CN105680695A - 开关电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源装置包括：控制单元，其被构造成执行开关控制；谐振电流检测单元，其被构造成检测流过串联谐振电路的谐振电流。当谐振电流的绝对值电平超过比第一阈值大的第二阈值时，控制单元在绝对值电平达到介于第一阈值和第二阈值之间的第三阈值时将第一开关元件或第二开关元件的导通-截止状态反转。当谐振电流的绝对值电平超过第一阈值而没有超过第二阈值时，控制单元在绝对值电平达到第一阈值时将第一开关元件和第二开关元件的导通-截止状态反转。

Description

开关电源装置
技术领域
本公开涉及开关电源装置。
背景技术
需要诸如电视、智能电话和PC的电子装置中的电源以稳定方式供应恒定直流电压。使用谐振型开关电源装置作为这种电源。
谐振型开关电源装置使用诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅型双极性晶体管)和晶闸管的半导体元件作为开关元件并且通过开关元件的导通和截止一次性将输入DC电压转换成AC电压。转换后的AC电压顺序地通过变压器、整流器电路和平滑电路被转换成稳定的DC电压，然后被输出。
在这种开关电源装置中，通过根据输出电压控制开关元件的开关频率，稳定输出电压。开关频率的控制范围具有比电容器和电感器组成的谐振电路的谐振频率高的频率范围的正常控制范围。为了尽可能扩展输出电压的控制范围，存在以下情况：期望致使开关频率的下限频率尽可能接近谐振频率。然而，在这种情况下，如果构成电路的元件的特性存在变化，则有可能出现所谓的失调谐振(off-resonance)。所谓的失调谐振意指，谐振频率偏离正常范围并且变得低于谐振频率。
因此，在日本专利特许公开H9-308243中公开的开关电源装置中，通过当检测到开关频率偏离正常控制范围时执行控制使开关频率返回正常控制范围来抑制失调谐振。
发明内容
在安装有开关电源装置的电子装置中，存在输出侧的负载陡增的情况。在这种情况下，谐振电流陡增并且从谐振电流的峰值直至零的时间也缩短。因此，当一侧开关元件截止的时间变长时，再生电流流过截止的该开关元件的体二极管。在这种状况下，当另一侧开关元件导通时，贯通电流流过处于截止状态的开关元件。因此，有可能开关元件因该贯通电流而受损。日本专利特许公开H9-308243中公开的开关电源装置没有考虑负载变化状况的时间。
本公开是考虑到以上情形提出的并且将提供一种开关电源装置，该开关电源装置能够即使当存在大负载变化时也能够抑制失调谐振并且通过抑制元件受损而提高可靠性。
本公开的一种开关电源装置包括：变压器，其包括初级绕组和与所述初级绕组磁耦合的次级绕组；整流-平滑电路，其连接到所述次级绕组；第一开关元件和第二开关元件的串联电路，其连接到DC电源的两端；串联谐振电路，其包括连接到第二开关元件的一端的电容器，以及连接到所述电容器和所述第二开关元件的另一端之间的部分的所述初级绕组；控制单元，其被构造成执行其中所述第一开关元件和所述第二开关元件以提供死区时间的方式交替导通-截止的开关控制，在所述死区时间中，所述第一开关元件和所述第二开关元件分别截止；谐振电流检测单元，其被构造成检测流过所述串联谐振电路的谐振电流。当所述谐振电流的绝对值电平超过比第一阈值大的第二阈值时，所述控制单元在所述绝对值电平达到介于所述第一阈值和所述第二阈值之间的第三阈值时将所述第一开关元件或所述第二开关元件的导通-截止状态反转。当所述谐振电流的绝对值电平超过所述第一阈值而没有超过所述第二阈值时，所述控制单元在所述绝对值电平达到所述第一阈值时将所述第一开关元件或所述第二开关元件的导通-截止状态反转。
根据本公开，可以提供即使当负载变化大时也能够抑制失调谐振并且通过抑制元件受损来提高可靠性的开关电源装置
附图说明
图1是示出用于说明本公开的例证性实施方式的开关电源装置的示意性构造的视图。
图2是用于具体说明在控制单元的负载变化大的情况下控制内容的视图。
图3是用于具体说明在控制单元的负载变化小的情况下控制内容的视图。
图4是示出图1中示出的控制单元的电路构造的示例的视图。
图5是用于说明控制单元的操作的时序图。
图6A和图6B是示出控制单元操作期间的信号波形和传统装置的信号波形的视图。
图7是用于说明开关电源装置的操作的修改形式的视图。
图8是示出开关电源装置中的谐振电流检测单元的修改形式的视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述本公开的例证。
图1是示出用于说明本公开的例证性实施方式的开关电源装置100的示意性构造的视图。
开关电源装置100包括：端子V1，其连接到DC电源P的一端，DC电源P通过例如整流和平滑来自商用电源的AC电压而得到的DC电压Vin；端子V2，其连接到DC电源P的另一端(地端)；串联电路1，其连接到DC电源P的两端；电容器Cri、Crv；变压器T；二极管D1、D2；电容器Co；控制单元(控制IC)3和电流检测电阻器R1。
串联电路1包括：开关元件QH(图1的示例中的MOSFET)，其由诸如MOSFET、IGBT和晶闸管的开-关可控半导体元件构成；开关元件QL(图1的示例中的MOSFET)，其与开关元件QH串联连接；二极管11，连接到开关元件QH的两端；二极管12，其连接到开关元件QL的两端。二极管11可以是开关元件QH的寄生二极管并且二极管12可以是开关元件QL的寄生二极管。
在串联电路1中的开关元件QL的两端，变压器T的初级绕组P1、电容器Cri和电流检测电阻器R1串联连接的电路与电容器Crv彼此并联连接。电容器Crv的一端和电流检测电阻器R1的一端连接到开关元件QL的一端并且电容器Crv的另一端和初级绕组P1的一端连接到开关元件QL的另一端。
由变压器T的初级绕组P1和电容器Cri构成的串联电路构成与开关元件QL并联连接的串联谐振电路。
变压器T包括初级绕组P1和与初级绕组P1磁耦合的次级绕组S1、S2。
次级绕组S1的一端(与次级绕组S2的连接点侧)连接到地端，次级绕组S1的另一端连接到二极管D1的阳极。次级绕组S2的一端(与次级绕组S1的连接点侧)连接到地端GND，次级绕组S2的另一端连接到二极管D2的阳极。二极管D1、D2的阴极连接到输出端V3。
电容器Co连接到输出端V3与次级绕组S1和次级绕组S2的连接点之间的部分。二极管D1、D2用于对次级绕组S1、S2中产生的电压进行整流。电容器Co用于平滑次级绕组S1、S2中产生的电压。整流-平滑电路由二极管D1、D2和电容器Co构成并且连接到次级绕组S1、S2。
电流检测电阻器R1连接到电容器Cri和地端V2之间的部分。控制单元3的输入端RC连接到电容器Cri和电流检测电阻器R1之间的连接点。根据该构造，与流过串联谐振电路的谐振电流对应的电压信号Icri从输入端RC输入到控制单元3。
用于检测流过串联谐振电路的谐振电流的谐振电流检测单元由从电流检测电阻器R1以及电流检测电阻器R1与电容器Cri之间的连接点引出的布线构成。
尽管在图1中未示出，但开关电源装置100包括用于检测次级侧的整流-平滑电路的目标电压和输出电压之间的差异的电路。光电耦合器被装入控制单元3中并且将对应于该差异的信号发送到控制单元3。
控制单元3执行开关控制，在该开关控制中，开关元件QH和开关元件QL以提供死区时间(deadtime)的方式交替导通和截止，在死区时间中，开关元件QH和开关元件QL分别截止。控制单元3产生开关元件QH、QL的选通控制信号并且将这些选通控制信号供应到开关元件QH、QL。控制单元3受到控制，使得通过根据来自次级侧的信号改变选通控制信号的频率，输出电压等于目标电压。
另外，当与从输入端RC输入的谐振电流对应的电压信号Icri的绝对值电平超过比第一阈值大的第二阈值时，控制单元3在绝对值电平达到介于第一阈值和第二阈值之间的第三阈值时反转开关元件QH或开关元件QL的导通-截止状态。此外，当谐振电流的绝对值电平超过第一阈值而没有超过第二阈值时，控制单元3在绝对值电平达到第一阈值时反转开关元件QH或开关元件QL的导通-截止状态。根据这种控制，可以抑制失调谐振，以抑制出现贯通电流，因此即使在负载变化大并进而谐振电流的水平增大时，也保护开关元件QH、QL。
图2和图3是用于具体说明控制单元3的控制内容的视图。在图2和图3中，“VgH”指示开关元件QH的选通控制信号，“VgL”指示开关元件QL的选通控制信号，“Icri”指示与输入到输入端RC的谐振电流对应的电压信号。
如图2中所示，如果开关元件QL从导通状态切换成截止状态并且在这种状态下开关元件QH导通，则与谐振电流对应的电压信号Icri开始向正侧升高。如果次级侧存在急剧的负载变化并且负载变大，则电压信号Icri的电平超过作为第一阈值的阈值VH(s)并且还超过作为第二阈值的阈值VH(l)，如图2中所示。
在这种状态下，控制单元3比较电压信号Icri的电平与作为第三阈值的阈值VH(m)并且在电压信号Icri的电平达到阈值VH(m)时，截止开关元件QH。在开关元件QH截止之后，提供预定的死区时间，然后，控制单元3导通开关元件QL。
另一方面，当负载变化小时，控制单元3执行图3中示出的控制。即，在电压信号Icri的电平超过阈值VH(s)而不超过阈值VH(l)的情况下，控制单元3比较电压信号Icri的电平与阈值VH(s)并且在电压信号Icri的电平达到阈值VH(s)时，截止开关元件QH。在开关元件QH截止之后，提供预定的死区时间，然后，控制单元3导通开关元件QL。
图2用虚线示出在电压信号Icri的电平超过阈值VH(l)并且达到阈值VH(s)的状态下开关元件QH截止时的信号的波形。当在电压信号Icri的电平变大的状态下开关元件QH基于阈值VH(s)而截止时，开关元件QH的开关时段变长，如图2中的虚线所指示的。结果，不可抑制失调谐振。另外，由于当负载变化大时电压信号Icri的电平从峰值急剧减小，因此在电压信号Icri的电平等于阈值VH(s)的情况下再生电流流过开关元件QH的二极管11，然后开关元件QH截止。因此，当开关元件QL在这种状态下导通时，出现贯通电流。
根据图2中用实线指示的控制，可以在电压信号Icri的电平达到峰值之后，在早期阶段截止开关元件QH。结果，可抑制失调谐振并且可抑制再生电流的出现，使得可以抑制开关元件QH、QL受损。
另一方面，如图3中所示，可进行供电，而当负载变化小时，没有非故意地缩短开关时段。如所描述的，可执行电流限制，即使当负载状态逐渐从静态负载状态转变成超载状态时，也没有急剧的过电流限制。另外，可以保持效率，而不增加开关损耗。
尽管图2和图3示出当开关元件QH导通时通过谐振电流的水平来控制开关元件QH的截止时间的情况，但对于当开关元件QL截止时通过谐振电流的水平来控制开关元件QL的截止时间的操作，同样如此。
具体地，当开关元件QL导通时，电压信号Icri开始在负方向上降低。在电压信号Icri的电平降至低于阈值{-VH(l)}的情况下，控制单元3在电压信号Icri的电平达到阈值{-VH(m)}时截止开关元件QL。另外，在电压信号Icri的电平降至低于阈值{-VH(s)}而没有降至低于阈值{-VH(l)}的情况下，控制单元3在电压信号Icri的电平达到阈值{-VH(s)}时截止开关元件QL。
图4是示出图1中示出的控制单元3的电路构造的示例的视图。
控制单元3包括谐振器OSC、电平移位电路LS、缓冲器BF1、BF2、触发器FF1、FF2、反相器INV1至INV4、与电路AND1至AND8、或电路OR1、OR2、检测或电路OR1、OR2的输出信号降低的下降沿检测电路DE1、DE2、比较器CPL1至CPL3和比较器CPH1至CPH3。
比较器CPL1的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPL1的反相输入端连接到供应阈值{-VH(s)}的电压的电源。
比较器CPL2的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPL2的反相输入端连接到供应阈值{-VH(m)}的电压的电源。
比较器CPL3的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPL3的反相输入端连接到供应阈值{-VH(l)}的电压的电源。
比较器CPL3的输出端连接到触发器FF2的设置端。比较器CPL1的输出端经由反相器INV3连接到触发器FF2的复位端，并且连接到与电路AND4的输入端。比较器CPL2的输出端连接到与电路AND5的输入端。
触发器FF2的Q端连接到与电路AND5的输入端并且经由反相器INV4连接到与电路AND4的输入端。
与电路AND4和与电路AND5的输出端连接到或电路OR2的输入端。或电路OR2的输出端连接到下降沿检测电路DE2。
比较器CPH1的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPH1的反相输入端连接到供应阈值VH(s)的电压的电源。
比较器CPH2的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPH2的反相输入端连接到供应阈值VH(m)的电压的电源。
比较器CPH3的非反相输入端连接到输入端RC。比较器CPH3的反相输入端连接到供应阈值VH(l)的电压的电源。
比较器CPH3的输出端连接到触发器FF1的设置端。比较器CPH1的输出端经由反相器INV1连接到触发器FF1的复位端，并且连接到与电路AND1的输入端。比较器CPH2的输出端连接到与电路AND2的输入端。
触发器FF1的Q端连接到与电路AND2的输入端并且经由反相器INV2连接到与电路AND1的输入端。
与电路AND1和与电路AND2的输出端连接到或电路OR1的输入端。或电路OR1的输出端连接到下降沿检测电路DE1。
下降沿检测电路DE1的输出端连接到与电路AND3的输入端并且下降沿检测电路DE2的输出端连接到与电路AND6的输入端。
与电路AND3的输出端和与电路AND6的输出端分别连接到振荡器OSC的H_OFF端和L_OFF端。振荡器OSC的输出端Ho连接到与电路AND7并且振荡器OSC的输出端Lo连接到与电路AND8。与电路AND7和与电路AND8的输入端中的一个是公共的。
与电路AND7的输出端连接到与电路AND3的输入端并且经由电平移位电路LS和缓冲器BF1连接到开关元件QH的栅端。与电路AND8的输出端连接到与电路AND6的输入端并且经由缓冲器BF2连接到开关元件QL的栅端。
将描述如上所述构造的控制单元3的操作。
图5是用于说明控制单元3的操作的时序图。在图5中，“Icri”指示从输入端RC输入的电压信号。“CPH1”、“CPH2”、“CPH3”指示比较器CPH1至CPH3的输出信号。“FF1_S”指示触发器FF1的设置端的输入信号。“FF1_R”指示触发器FF1的复位端的输入信号。“FF1_Q”指示触发器FF1的Q端的输出信号。“AND2_OUT”指示与电路AND2的输出信号。“AND1_OUT”指示与电路AND1的输出信号。“OR1_OUT”指示或电路OR1的输出信号。“下降沿”是下降沿检测电路DE1的输出信号。“AND3”指示与电路AND3的输出信号。“VgH”指示从缓冲器BF1输出并且输入到开关元件QH的栅端的信号。
当电压信号Icri达到阈值VH(s)时，或电路OR1的输出变成高电平。另外，当电压信号Icri达到阈值VH(m)时，比较器CPH2的输出变成高电平。当电压信号Icri进一步上升并且达到阈值VH(l)时，比较器CPH3的输出变成高电平，但或电路OR1的输出不变。
随后，当电压信号Icri减小并且达到阈值VH(s)时，比较器CPH2的输出变成低电平。因此，或电路OR1的输出变成低电平并且下降沿检测电路DE1的输出信号变成高电平。当下降沿检测电路DE1的输出信号变成高电平并因此与电路AND3的输出变成高电平时，用于截止选通控制信号Vgh的信号输入到振荡器OSC。然后，振荡器OSC将从输出端Ho输出的信号反相，从而截止选通控制信号Vgh。
图6B是示出在控制单元3操作时的信号波形的视图。图6A是示出当开关元件QH在电压信号Icri超过阈值VH(l)并且达到阈值VH(s)时截止时的操作波形的视图。在图6A和6B中，“Icri”指示输入到输入端RC的信号，“VgL”指示从缓冲器BF2输出的信号并且“IQH”指示与开关元件QH的漏电流对应的信号。
如图6A和6B中所示，根据开关电源装置100，抑制了图6A中出现的贯通电流，因此可以抑制开关元件QH受损。
上文中，描述了将包括阈值VH(s)、阈值VH(m)和阈值VH(l)的三种阈值设置为与电压信号Icri进行比较的阈值的示例。可将四种或更多种阈值设置为与电压信号Icri进行比较的阈值。下文中，将描述设置四种阈值的示例。
图7示出以下示例：作为与电压信号Icri进行比较的阈值，阈值VH(s)和阈值VH(l)与上述的阈值相同并且阈值VH(m)变成其大小彼此不同的阈值VH(m)a和阈值VH(m)b。阈值VH(m)a和阈值VH(m)b中的每个大于阈值VH(s)但小于阈值VH(l)。另外，阈值VH(m)a小于阈值VH(m)b。
在图7的示例中，在电压信号Icri的电平超过阈值VH(l)的情况下，控制单元3在电压信号Icri的电平达到阈值VH(m)b时截止开关元件QH。
另外，在电压信号Icri的电平超过阈值VH(m)b而不超过阈值VH(l)的情况下，控制单元3在电压信号Icri的电平达到阈值VH(m)a时截止开关元件QH。
在电压信号Icri的电平超过阈值VH(s)而不超过阈值VH(m)b的情况下，控制单元3在电压信号Icri的电平达到阈值VH(s)时截止开关元件QH。
在电压信号Icri的电平超过阈值VH(l)的情况下，阈值VH(l)用作第二阈值，阈值VH(m)b用作第三阈值，阈值VH(s)用作第一阈值。另外，在电压信号Icri的电平超过阈值VH(m)b而不超过阈值VH(l)的情况下，阈值VH(m)b用作第二阈值，阈值VH(m)a用作第三阈值，阈值VH(s)用作第一阈值。
如上所述，控制单元3根据电压信号Icri所超过的第二阈值的大小，将第三阈值设置成另一个值。在图7的示例中，因为电压信号Icri的电平所超过的第二阈值变大，所以第三阈值被设置成更大值。在这种构造中，电压信号Icri的电平越大，电压信号Icri的下降速度越快。因此，从抑制贯通电流的角度看，优选的是在较早的时间截止开关元件QH。
虽然在以上示例中使用了阈值VH(m)a和阈值VH(m)b，但可另外设置阈值VH(m)c、阈值VH(m)d等(未示出)。通过以此方式设置多个阈值，设置阈值变得能够进行细微设置。
根据该构造，可根据谐振电流的绝对值电平进行灵活控制。结果，可抑制失调谐振并且可优化开关时段，使得可以提高效率。
图8是示出开关电源装置100中的谐振电流检测单元的修改形式的视图。
图8中示出的谐振电流检测单元包括电容器C2和电阻器R2。电容器C2的一端连接到初级绕组P1和电容器Cri之间的连接点并且电容器C2的另一端连接到电阻器R2。输入端RC连接到电容器C2和电阻器R2之间的连接点。可通过这种构造检测谐振电流。
上文中，参照具体实施方式描述了本公开。然而，具体实施方式只是示例并且理所当然可在不脱离本公开的精神的情况下修改和实践具体实施方式。
如以上描述的，本文中公开了以下内容。
本文中公开的一种开关电源装置包括：变压器，其包括初级绕组和与初级绕组磁耦合的次级绕组；整流-平滑电路，其连接到次级绕组；第一开关元件和第二开关元件的串联电路，其连接到DC电源的两端；串联谐振电路，其包括连接到第二开关元件的一端的电容器，以及连接到电容器和第二开关元件的另一端之间的部分的初级绕组；控制单元，其被构造成执行其中第一开关元件和第二开关元件以提供死区时间的方式交替导通-截止的开关控制，在死区时间中，第一开关元件和第二开关元件分别截止；谐振电流检测单元，其被构造成检测流过串联谐振电路的谐振电流。当谐振电流的绝对值电平超过比第一阈值大的第二阈值时，控制单元在绝对值电平达到介于第一阈值和第二阈值之间的第三阈值时将第一开关元件或第二开关元件的导通-截止状态反转。当谐振电流的绝对值电平超过第一阈值而没有超过第二阈值时，控制单元在绝对值电平达到第一阈值时将第一开关元件或第二开关元件的导通-截止状态反转。
在本文中公开的开关电源装置中，设置多个第二阈值并且控制单元根据谐振电流的绝对值电平所超过的第二阈值的大小将第三阈值设置成另一个值。
在本文中公开的开关电源装置中，当谐振电流的绝对值电平所超过的第二阈值变大时，控制单元将第三阈值设置成较大值。

Claims (3)

1.一种开关电源装置，该开关电源装置包括：
变压器，其包括初级绕组和与所述初级绕组磁耦合的次级绕组；
整流-平滑电路，其连接到所述次级绕组；
第一开关元件和第二开关元件的串联电路，其连接到DC电源的两端；
串联谐振电路，其包括：连接到第二开关元件的一端的电容器；以及连接到所述电容器和所述第二开关元件的另一端之间的部分的所述初级绕组；
控制单元，其被构造成执行其中所述第一开关元件和所述第二开关元件以提供死区时间的方式交替导通-截止的开关控制，在所述死区时间中，所述第一开关元件和所述第二开关元件分别截止；以及
谐振电流检测单元，其被构造成检测流过所述串联谐振电路的谐振电流，
其中，在所述谐振电流的绝对值电平超过比第一阈值大的第二阈值时，所述控制单元在所述绝对值电平达到介于所述第一阈值和所述第二阈值之间的第三阈值时将所述第一开关元件或所述第二开关元件的导通-截止状态反转，并且
其中，在所述谐振电流的绝对值电平超过所述第一阈值而没有超过所述第二阈值时，所述控制单元在所述绝对值电平达到所述第一阈值时将所述第一开关元件或所述第二开关元件的导通-截止状态反转。
2.根据权利要求1所述的开关电源装置，
其中，设置了多个第二阈值，并且
其中，所述控制单元根据所述谐振电流的绝对值电平所超过的第二阈值的大小，将所述第三阈值设置成另一个值。
3.根据权利要求2所述的开关电源装置，其中，当所述谐振电流的绝对值电平所超过的所述第二阈值变大时，所述控制单元将所述第三阈值设置成更大的值。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736727A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN110601537A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 半导体组件工业公司 初级侧恒定电流调节
CN112805913A (zh) * 2018-09-28 2021-05-14 三菱电机株式会社 电力变换装置、马达驱动装置以及空气调节机

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104377960B (zh) * 2013-08-15 2018-04-20 南京博兰得电子科技有限公司 谐振变换器及其控制方法
EP3400643A4 (en) * 2016-01-05 2019-08-28 Redisem Ltd. POWER CONTROL CIRCUIT
WO2017213029A1 (ja) * 2016-06-06 2017-12-14 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
US11336189B2 (en) 2019-04-11 2022-05-17 The Regents Of The University Of California Dual-capacitor resonant circuit for use with quasi-resonant zero-current-switching DC-DC converters
US11005363B1 (en) * 2020-04-08 2021-05-11 Delta Electronics (Thailand) Public Company Limited Resonant power converter and current synthesizing method therefor
JP2022142919A (ja) * 2021-03-17 2022-10-03 富士電機株式会社 スイッチング制御回路、共振型コンバータ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07255169A (ja) * 1994-03-11 1995-10-03 Sanken Electric Co Ltd 共振型直流−直流変換器
JPH09308243A (ja) * 1996-05-17 1997-11-28 Sanken Electric Co Ltd 共振型スイッチング電源装置
US20050099827A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-12 Hitachi Ltd. Resonant converter and control method thereof
CN103107707A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 登丰微电子股份有限公司 谐振式转换电路及谐振控制器
CN103296892A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 英飞凌科技股份有限公司 谐振变换器的多模工作和控制
CN103516196A (zh) * 2012-06-14 2014-01-15 株式会社村田制作所 开关电源装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101602474B1 (ko) * 2009-03-05 2016-03-10 페어차일드코리아반도체 주식회사 보호 회로, 이를 포함하는 공진형 컨버터 및 그 보호 방법
JP5729989B2 (ja) * 2010-11-30 2015-06-03 キヤノン株式会社 スイッチング電源、及び、スイッチング電源を搭載した画像形成装置
WO2012105077A1 (ja) * 2011-02-01 2012-08-09 富士電機株式会社 共振型スイッチング電源装置
US9300214B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-29 Power-One, Inc. Multiphase converter with active and passive internal current sharing
KR20140116338A (ko) * 2013-03-22 2014-10-02 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법
US9450496B2 (en) * 2013-04-11 2016-09-20 Astec International Limited Multi-stage power converters and methods for varying a regulated voltage of one stage as a function of an output current of another stage
US9467054B2 (en) * 2013-11-07 2016-10-11 Futurewei Technologies, Inc. Current sensing apparatus for resonant tank in an LLC resonant converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07255169A (ja) * 1994-03-11 1995-10-03 Sanken Electric Co Ltd 共振型直流−直流変換器
JPH09308243A (ja) * 1996-05-17 1997-11-28 Sanken Electric Co Ltd 共振型スイッチング電源装置
US20050099827A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-12 Hitachi Ltd. Resonant converter and control method thereof
CN103107707A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 登丰微电子股份有限公司 谐振式转换电路及谐振控制器
CN103296892A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 英飞凌科技股份有限公司 谐振变换器的多模工作和控制
CN103516196A (zh) * 2012-06-14 2014-01-15 株式会社村田制作所 开关电源装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736727A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN108736727B (zh) * 2017-04-14 2020-02-21 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
CN110601537A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 半导体组件工业公司 初级侧恒定电流调节
CN112805913A (zh) * 2018-09-28 2021-05-14 三菱电机株式会社 电力变换装置、马达驱动装置以及空气调节机
CN112805913B (zh) * 2018-09-28 2023-09-26 三菱电机株式会社 电力变换装置、马达驱动装置以及空气调节机

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