專利名稱：開關電源電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備輕載間歇振蕩對應電路以實現低消費電力化的開關電源電路。
背景技術：
眾所周知，在現有的開關電源電路中、特別是RCC(ringing chokeconverter)電源方式中，輕載時發生間歇振蕩。但在該間歇振蕩狀態，產生‘Pi，Pi’聲和‘Bi，Bi’聲，被稱作異常振蕩，被當作不允許發生的狀態。然而，該狀態具有減少消費損失電力的效果，如果在待機時等使用，則在實現電路的低消費電力化上非常有效。但是，由于有產生如此的異常聲的問題，現實情況是未實用化。
因此，如果上述電路在輕載時不產生異常聲而能間歇振蕩工作，則在開關電源電路待機時呈現與利用內部振蕩器的電源電路使用的輕載間歇(被稱作成組方式(burst mode))同樣的效果，可減少在待機時等的消費電力。
特別是RCC電源方式的輕載間歇振蕩時能夠聽到異常聲的原因是因為，如果發生間歇振蕩，則反復進行啟動動作，與次級的輸出端子相連的電解電容等的充電能量需要很多，為了提供該能量，功率晶體管(同TR2)流過很大的脈沖電流，因此振蕩頻率變慢，并進入音頻區域。這種反復可不斷發生。
圖5是防止在輕載間歇振蕩時聽到異常聲的開關電源電路。R1是用于檢測流過功率晶體管TR2的電流的大電力型功率電阻。該電路結構是為了對應以下情況以獲得同樣的效果伴隨AC電源的輸入電壓的上升，為使控制系統S中的過電流保護開始點變化(相同電流值時也及早動作)而將進行補償的參數(r2)加到過電流檢測用晶體管TR1等。因此，該電路方式是伴隨輸入電壓的變化，將與該變化電壓成比例變化部分相連的過電流保護電路補償電阻r2流過的電流11，與由電流檢測用功率電阻R1獲得的電壓V1混合，使過電流檢測用晶體管TR1動作。
即，利用該方式，不是改變檢測功率晶體管TR2流過電流的檢測電阻值自身而使檢測電壓上升，而是使過電流保護電路補償用電阻r2的值與成組方式(burstmode)相似地變小以獲得同樣的效果。由此，設定電阻值r2＞r3，在開關SW1開通時，等價地使其成為比r2還小的電阻值(電阻r2與電阻r3并聯的狀態)，使流過過電流保護電路補償用電阻的電流變大。
由此，過電流保護電路的動作開始電平變低，使功率晶體管TR2流過的電流是比初始設定值低的電流值，過電流保護電路更快地動作。這是利用依據輸入電壓的過電流保護補償用電壓，等價地使過電流檢測電壓升高，使過電流保護開始點及早動作。
因此，功率晶體管TR2的漏極電流Id只流過很小，則‘Pi，Pi’聲等的異常聲就聽不到。
特開2001-238440號公報待機時等的輕載時以間歇振蕩動作，以實現電路的低消費電力化。通過峰值電流限制電路減少間歇振蕩動作時產生的峰值電流的峰值，并使異常聲、振蕩聲不被聽見，如前所述，是使過電流保護電路補償用電阻r2的值與成組方式(burstmode)相似地變小以獲得同樣的效果。由此，設定電阻值r2＞r3，在開關SW1開通時，等價地使其成為比r2還小的電阻值(電阻r2與電阻r3并聯的狀態)，使流過過電流保護電路補償用電阻的電流變大。
但是由于使開關SW1短路，則變為輕載必須借助外部信號。因此需要額外的輸入端子而造成成本上升。
這里可考慮以下結構以電壓檢測電路檢測脈沖變壓器的正向電壓的減少，通過峰值電流限制電路的動作強制降低過電流檢測電路的動作開始電壓，以使功率晶體管流過的電流比通常的過電流檢測電路的動作設定值小的電流值進行過電流檢測電路的動作，不像現有技術那樣從外部施加信號，在輕載時即使間歇振蕩也不產生異常聲。
但是開關電源啟動時，由于最初沒有由脈沖變壓器的驅動繞組激勵的正向電壓，因此峰值電流限制電路進行動作。由此使功率晶體管的峰值漏極電流減少，不能獲得通常狀態的電力，不能啟動。
發明內容
本發明的開關電源電路是由開關電源電路自身檢測出輕載，在間歇振蕩動作時，減少功率晶體管的峰值漏極電流，從而在通常的負載狀態時也可啟動。
該開關電源電路，將AC電源的AC電壓通過整流電路進行整流，將提供給脈沖變壓器的整流電壓進行開關轉換，對與所述脈沖變壓器的次級繞組連接的負載提供規定的負載電壓，包括電壓檢測電路，檢測間歇振蕩時由脈沖變壓器的驅動繞組激勵的正向電壓的減少；峰值電流限制電路，在所述電壓檢測電路檢測出正向電壓減少時進行動作；過電流檢測電路，通過峰值電流限制電路動作而動作，使流過功率晶體管的電流減少；輸入電壓檢測電路，從電源投入時到變成正常狀態之間使所述峰值電流限制電路停止工作。
本發明還提出一種開關電源電路，所述輸入電壓檢測電路包括第1及第2電壓檢測電阻，在所述整流電路的輸出與地之間串聯連接；電容，與所述第2電壓檢測電阻并聯連接；第1電壓檢測晶體管，其基極與所述第1及第2電壓檢測電阻的接點連接；第2電壓檢測晶體管，由第1電壓檢測晶體管控制，使峰值電流限制電路動作或不動作。
本發明還提出一種開關電源電路，將AC電源的AC電壓通過整流電路進行整流，將提供給脈沖變壓器的整流電壓進行開關轉換，對與所述脈沖變壓器的次級繞組連接的負載提供規定的負載電壓，包括電壓檢測電路，檢測間歇振蕩時由脈沖變壓器的驅動繞組激勵的正向電壓的減少；峰值電流限制電路，在所述電壓檢測電路檢測出正向電壓減少時進行動作；過電流檢測電路，通過峰值電流限制電路動作而動作，使流過功率晶體管的電流減少；動作電壓提供電路，在電源電壓變成正常狀態時給所述峰值電流限制電路提供動作電壓。
本發明還提出一種開關電源電路，所述動作電壓提供電路包括第1及第2電壓檢測電阻，在所述整流電路的輸出與地之間串聯連接；電容，與所述第2電壓檢測電阻并聯連接，而提供給峰值電流限制電路的動作電壓是所述電容充電的充電電壓。
圖1是本發明的開關電源電路的方框圖。
圖2是本發明的開關電源電路的電路圖。
圖3是本發明的開關電源電路的方框圖。
圖4是本發明的開關電源電路的電路圖。
圖5是現有技術的開關電源電路的電路圖。
具體實施例方式
參照圖1-圖4詳細說明本發明的實施方式。
圖1是本發明的防止了輕載間歇振蕩時聽到異常聲而又能啟動的開關電源電路。與現有技術相同的結構部分記為相同的符號。
脈沖變壓器T的初級繞組T1側的AC電源(未圖示)的AC電壓經由整流二極管D1施加給構成該開關電源電路的各結構元件。
TR2是被施加整流二極管D1整流的電壓而導通的功率晶體管，電阻R11是伴隨AC電源的輸入電壓的上升，為使過電流保護開始點變化而進行補償的補償電阻，是將變壓器T的驅動繞組T3激勵的正向電壓加到控制電路5的過電流檢測電路6的第1補償電阻。
另外，C1是與次級繞組T2側的輸出端子相連的電解電容，經由該電解電容C1與負載電路(未圖示)相連。
電壓檢測電路1檢測間歇振蕩時脈沖變壓器T的驅動繞組T3激勵的正向電壓的減少。峰值電流限制電路3依據電壓檢測電路1檢測出正向電壓的減少進行動作。包含于控制電路5的過電流檢測電路6依據峰值電流限制電路的動作進行動作，減少流過功率晶體管的電流。
輸入電壓檢測電路15在從啟動到脈沖變壓器T的次級繞組T2激勵的負載電壓變為正常電壓之前使峰值電流限制電路3不動作。
由上述結構，則通常動作時通過電壓檢測電路1檢測正向電壓減少的檢測電壓不能被檢測出，峰值電流限制電路3不動作。因此過電流檢測電路6依據流過第1補償電阻R11的電流值而產生的電壓進行動作。
結果，通常動作時，流過的電流一直到取得最大輸出電力，由此產生間歇振蕩時，功率晶體管TR2象現有技術那樣流過很大的電流，成為產生異常聲的原因。
但本發明的開關電源電路在待機狀態的電壓間歇振蕩時通過電壓檢測電路1檢測驅動繞組T3產生的正向電壓的減少。如果檢測出正向電壓減少，則使峰值電流限制電路3動作，強制降低過電流檢測電路6的動作開始電壓。
通過強制降低過電流檢測電路6的動作開始電壓，流過功率晶體管TR2的電流以比通常的過電流檢測電路6的動作設定時小的電流值使過電流檢測電路6動作。而且由此降低過電流保護動作電平，從而降低流過功率晶體管TR2的電流的峰值。
另外，過電流檢測電路6以與脈沖變壓器T的次級繞組T2相連的電解電容C1的充電電壓比通常動作時低的電壓開始動作，因此，即使間歇振蕩也不降低啟動時的振蕩頻率，成為高于聲波的振蕩頻率，聽不見異常聲。
然而，由于啟動時驅動繞組T3激勵的正向電壓自身不存在，因此輕載時呈現與間歇振蕩同樣的狀態，由電壓檢測電路1判斷正向電壓較低，峰值電流限制電路3動作使過電流檢測電路6以低電壓動作，抑制了功率晶體管TR2的峰值電流而不能啟動。
但是本發明的開關電源電路中，輸入電壓檢測電路15在從啟動到脈沖變壓器T的次級繞組T2激勵的負載電壓變為正常電壓之前使峰值電流限制電路3不動作。因此，過電流檢測電路6按通常動作，使功率晶體管TR2流過通常的峰值電流，可無障礙啟動。
圖2是表示本發明的開關電源電路的其他實施例的電路圖。
脈沖變壓器T的初級繞組T1側的AC電源(未圖示)的AC電壓經由整流二極管D1施加給構成該開關電源電路的各結構元件。
TR2是被施加整流二極管D1整流的電壓而導通的功率晶體管，電阻R11是伴隨AC電源的輸入電壓的上升，為使過電流保護開始點變化而進行補償的補償電阻，是將變壓器T的驅動繞組T3激勵的正向電壓加到控制電路5的過電流檢測電路6的第1補償電阻。
另外，C1是與次級繞組T2側的輸出端子相連的電解電容，經由該電解電容C1與負載電路(未圖示)相連。
電壓檢測電路1檢測間歇振蕩時脈沖變壓器T的驅動繞組T3激勵的正向電壓的減少。峰值電流限制電路3依據電壓檢測電路1檢測出正向電壓的減少進行動作。包含于控制電路5的過電流檢測電路6依據峰值電流限制電路的動作進行動作，減少流過功率晶體管的電流。
電壓檢測電路1包括電壓檢測晶體管7；與電壓檢測晶體管7的基極相連、將脈沖變壓器T的驅動繞組T3產生的正向電壓經由二極管8施加的第1檢測電阻R14；用施加在第1檢測電阻R14的正向電壓進行充電的電容C11；將正向電壓分壓的第2檢測電阻R15。
而峰值電流限制電路3包括由電壓檢測晶體管7控制的峰值電流限制晶體管9；與確定功率晶體管TR2的過電流保護動作開始電壓的第1補償電阻R11并聯的所述峰值電流限制晶體管9的集電極-發射極路與第2補償電阻R12間的串聯電路。另外，在峰值電流限制晶體管9的集電極與基極之間連接偏置電阻R16。
而且輸入電壓檢測電路15包括在整流電路S與地之間串聯的第1電壓檢測電阻R17和第2電壓檢測電阻R18；與第2電壓檢測電阻R18并聯的電容C12；其基極與第1電壓檢測電阻R17與第2電壓檢測電阻R18的接點相連的第1電壓檢測晶體管10；與第1電壓檢測晶體管10相連并與峰值限制晶體管7的基極相連的第2電源電壓檢測晶體管11。
本發明的開關電路在通常動作時通過控制電路5的控制信號使功率晶體管TR2進行導通/截止而在脈沖變壓器T的次級繞組T2產生電壓，與此同時在脈沖變壓器T的驅動繞組T3激勵起正向電壓。
通常動作時激勵的正向電壓經由二極管8施加給電阻R14，對電容C11充電。電容C11的充電電壓使電壓檢測晶體管7導通。因此，施加給電阻R12以及偏置電阻R16的偏置電壓經由電壓檢測晶體管7的集電極-發射極而接地，峰值電流限制晶體管9截止。
因此，過電流檢測電路6按照流過電阻R11的電流值產生的電壓進行動作，在通常動作時讓能取得最大輸出電力的電流流過。
在待機狀態等的輕載時，由于控制電路5的控制信號功率晶體管TR2比通常工作時截止時間變長，因此，驅動繞組T3激勵的正向電壓降低。
因此，由于正向電壓降低，二極管8和由第一檢測電阻R14與第二檢測電阻R15分壓的電容11的兩端電壓也降低，所以，電壓檢測晶體管7的基極電壓也降低。因此，電壓檢測晶體管7截止。
若電壓檢測晶體管7截止，在此之前偏置電阻R16的一端經由電壓檢測晶體管7的集電極-發射極接地的狀態被解除。因此，經由二極管8加在偏置電阻16的偏置電壓被加到峰值電流限制晶體管9的基極，使峰值電流限制晶體管9導通。
峰值電流限制晶體管9導通，則第2補償電阻R12與第1補償電阻R11成為并聯狀態。因此，過電流檢測電路6的動作開始電平下降，限制流過功率晶體管TR2的峰值電流。
由于過電流檢測電路6的動作開始電壓被強制降低，流過功率晶體管TR2的電流以比通常的過電流檢測電路6的動作設定時小的電流值使過電流檢測電路6動作。而且由此降低過電流動作電平，則流過功率晶體管TR2的電流的峰值也下降。
另外，過電流檢測電路6以與脈沖變壓器T1的次級繞組T2相連的電解電容C1的充電電壓比通常動作時低的電壓開始動作，因此，即使間歇振蕩也不降低啟動時的振蕩頻率，成為高于聲波的振蕩頻率，因此在輕載時即使是間歇振蕩也以快速振蕩頻率動作，聽不見‘Pi，Pi’聲等的異常聲。
如前所述，由于啟動時驅動繞組T3激勵的正向電壓自身不存在，因此輕載時呈現與間歇振蕩同樣的狀態，由電壓檢測電路1判斷正向電壓較低，峰值電流限制電路3動作使過電流檢測電路6以低電壓動作，抑制了功率晶體管TR2的峰值電流而不能啟動。
但是本發明的開關電源電路中，輸入電壓檢測電路15的C12在充電到規定電壓之前使第1電壓檢測晶體管10截止，因此第2電壓檢測晶體管11導通。第2電壓檢測晶體管11導通，則峰值電流限制晶體管9被強制截止。
因此，過電流檢測電路6依據流過第1補償電阻R11的電流值而產生的電壓進行動作，讓能取得最大輸出電力的電流流過，可以啟動。
因此，如果選定第1電壓檢測電阻R17與電壓充電電容C12的大小，使第2電源電壓檢測晶體管11在成為通常動作狀態之前截止，則可以無障礙地啟動。
圖3是表示本發明的開關電源電路其他實施例的方框圖。與圖1相比，除了設置動作電壓發生電路16取代輸入電壓檢測電路15之外是相同的。
通常動作狀態以及輕載狀態的動作與圖1相同。
然而本發明的開關電路中的動作電壓發生電路16設定為啟動時不能向峰值電流限制電路3提供電流，在脈沖變壓器T的次級繞組T2激勵的負載電壓變為正常電壓之前，不產生動作電壓，使峰值電流限制電路3不動作。因此過電流檢測電路6接通常動作，功率晶體管TR2可流過通常電流，可以無障礙啟動。
圖4是表示本發明的開關電源電路的其他實施例的電路圖。
動作電壓發生電路16包括在整流電路S與地之間串聯的第1電壓檢測電阻R17和第2電壓檢測電阻R18；與第2電壓檢測電阻R18并聯的電壓充電電容C12。在第1電壓檢測電阻R17與第2電壓檢測電阻R18的接點，連接與峰值電流限制晶體管9相連的第2電阻12。
由于啟動時由驅動繞組T3激勵的正向電壓較低。因此在輕載時與間歇振蕩呈現同樣的減少，由電壓檢測電路1檢測出正向電壓較低，峰值電流限制電路3動作使過電流檢測電路6以較低電壓動作，抑制了功率晶體管TR2的峰值電流而不能啟動。
但是本發明的開關電路中的動作電壓發生電路16在電容C11充電時不能給峰值電流限制晶體管9提供充分的動作電壓，因而不動作。
因此，過電流檢測電路6依據流過補償電阻R11的電流值而產生的電壓進行動作，通常動作時讓能取得最大輸出電力的電流流過，可以啟動。
因此，如果選定第1電壓檢測電阻R17與電容C12的大小，使峰值電流限制晶體管9在成為通常動作狀態之前不動作，則可以無障礙地啟動。
本發明的開關電源電路的構成為由電壓檢測電路檢測間歇振蕩時正向電壓的減少，使峰值電流限制電路動作而強制降低過電流檢測電路的動作開始電壓，流過功率晶體管的電流以比通常的過電流檢測電路的動作設定時較小的電流值，使過電流檢測電路動作。由于在啟動狀態到變成正常狀態之間強制使峰值電流限制電路不動作，可以無障礙地啟動。
權利要求
1.一種開關電源電路，將AC電源的AC電壓通過整流電路進行整流，將提供給脈沖變壓器的整流電壓進行開關轉換，對與所述脈沖變壓器的次級繞組連接的負載提供規定的負載電壓，其特征為開關電源電路包括電壓檢測電路，檢測間歇振蕩時由脈沖變壓器的驅動繞組激勵的正向電壓的減少；峰值電流限制電路，在所述電壓檢測電路檢測出正向電壓減少時進行動作；過電流檢測電路，通過峰值電流限制電路動作而動作，使流過功率晶體管的電流減少；輸入電壓檢測電路，從電源投入時到變成正常狀態之間使所述峰值電流限制電路停止工作。
2.如權利要求1所述的開關電源電路，所述輸入電壓檢測電路包括第1及第2電壓檢測電阻，在所述整流電路的輸出與地之間串聯連接；電容，與所述第2電壓檢測電阻并聯連接；第1電壓檢測晶體管，其基極與所述第1及第2電壓檢測電阻的接點連接；第2電壓檢測晶體管，由第1電壓檢測晶體管控制，使峰值電流限制電路動作或不動作。
3.一種開關電源電路，將AC電源的AC電壓通過整流電路進行整流，將提供給脈沖變壓器的整流電壓進行開關轉換，對與所述脈沖變壓器的次級繞組連接的負載提供規定的負載電壓，其特征為開關電源電路包括電壓檢測電路，檢測間歇振蕩時由脈沖變壓器的驅動繞組激勵的正向電壓的減少；峰值電流限制電路，在所述電壓檢測電路檢測出正向電壓減少時進行動作；過電流檢測電路，通過峰值電流限制電路動作而動作，使流過功率晶體管的電流減少；動作電壓提供電路，在電源電壓變成正常狀態時給所述峰值電流限制電路提供動作電壓。
4.如權利要求3所述的開關電源電路，所述動作電壓提供電路包括第1及第2電壓檢測電阻，在所述整流電路的輸出與地之間串聯連接；電容，與所述第2電壓檢測電阻并聯連接，其特征為，提供給峰值電流限制電路的動作電壓是所述電容充電的充電電壓。
全文摘要
一種開關電源電路，用于防止在間歇振蕩動作時產生異常音，以便能無障礙地啟動。該開關電路包括檢測間歇振蕩時由脈沖變壓器的驅動繞組T3激勵的正向電壓減少的電壓檢測電路(1)；在所述電壓檢測電路檢測出正向電壓的減少時進行動作的峰值電流限制電路(3)；通過峰值電流限制電路動作而動作，使流過功率晶體管的電流變小的過電流檢測電路(6)；從電源投入時到變成正常狀態之間使峰值電流限制電路停止工作的輸入電壓檢測電路(15)。
文檔編號H02H7/122GK1520016SQ20041000325
公開日2004年8月11日 申請日期2004年2月3日 優先權日2003年2月6日
發明者齋藤孝昭, 西川円, 藤村芳夫, 夫 申請人:三洋電機株式會社