CN109643955B - 开关电源装置及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

开关电源装置具有：整流电路，被输入交流输入电压；输入平滑电路，对从整流电路输出的直流输入电压(VINDC)进行平滑；电力变换电路，对直流输入电压(VINDC)进行电力变换，将输出电压(Vout)进行输出；过电压检测电路，生成当直流输入电压(VINDC)为比第1基准电压值高的电压时被激活的输入过电压检测信号(VIN_OV)；以及放电电路，将蓄积在输入平滑电路中的蓄积电荷进行放电；电力变换电路包括开关元件；以输入过电压检测信号(VIN_OV)的激活为触发，开关元件的开关停止，并开始蓄积电荷的放电；然后在输入过电压检测信号(VIN_OV)成为非激活时，将放电停止，重新开始开关元件的开关。

Description

开关电源装置及半导体装置
技术领域
本发明涉及具备用来从过大的输入电压保护开关电源装置或电子设备的输入过电压保护功能的开关电源装置及构成该开关电源装置的半导体装置。
背景技术
在将来自商用交流电源的交流电压变换为直流电压的电源装置中，为了实现高的电力变换效率及小型化等，在全世界广泛地利用使用半导体的开关元件的开关电源装置。
这样的开关电源装置多被用作一般家庭用的电子设备等的电源装置。但是，特别在新兴国家等中使用的情况下，由于电力基础设施设备没有充分配齐，所以有向家庭用插座送电的电压过渡性地变动到超过标称电压范围的电平的课题。因此，在标称电压范围内设计的电子设备如果被施加该过渡性的输入过电压，则会在输入过电压状态下继续动作，由此有开关电源装置破坏的课题。
作为改善这些课题的以往的技术，例如有在专利文献1中公开的技术。专利文献1中公开的开关电源装置具有输入过电压保护功能，如果输入电压达到设定值，则将开关动作停止。
因此，专利文献1中公开的开关电源装置通过在被施加输入过电压时将开关动作停止，能够防止开关元件的破坏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－295622号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所公开那样的以往的开关电源装置中，被施加的输入电压恢复为正常的状态后的开关动作的重新开始会变得非常慢。
图18是表示专利文献1所公开那样的以往的开关电源装置中的具备输入过电压保护功能的开关电源装置的一结构的电路图。此外，图19是表示在专利文献1所公开那样的以往的具备输入过电压保护功能的开关电源装置中、输入过电压时的动作的时间图。
如果从交流电源1施加输入过电压，则平滑电容器3的输入直流电压 VINDC也上升。并且，如果输入直流电压VINDC超过预先设定的输入过电压检测电压Vth_OV，则检测到输入过电压，开关动作停止。然后，被施加的输入电压恢复为正常的状态后，到平滑电容器3的电压VINDC下降至 Vth_OV需要很长的时间。这是因为，蓄积在平滑电容器3中的电荷仅以停止了开关动作的开关电源装置的微小的消耗电流被放电。因此，输入过电压检测的解除变得非常慢，结果开关动作的重新开始变得非常慢。
本发明的目的是解决上述课题，提供一种具备用来在因输入过电压检测而开关动作停止后、在输入电压恢复为正常的状态后加快开关动作的重新开始的输入过电压保护功能的开关电源装置。
用来解决课题的手段
为了解决上述课题，有关本发明的一技术方案的开关电源装置的特征在于，具有：第1整流电路，被输入交流输入电压；输入平滑电路，对从上述第1整流电路输出的直流输入电压进行平滑；电力变换电路，对上述直流输入电压进行电力变换，将输出电压进行输出；输入过电压检测电路，生成当上述直流输入电压为比第1基准电压值高的电压时被激活的输入过电压检测信号；以及放电电路，将蓄积在上述输入平滑电路中的蓄积电荷放电；上述电力变换电路包括：能量变换电路，被输入上述直流输入电压；开关元件，连接于上述能量变换电路，对上述直流输入电压进行开关；以及开关控制电路，控制上述开关元件的开关；以上述输入过电压检测信号的激活为触发，将上述开关元件的开关停止，并且开始上述蓄积电荷的放电；然后，当上述输入过电压检测信号成为非激活时，将放电停止，重新开始上述开关元件的开关。
根据有关本发明的开关电源装置，在由输入过电压保护带来的开关动作停止后，在被施加的输入电压恢复为正常的状态后，能够迅速地重新开始开关动作。
此外，其特征也可以在于，还具有：第2整流电路，处于上述第1整流电路与上述输入平滑电路之间；以及输入过电压解除检测电路，被输入作为上述第1整流电路与上述第2整流电路的连接点的电压的脉动电压，生成当该脉动电压的波峰值为比第2基准电压值低的电压时被激活的输入过电压解除判定信号；当上述输入过电压检测信号被激活、并且该输入过电压解除判定信号被激活时，开始上述蓄积电荷的放电。
根据有关本发明的开关电源装置，能够将被施加输入过电压的期间的放电消除，能够抑制不需要的消耗电流及发热。
此外，其特征也可以在于，上述开关元件、上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；上述放电电路包括上述开关元件；上述蓄积电荷经由该开关元件被放电。
根据有关本发明的开关电源装置，通过将内置在半导体装置内的进行通常的开关动作的开关元件还用于蓄积电荷的放电，能够削减放电专用的高耐压元件。
此外，其特征也可以在于，上述开关元件、上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；上述放电电路包括场效应晶体管；上述蓄积电荷经由在饱和区域中动作的该场效应晶体管而被放电。
根据有关本发明的开关电源装置，通过在场效应晶体管的饱和区域中进行蓄积电荷的放电，能够容易地限制放电电流。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有连接于上述开关元件的漏极端子；上述场效应晶体管连接于该漏极端子。
根据有关本发明的开关电源装置，经由进行通常的开关动作的半导体装置的高耐压的漏极端子进行蓄积电荷的放电，由此能够削减放电专用的高耐压端子。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有连接于上述开关元件的漏极端子；上述输入过电压检测电路连接于该漏极端子。
根据有关本发明的开关电源装置，通过从漏极端子进行电压检测和蓄积电荷的放电，能够减少端子数。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有检测上述直流输入电压的输入检测端子；上述输入过电压检测电路连接于该输入检测端子。
根据有关本发明的开关电源装置，通过设置输入检测端子，能够利用外装的电阻容易地调整检测电压，此外通过使用外装的电阻，能够在半导体装置内部使用低耐压的元件，能够削减电路面积。
此外，其特征也可以在于，上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路的一部分构成为半导体装置；上述放电电路包括上述开关元件；上述蓄积电荷经由该开关元件被放电。
根据有关本发明的开关电源装置，在将开关元件、输入过电压检测电路及开关控制电路等用不同的封装构成为不同的元件的开关电源装置中，也能够将进行通常的开关动作的开关元件还用于蓄积电荷的放电，能够削减放电专用的高耐压元件。
此外，其特征也可以在于，上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；上述放电电路包括场效应晶体管；上述蓄积电荷经由在饱和区域中动作的该场效应晶体管而被放电。
根据有关本发明的开关电源装置，通过在场效应晶体管的饱和区域中进行蓄积电荷的放电，能够容易地限制放电电流。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有向上述开关控制电路供给电力的高耐压输入端子；上述输入过电压检测电路连接于该高耐压输入端子。
根据有关本发明的开关电源装置，利用在启动动作等中使用的高耐压输入端子还进行输入电压的检测，由此能够削减输入电压检测专用的高耐压端子。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有检测上述直流输入电压的输入检测端子；上述输入过电压检测电路连接于该输入检测端子。
根据有关本发明的开关电源装置，通过设置输入检测端子，能够利用外装的电阻容易地调整检测电压，此外通过使用外装的电阻，能够在半导体装置内部使用低耐压的元件，能够削减电路面积。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有向上述开关控制电路供给电力的辅助电源端子；在上述辅助电源端子上连接有辅助电源用电容；上述蓄积电荷的放电通过使电荷向该辅助电源用电容移动来进行。
根据有关本发明的开关电源装置，通过使输入平滑电路的蓄积电荷向辅助电源用电容移动，能够进行放电，能够削减放电专用的元件等。
此外，其特征也可以在于，上述半导体装置具有启动电路，在开始输入上述交流输入电压的启动时，上述启动电路使上述直流输入电压经由上述场效应晶体管而向上述半导体装置供给电力。
根据有关本发明的开关电源装置，能够将启动电路的场效应晶体管和进行蓄积电荷的放电的场效应晶体管用同一个元件兼用，能够削减放电专用的场效应晶体管。
此外，也可以是一种开关控制用的半导体装置，至少上述开关控制电路和上述放电电路的一部分在半导体基板上形成为集成电路。
根据有关本发明的半导体装置，能够大幅削减开关电源装置的零件件数，能够容易地实现小型化及轻量化、进而低成本化。
发明效果
如以上这样，根据本发明，能够实现具备用来在因输入过电压检测而开关动作停止后、在输入电压恢复为正常的状态后加快开关动作的重新开始的输入过电压保护功能的开关电源装置。
附图说明
图1是表示有关实施方式1的开关电源装置的一结构的电路图。
图2是表示有关实施方式1的过电压检测电路的一结构的电路图。
图3是表示有关实施方式1的驱动控制电路的一结构的电路图。
图4是表示有关实施方式1的启动电路和放电电路的一结构的电路图。
图5是表示在有关实施方式1的开关电源装置中、输入过电压保护功能动作的情况的时间图。
图6是表示有关实施方式2的开关电源装置的一结构的电路图。
图7是表示有关实施方式2的过电压检测电路的一结构的电路图。
图8是表示有关实施方式2的驱动控制电路的一结构的电路图。
图9是表示有关实施方式3的开关电源装置的一结构的电路图。
图10是表示有关实施方式3的变形例的开关电源装置的一结构的电路图。
图11是表示有关实施方式4的开关电源装置的一结构的电路图。
图12是表示有关实施方式4的过电压检测电路的一结构的电路图。
图13是表示在有关实施方式4的开关电源装置中、输入过电压保护功能动作的情况的时间图。
图14是表示有关实施方式5的开关电源装置的一结构的电路图。
图15是表示有关实施方式5的过电压解除检测电路的一结构的电路图。
图16是表示有关实施方式5的启动电路和放电电路的一结构的电路图。
图17是表示在有关实施方式5的开关电源装置中、输入过电压保护功能动作的情况的时间图。
图18是表示以往的具有输入过电压检测电路的开关电源装置的一结构的电路图。
图19是表示在以往的具有输入过电压检测电路的开关电源装置中、输入过电压保护功能动作的情况的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的开关电源装置及半导体装置进行说明。但是，有将详细的说明省略的情况。例如，有省略已经周知的事项的详细说明及对于实质上相同的结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，附图及以下的说明用于本领域技术人员充分理解本发明，并不是要通过它们限定权利要求书所记载的主题。
(实施方式1)
以下，参照图1～图5对有关实施方式1的开关电源装置及半导体装置具体地进行说明。
图1是表示有关本实施方式的具备开关控制用半导体装置的开关电源装置的一结构的电路图。
在图1中，交流电源1上连接着用来将交流电压进行整流的桥接二极管2，在桥接二极管2上，连接着平滑电容器3、输入电压检测用的电阻11 及12、以及能量变换用的变压器4的一次绕组4a。
变压器4具有一次绕组4a、二次绕组4b及辅助绕组4c，一次绕组4a 和二次绕组4b的极性相反。该开关电源装置是回扫(flyback)型。
在一次绕组4a上，连接着桥接二极管2、平滑电容器3、电阻11、VIN 端子及开关元件9。通过开关元件9的开关动作，来控制流过一次绕组4a 的电流。
在二次绕组4b上连接着整流二极管5和平滑电容器6，通过开关动作而在二次绕组4b中产生的回扫电压被整流平滑，生成输出电压Vout。
开关元件9使用功率MOSFET等半导体元件。此外，开关元件9具有漏极端子、源极端子及栅极端子，漏极端子连接于变压器4的一次绕组4a 上。对于开关元件9，通过从半导体装置100的OUT端子向栅极端子(控制电极)施加的电压信号来控制开关动作。
半导体装置100是集成在同一个半导体基板上的半导体装置，作为外部输入输出端子而具有VIN端子、VCC端子、FB端子、LS端子、OUT 端子、IS端子及GND端子这7个端子。此外，例如由平滑电容器102、过电压检测电路110、驱动控制电路120、开关控制电路140、电流检测电路 150、启动电路160、反馈控制电路170、调节器180及放电电路190等构成。
VIN端子是将平滑电容器3和变压器4的一次绕组4a的连接点与内置在半导体装置100中的启动电路160连接的高耐压输入端子，是用来从由桥接二极管2和平滑电容器3整流平滑后的输入直流电压VINDC在半导体装置100的启动时进行电力供给的端子。
VCC端子是将由连接于辅助绕组4c的整流二极管14和平滑电容器15 构成的整流平滑电路的输出与内置在半导体装置100中的启动电路160及调节器180连接的辅助电源端子，是用来将通过开关元件9的开关动作而在辅助绕组4c中产生的回扫电压被整流平滑后的电压作为辅助电源电压 VCC向半导体装置100电力供给的端子。
FB端子是用来将从输出状态检测电路7输出的反馈信号(例如，由光耦合器带来的电流等)向半导体装置100的反馈控制电路170输入的端子。
LS端子是将输入电压检测用的电阻11及12与过电压检测电路110连接的输入检测端子，是用来检测施加在平滑电容器3的两端上的输入直流电压VINDC的上升的端子。另外，LS端子也可以兼用作检测输入电压的下降的低输入检测功能。
OUT端子是用来将从内置在半导体装置100中的驱动控制电路120输出的驱动信号向开关元件9的栅极端子输入的栅极信号输出端子。
IS端子是将开关元件9及电流检测电路150与电阻13连接的端子，是用来检测流过开关元件9的电流的电流检测端子。
GND端子是将作为半导体装置100的电位基准的GND连接到平滑电容器3的低电位侧的端子的接地端子。
过电压检测电路110为了检测输入直流电压VINDC，与输入电压检测用的电阻11及12构成输入过电压检测电路，被输入由电阻11及12进行了电阻分压后的电压。过电压检测电路110将输入的电压与预先设定的基准电压比较，将表示比较结果的输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和放电电路190输出。
图2是表示有关本实施方式的过电压检测电路110的一结构的电路图。过电压检测电路110由比较器111和基准电压源112构成，在LS端子电压比由基准电压源112设定的阈值电压Vth_OV高的情况下，输入过电压检测信号VIN_OV成为高电平而被激活。然后，如果LS端子电压变得比 Vth_OV低，则输入过电压检测信号VIN_OV成为低电平而成为非激活。
另外，为了误检测防止及动作稳定化，基准电压源112也可以具有滞后特性。
驱动控制电路120被输入从开关控制电路140输出的信号，基于该信号输出用来将开关元件9驱动的驱动信号。
图3是表示有关本实施方式的驱动控制电路120的一结构的电路图。驱动控制电路120由P型MOSFET121、N型MOSFET122、逆变器123、 124、电阻125及辅助电源电压VCC构成，被从开关控制电路140输入矩形信号。例如如果被从开关控制电路140输入高电平信号，则P型MOSFET121中被输入由逆变器123反转为低电平的信号，所以P型 MOSFET121导通，N型MOSFET122中被输入由逆变器124反转为低电平的信号，所以N型MOSFET122成为非导通。由此，VCC电压的高电平信号输出至OUT端子。
此外，如果被从开关控制电路140输入低电平信号，则P型MOSFET121 成为非导通，N型MOSFET122导通，所以接地于GND的低电平信号输出至OUT端子。驱动控制电路120通过输出这些输出信号，对开关元件9的开关动作进行控制。另外，电阻125是用来防止不定状态的下拉电阻，其电阻值足够大地设定为能够忽视电压下降的程度。
开关控制电路140是用来对开关元件9的开关动作进行控制的电路，根据从过电压检测电路110、电流检测电路150、反馈控制电路170输入的信号等，决定开关动作、接通定时及关断定时。另外，在开关控制电路140 中，包括产生周期性的接通定时的振荡器等的接通信号生成电路等。
电流检测电路150为了检测流过开关元件9的电流，被输入连接在IS 端子上的电阻13中呈现的电压信号，将输入的电压信号与预先设定的基准电压比较，向开关控制电路140输出基于比较结果的开关元件9的关断信号。另外，用于比较的基准电压根据开关控制方式，也可以对应于来自反馈控制电路170的输出信号而变化。
启动电路160包括放电电路190，连接于VIN端子、VCC端子及调节器180上。在开关电源装置的启动时，如果VIN端子上被施加输入直流电压VINDC，则从VIN端子经由启动电路160和VCC端子向平滑电容器15 流过启动电流，进而经由启动电路160和调节器180向平滑电容器102流过启动电流。平滑电容器15及102被充电，半导体装置100的VCC端子电压及电路内部电压VDD电压上升，如果半导体装置100的VCC端子电压及电路内部电压VDD电压分别达到启动电压，则启动电路160将启动电流截止。此外，启动电路160为了判断开关元件9的开关动作能否进行而监视VCC端子电压，虽然在图中没有表示，但向开关控制电路140等输出启动/停止信号。
放电电路190为了将平滑电容器3的蓄积电荷强制放电，构成为启动电路160的一部分，与过电压检测电路110连接，被输入输入过电压检测信号VIN_OV。放电电路190在检测到输入过电压的期间中进行平滑电容器3的蓄积电荷的放电。
图4是表示有关本实施方式的启动电路160和放电电路190的一结构例的电路图。启动电路160由N型MOSFET162、带滞后的比较器163、基准电压源164及放电电路190构成。放电电路190由接合型场效应晶体管 (JFET)161、N型MOSFET191及电阻192构成。此外，如图4所示地连接着各元件。另外，接合型场效应晶体管(JFET)161为在启动电路160 和放电电路190这2个电路中兼用的结构，分别在半导体装置100的启动动作时和蓄积电荷的放电动作时使用。
如果输入过电压检测信号VIN_OV被输入到N型MOSFET191中，则 N型MOSFET191成为导通状态，将平滑电容器3的蓄积电荷以VIN端子、 JFET161、N型MOSFET191及电阻192的路径进行强制放电。另外，放电电流被电阻192限制。
反馈控制电路170经由FB端子被输入从输出状态检测电路7输出的反馈信号，设定流过开关元件9的电流或开关频率以使输出电压Vout稳定为一定，将控制信号向开关控制电路140输出。
调节器180通过将VCC端子电压进行电压变换，生成半导体装置100 的电路内部电压VDD，将电路内部电压VDD向半导体装置100电力供给。
通过以上说明的、进行能量变换的变压器4、进行开关动作的开关元件 9及对开关元件的动作进行控制的半导体装置100，将输入电力向希望的输出电力进行电力变换。
此外，输出状态检测电路7由检测电阻、齐纳二极管、分路调节器等构成，检测输出电压Vout的电压电平，经由光耦合器8向半导体装置100 输出反馈信号，以使该输出电压Vout稳定于规定的电压。另外，输出电压 Vout的检测中，既可以利用在变压器4的辅助绕组4c中产生的回扫电压，也可以利用由整流二极管14及平滑电容器15进行整流平滑后的VCC电压。
对如以上那样构成的图1所示的开关电源装置及开关控制用半导体装置的动作进行说明。
如果被从商用电源等交流电源1输入交流电源电压VINAC，则通过由桥接二极管2和平滑电容器3对交流电源电压VINAC进行整流平滑，生成输入直流电压VINDC。该输入直流电压VINDC从VIN端子供给至半导体装置100内的启动电路160，在连接于VCC端子的电容器15中流过启动电流。VCC端子电压上升，如果VCC端子电压达到由启动电路160设定的启动电压，则开始开关元件9的开关控制。
一旦开关元件9接通，则开关元件9及电阻13中流过电流，与电流的大小相应的电压信号被输入至电流检测电路150。如果该电压信号上升到预先设定的基准电压以上，则开关元件9关断。
如果开关元件9关断，则通过在开关元件9的接通时间中在变压器4 的一次侧流过电流而积蓄的能量被传递至二次侧。
反复进行以上那样的开关动作，输出电压Vout上升，但如果输出电压 Vout成为由输出状态检测电路7设定的规定的电压以上，则输出状态检测电路7及光耦合器8进行控制，以作为反馈信号而从半导体装置100的FB 端子流出电流。根据该流出电流的大小，反馈控制电路170调整流过开关元件9的电流或开关频率。
具体而言，反馈控制电路170在向连接于开关电源装置的负载的电流供给小的轻载时，将流过开关元件9的电流或开关频率设定得低，在重载时，将流过开关元件9的电流或开关频率设定得高。这样，半导体装置100 以一边根据向连接于开关电源装置的负载供给的电力使流过开关元件9的电流或频率变化、一边使输出电压Vout稳定于规定的电压的方式进行控制。
接着，使用图5所示的时间图，说明从交流电源1输入了输入过电压的情况下的本实施方式1的开关电源的动作。
如果从交流电源1因某种异常等而施加超过设想电压范围的输入过电压，则作为平滑电容器3的端子间电压的输入直流电压VINDC上升。因此，作为将该输入直流电压VINDC通过电阻分压进行降压后的电压的LS端子电压也同样上升，该LS端子电压被输入到过电压检测电路110。由基准电压源112和比较器111构成的过电压检测电路110如果LS端子电压成为比由基准电压源112设定的阈值电压Vth_OV高，则将作为比较器111的输出的输入过电压检测信号VIN_OV反转为高电平而激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和放电电路190的N型MOSFET191 输出。开关控制电路140如果被输入该输入过电压检测信号VIN_OV，则向驱动控制电路120输出低电平信号，以使开关元件9的开关动作停止。这些的结果是，通过由驱动控制电路120使开关元件9的开关动作停止，输入过电压保护进行动作。
如果输入过电压检测信号VIN_OV激活，则在使开关动作停止的同时，放电电路190的N型MOSFET191成为导通状态，开始平滑电容器3的蓄积电荷的强制放电。
然后，如果从交流电源1施加的输入过电压恢复为正常的状态，则输入直流电压VINDC通过放电电路190的强制放电而迅速下降。同时，向过电压检测电路110输入的LS端子电压也下降而到达阈值电压Vth_OV。如果LS端子电压低于阈值电压Vth_OV，则过电压检测电路110将输入过电压检测信号VIN_OV反转为低电平而使其成为非激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和放电电路190的N型MOSFET191 输出。因此，开关控制电路140将基于反馈控制电路170和电流检测电路 150的信号向驱动控制电路120输出，重新开始开关动作。此外，在放电电路190中，N型MOSFET191成为非导通状态，平滑电容器3的强制放电停止。
根据以上，本实施方式1的开关电源装置在输入过电压保护动作后，如果被施加的输入过电压恢复为正常的状态，则能够使输入直流电压 VINDC迅速下降，所以能够迅速解除过电压检测状态，能够加快开关动作的重新开始。由此，能够解决如图18所示的以往的开关电源装置的开关动作重新开始非常慢的课题。
另外，放电电路190的放电电流量并不限制于固定值，也可以变化。例如，也可以使放电电路190的放电电流量与半导体装置100的温度上升成反比例地变化，在此情况下，能够防止由放电电流带来的半导体装置100 的过度发热、以及由发热造成的破坏等。此外，也可以使放电电路190的放电电流量与向LS端子输入的电压成比例地变化，在此情况下，输入过电压的值越大则使放电电流越大，由此更快地使输入直流电压VINDC下降，从而能够加快开关元件9的开关动作重新开始。
此外，放电电流也可以通过使其向控制电路的外装的电容器例如平滑电容器15充电来放电。作为该结构，采用以下结构：将放电电路190的N 型MOSFET191及电阻192删除，在输入过电压检测信号VIN_OV以高电平激活的情况下强制地使N型MOSFET162成为导通状态。在输入过电压时，输入过电压检测信号VIN_OV激活，N型MOSFET162成为导通状态，但由于与平滑电容器3的输入直流电压VINDC相比，平滑电容器15的电压是低电压，所以平滑电容器3的蓄积电荷向平滑电容器15移动。通过这些，能够不使用作为放电专用元件的N型MOSFET191及电阻192而将平滑电容器3的蓄积电荷进行放电。
此外，对回扫型开关电源装置的结构进行了说明，但也可以是降压斩波型等拓扑不同的结构。
(实施方式2)
接着，参照图6～图8对有关本实施方式2的开关电源装置及半导体装置进行说明。
在实施方式1中，为了检测输入直流电压VINDC的上升，在半导体装置100中作为输入检测端子而设置LS端子，并且经由接合型场效应晶体管 (JFET)161由作为放电专用元件的N型MOSFET191和电阻192进行平滑电容器3的放电，而在本实施方式2中，对没有设置输入检测端子和放电专用元件的开关电源装置进行说明。另外，与实施方式1重复的说明省略。
图6是表示本实施方式2的开关电源装置的一结构例的电路图。与表示实施方式1的开关电源装置的图1相比，以下的点不同：半导体装置200 的过电压检测电路210连接于VIN端子，并且输入过电压检测信号VIN_OV 被输入到开关控制电路140和驱动控制电路220，进而，放电电路190被删除。另外，放电电路190的删除表示作为放电专用元件的N型MOSFET191 和电阻192被删除，在半导体装置200的启动动作中也使用的JFET161没有被删除，而是原样配置在启动电路260内。
此外，图7是表示本实施方式2的过电压检测电路210的一结构例的电路图。与表示实施方式1的过电压检测电路110的图2相比，代替LS端子电压而被输入VIN端子电压，输入电压检测用的电阻211及212连接于比较器111。
此外，图8是表示本实施方式2的驱动控制电路220的一结构例的电路图。与表示实施方式1的驱动控制电路120的图3相比，追加了VIN_OV 的输入、OR电路221、N型MOSFET222、齐纳二极管223及电路内部电压VDD，如图8那样连接。在驱动控制电路220中，在输入电压是正常的状态的情况下，P型MOSFET121及N型MOSFET122中被输入开关控制电路140的信号反转的电平的信号，通过由P型MOSFET121及N型 MOSFET122互补地动作，向OUT端子输出矩形电压信号。通过这些，驱动控制电路220对开关元件9的开关动作进行控制。
对于如以上那样构成的有关本实施方式2的开关电源装置及半导体装置的动作，以与实施方式1不同的输入过电压检测和放电方法为中心进行说明。
如果被从交流电源1施加输入过电压，则作为平滑电容器3的端子间电压的输入直流电压VINDC上升，该电压作为VIN端子电压被输入至过电压检测电路210。输入的VIN端子电压通过电阻211及212的电阻分压而被降压，降压后的VIN端子电压被输入至比较器111。如果降压后的VIN 端子电压比由基准电压源112和电阻211及212设定的阈值电压Vth_OV高，则作为比较器111的输出的输入过电压检测信号VIN_OV反转为高电平而激活，被输出至开关控制电路140和驱动控制电路220。如果输入过电压检测信号VIN_OV被激活，则开关控制电路140输出低电平信号。此外，在驱动控制电路220中，如果输入过电压检测信号VIN_OV被激活，则从开关控制电路140输入低电平信号，所以P型MOSFET121及N型 MOSFET122成为非导通状态，此外N型MOSFET222成为导通状态。OUT 端子的电压在输出了辅助电源电压VCC的情况下通过电阻125而下降，或在输出了低电平信号的情况下因为N型MOSFET222成为导通状态而上升，在哪种情况下最终都成为大约从电路内部电压VDD减去齐纳二极管223 的齐纳电压后的电压，从OUT端子输出。通过这些，在输入过电压检测信号VIN_OV激活的期间中，开关元件9被从OUT端子输入电压信号而成为导通状态，平滑电容器的蓄积电荷以变压器4的一次绕组4a、开关元件 9及电阻13的路径被强制放电。由于开关元件9以比通常的开关动作时的驱动电压VCC低的电压动作，所以能够将流过开关元件9中的放电电流限制为比通常的开关动作时小的电流。
然后，如果从交流电源1施加的输入过电压恢复为正常的状态，则输入直流电压VINDC下降，如果VIN端子电压低于由基准电压源112和电阻211及212设定的阈值电压Vth_OV，则过电压检测电路210将输入过电压检测信号VIN_OV反转为低电平而使其非激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和驱动控制电路220输出。由此，驱动控制电路220使N型MOSFET222成为非导通状态，将平滑电容器3的强制放电停止。此外，开关控制电路140将基于反馈控制电路170和电流检测电路150的信号向驱动控制电路220输出，重新开始通常的开关动作。
根据以上，有关本实施方式2的开关电源装置通过在VIN端子进行输入过电压的检测，能够削减输入检测端子，进而，通过将在通常的开关动作中使用的开关元件9在蓄积电荷的放电中也兼用，能够削减放电专用元件。这样，能够使开关电源装置合理化。
另外，驱动控制电路220的输入过电压检测信号VIN_OV激活的期间的向OUT端子的输出电压信号既可以限制为固定值，也可以变化。例如也可以使输出电压信号与向VIN端子输入的电压成比例地变化，在此情况下，输入过电压的值越大，则可以使放电电流越大，结果，能够更快地使输入直流电压VINDC下降。通过这些，能够加快开关元件9的开关动作重新开始。
另外，放电也可以经由VIN端子使用JFET161来进行，在此情况下，通过使用实施方式1的图3中记载的驱动控制电路120、再追加放电电路 190，能够以VIN端子、JFET161、N型MOSFET191、电阻192的路径进行放电。结果，通过在VIN端子进行输入过电压的检测，能够削减输入检测端子，能够使开关电源装置合理化。
此外，对回扫型开关电源装置的结构进行了说明，但也可以是降压斩波型等拓扑不同的结构。
(实施方式3)
接着，参照图9对有关本实施方式3的开关电源装置及半导体装置进行说明。
在实施方式1中，是半导体装置100和开关元件9在不同的封装中构成为不同的元件的开关电源装置，在本实施方式3中对它们作为1个元件形成在同一个封装中的结构的开关电源装置进行说明。另外，省略与实施方式1重复的说明。
图9是表示本实施方式3的开关电源装置的一结构例的电路图。与表示实施方式1的开关电源装置的图1相比，以下的点不同：开关元件309 内置在半导体装置300中；代替VIN端子而设置DRAIN端子；DRAIN端子连接于变压器4的一次绕组4a、开关元件309的漏极端子及启动电路160。但是，在半导体装置300中，除了开关元件以外的部分和开关元件309形成在不同的半导体基板上，作为1个半导体装置构成在同一个封装中。
对于如以上那样构成的有关本实施方式3的开关电源装置及半导体装置的动作，以与实施方式1不同的DRAIN端子周边的动作为中心进行说明。
首先，对通常时的动作进行说明。输入直流电压VINDC经由变压器4 的一次绕组4a被输入至DRAIN端子。通过从该DRAIN端子经由启动电路160向辅助电源电压VCC进行电源供给，半导体装置300启动，开始开关元件309的开关控制。
接着，在检测到输入过电压的情况下，输入过电压检测信号VIN_OV 被激活，通过驱动控制电路120而开关元件309停止开关动作。进而，同时输入过电压检测信号VIN_OV还被输入至放电电路190的N型 MOSFET191，由此N型MOSFET191成为导通状态，平滑电容器3的蓄积电荷以变压器4的一次绕组4a、DRAIN端子、JFET161、N型MOSFET191 及电阻192的路径被强制放电。
接着，在输入电压下降、输入过电压检测信号VIN_OV成为非激活的情况下，开关控制电路140将基于反馈控制电路170和电流检测电路150 的信号向驱动控制电路120输出，重新开始通常的开关动作。此外，放电电路190的N型MOSFET191成为非导通状态，将平滑电容器3的强制放电停止。
根据以上，有关本实施方式3的开关电源装置即使是开关元件309内置在与半导体装置300相同的封装中的构造，也能够通过在放电中经由 DRAIN端子使用JFET161，来削减放电专用的高耐压端子，能够使开关电源装置合理化。
另外，也可以经由DRAIN端子使用开关元件309和电阻13进行放电，在此情况下，能够削减放电电路190。
此外，对回扫型开关电源装置的结构进行了说明，但也可以是降压斩波型等拓扑不同的结构。
(实施方式3的变形例)
参照图10对实施方式3的开关电源装置的变形例进行说明。有关实施方式3的变形例的开关电源装置与实施方式3的开关电源装置大致相同，但与实施方式3相比，半导体装置300的内部的结构不同。
在实施方式3中，开关元件309是形成在半导体装置300的与除了开关元件309以外的部分不同的半导体基板上、在同一个封装中作为半导体装置300而构成的半导体装置，但图10所示的本变形例的开关电源装置中这些形成在同一个半导体基板上，由同一个封装构成。此外，半导体装置 300的除了开关元件309以外的部分的GND连接于开关元件309的源极端子。此外，电流检测电路150为了检测开关元件309的导通电压而删除了电阻13。
由于半导体装置300内的各电路由同一个封装构成，所以蓄积电荷的放电也与实施方式3同样，能够经由DRAIN端子使用JFET161进行。
通过以上，本变形例在半导体装置300的结构不同的情况下，也能够与实施方式3同样削减放电专用的高耐压端子，能够使开关电源装置合理化。
(实施方式4)
接着，参照图11～图13对有关本实施方式4的开关电源装置及半导体装置进行说明。
在实施方式3中，是为了检测输入直流电压VINDC而在半导体装置 300中作为输入检测端子设置了LS端子的开关电源装置，而在本实施方式 4中，对没有设置输入检测端子的开关电源装置进行说明。另外，将与实施方式3重复的说明省略。
图11是表示本实施方式4的开关电源装置的一结构例的电路图。与表示实施方式3的开关电源装置的图9相比，只有半导体装置400的过电压检测电路410连接于DRAIN端子这一点不同。此外，图12是表示本实施方式4的过电压检测电路410的一结构例的电路图。与表示实施方式3的过电压检测电路110的图2相比，代替LS端子电压而被输入DRAIN端子电压，输入电压检测用的电阻411、412及基准电压源414连接于带滞后的比较器413。如果DRAIN端子电压变得比由基准电压源414和电阻411及 412设定的第1阈值电压Vth_OV1高，则过电压检测电路410将作为带滞后的比较器413的输出的输入过电压检测信号VIN_OV反转为高电平而激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和放电电路的 N型MOSFET191输出。然后，如果DRAIN端子电压下降、DRAIN端子电压低于比第1阈值电压Vth_OV1低带滞后的比较器413的滞后的值的第 2阈值电压Vth_OV2，则过电压检测电路410将输入过电压检测信号 VIN_OV反转为低电平而成为非激活。另外，关于滞后，考虑包括在变压器4的一次绕组4a中产生的过渡性的尖峰电压的电压来设定。
对于如以上那样构成的有关本实施方式4的开关电源装置及半导体装置的动作，以与实施方式3不同的输入过电压检测的动作为中心进行说明。
首先，对通常时的DRAIN端子电压的动态进行说明。在开关元件309 进行开关动作的期间中，DRAIN端子电压的最大值在开关元件309刚关断后发生，该电压用包括在变压器4的一次绕组4a中产生的过渡性的尖峰电压的电压与输入直流电压VINDC的和来表示。此外，在开关元件309停止开关动作的期间中，由于在变压器4的一次绕组4a中不产生电压，所以DRAIN端子电压成为输入直流电压VINDC。因此，即使在输入直流电压 VINDC相同的情况下，也是在开关元件309进行开关动作时与停止开关动作时相比DRAIN端子电压更高。
接着，使用图13所示的时间图，说明从交流电源1施加了输入过电压的情况下的本实施方式4的开关电源的动作。另外，为了使本领域技术人员对漏极端子电压的波形的理解变得容易，将作为图13的横轴的时间范围比在图5中表示的时间范围进行了扩大。
如果被从交流电源1施加输入过电压，则输入直流电压VINDC上升，相应地DRAIN端子电压也上升。向过电压检测电路410输入的DRAIN端子电压通过电阻411及412的电阻分压而被降压，降压后的DRAIN端子电压被输入至带滞后的比较器413。如果DRAIN端子电压变得比由基准电压源414和电阻411及412设定的第1阈值电压Vth_OV1高，则输入过电压检测信号VIN_OV反转为高电平而被激活，由此，开关元件309停止开关动作，同时，放电电路190的N型MOSFET191成为导通状态，开始平滑电容器3的蓄积电荷的强制放电。如果通过输入过电压检测而开关动作停止，则DRAIN端子电压与输入直流电压VINDC相等。然后如果从交流电源1施加的输入过电压恢复为正常的状态，则输入直流电压VINDC下降，如果输入直流电压VINDC低于第2阈值电压Vth_OV2，则输入过电压检测信号VIN_OV反转为低电平，成为非激活。
根据以上，有关本实施方式4的开关电源装置仅通过已有的DRAIN端子进行输入电压检测和强制放电，由此能够删除输入检测专用端子和放电专用端子双方，能够使开关电源装置合理化。
另外，也可以使用开关元件309和电阻13进行放电，在此情况下，能够削减放电电路190。
此外，对回扫型开关电源装置的结构进行了说明，但也可以是降压斩波型等拓扑不同的结构。
(实施方式5)
接着，参照图14～图17对有关本实施方式5的开关电源装置及半导体装置进行说明。
在实施方式3中，在检测到输入过电压的同时开始了平滑电容器3的放电，而在本实施方式5中对检测到交流的输入过电压被解除而开始放电的开关电源装置进行说明。另外，将与实施方式3重复的说明省略。
图14是表示本实施方式5的开关电源装置的一结构例的电路图。与表示实施方式3的开关电源装置的图9相比，追加了电阻501、502、整流二极管503、过电压解除检测电路530及LS2端子，还有放电电路590不同。电阻501连接于桥接二极管2的输出部，在电阻501及502上被施加将交流电源1的交流电压通过桥接二极管2进行全波整流后的脉动电压，由电阻501及502降压后的脉动电压被输入至半导体装置500的LS2端子。此外，电阻11及12上被施加由平滑电容器3平滑后的输入直流电压VINDC，由电阻11及12降压后的直流电压被输入至半导体装置500的LS端子。
图15是表示本实施方式5的过电压解除检测电路530的一结构例的电路图。过电压解除检测电路530由比较器511、基准电压源512及过电压解除检测延迟电路520构成。过电压解除检测延迟电路520由逆变器513、518、 519、恒流源516、P型MOSFET514、N型MOSFET515及电容器517构成。图16是表示本实施方式5的放电电路590的一结构例的电路图。与表示实施方式1的放电电路190的图4相比，追加了逆变器593和AND电路594，被输入输入过电压检测信号VIN_OV及VIN_OV2，如图16所示地连接。在该结构中，当仅输入过电压检测信号VIN_OV为高电平时N型 MOSFET191成为导通状态。
对于如以上那样构成的有关本实施方式5的开关电源装置及半导体装置的动作，以与实施方式3不同的放电开始的定时为中心进行说明。
为了检测交流电源1的交流电源电压VINAC的波峰值，半导体装置 500的LS2端子上被输入全波整流的脉动电压，在该脉动电压比由基准电压源512和电阻501及502设定的阈值电压Vth_OV2高的期间，输入过电压检测信号VIN_OV2被激活，该输入过电压检测信号VIN_OV2从过电压解除检测电路530输出至开关控制电路140和放电电路590。LS2端子上被输入全波整流的脉动电压，但在脉动电压的波峰值比VIN_OV2高的期间，由于所输入的交流电源电压VINAC还是过电压状态，所以需要将 VIN_OV2以激活状态维持。所以，为了判定交流电源电压VINAC的过电压状态，使用过电压解除检测延迟时间Td(LS)。比较器511的输出信号即使在输入过电压状态下也在交流电源1的半周期(例如如果是50Hz的交流电源则为10ms)以内为非激活。这里，如果将由恒流源516的恒流和电容器517设定的过电压解除检测延迟时间Td(LS)设定为交流电源1的半周期以上，则输入过电压检测信号VIN_OV2以激活状态被维持。
另一方面，如果从输入过电压状态恢复而交流电源电压VINAC下降，则比较器511的输出信号的高电平的期间变得比过电压解除检测延迟时间 Td(LS)长，输入过电压检测信号VIN_OV2反转为低电平而成为非激活，由此能够判定出交流电源电压VINAC的过电压状态被解除。该输入过电压检测信号VIN_OV2从过电压解除检测电路530输出至放电电路590。因此，通过设置过电压解除检测延迟电路520，能够没有误检测地检测出交流电源 1的交流电源电压VINAC恢复为正常的电压状态且过电压状态被解除，并且能够将检测结果向放电电路590输出。
此外，过电压检测电路110经由电阻11、12及LS端子对输入直流电压VINDC进行检测。在输入直流电压VINDC比阈值电压Vth_OV高的期间，输入过电压检测信号VIN_OV被激活，该输入过电压检测信号VIN_OV 被输出至开关控制电路140和放电电路590。此外，如果输入直流电压 VINDC下降、输入直流电压VINDC变得比阈值电压Vth_OV低，则输入过电压检测信号VIN_OV成为非激活，该输入过电压检测信号VIN_OV被输出至开关控制电路140和放电电路590。
接着，使用图17所示的时间图，说明从交流电源1输入了输入过电压的情况下的本实施方式5的开关电源的动作。
如果从交流电源1施加输入过电压，则交流电源电压VINAC和作为平滑电容器3的端子间电压的输入直流电压VINDC同时上升。因此，LS端子电压和LS2端子电压也上升，分别被输入至过电压检测电路110和过电压解除检测电路530。如果LS端子电压变得比阈值电压Vth_OV高，则过电压检测电路110将输入过电压检测信号VIN_OV反转为高电平而激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV向开关控制电路140和放电电路590的 AND电路594输出。如果LS2端子电压变得比阈值电压Vth_OV2高，则过电压解除检测电路530将输入过电压检测信号VIN_OV2反转为高电平而激活，将该输入过电压检测信号VIN_OV2向开关控制电路140和AND电路594输出。开关控制电路140在被输入该输入过电压检测信号VIN_OV 或VIN_OV2中的某一个的期间，向驱动控制电路120输出低电平信号，以使开关元件309的开关动作停止。这些的结果是，通过由驱动控制电路120 使开关元件309的开关动作停止，输入过电压保护进行动作。
然后，如果从交流电源1施加的输入过电压恢复为正常的状态，则LS2 端子电压立即下降。因此，过电压解除检测电路530使输入过电压检测信号VIN_OV2反转为低电平而成为非激活。由此，检测到交流电源电压 VINAC的过电压状态被解除，由于仅输入过电压检测信号VIN_OV被激活为高电平，所以放电电路590使N型MOSFET191成为导通状态而开始平滑电容器3的强制放电。该放电的结果是，LS端子电压下降，如果LS端子电压低于阈值电压Vth_OV，则过电压检测电路110使输入过电压检测信号VIN_OV反转为低电平而成为非激活。因此，放电电路590的N型 MOSFET191成为非导通状态，将平滑电容器3的强制放电停止。此外，开关控制电路140如果检测到过电压检测信号VIN_OV及VIN_OV2是非激活，则将基于反馈控制电路170和电流检测电路150的信号向驱动控制电路120输出，重新开始开关动作。
根据以上，有关本实施方式5的开关电源装置能够仅在交流电源电压 VINAC恢复为正常的状态、并且平滑电容器3的端子间电压为过电压状态的期间进行强制放电，能够抑制因交流电源电压VINAC为过电压状态的期间的放电造成的不需要的消耗电流及发热。
另外，作为波峰值的检测，也可以通过峰值保持方式直接检测波峰值。
此外，对于在放电中经由DRAIN端子使用JFET161的结构进行了说明，但也可以经由DRAIN端子使用开关元件309和电阻13进行放电，或者也可以从LS端子进行放电，或者也可以将LS端子连接在变压器4的一次绕组4a与DRAIN端子之间而进行放电。
此外，对将LS端子经由电阻11及12连接于平滑电容器3的阳极侧的结构进行了说明，但也可以将LS端子连接在变压器4的一次绕组4a与 DRAIN端子之间而进行电压检测。
此外，对开关元件309形成在与半导体装置500不同的半导体基板上的结构进行了说明，但也可以是将它们形成在同一个半导体基板上的结构，此外，开关元件309和半导体装置500也可以作为不同的元件而用不同的封装构成。
此外，对回扫型开关电源装置的结构进行了说明，但也可以是降压斩波型等拓扑不同的结构。
以上，基于实施方式对有关一个或多个技术方案的开关电源装置进行了说明，但本发明并不限定于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，则对本实施方式施以本领域技术人员想到的各种变形后的形态、或将不同的实施方式的构成要素组合而构建的形态也可以包含在一个或多个技术方案的范围内。
产业上的可利用性
本发明的开关电源装置及半导体装置具备用来在输入电压异常时保护开关电源装置及电子设备的输入过电压保护功能，能够使输入电压状态从过电压状态恢复为正常的状态后的开关动作的重新开始高速化。
此外，本发明的开关电源装置及半导体装置能够利用于内置在各种电子设备中的AC－DC变换器或DC－DC变换器、外装的AC适配器等的开关电源装置等。
标号说明
1 交流电源
2 桥接二极管
3、6、15、102、517 电容器
4 变压器
4a 一次绕组
4b 二次绕组
4c 辅助绕组
5、14、503 整流二极管
7 输出状态检测电路
8 光耦合器
9、309 开关元件
11、12、13、125、192、211、212、411、412、501、502 电阻
100、200、300、400、500、600 半导体装置
110、210、410 过电压检测电路
111、511 比较器
112、164、414、512 基准电压源
120、220 驱动控制电路
121、514 P型MOSFET
122、162、191、222、515 N型MOSFET
123、124、513、518、519、593 逆变器
140 开关控制电路
150 电流检测电路
160、260、560 启动电路
161 接合型场效应晶体管(JFET)
163、413 带滞后的比较器
170 反馈控制电路
180 调节器
190、590 放电电路
221 OR电路
223 齐纳二极管
516 恒流源
520 过电压解除检测延迟电路
530 过电压解除检测电路
594 AND电路。

Claims (14)

1.一种开关电源装置，其特征在于，具有：
第1整流电路，被输入交流输入电压；
输入平滑电路，对从上述第1整流电路输出的直流输入电压进行平滑；
电力变换电路，对上述直流输入电压进行电力变换，将输出电压进行输出；
输入过电压检测电路，生成当上述交流输入电压成为超过标称电压范围的过电压状态、且上述直流输入电压成为比第1基准电压值高的电压时被激活的输入过电压检测信号；以及
放电电路，将蓄积在上述输入平滑电路中的蓄积电荷进行放电；
上述电力变换电路包括：
能量变换电路，被输入上述直流输入电压；
开关元件，连接于上述能量变换电路，将上述直流输入电压进行开关；以及
开关控制电路，控制上述开关元件的开关；
以上述输入过电压检测信号的激活为触发，
上述开关元件的开关停止，
在上述交流输入电压的波峰值低于上述第1基准电压值之后，上述蓄积电荷的至少一部分通过上述放电电路被放电，
当上述直流输入电压低于上述第1基准电压值而上述输入过电压检测信号成为非激活时，将放电停止，重新开始上述开关元件的开关。
2.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
还具有：
第2整流电路，处于上述第1整流电路与上述输入平滑电路之间；以及
输入过电压解除检测电路，被输入作为上述第1整流电路与上述第2整流电路的连接点的电压的脉动电压，生成当该脉动电压的波峰值为比第2基准电压值低的电压时被激活的输入过电压解除判定信号；
当上述输入过电压检测信号被激活、并且该输入过电压解除判定信号被激活时，开始上述蓄积电荷的放电。
3.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
上述开关元件、上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；
上述放电电路包括上述开关元件；
上述蓄积电荷经由该开关元件被放电。
4.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
上述开关元件、上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；
上述放电电路包括场效应晶体管；
上述蓄积电荷经由在饱和区域中动作的该场效应晶体管而被放电。
5.如权利要求4所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有连接于上述开关元件的漏极端子；
上述场效应晶体管连接于该漏极端子。
6.如权利要求3～5中任一项所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有连接于上述开关元件的漏极端子；
上述输入过电压检测电路连接于该漏极端子。
7.如权利要求3～5中任一项所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有对上述直流输入电压进行检测的输入检测端子；
上述输入过电压检测电路连接于该输入检测端子。
8.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路的一部分构成为半导体装置；
上述放电电路包括上述开关元件；
上述蓄积电荷经由该开关元件被放电。
9.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，
上述开关控制电路、上述输入过电压检测电路和上述放电电路构成为半导体装置；
上述放电电路包括场效应晶体管；
上述蓄积电荷经由在饱和区域中动作的该场效应晶体管而被放电。
10.如权利要求8或9所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有向上述开关控制电路供给电力的高耐压输入端子；
上述输入过电压检测电路连接于该高耐压输入端子。
11.如权利要求8或9所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有对上述直流输入电压进行检测的输入检测端子；
上述输入过电压检测电路连接于该输入检测端子。
12.如权利要求4、5或9所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有向上述开关控制电路供给电力的辅助电源端子；
在上述辅助电源端子上连接有辅助电源用电容；
上述蓄积电荷的放电通过使电荷向该辅助电源用电容移动来进行。
13.如权利要求4、5或9所述的开关电源装置，其特征在于，
上述半导体装置具有启动电路，在开始被输入上述交流输入电压的启动时，该启动电路经由上述场效应晶体管将上述直流输入电压向上述半导体装置进行电力供给。
14.一种开关控制用的半导体装置，其特征在于，
在权利要求3～5、8、9中任一项所述的开关电源装置中，至少上述开关控制电路和上述放电电路的一部分在半导体基板上形成为集成电路。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7073508B2 (ja) * 2018-03-21 2022-05-23 ジン－ジン エレクトリック テクノロジーズ カンパニー リミテッド 給電装置、及び車両コントローラ用バックアップ電源
JP2019180122A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 株式会社デンソー Ｄｃｄｃコンバータ
CN109742964A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 成都芯源系统有限公司 具有输入功率限制的ac/dc变换器的控制电路和方法
JP7198163B2 (ja) * 2019-06-24 2022-12-28 日本電産モビリティ株式会社 スイッチング電源装置
CN112636576A (zh) * 2019-10-08 2021-04-09 中车时代电动汽车股份有限公司 一种电源控制电路及其控制方法
CN112134453B (zh) * 2020-09-08 2021-10-29 台达电子企业管理（上海）有限公司 启动控制方法及系统、尖峰电压检测电路及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0898530A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Shinko Electric Co Ltd 過電圧抑制回路
JPH09247931A (ja) * 1996-03-13 1997-09-19 Tec Corp スイッチング電源装置
CN1253997C (zh) * 2002-06-17 2006-04-26 株式会社东芝 开关电源电路和电子装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000253654A (ja) 1999-02-26 2000-09-14 Minolta Co Ltd スイッチング電源
JP5261857B2 (ja) 2001-09-21 2013-08-14 日本電気株式会社 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール
JP2005295622A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
JP5117980B2 (ja) * 2008-10-02 2013-01-16 パナソニック株式会社 エネルギー伝達装置およびエネルギー伝達制御用半導体装置
JP5707797B2 (ja) 2010-09-10 2015-04-30 富士電機株式会社 スイッチング電源制御用の集積回路装置
JP5899469B2 (ja) 2011-04-14 2016-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コンバータ装置及び半導体装置
CN104247176B (zh) 2012-05-16 2017-03-08 松下知识产权经营株式会社 半导体发光元件
US9401657B2 (en) * 2013-03-13 2016-07-26 Power Integrations, Inc. Input voltage sensor responsive to load conditions
JP5882500B2 (ja) * 2014-01-30 2016-03-09 株式会社 ヘイワ キャパシタインプット形平滑回路
JP2016027775A (ja) * 2014-06-27 2016-02-18 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0898530A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Shinko Electric Co Ltd 過電圧抑制回路
JPH09247931A (ja) * 1996-03-13 1997-09-19 Tec Corp スイッチング電源装置
CN1253997C (zh) * 2002-06-17 2006-04-26 株式会社东芝 开关电源电路和电子装置

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