比较器CMl在来自振荡器13的频率信号为通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压的分压电压以上的情况下输出H电平，在来自振荡器13的频率信号小于通过电阻Rl和电阻R2对电源Vcc的电压进行分压的分压电压的情况下输出L电平。
[0005]逆变器INl反转来自比较器CMl的输出并通过反转输出使开关元件Q2导通/截止。高侧驱动器12通过来自比较器CMl的输出使开关元件Ql导通/截止。
[0006]接着说明如上构成的现有的电流谐振型电源装置的动作。首先，在开关元件Ql导通后，电流在RCl — Ql — Lr — P — C2 — RCl的路径中流过。该电流为在变压器T的I次侧的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S2、二极管D2、电容器C3而从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，是低于开关元件Ql的导通期间的谐振频率，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为体现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0007]开关元件Ql截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、在开关元件Q2的两端具有的电压谐振电容器Crv(未图示)的电压准谐振。此时，基于较小的电容的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Ql的电流与开关元件Ql的截止同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv放电至零伏，则电流转移到开关元件Q2的内部二极管。此时，蓄积于变压器T中的励磁电流的能量经由开关元件Q2的内部二极管对电流谐振电容器C2进行充电。在该期间内导通开关元件Q2，从而能够实现开关元件Q2的零伏切换。
[0008]开关元件Q2导通后，以电流谐振电容器C2作为电源，电流在C2 — P — Lr — Q2 — C2的路径中流过。该电流为在变压器T的励磁电感Lp中流过的励磁电流与经由一次绕组P、二次绕组S1、二极管D1、平滑电容器C3从输出端子OUT提供给负载的负载电流的合成电流。前者的电流为(电抗器Lr+励磁电感Lp)与电流谐振电容器C2的正弦波状的谐振电流，是低于开关元件Q2的导通期间的谐振频率，因而正弦波的一部分作为三角波状的电流被观测到。后者的电流为显现电抗器Lr与电流谐振电容器C2的谐振要素的正弦波状的谐振电流。
[0009]开关元件Q2截止后，通过蓄积于变压器T的励磁电流的能量，产生基于(电抗器Lr+励磁电感Lp)、电流谐振电容器C2、电压谐振电容器Crv的电压准谐振。此时，基于较小的电容的电压谐振电容器Crv的谐振频率作为开关元件Ql和开关元件Q2的两端电压被观测到。即，开关元件Q2的电流与开关元件Q2的截止同时转移到电压谐振电容器Crv。若电压谐振电容器Crv被充电至平滑电容器Cl的输出电压，则电流转移到开关元件Ql的内部二极管。此时，蓄积于变压器T的励磁电流的能量经由开关元件Ql的内部二极管在平滑电容器Cl再生。在该期间内导通开关元件Q1，从而能够实现开关元件Ql的零伏切换。
[0010]图17表示现有的电流谐振型电源装置的轻载时的各部分的波形。在图17中，Id(Ql)表示开关元件Ql的漏极电流，I (P)表示在一次绕组P流过的电流，V(C2)表示电流谐振电容器C2的两端电压，Vds (Q2)表示开关元件Q2的漏极/源极间的电压，V(P)表示一次绕组P的两端电压，V(Dl)表示二极管Dl的两端电压，V(D2)表示二极管D2的两端电压。
[0011]此外，在现有的电流谐振型电源装置中，开关元件Ql和开关元件Q2以占空比50%交替地重复导通/截止，控制切换频率，从而控制输出电压。此时，如图17所示，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以平滑电容器Cl的电压V (Cl)的两端电压的1/2电压为中心重复进行上下对象的充放电。由此，在一次绕组P产生电压V(P)，在二次绕组S1、S2产生电压，通过二极管D1、D2对该电压进行整流，从而可获得输出电压。
[0012]另外，作为现有的技术的关联技术，已知例如专利文献I?专利文献2描述的电流谐振型电源装置。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献I日本特开2013-78228号公报
[0016]专利文献2日本特开平7-135769号公报
[0017]然而，在现有的电流谐振型电源装置中，设定了在重载时能够向二次侧进行必要的电力供给的变压器T的励磁电流的情况下，如图17所示，在轻载时作为变压器T的励磁电流也会流过较大的电流，无法成为零电流。此外，轻载时的切换频率变高，因此其结果是即使变压器T的励磁电流比重载时减少，电流谐振型电源装置整体的损耗也不会大幅减少。因此,效率降低。
【发明内容】
[0018]本发明的目的在于提供一种电流谐振型电源装置，其能够在轻载时减少变压器的励磁电流、即电流谐振电容器的充放电电流和损耗并提升效率。
[0019]为了解决上述课题，本发明的电流谐振型电源装置的特征在于，具有:与直流电源的两端串联连接的第I开关元件和第2开关元件；串联电路，其连接于所述第I开关元件与所述第2开关元件之间的连接点和所述直流电源的一端，且由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成；全波整流平滑电路，其对产生于所述变压器的二次绕组的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压；控制电路，其在重载时将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地进行导通/截止；检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压；以及第I导通时间控制部，其根据由所述检测器检测到的直流电压，在轻载时使所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短。
[0020]此外，本发明的电流谐振型电源装置的特征在于，具有:与直流电源的两端串联连接的第I开关元件和第2开关元件；串联电路，其连接于所述第I开关元件与所述第2开关元件之间的连接点和所述直流电源的一端，且由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成；全波整流平滑电路，其对产生于所述变压器的二次绕组的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压；控制电路，其将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并且按照所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的切换频率；电流检测部，其检测所述电容器的电流；以及第5导通时间控制部，其根据由所述电流检测部检测到的电流的值，在轻载时使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间比所述规定的时间长。
[0021]根据本发明，第I导通时间控制部根据检测器检测到的直流电压，在轻载时使第I开关元件的第I导通时间和第2开关元件的第2导通时间中的一个导通时间比规定的时间短，因此能够提供一种在轻载时能够减少电流谐振电容器的充放电电流，减少损耗并提升效率的电流谐振型电源装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。
[0023]图2是表示本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间以及反馈量等的变化的图。
[0024]图3是用于说明本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的各部分的动作的时序图。
[0025]图4是表示本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的重载时的各部分的波形的图。
[0026]图5是表示本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的中载时的各部分的波形的图。
[0027]图6是表示本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的轻载时的各部分的波形的图。
[0028]图7是本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。
[0029]图8是表示本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间以及反馈量等的变化的图。
[0030]图9是本发明的实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。
[0031]图10是表示本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间以及反馈量等的变化的图。
[0032]图11是本发明的实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。
[0033]图12是表示本发明的实施例4的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间以及反馈量等的变化的图。
[0034]图13是本发明的实施例5的电流谐振型电源装置的电路图。
[0035]图14是表不本发明的实施例5的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间以及反馈量等的变化的图。
[0036]图15是表示本发明的实施例5的电流谐振型电源装置的轻载时的各部分的波形的图。
[0037]图16是表示现有的电流谐振型电源装置的电路图。
[0038]图17是表示现有的电流谐振型电源装置的轻载时的各部分的波形的图。
[0039]符号说明
[0040]RCl全波整流电路
[0041]Q1、Q2开关元件
[0042]Lr谐振电抗器
[0043]T变压器
[0044]P 一次绕组
[0045]S1、S2 二次绕组
[0046]Dl ?D4 二极管
[0047]C1、C3平滑电容器
[0048]C2电流谐振电容器
[0049]C4、C5、C7、C8 电容器
[0050]Rl ?R4、R16 ?R20 电阻
[0051]CMl、CM2 比较器
[0052]Sffl 开关
[0053]BFUBF2 缓冲器
[0054]FFl触发电路
[0055]I1、12 电流源
[0056]11检测器
[0057]12高侧驱动器
[0058]13振荡器
[0059]14、14a V/I
[0060]16?20加法器
【具体实施方式】
[0061]以下，参照附图详细说明本发明的电流谐振型电源装置的若干实施方式。
[0062]实施例1
[0063]图1是本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的电路图。图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置具有控制电路，该控制电路将开关元件Ql的第I导通时间和开关元件Q2的第2导通时间设定为相同的规定时间并使它们交替导通/截止。即，占空比被设定为 50%。
[0064]另外，在开关元件Ql、Q2的导通/截止时，需要两个开关元件同时截止的期间、即所谓的死区时间，而由于这部分内容不会影响本控制方式的说明，因此将死区时间作为另外设定的内容而省略说明。
[0065]该控制电路作为用于设定开关元件Ql的第I导通时间的电路，具有电流源I1、力口法器16、电容器C7、M0SFETQ3、缓冲器BFl、触发电路FFl。
[0066]控制电路作为用于设定开关元件Q2的第2导通时间的电路，具有电流源12、加法器17、电容器C8、M0SFETQ4、缓冲器BF2、触发电路FFl。
[0067]此外，根据检测器11检测到的直流电压，在反馈量(FB量)较大的轻载时，加法器16将电流源Il的电流与更大的反馈电流IFB相加，从而增大电流，使开关元件Ql的第I导通时间短于规定的时间。电流源Il和加法器16构成第I导通时间控制部。
[0068]另外，开关元件Ql对应于第I开关元件，开关元件Q2对应于第2开关元件。二极管D1、D2和平滑电容器C3构成全波整流平滑电路，该全波整流平滑电路对产生于变压器T的二次绕组S1、S2的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压。
[0069]接着，说明控制电路的连接结构。在电源Vcc连接了电流源Il的一端，电流源Il的另一端经由加法器16连接于电容器C7的一端、M0SFETQ3的漏极和缓冲器BFl的输入端。电容器C7的另一端和M0SFETQ3的源极接地。M0SFETQ3的栅极连接于触发电路FFl的反转输出端子Qb和低侧的开关元件Q2的栅极。缓冲器BFl的输出端子连接于触发电路FFl的复位端子R。
[0070]加法器16将电流源Il的电流与对应于检测器11检测到的反馈量FB的反馈电流IFB相加，通过相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0071]在电源Vcc连接了电流源12的一端，电流源12的另一端经由加法器17连接于电容器C8的一端、M0SFETQ4的漏极和缓冲器BF2的输入端。电容器C8的另一端和M0SFETQ4的源极接地。M0SFETQ4的栅极连接于触发电路FFl的输出端子Q和高侧驱动器12。缓冲器BF2的输出端子连接于触发电路FFl的置位端子S。
[0072]此外，电流谐振型电源装置的特征在于，具有第2导通时间控制部，该第2导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SW1、齐纳二极管ZD1、V/I (电压电流转换器)14。
[0073]第2导通时间控制部根据通过电容器C4检测到的电流的平均值，在开关元件Ql的平均电流值较小时、即轻载时，使开关元件Q2的第2导通时间长于规定的时间，在开关元件Ql的平均电流值较大时、即重载时，将开关元件Q2的第2导通时间设定为规定的时间。
[0074]电容器C4的一端连接于变压器T的一次绕组P的一端和电容器C2的一端,构成电流检测部，该电流检测部检测在变压器T的一次绕组P流过的电流。在电容器C4的另一端连接电阻R4的一端和开关SWl的一端，电阻R4的另一端接地。
[0075]开关SWl的另一端连接于电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接于电容器C5的一端和V/I14的输入端子，电容器C5的另一端接地。在电容器C5的两端连接齐纳二极管ZD1。设置用于对电压进行钳位的齐纳二极管ZDl的目的在于，将开关元件Q1、Q2的占空比作为初始值设定50%。V/I14的输出端子连接于加法器17。
[0076]开关SWl在从触发电路FFl的输出端子Q输入了 H电平时导通。加法器17将电流源12的电流与来自V/I14的电流13相加，通过相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0077]接着，参照图1至图3详细说明如上构成的实施例1的电流谐振型电源装置的动作。图2是表示在本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件Q2的导通时间和高侧的开关元件Ql的导通时间、反馈(FB)量、电容器C5的电压VC5、电容器C7的电流IC7、电容器C8的电流IC8的变化的图。
[0078]图3是用于说明在本发明的实施例1的电流谐振型电源装置的重载时(图3的(C))、中载时(图3的(b))和轻载时(图3的(a))的各部分的动作的时序图。
[0079]在图3中，16表示电流源I1+IFB的电流，17表示电流源12+13的电流，VC7表示电容器C7的电压，QlVds表示开关元件Ql的漏极/源极间电压，Q3Vgs表示M0SFETQ3的栅极/源极间电压，VC8表不电容器C8的电压，Q2Vds表不开关兀件Q2的漏极/源极间电压，Q4Vgs表示M0SFETQ4的栅极/源极间电压，FFlR、FFlS、FFlQ、FFlQb分别表示触发电路FFl的复位端子R、置位端子S、输出端子Q、反转输出端子Qb的信号。
[0080]首先，说明图3的(C)所示的重载时的动作。最初，设电容器C8正在被充电。此时，例如在时刻tll，从缓冲器BF2向触发电路FFl的置位端子S输出H电平，因此H电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至高侧驱动器12。因此，开关元件Ql导通。
[0081]此时，H电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至M0SFETQ4的栅极，因此M0SFETQ4导通。因此，电容器C8的电荷进行放电。此外，由于L电平从触发电路FFl的输出端子Qb被输出至M0SFETQ3的栅极，因此M0SFETQ3截止。
[0082]接着，在时刻tll?tl2，若通过加法器16相加后的电流源Il的电流和反馈电流IFB流过电容器C7，则电容器C7被充电而电压上升。
[0083]在时刻112，若电容器C7的电压超过规定的值，则缓冲器BFl将H电平输出给触发电路FFl的复位端子R，因此H电平从触发电路FFl的反转输出端子Qb被输出至开关元件Q2的栅极。因此，开关元件Q2导通。此外，由于H电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至M0SFETQ3的栅极，因此M0SFETQ3导通。因此，电容器C7放电。
[0084]此外，由于L电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至M0SFETQ4的栅极，因此M0SFETQ4截止。因此，如后所述，在时刻tl2?tl3，电容器C8的电压上升。
[0085]此外，在时刻tl2，L电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至高侧驱动器12，因此开关元件Ql截止。即，时刻tll?tl2的时间成为开关元件Ql的导通时间。
[0086]在重载时,如图2所示，由于反馈量较小，因此反馈电流IFB也较小，电容器C7的电压到达规定的值所需的充电时间(时刻tll?tl2的时间)变得更长。
[0087]另一方面,在轻载时,如图2所示，由于反馈量较大，因此反馈电流IFB也较大，电容器C7的电压到达规定的值所需的充电时间(时刻tl?t2的时间)变得更短。因此，如图3所示，开关元件Ql的导通时间在重载时变长，在轻载时变短。
[0088]另一方面，在电流源12侦彳，执行以下的动作。首先，在开关元件Ql导通时(时刻tll?tl2)，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4和电容器C2以电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流并输出给电阻R4。
[0089]此外，在开关元件Ql导通时，从触发电路FFl的输出端子Q输出H电平，因此开关SWl导通。因此，产生于电阻R4的电压通过电阻R3与电容器C5的积分电路进行积分，在电容器C5获得电流的平均值。如图2所示，电容器C5的电压VC5在轻载时变小，在重载时变大。
[0090]进而，V/114将电容器C5的电压转换为电流，将转换后的电流输入到加法器17。在时刻tl2?tl3，加法器17将来自V/I14的电流13与电流源12的电流相加，对电容器C8进行充电。于是，电容器C8的电压上升。
[0091]在时刻tl3，若电容器C8的电压超过规定的值，则从缓冲器BF2的输出将H电平输出至触发电路FFl的置位端子S，因此H电平从触发电路FFl的输出端子Q被输出至高侧驱动器12，因此开关元件Ql导通。此外，由于H电平从触发电路FFl的输出端子Q输出至M0SFETQ4的栅极，因此M0SFETQ4导通。因此，电容器C8进行放电。
[0092]由于L电平从触发电路FFl的输出端子Q输出至M0SFETQ3的栅极，因此M0SFETQ3截止。此时，由于L电平从触发电路FFl的输出端子Q输出至开关元件Q2，因此开关元件Q2截止。S卩，时刻tl2?tl3的时间成为开关元件Q2的导通时间。
[0093]在重载时，如图2所示，由于电流13较大，因此电容器CS的电压到达规定的值所需的充电时间(时刻tl2?tl3的时间)变得更短。
[0094]另一方面，在轻载时，如图2所示，由于电流13较小，因此电容器CS的电压到达规定的值所需的充电时间(时刻t2?t3的时间)变得更长。因此，如图3的(c)所示，在重载时开关元件Q2的导通时间变短，如图3的(a)所示，在轻载时开关元件Q2的导通时间变长。
[0095]因此，在轻载时，如图6所示，电流谐振电容器C2的电压V(C2)以低于1/2V(C1)的电压上下变动。即，在轻载时改变开关元件Ql和开关元件Q2的导通/截止的时间，通过使其从占空比50%起发生变化，从而能够减少电流谐振电容器C2的充放电电流和损耗并提升效率。
[0096]如上，根据实施例1的电流谐振型电源装置，如图2所示，高侧的开关元件Ql的导通时间Tho在轻载时比规定的时间(占空比为50%时的时间)短。因此，电流谐振电容器C2以低于平滑电容器Cl的电压为中心进行充放电，尽管充放电电流较小，也能够对一次绕组P施加充分的电压。
[0097]另外，图4表示实施例1的电流谐振型电源装置的重载时的各部分的波形。图5表示实施例1的电流谐振型电源装置的中载时的各部分的波形。图6表示实施例1的电流谐振型电源装置的轻载时的各部分的波形。在图4?图6中,Vb表不电阻R4的电压,Vc表示电阻R3的电压。
[0098]实施例2
[0099]图7是本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的电路图。图7所示的本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的特征在于，在图1所示的实施例1的电流谐振型电源装置的结构的基础上，还具有V/I14a和加法器18。电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SW1、齐纳二极管ZD1、V/I14a、加法器18构成第3导通时间控制部。
[0100]V/I14a将电容器C5的电压转换为电流，将所转换的电流14输出给加法器18。力口法器18从来自检测器11的FB量中减去来自V/I14a的电流14，并将相减后的反馈电流IFB输出给加法器16。加法器16将来自加法器18的相减后的反馈电流IFB与电流源Il的电流相加，通过相加的电流对电容器C7进行充电。
[0101]在重载时，如图8所示，由于FB量为零，因此流过电容器C7的电流成为从电流Il中减去电流14后的值。随着从中载时变为轻载时，FB量逐渐变大，而且来自V/I 14a的电流14变小，因此反馈电流IFB的变化逐渐变大。
[0102]因此，图8所示的电流16的变化大于图2所示的电流16的变化。因此，在轻载时通过更大的电流对电容器C7进行充电，因此如图8所示，开关元件Ql的导通时间相比于实施例I的开关元件Ql的导通时间变得更短。因此，实施例2的电流谐振型电源装置的效果大于实施例1的电流谐振型电源装置的效果。
[0103]实施例3
[0104]图9是本发明的实施例3的电流谐振型电源装置的电路图。图9所示的本发明的实施例3的电流谐振型电源装置的特征在于，在图7所示的实施例2的电流谐振型电源装置的结构的基础上，还具有基准电源Vl和加法器19、20。
[0105]基准电源V1、电容器C5的电压VC5、加法器20、V/I14、14a构成设定负载状态的负载状态设定部，该负载状态用于将开关元件Ql的第I导通时间与开关元件Q2的第2导通时间的占空比从50 %切换至50 %以外。
[0106]电流谐振型电源装置的特征在于，随着从负载状态设定部设定的负载状态变为轻载，使开关元件Q2的第2导通时间逐渐比规定的时间长。所述第3导通时间控制部具有第4导通时间控制部，该第4导通时间控制部随着从负载状态设定部设定的负载状态变为轻载，使开关元件Ql的第I导通时间逐渐比规定的时间短。
[0107]加法器20从基准电源Vl的电压中减去电容器C5的电压，向V/I14、14a输出减法输出。V/I14、14a在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压时、即减法输出为正电压时，将电压转换为电流并输出。
[0108]加法器19从FB量中减去V/I14，将相减后的电流作为电流119输出给加法器17。加法器17将来自加法器19的电流119与电流源12的电流相加，通过相加后的电流对电容器C8进行充电。
[0109]加法器18将来自V/I14a的电流与FB量相加，将相加后的电流作为118输出给加法器16。加法器16将来自加法器18的电流118与电流源Il的电流相加，通过相加后的电流对电容器C7进行充电。
[0110]接着，说明如上构成的实施例3的电流谐振型电源装置的动作。图10表示在本发明的实施例2的电流谐振型电源装置的重载时、中载时和轻载时的低侧的开关元件的导通时间和高侧的开关元件的导通时间、FB量、电流118?119、电压V20、电容器C7、C8的充电电流16、17的变化。
[0111]首先，如图10所示，基准电源Vl的电压被设定为中载位的负载状态。在电容器C5的电压VC5为基准电源Vl的电压以上的情况下，V/I14、14a不进行动作。因此，从重载到中载位为止，不从V/I14、14a向加法器18、19输出电流。因此，通过仅基于通常的FB量的控制，确定开关兀件Ql的导通时间、开关兀件Q2的导通时间。此时，以50 %占空比进彳丁动作。
[0112]另一方面，随着从中载位变为轻载时，电压VC5降低，因而电压V20的相减结果为正，因此电流从V/I14、14a被输出至加法器18、19，所以对通常的FB量加上来自V/I14、14a的电流。因此，在电容器C7、C8流过如图8所示的电流16、17。因此，从中载位到轻载为止时，执行与实施例2同样的动作。
[0113]如上，根据实施例3的电流谐振型电源装置，通过基准电源V1、电容器C5的电压VC5、V/I14、14a设定负载状态，该负载状态用于将开关元件Ql的第I导通时间与开关元件Q2的第2导通时间的占空比从50%切换至50%以外。在该例子中，将基准电源Vl的电压设定为中载位的负载状态，在基准电源Vl的电压超过电容器C5的电压VC5时，使V/I14、14a进行动作，从而能够将占空比从50 %切换至50 %以外。
[0114]S卩，能够将用于把占空比从50%切换至50%以外的负载状态设定为重载、中载、轻载中的任意一个最佳的负载，因此能够使得电流谐振型电源装置的效率良好。
[0115]另外，设定将占空比从50 %以外切换至50 %的负载状态的情况与设定将占空比从50%切换至50%以外的负载状态的情况相同。
[0116]实施例4
[0117]图11是本发明的实施例4的电流谐振型电源装置的电路图。图11所示的本发明的实施例4的电流谐振型电源装置的特征在于，在图16所示的现有的电流谐振型电源装置的结构的基础上，具有第5导通时间控制部，该第5导通时间控制部具有电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl、二极管D3。
[0118]该第5导通时间控制部根据通过电容器C4检测到的电流的值，在轻载时，使开关元件Ql的第I导通时间和开关元件Q2的第2导通时间中的一个导通时间比规定的时间短，并且使第I导通时间和第2导通时间中的另一个导通时间比规定的时间长。
[0119]电容器C4、C5、电阻R3、R4、开关SWl的连接结构与图1所示的这些部件的连接结构相同，因此省略其说明。
[0120]在电容器C5的一端连接了二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接于电阻R2的一端、电阻Rl的一端和比较器CMl的反转输入端子。在比较器CMl的输出端子连接了逆变器IN2的输入端子，并且连接了开关元件Q2的栅极。逆变器IN2的输出端子连接于高侧驱动器12，连接于开关元件Ql的栅极。
[0121]接着，参照图11和图12详细说明如上构成的实施例4的电流谐振型电源装置的动作。
[0122]首先，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C4以电容器C2与C4的电容比对流过变压器T的一次绕组P的电流进行分流并输出给电阻R4。
[0123]此外，在开关元件Ql导通时，从逆变器IN2输出H电平，因此开关SWl导通。因此，产生于电阻R4的电压通过电阻R3和电容器C5的积分电路进行积分，在电容器C5的两端获得电流的平均值。电流的平均值在轻载时变小，在重载时变大。
[0124]因此，在轻载时，电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压小于重载时的基准电压。比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时将H电平输出给开关元件Q2并使其导通，在三角波信号小于基准电压时将L电平输出给开关元件Q2并使其截止。在轻载时，基准电压变得小于重载时的基准电压，因此H电平期间变长，开关元件Q2的导通时间Tlo变长。
[0125]另一方面，逆变器IN2反转比较器CMl的输出，在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时将H电平输出给开关元件Ql并使其导通，在三角波信号为基准电压以上时将L电平输出给开关元件Ql并使其截止。因此，在轻载时，基准电压变得小于重载时的基准电压，因此H电平期间变短，如图12所示，开关元件Ql的导通时间Tho变短。
[0126]因此，实施例4的电流谐振型电源装置能够获得与实施例1的电流谐振型电源装置效果的效果同样的效果。
[0127]实施例5
[0128]图13是本发明的实施例5的电流谐振型电源装置的电路图。图13所示的实施例5的电流谐振型电源装置的特征在于，在图16所示的现有的电流谐振型电源装置的结构的基础上，具有第6导通时间控制部，该第6导通时间控制部具有电容器C5、电阻R3、R16?R20、二极管D3、D4、比较器CM2。
[0129]该第6导通时间控制部根据对电容器C2电压进行电阻分割而检测到的电压的值，在轻载时，使开关元件Ql的第I导通时间和开关元件Q2的第2导通时间中的一个导通时间比规定的时间短，使第I导通时间和第2导通时间中的另一个导通时间比规定的时间长。
[0130]在电容器C2的一端和一次绕组P的一端连接了电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接了电阻R20的一端和比较器CM2的非反转输入端子。在比较器CM2的反转输入端子连接了电阻R16的一端和电阻R19的一端，电阻R16的另一端连接于电源Vcc，电阻R19的另一端接地。
[0131]在比较器CM2的反转输入端子与输出端子之间，连接了电阻R18与二极管D4的串联电路。在比较器CM2的输出端子连接了电阻R3的一端和二极管D4的阳极。在电阻R3的另一端连接了电容器C5的一端和二极管D3的阳极。二极管D3的阴极连接于电阻Rl的一端和电阻R2的一端。
[0132]接着，参照图13和图14详细说明如上构成的实施例5的电流谐振型电源装置的动作。
[0133]首先，在开关元件Ql导通时，电流经由开关元件Ql流过变压器T的一次绕组P，因此电容器C2被充电，经由电阻R17在电阻R20产生电压Ve。比较器CM2对分压电压Vd与电阻R20的两端电压进行比较，该分压电压Vd是通过电阻R16和电阻R19对电源Vcc的电压进行分压而得到的。
[0134]在轻载时，产生于电阻R20的电压变得大于重载时的电压，因此轻载时的比较器CM2的输出变得大于重载时的输出。因此，轻载时的电容器C5的电压也变大，因此电阻Rl与电阻R2之间的连接点处的基准电压变大。
[0135]比较器CMl在来自振荡器13的三角波信号为基准电压以上时将H电平输出给开关元件Ql。在轻载时，基准电压高于重载时，因此H电平的时间变短，开关元件Ql的导通时间变短。
[0136]另一方面，逆变器INl使比较器CMl的输出反转，因此在来自振荡器13的三角波信号小于基准电压时将H电平输出给开关兀件Q2。即，在轻载时,基准电压高于重载时，因此开关元件Q2的导通时间变长。
[0137]因此，实施例5的电流谐振型电源装置可获得与实施例1的电流谐振型电源装置效果的效果同样的效果。图15示出轻载时的各部分的波形。
[0138]另外，本发明并不限于实施例1至5的电流谐振型电源装置。在实施例5的电流谐振型电源装置中，是从电源Vcc提供电阻R16的电源，而例如也可以将电阻R16的一端连接于平滑电容器Cl的一端和全波整流电路RCl的输出端，从平滑电容器Cl向电阻R16提供电源。这样构成也能获得与实施例5的效果同样的效果。此外，本发明还可以组合使用实施例1至5的电流谐振型电源装置。
[0139]本发明能够利用于切换电源装置。
【权利要求】
1.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 与直流电源的两端串联连接的第I开关元件和第2开关元件； 串联电路，其连接于所述第I开关元件与所述第2开关元件之间的连接点和所述直流电源的一端，且由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成； 全波整流平滑电路，其对产生于所述变压器的二次绕组的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压； 控制电路，其在重载时将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地进行导通/截止； 检测器，其检测所述全波整流平滑电路的直流电压；以及 第I导通时间控制部，其根据由所述检测器检测到的直流电压，在轻载时，使所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短。
2.根据权利要求1所述的电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 电流检测部，其检测流过所述变压器的一次绕组的电流；以及 第2导通时间控制部，其根据由所述电流检测部检测到的电流的值，在轻载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间比所述规定的时间长。
3.根据权利要求1或2所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 该电流谐振型电源装置具有第3导通时间控制部，该第3导通时间控制部根据由所述电流检测部检测到的电流的值，在轻载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短。
4.根据权利要求2所述的电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 负载状态设定部，其设定负载状态，该负载状态用于将所述第I开关元件的第I导通时间与所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换至50%以外；以及 第4导通时间控制部，其随着由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻载，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间逐渐变得比所述规定的时间长。
5.根据权利要求3所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 该电流谐振型电源装置具有负载状态设定部，该负载状态设定部设定负载状态，该负载状态用于将所述第I开关元件的第I导通时间与所述第2开关元件的第2导通时间的占空比从50%切换至50%以外， 所述第3导通时间控制部随着由所述负载状态设定部设定的负载状态变为轻载，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间逐渐变得比所述规定的时间短。
6.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 与直流电源的两端串联连接的第I开关元件和第2开关元件； 串联电路，其连接于所述第I开关元件与所述第2开关元件之间的连接点和所述直流电源的一端，且由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成； 全波整流平滑电路，其对产生于所述变压器的二次绕组的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压； 控制电路，其将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并且按照所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的切换频率； 电流检测部，其检测所述电容器的电流；以及 第5导通时间控制部，其根据由所述电流检测部检测到的电流的值，在轻载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间比所述规定的时间长。
7.一种电流谐振型电源装置，其特征在于，具有: 与直流电源的两端串联连接的第I开关元件和第2开关元件； 串联电路，其连接于所述第I开关元件与所述第2开关元件之间的连接点和所述直流电源的一端，且由电抗器、变压器的一次绕组和电容器串联连接而成； 全波整流平滑电路，其对产生于所述变压器的二次绕组的电压进行全波整流和平滑，取出直流电压； 控制电路，其将所述第I开关元件的第I导通时间和所述第2开关元件的第2导通时间设定为相同的规定的时间而使所述第I开关元件和所述第2开关元件交替地导通/截止，并且按照所述直流电压的值控制所述第I开关元件和所述第2开关元件的切换频率； 电压检测部，其检测所述电容器的电压；以及 第6导通时间控制部，其根据由所述电压检测部检测到的电压的值，在轻载时，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的一个导通时间比所述规定的时间短，使所述第I导通时间和所述第2导通时间中的另一个导通时间比所述规定的时间长。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电流谐振型电源装置，其特征在于， 所述电抗器由变压器的漏电感构成。
【文档编号】H02M7/217GK104518693SQ201410482531
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】大竹修, 古越隆一 申请人:三垦电气株式会社