CN104917374A - 电源电路 - Google Patents

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仲敏行
齐藤泰伸
藤本英俊
吉冈启
大野哲也
內原士
安本恭章
梁濑直子
増子真吾
小野祐
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Abstract

本发明提供一种具备可以使常导通元件适当地动作的控制电路的电源电路。根据一实施方式，电源电路包括第一电路，该第一电路包含一个以上的第一开关元件以及控制所述第一开关元件的动作的第一控制电路，且输出第一电压。进而，所述电源电路包括第二电路，该第二电路包含包括常导通元件的一个以上的第二开关元件以及控制所述第二开关元件的动作的第二控制电路，且输出从所述第一电压产生的第二电压。进而，所述第二控制电路是基于所述第二电路内的第一节点的电压或电流的值，发送使所述第一电路输出所述第一电压的第一信号。进而，所述第一控制电路是通过根据所述第一信号来控制所述第一开关元件的动作，而使所述第一电压从所述第一电路输出。

Description

电源电路
[相关申请] 
本申请享有以日本专利申请2014-52611号(申请日：2014年3月14日)为基础申请的优先权。本申请是通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。 
技术领域
本发明的实施方式涉及一种电源电路。 
背景技术
在降压转换器或升压转换器等电路(electric circuit)内配置着常导通元件的情况下，如果控制常导通元件的动作的控制电路不导通，那么控制电路便无法使常导通元件断开，这一现象成为问题。因此，考虑将常断开元件与常导通元件串联连接，使这些元件整体上实现常断开功能。由此，即使在控制电路导通之前，也可以防止电流流动到常导通元件内。然而，在控制电路导通后便不需要该常断开元件。进而，还顾虑到因该常断开元件的电阻所导致的电力损耗。而且，在电路内配置着常导通元件的情况下，如果在常导通元件流动有过大的电流，那么便会有常导通元件被破坏的担忧。 
发明内容
本发明提供一种具备可以使常导通元件适当地动作的控制电路的电源电路。 
根据一实施方式，电源电路包括第一电路，该第一电路包含一个以上的第一开关元件、以及控制所述第一开关元件的动作的第一控制电路，且输出第一电压。进而，所述电源电路包括第二电路，该第二电路包含包括常导通元件的一个以上的第二开关元件、以及控制所述第二开关元件的动作的第二控制电路，且输出从所述第一电压产生的第二电压。进而，所述第二控制电路是基于所述第二电路内的第一节点的电压或电流的值，发送使所述第一电路输出所述第一电压的第一信号。进而，所述第一控制电路是通过根据所述第一信号来控制所述第一开关元件的动作，而使所述第一电压从所述第一电路输出。 
附图说明
图1是表示第一实施方式的电源电路的构造的电路图。 
图2是用来对与第一实施方式的电源电路的EN信号相应的动作进行说明的流程图。 
图3是用来对与第一实施方式的电源电路的EN信号相应的动作进行说明的时序图。 
图4是用来对与第一实施方式的电源电路的DEN信号相应的动作进行说明的流程图。 
图5是用来对与第一实施方式的电源电路的DEN信号相应的动作进行说明的时序图。 
图6是表示第二实施方式的电源电路的构造的电路图。 
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。 
(第一实施方式) 
图1是表示第一实施方式的电源电路的构造的电路图。 
图1的电源电路包括：作为第一电路的示例的AC/DC(alternating current/direct current，交流/直流)转换器1、以及作为第二电路的示例的降压转换器2。 
AC/DC转换器1是将交流电压VA转换为第一直流电压VD1，并输出第一直流电压VD1。第一直流电压VD1是第一电压的示例。降压转换器2是将第一直流电压VD1降压到第二直流电压VD2，并输出第二直流电压VD2。第二直流电压VD2是从第一电压产生的第二电压的示例。图1表示第二直流电压VD2施加在负载3的情况。 
AC/DC转换器1包括：交流电源11、包含第一、第二、第三、第四二极管12a、12b、12c、12d的整流器12、第一电容器13、开关元件14、反激式转换器15、第一控制电路16、第五二极管17、以及第二电容器18。开关元件14是一个以上的第一开关元件的示例。 
降压转换器2包括：常导通元件21、常断开元件22、第二控制电路23、扼流圈24、以及电容器25。常导通元件21与常断开元件22是一个以上的第二开关元件的示例。 
图1的电源电路还包括电源配线L1、L3、L5、以及接地配线L2、L4、L6。 
交流电源11使交流电压VA产生。交流电源11连接在电源配线L1与接地配线L2。交流电压VA是经由这些配线L1、L2而供给到整流器12。 
整流器12是包含第一至第四二极管12a～12d的全波整流器。第一二极管12a的阴极与第三二极管12c的阳极连接在电源配线L1。第二二极管12b的阴极与第四二极管12d的阳极连接在接地配线L2。第三二极管12c的阴极与第四二极管12d的阴极连接在电源配线L3。第一二极管12a的阳极与第二二极管12b的阳极连接在接地配线L4。整流器12是通过将交流电压VA进行全波整流而将交流电压VA转换为直流电压。 
第一电容器13连接在电源配线L3与接地配线L4。第一电容器13是使从整流器12供给的直流电压平滑化。利用第一电容器13而平滑化的直流电压是经由这些配线L3、L4被供给到开关元件14以及反激式转换器15。 
开关元件14与反激式转换器15是在电源配线L3与接地配线L4之间串联连接。本实施方式的开关元件14是常断开型的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。因此，当开关元件14的栅极电压Vg0为0V时，开关元件14的状态为断开。开关元件14的栅极连接在第一控制电路16。开关元件14的源极连接在接地配线L4。开关元件14的漏极是经由反激式转换器15而连接在电源配线L3。 
反激式转换器15是绝缘型转换器的一种，包含连接在电源配线L3与接地配线L4的一次绕线、以及连接在电源配线L5与接地配线L6的二次绕线。如果开关元件14导通，那么来自第一电容器13的直流电流流动到一次绕线。结果，反激式转换器15的芯被磁化，而使能量储存在芯上。然后，如果开关元件14断开，那么储存在芯上的能量释放，而使直流电流流动到二次绕线。 
第一控制电路16控制开关元件14的动作。具体来说，第一控制电路16可以通过将开关元件14从导通切换为断开，而使能量从反激式转换器15的芯释放，从而使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出。而且，第一控制电路16可以通过将开关元件14从断开切换为导通，而停止能量从芯的释放，从而使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1的输出停止。 
第五二极管17配置在电源配线L5上。第二电容器18连接在电源配线L5与接地配线L6。第五二极管17的阳极连接在反激式转换器15。第二电容器18的一电极连接在第五二极管17的阴极，第二电容器18的另一电极连接在反激式转换器15。 
第五二极管17具有在开关元件14导通的情况下阻止感应电流流动到反激式转换器15的二次绕线的功能。第二电容器18具有在开关元件14断开的情况下使从反激式转换器15的二次绕线供给的直流电压平滑化的功能。 
常导通元件21配置在电源配线L5上。本实施方式的常导通元件21是常导通型的 MOSFET。因此，当常导通元件21的栅极电压Vg1为0V时，常导通元件21的状态为导通。 
常断开元件22连接在电源配线L5与接地配线L6。本实施方式的常断开元件22是常断开型的MOSFET。因此，当常断开元件22的栅极电压Vg2为0V时，常断开元件22的状态为断开。 
常导通元件21的栅极与常断开元件22的栅极连接在第二控制电路23。常导通元件21的漏极连接在第二电容器18。常导通元件21的源极连接在常断开元件22的漏极。常断开元件22的源极是经由接地配线L6而连接在第二电容器18。 
第二控制电路23控制常导通元件21以及常断开元件22的动作。具体来说，第二控制电路23可以通过重复切换常导通元件21与常断开元件22的导通与断开，而使第二直流电压VD2从降压转换器2输出。而且，第二控制电路23可以通过将常导通元件21与常断开元件22断开，而使第二直流电压VD2从降压转换器2的输出停止。 
第二控制电路23是在常导通元件21的漏极附近连接在电源配线L5。因此，第二控制电路23可以检测流动在常导通元件21的漏极电流Id1。 
扼流圈24配置在电源配线L5上。电容器25连接在电源配线L5与接地配线L6。扼流圈24的一端子连接在常导通元件21以及常断开元件22，扼流圈24的另一端子连接在电容器25。电容器25的一电极连接在扼流圈24，电容器25的另一电极是经由接地配线L6连接在常断开元件22。 
如果常导通元件21导通，常断开元件22断开，那么通过从降压转换器2的输入向降压转换器2的输出流动的电流，将能量储存在扼流圈24内。接着，如果常导通元件21断开，常断开元件22导通，那么通过扼流圈24使电动势产生，而使电流流经常断开元件22。降压转换器2可以通过重复这些处理，将第一直流电压VD1降压到第二直流电压VD2。另外，电容器25具有在输出第二直流电压VD2之前使第二直流电压VD2平滑化的功能。 
(1)第一实施方式的EN信号 
接下来，继续参照图1，对第一实施方式的EN(启动(enable))信号进行说明。EN信号是第一信号的示例。 
EN信号用于使AC/DC转换器1输出第一直流电压VD1。如果电源电路导通，第二控制电路23的状态从非待机状态变化为待机状态，那么第二控制电路23对第一控制电路16发送EN信号。具体来说，第二控制电路23将EN信号从低(Low)切换为高(High)。 
第一控制电路16是当从第二控制信号23接收EN信号时(也就是，EN信号从低切 换为高时)，将开关元件14从导通切换为断开。结果，第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出到降压转换器2。然后，降压转换器2将第一直流电压VD1降压到第二直流电压VD2，并输出第二直流电压VD2。 
第二控制电路23是基于降压转换器2内的规定节点的电压或电流的值来判断第二控制电路23的状态是非待机状态还是待机状态。具体来说，第二控制电路23是在第二控制电路23内的规定节点的电压VB的值高于第一设定值VBth的情况下，判断第二控制电路23的状态是待机状态。该规定节点是第一节点的示例。第二控制电路23是当电压VB变得高于第一设定值VBth时，对第一控制电路16发送EN信号。 
如上所述，第二控制电路23是当第二控制电路23成为待机状态时发送EN信号，第一控制电路16根据EN信号使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出。因此，根据本实施方式，在第二控制电路23导通(待机状态)之前可以防止电流流动到常导通元件21。而且，根据本实施方式，因为不需要配置用来防止电流流动到常导通元件21的专用的常断开元件，所以可避免因这种常断开元件的电阻所导致的电力损耗。 
另外，本实施方式的EN信号也可以采用低逻辑来代替采用高逻辑。也就是说，本实施方式的电源电路也可以采用如下构成：通过将EN信号从高切换为低，使AC/DC转换器1输出第一直流电压VD1。 
而且，本实施方式的第二控制电路23也可以基于电流的值代替电压的值来判断第二控制电路23是否为待机状态。 
(2)第一实施方式的DEN信号 
接下来，继续参照图1，对第一实施方式的DEN(禁止(disenable))信号进行说明。DEN信号是第二信号的示例。 
DEN信号用于使AC/DC转换器1停止第一直流电压VD1的输出。在电源电路导通时有常导通元件21被破坏的担忧的情况下，第二控制电路23对第一控制电路16发送DEN信号。具体来说，第二控制电路23将DEN信号从低切换为高。 
第一控制电路16是当从第二控制信号23接收DEN信号时(也就是，DEN信号从低切换为高时)，将开关元件14从断开切换为导通。结果，第一直流电压VD1从AC/DC转换器1向降压转换器2的输出停止，且第二直流电压VD2从降压转换器2的输出也停止。 
第二控制电路23是基于降压转换器2内的规定节点的电压或电流的值来判断是否有常导通元件21被破坏的担忧。具体来说，第二控制电路23是在流动在常导通元件21的漏极附近的节点的漏极电流Id1的值上升到第二设定值Id1th的情况下，判断有常导通元件21被破坏的担忧。该规定节点是第二节点的示例。第二控制电路23是当漏极电流 Id1上升到第二设定值Id1th时，对第一控制电路16发送DEN信号。 
如上所述，第二控制电路23是在有常导通元件21被破坏的担忧的情况下发送DEN信号，第一控制电路16根据DEN信号，使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1的输出停止。因此，根据本实施方式，可以防止常导通元件21受到过大的电流等的破坏。 
另外，本实施方式的DEN信号也可以采用低逻辑来代替采用高逻辑。也就是说，本实施方式的电源电路也可以采用如下构成：通过将DEN信号从高切换为低，使AC/DC转换器1停止第一直流电压VD1的输出。 
而且，本实施方式的第二控制电路23也可以基于电压的值代替电流的值来判断是否有常导通元件21被破坏的担忧。 
(3)第一实施方式的电源电路的动作 
接下来，参照图2至图5，对第一实施方式的电源电路的动作进行说明。 
图2与图3是用来对与第一实施方式的电源电路的EN信号相应的动作进行说明的流程图与时序图。 
如果电源电路导通，那么第二控制电路23内的规定节点的电压VB开始上升。而且，如果电压VB变得高于第一设定值VBth(步骤S1)，那么第二控制电路23发送EN信号(步骤S2)。 
如果第一控制电路16接收EN信号，那么第一控制电路16内的规定节点的电压VA开始上升(步骤S3)。而且，如果电压VA从低切换为高，那么第一控制电路16使开关元件14导通，然后，将开关元件14从导通切换为断开。由此，第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出到降压转换器2。 
另外，本实施方式的第一控制电路16内的规定节点是与对开关元件14施加栅极电压Vg0相关的节点。第一控制电路16是当该规定节点的电压VA变得高于设定值时，可以对开关元件14施加所需的栅极电压Vg0。 
而且，本实施方式的第二控制电路23内的规定节点是与对常导通元件21施加栅极电压Vg1相关的节点。第二控制电路23是当该规定节点的电压VB变得高于设定值(第一设定值VBth)时，可以对常导通元件21施加所需的栅极电压Vg1。 
图4与图5是用来对与第一实施方式的电源电路的DEN信号相应的动作进行说明的流程图与时序图。 
在电源电路导通时，如果常导通元件21的漏极电流Id1上升到第二设定值Id1th(步骤S4)，那么第二控制电路23发送DEN信号(步骤S5)。 
如果第一控制电路16接收DEN信号，那么第一控制电路16使第一控制电路16内 的规定节点的电压VA下降(步骤S6)，并且将开关元件14从断开切换为导通。由此，第一直流电压VD1从AC/DC转换器1的输出停止，电压VA从高回到低。 
如上所述，第二控制电路23是基于降压转换器2内的规定节点的电压或电流的值来发送EN信号，第一控制电路16是根据EN信号使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出。因此，根据本实施方式，在第二控制电路23导通之前，可以防止电流流动到常导通元件21。 
而且，第二控制电路23是基于降压转换器2内的规定节点的电压或电流的值来发送DEN信号，第一控制电路16根据DEN信号使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1的输出停止。因此，根据本实施方式，可以防止常导通元件21受到过大的电流等的破坏。 
像这样，根据本实施方式，可以提供具备可以使常导通元件21适当地动作的第一以及第二控制电路16、23的电源电路。 
另外，在本实施方式中，也可以交换常导通元件21的配置与常断开元件22的配置。也就是说，在本实施方式中，也可以将常断开元件22配置在电源配线L5上，将常导通元件22连接在电源配线L5与接地配线L6。 
而且，在本实施方式中，也可以将常导通元件21以及常断开元件22均替换为常导通元件。在此情况下，理想的是，第二控制电路23在这些常导通元件中至少任一个常导通元件的漏极电流上升到第二设定值Id1th的情况下，发送DEN信号。而且，由本实施方式的第二控制电路23实现的控制可以应用在降压转换器2内的任意常导通元件。 
进而，本实施方式的第二电路也可以是除降压转换器2以外的电路。这种第二电路的示例是下述第二实施方式的升压转换器4。 
(第二实施方式) 
图6是表示第二实施方式的电源电路的构造的电路图。 
图6的电源电路包括作为第一电路的示例的AC/DC转换器1以及作为第二电路的示例的升压转换器4。图6的AC/DC转换器1的构造与图1的AC/DC转换器1的构造相同。 
AC/DC转换器1是将交流电压VA转换为第一直流电压VD1，并输出第一直流电压VD1。升压转换器4是将第一直流电压VD1升压到第二直流电压VD2，并输出第二直流电压VD2。图6表示第二直流电压VD2施加在负载3的情况。 
升压转换器2包括：常导通元件21、第二控制电路23、扼流圈24、电容器25、以及二极管26。 
常导通元件21连接在电源配线L5与接地配线L6。常导通元件21的栅极连接在第二控制电路23。常导通元件21的漏极连接在电源配线L5。常导通元件21的源极连接在接地配线L6。 
第二控制电路23控制常导通元件21的动作。具体来说，第二控制电路23可以通过重复切换常导通元件21的导通与断开，使第二直流电压VD2从升压转换器4输出。第二控制电路23连接在常导通元件21的漏极附近的配线。因此，第二控制电路23可以检测流动在常导通元件21的漏极电流Id1。 
扼流圈24配置在电源配线L5上。扼流圈24的一端子连接在第二电容器18。扼流圈24的另一端子连接在常导通元件21的漏极。 
二极管26配置在电源配线L5上。电容器25连接在电源配线L5与接地配线L6。二极管26的阳极连接在常导通元件21以及扼流圈24。电容器25的一电极连接在二极管26的阴极。电容器25的另一电极是经由接地配线L6而连接在常导通元件21。 
如果常导通元件21导通，那么电流流经常导通元件21，能量储存在扼流圈24内。接着，如果常导通元件21断开，那么扼流圈24使电动势产生，并且电流从降压转换器2的输入向降压转换器2的输出流动。升压转换器4可以通过重复这些处理，将第一直流电压VD1升压到第二直流电压VD2。 
第二实施方式的第一以及第二控制电路16、23可以与第一实施方式的第一以及第二控制电路16、23同样地动作。 
第二控制电路23是基于升压转换器4内的规定节点的电压或电流的值来发送EN信号，第一控制电路16是根据EN信号使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1输出。因此，根据本实施方式，在第二控制电路23导通之前，可以防止电流流动到常导通元件21。 
而且，第二控制电路23是基于升压转换器4内的规定节点的电压或电流的值来发送DEN信号，第一控制电路16是根据DEN信号使第一直流电压VD1从AC/DC转换器1的输出停止。因此，根据本实施方式，可以防止常导通元件21受到过大的电流等的破坏。 
像这样，根据本实施方式，与第一实施方式同样，能提供具备可以使常导通元件21适当地动作的第一以及第二控制电路16、23的电源电路。 
以上，对几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而提出，并未意图限定发明的范围。本说明书中所说明的新颖的电路能以其他各种方式实施。而且，对于本说明书中所说明的电路的方式，可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、 置换、变更。意图使随附的权利要求书及与其均等的范围包含发明的范围或主旨中所含的这种方式或变化例。 
[符号的说明] 
1          AD/DC转换器 
2          降压转换器 
3          负载 
4          升压转换器 
11         交流电源 
12         整流器 
12a        第一二极管 
12b        第二二极管 
12c        第三二极管 
12d        第四二极管 
13         第一电容器 
14         开关元件 
15         反激式转换器 
16         第一控制电路 
17         第五二极管 
18         第二电容器 
21         常导通元件 
22         常断开元件 
23         第二控制电路 
24         扼流圈 
25         电容器 
26         二极管。 

Claims (7)

1.一种电源电路，其特征在于包括：
第一电路，其包含一个以上的第一开关元件以及控制所述第一开关元件的动作的第一控制电路，且输出第一电压；以及
第二电路，其包含包括常导通元件的一个以上的第二开关元件以及控制所述第二开关元件的动作的第二控制电路，且输出从所述第一电压产生的第二电压；且
所述第二控制电路是基于所述第二电路内的第一节点的电压或电流的值，发送使所述第一电路输出所述第一电压的第一信号；
所述第一控制电路是通过根据所述第一信号来控制所述第一开关元件的动作，而使所述第一电压从所述第一电路输出。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于：所述第二控制电路是在所述第一节点的电压的值高于第一设定值的情况下，发送所述第一信号。
3.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于：所述第一电路是将交流电压转换为第一直流电压，并将所述第一直流电压作为所述第一电压而输出。
4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于：所述第二电路是将所述第一直流电压降压或升压到第二直流电压，并将所述第二直流电压作为所述第二电压而输出。
5.一种电源电路，其特征在于包括：
第一电路，其包含一个以上的第一开关元件以及控制所述第一开关元件的动作的第一控制电路，且输出第一电压；以及
第二电路，其包含包括常导通元件的一个以上的第二开关元件以及控制所述第二开关元件的动作的第二控制电路，且输出从所述第一电压产生的第二电压；且
所述第二控制电路是基于所述第二电路内的第二节点的电压或电流的值，发送使所述第一电路停止所述第一电压的输出的第二信号；
所述第一控制电路是通过根据所述第二信号来控制所述第一开关元件的动作，而使所述第一电压从所述第一电路的输出停止。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于：所述第二控制电路是在所述第二节点的电流的值上升到第二设定值的情况下，发送所述第二信号。
7.根据权利要求5或6所述的电源电路，其特征在于：所述第二控制电路是基于在所述常导通元件中流动的电流的值而发送所述第二信号。
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