CN100472926C - 共振型开关电源装置 - Google Patents

共振型开关电源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100472926C
CN100472926C CNB2005800144558A CN200580014455A CN100472926C CN 100472926 C CN100472926 C CN 100472926C CN B2005800144558 A CNB2005800144558 A CN B2005800144558A CN 200580014455 A CN200580014455 A CN 200580014455A CN 100472926 C CN100472926 C CN 100472926C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
circuit
output
power supply
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005800144558A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1950997A (zh
Inventor
西原嗣礎
小松明幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1950997A publication Critical patent/CN1950997A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100472926C publication Critical patent/CN100472926C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H02M3/3376Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054Transistor switching losses
    • H02M1/0058Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815Resonant converters
    • H02M7/4818Resonant converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

为了提供以改变开关频率的方式使输出电压可变范围广的共振型开关电源装置,共振电路具有开关变压器、与开关变压器串联连接的第1共振单元、和与开关变压器并联连接的第2共振单元,由此,直流负载电流较大时的共振频率特性由第1共振单元的串联连接元件形成,直流负载电流较小时的共振频率特性由第1共振单元和上述第2共振单元的第2共振用电容及上述开关变压器形成。

Description

共振型开关电源装置
技术领域
本发明涉及共振型开关电源装置,特别涉及一种能够按照对应于输入电压、输出电压及负载电流的方式控制开关频率的共振型开关电源装置。
背景技术
图4是表示现有的共振型开关电源电路构成的电路图。
在图4中,AC整流单元103介由噪声滤波器102与商用电源101连接。由平滑电容104使来自该AC整流单元103的整流输出平滑。将由平滑电容104得到的直流输出供给具有开关工作的开关元件105A、105B的开关电路105。将该开关电路105的输出供给按照串联连接变压器107的初级线圈107A和共振用电容106A的方式构成的共振电路106。由二极管108A、108B和电容110构成的整流·平滑电路109与上述变压器107的次级线圈107B连接。该整流·平滑电路109,经过电压反馈电路113连接控制上述开关电路105的开关工作的控制电路120,并具有将直流输出供给外部的输出端子112A、112B。
电压反馈电路113介由电阻115与外部控制器端子124连接。通过将来自该外部控制器端子124的控制信号输入到电压反馈电路113,以得到预定的直流输出电压的方式调整共振型开关电源装置。
通常,在变压器中,以变压器次级侧输出电压成为所期望的最低电压的方式决定变压器的圈数比。在共振型开关电源装置中稳定地降低最低输出直流电压的情况下,需要增加变压器的初级侧线圈的圈数。
在这样构成的现有的共振型开关电源装置中,经过输出端子112A、112B从整流·平滑电路109输出的电压被输入到电压反馈电路113内的电压比较器113A中,与基准电压Vref进行比较。在电压比较器113A中与基准电压Vref进行比较而得到的误差电压经过光电耦合器113B被输入到控制电路120中。将控制电路120的控制输出施加在开关电路105的开关元件105A、105B上,而使开关频率改变。将以改变输出电压得到的控制电压以及相对于来自商用电源101的输入电压变动或负载变动得到的控制信号输入到外部控制器端子124。利用输入到外部控制器端子124的控制电压或控制信号,在现有的共振型开关电源装置中以生成预定的直流输出电压的方式进行控制。
又,例如,在日本特开平9-163735号专利公报中,公开了通过检测负载电流并根据该负载电流来控制变流变压器(converter transformer)的漏电感的现有的共振型开关电源装置。
专利文献1:日本特开平9-163735号公报
发明内容
但是,在以上述方式构成的现有的共振型开关电源装置的结构中,存在着当要在最大直流电压和最小直流电压的范围内,稳定地供给所期望的最大负载电流和最小负载电流时,必须增加变压器的初级侧线圈的圈数,而使变压器及其周边的电路大型化这样的问题。
进一步,在现有的共振型开关电源装置中,存在着以下问题:即在负载电流较大的情况下以及较小的情况下,无论在输出最大直流电压时和输出最小直流电压时的任一时候,为了在共振频率附近进行工作,如果扩大直流电压输出范围则不仅使稳定地进行控制变得困难并且损耗增加,效率也减低。
为了解决以上述方式构成的现有的共振型开关电源装置中的问题,本发明涉及的第1共振型开关电源装置具备:输出直流功率的电源电路;开关电路,具有输入上述电源电路的直流功率并互补地进行开关工作的多个开关元件;共振电路,输入上述开关电路的输出,具有串联连接的第1共振用电容和共振用线圈、开关变压器、和与上述开关变压器的初级线圈并联连接的第2共振用电容;整流平滑电路,输入上述开关变压器的次级侧输出,进行整流平滑后输出;电流检测电路,具有检测变压器、整流电路和电流电压变换电路,该检测变压器具有流过与上述开关变压器的初级线圈中所流过的电流值相同的电流值的初级线圈,该整流电路对上述检测变压器的次级侧输出进行整流,该电流电压变换电路对上述整流电路的输出进行电压变换;控制电路,输入来自上述电源电路、上述整流平滑电路和上述电流检测电路的各输出,控制上述开关电路中的上述开关元件的开关工作;和第1负载装置,与上述整流平滑电路的输出侧连接,也可以按照根据该共振型开关电源装置的输出通过上述控制电路调整上述第1负载装置的负载值的方式进行构成。
本发明涉及的第3共振型开关电源装置,在第1共振型开关电源装置的结构中进一步具备:正极与上述整流平滑电路输出的负侧连接的调整电源;和连接在上述调整电源的负极和上述整流平滑电路输出的正侧之间的第2负载装置,也可以按照根据该共振型开关电源装置的输出通过上述控制电路调整上述第2负载装置的负载值的方式进行构成。
本发明涉及的第4共振型开关电源装置,是根据供给负载的输出来控制开关频率而输出直流输出的装置,也可以具备:开关电路,按照开关频率使多个开关元件进行开关工作;共振电路,输入上述开关电路的输出,具有开关变压器、与上述开关变压器串联连接的第1共振单元、和与上述开关变压器并联连接的第2共振单元;整流平滑电路,对上述开关变压器的输出进行整流平滑;电压检测电路,检测来自上述整流平滑电路的直流输出电压;电流检测电路,从流过上述开关变压器的初级线圈的电流中检测出负载电流;和控制电路,根据上述电压检测电路和电流检测电路的各输出,对上述开关电路的开关频率进行控制。
本发明涉及的第5共振型开关电源装置,在第4共振型开关电源装置的结构中,也可以按照上述控制电路根据输入到上述开关电路的电压变动来控制开关频率的方式进行构成。
本发明涉及的第6共振型开关电源装置,在第4共振型开关电源装置的结构中,第1共振单元由与上述开关电路的输出连接的第1共振用电容和共振用线圈的串联连接元件构成,第2共振单元由与上述开关变压器的初级线圈并联连接的第2共振用电容构成,也可以构成为:直流负载电流较大时的共振频率特性由上述第1共振单元的串联连接元件形成,直流负载电流较小时的共振频率特性由上述第1共振单元和上述第2共振单元的第2共振用电容及上述开关变压器形成。
本发明涉及的第7共振型开关电源装置,在第4共振型开关电源装置的结构中,上述共振电路也可以构成为:具有开关变压器、与上述开关变压器的初级侧线圈串联连接的第1共振单元、与上述开关变压器的初级侧线圈并联连接的第2共振单元。
本发明涉及的第8共振型开关电源装置,在第4共振型开关电源装置的结构中,上述共振电路也可以构成为:具有开关变压器、与上述开关变压器的初级侧线圈串联连接的第1共振单元、与上述开关变压器的次级侧线圈并联连接的第2共振单元。
本发明涉及的第9共振型开关电源装置,在第6共振型开关电源装置的结构中,也可以按照在用于将输出供给负载的直流输出端子之间设置第1负载装置,上述第1负载装置具有相对于负载的最大输出供给功率的0.1到0.2%的范围内的假负载量的方式进行构成。
本发明涉及的第10共振型开关电源装置,在第7共振型开关电源装置的结构中,也可以按照在用于将输出供给负载的直流输出端子之间设置第2负载装置,相对于上述第2负载装置将供给负电压的调整电源串联连接,并由上述控制电路调整上述第2负载装置的假负载量的方式进行构成。
本发明涉及的第11共振型开关电源装置,在第6共振型开关电源装置的结构中,上述共振电路的共振频率的使用范围中的最大共振频率与最小共振频率之比优选在1.2到2.5的范围内。
根据本发明的共振型开关电源装置,即便在广范围内使输出电压可变的情况下,也能够向负载供给稳定的输出电压,并且能够实现功率损耗降低。
附图说明
图1是表示本发明涉及实施例1中的共振型开关电源装置的结构的电路图。
图2是表示实施例1的共振型开关电源装置中所形成的共振频率特性的一个例子的波形图。
图3是表示本发明涉及的共振型开关电源装置的其它结构的电路图。
图4是表示现有的共振型开关电源装置结构的电路图。
图中:
1 商用电源
2 噪声滤波器
3 AC整流单元
4 平滑电容
5 开关电路
5A、5B 开关元件
6 共振电路
6A、6B 共振用电容
6L 共振用线圈
7 开关变压器
7A 初级线圈
7B 次级线圈
8A、8B 整流二极管
9 整流·平滑电路
10 平滑电容
11 电阻
12A、12B 输出端子
16 电流检测电路
17 检测变压器
18A、18B 二极管
20 控制电路
21 第1负载装置
22 电容
23 电阻
24 外部控制器端子
25 第2负载装置
26 电源
具体实施方式
下面,参照附图对本发明涉及的共振型开关电源装置的优先实施方式进行说明。
实施例1
图1是表示本发明涉及的实施例1的共振型开关电源装置的构成的电路图。
在图1中,AC整流单元3经过噪声滤波器2与商用电源1连接。来自该AC整流单元3整流后的输出由平滑电容4平滑。将从该平滑电容4得到的直流输出供给开关电路5,该开关电路5具有以互补方式进行开关工作的开关元件5A、5B。将该开关电路5的输出供给共振电路6,该共振电路6由作为变压器的开关变压器7的初级线圈7A、2个共振用电容6A、6B和共振用线圈6L构成。
由二极管8A、8B、电容10和作为电压检测电路的电阻11构成的整流·平滑电路9与上述开关变压器7的次级线圈7B连接。控制上述开关电路5的开关工作的控制电路20与该整流·平滑电路9连接。又,在整流·平滑电路9中设置将直流输出供给外部的输出端子12A、12B。
如图1所示,在共振电路6中使共振用线圈6L与第1共振用电容6A串联连接,并且,使第2共振用电容6B与变压器7的初级线圈7A并联连接。串联连接的第1共振用电容6A和共振用线圈6L的值按以下方式设定:即主要当负载较重时也就是直流输出负载电流较大时,对应于实施例1的共振型开关电源装置中使用的开关频率范围内的低开关频率。又,与开关变压器7的初级线圈7A并联连接的第2共振用电容6B的值,按以下方式设定:即当负载较轻时也就是直流输出负载电流较小时,对应于实施例1的共振型开关电源装置中使用的开关频率范围内的高开关频率。
作为实施例1的共振型开关电源装置的共振电路6中的各要素的设定值的一个具体例子,第1共振用电容6A为0.022μF,共振用线圈6L为157μH,第2共振用电容66为0.022μF。而且,当实施例1的共振型开关电源装置中使直流输出电压从40V~0.4V变化时,开关频率范围中的较低的开关频率约为85kHz,较高的开关频率约为120kHz。
此外,通过将较高的开关频率设定得更高而设置负载装置21作为后述的假负载,降低实际进行工作的开关频率,由此也可以在预定的开关频率范围内进行工作。
在实施例1的共振型开关电源装置中,较低的共振频率约为85kHz,较高的共振频率约为120kHz,根据负载电流、负载电压和输入到开关变压器7的输入电压,而且根据综合各要素的特性的共振频率特性,经过开关变压器7将功率输入到整流·平滑电路9中,而使所期望的直流输出供给负载。
在实施例1的共振型开关电源装置中,通过第1共振用电容6A和共振用线圈6L,在较低的共振频率即约85kHz时形成共振峰值值。又,除第1共振用电容6A和共振用线圈6L外,通过与开关变压器7并联连接的第2共振用电容6B和开关变压器7,在较高的共振频率即约120kHz时形成共振峰值值。图2是表示在实施例1的共振型开关电源装置中形成的共振频率特性的一个例子的波形图。在图2中,纵轴是电压[V],横轴是频率[kHz]。在图2所示的波形图中,直流负载电流较大时的共振频率特性中共振峰值值位于85kHz。又,在直流负载电流较小时的共振频率特性中共振峰值值位于120kHz。这样,在实施例1的共振型开关电源装置中,通过负载的大小使共振频率特性发生变化。
直流负载电流较大时的共振频率特性,主要由将第1共振用电容6A和共振用线圈6L串联的串联连接元件的特性决定。又,直流负载电流较小时的共振频率特性,除第1共振用电容6A和共振用线圈6L外,由与开关变压器7并联连接的第2共振用电容6B和开关变压器7的特性决定。
当直流负载电流较大时形成共振频率特性中较低的共振峰值值,这是因为开关变压器7的阻抗较低,第1共振用电容6A和共振用线圈6L的串联连接元件成为主要,由此形成约85kHz的共振峰值值。又,当直流负载电流较小时形成共振频率特性中较高的共振峰值值,这是因为:由于开关变压器7的阻抗起作用,与开关变压器7并联连接的第2共振用电容6B的阻抗介入,通过第1共振用电容6A和共振用线圈6L的串联连接元件以及第2共振用电容6B和开关变压器7的并联连接元件的合成阻抗,在约125kHz上形成共振峰值值。
在本发明中,作为优选,考虑到输出特性的稳定性等,以最大频率和最小频率之频率比在1.2~2.5的范围内的方式对共振电路6中实际使用的共振频率的频带进行控制。优选利用从约60kHz~150kHz范围内的频带特性。进一步作为优选,如上所述,可以利用从85kHz到120kHz范围内的频带特性,这时的频率比为1.4。由此,即便使用的共振用电容、共振用线圈的值在上述设定值以外,如果将频率比约为1.4的范围选择作为使用区域,则也能够稳定地进行控制。
在实施例1的共振型开关电源装置中,实现了具有对于以下较宽范围的变化根据负载存在不同共振峰值的频率特性的装置,即在输出电压较高的情况下,从负载较重时(直流输出负载电流较大时)到负载较轻时(直流输出负载电流最小时)的较宽范围,也就是从向负载的直流输出功率较大时到输出电压较低直流输出负载电流较小时的较大范围。所以,实施例1的共振型开关电源装置具有以与负载相应的方式具有不同峰值的共振频率特性,由此综合共振电路6等各要素的特性的共振频率特性成为宽频带。其结果,实施例1的共振型开关电源装置与只具有1个峰值的共振频率特性的情况相比,能够更稳定地改变开关频率,由此稳定地输出直流输出。
此外,在实施例1的共振型开关电源装置中,也可以根据所要求的直流负载功率,通过对第2共振用电容6B的值进行选择,形成具有1个共振峰值的具有1个共振频率特性的装置。
在本发明的实施例1的共振型开关电源装置中,按照根据负载变化使频率特性的峰值位置改变的方式进行构成,并按照也包含开关变压器7的次级侧的负载的方式综合地将共振频率特性设定在宽频带中,就能够从负载较重直流输出负载电流较大时(输出功率大)到负载较轻直流输出负载电流较小时(输出功率小),根据宽频带化了的共振频率特性输出所要的直流功率。其结果,能够在不使开关变压器7大型化的情况下,稳定地控制开关频率而向负载供给直流功率。
如图1所示,在本发明的实施例1的共振型开关电源装置中,将第1负载装置21连接在输出端子12A、12B之间。又,经过电源26将第2负载装置25连接在输出端子12A和输出端子12B之间。电源26的正极与接地侧的输出端子12B连接,电源26的负极经过第2负载装置25与另一个输出端子12A连接。第1负载装置21和第2负载装置25为可变电阻型,按照通过控制电路20控制作为负载值的电阻值的方式进行构成。
又,在本发明的实施例1的共振型开关电源装置中,由外部控制器端子24输入的控制信号与控制电路20的控制输入端子“Vcnt IN”连接。第1负载装置21和第2负载装置25分别与控制电路20的输出端子“VcntOUT1”、“Vcnt OUT2”连接。
将第1负载装置21用作假负载。在直流输出电压较低并且负载较轻的情况下,通过升高开关频率,使用假负载可得到稳定的输出电压,由此,在本发明的实施例1的共振型开关电源装置中,可以使用第1负载装置21。
作为实施例1的共振型开关电源装置的一个具体的例子,对最高输出电压为40V和输出电流为20A的情形进行说明。在共振用电容6A为0.022μF,共振用线圈6L为157μH,共振用电容6B为0.022μF的共振电路6中,当使输出电压从40V到0.4V可变时,由控制电路20输出的开关频率则为约60kHz~约840kHz。在这样构成的共振电路6中,开关频率约为840kHz,最高开关频率过高就不实用。因此,在输出电压的两端作为假负载设置最大直流输出40[V]×20[A]=800[VA]的0.1%~0.2%左右的假负载。例如,当附加具有0.1%(=0.8VA=0.4V×2A)左右的直流输出的假负载时,作为开关频率约为300kHz,由此成为实用的频率。
当然,即便在输出电压为0.4V以外的情形中,也能够按照将与该输出电压对应的开关频率作为实用的频率范围的方式附加假负载。
在实施例1的共振型开关电源装置的第1负载装置21中,具有下面所述的功能。在根据输入到外部控制端子24的控制信号而使输出电压降低的情况下,当负载电流为0A时,由于平滑电容10等的影响而使应答性恶化。因此,直到输出电压达到目标电压为止,通过由第1负载装置21增加负载,可以针对来自外部控制器端子24的信号,以大致瞬时并且稳定的方式降低输出电压。即,为了当负载较轻时在不提高开关频率的情况下改善应答性,可以通过控制第1负载装置21的电阻值实现对应。
又,在实施例1的共振型开关电源装置的第2负载装置25中,具有下面所述的功能。通过第1负载装置21的负载控制可将输出电压无限地假设为0V,但是因为0V是最低设定电压值,所以存在着由于该装置内的构成部件等的离散偏差等而使输出电压达不到0V的情形。在这种情形中,在第2负载装置25的一端上加上负电压而对第2负载装置25的负载进行调节,就可使输出电压降低到0V。即,因为按照使来自第2负载装置25的输出可变到负电压为止的方式进行构成,所以即便存在装置内构成部件等的离散偏差,也可以完全地使输出电压降低到0V为止。
如上所述,在实施例1的共振型开关电源装置中,因为加上负电压的调整电源即电源26与第2负载装置25串联连接,所以通过调整第2负载装置25的负载,能够确实地使直流输出电压为0V。此外,在实施例1的共振型开关电源装置中,说明了由第1负载装置21和第2负载装置25这2个模块(block)构成的例子,但是也可以按照集成1个单元的方式进行构成。
在实施例1的共振型开关电源装置中,经过电阻11将来自输出端子12A的直流输出电压输入到控制电路20的端子“V-FB”中。这样,因为将直流输出电压输入到控制电路20的端子“V-FB”中,所以在控制电路20中检测直流输出电压的变动,控制开关频率。这样,在实施例1的共振型开关电源装置中,构成电压反馈电路。
下面,对实施例1的共振型开关电源装置中的电流检测电路16进行说明。
电流检测电路16检测在开关变压器7的初级线圈7A中流动的电流,供给控制电路20。具体地说,当令在开关变压器7的初级线圈7A中流动的电流为Ia时,就在与开关变压器7串联连接的电流检测用的检测变压器17的初级线圈17A中也流动着实质上相同的电流Ia。例如当令检测变压器17的圈数比为100:1时,在检测变压器17的次级线圈17B中流过Ia/100的电流。由电流电压变换电路即电阻19将流过该次级线圈17B的电流Ia/100变换成电压,供给控制电路20的端子“Ocv”。控制电路20根据输入到端子“Ocv”的电压值进行电流检测。这里进行的电流检测主要是进行过电流检测。在控制电路20中,当检测出预定的过电流时,就进入电流限制模式而施电流限制。
经过电容22和电阻23的串联连接元件将由电流检测电路16输出的电压输入到电压反馈电路。即,电流检测电路16输出与从作为电压检测电路的电阻11到控制电路20的端子“V-FB”的导线连接。这样,按照经过电容22和电阻23的串联连接元件将来自电流检测电路16的输出输入到由电阻11构成的电压反馈电路的方式进行构成。因此,形成在基于电压的控制上加上(根据相位的不同减去)基于电流的控制的构成。通过这样的构成,图1所示的实施例1的共振型开关电源装置可以提高输出电压的稳定性。
在可以急剧地改变应该输出的设定电压的情形等中,在图4所示的现有的共振型开关电源装置中,存在着因为只用电压反馈电路进行控制而根据设定电压发生上冲或下冲使稳定度恶化的情形。因此,在实施例1的共振型开关电源装置中,对由电流检测电路16检测出的电流进行电压变换,经过电容22和电阻23将该电压加在电压反馈电路上与控制电路20的端子“V-FB”连接。
由此,在本发明涉及的实施例1的共振型开关电源装置中,除检测电压并进行控制外,也同时检测电流并进行控制的构成,由此可以进行更高精度的控制。其结果,实施例1的共振型开关电源装置,没有由设定电压引起的上冲或下冲,从而能够提高输出电压的稳定性。
此外,在实施例1的共振型开关电源装置中,虽然是使电容22和电阻23串联连接的构成,但是即便是只有电容或只有电阻的构成、或者置换成线圈等也能够得到大致等同的性能。
在实施例1的共振型开关电源装置中,构成为:平滑电容4的两端与控制电路20的输入端子“Vin”连接,由控制电路20监视输入电压。在实施例1的共振型开关电源装置中,当开关变压器7的输入侧的电压从预先决定的电压偏离时,通过由控制电路20控制第1开关元件5A和第2开关元件5B的开关频率来进行开关变压器7的输入侧的电压控制,由此能够达到提高作为电源装置的安全性的目的。
如以上所述,在实施例1的共振型开关电源装置中,具有以下构成:即,使共振用线圈6L与第1共振用电容6A串联连接,并且使第2共振用电容6B与开关变压器7的初级线圈7A并联连接。因为这样地进行构成,所以实施例1的共振型开关电源装置,当输出电压较高并且电流也较大时即当应该供给的负载功率较大时,以及当输出电压较低并且电流也较小时即当应该供给的负载功率较小时,备有具有多个不同峰值的共振频率特性。其结果,实施例1的共振型开关电源装置能够提供一种能够针对负载供给稳定的输出功率的共振型开关电源装置。
此外,在实施例1的共振型开关电源装置的构成中,即便在省略了第2共振用电容6B(或追加在共振用电容6B中)使共振用电容与开关变压器7的次级线圈7B并联连接,并将它的值设定为所要的值进行使用的构成中,也能够得到与实施例1的共振型开关电源装置大致相同的特性。图3是表示本发明的共振型开关电源装置的其它构成的电路图。如图3所示,该共振型开关电源装置是从图1所示的共振型开关电源装置的构成中删除共振用电容6B,在开关变压器7的次级侧输出上重新设置第3共振用电容6C和第4共振用电容6D的例子。即便在图3所示的共振型开关电源装置的构成中,也能够得到与上述图1所示的实施例1的共振型开关电源装置同样的特性和效果。
进一步,在实施例1的共振型开关电源装置中,除商用电源1、噪声滤波器2、AC整流单元3外,通过连接有源滤波电路,商用电源可以是多种类型的共振电源装置,并且因为输入电压稳定所以能够得到输出电压更稳定的性能。
与本发明有关的共振型开关电源装置,可以使输出电压在广大的范围内变化,并且能够向负载供给稳定的输出电压,作为通用小型的可变型稳定化电源具有优越的效果。
本发明涉及的共振型开关电源装置,可以使输出电压在较宽的范围内变化并且能够针对负载供给稳定的输出电压,从而有用。

Claims (8)

1.一种共振型开关电源装置,其特征在于,具备:
输出直流功率的电源电路;
开关电路,输入上述电源电路的直流功率,具有以互补方式进行开关工作的多个开关元件;
共振电路,输入上述开关电路的输出,具有串联连接的第1共振用电容和共振用线圈、开关变压器、和与上述开关变压器的初级线圈并联连接的第2共振用电容;
整流平滑电路,输入上述开关变压器的次级侧输出,进行整流平滑后输出;
电流检测电路,具有检测变压器、整流电路和电流电压变换电路,该检测变压器具有流过与上述开关变压器的初级线圈中所流过的电流值相同的电流值的初级线圈,该整流电路对上述检测变压器的次级侧输出进行整流,该电流电压变换电路对上述整流电路的输出进行电压变换;
控制电路,输入来自上述电源电路、上述整流平滑电路和上述电流检测电路的各输出,对上述开关电路中的上述开关元件的开关工作进行控制;和
第1负载装置,与上述整流平滑电路的输出侧连接,
按照根据该共振型开关电源装置的输出通过上述控制电路调整上述第1负载装置的负载值的方式构成。
2.根据权利要求1所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
进一步具备:正极与上述整流平滑电路输出负侧连接的调整电源;和连接在上述调整电源的负极和上述整流平滑电路输出正侧之间的第2负载装置,按照根据该共振型开关电源装置的输出通过上述控制电路调整上述第2负载装置的负载值的方式构成。
3.一种共振型开关电源装置,根据供给负载的输出来控制开关频率而输出直流输出,其特征在于,具备:
开关电路,按照开关频率使多个开关元件进行开关工作;
共振电路,输入上述开关电路的输出,具有开关变压器、与上述开关变压器串联连接的第1共振单元、和与上述开关变压器并联连接的第2共振单元;
整流平滑电路,对上述开关变压器的输出进行整流平滑;
电压检测电路,检测来自上述整流平滑电路的直流输出电压;
电流检测电路,从流过上述开关变压器的初级线圈的电流中检测出负载电流;和
控制电路,根据上述电压检测电路和电流检测电路的各输出,对上述开关电路的开关频率进行控制,
第1共振单元由与上述开关电路输出连接的第1共振用电容和共振用线圈的串联连接元件构成,第2共振单元由与上述开关变压器的初级线圈并联连接的第2共振用电容构成;
直流负载电流较大时的共振频率特性由上述第1共振单元的串联连接元件形成,直流负载电流较小时的共振频率特性由上述第1共振单元和上述第2共振单元的第2共振用电容及上述开关变压器形成,
在用于将输出供给负载的直流输出端子之间设置第1负载装置,上述第1负载装置具有相对于负载的最大输出供给功率的0.1~0.2%的范围内的假负载量。
4.根据权利要求3所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
按照上述控制电路根据输入到上述开关电路的电压变动来控制开关频率的方式构成。
5.根据权利要求3所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
上述共振电路具有:开关变压器、与上述开关变压器的初级侧线圈串联连接的第1共振单元、与上述开关变压器的初级侧线圈并联连接的第2共振单元。
6.根据权利要求3所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
上述共振电路具有:开关变压器、与上述开关变压器的初级侧线圈串联连接的第1共振单元、与上述开关变压器的次级侧线圈并联连接的第2共振单元。
7.根据权利要求3所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
在用于将输出供给负载的直流输出端子之间设置第2负载装置,将供给负电压的调整电源与上述第2负载装置串联连接,并通过上述控制电路对上述第2负载装置的假负载量进行调整。
8.根据权利要求3所述的共振型开关电源装置,其特征在于,
上述共振电路的共振频率的使用范围中的最大共振频率与最小共振频率之比是在1.2~2.5的范围内。
CNB2005800144558A 2004-05-07 2005-04-20 共振型开关电源装置 Expired - Fee Related CN100472926C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004138228 2004-05-07
JP138228/2004 2004-05-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1950997A CN1950997A (zh) 2007-04-18
CN100472926C true CN100472926C (zh) 2009-03-25

Family

ID=35320514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800144558A Expired - Fee Related CN100472926C (zh) 2004-05-07 2005-04-20 共振型开关电源装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7446512B2 (zh)
JP (1) JP4762134B2 (zh)
CN (1) CN100472926C (zh)
WO (1) WO2005109618A1 (zh)

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007068266A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Sony Corp 電子機器
US7675759B2 (en) 2006-12-01 2010-03-09 Flextronics International Usa, Inc. Power system with power converters having an adaptive controller
US9197132B2 (en) 2006-12-01 2015-11-24 Flextronics International Usa, Inc. Power converter with an adaptive controller and method of operating the same
JP4222421B2 (ja) * 2007-02-28 2009-02-12 サンケン電気株式会社 多出力スイッチング電源装置
US7468649B2 (en) 2007-03-14 2008-12-23 Flextronics International Usa, Inc. Isolated power converter
JP4935499B2 (ja) * 2007-05-18 2012-05-23 サンケン電気株式会社 直流変換装置
JPWO2009011091A1 (ja) * 2007-07-18 2010-09-16 パナソニック株式会社 スイッチング電源装置
JP5282197B2 (ja) * 2007-09-01 2013-09-04 正敏 井森 共振の周波数依存性を利用して直流電圧を安定化する電源における搬送波の振幅の制御
US8150339B2 (en) * 2007-11-05 2012-04-03 Qualcomm, Incorporated Switchable-level voltage supplies for multimode communications
US8058820B2 (en) * 2008-01-14 2011-11-15 Tai-Her Yang Uni-directional light emitting diode drive circuit in pulsed power parallel resonance
US8102678B2 (en) * 2008-05-21 2012-01-24 Flextronics Ap, Llc High power factor isolated buck-type power factor correction converter
JP5251391B2 (ja) * 2008-09-19 2013-07-31 サンケン電気株式会社 Dc/acコンバータ
US8488355B2 (en) 2008-11-14 2013-07-16 Power Systems Technologies, Ltd. Driver for a synchronous rectifier and power converter employing the same
CN102342007B (zh) 2009-01-19 2015-01-07 伟创力国际美国公司 用于功率转换器的控制器
WO2010083514A1 (en) 2009-01-19 2010-07-22 Flextronics International Usa, Inc. Controller for a power converter
US8040695B2 (en) * 2009-03-13 2011-10-18 American Power Conversion Corporation Method for portioning output current of a DC-DC converter
JP5347637B2 (ja) * 2009-03-27 2013-11-20 富士電機株式会社 スイッチング電源
US9019061B2 (en) 2009-03-31 2015-04-28 Power Systems Technologies, Ltd. Magnetic device formed with U-shaped core pieces and power converter employing the same
US9134348B2 (en) 2009-04-16 2015-09-15 Panoramic Power Ltd. Distributed electricity metering system
US9678114B2 (en) 2009-04-16 2017-06-13 Panoramic Power Ltd. Apparatus and methods thereof for error correction in split core current transformers
WO2010119332A1 (en) 2009-04-16 2010-10-21 Panoramic Power Ltd. Apparatus and methods thereof for power consumption measurement at circuit breaker points
US8643222B2 (en) * 2009-06-17 2014-02-04 Power Systems Technologies Ltd Power adapter employing a power reducer
US9077248B2 (en) 2009-06-17 2015-07-07 Power Systems Technologies Ltd Start-up circuit for a power adapter
US8514593B2 (en) * 2009-06-17 2013-08-20 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter employing a variable switching frequency and a magnetic device with a non-uniform gap
US8638578B2 (en) 2009-08-14 2014-01-28 Power System Technologies, Ltd. Power converter including a charge pump employable in a power adapter
US8976549B2 (en) 2009-12-03 2015-03-10 Power Systems Technologies, Ltd. Startup circuit including first and second Schmitt triggers and power converter employing the same
US8520420B2 (en) 2009-12-18 2013-08-27 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for modifying dead time between switches in a power converter
US9246391B2 (en) 2010-01-22 2016-01-26 Power Systems Technologies Ltd. Controller for providing a corrected signal to a sensed peak current through a circuit element of a power converter
US8787043B2 (en) 2010-01-22 2014-07-22 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for a power converter and method of operating the same
JP5509954B2 (ja) * 2010-03-17 2014-06-04 セイコーエプソン株式会社 回路装置及び電子機器
CN102870320B (zh) 2010-03-17 2016-11-02 电力系统技术有限公司 功率转换器的控制系统及其操作方法
GB2478992B (en) 2010-03-26 2014-11-19 Russell Jacques Regulating controller for controlled self-oscillating converters using bipolar junction transistors
DE112011101073T5 (de) * 2010-03-26 2013-01-10 Power Systems Technologies,Ltd. Netzteil mit einem Hub für einen universellen seriellen Bus
JP5693048B2 (ja) 2010-05-31 2015-04-01 キヤノン株式会社 電流共振電源
US8792257B2 (en) 2011-03-25 2014-07-29 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter with reduced power dissipation
EP2722967A4 (en) * 2011-06-17 2015-09-09 Toyota Jidoshokki Kk NON-CONTACT RESONANCE TYPE ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM
JP5768886B2 (ja) * 2011-08-04 2015-08-26 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
JP5873293B2 (ja) * 2011-10-31 2016-03-01 キヤノン株式会社 電源装置および画像形成装置
US8792256B2 (en) 2012-01-27 2014-07-29 Power Systems Technologies Ltd. Controller for a switch and method of operating the same
JP6087632B2 (ja) * 2012-01-30 2017-03-01 キヤノン株式会社 電力供給装置及び記録装置
US9190898B2 (en) 2012-07-06 2015-11-17 Power Systems Technologies, Ltd Controller for a power converter and method of operating the same
US9106130B2 (en) 2012-07-16 2015-08-11 Power Systems Technologies, Inc. Magnetic device and power converter employing the same
US9214264B2 (en) 2012-07-16 2015-12-15 Power Systems Technologies, Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
US9099232B2 (en) 2012-07-16 2015-08-04 Power Systems Technologies Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
US9379629B2 (en) 2012-07-16 2016-06-28 Power Systems Technologies, Ltd. Magnetic device and power converter employing the same
JP5929667B2 (ja) * 2012-09-25 2016-06-08 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置及びバイアス電源装置
US9240712B2 (en) 2012-12-13 2016-01-19 Power Systems Technologies Ltd. Controller including a common current-sense device for power switches of a power converter
TWI513168B (zh) * 2012-12-20 2015-12-11 Compal Electronics Inc 電源轉換裝置
US9178440B2 (en) * 2013-04-16 2015-11-03 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and method for resonant converters
US9300206B2 (en) 2013-11-15 2016-03-29 Power Systems Technologies Ltd. Method for estimating power of a power converter
CN105450030B (zh) * 2014-09-18 2018-11-09 南京航空航天大学 双变压器变绕组隔离变换器及其控制方法
JP6313178B2 (ja) * 2014-09-29 2018-04-18 株式会社神戸製鋼所 オイルフリースクリュ圧縮機及びその設計方法
WO2016149319A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Finsix Corporation Control of resonant power converters
US9891252B2 (en) 2015-07-28 2018-02-13 Panoramic Power Ltd. Thermal management of self-powered power sensors
US10024885B2 (en) 2015-07-28 2018-07-17 Panoramic Power Ltd. Thermal management of self-powered power sensors
JP6442744B2 (ja) * 2015-10-08 2018-12-26 正敏 井森 周波数の可変な搬送波が共振回路を駆動する安定化電源
US10085316B2 (en) * 2015-09-16 2018-09-25 Philips Lighting Holding B.V. Circuit for LED driver
CN107342688B (zh) * 2016-04-29 2020-01-17 华为技术有限公司 一种谐振功率变换器及其频率跟踪方法
JP6969902B2 (ja) * 2017-05-29 2021-11-24 株式会社東芝 車両用電源装置
CN110957914B (zh) * 2018-09-26 2021-09-07 台达电子工业股份有限公司 变换装置
CN114244122A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种半桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路
CN114244123A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 北京动力源科技股份有限公司 一种全桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648017A (en) * 1985-02-06 1987-03-03 Reliance Electric Company Control of a series resonant converter
US4814962A (en) * 1988-05-27 1989-03-21 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Zero voltage switching half bridge resonant converter
US5321235A (en) * 1991-06-04 1994-06-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Half-bridge converter switching power supply for magnetron
JPH09163735A (ja) 1995-11-30 1997-06-20 Shimadzu Corp 共振型スイッチング電源装置
JPH10225119A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Tdk Corp スイッチング電源
JP2001078447A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Sony Corp スイッチング電源回路
JP2001359279A (ja) 2000-06-12 2001-12-26 Sony Corp ブリッジ型dc−dcコンバータ
US6344979B1 (en) * 2001-02-09 2002-02-05 Delta Electronics, Inc. LLC series resonant DC-to-DC converter
JP2003319650A (ja) * 2002-04-18 2003-11-07 Sanken Electric Co Ltd 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005109618A1 (ja) 2005-11-17
US7446512B2 (en) 2008-11-04
CN1950997A (zh) 2007-04-18
JPWO2005109618A1 (ja) 2008-03-21
JP4762134B2 (ja) 2011-08-31
US20080024094A1 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100472926C (zh) 共振型开关电源装置
US10965156B2 (en) Capacitive wireless power transfer by means of adaptive matching networks
US10666090B2 (en) Inductively controlled series resonant AC power transfer
JP6489212B2 (ja) 固定チューニングおよび電力制限機能を有する可変距離ワイヤレス給電システム
CN110212767B (zh) 实现llc谐振变换器多步调频的数字控制方法
US20230216348A1 (en) High Performance Variable Ratio Switched Capacitor Power Converter
JP2002199718A (ja) 共振型スイッチング電源装置
KR102432265B1 (ko) 정류 회로 및 이를 포함하는 장치
CN110949152A (zh) 无线充电系统、方法及汽车无线充电装置
EP2691783B1 (en) Apparatus for current measurement
US10742072B2 (en) Wireless power transmitter circuit and control circuit and control method thereof
US20140313801A1 (en) Controlled rectifier with a b2 bridge and only one switching device
CN102664528A (zh) 一种开关电源
CN103314514B (zh) 切换模式电力供应器中的效率最优化、经校准无传感器的电力/能量转换
CN209963967U (zh) 一种输出可调电源电路
JP2001008452A (ja) 電源装置
Zaheer et al. Parallel tuned contactless power pickup using saturable core reactor
CN107370352A (zh) 具有功率因子校正功能的电源供应器及其控制电路与方法
CN109463024A (zh) 具有自电压调节整流器的无线电力接收器
CN107707116A (zh) 直流对直流电源转换器电路及使用其控制输出电压的方法
CN115534715B (zh) 一种可配置充电电压和充电电流的恒流恒压ipt系统
US20230327650A1 (en) Continuously variable active reactance systems and methods
Wu et al. Analysis and design of an AC processing pickup for IPT systems
KR101716778B1 (ko) 출력의 독립적인 제어가 가능한 다중 출력 플라이백 컨버터 및 전력 변환 방법
CN114144968A (zh) 用于将电力传输到电负载的转换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090325

Termination date: 20130420