專利名稱：Dc－dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過反饋控制將輸出電壓控制為一定方式的DC-DC變換器。
背景技術(shù)：
典型的DC-DC變換器包括直流電源；該一端和另一端之間連接的變壓器的1次繞組和切換元件的串聯(lián)電路；與變壓器的2次繞組連接的整流平滑電路；輸出電壓檢測電路；切換元件的電流檢測電路；根據(jù)輸出電壓檢測電路及電流檢測電路的輸出控制切換元件的導(dǎo)通·截止的控制電路。
導(dǎo)通·截止切換元件的方式大致分以下3種。
(1)稱為振鈴用扼流圈變換方式即RCC方式的第1方式。
該RCC方式中，隨著負(fù)載變輕，導(dǎo)通·截止切換元件的重復(fù)頻率即切換頻率變高。
(2)稱為脈沖寬度調(diào)制方式即PWM方式的第2方式。
該PWM方式中切換頻率保持一定，隨著負(fù)載變輕，開關(guān)的導(dǎo)通時間寬度變狹。
(3)稱為截止時間寬度一定方式的第3方式。
該截止時間一定方式中，響應(yīng)負(fù)載而變化的導(dǎo)通時間和一定的截止時間的和成為切換周期，因而與RCC方式相比，頻率的變化少。
但是，第1及第3方式中，在待機模式(等待模式)等的輕負(fù)載時，由于切換頻率變高，因而單位時間的切換次數(shù)變多，在供給負(fù)載的功率中，切換元件中產(chǎn)生的切換損失的比例變大，DC-DC變換器的效率下降。
另外，第2方式即PWM方式的場合中，通常負(fù)載(正常模式)時為了降低變壓器的損失且實現(xiàn)小型化，切換頻率一般設(shè)定高達(dá)例如100kHz。因而，在待機模式等的輕負(fù)載時，以比較高的切換頻率驅(qū)動切換元件。結(jié)果，即使是采用PWM方式的場合，由于輕負(fù)載時切換元件的單位時間的切換次數(shù)多，因而DC-DC變換器的效率變差。
為解決上述的問題，例如日本的特開平9-140128號公報所公開的，在通常負(fù)載時和輕負(fù)載時執(zhí)行切換頻率的切換，通過降低輕負(fù)載時的切換頻率可實現(xiàn)單位時間的切換次數(shù)下降，從而提高效率。
但是，為了實現(xiàn)待機模式等的輕負(fù)載時的效率提高，希望自動進(jìn)行切換元件的控制模式的切換。為了自動執(zhí)行控制模式的切換，有必要檢測負(fù)載狀態(tài)并根據(jù)該檢測執(zhí)行切換元件的控制模式的切換控制。但是，未提出以比較簡單的電路來正確檢測負(fù)載狀態(tài)的電路。
因而，本發(fā)明的目的是提供能夠以比較簡單的電路正確檢測負(fù)載狀態(tài)，執(zhí)行適合于負(fù)載狀態(tài)的切換元件的控制的DC-DC變換器。本發(fā)明的另一目的是提供可提高效率的DC-DC變換器。
發(fā)明的公開參照表示實施例的圖面的符號說明解決上述問題、實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明。另外，這里的參照符號是為了有助于本發(fā)明的理解，而不是限定本發(fā)明。
本發(fā)明的DC-DC變換器，是向負(fù)載供給直流功率的DC-DC變換器，由以下部分組成供給直流電壓的第1及第2直流端子12、13；為反復(fù)導(dǎo)通·截止上述直流電壓而連接于上述第1直流端子12和上述第2直流端子13之間且具備控制端子的切換元件3；與上述切換元件3串聯(lián)的電感部件2或2a；與上述電感部件2或2a連接的整流平滑電路6；從上述電感部件2或2a檢測回掃電壓產(chǎn)生期間的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35；形成用于將上述整流平滑電路6的輸出電壓Vo控制為一定的反饋信號Vf的反饋信號形成電路33或33a；與上述反饋信號形成電路33或33a連接以確定上述切換元件3的導(dǎo)通期間的結(jié)束時刻的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a；控制信號形成及模式切換電路36或36a，其包含在任意的周期產(chǎn)生時鐘脈沖V5的脈沖產(chǎn)生器80，且與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a、上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35和切換元件3的上述控制端子連接，且具有如下功能，當(dāng)上述回掃電壓產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻早于上述時鐘脈沖V5的產(chǎn)生時刻時，形成第1控制信號，以在第1模式下導(dǎo)通·截止上述切換元件3，當(dāng)上述回掃電壓產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻遲于上述時鐘脈沖V5的產(chǎn)生時刻時，形成第2控制信號，以在第2模式下以比上述第1模式中的上述切換元件3的導(dǎo)通·截止周期長的周期導(dǎo)通·截止上述切換元件3。
上述反饋信號形成電路33或33a最好由以下部分構(gòu)成形成表示上述輸出電壓Vo的大小的電壓反饋信號Iv的電壓反饋信號形成電路46；為了獲得由上述電壓反饋信號Iv控制振幅的鋸齒波電壓所組成的反饋信號Vf，與上述電壓反饋信號形成電路46連接的鋸齒波反饋信號形成電路47或47a。
DC-DC變換器最好還具備檢測表示流過上述切換元件3的電流大小的信號的電流檢測部件4，并且上述鋸齒波反饋信號形成電路，為了合成上述電流檢測部件4的輸出和上述電壓反饋信號形成電路46的輸出并獲得由鋸齒波電壓組成的反饋信號Vf，由與上述電流檢測部件4和上述電壓反饋信號形成電路46連接的合成電路47或47a構(gòu)成。
最好上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a由以下部分構(gòu)成產(chǎn)生參照信號Vr或Vr’的參照信號產(chǎn)生電路62或62a；為了形成表示上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻的脈沖，具有與上述反饋信號形成電路33或33a連接的第1輸入端子和與上述參照信號產(chǎn)生電路62或62a連接的第2輸入端子的比較器61。
最好上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35具備形成具有與上述回掃電壓產(chǎn)生期間Tf相當(dāng)?shù)臅r間寬度的脈沖的部件69、70。
最好上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35由以下部分構(gòu)成開關(guān)電壓檢測部件17、71、72、73、74，用于獲得表示上述切換元件3的兩端子間的電壓大小的信號；基準(zhǔn)電壓源76，產(chǎn)生表示比上述切換元件3的端子間電壓的最大值低的值的回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓Vb；比較器75，具有與上述開關(guān)電壓檢測部件連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源76連接的第2輸入端子，輸出具有與從上述開關(guān)電壓檢測部件獲得的開關(guān)電壓檢測信號V1橫穿上述回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓Vb期間相當(dāng)?shù)膶挾鹊拿}沖；脈沖抽出電路70，與上述比較器75和上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a連接，在上述切換元件3的截止期間，將最初產(chǎn)生的脈沖作為回掃電壓產(chǎn)生期間檢測信號V3從上述比較器75抽出。
最好上述脈沖產(chǎn)生器80在上述第1模式時，以一定的周期產(chǎn)生時鐘脈沖，在上述第2模式時，以與上述切換元件3的導(dǎo)通期間成比例變化的周期產(chǎn)生時鐘脈沖。
最好上述控制信號形成及模式切換電路由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容82；與上述電容82連接的恒流電路83，向上述電容82供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源87；比較器86，具有與上述電容82連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源87連接的第2輸入端子，在上述電容82的電壓V4達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓V87時產(chǎn)生時鐘脈沖；第1放電用開關(guān)84，為使上述電容82為放電狀態(tài)而與上述電容82并聯(lián)，且具有與上述比較器86連接的控制端子；RS觸發(fā)器92，具有與上述比較器86連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a連接的復(fù)位端子；第1邏輯電路91，具有與上述比較器86連接的一個輸入端子和與上述RS觸發(fā)器92連接的另一個輸入端子，在上述時鐘脈沖V5的產(chǎn)生期間和上述RS觸發(fā)器92為復(fù)位狀態(tài)的期間都產(chǎn)生高電平狀態(tài)的輸出；第2邏輯電路94、95，具有與上述第1邏輯電路91連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35連接的另一個輸入端子，在上述第1邏輯電路91的輸出信號V8為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35的輸出信號V3為高電平狀態(tài)時，產(chǎn)生高電平的輸出信號V10；第2放電用開關(guān)85，為了延遲上述電容82的充電開始而使上述電容82維持放電狀態(tài)，與上述電容82并聯(lián)，且具有與上述第2邏輯電路連接的控制端子；第3邏輯電路93，具有與上述第1邏輯電路91連接的一個輸入端子和與上述第2邏輯電路連接的另一個輸入端子，在上述第1邏輯電路91的輸出信號V8為低電平狀態(tài)，同時上述第2邏輯電路的輸出信號V10為低電平狀態(tài)時，產(chǎn)生將上述切換元件3控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
最好上述控制信號形成及模式切換電路36還包括在上述比較器86和上述第1放電用開關(guān)84的控制端子之間連接的脈沖形成電路88、89、90，用以響應(yīng)上述比較器86的輸出而形成具有規(guī)定時間寬度的脈沖。
最好上述脈沖產(chǎn)生器80在上述第1模式時，以與響應(yīng)上述負(fù)載的大小而變化的上述切換元件3的導(dǎo)通期間Ton和上述切換元件3的一定的截止期間Toff的和相當(dāng)?shù)闹芷诋a(chǎn)生時鐘脈沖，在上述第2模式時，以與上述切換元件3的導(dǎo)通期間成比例變化的周期產(chǎn)生時鐘脈沖。
最好上述控制信號形成及模式切換電路36a由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容82；與上述電容82連接的恒流電路83，向上述電容82供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓V87的基準(zhǔn)電壓源87；比較器86，具有與上述電容82連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源87連接的第2輸入端子，在上述電容82的電壓V4達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓V87時產(chǎn)生時鐘脈沖；RS觸發(fā)器92，具有與上述比較器86連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a連接的復(fù)位端子；放電用開關(guān)84，為使上述電容82為放電狀態(tài)而與上述電容82并聯(lián)，且具有與上述RS觸發(fā)器92的輸出端子連接的控制端子，響應(yīng)上述RS觸發(fā)器92的置位狀態(tài)的輸出而成為導(dǎo)通狀態(tài)；邏輯電路93，具有與上述RS觸發(fā)器92連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35連接的另一個輸入端子，在上述RS觸發(fā)器92的輸出信號V7為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35的輸出信號V3為低電平時，產(chǎn)生將上述切換元件3控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
最好上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路3 5由以下部分構(gòu)成開關(guān)電壓檢測部件17、71、72、73、74，用于獲得表示上述切換元件3的兩端子間的電壓大小的信號；基準(zhǔn)電壓源76，產(chǎn)生表示比上述切換元件3的端子間電壓的最大值低的值的回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓Vb；比較器75，具有與上述開關(guān)電壓檢測部件連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源76連接的第2輸入端子，輸出具有與從上述開關(guān)電壓檢測部件獲得的開關(guān)電壓檢測信號V1橫穿上述回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓Vb期間相當(dāng)?shù)膶挾鹊拿}沖，上述控制信號形成及模式切換電路36a由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容82；與上述電容82連接的恒流電路83，向上述電容82供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源87；比較器86，具有與上述電容82連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源87連接的第2輸入端子，在上述電容82的電壓V4達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓V87時產(chǎn)生時鐘脈沖；RS觸發(fā)器92，具有與上述比較器86連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34或34a連接的復(fù)位端子；放電用開關(guān)84，為使上述電容82為放電狀態(tài)而與上述電容82并聯(lián)，且具有與上述RS觸發(fā)器92連接的控制端子，響應(yīng)上述RS觸發(fā)器92的置位狀態(tài)的輸出而成為導(dǎo)通狀態(tài)；邏輯電路93，具有與上述RS觸發(fā)器92連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35的上述比較器75連接的另一個輸入端子，在上述RS觸發(fā)器92的輸出信號V7為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35的上述比較器75的輸出信號V3為低電平時，產(chǎn)生將上述切換元件3控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
最好上述控制信號形成及模式切換電路36a還包括為了響應(yīng)該控制信號形成及模式切換電路36a的上述比較器86的輸出而形成規(guī)定時間寬度的時鐘脈沖，在上述比較器86和上述RS觸發(fā)器92的置位輸入端子之間連接的脈沖形成電路88、89、90。
最好DC-DC變換器還包括為了降低上述切換元件3的斷開時的切換損失，與上述切換元件3并聯(lián)的共振用電容5。
最好上述電壓反饋信號形成電路46，由為檢測表示上述整流平滑電路6的輸出電壓大小的信號而與上述整流平滑電路6連接的電壓檢測部件48、49、50、51和將與上述電壓檢測部件48、49、50、51的輸出對應(yīng)的電流Ir作為電壓反饋信號提供的電壓-電流變換部件52、53、54構(gòu)成，上述電流檢測部件，由與上述切換元件3串聯(lián)的電流檢測電阻4和為檢測上述電流檢測電阻4的端子間電壓而與上述電流檢測電阻4連接的電流檢測端子28構(gòu)成。
最好上述合成電路47由以下部分構(gòu)成為獲得鋸齒波反饋信號Vf而與上述電壓-電流變換部件52、53、54連接的電容56；上述電流檢測端子28和上述電容56之間連接的電阻55；與上述電容56并聯(lián)，且為了在上述切換元件3的導(dǎo)通期間使上述電容56為放電狀態(tài)，與上述控制信號形成及模式切換電路36或36a連接的放電電路57、58、59。
最好47a由以下部分構(gòu)成用于從該兩端子間獲得上述鋸齒波反饋信號Vf的電阻104；為了向上述電阻104供給與上述電壓-電流變換部件52、53、54的輸出電流對應(yīng)的電流，在上述電壓-電流變換部件52、53、54和上述電阻104之間連接的電流供給部件110、111；為了向上述電阻104供給與上述電流檢測端子28的電壓對應(yīng)的電流，在上述電流檢測端子28和上述電阻104之間連接的電壓-電流變換部件102、103、105、106、107、108、109、112。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
(1)控制信號形成及模式切換電路36或36a比較回掃電壓產(chǎn)生期間(Tf)的結(jié)束時刻和時鐘脈沖(V5)，確定切換元件的控制模式。即，時鐘脈沖用作判斷回掃電壓產(chǎn)生期間(Tf)的長短的基準(zhǔn)時間的同時，也用于切換元件3的控制脈沖的形成。結(jié)果，不必獨立設(shè)置判斷回掃電壓產(chǎn)生期間(Tf)的長短的基準(zhǔn)時間產(chǎn)生部件，可實現(xiàn)控制切換元件3的電路的小型化和低成本化。
(2)第1模式時的切換元件3的導(dǎo)通·截止周期由脈沖產(chǎn)生器80限制。從而，第1模式中切換周期不會變得極短，可抑制單位時間的切換元件3的切換次數(shù)，提高第1模式時的DC-DC變換器的效率。
(3)第2控制模式中，切換頻率響應(yīng)負(fù)載而變化，因而可使噪聲的頻率分量分散，降低噪聲的妨害。
圖面的簡單說明

圖1是本發(fā)明的第1實施例的DC-DC變換器的電路圖。
圖2是圖1的控制電路的詳細(xì)方框圖。
圖3是圖2的反饋信號形成電路及導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路的詳細(xì)電路圖。
圖4是圖2的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路、控制信號形成及模式切換電路的詳細(xì)電路圖。
圖5是用于圖3的電路的動作說明的波形圖。
圖6是用于輕負(fù)載模式時的圖4的電路的動作說明的波形圖。
圖7是用于重負(fù)載模式時的圖4的電路的動作說明的波形圖。
圖8是第2實施例的DC-DC變換器的控制電路的方框圖。
圖9是圖8的反饋信號形成電路及導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路的詳細(xì)電路圖。
圖10是圖8的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路、控制信號形成及模式切換電路的詳細(xì)電路圖。
圖11是用于輕負(fù)載模式時的圖10的電路的動作說明的波形圖。
圖12是用于重負(fù)載模式時的圖10的電路的動作說明的波形圖。
圖13是第3實施例的DC-DC變換器的電路圖。
圖14是第4實施例的反饋信號形成電路的電路圖。
發(fā)明的最佳實施例第1實施例首先參照圖1～圖7說明本發(fā)明的第1實施例的DC-DC變換器。圖1所示第1實施例的DC-DC變換器是一般稱為回掃型的切換調(diào)節(jié)器的裝置，具有作為直流電源的整流平滑電路1；作為電感部件的變壓器2；由N溝道的絕緣柵極型場效應(yīng)晶體管組成的切換元件3；作為電流檢測部件的電阻4；共振用電容5；輸出整流平滑電路6；開關(guān)控制電路7；控制電源用整流平滑電路8及啟動電阻9。
作為直流電源的整流平滑電路1，具有與商用交流電源連接的一對交流輸入端子10、11和第1及第2直流端子12、13，輸出非穩(wěn)定電壓即未穩(wěn)壓的直流電壓。另外，整流平滑電路1可置換成電池。作為電感部件的變壓器2由磁芯14和卷繞該芯14的1次繞組15、2次繞組16及3次繞組17組成。相互電磁耦合的1次、2次及3次繞組15、16、17具有用黑點表示的極性。1次繞組15具有泄漏電感。眾所周知，變壓器2在切換元件3的導(dǎo)通期間積蓄能量，在切換元件3的截止期間放出能量。
FET組成的切換元件3具有作為第1主端子的漏極、作為第2主端子的源極和作為控制端子的柵極。該漏極經(jīng)由1次繞組15與第1直流端子12連接，源極經(jīng)由電流檢測電阻4與作為地的第2直流端子13連接，柵極與控制電路7連接。為降低切換損失及噪聲的共振用電容5通過電流檢測電阻4與切換元件3并聯(lián)。該共振用電容5具有以下功能，即，當(dāng)切換元件3斷開時，緩慢提高切換元件3的漏極·源極間電壓VDS，以及，當(dāng)切換元件3接通之前，通過共振使切換元件3的漏極·源極間電壓VDS為零或低的值。從而，共振用電容5的靜電電容與整流平滑電路1中包含的周知的平滑電容(未圖示)及輸出整流平滑電路6包含的平滑用電容19的靜電電容相比顯著小。另外，也可不獨立設(shè)置共振用電容5，而是使用切換元件3的漏極·源極間的寄生電容。
與變壓器2的2次繞組16連接的輸出整流平滑電路6由整流二極管18和平滑電容19構(gòu)成。整流二極管18與變壓器2的2次繞組16和平滑用電容19之間的線串聯(lián)。該整流二極管18具有當(dāng)切換元件3導(dǎo)通時被由2次繞組16感應(yīng)的電壓反向偏置，而切換元件3截止時被由2次繞組16感應(yīng)的電壓正向偏置的極性。平滑用電容19經(jīng)由整流二極管18與2次繞組16并聯(lián)。平滑用電容19與一對輸出端子20、21連接，該一對輸出端子20、21間連接有大小可能變化的負(fù)載22。
變壓器2的3次繞組17與1次繞組15及2次繞組16電磁耦合，具有對控制電源電路8的功率供給功能和變壓器2中的回掃電壓的檢測功能。
控制電源電路8由整流二極管23和平滑電容24組成。平滑電容24的一端經(jīng)由二極管23與3次繞組17的一端連接。整流二極管23在切換元件3的截止期間被由3次繞組17感應(yīng)的電壓正向偏置，對平滑電容24充電。平滑電容24的另一端及3次繞組17的另一端與第2直流端子13即地連接。
當(dāng)對第1及第2交流輸入端子10、11的功率的供給開始時，或整流平滑電路的輸入側(cè)或輸出側(cè)設(shè)置的周知的電源開關(guān)(未圖示)導(dǎo)通時，啟動電阻9對平滑電容24充電。
用于形成導(dǎo)通·截止切換元件3的控制信號的開關(guān)控制電路7具有第1、第2、第3、第4、第5、第6及第7端子25、26、27、28、29、30、31。第1端子25是電源端子，與控制電源電路8的電容24的一端連接。第2端子26是接地端子，與整流平滑電路1的接地側(cè)端子13連接。第3端子27與切換元件3的控制端子連接。作為電流檢測端子的第4端子28為進(jìn)行電流檢測，與電流檢測電阻4的一端連接。第5端子29為檢測回掃電壓，與3次繞組17的一端連接。第6及第7端子30、31為檢測輸出電壓Vo，與第1及第2輸出端子20、21連接。
控制電路7大致具有以下(1)～(8)的功能。
(1)根據(jù)第4端子28的電流檢測信號和第6及第7端子30、31的輸出電壓檢測信號，控制切換元件3的導(dǎo)通期間而使輸出電壓Vo一定的功能。
(2)第1負(fù)載狀態(tài)即輕負(fù)載狀態(tài)時，以一定的重復(fù)頻率導(dǎo)通·截止切換元件3的功能。
(3)比第1負(fù)載重的第2負(fù)載即重負(fù)載狀態(tài)時，使切換元件3進(jìn)行RCC即振鈴用扼流圈變換動作的功能。
(4)變壓器2中，檢測回掃電壓產(chǎn)生的期間的功能。
(5)產(chǎn)生正傾斜期間和負(fù)傾斜期間的合計時間與第1負(fù)載狀態(tài)時的切換元件3的一定的導(dǎo)通·截止周期相同的鋸齒波電壓的功能。
(6)作成時鐘脈沖即基準(zhǔn)脈沖，使鋸齒波電壓的正傾斜期間和負(fù)傾斜期間的邊界一致的功能。
(7)判定上述回掃電壓的產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻是在上述時鐘脈沖的產(chǎn)生時刻之前或之后的功能。
(8)若回掃電壓的產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻在上述時鐘脈沖的產(chǎn)生時刻之前，形成用于以上述一定的重復(fù)頻率導(dǎo)通·截止切換元件3的第1控制信號，若回掃電壓的產(chǎn)生時刻在上述時鐘脈沖的產(chǎn)生時刻之后，形成使切換元件3進(jìn)行RCC動作的第2控制信號的功能。
用于獲得上述第1～第8功能的開關(guān)控制電路7，如圖2所示，大致由反饋信號形成電路33、導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34、回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35、控制信號形成及模式切換電路36、驅(qū)動電路37以及電壓調(diào)節(jié)電路38構(gòu)成。
反饋信號形成電路33與電流檢測端子28和一對電壓檢測端子30、31連接，形成由電流檢測信號和電壓檢測信號合成的反饋信號Vf并向線39送出。該反饋信號形成電路33在以后詳細(xì)說明。
導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34通過線39與反饋信號形成電路33連接，且通過2線40、41與控制信號形成及模式切換電路36連接。該導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34根據(jù)線39的反饋信號Vf和線40的切換元件3用的控制信號V11，形成表示導(dǎo)通期間的結(jié)束即截止期間的開始的導(dǎo)通結(jié)束定時信號V6，該導(dǎo)通結(jié)束定時信號V6向線41、42送出。該導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34在以后詳細(xì)說明。
回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35與回掃檢測端子29連接，且通過線42與導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34連接，根據(jù)圖1的3次繞組17的電壓，形成包含回掃電壓的產(chǎn)生期間的信息的回掃檢測信號V3，將該回掃檢測信號V3向線43送出。該回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35在以后詳細(xì)說明。
控制信號形成及模式切換電路36通過線41與導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34連接，且通過線43與回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35連接，且通過線44與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，選擇形成用于在第1模式控制切換元件3的導(dǎo)通·截止的第1控制信號和用于在第2模式控制導(dǎo)通·截止的第2控制信號，將第1及第2控制信號之一向線45送出。該控制信號形成及模式切換電路36在以后詳細(xì)說明。
驅(qū)動電路37經(jīng)由線45與控制信號形成及模式切換電路36連接，將控制信號形成及模式切換電路36的輸出信號V11放大并向端子27送出。如上所述，端子27與切換元件3的控制端子連接。
電壓調(diào)節(jié)電路38與電源端子25連接，形成調(diào)節(jié)圖1的控制電源電路8的輸出電壓后的電壓并通過線44向控制信號形成及模式切換電路36的電源端子送出，另外，通過圖示省略的線向反饋信號形成電路33、導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34、回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35及驅(qū)動電路37送出。另外，電壓調(diào)節(jié)不需要時，電源端子25可直接與控制電路7內(nèi)的各電路33～37連接。
反饋信號形成電路如圖3所示，反饋信號形成電路33由電壓反饋信號形成電路46和作為鋸齒波反饋信號形成電路的合成電路47組成。電壓反饋信號形成電路46由第1及第2輸出電壓檢測用電阻48、49、例如恒壓二極管組成的基準(zhǔn)電壓源50、誤差放大器51、發(fā)光二極管52、光電晶體管53以及電阻54組成。第1及第2輸出電壓檢測用電阻48、49相互串聯(lián)，且連接于一對端子30、31間。誤差放大器51的正輸入端子與第1及第2輸出電壓檢測用電阻48、49的相互連接點連接，其負(fù)輸入端子與基準(zhǔn)電壓源50連接。發(fā)光二極管52在誤差放大器51的輸出端子和接地側(cè)端子31之間連接。誤差放大器52輸出與從第1及第2輸出電壓檢測用電阻48、49的相互連接點獲得的檢測電壓和基準(zhǔn)電壓源50的基準(zhǔn)電壓之差對應(yīng)的電壓，發(fā)光二極管52發(fā)出與誤差放大器51的輸出電壓對應(yīng)強度的光輸出。與發(fā)光二極管52光耦合的光電晶體管53經(jīng)由電阻54與供給直流電壓的控制電源端子25連接。光電晶體管53的電阻值與發(fā)光二極管52的光輸出成反比例變化。從而，流過光電晶體管53的電流Iv與端子30、31間的輸出電壓Vo成比例。該電流Iv可稱為電壓反饋信號。
合成電路47由電阻55、電容56、恒流電路57、場效應(yīng)晶體管58以及NOT電路59組成。電阻55在合成電路47的輸出線39和電流檢測端子28之間連接。電容56在輸出線39和地之間連接。即電容56經(jīng)由電阻55與圖1的電流檢測電阻4并聯(lián)。從電流檢測端子28流入合成電路47的電流Ii與流過電流檢測電阻4的電流成比例。從而，該電流Ii可稱為電流反饋信號。電容56通過電壓反饋信號Iv和電流反饋信號Ii充電。從而，電容56的電壓Vf成為具有與電壓反饋信號Iv和電流反饋信號Ii的合成值即相加值對應(yīng)的值的反饋信號。線39的反饋信號Vf相當(dāng)于將電流檢測電阻4的電壓和一對輸出端子30、31間的電壓Vo以適當(dāng)比例相加所得的值。
恒流電路57和場效應(yīng)晶體管58的串聯(lián)電路與電容56并聯(lián)。場效應(yīng)晶體管58中，切換元件3的柵極經(jīng)由NOT電路59與開關(guān)控制信號線40連接。從而，線40的開關(guān)控制信號V11若從高電平即邏輯1轉(zhuǎn)換成低電平即邏輯0，則場效應(yīng)晶體管58導(dǎo)通，形成分流電路。
反饋信號形成電路33中的合成電路47的輸出線39獲得的反饋信號Vf，如圖5所示，在切換元件3的導(dǎo)通期間Ton傾斜增大，在截止期間Toff的開始部分急劇下降，其后，保持低的值。另外，由于1次繞組15具有電感，因而在切換元件3的導(dǎo)通期間Ton，通過1次繞組15的電流隨時間而增大，且由于電容56被緩慢充電，因而反饋信號Vf呈圖5所示的鋸齒波狀變化。由于合成電路47的輸出信號Vf是鋸齒波，因而可將合成電路47稱為鋸齒波反饋信號形成電路。鋸齒波反饋信號Vf的振幅根據(jù)輸出電壓Vo變化。
導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路如圖3所示，導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34由比較器61和參照信號產(chǎn)生電路62組成。比較器61的正輸入端子與反饋信號輸出線60連接，負(fù)輸入端子與參照信號產(chǎn)生電路62的輸出線63連接。從而，比較器61如圖5所示比較反饋信號Vf和參照信號Vr，當(dāng)反饋信號Vf比參照信號Vr高的期間t1～t2、t5～t6等，產(chǎn)生成為高電平的輸出信號V6。比較器61的輸出端子通過線41與控制信號形成及模式切換電路36連接，通過線42與回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35連接。
參照信號產(chǎn)生電路62由第1恒流電路64、電容65、第2恒流電路66、切換元件67組成。供給第1電流I1的第1恒流電路64在直流電源端子68和電容65的一端之間連接。電源端子68與圖2的電壓調(diào)節(jié)電路38連接。電容65的另一端與地連接?？闪鬟^第2電流I2的第2恒流電路66經(jīng)由切換元件67與電容65并聯(lián)。由半導(dǎo)體開關(guān)組成的切換元件67的控制端子與開關(guān)控制信號V11的線40連接。從而，在圖10切換元件3的導(dǎo)通期間Ton，圖3的切換元件67導(dǎo)通。在切換元件3的截止期間Toff，由于參照信號形成電路62的切換元件67截止，電容65通過第1恒流電路64的電流I1充電。如圖5所示，電容6 5的電壓即參照信號Vr在t2～t3期間緩慢增大，在t3～t4期間成為大致一定。更準(zhǔn)確地說，參照信號Vr在t1～t2間轉(zhuǎn)向增大。在切換元件3的導(dǎo)通期間Ton，由于圖5所示切換控制信號V11為高電平，因而參照信號產(chǎn)生電路62的切換元件67導(dǎo)通，形成電容65的放電電路，電容65的電壓即參照信號Vr如圖5的t0～t1所示緩慢下降。
比較器61如圖5所示比較梯形波狀變化的參照信號Vr和鋸齒波狀變化的反饋信號Vf，當(dāng)反饋信號Vf比參照信號Vr高時，如圖5所示產(chǎn)生成為高電平的輸出信號V6。比較器61的輸出信號V6包含的脈沖的上升時刻t1、t5表示切換元件3的導(dǎo)通期間Ton的結(jié)束時刻及截止期間Toff的開始時刻。切換元件3的導(dǎo)通的開始時刻t0、t4按規(guī)定確定，從后述可以明白。從而，比較器61的輸出信號V6包含的脈沖的前緣時刻若確定，則導(dǎo)通期間Ton的寬度確定。
該實施例中，參照信號Vr采用梯形波，但是也可以采用如圖5的點劃線所示的平坦的直流電壓組成的參照信號Vr’。
回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路如圖4所示，回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35由3次繞組電壓檢測電路69和回掃電壓產(chǎn)生期間脈沖抽出電路70組成。
3次繞組電壓檢測電路69由二極管71、2個電壓檢測用電阻72、73、電容74、比較器75以及基準(zhǔn)電壓源76組成。相互串聯(lián)的2個電壓檢測用電阻72、73經(jīng)由二極管71與圖1的3次繞組17并聯(lián)。電容74與電阻73并聯(lián)。波形整形用的比較器75的正輸入端子與電容74的一端連接，負(fù)輸入端子與電壓Vb的基準(zhǔn)電壓源76連接。電容74使檢測電壓V1稍微延遲，與平滑電容19、24相比具有十分小的電容。從電阻73的兩端獲得的3次繞組電壓檢測信號V1如圖7所示變化。二極管71具有在切換元件3的截止期間Toff通過3次繞組17感應(yīng)的電壓而導(dǎo)通的方向性。從而，二極管71的輸出側(cè)的2個電阻72、73的串聯(lián)電路的兩端間，獲得與截止期間Toff的1次繞組15的電壓成比例的電壓。從交流的觀點看，1次繞組15經(jīng)由整流電路1與切換元件3并聯(lián)。從而，從交流的觀點看，1次繞組15的電壓與切換元件3的電壓相同。因而，3次繞組電壓檢測電路35的電阻73的兩端間，獲得與切換元件3的電壓VDS成比例的電壓V1，如圖6或圖7所示。切換元件3的電壓VDS在導(dǎo)通期間Ton大致為零，從導(dǎo)通向截止轉(zhuǎn)換時，由于電容5的電容和1次繞組15的電感的周知的共振動作而緩慢升高。在切換元件3的截止期間，變壓器2的積蓄能量的放出若結(jié)束，則通過振鈴，1次繞組15的電壓及切換元件3的電壓變化。3次繞組電壓檢測電路35由于檢測切換元件3的電壓VDS作為結(jié)果，因而可以稱為切換電壓檢測電路。本發(fā)明中，3次繞組17、二極管71、電阻72、73及電容75組成的電路稱為開關(guān)電壓檢測部件。
3次繞組電壓檢測電路35包含的比較器75的正輸入端子與2個電阻72、73的相互連接點連接，負(fù)輸入端子與基準(zhǔn)電壓源76連接?；鶞?zhǔn)電壓源76的基準(zhǔn)電壓Vb設(shè)定成比檢測電壓V的最大值足夠低的約0.75V。該基準(zhǔn)電壓Vb是比零伏特或檢測電壓V1的振鈴分量的最低值(底部)稍高的值。比較器75在檢測電壓V1比基準(zhǔn)電壓Vb高時，如圖6及圖7所示產(chǎn)生成為高電平的2值的輸出信號V2。即，圖6中，比較器75的輸出信號V2在例如t3～t4、t5～t6、t7～t9成為高電平，圖7中比較器75的輸出信號V2在例如t3～t6成為高電平。從而，從比較器75獲得3次繞組電壓檢測信號V1波形成形后的信號V2。
回掃電壓是在切換元件3的截止期間由變壓器2的積蓄能量的放出而產(chǎn)生的電壓。從而，狹義地說，圖6中可考慮從截止期間開始時刻t2到積蓄能量放出結(jié)束時刻t4’為止為回掃電壓產(chǎn)生期間，另外圖7中，從截止期間開始時刻t2到積蓄能量放出結(jié)束時刻t6’為止為回掃電壓產(chǎn)生期間。即，正確地說，切換元件3的截止期間Toff中，通過變壓器2的積蓄能量的放出而使電流流過輸出整流平滑電路6的二極管18的期間為回掃電壓產(chǎn)生期間。
但是，本發(fā)明中考慮廣義的回掃電壓產(chǎn)生期間，將圖6中截止開始時刻t2到比較器75的輸出脈沖下降到低電平的時刻t4為止定義成回掃電壓產(chǎn)生期間Tf，圖7中截止開始時刻t2到比較器75的輸出脈沖下降到低電平的時刻t6為止定義為回掃電壓產(chǎn)生期間Tf。
回掃電壓產(chǎn)生期間脈沖抽出電路70由邊緣檢測電路77、RS觸發(fā)器78和AND門79組成。邊緣檢測電路77與比較器75的輸出端子連接，檢測圖6及圖7所示比較輸出信號V2所包含的脈沖的后緣。即，圖6中，在例如t4、t6、t9時刻從邊緣檢測電路77產(chǎn)生檢測脈沖。
觸發(fā)器78的置位輸入端子S與邊緣檢測電路77連接，該復(fù)位輸入端子R與導(dǎo)通期間結(jié)束定時信號V6的線42連接。AND門79的一個輸入端子與比較器75連接，另一個輸入端子與觸發(fā)器78的相位反相輸出Q-連接。觸發(fā)器78響應(yīng)圖6及圖7所示導(dǎo)通期間結(jié)束信號V6而成為復(fù)位狀態(tài)，響應(yīng)邊緣檢測電路77的輸出脈沖而成為置位狀態(tài)。在圖6中t2時刻，觸發(fā)器78成為復(fù)位狀態(tài)，在t4時刻成為置位狀態(tài)。從而，觸發(fā)器78的相位反相輸出端子Q-在圖6的t2～t4期間成為高電平。另一方面，比較器75的輸出信號V2在t3～t4成為高電平。從而，從AND門79獲得的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測信號V3在t3～t4期間成為高電平。圖6中，在t5～t6、t7～t9期間中，比較器75的輸出信號V2也成為高電平，但是由于觸發(fā)器78為置位狀態(tài)，因而AND門79的輸出信號V3保持低電平。從而，在圖6的輕負(fù)載模式時，在截止期間Toff中，僅僅從比較器75獲得的多個脈沖內(nèi)的最初脈沖由AND門79抽出，其成為回掃電壓產(chǎn)生期間檢測信號V3。
在圖7的重負(fù)載狀態(tài)時，由于不產(chǎn)生振鈴電壓的重復(fù)，因而觸發(fā)器78在圖7的t2時刻復(fù)位，在t6時刻置位。結(jié)果，與比較器75的輸出信號V2的脈沖實質(zhì)上相同的脈沖列成為回掃電壓產(chǎn)生期間檢測信號V3。
控制信號形成及模式切換電路控制信號形成及模式切換電路36由圖4所示脈沖產(chǎn)生器80和控制脈沖形成電路81組成，具有在輕負(fù)載模式時形成圖6所示第1控制信號V11的第1功能，在重負(fù)載模式時形成圖7所示第2控制信號V11的第2功能，以及自動切換輕負(fù)載模式的控制信號和重負(fù)載模式的控制信號的第3功能。其中為了容易說明，第1及第2控制信號都用V表示。
脈沖產(chǎn)生器如圖4所示，脈沖產(chǎn)生器80由鋸齒波產(chǎn)生用電容82、充電用恒流電路83、由FET組成的第1及第2放電用開關(guān)84、85、比較器86、基準(zhǔn)電壓源87、RS觸發(fā)器88、NOT電路89以及延遲電路90組成，產(chǎn)生由圖6或圖7所示時鐘脈沖列組成的時鐘信號V5。在圖6的輕負(fù)載模式時，時鐘信號V5的脈沖的重復(fù)頻率為例如20～100kHz的范圍的一定值。在圖7的重負(fù)載模式時，響應(yīng)整流電路1的輸出電壓或負(fù)載22的變化，時鐘信號V5的脈沖的重復(fù)頻率變化。
電容82的一端經(jīng)由恒流電路83與供給直流電壓的電源用線44連接，該另一端與地連接。由FET組成的第1及第2放電用開關(guān)84、85分別與電容82并聯(lián)。第1放電用開關(guān)84的控制端子與觸發(fā)器88的輸出端子Q連接。第2放電用開關(guān)85的控制端子與后述的AND門95連接。從而，在第1及第2放電用開關(guān)84，85的導(dǎo)通期間，電容82成為放電狀態(tài)。另外，第1及第2放電用開關(guān)84、85都為截止的期間，電容82通過恒流電路83充電，該電壓V4傾斜上升，獲得圖6及圖7所示鋸齒波電壓。
比較器86的正輸入端子與電容82的一端連接，其負(fù)輸入端子與基準(zhǔn)電壓源87連接。基準(zhǔn)電壓源87產(chǎn)生圖6及圖7所示一定的基準(zhǔn)電壓V87。從而，鋸齒波電壓V4若達(dá)到基準(zhǔn)電壓V87，則比較器86的輸出從低電平轉(zhuǎn)換到高電平。觸發(fā)器88的置位輸入端子S與比較器86連接，復(fù)位輸入端子R經(jīng)由NOT電路89及延遲電路90與比較器86連接。從而，觸發(fā)器88、NOT電路89、延遲電路90具有與周知的單穩(wěn)多諧振蕩器同樣的脈沖產(chǎn)生功能，與比較器86的輸出轉(zhuǎn)換成高電平的時刻同步，在觸發(fā)器88的輸出端子Q獲得具有與延遲電路90的延遲時間相當(dāng)?shù)囊?guī)定寬度的脈沖。觸發(fā)器88的輸出信號在圖6及圖7中用V5表示。脈沖產(chǎn)生器80的時鐘信號V5包含的脈沖的周期與切換元件3的導(dǎo)通·截止的周期相同。另外，可將第2放電用開關(guān)85包含于控制脈沖形成電路81。
控制脈沖形成電路控制脈沖形成電路81，根據(jù)脈沖產(chǎn)生器80的時鐘信號V5、回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35的輸出信號V3以及導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34的輸出信號V6，在輕負(fù)載模式時形成圖6的第1控制信號V11，在重負(fù)載模式時形成圖7的第2控制信號V11。另外，該控制脈沖形成電路81，具有自動切換圖6的輕負(fù)載模式的第1控制信號V11和圖7的重負(fù)載模式的第2控制信號的功能。
從圖4可明白，控制脈沖形成電路81由作為第1邏輯電路的OR門91、RS觸發(fā)器92、作為第3邏輯電路的NOR門93、NOT電路94以及AND門95組成。另外，NOT電路94、AND門95作為第2邏輯電路起作用。OR門91的一個輸入端子與脈沖產(chǎn)生器80的觸發(fā)器88的輸出端子Q連接，另一個輸入端子與控制脈沖形成電路81的中的觸發(fā)器92的相位反相輸出端子Q-連接。觸發(fā)器92的置位輸入端子S與脈沖產(chǎn)生器80的觸發(fā)器88的輸出端子Q連接，該復(fù)位端子R經(jīng)由線41與導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34連接。觸發(fā)器92在從線41的導(dǎo)通期間結(jié)束定時信號V6的脈沖的前緣開始到脈沖產(chǎn)生器80的時鐘信號V5的脈沖的前緣為止的期間成為復(fù)位狀態(tài)。即，在輕負(fù)載模式時，如圖6所示，觸發(fā)器92的相位反相輸出端子Q-的信號V7在t2～t8的期間成為高電平。另外，在負(fù)載22比輕負(fù)載模式時大的重負(fù)載模式時，如圖7所示，觸發(fā)器92的相位反相輸出端子Q-的信號V7在t2～t4期間成為高電平。觸發(fā)器92的輸出不是從相位反相輸出端子Q-取出，而是從正輸出端子Q取出，該輸出可通過NOT電路反相后輸入次級的OR門91。
OR門91在該2個輸入信號之一或兩方都為高電平即邏輯1時產(chǎn)生高電平的輸出信號V8。即，在輕負(fù)載模式時，輸出信號V8在圖6所示t2～t9期間成為高電平。另外，在重負(fù)載模式時，輸出信號V8在圖7所示t2～t5期間成為高電平。
NOR門93的一個輸入端子與OR門91連接，另一個輸入端子與AND門95連接。AND門95的一個輸入端子經(jīng)由NOT電路94與OR門91連接，另一個輸入端子與回掃電壓檢測信號V3的線43連接。AND門95的輸出端子與NOR門93和第2放電用開關(guān)85的控制端子都連接。NOT電路94的輸出信號V9是圖6及圖7所示OR門91的輸出信號V8的相位反相信號。從而，NOT電路94的輸出信號V9在圖6的輕負(fù)載模式時，在t1～t2期間成為高電平，在t2～t9期間成為低電平，在圖7的重負(fù)載模式時，在t2～t5期間成為低電平，在t5～t7期間成為高電平。AND門95的輸出信號V10僅僅在2個輸入同時為高電平時成為高電平。在圖6的輕負(fù)載模式時，在回掃電壓檢測信號V3成為高電平的期間t3～t4期間，NOT電路94的輸出信號V9為低電平，因而AND門95的輸出信號V10為連續(xù)的低電平即邏輯0。在圖7的重負(fù)載模式時，回掃電壓檢測信號V3和NOT電路94的輸出信號V9都在t5～t6期間成為高電平，AND門95的輸出信號V10也成為高電平。
AND門95的輸出信號V10向NOR門93送出并用于控制脈沖的形成的同時，向第2放電用開關(guān)85送出并用于模式切換。在圖6的輕負(fù)載模式時，AND門95的輸出信號V10為低電平即邏輯0，因而第2放電用開關(guān)85保持截止?fàn)顟B(tài)。因而，在圖6的輕負(fù)載模式時，電容82的鋸齒波電壓V4的周期及觸發(fā)器88的輸出信號V5的周期Ta一定。相對地，在圖7的重負(fù)載模式時，在t5～t6期間，AND門95的兩輸入信號V3、V9成為高電平，因而該輸出信號V10成為高電平。AND門95的輸出信號V10若成為高電平，則第2放電用開關(guān)85導(dǎo)通，電容82的充電被禁止，電容82的電壓V4在t5～t6期間保持零伏特。結(jié)果，電容82的充電從t6時刻開始，該電壓V4在t8時刻達(dá)到基準(zhǔn)電壓V87，觸發(fā)器88的輸出信號V5在t8時刻成為高電平。圖7的重負(fù)載模式時的脈沖產(chǎn)生器80的輸出信號V5的脈沖列中的脈沖的產(chǎn)生周期變成比圖6的輕負(fù)載模式時的脈沖的產(chǎn)生周期長，且響應(yīng)負(fù)載22的變動而變動。AND門95的輸出信號V10成為NOR門93的輸入。在圖7所示AND門95的輸出信號V10的高電平期間，例如t5～t6中，NOR門93的輸出信號V11被禁止成為高電平。在圖6的輕負(fù)載模式時，AND門95的輸出信號V10總是為低電平即零伏特，因而AND門95的輸出信號V10對NOR門93未施加特別的限制。因而，圖6中OR門91的輸出信號V8的反相信號成為與NOR門93的輸出信號V11相同。圖6的輕負(fù)載模式時的NOR門93的輸出信號V11的脈沖列的脈沖的周期與鋸齒波電壓V4的周期及脈沖產(chǎn)生器80的時鐘信號V5的周期相同，保持一定值。NOR門93的輸出信號V11的脈沖產(chǎn)生期間(例如t1～t2)與切換元件3的導(dǎo)通期間Ton一致。從而，在輕負(fù)載模式時，切換元件3以一定周期Ta導(dǎo)通·截止。
在圖7的重負(fù)載模式時，AND門95的輸出信號V10所包含的脈沖限制NOR門93，AND門95的輸出信號V10在高電平的期間(例如t5～t6)，NOR門93的輸出信號V11保持低電平。結(jié)果，從圖7可明白，在t5時刻即使OR門91的輸出信號V8成為低電平，NOR門93的輸出信號V11在到t6時刻為止也維持低電平，在t6時刻轉(zhuǎn)換成高電平。NOR門93的輸出信號V11的脈沖列與切換元件3的導(dǎo)通·截止對應(yīng)，因而在重負(fù)載模式時，切換元件3的導(dǎo)通期間Ton和截止期間Toff都響應(yīng)負(fù)載22的變動而變化。重負(fù)載模式時的切換元件3的導(dǎo)通·截止動作不受脈沖產(chǎn)生器80的輸出頻率的限制。
從上述可明白，NOR門93具有形成切換元件3的控制信號V11的脈沖列的功能。AND門95具有判定回掃電壓檢測信號V3的回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻是在脈沖產(chǎn)生器80的輸出信號V5所包含的脈沖的產(chǎn)生時刻之前還是之后，并進(jìn)行圖6所示輕負(fù)載模式動作和圖7所示重負(fù)載模式動作的切換的功能。
圖7的重負(fù)載模式中的切換元件3的接通時刻確定為切換元件3的漏極·源極間電壓VDS為零或大致為零的時刻。即，從圖7可以明白，回掃電壓檢測信號V3在3次繞組17的檢測電壓V1比零或其附近設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vb低時轉(zhuǎn)換成低電平。圖7中，由于控制信號V11的脈沖的前緣時刻t6與回掃電壓檢測信號V3的脈沖的后緣時刻一致，因而切換元件3在該端子間電壓VDS為零或大致為零時接通。結(jié)果，切換元件3接通時的切換損失變小。另外，如上所述，3次繞組17的電壓的檢測信號V1與切換元件3的端子間電壓VDS成比例。
輕負(fù)載模式或重負(fù)載模式中，輸出電壓Vo若變成比目標(biāo)值高，則導(dǎo)通結(jié)束時刻確定電路34的輸出脈沖的產(chǎn)生時刻變成比圖6及圖7中的t2早，導(dǎo)通期間Ton變短，輸出電壓Vo返回目標(biāo)值。輸出電壓Vo比目標(biāo)值低時，產(chǎn)生與上述變高時相反的動作。
若負(fù)載22比例如圖6所示輕負(fù)載狀態(tài)增大，則產(chǎn)生輸出電壓Vo的下降。結(jié)果，導(dǎo)通期間Ton變長。導(dǎo)通期間Ton若變長，則回掃電壓產(chǎn)生期間Tf與其成比例變長。回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻若成為在脈沖產(chǎn)生器80的輸出脈沖的后緣之后，則切換元件3在圖7的重負(fù)載模式下動作。
本實施例的DC-DC變換器具有如下效果。
(1)控制信號形成及模式切換電路36比較回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻和脈沖產(chǎn)生器80的輸出脈沖的后緣，確定切換元件3的控制模式。即，脈沖產(chǎn)生器80的輸出用作表示基準(zhǔn)時間的信號，根據(jù)該基準(zhǔn)時間判斷回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的長短。從而，脈沖產(chǎn)生器80的輸出除了具有產(chǎn)生以一定頻率控制切換元件3的導(dǎo)通·截止時的時鐘信號的第1功能，還具有產(chǎn)生表示用于判斷回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的長短的基準(zhǔn)時間的信號的第2功能。結(jié)果，獨立設(shè)置用于判斷回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的長短的基準(zhǔn)時間產(chǎn)生部件變得不必要，可實現(xiàn)控制電路7的小型化及低成本化。
(2)AND門95的輸出用于切換元件3的控制模式的切換和控制脈沖的形成，因而可實現(xiàn)控制電路7的小型化及低成本化。
(3)回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻為3次繞組17的檢測電壓V1橫穿零或零附近的基準(zhǔn)電壓Vb的時刻。另外，圖7的重負(fù)載模式中，與回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻同步，切換元件3控制成接通。從而，切換元件3的電壓VDS在低狀態(tài)下，切換元件3被控制成接通，切換元件3中的功率損失變小。另外，該切換元件3中的功率損失的降低由比較簡單的電路實現(xiàn)。
(4)輕負(fù)載狀態(tài)時，圖6所示切換元件3的導(dǎo)通·截止的重復(fù)頻率成為被限制成一定的狀態(tài)，該頻率的上升被抑制。結(jié)果，切換元件3的單位時間的切換次數(shù)的增大被抑制，可抑制輕負(fù)載狀態(tài)中的DC-DC變換器的效率的下降。
(5)重負(fù)載狀態(tài)時，切換頻率響應(yīng)負(fù)載22的變動而變化。因而，根據(jù)切換元件3的導(dǎo)通·截止產(chǎn)生的噪聲的頻率分量產(chǎn)生分散，可減輕噪聲引起的妨害。
第2實施例接著，說明第2實施例的DC-DC變換器。但是，第2實施例的DC-DC變換器只是將圖1的第1實施例的DC-DC變換器的控制電路7變形，其他則與圖1相同。從而，第2實施例中也參照圖1。
圖8所示第2實施例的控制電路7a，設(shè)置將圖2的控制電路7的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34和控制信號及模式切換電路36變形后的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34a及控制信號形成及模式切換電路36a，其他則與圖2相同。圖8的控制電路7a在重負(fù)載模式時與圖2的控制電路7同樣動作，在輕負(fù)載模式時，切換元件3的截止時間寬度一定，導(dǎo)通時間寬度被可變地控制。
圖9詳細(xì)表示圖8的反饋信號形成電路33和導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34a。變形的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34a將圖3的參照信號產(chǎn)生電路62替換成產(chǎn)生一定電平的參照信號Vr’的基準(zhǔn)電壓源62a，其他則與圖3相同。圖9的參照信號Vr’設(shè)定成如圖5的點劃線所示。從而，輸入比較器61的一個輸入端子的反饋信號Vf若橫穿參照信號Vr’，則產(chǎn)生比較輸出信號V6的脈沖。從而，圖9的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34a本質(zhì)上與圖3的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路34相同。
圖10表示圖8的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35和控制信號形成及模式切換電路36a。圖10的變形的控制信號形成及模式切換電路36a，由變形的脈沖產(chǎn)生器80a和變形的控制脈沖形成電路81a組成。圖10的脈沖產(chǎn)生器80a從圖4的脈沖產(chǎn)生器80省去了第2放電用開關(guān)85，且放電用開關(guān)84的控制端子的連接處變更到RS觸發(fā)器92的輸出端子Q，其他則與圖4的脈沖產(chǎn)生器80相同。
圖10的控制脈沖形成電路81a由RS觸發(fā)器92和NOR門93組成。RS觸發(fā)器92的置位輸入端子S與脈沖產(chǎn)生器80a的觸發(fā)器88的輸出端子Q連接，該復(fù)位端子R與導(dǎo)通期間結(jié)束定時信號V6的線41連接。NOR門93的一個輸入端子與觸發(fā)器92的反相輸出端子Q-連接，另一個輸入端子與回掃電壓檢測信號V3的線43連接。NOR門93的輸出端子經(jīng)由圖8的驅(qū)動電路37與圖1的切換元件3的控制端子連接，同時經(jīng)由線40與圖9的反饋信號形成電路33連接。
表示第2實施例的圖10中，如點劃線100所示，將比較器86與觸發(fā)器92直接連接，將比較器86的輸出作為時鐘信號V5供給觸發(fā)器92，可省去觸發(fā)器88、NOT電路89、延遲電路90。另外，圖10中如點劃線101所示，將比較器75與NOR門93直接連接，可將比較器75的輸出V2不經(jīng)由脈沖抽出電路70而直接送到NOR門93。即，圖10中可省略脈沖抽出電路70。
圖11表示輕負(fù)載模式時的控制電路7a的各部的狀態(tài)，圖12表示重負(fù)載模式時的控制電路7a的各部的狀態(tài)。
在圖11的輕負(fù)載模式時，在t2時刻若線41的導(dǎo)通期間結(jié)束定時信號V6成為高電平，則觸發(fā)器92轉(zhuǎn)換成復(fù)位狀態(tài)，該反相輸出端子Q-的輸出信號V7轉(zhuǎn)換成高電平。另外，觸發(fā)器92的輸出端子Q在t2時刻轉(zhuǎn)換成低電平。結(jié)果，放電用開關(guān)84轉(zhuǎn)換成截止，電容82的電壓V4傾斜上升。電容電壓V4若達(dá)到基準(zhǔn)電壓V87，則比較器87的輸出轉(zhuǎn)換成高電平，觸發(fā)器88成為置位狀態(tài)，該輸出端子Q的輸出信號V5在t8時刻成為高電平。結(jié)果，控制脈沖形成電路81a的觸發(fā)器92在t8時刻成為置位狀態(tài)，該反相輸出端子Q-的輸出信號V7成為低電平。NOR門93在2個輸入信號V3、V7同時成為低電平的t0～t2、t8～t10等期間，輸出成為高電平的信號V11。在圖11的輕負(fù)載模式時，切換元件3的截止期間Toff例如成為15μs的一定時間寬度，導(dǎo)通期間Ton由反饋信號Vf調(diào)節(jié)。若截止期間Toff設(shè)定得比較長，則切換元件3的導(dǎo)通·截止周期Ta也變得比較長，與第1實施例同樣，單位時間的切換元件3的導(dǎo)通·截止動作的次數(shù)變少，可實現(xiàn)DC-DC變換器的效率的提高。
在圖12的重負(fù)載時，電容82的電壓V4從0伏特傾斜上升達(dá)到基準(zhǔn)電壓V87的時刻t4成為在回掃電壓檢測信號V3的脈沖的后緣時刻t6之前。從而，響應(yīng)脈沖產(chǎn)生器80a的輸出信號V5，觸發(fā)器92在t4時刻置位，該反相輸出端子Q-的輸出信號V7在t4時刻即使成為低電平，當(dāng)NOR門93的輸出信號V11在t4時刻不轉(zhuǎn)換成高電平，線43的回掃電壓檢測信號V3轉(zhuǎn)換成低電平的t6時刻，NOR門93的輸出信號V11轉(zhuǎn)換成高電平。從而，在第2實施例的重負(fù)載模式時，與第1實施例同樣，截止期間Toff由回掃電壓產(chǎn)生期間Tf確定，響應(yīng)導(dǎo)通期間Ton的變化而變化。
圖11的輕負(fù)載模式和圖12的重負(fù)載模式的切換是根據(jù)觸發(fā)器92的輸出信號V7包含的脈沖的后緣是在回掃電壓檢測信號V3包含的脈沖的后緣之前還是之后來執(zhí)行的。換言之，根據(jù)脈沖產(chǎn)生器80a的電容82產(chǎn)生傾斜電壓的期間(例如15μs)的結(jié)束時刻是在回掃電壓產(chǎn)生期間Tf的結(jié)束時刻之前還是之后來進(jìn)行模式的切換。NOR門93除了形成控制信號V11的脈沖的第1功能，還具有執(zhí)行圖11的輕負(fù)載模式動作和圖12的重負(fù)載模式動作的自動切換的第2功能。
第2實施例具有與第1實施例同樣的效果，同時，在輕負(fù)載模式時具有將切換元件3的截止期間Toff保持一定的效果。若導(dǎo)通期間Ton隨負(fù)載22變化，截止期間Toff固定，則輕負(fù)載模式時切換元件3的導(dǎo)通·截止頻率也變化，可使噪聲的頻率分量分散。
第3實施例圖13所示第3實施例的DC-DC變換器，將圖1的DC-DC變換器的變壓器2作為電感器2a，且省去與圖1的2次繞組16相當(dāng)?shù)牟糠?，將整流平滑電?與切換元件3并聯(lián)，其他則與圖1相同。圖13的DC-DC變換器中，在切換元件3的導(dǎo)通期間，整流二極管18成為反向偏置狀態(tài)，對電感器2a產(chǎn)生能量的積蓄動作，在切換元件3的截止期間，整流二極管18成為正向偏置狀態(tài)，產(chǎn)生電感器2a的積蓄能量的放出動作。從而，電容19以整流平滑電路1的電壓和繞組75的電壓的加法值進(jìn)行充電。總之，圖13的DC-DC變換器作為升壓型的切換調(diào)節(jié)器而動作。圖13的DC-DC變換器的控制電路與第1實施例相同，因而可以獲得與第1實施例相同的效果。
另外，圖13的控制電路7可置換成圖8的控制電路7a。
第4實施例圖14表示第4實施例的切換電源裝置的反饋控制信號形成電路33a。該第4實施例的切換電源裝置將第3反饋控制信號形成電路33變形成圖14的反饋控制信號形成電路33a，其他則與第1實施例的切換電源裝置相同。從而，第4實施例中與第1實施例共通的部分的圖示及其說明省略。
另外，圖14的反饋控制信號形成電路33a中，與圖3實質(zhì)上相同的部分附上同一參照符號，其說明省略。
圖14的反饋控制信號形成電路33a由電壓反饋信號形成電路46和變形的合成電路47a組成。圖14的電壓反饋信號形成電路46除了與光電晶體管53的電源的連接，構(gòu)成與圖3相同的結(jié)構(gòu)。
合成電路47a由第1、第2及第3電阻102、103、104、1個電容105、第1、第2、第3、第4、第5及第6晶體管106、107、108、109、110、111以及恒流電路112組成。電容105經(jīng)由第1電阻102與電流檢測端子28連接。從而，電容105的電壓具有與圖1的切換元件3的電流成比例的值。pnp形的第1晶體管106的基極與電容105連接，發(fā)射極經(jīng)由恒流電路112與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，集電極與地連接。該第1晶體管106的電流與切換元件3的電流成反比例。npn形的第2晶體管107的基極與恒流電路112連接，集電極經(jīng)由pnp形的第3晶體管108與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，發(fā)射極經(jīng)由電阻103與地連接。從而，第2晶體管107的電流與切換元件3的電流成比例。pnp形的第3晶體管108的發(fā)射極與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，集電極與第2晶體管107連接，基極與該晶體管108的集電極及第4晶體管109的基極連接。pnp形的第4晶體管109的發(fā)射極與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，集電極與第3電阻104連接，基極與第3晶體管108的基極連接。從而，第3及第4晶體管108、109的電流與切換元件3的電流成比例。pnp形的第5晶體管110的發(fā)射極與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，集電極經(jīng)由電阻54與光電晶體管53連接，基極與該第5晶體管110的集電極及pnp形的第6晶體管111的基極連接。第6晶體管111的發(fā)射極與電壓調(diào)節(jié)電路38連接，集電極經(jīng)由第3電阻104與地連接，基極與第5晶體管110的基極連接。第5及第6晶體管110、111的電流具有與電壓檢測端子30、31的輸出電壓Vo成比例的值。第3電阻104流過與切換元件3的電流成比例的電流和與輸出電壓Vo成比例的電流的和的電流。結(jié)果，與第1實施例同樣，在與晶體管111和電阻104的相互連接點連接的線39上獲得表示電流檢測信號和電壓檢測信號的合成值的鋸齒波狀的反饋控制信號Vf。
圖14的實施例中，反饋控制信號形成電路33a的電源線經(jīng)由電壓調(diào)節(jié)電路38與電源端子25連接。
第4實施例也可獲得與第1實施例相同的效果。
變形例本發(fā)明不限于上述的實施例，例如可以有如下變形。
(1)在切換元件3導(dǎo)通的期間設(shè)定2次繞組16的極性以使整流平滑電路5的二極管18導(dǎo)通的周知的正向型DC-DC變換器也可適用本發(fā)明。
(2)取代將電壓反饋信號形成電路46與整流平滑電路6連接，可將該電壓反饋信號形成電路46與連接到3次繞組17的整流平滑電路8連接。整流平滑電路8的輸出電壓包含輸出電壓Vo的信息。
(3)切換元件3可采用雙極晶體管、IGBT(絕緣柵極型雙極晶體管)等的其他半導(dǎo)體切換元件。
(4)發(fā)光二極管25和光電晶體管47的光耦合的部分可采用電氣耦合電路。
(5)取代電流檢測電阻4，可以設(shè)置由霍耳元件等的磁電變換裝置形成的電流檢測部件。
(6)可以將回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路35在切換元件3的兩端子間連接。
(7)圖3及圖9中，電流檢測端子28和作為鋸齒波反饋信號形成電路的合成電路47之間的連接可切斷。該場合，電容56僅僅由電壓反饋信號形成電路46的輸出電流緩慢充電，獲得鋸齒波反饋信號Vf。
工業(yè)上的利用可能性如上所述，本發(fā)明的DC-DC變換器可作為電氣裝置的電源電路進(jìn)行利用。
權(quán)利要求
1.一種DC-DC變換器，是向負(fù)載供給直流功率的DC-DC變換器，由以下部分組成供給直流電壓的第1及第2直流端子(12，13)；為反復(fù)導(dǎo)通·截止上述直流電壓而連接于上述第1直流端子(12)和上述第2直流端子(13)之間且具備控制端子的切換元件(3)；與上述切換元件(3)串聯(lián)的電感部件(2或2a)；與上述電感部件(2或2a)連接的整流平滑電路(6)；從上述電感部件(2或2a)檢測回掃電壓產(chǎn)生期間的回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)；形成用于將上述整流平滑電路(6)的輸出電壓(Vo)控制為一定的反饋信號(Vf)的反饋信號形成電路(33或33a)；與上述反饋信號形成電路(33或33a)連接以確定上述切換元件(3)的導(dǎo)通期間的結(jié)束時刻的導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)；控制信號形成及模式切換電路(36或36a)，其包含在任意的周期產(chǎn)生時鐘脈沖(V5)的脈沖產(chǎn)生器(80)，且與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)、上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)和切換元件(3)的上述控制端子連接，且具有如下功能，當(dāng)上述回掃電壓產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻早于上述時鐘脈沖(V5)的產(chǎn)生時刻時，形成第1控制信號，以在第1模式下導(dǎo)通·截止上述切換元件(3)，當(dāng)上述回掃電壓產(chǎn)生期間的結(jié)束時刻遲于上述時鐘脈沖(V5)的產(chǎn)生時刻時，形成第2控制信號，以在第2模式下以比上述第1模式中的上述切換元件(3)的導(dǎo)通·截止周期長的周期導(dǎo)通·截止上述切換元件(3)。
2.權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述反饋信號形成電路(33或33a)由以下部分構(gòu)成形成表示上述輸出電壓(Vo)的大小的電壓反饋信號(Iv)的電壓反饋信號形成電路(46)；為了獲得由上述電壓反饋信號(Iv)控制振幅的鋸齒波電壓所組成的反饋信號(Vf)，與上述電壓反饋信號形成電路(46)連接的鋸齒波反饋信號形成電路(47或47a)。
3.權(quán)利要求2所述的DC-DC變換器，其特征在于，還具備檢測表示流過上述切換元件(3)的電流大小的信號的電流檢測部件(4)，上述鋸齒波反饋信號形成電路，為了合成上述電流檢測部件(4)的輸出和上述電壓反饋信號形成電路(46)的輸出并獲得由鋸齒波電壓組成的反饋信號(Vf)，由與上述電流檢測部件(4)和上述電壓反饋信號形成電路(46)連接的合成電路(47或47a)構(gòu)成。
4.權(quán)利要求2所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)由以下部分構(gòu)成產(chǎn)生參照信號(Vr或Vr’)的參照信號產(chǎn)生電路(62或62a)；為了形成表示上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻的脈沖，具有與上述反饋信號形成電路(33或33a)連接的第1輸入端子和與上述參照信號產(chǎn)生電路(62或62a)連接的第2輸入端子的比較器(61)。
5.權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)具備形成具有與上述回掃電壓產(chǎn)生期間(Tf)相當(dāng)?shù)臅r間寬度的脈沖的部件(69，70)。
6.權(quán)利要求5所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)由以下部分構(gòu)成開關(guān)電壓檢測部件(17，71，72，73，74)，用于獲得表示上述切換元件(3)的兩端子間的電壓大小的信號；基準(zhǔn)電壓源(76)，產(chǎn)生表示比上述切換元件(3)的端子間電壓的最大值低的值的回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓(Vb)；比較器(75)，具有與上述開關(guān)電壓檢測部件連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源(76)連接的第2輸入端子，輸出具有與從上述開關(guān)電壓檢測部件獲得的開關(guān)電壓檢測信號(V1)橫穿上述回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓(Vb)期間相當(dāng)?shù)膶挾鹊拿}沖；脈沖抽出電路(70)，與上述比較器(75)和上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)連接，在上述切換元件(3)的截止期間，將最初產(chǎn)生的脈沖作為回掃電壓產(chǎn)生期間檢測信號(V3)從上述比較器(75)抽出。
7.權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述脈沖產(chǎn)生器(80)在上述第1模式時，以一定的周期產(chǎn)生時鐘脈沖，在上述第2模式時，以與上述切換元件(3)的導(dǎo)通期間成比例變化的周期產(chǎn)生時鐘脈沖。
8.權(quán)利要求7所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述控制信號形成及模式切換電路由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容(82)；與上述電容(82)連接的恒流電路(83)，向上述電容(82)供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源(87)；比較器(86)，具有與上述電容(82)連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源(87)連接的第2輸入端子，在上述電容(82)的電壓(V4)達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓(V87)時產(chǎn)生時鐘脈沖；第1放電用開關(guān)(84)，為使上述電容(82)為放電狀態(tài)而與上述電容(82)并聯(lián)，且具有與上述比較器(86)連接的控制端子；RS觸發(fā)器(92)，具有與上述比較器(86)連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)連接的復(fù)位端子；第1邏輯電路(91)，具有與上述比較器(86)連接的一個輸入端子和與上述RS觸發(fā)器(92)連接的另一個輸入端子，在上述時鐘脈沖(V5)的產(chǎn)生期間和上述RS觸發(fā)器(92)為復(fù)位狀態(tài)的期間都產(chǎn)生高電平狀態(tài)的輸出；第2邏輯電路(94，95)，具有與上述第1邏輯電路(91)連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)連接的另一個輸入端子，在上述第1邏輯電路(91)的輸出信號(V8)為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)的輸出信號(V3)為高電平狀態(tài)時，產(chǎn)生高電平的輸出信號(V10)；第2放電用開關(guān)(85)，為了延遲上述電容(82)的充電開始而使上述電容(82)維持放電狀態(tài)，與上述電容(82)并聯(lián)，且具有與上述第2邏輯電路連接的控制端子；第3邏輯電路(93)，具有與上述第1邏輯電路(91)連接的一個輸入端子和與上述第2邏輯電路連接的另一個輸入端子，在上述第1邏輯電路(91)的輸出信號(V8)為低電平狀態(tài)，同時上述第2邏輯電路的輸出信號(V10)為低電平狀態(tài)時，產(chǎn)生將上述切換元件(3)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
9.權(quán)利要求8所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述控制信號形成及模式切換電路(36)還包括在上述比較器(86)和上述第1放電用開關(guān)(84)的控制端子之間連接的脈沖形成電路(88，89，90)，用以響應(yīng)上述比較器(86)的輸出而形成具有規(guī)定時間寬度的脈沖。
10.權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述脈沖產(chǎn)生器(80)在上述第1模式時，以與響應(yīng)上述負(fù)載的大小而變化的上述切換元件(3)的導(dǎo)通期間(Ton)和上述切換元件(3)的一定的截止期間(Toff)的和相當(dāng)?shù)闹芷诋a(chǎn)生時鐘脈沖，在上述第2模式時，以與上述切換元件(3)的導(dǎo)通期間成比例變化的周期產(chǎn)生時鐘脈沖。
11.權(quán)利要求10所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述控制信號形成及模式切換電路(36a)由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容(82)；與上述電容(82)連接的恒流電路(83)，向上述電容(82)供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源(87)；比較器(86)，具有與上述電容(82)連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源(87)連接的第2輸入端子，在上述電容(82)的電壓(V4)達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓(V87)時產(chǎn)生時鐘脈沖；RS觸發(fā)器(92)，具有與上述比較器(86)連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)連接的復(fù)位端子；放電用開關(guān)(84)，為使上述電容(82)為放電狀態(tài)而與上述電容(82)并聯(lián)，且具有與上述RS觸發(fā)器(92)的輸出端子連接的控制端子，響應(yīng)上述RS觸發(fā)器(92)的置位狀態(tài)的輸出而成為導(dǎo)通狀態(tài)；邏輯電路(93)，具有與上述RS觸發(fā)器(92)連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)連接的另一個輸入端子，在上述RS觸發(fā)器(92)的輸出信號(V7)為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)的輸出信號(V3)為低電平時，產(chǎn)生將上述切換元件(3)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
12.權(quán)利要求10所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)由以下部分構(gòu)成開關(guān)電壓檢測部件(17，71，72，73，74)，用于獲得表示上述切換元件(3)的兩端子間的電壓大小的信號；基準(zhǔn)電壓源(76)，產(chǎn)生表示比上述切換元件(3)的端子間電壓的最大值低的值的回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓(Vb)；比較器(75)，具有與上述開關(guān)電壓檢測部件連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源(76)連接的第2輸入端子，輸出具有與從上述開關(guān)電壓檢測部件獲得的開關(guān)電壓檢測信號(V1)橫穿上述回掃電壓檢測用基準(zhǔn)電壓(Vb)期間相當(dāng)?shù)膶挾鹊拿}沖，上述控制信號形成及模式切換電路(36a)由以下部分構(gòu)成使鋸齒波電壓產(chǎn)生的電容(82)；與上述電容(82)連接的恒流電路(83)，向上述電容(82)供給一定的充電電流；產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓(V87)的基準(zhǔn)電壓源(87)；比較器(86)，具有與上述電容(82)連接的第1輸入端子和與上述基準(zhǔn)電壓源(87)連接的第2輸入端子，在上述電容(82)的電壓(V4)達(dá)到上述基準(zhǔn)電壓(V87)時產(chǎn)生時鐘脈沖；RS觸發(fā)器(92)，具有與上述比較器(86)連接的置位輸入端子和與上述導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路(34或34a)連接的復(fù)位端子；放電用開關(guān)(84)，為使上述電容(82)為放電狀態(tài)而與上述電容(82)并聯(lián)，且具有與上述RS觸發(fā)器(92)連接的控制端子，響應(yīng)上述RS觸發(fā)器(92)的置位狀態(tài)的輸出而成為導(dǎo)通狀態(tài)；邏輯電路(93)，具有與上述RS觸發(fā)器(92)連接的一個輸入端子和與上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)的上述比較器(75)連接的另一個輸入端子，在上述RS觸發(fā)器(92)的輸出信號(V7)為低電平狀態(tài)，同時上述回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路(35)的上述比較器(75)的輸出信號(V2)為低電平時，產(chǎn)生將上述切換元件(3)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的脈沖。
13.權(quán)利要求11或12所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述控制信號形成及模式切換電路(36a)還包括為了響應(yīng)該控制信號形成及模式切換電路(36a)的上述比較器(86)的輸出而形成規(guī)定時間寬度的時鐘脈沖，在上述比較器(86)和上述RS觸發(fā)器(92)的置位輸入端子之間連接的脈沖形成電路(88，89，90)。
14.權(quán)利要求1所述的DC-DC變換器，其特征在于，還包括為了降低上述切換元件(3)的斷開時的切換損失，與上述切換元件(3)并聯(lián)的共振用電容(5)。
15.權(quán)利要求3所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述電壓反饋信號形成電路(46)，由為檢測表示上述整流平滑電路(6)的輸出電壓大小的信號而與上述整流平滑電路(6)連接的電壓檢測部件(48，49，50，51)和將與上述電壓檢測部件(48，49，50，51)的輸出對應(yīng)的電流(Ir)作為電壓反饋信號提供的電壓-電流變換部件(52，53，54)構(gòu)成，上述電流檢測部件，由與上述切換元件(3)串聯(lián)的電流檢測電阻(4)和為檢測上述電流檢測電阻(4)的端子間電壓而與上述電流檢測電阻(4)連接的電流檢測端子(28)構(gòu)成。
16.權(quán)利要求15所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述合成電路(47)由以下部分構(gòu)成為獲得鋸齒波反饋信號(Vf)而與上述電壓-電流變換部件(52，53，54)連接的電容(56)；上述電流檢測端子(28)和上述電容(56)之間連接的電阻(55)；與上述電容(56)并聯(lián)，且為了在上述切換元件(3)的導(dǎo)通期間使上述電容(56)為放電狀態(tài)，與上述控制信號形成及模式切換電路(36或36a)連接的放電電路(57，58，59)。
17.權(quán)利要求15所述的DC-DC變換器，其特征在于，上述合成電路(47a)由以下部分構(gòu)成用于從該兩端子間獲得上述鋸齒波反饋信號(Vf)的電阻(104)；為了向上述電阻(104)供給與上述電壓-電流變換部件(52，53，54)的輸出電流對應(yīng)的電流，在上述電壓-電流變換部件(52，53，54)和上述電阻(104)之間連接的電流供給部件(110，111)；為了向上述電阻(104)供給與上述電流檢測端子(28)的電壓對應(yīng)的電流，在上述電流檢測端子(28)和上述電阻(104)之間連接的電壓-電流變換部件(102，103，105，106，107，108，109，112)。
全文摘要
DC－DC變換器具有經(jīng)由變壓器2在整流平滑電路1的一對輸出端子12、13間連接的切換元件3。與切換元件3并聯(lián)有共振用電容5。為了可將與變壓器2連接的整流平滑電路6的輸出電壓Vo控制為一定，設(shè)置有用于控制切換元件3導(dǎo)通·截止的控制電路7?？刂齐娐?中，設(shè)置有導(dǎo)通期間結(jié)束時刻確定電路、回掃電壓產(chǎn)生期間檢測電路和控制信號形成及模式切換電路。上述控制信號形成及模式切換電路中，設(shè)置有脈沖產(chǎn)生器和控制脈沖形成電路?？刂泼}沖形成電路具有形成切換元件3的控制脈沖的功能和切換切換元件3的控制模式的功能?？刂颇Ｊ接奢p負(fù)載時的第1控制模式和重負(fù)載時的第2控制模式組成。
文檔編號H02M3/28GK1599971SQ02823998
公開日2005年3月23日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者山田智康, 島田雅章 申請人:三墾電氣株式會社