CN103872914A - 开关电源装置的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供开关电源装置的控制电路，其能够以低电压检测AC切断、且能够减少功耗。一种开关电源装置的控制电路（1），该开关电源装置使将在电源两端间连接有电容器（C0）的交流电源的交流电压（AC）整流平滑后的电压接通断开，在变压器（T）的一次绕组（P）和二次绕组（S）中产生高频电压，对二次绕组的高频电压进行整流平滑而得到直流输出电压，在该开关电源装置的控制电路（1）中，具有：检测电路（11），其根据对所述交流电压进行半波整流而得到的半波整流电压检测交流电源的切断与否；以及在通过检测电路（11）检测到交流电源的切断的情况下使电容器放电的放电电路（13、R11、Q2）。

Description

开关电源装置的控制电路

技术领域

本发明涉及设置于开关电源装置且用于对开关元件进行接通断开控制的控制电路。

背景技术

图7是示出以往的开关电源装置的结构的电路图（专利文献1）。在图7中，在交流电源AC的两端连接有电容器C0和全波整流电路DB的输入端。在全波整流电路DB的输出两端连接有平滑用的电容器C1，并且连接有开关元件Q1和电阻R2b的串联电路，所述开关元件Q1由变压器T的一次绕组P和MOSFET构成。在一次绕组P的两端连接有电容器C2和二极管D1的串联电路，在电容器C2的两端连接有电阻R1。

在变压器T的二次绕组S的两端连接有二极管D3和电容器C4的串联电路，在电容器C4的两端连接有电阻R3、光耦合器PC的光电二极管以及分路调节器Z1的串联电路，并且连接有电阻R4和电阻R5的串联电路。在电阻R3和光耦合器PC的光电二极管的串联电路的两端连接有电阻R2，在电阻R4与电阻R5的连接点、以及分路调节器Z1与光耦合器PC的光电二极管的连接点处连接有电容器C5。

在变压器T的辅助绕组C的两端连接有二极管D2、电阻R2a以及电容器C3的串联电路。控制电路1具有起动电路10，通过起动电路10进行起动，使开关元件Q1接通断开。在电容器C0的一端连接有二极管D5的阳极，二极管D5的阴极与控制电路1的STARTUP端子连接，在电容器C0的另一端连接有二极管D6的阳极，二极管D6的阴极与控制电路1的STARTUP端子连接。

GND端子与全波整流电路DB的输出端连接，VCC端子与电容器C3和电阻R2a的连接点连接，FB（反馈）端子与光耦合器PC的光电晶体管连接。DRIVE端子与开关元件Q1的栅极连接，OCP端子与电阻R2b和开关元件Q1的源极的连接点连接。

根据以上的开关电源装置，来自交流电源AC的交流电压由全波整流电路DB进行整流，由电容器C1进行平滑而能够得到直流电压。通过来自控制电路1的控制信号使开关元件Q1接通断开，将该直流电压变换为高频电压，在变压器T的各绕组中产生高频电压。

在变压器T的二次绕组S中产生的高频电压由二极管D3和电容器C4进行整流平滑，从而能够得到直流输出电压。该直流输出电压经由光耦合器PC被反馈到控制电路1，控制电路1通过根据直流输出电压控制开关元件Q1的接通断开的占空比或频率等而将直流输出电压控制为规定的电压。

图7所示的开关电源装置在切断了交流电源AC时，从全波整流电路DB中检测全波整流电压，利用全波整流电压检测AC已切断的情况，并接通开关元件Q1，经由一次绕组P、开关元件Q1以及电阻R2b对电容器C0的残留电荷进行了放电。

此外，作为以往的这种技术，例如公知有专利文献2所记载的开关电源装置。

【专利文献1】日本特开2012-23832号公报

【专利文献2】日本特开2012-60815号公报

但是，图7所示的开关电源装置利用全波整流电压检测出AC切断，因此如图8所示，由于二极管D5、D6的结电容，检测电压迟滞从而电压没有降低。即，由于电压不降低，因此难以判定AC是否已切断。

此外，通过全波整流电压检测出了交流电源的切断，因此无法减少功耗。

发明内容

本发明的课题在于提供一种能够以低电压检测AC切断、且能够减少功耗的开关电源装置的控制电路。

本发明的开关电源装置的控制电路为了解决上述问题，使对交流电源的交流电压进行整流平滑得到的电压接通断开，在变压器的一次绕组和二次绕组中产生高频电压，对二次绕组的高频电压进行整流平滑而得到直流输出电压，其中，该交流电源在电源两端间连接有电容器，该开关电源装置的控制电路的特征在于具有：检测电路，其根据半波整流电压检测所述交流电源的切断与否，其中，该半波整流电压是对所述交流电压进行半波整流而得到的；以及放电电路，在通过所述检测电路检测到所述交流电源的切断的情况下，该放电电路使所述电容器放电。

根据本发明，当检测电路根据将交流电压半波整流后的半波整流电压检测交流电源的切断与否时，在通过检测电路检测到了交流电源的切断的情况下，放电电路使电容器放电。因此，能够以低电压检测AC切断、且能够减少功耗。

附图说明

图1是示出包含本发明实施例1的控制电路的开关电源装置的结构的电路图。

图2是示出图1所示的实施例1的开关电源装置的控制电路内的检测电路的结构的图。

图3是在BR端子中有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作波形图和在BR端子中没有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作波形图。

图4是实施例2的开关电源装置的控制电路内的检测电路的结构图。

图5是示出使用了实施例2的开关电源装置的控制电路内的检测电路的情况下的稳态时的各部分动作的图。

图6是示出使用了实施例2的开关电源装置的控制电路内的检测电路的情况下的AC切断时的各部分动作的图。

图7是示出包含以往的控制电路的开关电源装置的结构的电路图。

图8是示出图7所示的以往开关电源装置内的全波整流电路中的检测电压波形的图。

标号说明

1、1a：控制电路；DB：全波整流电路；C0～C4：电容器；R1～R5、R8～R11：电阻；Q1、Q2：开关元件；D1～D6、D11～D14：二极管；ZD1：齐纳二极管；PC：光耦合器；Z1：分路调节器；T：变压器；CMP1、CMP2：比较器；VTH：基准电源；INV1：反相器；TM1：第1计时器；TM2：第2计时器；TM：计时器；OR1：“或”电路；OST：单触发电路；11：检测电路；12：UVLO；13：高压开关。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的开关电源装置的控制电路的实施方式。本发明的特征在于，使用将交流电压半波整流后的半波整流电压判定交流电源AC的切断与否。

【实施例1】

图1是示出包含本发明实施例1的控制电路的开关电源装置的结构的电路图。图1所示的开关电源装置具有：由二极管D11、D12、D13、D14构成的全波整流电路DB；以及控制电路1a。在二极管D13的阳极和二极管D14的阴极的连接点、与二极管D11的阳极和二极管D14的阳极的连接点之间，连接有电阻R8和电阻R9的串联电路。

电阻R8和电阻R9的连接点与控制电路1a的BR端子连接。二极管D5的阴极和二极管D6的阴极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与控制电路1a的STARTUP端子连接。

控制电路1a具有检测电路11、UVLO12、高压开关13、放电电阻R11、开关元件Q2和二极管D4。检测电路11经由BR端子，检测由电阻R8和电阻R9对交流电源AC的交流电压进行分压后的半波整流电压。

该半波整流电压是通过以交流电源AC的一端（例如B端子）→电阻R8→电阻R9→二极管D11→交流电源AC的另一端（例如A端子）的路径流过时的电流而产生的电压。

图2是示出图1所示的实施例1的控制电路内的检测电路11的结构的图。图2所示的检测电路11具有比较器CMP1、反相器INV1、第1计时器TM1、第2计时器TM2和“或”电路OR1。

比较器CMP1与本发明的比较电路对应，对来自BR端子的半波整流电压和基准电压VTH进行比较，在半波整流电压为基准电压VTH以上的情况下输出高电平，在半波整流电压小于基准电压VTH的情况下输出低电平。反相器INV1使来自比较器CMP1的输出反转，并将反转输出输出到第1计时器TM1。

第1计时器TM1在来自反相器INV1的输出为低电平的期间中进行计数并在所述输出变为了高电平时停止计数，在以规定的时间进行计数后，经由“或”电路OR1将用于放出电容器C0的电荷的放电信号（高电平）输出到高压开关13和开关元件Q2。

第2计时器TM2在来自比较器CMP1的输出为低电平的期间中进行计数，并在以规定的时间进行计数后，经由“或”电路OR1将用于放出电容器C0的电荷的放电信号（高电平）输出到高压开关13和开关元件Q2。“或”电路OR1取来自第1计时器TM1的输出和来自第2计时器TM2的输出的逻辑和，并将逻辑和输出向高压开关13和开关元件Q2输出。

高压开关13通过来自检测电路11或UVLO12的输出进行接通。在高压开关13的另一端连接有放电电阻R11的一端，在放电电阻R11的另一端连接有由N沟道的MOSFET构成的开关元件Q2的漏极。

在开关元件Q2的栅极连接有检测电路11的输出，通过来自检测电路11的输出对开关元件Q2进行接通。开关元件Q2的源极与电阻R9的一端、电容器C1的一端、电阻R2b的一端以及光耦合器PC的光电晶体管的发射极连接。

在高压开关13和放电电阻R11的连接点处连接有二极管D4的阳极，二极管D4的阴极与电阻R2a的一端以及电容器C3的一端连接。二极管D4在起动时接通了高压开关13时接通，用于向控制电路1a提供电源而使控制电路1a进行动作。另外，在控制电路1a起动后，高压开关13断开。

高压开关13、放电电阻R11以及开关元件Q2构成了本发明的放电电路。

并且，图1所示的其他结构与图7所示的结构相同，因此对相同部分赋予相同标号并省略其说明。

接着参照图1至图3对这样构成的实施例1的开关电源装置的控制电路的动作进行详细说明。

首先，参照图3的（a）说明在BR端子中有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作。说明如下情况：在时刻t1～t4输入交流电压AC，在时刻t4切断了AC。

在时刻t1～t2，电流沿交流电源AC的B端子→电阻R8→电阻R9→二极管D11→交流电源AC的A端子的路径流过，因此在BR端子中产生半波整流电压。

在时刻t1，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到反相器INV1。反相器INV1将高电平反转后的低电平输出到第1计时器TM1，因此第1计时器TM1开始计数并计数到时刻t2为止。

在时刻t2，半波整流电压小于基准电压VTH，因此比较器CMP1将低电平输出到反相器INV1。反相器INV1将低电平反转后的高电平输出到第1计时器TM1，因此第1计时器TM1复位计时器并停止计数。

接着，在时刻t2～t3，交流电压AC成为负电压，因此在电阻R8、R9中不流过电流，所以BR端子的电压为零。

然后，在时刻t3，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到反相器INV1。反相器INV1将高电平反转后的低电平输出到第1计时器TM1，因此第1计时器TM1开始计数。

继而在时刻t4切断AC后，交流电压的波形缓慢降低，但在第1计时器TM1计数了规定的时间、例如50ms时，即在时刻t5，经由“或”电路OR1将高电平输出到放电电路即高压开关13和开关元件Q2的栅极。因此，高压开关13和开关元件Q2均接通，所以电容器C0的电荷通过电流沿二极管D6→电阻R10→高压开关13→放电电阻R11→开关元件Q2的路径流过而被放电。

接着，参照图3的（b）说明在BR端子中没有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作。说明如下情况：在时刻t11～t13输入交流电压AC，在时刻t13切断了AC。

在时刻t11～t12，电流沿交流电源AC的B端子→电阻R8→电阻R9→二极管D11→交流电源AC的A端子的路径流过，因此在BR端子中产生半波整流电压。

在时刻t11，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到第2计时器TM2，所以第2计时器TM2开始计数并计数到时刻t12为止。

在时刻t12，半波整流电压小于基准电压VTH，因此比较器CMP1将低电平输出到第2计时器TM2，所以第2计时器TM2开始计数。

继而在时刻t13切断AC后，第2计时器TM2计数了规定的时间、例如50ms时，即在时刻t14，经由“或”电路OR1将高电平输出到放电电路即高压开关13和开关元件Q2的栅极。因此，高压开关13和开关元件Q2均接通，所以电容器C0的电荷通过电流沿二极管D6→电阻R10→高压开关13→放电电阻R11→开关元件Q2的路径流过而被放电。

由此，根据实施例1的开关电源装置的控制电路，当检测电路11根据将交流电压半波整流后的半波整流电压检测交流电源AC的切断与否时，在通过检测电路11检测到了交流电源的切断的情况下放电电路13、R11、Q2放出电容器C0的电荷。因此，能够以低电压检测AC切断，与全波整流电压检测相比能够减少功耗。

此外，作为产品功能，存在利用高输入检测的过输入电压保护、利用AC电压的各种输入校正、低输入禁止的要求，使用了BR端子。能够通过使用该BR端子检测电压，在不进行产品端子的追加和变更封装的情况下实现产品功能。

【实施例2】

图4是实施例2的控制电路内的检测电路的结构图。图4所示的实施例2的检测电路具有比较器CMP1、单触发电路OST和计时器TM。比较器CMP1与图2所示的比较器CMP1相同，因此在此处省略其说明。

单触发电路OST在通过比较器CMP1判定为半波整流电压超过了规定的电压时产生单触发脉冲。计时器TM在通过由单触发脉冲电路产生的单触发脉冲被复位时起计数规定的时间后，将用于放出电容器C0的电荷的放电信号输出到放电电路即高压开关13和开关元件Q2。

接着参照图5和图6对这样构成的实施例2的开关电源装置的控制电路的动作进行详细说明。

首先，参照图5说明稳态时的各部分的动作。在时刻t1，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到单触发电路OST。单触发电路OST产生单触发脉冲，开始计数并计数到时刻t2为止。

在时刻t2，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到单触发电路OST。单触发电路OST在产生单触发脉冲后，复位计时器，并开始计时器的计数。

接着，参照图6的（a）说明在BR端子中有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作。说明如下情况：在时刻t11～t12输入交流电压AC，在时刻t12后切断了AC。

在时刻t11～t12，与在图5所示的稳态时所说明的时刻t1～t2时的动作相同，因此省略其说明。

然后，在时刻t12后，即使切断AC，BR端子的半波电流电压也不大降低。计时器TM在从时刻t12起计数规定的时间后，在时间到（time out）时将用于放出电容器C0的电荷的放电信号输出到放电电路即高压开关13和开关元件Q2。

因此，高压开关13和开关元件Q2均接通，所以电容器C0的电荷通过电流沿二极管D6→电阻R10→高压开关13→放电电阻R11→开关元件Q2的路径流过而被放电。

接着，参照图6的（b）说明在BR端子中没有电压时进行AC切断的情况下的各部分的动作。说明如下情况：在时刻t21输入交流电压AC，在时刻t21后切断了AC。

在时刻t21，半波整流电压在基准电压VTH以上，因此比较器CMP1将高电平输出到单触发电路OST。单触发电路OST使计时器复位，在产生单触发脉冲后开始计数。

在时刻t21后切断AC。计时器TM在从时刻t21起计数规定的时间后，在时间到（time out）时将用于放出电容器C0的电荷的放电信号输出到放电电路即高压开关13和开关元件Q2。

因此，高压开关13和开关元件Q2均接通，所以电容器C0的电荷通过电流沿二极管D5→电阻R10→高压开关13→放电电阻R11→开关元件Q2的路径流过而被放电。

因此，通过实施例2的开关电源装置的控制电路，也能够得到与实施例1的开关电源装置的控制电路的效果相同的效果。此外，实施例2的开关电源装置的控制电路相比实施例1的开关电源装置的控制电路的结构可进行简化。

本发明的开关电源装置的控制电路可用于开关电源装置。

Claims (6)

1.一种开关电源装置的控制电路，该开关电源装置使对交流电源的交流电压进行整流平滑得到的电压接通断开而在变压器的一次绕组和二次绕组中产生高频电压，对二次绕组的高频电压进行整流平滑，从而得到直流输出电压，其中，该交流电源在电源两端间连接有电容器，

该开关电源装置的控制电路的特征在于具有：

检测电路，其根据半波整流电压检测所述交流电源的切断与否，其中，该半波整流电压是对所述交流电压进行半波整流而得到的；以及

放电电路，在通过所述检测电路检测到所述交流电源的切断的情况下，该放电电路使所述电容器进行放电。

2.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制电路，其特征在于，

所述放电电路具有由放电电阻和开关元件构成的串联电路，通过来自所述检测电路的输出使所述开关元件接通而经由所述放电电阻放出所述电容器的电荷。

3.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制电路，其特征在于，

所述检测电路具有：

比较电路，其对所述半波整流电压和规定的电压进行比较；

单触发脉冲电路，在通过所述比较电路判定为所述半波整流电压超过了规定的电压时，该单触发脉冲电路产生单触发脉冲；以及

计时器，其在从通过所述单触发脉冲电路所产生的单触发脉冲而被复位时起计数了规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷。

4.根据权利要求1所述的开关电源装置的控制电路，其特征在于，

所述检测电路具有：

比较电路，其在所述半波整流电压为规定的电压以上时输出高电平，在所述半波整流电压小于规定的电压时输出低电平；

反相器，其使来自所述比较电路的输出反转；

第1计时器，其在来自所述反相器的输出为低电平的期间中，进行计数，在所述输出变为了高电平时停止计数，在计数了规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷；以及

第2计时器，其在来自所述比较电路的输出为低电平的期间中，进行计数，在计数了所述规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷。

5.根据权利要求2所述的开关电源装置的控制电路，其特征在于，

所述检测电路具有：

比较电路，其对所述半波整流电压和规定的电压进行比较；

单触发脉冲电路，在通过所述比较电路判定为所述半波整流电压超过了规定的电压时，该单触发脉冲电路产生单触发脉冲；以及

计时器，其在从通过所述单触发脉冲电路所产生的单触发脉冲而被复位时起计数了规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷。

6.根据权利要求2所述的开关电源装置的控制电路，其特征在于，

所述检测电路具有：

比较电路，其在所述半波整流电压为规定的电压以上时输出高电平，在所述半波整流电压小于规定的电压时输出低电平；

反相器，其使来自所述比较电路的输出反转；

第1计时器，其在来自所述反相器的输出为低电平的期间中，进行计数，在所述输出变为了高电平时停止计数，在计数了规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷；以及

第2计时器，其在来自所述比较电路的输出为低电平的期间中，进行计数，在计数了所述规定的时间后，将放电信号输出给所述放电电路，该放电信号用于放出所述电容器的电荷。

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