CN109075712A - Dc-dc转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明具备：电压输入部，接受DC电压；电压输出部，连接负载；变压器(T1)，至少具有一次绕组(N1)和二次绕组(N2)；主开关元件(Q1)，设置在电压输入部与变压器(T1)的一次绕组(N1)之间；整流电路(20)，设置在电压输出部与变压器(T1)的二次绕组(N2)之间；以及复位电压抑制电路，对蓄积在变压器(T1)的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，在复位电压的大小例如超过给定的阈值的情况下，抑制施加于主开关元件(Q1)的电压。

Description

DC-DC转换器
技术领域
本发明涉及具备变压器和开关元件的DC-DC转换器，特别涉及在变压器产生复位电压的DC-DC转换器。
背景技术
在流过变压器的一次绕组的电流为正负不对称的DC-DC转换器中，即，在变压器的励磁与复位以不对称的关系被驱动的DC-DC转换器中，在与变压器的一次绕组连接的开关元件(主开关元件)接通时，变压器被流过一次绕组的电流励磁，在上述主开关元件关断时，在一次绕组产生由反电动势造成的电压(被称为复位电压、反激(flyback)电压的电压)。例如，在正向(forward)型DC-DC转换器、反激型DC-DC转换器中的任一者中，在变压器的复位时均产生上述复位电压。
在专利文献1示出了一种DC-DC转换器，其在变压器的二次绕组设置有同步整流用开关元件，所述DC-DC转换器构成为，在与变压器的一次绕组连接的主开关元件的两端连接钳位用开关元件与电容器的串联电路，通过在主开关元件的关断时使钳位用开关元件接通，从而同步整流用开关元件的接通时间不受复位电压的变动的影响。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-327243号公报
发明内容
发明要解决的课题
如专利文献1所示的具备有源钳位电路以及同步整流电路的正向型DC-DC转换器具有功率变换效率高的优点。在这样的正向型DC-DC转换器中，在通过PWM控制使输出电压稳定化的情况下，输入电源电压的变动幅度、负载电流的变动幅度越大，主开关元件的接通占空比横跨越宽的范围而进行变化。
施加于主开关元件的复位电压通过Vin(输入电压)×Ton(接通期间)/Toff(断开期间)求出。因此，随着主开关元件的接通占空比变长，也就是说，随着主开关元件的断开期间变短，复位电压急剧变高。即，在像上述的那样主开关元件的接通占空比大幅变化的那样的状况下，若接通占空比变大，则复位电压变得非常高。
在此，将对DC-DC转换器的输入电压与复位电压的关系的例子示于图16。在图16中，横轴为对DC-DC转换器的输入电压，纵轴为复位电压。电压的数值只不过是一个例子，在此，作为对DC-DC转换器的输入电压与在变压器的一次绕组或二次绕组产生的复位电压的关系的典型例而示出。像这样，输入电压越下降(接通占空比变得越大)，复位电压越急剧变高。
上述复位电压在主开关元件的关断时施加于该主开关元件。此外，在具备同步整流电路的情况下，在变压器的二次绕组产生的复位电压被施加于同步整流用开关元件。因此，在DC-DC转换器的输入电源电压的变动幅度、负载电流的变动幅度宽的DC-DC转换器中，对于主开关元件、同步整流用开关元件需要高耐压的FET。但是，越是高耐压的FET，其接通电阻(Ron)越高，由此，FET中的损耗大，DC-DC转换器的功率变换效率必然变低。
本发明的目的在于，提供一种能够消除由于在变压器产生的复位电压上升而造成的问题并提高功率变换效率的DC-DC转换器。
用于解决课题的技术方案
(1)本发明的DC-DC转换器具备：
电压输入部，接受DC电压；
电压输出部，连接负载；
变压器，至少具有一次绕组和二次绕组；
主开关元件，设置在所述电压输入部与所述变压器的一次绕组之间；
整流电路，设置在所述电压输出部与所述变压器的二次绕组之间；以及
复位电压抑制电路，对蓄积在所述变压器的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并根据所述复位电压的大小，抑制施加于所述主开关元件的电压。
通过上述结构，可限制在变压器的一次绕组产生的复位电压的上限，与此相伴地，能够使用低耐压的开关元件。
(2)优选地，在上述(1)中，在所述复位电压的大小超过给定的阈值的情况下，所述复位电压抑制电路抑制施加于所述主开关元件的电压。由此，在复位电压不超过给定的阈值的通常动作时，能够维持输出电压的稳定性。
(3)优选地，在上述(1)或(2)中，所述整流电路是同步整流电路，包含设置在所述电压输出部与所述变压器的二次绕组之间的整流开关元件，并与所述变压器的二次绕组电压的变化同步地对所述整流开关元件进行开关。由此，可降低整流电路中的损耗。此外，通过限制上述复位电压的上限，从而对于同步整流用开关元件对在变压器的二次绕组产生的复位电压的耐压，也可放宽。
(4)在上述(3)中，所述复位电压检测电路可以是通过施加于所述整流开关元件的电压进行检测的结构。由此，能够将复位电压检测电路设置在变压器的二次侧，能够对构成在变压器的二次侧的控制电路容易地提供控制信号。
(5)在上述(1)至(3)中的任一项中，所述复位电压抑制电路也可以是通过施加于所述主开关元件的电压来检测所述复位电压的大小的结构。由此，能够将复位电压检测电路设置在变压器的二次侧，能够对构成在变压器的二次侧的控制电路容易地提供控制信号。
(6)在上述(1)至(3)中的任一项中，所述变压器可以具有辅助绕组，所述复位电压检测电路可以是通过所述变压器的辅助绕组的电压进行检测的结构。由此，能够将复位电压检测电路与包含主开关元件以及变压器的转换器电路实质上分离，能够简化电路结构。
(7)在上述(1)至(6)中的任一项中，所述复位电压抑制电路例如是使所述主开关元件的接通占空比下降的电路。通过该结构，仅通过对控制主开关元件的接通占空比的电路提供控制信号，就能够容易地进行控制。即，能够简化电路。
(8)在上述(7)中，所述复位电压抑制电路例如是将所述主开关元件保持为断开状态的电路。通过该结构，仅通过对控制主开关元件的接通占空比的电路提供控制信号，就能够容易地进行控制。即，能够进一步简化电路。
(9)在上述(1)至(8)中的任一项中，例如，所述主开关元件是FET，具备有源钳位电路，该有源钳位电路并联连接在该主开关元件的漏极-源极间，并限制所述复位电压对所述主开关元件的施加电压。通过该结构，可放宽复位电压达到上限的条件，在变压器的一次绕组产生的复位电压被有源钳位电路抑制，因此能够增大主开关元件的接通占空比的最大值。由此，能够进一步扩大输入电源电压的下限或负载电流的上限。
发明效果
根据本发明，可限制在变压器的一次绕组产生的复位电压的上限，与此相伴地，能够使用低耐压的开关元件。此外，能够对主开关元件使用接通电阻低的FET，因此能够构成功率变换效率高的DC-DC转换器。
附图说明
图1是第一实施方式涉及的DC-DC转换器101A的电路图。
图2是示出控制电路(开关控制用IC)10的内部的结构的框图。
图3是示出基于图1所示的复位电压检测电路31的有无的、施加于主开关元件Q1的复位电压的差异的图。
图4是第一实施方式的另一个DC-DC转换器101B的电路图。
图5是第二实施方式涉及的DC-DC转换器102A的电路图。
图6是第二实施方式的另一个DC-DC转换器102B的电路图。
图7是第三实施方式涉及的DC-DC转换器103的电路图。
图8是第四实施方式涉及的DC-DC转换器104A的电路图。
图9是第四实施方式的另一个DC-DC转换器104B的电路图。
图10是第五实施方式涉及的DC-DC转换器105A的电路图。
图11是第五实施方式的另一个DC-DC转换器105B的电路图。
图12是第五实施方式的另一个DC-DC转换器105C的电路图。
图13是第六实施方式涉及的DC-DC转换器106A的电路图。
图14是第六实施方式的另一个DC-DC转换器106B的电路图。
图15是第六实施方式的另一个DC-DC转换器106C的电路图。
图16是示出对以往的DC-DC转换器的输入电压与复位电压的关系的例子的图。
具体实施方式
以下，参照图并举出几个具体的例子而示出用于实施本发明的多个方式。在各图中，对同一部位标注同一附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性，方便起见，将实施方式分开示出，但是能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后，省略关于与第一实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，对于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。
《第一实施方式》
图1是第一实施方式涉及的DC-DC转换器101A的电路图。该DC-DC转换器101A具备接受DC电压的电压输入部Vin(+)、Vin(-)和连接负载的电压输出部Vo(+)、Vo(-)，将输入到电压输入部Vin(+)、Vin(-)的DC电压变换为给定的稳定化的DC电压，并从电压输出部Vo(+)、Vo(-)向负载输出。DC-DC转换器101A具备具有一次绕组N1和二次绕组N2的变压器T1。在电压输入部Vin(+)、Vin(-)与变压器T1的一次绕组N1之间，连接有主开关元件Q1。在电压输出部Vo(+)、Vo(-)与变压器T1的二次绕组N2之间设置有整流电路20。
主开关元件Q1是FET，在其漏极-源极间并联连接有钳位用开关元件Q4与钳位用电容器C1的串联电路。即，钳位用开关元件Q4与钳位用电容器C1的串联电路构成有源钳位电路。
在电压输入部Vin(+)、Vin(-)连接有控制电路10。该控制电路10是开关控制用IC，向主开关元件Q1以及钳位用开关元件Q4提供栅极信号。
在变压器T1的二次绕组N2，串联地连接有整流开关元件Q2和电感器Lo。在二次绕组N2与电感器Lo的连接点和Vo(-)端子之间连接有换流开关元件Q3。由整流开关元件Q2和换流开关元件Q3构成整流电路20。在电压输出部Vo(+)、Vo(-)的两端间连接有输出电容器Co。
变压器T1具有辅助绕组N3、N4，电路构成为，辅助绕组N3的起电电压(electromotive voltage)施加于整流开关元件Q2的栅极-源极间，辅助绕组N4的起电电压施加于换流开关元件Q3的栅极-源极间。变压器的二次绕组N2的电压通过辅助绕组N3间接地被检测，整流开关元件Q2与辅助绕组N3的电压变化同步地进行开关。
在变压器T1的二次侧设置有输出电压检测电路40。该输出电压检测电路40对电压输出部Vo(+)、Vo(-)的两端电压进行检测，并将与其相应的反馈用的电压提供给控制电路10的COMP端子。
在此，若用Ton表示主开关元件Q1的接通时间，用Toff表示断开时间，用D表示接通占空比，用Vin表示输入电压，用n1表示一次绕组N1的卷绕数，用n2表示二次绕组N2的卷绕数，则施加在各开关元件的漏极-源极间的电压Vds处于以下关系。
在变压器T1的一次绕组N1产生的复位电压为
-Vin·Ton/Toff
＝-{Vin/(1-D)-Vin}
主开关元件Q1的Vds为
Vin+{Vin/(1-D)-Vin}
＝Vin/(1-D)
整流开关元件Q2的Vds为
{Vin/(1-D)-Vin}·n2/n1
换流开关元件Q3的Vds为
Vin·n2/n1。
因此，主开关元件Q1的接通占空比变得越大(D越接近于1)，主开关元件Q1的Vds以及整流开关元件Q2的Vds越急剧增大。
在主开关元件Q1的漏极与接地之间(即，主开关元件Q1的漏极-源极间)设置有复位电压检测电路31。该复位电压检测电路31对蓄积在变压器T1的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并在其超过给定的阈值时，向控制电路10提供控制信号。
由上述主开关元件Q1、变压器T1、整流电路20、电感器Lo以及输出电容器Co构成正向型的DC-DC转换器电路。进而，通过具备由钳位用开关元件Q4以及钳位用电容器C1构成的有源钳位电路，从而该DC-DC转换器101A作为有源钳位正向转换器进行动作。
上述复位电压检测电路31的结构和动作如下。复位电压检测电路31具有电阻R1、R2、R3、R4、电容器C3、C4、齐纳二极管D4、晶体管Q5、Q6。电阻R1、R2构成对主开关元件Q1的漏极-源极间电压进行分压的分压电路，电容器C3对上述分压电压进行平滑。若电容器C3的电压超过齐纳二极管D4的齐纳电压，则齐纳二极管D4导通。电阻R4和电容器C4构成时间常数电路。关于晶体管Q5、Q6，由这两个晶体管构成晶闸管构造的闩锁电路。
通过主开关元件Q1的漏极-源极间电压超过给定值，从而齐纳二极管D4导通，在经过与由电阻R4和电容器C4构成的时间常数电路的时间常数相应的时间之后，晶体管Q5接通。若晶体管Q5接通，则晶体管Q6也接通，控制电路10的UVLO端子被下拉为低电平。通过晶体管Q6的接通，晶体管Q5以及晶体管Q6保持接通状态。如后所述，若控制电路10的UVLO端子成为低电平，则主开关元件Q1保持断开状态。通过该动作，在变压器T1的一次绕组N1产生的复位电压不会进一步上升，可保护主开关元件Q1不受该复位电压的损害。同样地，在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压不会进一步上升，可保护整流开关元件Q2不受该复位电压的损害。
另外，由电阻R4和电容器C4构成的时间常数电路、由电阻R1、R2构成的分压电路不是必需的。此外，电流限制用的电阻R3也不是必需的。
根据本实施方式，向主开关元件Q1施加的复位电压被由钳位用开关元件Q4以及钳位用电容器C1构成的有源钳位电路限制。通过该结构，可放宽复位电压达到上限的条件，能够增大主开关元件Q1的接通占空比的最大值。由此，能够进一步扩大输入电源电压的下限或负载电流的上限。
此外，在有源钳位正向转换器中，复位电压成为矩形波状。因此，与复位电压成为正弦波状的谐振复位正向相比，具有容易感测复位电压这样的效果。
图2是示出控制电路(开关控制用IC)10的内部的结构的框图。该开关控制用IC例如是National Semiconductor公司制造/Texas Instruments公司制造的LM5025A或与其相当的产品。控制电路10具备电压输入端子Vin、向主开关元件Q1的栅极输出栅极信号的OUT_A端子、向钳位用开关元件Q4的栅极输出栅极信号的OUT_B端子、接受进行了PWM调制的电压信号的COMP端子、Vin线欠压关闭端子UVLO等。
在COMP端子与OUT_A端子、OUT_B端子之间构成有比较器CP2、CP3、或门OR1、逻辑电路15、触发器16、死区时间控制器12以及驱动器13A、13B。
COMP端子被电阻上拉，与该COMP端子连接的例如光耦合器等外部电路从COMP端子引入电流。比较器CP2对软启动端子SS的输入电压和COMP端子的电压进行比较，比较器CP3对比较器CP2的输出电压和RAMP端子的斜坡电压波形进行比较。
在RAMP端子的外部，通过连接被施加对电压输入端子Vin的电压的RC电路，从而生成斜坡电压波形。通过FET14被逻辑电路15的输出接通，从而RAMP端子的电压被复位。
通过用比较器CP3对上述斜坡电压波形和COMP端子的电压进行比较，从而PWM调制信号经由或门OR1、逻辑电路15以及触发器16被供给到死区时间控制器12。通过进行该PWM控制的控制电路10和输出电压检测电路40进行反馈控制，使得电压输出部Vo(+)、Vo(-)的两端电压成为给定值。
在UVLO端子与OUT_A端子、OUT_B端子之间构成有关闭比较器CP1、死区时间控制器12以及驱动器13A、13B。在死区时间控制器12连接有振荡器11。
死区时间控制器12向驱动器13A、13B输出与从振荡器11输出的时钟信号以及触发器16的Q输出信号对应的频率以及接通占空比的驱动信号。此外，死区时间控制器12接受关闭比较器CP1的输出作为启用信号。
若UVLO端子电压低于关闭比较器CP1的阈值Vr2，则输出低电平。由此，死区时间控制器12停止动作，OUT_A端子保持为低电平，OUT_B端子保持为高电平。
SS端子是软启动控制端子，通过由外设于该端子的电容器和内部的恒流电路构成的恒流充电电路，生成软启动控制用斜坡电压波形。该斜坡电压波形输入到上述比较器CP2。由此，在DC-DC转换器启动之后紧接着进行PWM控制，使得主开关元件Q1的接通占空比逐渐增大。
由上述控制电路10中的关闭比较器CP1和复位电压检测电路31构成复位电压抑制电路。
像已经叙述的那样，若通过图1所示的主开关元件Q1的漏极-源极间电压超过给定值，从而控制电路10的UVLO端子成为低电平，则主开关元件Q1保持断开状态。通过该动作，在变压器T1的一次绕组N1产生的复位电压不会进一步上升，可保护主开关元件Q1不受该复位电压的损害。同样地，可保护整流开关元件Q2不受在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压的损害。
图3是示出基于图1所示的复位电压检测电路31的有无的、施加于主开关元件Q1的复位电压的差异的图。图3的横轴为时间，纵轴为施加于主开关元件Q1的复位电压。在图3中，波形A是具备复位电压检测电路31的本实施方式的DC-DC转换器101A的特性，波形B是不具备复位电压检测电路31的比较例的DC-DC转换器的特性。在比较例中，对主开关元件Q1施加超过250V的复位电压，相对于此，在本实施方式的DC-DC转换器101A中不超过250V，只有一次超过200V。因此，通过在控制电路10附加复位电压检测电路31而构成复位电压抑制电路，从而能够对主开关元件Q1使用耐压小于250V的FET。耐压小于250V的FET的接通电阻(Ron)低，因此FET中的损耗小，能够提高DC-DC转换器101A的功率变换效率。
另外，由于在整流开关元件Q2被施加上述复位电压的一次绕组N1与二次绕组N2的卷绕数比倍的电压，所以通过复位电压的抑制，还可抑制施加于整流开关元件Q2的电压。
图4是本实施方式的另一个DC-DC转换器101B的电路图。虽然在图1所示的DC-DC转换器101A中，设置了通过整流开关元件Q2和换流开关元件Q3进行同步整流的整流电路20，但是在DC-DC转换器101B中，在变压器T1的二次侧构成有二极管整流电路。即，在变压器T1的二次绕组N2串联地连接有整流二极管D2和电感器Lo，在变压器T1的二次绕组N2与电感器Lo的连接点和Vo(-)端子之间连接有换流二极管D3。其它结构与DC-DC转换器101A相同。
在像这样在变压器的二次侧构成有二极管整流电路的情况下，也可限制施加于主开关元件Q1的复位电压。
《第二实施方式》
在第二实施方式中，示出复位电压检测电路的结构与第一实施方式不同的DC-DC转换器的例子。
图5是第二实施方式涉及的DC-DC转换器102A的电路图。该DC-DC转换器102A具备的变压器T1具有辅助绕组N5。在该辅助绕组N5连接有复位电压检测电路32A。该复位电压检测电路32A通过辅助绕组N5的电压对蓄积于变压器T1的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并在其超过给定的阈值时，向控制电路10供给控制信号。其它结构与在第一实施方式中示出的DC-DC转换器101A相同。
上述复位电压检测电路32A的结构和动作如下。复位电压检测电路32A具有电阻R1、R2、R3、R4、电容器C3、C4、齐纳二极管D4、二极管D5、晶体管Q5、Q6。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。若分压电压超过齐纳二极管D4的齐纳电压，则齐纳二极管D4导通。电阻R4和电容器C4构成时间常数电路。关于晶体管Q5、Q6，由这两个晶体管构成晶闸管构造的闩锁电路。
变压器T1的辅助绕组N5的电压与一次绕组N1的电压成比例，因此若通过在一次绕组产生的复位电压超过给定值，从而齐纳二极管D4导通且晶体管Q5接通，则晶体管Q6也接通，控制电路10的UVLO端子被下拉为低电平。由此，与第一实施方式的DC-DC转换器101A同样地，主开关元件Q1保持断开状态。通过该动作，在变压器T1的一次绕组N1产生的复位电压不会进一步上升，可保护主开关元件Q1不受该复位电压的损害。同样地，在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压不会进一步上升，可保护整流开关元件Q2不受该复位电压的损害。
图6是第二实施方式的另一个DC-DC转换器102B的电路图。复位电压检测电路32B的结构与图5所示的DC-DC转换器102A不同。
在复位电压检测电路32B中，没有图5所示的二极管D5以及电容器C3。像这样，即使不对辅助绕组N5的电压进行整流平滑，只要在辅助绕组N5产生的电压超过给定值，齐纳二极管D4就会导通，因此通过与上述同样的作用，可限制在变压器T1的一次绕组N1以及二次绕组N2产生的复位电压。
《第三实施方式》
在第三实施方式中，示出在变压器的二次侧具备复位电压检测电路的DC-DC转换器的例子。
图7是第三实施方式涉及的DC-DC转换器103的电路图。该DC-DC转换器103在整流开关元件Q2的漏极与接地之间(即，整流开关元件Q2的漏极-源极间)设置有复位电压检测电路33。该复位电压检测电路33对在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压的大小进行检测，并在其超过给定的阈值时，向输出电压检测电路40的控制端子CNT提供控制信号。具体地，在复位电压检测电路33检测到在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压的大小超过给定的阈值时，对输出电压检测电路40的控制端子CNT进行下拉。
输出电压检测电路40对电压输出部Vo(+)、Vo(-)的两端电压进行检测，并将与其相应的反馈用的电压提供给控制电路10的COMP端子。此外，对控制端子CNT的电压和基准电压进行比较，使主开关元件Q1的接通占空比变化。具体地，通过控制端子CNT下降，从而使上述反馈用的电压变化，使得主开关元件Q1的接通占空比变短。由此，可限制在变压器T1的一次绕组N1以及二次绕组N2产生的复位电压。
在本实施方式中，由输出电压检测电路40、包含控制电路10中的比较器CP2、CP3的PWM调制电路、以及复位电压检测电路33构成复位电压抑制电路。
《第四实施方式》
在第四实施方式中，示出在变压器的二次侧且通过辅助绕组的电压对复位电压进行检测的DC-DC转换器的例子。
图8是第四实施方式涉及的DC-DC转换器104A的电路图。该DC-DC转换器104A具备的变压器T1具有辅助绕组N5。在该辅助绕组N5连接有复位电压检测电路34A。该复位电压检测电路34A通过辅助绕组N5的电压对蓄积于变压器T1的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并在其超过给定的阈值时，向输出电压检测电路40供给控制信号。其它结构与在第三实施方式中示出的DC-DC转换器103相同。
上述复位电压检测电路34A的结构和动作如下。复位电压检测电路34A具有电阻R1、R2、R3、R4、电容器C3、C4、齐纳二极管D4、二极管D5、晶体管Q5、Q6。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。若分压电压超过齐纳二极管D4的齐纳电压，则齐纳二极管D4导通。电阻R4和电容器C4构成时间常数电路。关于晶体管Q5、Q6，由这两个晶体管构成晶闸管构造的闩锁电路。
变压器T1的辅助绕组N5的电压与一次绕组N1的电压成比例，因此若通过在一次绕组产生的复位电压超过给定值，从而齐纳二极管D4导通，且晶体管Q5接通，则晶体管Q6也接通。由此，向输出电压检测电路40提供控制信号。
在复位电压检测电路33检测到在变压器T1的辅助绕组N5产生的电压的大小超过给定的阈值时，输出电压检测电路40使上述反馈用的电压变化，使得主开关元件Q1的接通占空比变短。由此，可限制在变压器T1的一次绕组N1以及二次绕组N2产生的复位电压。
图9是第四实施方式的另一个DC-DC转换器104B的电路图。复位电压检测电路34B的结构与图8所示的DC-DC转换器104A不同。
在复位电压检测电路34B中，没有图8所示的二极管D5以及电容器C3。像这样，即使不对辅助绕组N5的电压进行整流平滑，只要在辅助绕组N5产生的电压超过给定值，齐纳二极管D4就会导通，因此通过与上述同样的作用，可限制在变压器T1的一次绕组N1以及二次绕组N2产生的复位电压。
《第五实施方式》
在第五实施方式中，示出具备使主开关元件的接通占空比下降的复位电压抑制电路的DC-DC转换器的例子。
图10是第五实施方式涉及的DC-DC转换器105A的电路图。在该DC-DC转换器105A中，在变压器T1的辅助绕组N5连接有复位电压检测电路35A。该复位电压检测电路35A通过辅助绕组N5的电压对蓄积于变压器T1的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并将与该电压相应的控制电压供给到控制电路10的SS端子。其它结构与在第一实施方式中示出的DC-DC转换器101A相同。
复位电压检测电路35A具有电阻R1、R2、R3、R4、电容器C3、C4、齐纳二极管D4、二极管D5、晶体管Q5。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。若分压电压超过齐纳二极管D4的齐纳电压，则齐纳二极管D4导通。电阻R4和电容器C4构成时间常数电路。若齐纳二极管D4导通，则晶体管Q5接通。
像在第一实施方式中已经叙述的那样，控制电路10的SS端子是软启动控制端子，通过由外设于该端子的电容器和内部的恒流电路构成的恒流充电电路，在内部生成软启动控制用斜坡电压波形。
若辅助绕组N5的电压超过给定值，则晶体管Q5接通，由此，复位电压检测电路35A从SS端子引出电流。由此，软启动控制模拟地作用，主开关元件Q1的接通占空比下降。通过该动作，可限制在变压器T1产生的复位电压，可保护主开关元件Q1不受在变压器T1的一次绕组产生的复位电压的损害。同样地，可保护整流开关元件Q2不受在变压器T1的二次绕组N2产生的复位电压的损害。
图11是第五实施方式的另一个DC-DC转换器105B的电路图。复位电压检测电路35B的结构与图10所示的DC-DC转换器105A不同。
复位电压检测电路35B具有电阻R1、R2、R3、电容器C3、C4、二极管D5、并联稳压器(shunt regulator)SR。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。并联稳压器SR将分压电压作为基准电压，从控制电路10的SS端子引出电流。因此，若辅助绕组N5的电压超过给定值，则软启动控制模拟地作用，主开关元件Q1的接通占空比下降。
图12是第五实施方式的另一个DC-DC转换器105C的电路图。复位电压检测电路35C的结构与图10所示的DC-DC转换器105A不同。
复位电压检测电路35C具有电阻R1、R2、R3、电容器C3、C4、二极管D5、误差放大器AMP。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。误差放大器AMP对分压电压相对于基准电压的差电压进行放大，并对晶体管Q5进行驱动。因此，辅助绕组N5的电压越增大，施加的模拟的软启动控制越强，主开关元件Q1的接通占空比越下降。
《第六实施方式》
在第六实施方式中，示出在变压器的二次侧且通过辅助绕组的电压对复位电压进行检测的DC-DC转换器的例子。
图13是第六实施方式涉及的DC-DC转换器106A的电路图。在该DC-DC转换器106A的变压器T1的辅助绕组N5连接有复位电压检测电路36A。该复位电压检测电路36A通过辅助绕组N5的电压对蓄积于变压器T1的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，在其超过给定的阈值时，向输出电压检测电路40供给控制信号。复位电压检测电路36A的结构与图10所示的复位电压检测电路35A相同。其它结构与第三实施方式所示的DC-DC转换器103相同。
在变压器T1的辅助绕组N5的电压超过给定值时，复位电压检测电路36A对输出电压检测电路40的控制端子CNT进行下拉。
在输出电压检测电路40中，通过控制端子CNT下降，从而使对控制电路10的反馈用的电压变化，使得主开关元件Q1的接通占空比变短。由此，可限制在变压器T1的一次绕组N1以及二次绕组N2产生的复位电压。
图14是第六实施方式的另一个DC-DC转换器106B的电路图。复位电压检测电路36B的结构与图13所示的DC-DC转换器106A不同。
复位电压检测电路36B具有电阻R1、R2、R3、电容器C3、C4、二极管D5、并联稳压器SR。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。并联稳压器SR将分压电压作为基准电压，从控制电路10的SS端子引出电流。因此，若辅助绕组N5的电压超过给定值，则对输出电压检测电路40的控制端子CNT进行下拉。由此，主开关元件Q1的接通占空比下降。
图15是第六实施方式的另一个DC-DC转换器106C的电路图。复位电压检测电路36C的结构与图13所示的DC-DC转换器106A不同。
复位电压检测电路36C具有电阻R1、R2、R3、电容器C3、C4、二极管D5、误差放大器AMP。二极管D5对辅助绕组N5的电压进行整流，电容器C3对该电压进行平滑。电阻R1、R2构成对电容器C3的电压进行分压的分压电路。误差放大器AMP对分压电压相对于基准电压的差电压进行放大，并对晶体管Q5进行驱动。因此，辅助绕组N5的电压越增大，使输出电压检测电路40的控制端子CNT的电位越下降。由此，主开关元件Q1的接通占空比下降。
《其它实施方式》
虽然在以上所示的各实施方式中，对正向型的DC-DC转换器进行了示出，但是对于以不对称的电压进行变压器的励磁和复位的DC-DC转换器，也同样适用。例如，也能够同样地适用于反激型的DC-DC转换器。
此外，在以上所示的各实施方式中，示出了构成为通过拉拽如下端子的电压来缩短接通占空比的例子，该端子为对开关控制用IC的输入电压进行监视的端子(UVLO端子)、对PWM调制器的输入端子(COMP端子)、软启动控制用的端子(SS端子)，但是本发明并不限于此。例如，也可以构成为，通过对与开关控制用IC的振荡的持续/停止相关的端子的电压进行控制，从而对复位电压进行限制。例如，还可以构成为，通过对开关控制用IC的内部电源电压端子(Vcc端子)、对主开关元件Q1输出栅极信号的端子(OUT_A端子)等的电压例如进行拉拽(使下降)，从而停止输出。
此外，虽然在以上所示的各实施方式中，通过对开关控制用IC供给控制信号，从而使接通占空比缩短，但是，在开关控制用IC与主开关元件之间连接有开关元件驱动用IC的情况下，也可以构成为，通过对该驱动用IC的有效化端子(ENABLE端子)、电源端子(Vcc端子)、栅极信号输出端子(OUT端子)的电压例如进行拉拽(使下降)等，从而停止输出。
此外，也可以通过使二次侧的输出电压检测电路40的电源端子的电压下降等，从而停止输出。
最后，上述的实施方式的说明在所有的方面均为例示，而不是限制性的。对本领域技术人员而言，能够适当地进行变形以及变更。本发明的范围不是由所述实施方式示出，而是由权利要求书示出。进而，本发明的范围包括从与权利要求书等同的范围内的实施方式进行的变更。
附图标记说明
AMP：误差放大器；
C1：钳位用电容器；
C3、C4：电容器；
CNT：控制端子；
Co：输出电容器；
CP1：关闭比较器；
CP2、CP3：比较器；
D2：整流二极管；
D3：换流二极管；
D4：齐纳二极管；
D5：二极管；
Lo：电感器；
N1：一次绕组；
N2：二次绕组；
N3、N4、N5：辅助绕组；
OR1：或门；
Q1：主开关元件(主开关元件)；
Q2：整流开关元件；
Q3：换流开关元件；
Q4：钳位用开关元件；
Q5、Q6：晶体管；
R1、R2、R3、R4：电阻；
SR：并联稳压器；
SS：软启动端子；
T1：变压器；
UVLO：关闭端子；
Vin：电压输入端子；
Vin(+)、Vin(-)：电压输入部；
Vo(+)、Vo(-)：电压输出部；
N1：一次绕组；
N2：二次绕组；
10：控制电路；
11：振荡器；
12：死区时间控制器；
13A、13B：驱动器；
14：FET；
15：逻辑电路；
16：触发器；
20：同步整流电路；
31：复位电压检测电路；
32A、32B：复位电压检测电路；
33：复位电压检测电路；
34A、34B：复位电压检测电路；
35A、35B、35C：复位电压检测电路；
36A、36B、36C：复位电压检测电路；
40：输出电压检测电路；
101A、101B：DC-DC转换器；
102A、102B：DC-DC转换器；
103：DC-DC转换器；
104：DC-DC转换器；
104A、104B：DC-DC转换器；
105A、105B、105C：DC-DC转换器；
106A、106B、106C：DC-DC转换器。

Claims (9)

1.一种DC-DC转换器，具备：
电压输入部，接受DC电压；
电压输出部，连接负载；
变压器，至少具有一次绕组和二次绕组；
主开关元件，设置在所述电压输入部与所述变压器的一次绕组之间；
整流电路，设置在所述电压输出部与所述变压器的二次绕组之间；以及
复位电压抑制电路，对蓄积在所述变压器的励磁能量被复位时产生的复位电压的大小进行检测，并根据所述复位电压的大小，抑制施加于所述主开关元件的电压。
2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，
在所述复位电压的大小超过给定的阈值的情况下，所述复位电压抑制电路抑制施加于所述主开关元件的电压。
3.根据权利要求1或2所述的DC-DC转换器，其中，
所述整流电路是同步整流电路，包含设置在所述电压输出部与所述变压器的二次绕组之间的整流开关元件，并与所述变压器的二次绕组电压的变化同步地对所述整流开关元件进行开关。
4.根据权利要求3所述的DC-DC转换器，其中，
所述复位电压抑制电路通过施加于所述整流开关元件的电压来检测所述复位电压的大小。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的DC-DC转换器，其中，
所述复位电压抑制电路通过施加于所述主开关元件的电压来检测所述复位电压的大小。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的DC-DC转换器，其中，
所述变压器具有辅助绕组，
所述复位电压抑制电路通过所述变压器的辅助绕组的电压来检测所述复位电压的大小。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的DC-DC转换器，其中，
所述复位电压抑制电路是使所述主开关元件的接通占空比下降的电路。
8.根据权利要求7所述的DC-DC转换器，其中，
所述复位电压抑制电路是将所述主开关元件保持为断开状态的电路。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的DC-DC转换器，其中，
所述主开关元件是FET，
所述DC-DC转换器具备：有源钳位电路，并联连接在该主开关元件的漏极-源极间，并限制所述复位电压对所述主开关元件的施加电压。
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