CN102195486A - 绝缘型开关电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低成本且高功能的开关电源装置，避免在使用脉冲变压器、驱动器变压器、光电耦合器中产生的问题。开关电源装置(101)包括：PFC转换器(41)、DC-DC转换器(51)、对它们进行控制的一次侧数字控制电路(15)、以及二次侧数字控制电路(16)。二次侧数字控制电路(16)按照输出电压检测电路(12)的检测电压，向一次侧数字控制电路(15)发送DC-DC转换器(51)的开关元件(Q1)的接通时间数据。据此，一次侧数字控制电路(15)对开关元件(Q1)的接通时间进行控制。

Description

绝缘型开关电源装置
技术领域
本发明涉及在需要一次-二次间的绝缘的开关电源装置中，在控制电路中采用DSP(数字信号处理器，Digital Signal Processor)等数字控制电路的绝缘型开关电源装置。
背景技术
在将商用电源作为输入的开关电源装置中，出于安全上的原因，有义务附加变压器的一次-二次间的绝缘。在对二次侧的输出电压和输出电流进行控制时，检测这些值并反馈至一次侧，由此对一次侧的开关电路进行控制，但是在该反馈电路中也需要一次-二次间的绝缘(参照专利文献1)。
此外，近年来关注于在对一次侧的开关进行控制的控制电路中采用所谓微型处理器或DSP这样的数字控制电路的“数字控制电源”。通常，用于对一次侧的开关电路进行控制的数字控制电路一般配置在一次侧，但是当输入电压较高时，必须或者使用由高耐压的半导体设备制造的数字控制电路，或者在变压器中设置另外的绕组来生成数字控制电路用的驱动电压。此外，为了利用数字控制电路的优点即通信功能，有配置在二次侧(负载侧)的要求。即，与负载电路或外部机器之间进行通信，进行各种信息的接收发送时，将数字控制电路配置在二次侧是适当的。
这里，图1中示出专利文献1中所示的绝缘型DC-DC转换器的基本结构。
在图1中，变压器T1包括一次绕组N1及二次绕组N21、N22，在一次绕组N1上连接由桥式连接的4个开关元件QA、QB、QC、QD构成的开关电路SW以及电感器(inductor)L1。在输入电源1和开关电路之间设置由普通模式扼流圈CH和旁路电容器C1～C6构成的滤波器电路以及电流互感器(current transformer)CT。在电流互感器CT的二次侧连接电阻R3及整流二极管D3，并将流过一次侧的电流作为电压信号取出。
在开关电路SW的4个开关元件QA～QD上连接驱动电路11。
在变压器T1的二次绕组N21、N22上设置由整流二极管D1、D2、电感器L2、以及电容器C7构成的整流平滑电路。从该整流平滑电路向输出端子T21、T22输出输出电压。在该输出端子T21-T22之间连接负载电路2。此外，在输出端子T21-T22之间设置由电阻R1、R2构成的输出电压检测电路。
数字控制电路10由DSP(Digital Signal Processor)构成，设置在二次侧。该数字控制电路10向脉冲变压器(pulse transformer)T2输出针对开关电路SW的控制脉冲信号。由此，驱动电路11经由脉冲变压器T2输入上述控制脉冲信号，驱动开关电路SW的各开关元件QA～QD。
驱动电路11以脉冲变压器T2中的控制脉冲信号的上升定时和下降定时为基础，对开关元件QA～QD的驱动脉冲信号进行相位控制，并交替接通/断开开关元件QA、QD的组和QB、QC的组。
专利文献1：国际公开第2009/011374号小册子(Pamphlet)
如图1所示，在将数字控制电路配置在二次侧，对一次侧的开关电路进行控制的情况下，通过采用脉冲变压器T2，能够使变压器小型化。但是，由于一般脉冲变压器的感应系数(inductance)值较小，所以仅能传送脉冲波形的边沿(edge)部分的信号。由此，由于仅传送定时信号，所以必须在一次侧设置接受定时信号并生成实际上驱动开关电路的信号的驱动电路。如果省略该驱动电路，则必须将脉冲状的驱动信号本身从二次侧传送至一次侧，并需要感应系数值较大的变压器(驱动变压器：drive transformer)，从而无法小型化。此外，如果采用光电耦合器(photocoupler)等绝缘元件，就会有响应性恶化和随时间劣化的问题存在。
此外，在由DSP等数字控制电路进行控制的开关电源装置中，在以商用电源作为输入的电力容量较大的电源装置的情况下，为了清除谐波电流(harmonic current)限制，而事实上必须搭载PFC(功率因数矫正：Power Factor Correction)转换器。在构成具备PFC转换器的DC-DC转换器的情况下，如果由1个数字控制电路进行PFC转换器的控制和DC-DC转换器的控制，则会有要求该数字控制电路有较高的高速处理性能这样其他的问题存在。
发明内容
因此，本发明的目的在于，在维持采用数字控制电路的优点的同时，提供一种部件数较少、低成本且高功能的绝缘型开关电源装置。
本发明的绝缘型开关电源装置包括：
PFC转换器，其中，该PFC转换器包括：
电压输入部，其输入商用电源电压；
整流电路，其对从上述电压输入部输入的商用电源电压进行整流；
至少1个升压转换器电路，其与上述整流电路的次级连接，且包括电感器、开关元件、整流元件；
平滑电路，其与上述升压转换器电路的后级连接；和
开关控制单元，其对上述开关元件进行接通/断开控制，以使从上述商用电源输入的输入电流相对上述商用电源电压成为相似形，
本发明的绝缘型开关电源装置还包括：
变压器，其至少具有绝缘的一次绕组及二次绕组；
开关电路，其对从上述平滑电路施加在上述一次绕组上的电压进行开关；
二次侧整流平滑电路，其对在上述二次绕组中产生的交流电压进行整流平滑；
电压输出部，其输出由上述二次侧整流平滑电路得到的电压；
二次侧输出电压检测单元，其检测上述二次侧整流平滑电路的输出电压；
一次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的一次侧，并具有开关控制单元，该开关控制单元对上述整流开关电路或上述开关电路中的至少一方的接通/断开动作进行控制；
二次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的二次侧，输入由上述二次侧输出电压检测单元检测出的信号，并具有反馈控制单元，该反馈控制单元生成用于对上述开关电路进行控制的反馈信号；和
信号绝缘传递单元，其在上述一次侧数字控制电路和上述二次侧数字控制电路之间保持绝缘状态，并进行串行通信。
此外，本发明的开关电源装置包括：
无桥式(bridgeless)PFC转换器，
其中，该无桥式PFC转换器包括：
电压输入部，其输入商用电源电压；
平滑电路，其中，由开关元件和整流元件的串联电路构成的第1整流电路经由电感器与上述电压输入部的第1端子连接，由开关元件和整流元件的串联电路构成的第2整流电路与上述电压输入部的第2端子连接，上述第1及第2整流电路的开关元件侧端子彼此之间、以及整流元件侧端子彼此之间连接，且该平滑电路连接在其后级；和
开关控制单元，其对上述第1及第2开关元件进行接通/断开控制，以使从上述商用电源输入的输入电流相对上述商用电源电压成为相似形，
本发明的开关电源装置还包括：
变压器，其至少具有绝缘的一次绕组及二次绕组；
开关电路，其对从上述平滑电路施加在上述一次绕组上的电压进行开关；
二次侧整流平滑电路，其对在上述二次绕组中产生的交流电压进行整流平滑；
电压输出部，其输出由上述二次侧整流平滑电路得到的电压；
二次侧输出电压检测单元，其检测上述二次侧整流平滑电路的输出电压；
一次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的一次侧，并具有开关控制单元，该开关控制单元对上述整流开关电路或上述开关电路中的至少一方的接通/断开动作进行控制；
二次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的二次侧，输入由上述二次侧输出电压检测单元检测出的信号，并具有反馈控制单元，该反馈控制单元生成用于对上述开关电路进行控制的反馈信号；和
信号绝缘传递单元，其在上述一次侧数字控制电路和上述二次侧数字控制电路之间保持绝缘状态，并进行串行通信。
发明效果
本发明在一次侧和二次侧两方中配置数字控制电路，隔着绝缘仅传送2个数字控制电路间的串行通信，由此仅将通过一次-二次间的绝缘的信号传送作为数字信号，即使是复杂的控制，也能够由简单的电路结构来实现。
此外，能够统一需要一次-二次间绝缘的反馈路径。即，由于能够在2个数字控制电路间进行串行总线(serial bus)通信，所以即使控制对象有多个，也基本能够利用1个信号路径进行通信。
例如，一次侧数字控制电路接受来自二次侧数字控制电路的输出和基准信号之间的误差信号，进行用于控制一次侧的开关电路的运算/信号生成，二次侧数字控制电路进行输出的检测、误差信号的输出、与负载的通信等，由此可以进行处理分担，能够使用低功能、低成本的DSP。
经由一次-二次间的绝缘来传送的数字信号不要求传送信号的线性性。因此，能够使用脉冲变压器和数字隔离器(isolator)等。
附图说明
图1是表示专利文献1所示的绝缘型DC-DC转换器的基本结构的图。
图2是第1实施方式的开关电源装置101的电路图。
图3是开关电源装置101的开关元件Q1中流过的电流ID和开关元件Q1的栅极控制信号VGS的波形图。
图4是信号绝缘传递单元14的电路图。
图5是第2实施方式的开关电源装置102的电路图。
图6是开关电源装置102的开关元件Q1中流过的电流ID和开关元件Q1的栅极控制信号VGS的波形图。
图7是第3实施方式的开关电源装置103的电路图。
图8是第4实施方式的开关电源装置104的电路图。
图9是第5实施方式的开关电源装置105的一部分的电路图。
符号说明：
B1  二极管电桥(diode bridge)
CP  商用电源
L1、L2  电感器
L11、L12  电感器
P11、P12  电压输入部
P21、P22  电压输出部
Q0  开关元件
Q1  开关元件
Q11、Q12  开关元件
Q21、Q22  开关元件
Q23、Q24、Q25、Q26  同步整流元件
T1  变压器
T11、T12  电流互感器
T21  电流互感器
11   输入电压检测电路
12   二次侧输出电压检测电路
13   PFC转换器输出电压检测电路
14   信号绝缘传递单元
14a、14b、14c    信号绝缘传递单元
15   一次侧数字控制电路
16   二次侧数字控制电路
18   高边驱动器(high-side driver)
41～45  PFC转换器
51～54  DC-DC转换器
60   负载电路
101～105  开关电源装置
141  驱动器电路
142  变压器
143  接收器电路
具体实施方式
(第1实施方式)
图2是第1实施方式的绝缘型开关电源装置(以下，仅仅称为“开关电源装置”)101的电路图。开关电源装置101包括：PFC转换器41、DC-DC转换器51、控制这些转换器的一次侧数字控制电路15、以及二次侧数字控制电路16。
开关电源装置101的电压输入部P11、P12与商用电源CP连接。此外，开关电源装置101的电压输出部P21、P22与负载60连接。
由二极管电桥B1对输入电压进行全波整流，电感器L1、开关元件Q0、二极管D1构成升压转换器电路。电容器C1构成对升压转换器电路的输出进行平滑的平滑电路。由该升压转换器电路和平滑电路构成PFC转换器41。对开关元件Q0进行控制，以使电感器L1中流过的电流的峰值或平均值成为正弦波状，其结果是，抑制谐波电流(harmonic current)，起到改善功率因数(power factor)的效果。
在变压器T1的一次绕组上串联连接构成开关电路的开关元件Q1。该开关元件Q1对施加在变压器T1的一次绕组上的电压进行开关。在变压器T1的二次绕组和电压输出部P21、P22之间构成基于二极管D2、D3、电感器L2、以及电容器C2的二次侧整流平滑电路。二次侧整流平滑电路对变压器T1的二次绕组中产生的交流电压进行整流平滑。与电压输出部P21、P22连接的二次侧输出电压检测电路12检测向电压输出部P21、P22的输出电压。
由开关元件Q1、变压器T1、二极管D2、D3、电感器L2、电容器C2构成正激型(forward)的DC-DC转换器51。
一次侧数字控制电路15配置在变压器T1的一次侧，具有对上述开关电路的接通/断开动作进行控制的开关控制单元。
二次侧数字控制电路16配置在变压器T1的二次侧，输入由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号，该电压保持既定值，由此向一次侧数字控制电路15传送与开关元件Q1的接通时间D相关的信息(反馈信号)。该单元相当于本发明的“反馈控制单元”。基于此，一次侧数字控制电路15确定开关元件Q1的接通时间D。
一次侧数字控制电路15和二次侧数字控制电路16经由信号绝缘传递单元14进行串行通信。
图3是图2所示的开关电源装置101的开关元件Q1中流过的电流ID和开关元件Q1的栅极控制信号VGS的波形图。栅极控制信号VGS为高电平时是开关元件Q1的接通时间。从开关电源装置101的二次侧数字控制电路16向数字控制电路15发送与接通时间D相关的信息、即用于数字控制电路15将开关元件Q1的接通时间设为D的数字值。
二次侧数字控制电路16包括：AD转换器161、加法器162、运算部163、通信电路164。其中，这些不是由模拟电路和有线逻辑电路(wired logic circuit)构成，而是由DSP(Digital Signal Processor)构成。
AD转换器161将由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号转换为数字值。加法器162计算与基准电压的值Vref之间的误差e。运算部163基于误差e，求取误差e减少所需的接通时间数据D，并进行规定的相位补偿。确定相位补偿的量，以使反馈动作稳定且保持较高响应性。通信电路164经由信号绝缘传递单元14以绝缘状态向一次侧数字控制电路15串行发送数据D。
一次侧数字控制电路15包括：基于计数器154以及比较器153的PWM生成模块152、和通信电路151。其中，这些不是由模拟电路和有线逻辑电路构成，而是由DSP(Digital Signal Processor)构成。
通信电路151接受上述数据D。比较器153对数据D和计数器154的值的大小进行比较，在数据D的值比计数器154的值低的期间，输出高电平的信号。计数器154的值按照锯齿状波形进行变化。
因此，PWM生成模块152对数据D的值进行PWM调制，并将其作为栅极控制信号VGS输出。
在此，图4示出信号绝缘传递单元14的结构。在该例子中，信号绝缘传递单元14是由按照微型线圈(micro coil)夹着绝缘体层而对置的方式作成的变压器142、驱动器电路141、和接收器电路143构成的数字隔离器。这些电路通过半导体处理器在芯片上构成。驱动器电路141能够是如下结构，即，利用输入的二值信号的上升沿和下降沿转换成数目不同的脉冲信号。接收器电路143按照脉冲数目对上升沿和下降沿进行复原，并输出二值信号。
这样的数字隔离器与光电耦合器和脉冲变压器相比，在实际安装基板上的占有面积非常小，消耗电力也非常少，也能够进行高速数据传送。由此，能够构成小型、低成本、响应性高的绝缘型开关电源装置。
(第2实施方式)
图5是第2实施方式的开关电源装置102的电路图。开关电源装置102包括：PFC转换器42、DC-DC转换器52、对它们进行控制的一次侧数字控制电路15、以及二次侧数字控制电路16。
开关电源装置102的电压输入部P11、P12与商用电源CP连接，开关电源装置102的电压输出部P21、P22与负载60连接。
二极管电桥B1、电感器L1、开关元件Q0、二极管D1构成整流开关电路。电容器C1构成对整流开关电路的输出进行平滑的平滑电路。由该整流开关电路和平滑电路构成PFC转换器42。
在变压器T1的一次绕组上串联连接构成开关电路的开关元件Q1以及开关电路电流检测用的电阻R1。在变压器T1的二次绕组和电压输出部P21、P22之间构成基于二极管D2、D3、电感器L2、以及电容器C2的二次侧整流平滑电路。
由开关元件Q1、变压器T1、二极管D2、D3、电感器L2、电容器C2构成正激型的DC-DC转换器52。
一次侧数字控制电路15配置在变压器T1的一次侧，具有对上述开关电路的接通/断开动作进行控制的开关控制单元。
二次侧数字控制电路16配置在变压器T1的二次侧，输入由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号，该电压保持既定值，由此向一次侧数字控制电路15传送与开关元件Q1的峰值电流IP相关的信息。基于此，一次侧数字控制电路15将开关元件Q1的接通时间确定为D。
一次侧数字控制电路15和二次侧数字控制电路16经由信号绝缘传递单元14进行通信。
图6是图5所示的开关电源装置102的开关元件Q1中流过的电流ID和开关元件Q1的栅极控制信号VGS的波形图。栅极控制信号VGS为高电平时是开关元件Q1的接通时间。从开关电源装置102的二次侧数字控制电路16向数字控制电路15发送与峰值电流IP相关的信息、即用于数字控制电路15将开关元件Q1的峰值电流设为IP的数字值。
二次侧数字控制电流16包括：AD转换器161、加法器162、运算部163、通信电路164。与图2所示的二次侧数字控制电路16不同，运算部163基于误差e，求取误差e减少所需的峰值电流IP，并进行规定的相位补偿。确定相位补偿的量，以使反馈动作稳定且保持较高响应性。
一次侧数字控制电路15包括：通信电路151、DA转换器155、比较器156、时钟发生器157、以及双稳态多谐振荡器(flip flop)158。
通信电路151接受上述数据IP。DA转换器155将其转换成模拟电压信号。比较器156对由电流检测电阻R1检测出的漏极电流(drain current)ID的检测值和相当于峰值电流数据IP的电压之间的大小进行比较。当漏极电流ID的检测值超过相当于峰值电流数据IP的电压值时，对双稳态多谐振荡器158进行重置(reset)。此外，双稳态多谐振荡器158根据来自时钟发生器157的时钟信号进行重置。
因此，当开关元件Q1的漏极电流ID的峰值电流达到IP时，开关元件Q1关断，从而对Q1的接通时间进行控制。
(第3实施方式)
图7是第3实施方式的开关电源装置103的电路图。开关电源装置103包括：PFC转换器43、DC-DC转换器53、对它们进行控制的一次侧数字控制电路15、以及二次侧数字控制电路16。
开关电源装置103的电压输入部P11、P12与商用电源CP连接，开关电源装置103的电压输出部P21、P22与负载60连接。
开关元件Q0与电感器电流检测用的电阻R0连接。由二极管电桥B1、电感器L1、开关元件Q0、二极管D1、以及电容器C1构成PFC转换器43。
在变压器T1的一次绕组上串联连接构成开关电路的开关元件Q1。在变压器T1的二次绕组和电压输出部P21、P22之间构成基于二极管D2、电感器L2、以及电容器C2的二次侧整流平滑电路。
由开关元件Q1、变压器T1、二极管D2、电容器C2构成反激(flyback)型的DC-DC转换器53。
向二次侧数字控制电路16输入由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号。数字控制电路16向一次侧数字控制电路15传送与开关元件Q1的接通时间相关的信息，以使由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号的电压保持既定值。基于此，数字控制电路15确定开关元件Q1的接通时间。
此外，二次侧数字控制电路16具有如下单元，该单元将输入电压(平均值)、PFC转换器的输出电压、电感器L1中流过的电流、或开关元件Q0中流过的电流中的至少一个从一次侧数字控制电路15发送至负载电路60。负载电路60以这些信息为基础进行规定的处理。
向一次侧数字控制电路15输入在二极管电桥B1的后级检测输入电压(瞬时电压)的输入电压检测电路11的信号。此外，向数字控制电路15输入在开关元件Q0的接通时流过的漏极电流的检测信号。一次侧数字控制电路15如果是不存在电流0的期间的电流连续模式，则求取电流的最大值和最小值的中间值作为平均电流。在产生电流0的期间时，通过进行近似修正来求取电感器电流的平均值。
并且，对开关元件Q0的接通时间进行控制，以使电感器电流的平均值波形成为二极管电桥B1的输出电压的相似形。
此外，一次侧数字控制电路15基于来自二次侧数字控制电路16的数据，进行DC-DC转换器53的开关元件Q1的控制。
进一步地，一次侧数字控制电路15输入输入电压检测电路11的信号来求取输入电压的平均值，并将该信息送至二次侧数字控制电路16。一次侧数字控制电路15按照需要检测PFC转换器43的输出电压，并将该信息送至二次侧数字控制电路16。此外，按照需要，直接检测或者通过运算进行检测在电感器L1中流过的电流，并将该信息送至二次侧数字控制电路16。
由此，一次侧数字控制电路15由于进行PFC转换器43的开关控制和DC-DC转换器53的开关控制双方，所以没有必要单独设置用于绝缘型DC-DC转换器53的开关控制的电路，能够简化整体的电路结构。此外，一次侧数字控制电路15由于掌握了PFC转换器43和绝缘型DC-DC转换器53双方的状态，所以能够容易将PFC转换器43的动作和绝缘型DC-DC转换器53的动作联系起来，能够构成功能性较高的开关电源装置。
(第4实施方式)
图8是第4实施方式的开关电源装置104的电路图。开关电源装置104包括：PFC转换器44、DC-DC转换器54、对它们进行控制的一次侧数字控制电路15、以及二次侧数字控制电路16。
开关电源装置104的电压输入部P11、P12与商用电源CP连接，开关电源装置104的电压输出部P21、P22与负载60连接。
开关元件Q11、Q12分别与电流互感器T11、T12连接。由二极管电桥B1、电感器L11、L12、开关元件Q11、Q12、二极管D11、D12、以及电容器C1构成2相(two-phase)型的交错(interleave)方式PFC转换器44。
在变压器T1的一次绕组上连接构成开关电路的开关元件Q21、Q22、以及二极管D21、D22。在变压器T1的二次绕组和电压输出部P21、P22之间构成基于同步整流元件Q23、Q24、Q25、Q26、电感器L2、以及电容器C2的二次侧整流平滑电路。
开关元件Q21、Q22、变压器T1、同步整流元件Q23、Q24、Q25、Q26、电感器L2、以及电容器C2构成正激型的DC-DC转换器54。
向二次侧数字控制电路16输入由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号。此外，数字控制电路16除了包括以绝缘状态与一次侧数字控制电路15进行通信的单元以外，还包括与其他开关电源装置等外部装置进行通信的单元。
二次侧数字控制电路16按照来自一次侧数字控制电路15的数据，检测同步整流的定时，并对DC-DC转换器54的二次侧的同步整流元件Q23、Q24、Q25、Q26进行控制。
数字控制电路16向一次侧数字控制电路15传送用于控制PFC转换器44以及DC-DC转换器54的数据，以便由二次侧输出电压检测电路12检测出的电压信号的电压保持既定值，并且满足由与外部装置之间的关系而确定的条件。
向一次侧数字控制电路15输入输入电压检测电路11的信号、PFC转换器44的输出电压检测电路13的信号。此外，向数字控制电路15输入来自电流互感器T11、T12的检测信号。按照这些输入信号，数字控制电路15对开关元件Q11、Q12进行控制，使PFC转换器44作为2相型PFC转换器工作。
此外，向数字控制电路15输入对DC-DC转换器54的开关元件Q21中流过的电流进行检测的电流互感器T21的信号。数字控制电路15对DC-DC转换器54的开关元件Q21、Q22进行控制，并控制DC-DC转换器54的一次侧。另外，高边驱动器18生成针对高边侧的开关元件Q22的栅极电压。
一次侧数字控制电路15将开关元件Q21、Q22的接通/断开定时给予二次侧数字控制电路16。此外，如果基于输入电压检测电路11的信号，检测出商用电源CP成为停电(瞬时停电)的情形，则将表示成为停电的情形的信息(停电信息)送至二次侧数字控制电路16。
二次侧数字控制电路16接受停电信息，代替同步整流元件Q23而利用Q25、Q26。即，切换变压器T1的二次侧的分接头(tap)。由此，抑制给负载的供给电压的降低。另外，通过对同步整流元件Q26串联连接反向的同步整流元件Q25，能够防止在同步整流元件Q23的接通时回流电流通过同步整流元件Q26的体二极管(body diode)而流过。
数字控制电路15和16的通信经由信号绝缘传递单元14a、14b、14c进行。这些例如是，14a是时钟信号用、14b是从一次侧向二次侧的信号传递用、14c是从二次侧向一次侧的信号传递用。
由此，可以由一次侧数字控制电路15进行PFC转换器44的控制和DC-DC转换器54的一次侧的开关控制，由二次侧数字控制电路54进行同步整流控制。
(第5实施方式)
图9是第5实施方式的开关电源装置105的一部分的电路图。开关电源装置105包括：PFC转换器45、以及对PFC转换器45进行控制的一次侧数字控制电路15。DC-DC转换器和对其进行控制的二次侧数字控制电路的结构如已经在几个实施方式中示出的。
在PFC转换器45的输入级没有设置对商用电源电压进行全波整流的二极管电桥。
由2个开关元件Q11、Q12和2个二极管D11、D12的桥接电路(bridge circuit)构成整流开关电路。在开关元件Q11与二极管D11的连接点、和与商用电源连接的第1输入端P12之间插入电感器L1。并且，在整流开关电路的后级，设置构成平滑电路的电容器C1。
开关元件Q11、Q12分别与电流检测电阻RS1、RS2串联连接。电流检测电阻RS1、RS2的检测电压经由二极管DS1、DS2输入到一次侧数字控制电路15。
由上述整流开关电路和上述平滑电路构成PFC转换器45。一次侧数字控制电路15对开关元件Q11、Q12进行控制，使PFC转换器45作为PFC转换器进行工作。
由此，可以不设置二极管电桥，而构成无桥式PFC转换器。

Claims (9)

1.一种绝缘型开关电源装置，包括：
功率因数校正转换器，其中，该功率因数校正转换器包括：
电压输入部，其输入商用电源电压；
整流电路，其对从上述电压输入部输入的商用电源电压进行整流；
至少1个升压转换器电路，其与上述整流电路的次级连接，且包括电感器、开关元件、及整流元件；
平滑电路，其与上述升压转换器电路的后级连接；和
开关控制单元，其对上述开关元件进行接通/断开控制，以使从上述商用电源输入的输入电流相对上述商用电源电压成为相似形，
该绝缘型开关电源装置还包括：
变压器，其至少具有绝缘的一次绕组及二次绕组；
开关电路，其对从上述平滑电路施加在上述一次绕组上的电压进行开关；
二次侧整流平滑电路，其对在上述二次绕组中产生的交流电压进行整流平滑；
电压输出部，其输出由上述二次侧整流平滑电路得到的电压；
二次侧输出电压检测单元，其检测上述二次侧整流平滑电路的输出电压；
一次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的一次侧，并具有开关控制单元，该开关控制单元对上述升压转换器电路或上述开关电路中的至少一方的接通/断开动作进行控制；
二次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的二次侧，输入由上述二次侧输出电压检测单元检测出的信号，并具有反馈控制单元，该反馈控制单元生成用于对上述开关电路进行控制的反馈信号；和
信号绝缘传递单元，其在上述一次侧数字控制电路和上述二次侧数字控制电路之间保持绝缘状态，并进行串行通信。
2.根据权利要求1所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述升压转换器电路是n个，其中，n是2以上的整数，各升压转换器电路在上述整流电路的后级相互并联连接，各升压转换器电路的开关元件分别具有360°/n的相位差而被进行开关。
3.一种开关电源装置，包括：
无桥式功率因数校正转换器，其中，该无桥式功率因数校正转换器包括：
电压输入部，其输入商用电源电压；
平滑电路，其中，由第1开关元件和整流元件的串联电路构成的第1整流电路经由电感器与上述电压输入部的第1端子连接，由第2开关元件和整流元件的串联电路构成的第2整流电路与上述电压输入部的第2端子连接，上述第1及第2整流电路的开关元件侧端子彼此之间、以及整流元件侧端子彼此之间连接，该平滑电路连接在其后级；和
开关控制单元，其对上述第1及第2开关元件进行接通/断开控制，以使从上述商用电源输入的输入电流相对上述商用电源电压成为相似形，
该开关电源装置还包括：
变压器，其至少具有绝缘的一次绕组及二次绕组；
开关电路，其对从上述平滑电路施加在上述一次绕组上的电压进行开关；
二次侧整流平滑电路，其对在上述二次绕组中产生的交流电压进行整流平滑；
电压输出部，其输出由上述二次侧整流平滑电路得到的电压；
二次侧输出电压检测单元，其检测上述二次侧整流平滑电路的输出电压；
一次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的一次侧，并具有开关控制单元，该开关控制单元对上述第1及第2整流电路或上述开关电路中的至少一方的接通/断开动作进行控制；
二次侧数字控制电路，其配置在上述变压器的二次侧，输入由上述二次侧输出电压检测单元检测出的信号，并具有反馈控制单元，该反馈控制单元生成用于对上述开关电路进行控制的反馈信号；和
信号绝缘传递单元，其在上述一次侧数字控制电路和上述二次侧数字控制电路之间保持绝缘状态，并进行串行通信。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
该绝缘型开关电源装置包括开关电路电流检测电路，该开关电路电流检测电路检测流入上述开关电路的开关电路电流，
上述开关控制单元基于由上述开关电路电流检测电路检测出的电流和来自上述二次侧数字控制电路的控制信号，控制上述开关电路。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述二次侧数字控制电路至少具有：
负载电路通信单元，其在与上述电压输出部连接的负载电路之间进行通信；和
进行上述开关电路的控制所需的运算处理的单元。
6.根据权利要求5所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述二次侧数字控制电路具有将上述输入电压、上述功率因数校正转换器的输出电压、上述电感器电流、或上述开关电路电流中的至少一个发送至上述负载电路的单元。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述二次侧整流平滑电路是包括同步整流元件的同步整流电路，
上述二次侧数字控制电路具有对上述同步整流元件的接通/断开动作进行控制的开关控制单元。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述信号绝缘传递单元是由以下单元构成的数字隔离器：
将二值信号的上升和下降转换为其他脉冲信号的单元；
以磁耦合的方式传递该脉冲信号的单元；和
将上述脉冲信号再次转换为二值信号的单元。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的绝缘型开关电源装置，其特征在于，
上述一次侧数字控制电路及上述二次侧数字控制电路由数字信号处理器(Digital Signal Processor)构成。
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