CN110999057A - 开关电源装置 - Google Patents

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Abstract

开关电源装置(1)具备:具备第一开关元件(Q1~Q4)的开关电路(7)、具备第二开关元件(Q5、Q6)的整流电路(8)、平滑电路(9)以及控制部(10)。控制部(10)切换同步整流控制和非同步整流控制而进行第一开关元件(Q1~Q4)和第二开关元件(Q5、Q6)的基于通常占空比(D)的反馈控制,该同步整流控制是与开关电路(7)同步地驱动第二开关元件(Q5、Q6)的控制,该非同步整流控制是独立于开关电路(7)地驱动第二开关元件(Q5、Q6)的控制。在从同步整流控制切换为非同步整流控制时,替换成与通常占空比(D)不同的切换用占空比(D′),在切换为非同步整流控制后,基于通常占空比(D)进行反馈控制。抑制从同步整流控制切换为非同步整流控制时发生的输出电压的变动。

Description

开关电源装置
技术领域
本发明涉及开关电源装置。
背景技术
以往,DC/DC转换器等所使用的开关电源装置具备:从直流电压转换为交流电压的开关电路以及将利用开关电路转换后的交流电压转换为直流电压的整流电路。在开关电源装置中,为了提高电力转换效率以及防止电流的逆流,进行使整流电路与开关电路同步的同步整流控制以及独立地驱动开关电路和整流电路的非同步整流控制。
例如,专利文献1公开了根据输出电压与输出电流的合成信号是比参考电压大还是小,来切换同步整流控制和非同步整流控制的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-206858号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而,在从同步整流控制切换为非同步整流控制时,输出电压会产生较大的变动。由于输出电压大幅变动,从而存在各元件、负载等的耐久性降低的可能性。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提出一种开关电源装置,能够抑制从同步整流控制切换为非同步整流控制时产生的输出电压的变动。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述课题,实现目的,本发明所涉及的开关电源装置的特征在于,具备:开关电路,所述开关电路从直流电压向交流电压转换,且具备第一开关元件;整流电路,所述整流电路将已利用所述开关电路转换成的所述交流电压整流为直流电压,且具备第二开关元件;平滑电路,所述平滑电路使已被整流的所述直流电压平滑化;控制部,所述控制部切换同步整流控制和非同步整流控制而进行所述第一开关元件和所述第二开关元件的反馈控制,所述同步整流控制是与所述开关电路同步地驱动所述第二开关元件的控制,所述非同步整流控制独立于所述开关电路地驱动所述第二开关元件的控制;输入电压检测部,所述输入电压检测部检测输入侧的电压;输出电压检测部,所述输出电压检测部检测输出侧的电压;以及电流检测部,所述电流检测部检测流过所述开关电路或所述整流电路的电流,所述控制部在从所述同步整流控制切换为所述非同步整流控制时,替换成与通常占空比不同的切换用占空比,且在切换为所述非同步整流控制后,基于所述通常占空比进行反馈控制,所述通常占空比基于输出电压值决定,所述切换用占空比基于输入电压值、输出电压值、检测电流值、开关频率、所述整流电路的电感值而决定。
发明效果
本发明的开关电源装置在从同步整流控制切换为非同步整流控制时,通过从基于通常占空比的反馈控制替换成非同步整流控制中的理想值即切换用占空比并进行控制,从而起到抑制切换为非同步整流控制时产生的输出电压的变动的效果。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的开关电源装置的整体图。
图2是表示第一实施方式中的控制部的框图。
图3是第一实施方式中的开关电源装置的动作例的流程图。
图4的(a)是表示电流连续模式的电流波形的图,图4的(b)是表示电流不连续模式的电流波形的图。
图5的(a)是表示比较例中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图,图5的(b)是表示第一实施方式中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图。
图6是表示第二实施方式中的控制部的框图。
图7是第二实施方式中的开关电源装置的动作例的流程图。
图8的(a)是表示比较例中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图,图8的(b)是表示第二实施方式中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图。
图9是表示实施方式中的开关电源装置的变形例的整体图。
图10是表示变形例中的开关电源装置的整体图。
图11是表示变形例中的开关电源装置的整体图。
符号说明
1 开关电源装置
2 电源
3 负载
4 输入电压检测部
5 输出电压检测部
6 电流检测部
7 开关电路
8 整流电路
9 平滑电路
10 控制部
Q1~Q4 开关元件(第一开关元件)
Q5、Q6 开关元件(第二开关元件)
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的开关电源装置的实施方式进行详细说明。需要说明的是,本发明并不被该实施方式限定。
〔第一实施方式〕
图1是第一实施方式的开关电源装置的整体图。图2是表示第一实施方式中的控制部的框图。图3是表示第一实施方式中的开关电源装置的动作例的流程图。图4的(a)是表示电流连续模式的电流波形的图,图4的(b)是表示电流不连续模式的电流波形的图。图5的(a)是表示比较例中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图,图5的(b)是表示第一实施方式中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的例子的图。
如图1所示,本实施方式的开关电源装置1例如构成搭载于汽车等车辆的DC/DC转换器。该DC/DC转换器具有开关电源装置1、电源2和负载3。DC/DC转换器具有利用开关电源装置1将从电源2输入的直流的电力转换为具有规定的电压的直流的电力并向负载3输出的功能。另外,关于构成DC/DC转换器的开关电源装置1、电源2、负载3以外的构成要素,省略它们的说明。
电源2例如是48V~500V等比较高压的电池,且输出直流电压。电源2通过电源侧输入端子2a和电源侧输出端子2b而与开关电源装置1连接。
负载3例如是比电源2低压的电池,是12V、24V等比较低压的电池。负载3通过负载侧输入端子3a和负载侧输出端子3b而与开关电源装置1连接。
开关电源装置1的构成包括输入电压检测部4、输出电压检测部5、电流检测部6、开关电路7、整流电路8、平滑电路9、控制部10、脉冲生成部11、驱动电路12和电源侧平滑电容器13。
输入电压检测部4检测向开关电路7输入的输入电压Vin。输入电压检测部4的一端连接于电源侧输入端子2a与开关电路7之间,另一端连接于控制部10。输入电压Vin被输出到控制部10。
输出电压检测部5检测从平滑电路9输出的输出电压Vout。输出电压检测部5的一端连接于平滑电路9与负载侧输入端子3a之间,另一端连接于控制部10。输出电压Vout被输出到控制部10。
电流检测部6检测流过开关电源装置1的检测电流Iout。电流检测部6的一端连接于平滑电路9与负载3之间,另一端连接于控制部10。检测电流Iout被输出到控制部10。
开关电路7是将从电源2输入的直流电压转换为交流电压的电路。开关电路7具有4个开关元件(第一开关元件)Q1、Q2、Q3、Q4和变压器7a。
4个开关元件Q1~Q4构成全桥型逆变器电路。更具体而言,将开关元件Q1与开关元件Q2、开关元件Q3与开关元件Q4分别串联连接,将已串联连接的开关元件Q1、Q2与开关元件Q3、Q4并联连接。开关元件Q1~Q4的构成分别包括MOSFET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated GateBipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)等。图示例的开关元件Q1~Q4使用n沟道的MOSFET。各开关元件Q1~Q4的栅极端子与驱动电路12连接。开关元件Q1~Q4基于来自驱动电路12的脉冲信号T1~T4进行驱动。
变压器7a对已由全桥电路转换后的交流电压进行变压,并输出到整流电路8。变压器7a具有彼此绝缘的一次绕组L1和二次绕组L2。变压器7a根据一次绕组L1和二次绕组L2的绕组比Ns/Np来变更变压量。一次绕组L1的一端连接在开关元件Q1和开关元件Q2之间,另一端连接在开关元件Q3和开关元件Q4之间。如图1所示,二次绕组L2中形成将二次绕组L2的绕组数大致均等地一分为二的分支点CT。另外,分支点CT也可以不在将二次绕组L2的绕组数均等地一分为二的位置形成,而是以绕组数不同的方式形成分支点CT。二次绕组L2与整流电路8连接。
整流电路8是将已由开关电路7转换后的交流电压转换为直流电压的电路。整流电路8的构成包括两个开关元件Q5、Q6(第二开关元件)。开关元件Q5、Q6的构成例如包括MOSFET、IGBT等。开关元件Q5连接在变压器7a的二次绕组L2的一端与负载侧输出端子3b之间。开关元件Q6连接在变压器7a的二次绕组L2的另一端与负载侧输出端子3b之间。开关元件Q5、Q6的栅极端子与驱动电路12连接,且基于来自驱动电路12的脉冲信号T5、T6进行驱动。开关元件Q5、Q6在同步整流控制时与开关电路7同步地驱动,在非同步整流控制时与开关电路7独立地驱动。开关元件Q5、Q6对已利用开关电路7转换后的交流电压进行整流,并转换为直流电压。
平滑电路9使整流电路8整流后的直流电压平滑化,并向负载3输出。平滑电路9的构成包括扼流线圈9a和电容器9b。扼流线圈9a串联连接在二次绕组的分支点CT与负载侧输入端子3a之间。电容器9b连接在负载侧输入端子3a与负载侧输出端子3b之间,且与扼流线圈9a并联连接。
控制部10进行同步整流控制、中断控制、非同步整流控制的切换,并且对各开关元件Q1~Q6进行反馈控制。在同步整流控制中,整流电路8的开关元件Q5、Q6与开关电路7同步地驱动。在中断控制中,在从同步整流控制切换为非同步整流控制时,从基于通常占空比D的反馈控制替换(置换)成切换用占空比D′而控制开关电路7的驱动。在非同步整流控制时,整流电路8的开关元件Q5、Q6不与开关电路7同步而是独立地驱动。控制部10的构成包括目标电压设定部10a、反馈控制部10b、控制量调整部10c、同步整流控制部10d、电流阈值计算部10e。
目标电压设定部10a将预先设定的目标电压Vref向反馈控制部10b发送。基于欲从电源2的电压向负载3输出的电压值来决定目标电压Vref。
反馈控制部10b对目标电压Vref与输出电压Vout进行比较,通过调整占空比来进行控制(反馈控制)以使输出电压Vout接近目标电压Vref。反馈控制部10b将根据目标电压Vref和输出电压Vout而确定的通常占空比D输出到脉冲生成部11和电流阈值计算部10e,并使用通常占空比D进行反馈控制。另外,反馈控制部10b在从控制量调整部10c被输入后述的切换用占空比D′的情况下,从通常占空比D替换成进行中断控制的切换用占空比D′,并输出到脉冲生成部11以及电流阈值计算部10e。
控制量调整部10c在进行中断控制时,决定从通常占空比D替换成的切换用占空比D′。切换用占空比D′是在非同步整流控制中的扼流线圈9a中流过电流时的占空比的理想值,由以下的式(1)、(2)决定。
【数学式1】
Figure BDA0002379587910000071
【数学式2】
Figure BDA0002379587910000072
在式(1)、(2)中,Vs、Vin为输入电压;Vout为输出电压;Iout为检测电流;fsw为开关频率;L为扼流线圈9a的电感值;Np为变压器7a的一次绕组L1的绕组数;Ns为变压器7a的二次绕组L2的绕组数。
同步整流控制部10d将进行同步整流控制还是进行非同步整流控制的信号输出到脉冲生成部11和控制量调整部10c。另外,在本实施方式中,在检测电流值Iout成为由后述的电流阈值计算部10e决定的电流阈值Ith以下时(图5的时刻t1),输出从同步整流控制切换为非同步整流控制的切换信号。
电流阈值计算部10e基于输入电压值Vs(Vin)、输出电压值Vout、检测电流值Iout、通常占空比D来决定电流阈值Ith。
脉冲生成部11基于从控制部10接收到的通常占空比D或者切换用占空比D′,而生成脉冲信号T1~T6。脉冲生成部11将已生成的脉冲信号T1~T6向驱动电路12发送。脉冲生成部11具备一次侧脉冲生成部11a和二次侧脉冲生成部11b。一次侧脉冲生成部11a生成与开关电路7的开关元件Q1~Q4对应的脉冲信号T1~T4。二次侧脉冲生成部11b生成与整流电路8的开关元件Q5、Q6对应的脉冲信号T5、T6。二次侧脉冲生成部11b在从同步整流控制部10d接收到切换信号或者非同步整流控制的信号时,独立于开关电路7地驱动开关元件Q5、Q6,并生成成为断开状态的脉冲信号T5、T6。
驱动电路12与各开关元件Q1~Q6的栅极端子连接,并基于从脉冲生成部11接收到的脉冲信号T1~T6来驱动开关元件Q1~Q6。
电源侧平滑电容器13对从电源2输入的直流电压进行平滑化。电源侧平滑电容器13的一端连接在电源侧输入端子2a与开关元件Q1之间,另一端连接在开关元件Q2与电源侧输出端子2b之间。
对开关电源装置1的动作进行说明。首先,从电源2向开关电源装置1输入直流电压。接着,利用电源侧平滑电容器13对已被输入的直流电压进行平滑化。
接着,开关电路7将已平滑化的直流电压转换为交流电压。更具体而言,通过以交替产生在开关元件Q1、Q4接通时开关元件Q2、Q3断开的状态、在开关元件Q2、Q3接通时开关元件Q1、Q4断开的状态的方式进行驱动,从而将直流电压转换为交流电压。在同步整流控制以及非同步整流控制时,开关元件Q1~Q4利用通常占空比D而被反馈控制。另外,在中断控制时,开关元件Q1~Q4利用切换用占空比D′而被驱动控制。已转换后的交流电压利用变压器7a从高电压变压到低电压。
接着,已变压后的交流电压由整流电路8整流为直流电压。整流电路8根据来自同步整流控制部10d的信号进行同步整流控制、中断控制、非同步整流控制中的任意一个动作。另外,在从同步整流控制切换为非同步整流控制时,按照同步整流控制、中断控制、非同步整流控制的顺序来切换控制。
在同步整流控制中,通过以在开关电路7的开关元件Q1、Q4接通时使整流电路8的开关元件Q5接通且使开关元件Q6断开,在开关元件Q2、Q3接通时使开关元件Q6接通且使开关元件Q5断开的方式,对开关元件Q5、Q6与开关电路7同步地进行接通/断开驱动,从而进行整流,从交流电压转换为直流电压。此时,成为图4的(a)所示的电流连续模式。在电流连续模式中,开关元件Q5、Q6容许电流的逆流,因此即使在0A以下也连续地流过电流。
在中断控制中,在从同步整流控制部10d输出切换信号时,基于切换用占空比D′来控制开关电路7的驱动。此时,开关元件Q5、Q6不与开关电路7同步而成为断开状态。
在非同步整流控制中,开关元件Q5、Q6不与开关电路7同步,只要未收到接通信号就维持断开状态。开关元件Q5、Q6利用内置的二极管对从开关电路7输入的交流电压进行二极管整流,从交流电压转换为直流电压。此时,成为图4的(b)所示的电流不连续模式。在电流不连续模式下,不流过0A以下的电流,因此电流不连续地流动。
接着,已由整流电路8整流后的直流电压利用平滑电路9被平滑化。已平滑化后的直流电压被输出到负载3,从直流高电压向直流低电压的转换完成。
接着,使用图3的流程图说明控制部10的动作。在步骤ST1中,电流检测部6检测流过开关电源装置1的检测电流Iout,并输出到控制部10。此时,开关电路7及整流电路8基于通常占空比D被反馈控制,被同步整流控制。
在步骤ST2中,同步整流控制部10d判断检测电流Iout是否为电流阈值Ith以下。
在步骤ST2中,在检测电流Iout为电流阈值Ith以下的情况下(步骤ST2中为“是”的情况下),进入步骤ST3,同步整流控制部10d向二次侧脉冲生成部11b以及控制量调整部10c输出切换信号。接收到切换信号的二次侧脉冲生成部11b从同步整流控制切换为中断控制,使开关元件Q5、Q6成为断开状态。另外,接收到切换信号的控制量调整部10c基于式(1)、(2)决定切换用占空比D′,并向反馈控制部10b输出切换用占空比D′。
在步骤ST4中,接收到切换用占空比D′的反馈控制部10b向脉冲生成部11进行输出,以从基于通常占空比D的反馈控制替换成切换用占空比D′进行中断控制。此时,开关元件Q5、Q6不基于切换用占空比D′被控制而成为断开状态。
在步骤ST5中,当从同步整流控制部10d接收到非同步整流控制的信号时,反馈控制部10b从基于切换用占空比D′变更为基于通常占空比D的反馈控制,进行非同步整流控制。
在步骤ST2中,在检测电流Iout大于电流阈值Ith的情况下(在步骤ST2中为“否”的情况下),返回步骤ST1,反复进行检测,直到检测电流Iout成为电流阈值Ith以下。另外,此时,开关元件Q1~Q6基于通常占空比D被反馈控制,并且被同步整流控制。
在图5的(a)所示的比较例中,在检测电流Iout为电流阈值Ith以下且从同步整流控制切换为非同步整流控制时(图5的时刻t1),会发生输出电压的变动。与此相对,根据上述第一实施方式中的开关电源装置1,如图5的(b)所示,通过从用于反馈控制的通常占空比D替换成切换用占空比D′来进行中断控制,能够抑制在时刻t1的输出电压的变动。因此,所连接的各元件、负载等的耐久性提高,能够稳定地向负载供给电力。
〔第二实施方式〕
接下来,对其他实施方式进行说明。需要说明的是,对与第一实施方式相同的构成要素,标记相同的符号并适当地省略说明。图6是表示第二实施方式中的控制部的框图。图7是表示第二实施方式中的开关电源装置的动作例的流程图。图8的(a)是表示比较例中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的图,图8的(b)是表示第二实施方式中的从同步整流控制向非同步整流控制切换的图。
第二实施方式的开关电源装置1在从检测电流Iout成为电流阈值Ith以下起经过延迟时间tsync之后从同步整流控制切换为非同步整流控制。
控制部10A除了第一实施方式的构成要素以外,还具备图6所示的计时器10f。计时器10f将检测电流Iout成为电流阈值Ith以下的图8所示的时刻t2作为开始来计测经过时间t。计时器10f将经过时间t输出到同步整流控制部10d。
同步整流控制部10d比较预先设定的延迟时间tsync和经过时间t,决定是否从同步整流控制切换为非同步整流控制。同步整流控制部10d在检测电流Iout成为电流阈值Ith以下时(图8的时刻t2),向计时器10f输出使经过时间t的计时开始的计时开始信号。同步整流控制部10d在经过时间t成为延迟时间tsync以上时(图8的时刻t3),将从同步整流控制切换为非同步整流控制的切换信号输出至控制量调整部10c以及二次侧脉冲生成部11b。
接着,使用图7的流程图说明开关电源装置1的动作。首先,在步骤ST1中,电流检测部6检测检测电流Iout,并输出到控制部10A。接着,在步骤ST2中,同步整流控制部10d判断检测电流Iout是否为电流阈值Ith以下。
在检测电流Iout为电流阈值Ith以下的情况下(步骤ST2中为“是”的情况),进入步骤ST6,同步整流控制部10d向计时器10f输出计时开始信号。接收到计时开始信号的计时器10f开始经过时间t的计时。计时器10f将经过时间t输出到同步整流控制部10d。
在步骤ST7中,同步整流控制部10d判断经过时间t是否为延迟时间tsync以上。
在经过时间t为延迟时间tsync以上的情况下(步骤ST7中为“是”的情况),进入步骤ST3,同步整流控制部10d将切换信号输出至控制量调整部10c以及二次侧脉冲生成部11b。另外,接收到切换信号的控制量调整部10c基于式(1)、(2)决定切换用占空比D′,并输出到反馈控制部10b。
在步骤ST4中,接收到切换用占空比D′的反馈控制部10b向脉冲生成部11进行输出,以替换成切换用占空比D′并进行中断控制。
在步骤ST5中,当从同步整流控制部10d接收到非同步整流控制的信号时,反馈控制部10b从切换用占空比D′变更为基于通常占空比D的反馈控制,进行非同步整流控制。
在步骤ST8中,计时器10f若从同步整流控制部10d接收到非同步整流控制的信号,则停止经过时间t的计时,并使计时归0。
在步骤ST2中,在检测电流Iout大于电流阈值Ith的情况下(在步骤ST2中为“否”的情况下),返回步骤ST1,反复进行检测,直到检测电流Iout成为电流阈值Ith以下。另外,此时,开关元件Q1~Q6基于通常占空比D被反馈控制,且被同步整流控制。
在步骤ST7中,在经过时间t小于延迟时间tsync的情况下(步骤ST7中为否的情况下),反复返回到步骤ST7,直至同步整流控制部10d中经过时间t成为延迟时间tsync以上为止。另外,此时,开关元件Q1~Q6基于通常占空比D被反馈控制,且被同步整流控制。
在图5的(a)所示的比较例中,在检测电流Iout成为电流阈值Ith以下的时刻t1,产生输出电压的变动。第二实施方式中的开关电源装置1如图8的(b)所示,在从检测电流Iout成为电流阈值Ith以下的时刻t2起经过延迟时间tsync之后从同步整流控制切换为非同步整流控制,由此能够抑制时刻t2的输出电压的变动。
然而,在图8的(a)所示的比较例中,如果在从检测电流Iout为电流阈值Ith以下的状态经过延迟时间tsync的时刻t3从同步整流控制切换为非同步整流控制,则输出电压会产生一些变动。第二实施方式中的开关电源装置1如图8的(b)所示,通过在时刻t3将控制量替换成切换用占空比D′而进行中断控制,从而能够抑制输出电压的变动。因此,所连接的各元件、负载等的耐久性提高,能够稳定地向负载供给电力。
另外,在上述的实施方式中,电流检测部6的连接位置没有限定。例如,也可以如图9、图10的开关电源装置1B、1C所示连接电流检测部6B、6C。在图9中,电流检测部6B与电源2侧连接。更具体而言,电流检测部6B的一端连接于电源侧输入端子2a与开关元件Q1之间,另一端连接于控制部10。
在图10中,电流检测部6C连接在变压器7a的附近。更具体而言,电流检测部6C的一端连接于变压器7a的一次绕组L1与开关元件Q4之间,另一端连接于控制部10。
另外,如图11所示,开关电源装置1D也可以由开关电路7D和整流电路8D构成为半桥电路。
开关电路7D的构成包括开关元件Q7。开关元件Q7连接在电源侧输入端子2a与整流电路8D之间。开关元件Q7的栅极端子与驱动电路12连接。开关元件Q7基于来自驱动电路12的脉冲信号T7(未图示)进行驱动。脉冲信号T7由脉冲生成部11生成。
整流电路8D的构成包括开关元件Q8。开关元件Q8连接在开关电路7D与电源侧输出端子2b之间。开关元件Q8的栅极端子与驱动电路12连接。开关元件Q8基于来自驱动电路12的脉冲信号T8(未图示)进行驱动。脉冲信号T8由脉冲生成部11生成。
即使在将开关电源装置1D设为半桥电路的情况下,也能够抑制输出电压的变动,能够使所连接的各元件、负载等的耐久性提高,并稳定地向负载供给电力。

Claims (3)

1.一种开关电源装置,其特征在于,具备:
开关电路,所述开关电路将直流电压转换为交流电压,且具备第一开关元件;
整流电路,所述整流电路将已利用所述开关电路转换成的所述交流电压整流为直流电压,且具备第二开关元件;
平滑电路,所述平滑电路使已被整流的所述直流电压平滑化;
控制部,所述控制部切换同步整流控制和非同步整流控制而进行所述第一开关元件和所述第二开关元件的反馈控制,所述同步整流控制是与所述开关电路同步地驱动所述第二开关元件的控制,所述非同步整流控制是独立于所述开关电路地驱动所述第二开关元件的控制;
输入电压检测部,所述输入电压检测部检测输入侧的电压;
输出电压检测部,所述输出电压检测部检测输出侧的电压;以及
电流检测部,所述电流检测部检测流过所述开关电路或所述整流电路的电流,
所述控制部在从所述同步整流控制切换为所述非同步整流控制时,替换成与通常占空比不同的切换用占空比,且在切换为所述非同步整流控制后,基于所述通常占空比来进行反馈控制,
所述通常占空比基于输出电压值来决定,
所述切换用占空比基于输入电压值、输出电压值、检测电流值、开关频率、所述整流电路的电感值而决定。
2.如权利要求1所述的开关电源装置,其特征在于,所述切换用占空比D′由以下的式(1)、(2)决定,
Figure FDA0002379587900000011
Figure FDA0002379587900000012
Vs、Vin为输入电压值,Vout为输出电压值,Iout为检测电流值,fsw为开关频率,L为电感值,Np为变压器的一次绕组L1的绕组数,Ns为变压器的二次绕组的绕组数。
3.如权利要求1或2所述的开关电源装置,其特征在于,所述控制部从所述同步整流控制时的所述检测电流值成为预定的电流值以下的时刻起在一定时间后切换为所述非同步整流控制。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1722563A (zh) * 2004-07-16 2006-01-18 台达电子工业股份有限公司 切换式电源转换器及其同步整流器的控制方法
JP2010206858A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Tdk Corp スイッチング電源装置
US20140241018A1 (en) * 2013-02-26 2014-08-28 Champion Microelectronic Corporation System and method for limiting output current in a switching power supply
JP2014197943A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置、及びその制御方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6049471A (en) * 1998-02-11 2000-04-11 Powerdsine Ltd. Controller for pulse width modulation circuit using AC sine wave from DC input signal
TW588497B (en) 2002-07-30 2004-05-21 Delta Electronics Inc Synchronous rectifier of intermittent control and its control method
JP4997891B2 (ja) * 2006-09-15 2012-08-08 富士通セミコンダクター株式会社 Dc−dcコンバータ及びdc−dcコンバータの制御方法
JP4703628B2 (ja) * 2007-11-20 2011-06-15 三菱電機株式会社 電力変換器
JP6015947B2 (ja) 2013-03-29 2016-10-26 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置、及びその制御方法
JP6076839B2 (ja) * 2013-06-03 2017-02-08 株式会社デンソー 電力変換装置
WO2016054823A1 (en) * 2014-10-11 2016-04-14 Texas Instruments Incorporated Pre-bias startup of a converter
JP6550884B2 (ja) * 2015-04-21 2019-07-31 株式会社デンソー モータ駆動装置
TWI558077B (zh) * 2015-08-10 2016-11-11 杰力科技股份有限公司 電源轉換裝置
JP6712104B2 (ja) * 2015-09-10 2020-06-17 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 直流電源装置および空気調和機
JP6642143B2 (ja) * 2016-03-11 2020-02-05 コニカミノルタ株式会社 電源装置および画像形成装置
JP6541884B2 (ja) * 2016-07-19 2019-07-10 三菱電機株式会社 Dc/dcコンバータ
US10110138B1 (en) * 2017-05-26 2018-10-23 Cummins Power Generation Ip, Inc. Soft-starting control method for electrical converter
US10566891B2 (en) * 2018-02-23 2020-02-18 Delta Electronics, Inc. Power supply device and control method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1722563A (zh) * 2004-07-16 2006-01-18 台达电子工业股份有限公司 切换式电源转换器及其同步整流器的控制方法
JP2010206858A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Tdk Corp スイッチング電源装置
US20140241018A1 (en) * 2013-02-26 2014-08-28 Champion Microelectronic Corporation System and method for limiting output current in a switching power supply
JP2014197943A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置、及びその制御方法

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