CN111033999B

CN111033999B - 功率因数改善电路及半导体装置

Info

Publication number: CN111033999B
Application number: CN201980004033.4A
Authority: CN
Inventors: 增田颂之; 菅原敬人
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: US10897194B2; JP6860118B2; CN111033999A; JPWO2019187544A1; WO2019187544A1; US20200204065A1

Abstract

本发明的功率因数改善电路在开关电源装置的负载为轻负载及空载中的任意一种时进行突发动作，基于输出电压(Vout)，在禁止开关元件的开关动作的停止状态和允许开关元件的开关动作的动作状态之间进行切换，包括：输出与对输出电压(Vout)进行分压得到的电压(Vout’)和基准电压(Vth1)的误差相对应的第1电压(Vcomp)的第1电路；以及将由于开关元件的开关动作被禁止而降低的第1电压(Vcomp)的下限值箝位至高于功率因数改善电路的接地电压的下限电压(Vclp_L)，并且将由于开关元件的开关动作而上升的第1电压(Vcomp)的上限箝位至上限电压(Vclp_H)的箝位电路。

Description

功率因数改善电路及半导体装置

技术领域

本发明涉及功率因数改善电路及半导体装置。

背景技术

由商用交流电源供电的电子设备中具备开关电源装置，用于获得驱动该电子设备内的电子电路的直流电源。有的开关电源装置中，包含用于改善功率因数的功率因数改善电路。功率因数是与交流电的效率相关地定义的值，是有功功率相对于视在功率的比例。

功率因数改善电路是通过使交流输入电压(例如100V～240V)与交流输入电流的相位一致来改善功率因数的电路，能降低无功功率并且降低高次谐波电流。因此，包含功率因数改善电路的开关电源装置能防止由于功率因数降低导致高次谐波噪声的产生、以及由于该噪声导致电子设备的误动作或损坏。

功率因数改善电路由升压转换器构成，将输出电压控制成直流电压，并且将输入电流控制成与输入电压同相的交流波形。功率因数改善电路的控制方式大致分为电流连续控制方式和电流临界控制方式。其中，电流临界控制方式检测电感器的电流为零的时刻，进行使开关导通的自激频率波动PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制。

包含功率因数改善电路的开关电源装置中，在用桥式二极管对从交流电源输入的交流电压进行全波整流的输入级的后级，配置有功率因数改善电路。此外，在功率因数改善电路的后级配置有反激式或LLC电流谐振等的DC-DC转换器。

功率因数改善电路进行用于将输出的直流电压保持成恒定的控制、以及使输入的交流电流成为与输入的交流电压相对应的交流电流的控制。上述控制由包含在功率因数改善电路中的控制IC(Integrated Circuit：集成电路)来进行。

然而，具备了电流临界控制方式的功率因数改善电路的开关电源装置中，随着开关电源装置的负载变小，开关频率增加。若开关频率增加，则功率因数改善电路中的开关元件的开关损耗增加，引起转换效率的降低或功率转换元件的温度上升等。此外，电流连续控制方式的功率因数改善电路中，以固定频率进行动作，因此若负载变小则会输出非常窄的脉冲。因此，具备了电流连续控制方式的功率因数改善电路的开关电源装置在即使是最小控制宽度的脉冲仍供应过多的状况下，脉冲不能任意地输出，输出、控制有时变得不稳定。

并且，要求开关电源装置在轻负载时低功耗的情况下，通过停止功率因数改善电路的控制IC的动作来减小功耗。在该情况下，功率因数改善电路中，到控制IC的输入被机械式继电器切断。然而，在通过机械式继电器来切断对于控制IC的输入时，功率因数改善电路的输出电压会发生变动，后级的DC-DC转换器等的设计将变得困难。

作为一种能提高轻负载时的功率转换效率或使后级的转换器等的设计变得容易的技术之一，有在功率因数改善电路中监视、维持输出电压并且使开关元件进行突发动作的技术。在专利文献1中，公开了一种功率因数改善电路，在开关电源装置的负载为轻负载及空载时使开关元件进行突发动作，从而减小开关损耗，提高功率转换效率。此外，在专利文献2中公开了一种电源装置，在使开关元件进行突发动作时，在输出电压达到第1阈值电压后又降低到设定成低于第1阈值电压的第2阈值电压为止的期间内，停止驱动开关稳压器，从而改善轻负载时的功率因数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017－17767号公报

专利文献2：日本专利特开2006－174630号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献2的电源装置中，在轻负载时，输出电压降低到第2阈值电压之前，停止开关动作，输出电压降低到第2阈值电压时开始(重新开始)开关动作。然而，在进行开关动作的切换的情况下，在重新开始开关动作时，可能发生输出电压的过冲。这是因为，在开关动作停止从而输出电压降低的期间，决定开关元件的导通时间的误差放大器的输出将上升到上限值为止，若开关动作重新开始，则开关元件会以最大导通宽度进行动作，从而向输出侧输送过剩的电力。

为了防止这种情况，可以如包含后述的图1的功率因数改善电路的开关电源装置的参考例所示，设置MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)25，在轻负载的情况下停止开关动作时使MOSFET 25导通，使决定误差放大器的输出电压的相位补偿电路11的电荷放电，降低误差放大器的输出电压。

然而，误差放大器中必须有相位补偿电路，因此对于输入变化的输出响应会发生延迟。因此，若设置MOSFET 25来降低误差放大器的输出电压，则下次重新开始开关动作时，会发生输出电压的下冲。此外，在重新开始开关动作，并在输出电压达到第1阈值电压的时刻停止开关动作的情况下，会发生输出电压的过冲。

由此，若在切换开关动作时发生输出电压的下冲及过冲，则输出电压有时会超出后级转换器的输入电压范围。在由于下冲和过冲导致输出电压超出后级转换器的输入电压范围的期间，即使后级转换器进行开关动作，也无法有效地将输出电压输送给负载。因此，若在输出电压中产生的下冲和过冲变大，则后级转换器的开关损耗增大，功率转换效率降低。

在一个方面，本发明的目的是：在包含功率因数改善电路的开关电源装置中，抑制功率因数改善电路的突发动作时的下冲及过冲，降低开关电源装置的开关损耗。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的1个实施方式所涉及的功率因数改善电路在开关电源装置的负载的状态为轻负载及空载中的任意一种的情况下进行突发动作，该突发动作是基于输出电压，在禁止开关元件的开关动作的停止状态和允许所述开关元件的开关动作的动作状态之间进行切换，该功率因数改善电路包括：第1电路，该第1电路输出与对所述输出电压进行分压得到的电压和基准电压的误差相对应的第1电压；第2电路，该第2电路输出与所述开关元件的导通同步地从规定的初始值开始上升的第2电压；第3电路，该第3电路在所述第2电压达到所述第1电压时使所述开关元件截止；以及箝位电路，该箝位电路在所述突发动作进行期间，将所述停止状态下由于所述开关元件的开关动作被禁止而降低的所述第1电压的下限箝位至高于所述功率因数改善电路的接地电压的下限电压，并且将所述动作状态下由于所述开关元件的开关动作而上升的所述第1电压的上限箝位至上限电压。

本发明的1个实施方式所涉及的半导体装置对在开关电源装置的负载的状态为轻负载及空载中的任意一种的情况下进行的突发动作进行控制，该突发动作是基于输出电压，在禁止开关元件的开关动作的停止状态和允许所述开关元件的开关动作的动作状态之间进行切换，该半导体装置包括：第1电路，该第1电路输出与对所述输出电压进行分压得到的电压和基准电压的误差相对应的第1电压；第2电路，该第2电路输出与开关元件的导通同步地从规定的初始值开始上升的第2电压；第3电路，该第3电路在所述第2电压达到所述第1电压时输出使所述开关元件截止的信号；箝位电路，该箝位电路在进行所述突发动作的期间，将所述停止状态下由于所述开关元件的开关动作被禁止而降低的所述第1电压的下限箝位至高于所述功率因数改善电路的接地电压的下限电压，并且将所述动作状态下由于所述开关元件的开关动作而上升的所述第1电压的上限箝位至上限电压。

技术效果

根据本发明的功率因数改善电路及半导体装置，能抑制功率因数改善电路的突发动作时的输出电压的下冲及过冲，能减小开关电源装置的开关损耗。

附图说明

图1是表示包含功率因数改善电路的开关电源装置的参考例的图。

图2是说明图1的开关电源装置的突发动作的波形图。

图3是表示实施方式1所涉及的开关电源装置的电路结构的图。

图4是表示实施方式1所涉及的Vcomp箝位电路的结构的图。

图5是说明实施方式1的开关电源装置的突发动作的波形图。

图6是表示实施方式1所涉及的Vcomp箝位电路的另一个结构的图。

图7是表示实施方式2所涉及的Vcomp箝位电路的结构的图。

图8是说明实施方式2的开关电源装置的突发动作的波形图。

图9是表示实施方式2所涉及的Vcomp箝位电路的另一个结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

如图1所示，包含功率因数改善电路的开关电源装置1包括：交流电源2、滤波器3、桥式二极管4、输入电容器5、电感器6、开关元件7、二极管8、输出电容器9、控制IC 10。此外，开关电源装置1还包含：分压电阻R1、R2、R3、R4、相位补偿电路11、电阻12及13。

开关电源装置1用于在由商用交流电源供电的电子设备中，获得驱动电子设备内的各种电子电路的直流电源。在开关电源装置1中，从交流电源2输出的正弦波电压例如通过包含电感器及电容器的滤波器3，在桥式二极管4被全波整流。输入电容器5用于消除由于开关电源装置1的开关动作产生的全波整流后的电压的波纹，去除了该波纹的全波整流后的正弦波状电压被提供给功率因数改善电路。

开关电源装置1中的功率因数改善电路由升压转换器构成，是将输出电压控制成直流电压(DC电压)，并且将输入电流控制成与输入电压同相的交流波形(AC波形)的电路。图1的开关电源装置1中的功率因数改善电路包含：电感器6、开关元件7、二极管8、输出电容器9、控制IC 10。

功率因数改善电路将全波整流电压输入至由电感器6、开关元件7、及电阻12串联连接而成的电路，利用控制IC 10来控制开关元件7的导通/截止，改善交流电源2的功率因数，并且利用二极管8及输出电容器9进行整流、滤波，获得直流电压Vout。

功率因数改善电路的控制IC 10是包含控制电路的半导体装置，其基于全波整流电压、输出的直流电压Vout、开关电源装置1的负载的状态，来控制开关元件7的导通/截止。在将MOSFET用作为开关元件7的情况下，控制IC(半导体装置)10生成控制MOSFET的导通/截止的信号(PFC SW)，并输出至与OUT端子相连接的MOSFET(开关元件7)的栅极。

控制IC 10利用触发器电路15生成控制开关元件(MOSFET)7的导通/截止的信号(PFC SW)。触发器电路15是RS型，从输出端子(Q)输出与从第1或门电路16输入至复位(R)端子的信号和从第2或门电路17输入至置位(S)端子的信号的组合相对应的输出信号。第1或门电路16及第2或门电路17分别设置在控制IC 10内。

第1或门电路16输出第1比较器(Comp1)18的输出信号、第2比较器(Comp2)19的输出信号、第3比较器(Comp3)20的输出信号、与门电路21的输出信号S3的逻辑或。第1比较器18、第2比较器19、第3比较器20、以及与门电路21分别设置在控制IC 10内。

首先，对第1比较器18进行说明。第1比较器18根据误差放大器22的输出电压Vcomp和斜坡振荡器23的输出电压Vramp的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。图1的控制IC 10中的第1比较器18中，将误差放大器22的输出电压Vcomp输入至非反相输入端子(+输入端子)，将斜坡振荡器23的输出电压Vramp输入至反相输入端子(-输入端子)。因而，在输入的电压的大小关系是Vcomp>Vramp的情况下，第1比较器18输出高电平信号。另一方面，在输入的电压的大小关系是Vramp>Vcomp的情况下，第1比较器18输出低电平信号。

斜坡振荡器23设置在控制IC 10内，经由控制IC 10的RT端子与电阻13相连接。图1的开关电源装置1在RS型触发器电路15的输出信号的上升沿被触发，也就是说斜坡振荡器23的输出电压Vramp与开关元件7的导通同步地以由连接至RT端子的电阻13的电阻值决定的斜率从规定的初始值开始上升。斜坡振荡器23是输出与开关元件的导通同步地从规定的初始值开始上升的第2电压的第2电路的一个示例。

误差放大器22是跨导放大器，输出与从控制IC 10的FB端子输入的输入电压Vout’和第1内部基准电压源的直流电压Vth1的差分(误差)相对应的电流。误差放大器22的输出电流被相位补偿电路11进行一种积分处理，从而生成误差放大器22的输出电压Vcomp相位补偿电路11还具有从误差放大器22的输出电压Vcomp去除因交流电源2的正弦波状的振幅变化引起的波纹部分的功能。

误差放大器22设置在控制IC 10内。输入至误差放大器22的输入电压Vout’是在由功率因数改善电路获得的直流电压Vout施加到串联连接的第1分压电阻R1和第2分压电阻R2上时施加在第2分压电阻R2上的电压。误差放大器22及相位补偿电路11是输出与对功率因数改善电路所输出的输出电压进行分压来获得的电压与基准电压之间的误差相对应的第1电压的第1电路的一个示例。此外，第1电路中，可以将误差放大器22作为通常的运算放大器而不是跨导放大器，可以将相位补偿电路连接在该运算放大器的输入输出之间。分压电阻R1及R2以及相位补偿电路11例如设置于安装控制IC 10的印刷布线板上。

另外，误差放大器22的输出电压Vcomp根据突发动作用的输出电压检测电路50的检测结果而变更。输出电压检测电路50包含第4比较器(迟滞比较器)24、第2内部基准电压源Vth2、分压电阻R3及R4。

第4比较器24根据从控制IC 10的FB’端子输入的输入电压Vout”和第2内部基准电压源Vth2的直流电压(以下说明中，该电压也用Vth2表示)的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。第4比较器24的输出连接至与门电路21的一个输入，与门电路21的输出连接至包含于图1的下拉电路51的MOSFET 25的栅极。下拉电路51的MOSFET 25设置于控制IC 10内。外部信号S2经由S2IN端子输入与门电路21的另一个输入。输入到第4比较器24的输入电压Vout”是由功率因数改善电路输出的直流电压Vout通过串联连接的第3分压电阻R3和第4分压电阻R4而得到的分压。第4比较器24设置在控制IC 10内。此外，分压电阻R3及R4例如设置于安装控制IC 10的印刷布线板上。

图1的包含于下拉电路51的MOSFET 25的漏极与COMP端子相连接，源极接地。因此，若第4比较器24的输出信号S1为高电平信号，并且外部信号S2为高电平信号，则与门电路21的输出信号S3成为高电平，MOSFET 25的栅极导通，误差放大器22的输出电压Vcomp被下拉至控制IC 10的接地电位(GND电位)。外部信号S2如下文所述是表示负载状态的信号，若外部信号S2为高电平，则表示轻负载或空载，成为指示突发动作的信号。以下的说明中，也分别将第4比较器24的输出信号S1及外部信号S2简称为“信号S1”及“信号S2”。

图1的控制IC 10中，在信号S2成为高电平且突发控制模式有效而进行突发动作的期间中的开关元件7的开关动作被禁止的期间内，将误差放大器22的输出电压Vcomp下拉至控制IC 10的接地电位。也就是说，若在突发动作时第4比较器24所输出的信号S1成为高电平信号，开关动作被禁止而成为停止状态的期间(以下称为“禁止期间”)，则图1的控制IC10执行由下拉电路51进行的下拉动作。另外，在信号S2变为低电平从而突发控制模式无效的情况下、以及在突发控制模式有效但第4比较器24所输出的信号S1成为低电平信号从而开关元件7的开关动作被允许的期间(以下称为“允许期间”)的情况下，误差放大器22的输出电压Vcomp成为与输入电压Vout’及负载状态相对应的电平的电压。

第4比较器24是迟滞比较器，输入至反相输入端子的基准电压Vth2实际上是由2个基准电压Vth2H和Vth2L(Vth2H>Vth2L)形成，第4比较器24的输出为高电平时Vth2＝Vth2L，为低电平时Vth2＝Vth2H。对于在Vth2H～Vth2L之间的非反相输入端子的输入电压Vout”，第4比较器24的输出信号S1在基准电压Vth2H被选择时成为低电平，在基准电压Vth2L被选择时成为高电平。

接着，对第2比较器19进行说明。第2比较器19用于进行过电流保护，根据电平移位电路26的输出电压Vls和第3内部基准电源Vth3的直流电压(以下说明中，该电压也用Vth3表示)的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。图1的控制IC 10中的第2比较器19的反相输入端子被输入电压Vls，非反相输入端子被输入直流电压Vth3。因此，若输入的电压的大小关系是Vls>Vth3，则第2比较器19输出低电平信号。另一方面，若输入的电压的大小关系是Vth3>Vls，则第2比较器19输出高电平信号。

电平移位电路26是将由在电阻12中流过的电流(与在电感器6中流过的电流相等)产生的输入到控制IC 10的IS端子的输入电压即第1电压电平的电压转换成在控制IC 10内适用的第2电压电平的电压并输出的电路。电路结构上，第1电压电平的电压为负电压，因此电平移位电路26将其上拉并转换成控制IC 10所处理的正电压Vls。在该情况下，在电阻12中流过的电流越大则正电压Vls越低，在电阻12中流过的电流越小则正电压Vls越高。由此，若在电感器6中流过的电流超过过电流的基准则Vth3>Vls，第2比较器19输出高电平信号，并对触发器电路15进行复位。另外，电平移位电路26设置在控制IC 10内。

接着，对第3比较器20进行说明。第3比较器20用于进行过电压保护，根据从FB端子输入的输入电压Vout’和第4内部基准电压源Vth4的直流电压(以下说明中，该电压也用Vth4表示)的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。图1的控制IC 10中的第3比较器20的非反相输入端子被输入的是输入电压Vout’，反相输入端子被输入成为过电压保护基准的直流电压Vth4。因此，若输入的电压的大小关系是Vout’>Vth4，则第3比较器20输出高电平信号，并对触发器电路15进行复位。另一方面，若输入的电压的大小关系是Vth4>Vout’，则第3比较器20输出低电平信号。

接着，对与门电路21进行说明。与门电路21输出第4比较器(迟滞比较器)24的输出信号S1和表示负载状态的信号(突发控制信号)S2的逻辑与。表示负载状态的信号S2是包含能识别开关电源装置1的负载状态是否为轻负载和空载中的任意一种的信息(换言之，表示是否使突发控制模式有效的信息)的信号。表示负载状态的信号S2从设置于控制IC 10的外部的其他电路(未图示)输入。

此外，表示负载状态的信号S2是高电平信号和低电平信号这2种信号，并且在轻负载状态或空载状态的情况下，成为高电平信号。在该情况下，仅在与门电路21是开关电源装置1的负载状态为轻负载或空载，并且输入至第4比较器24的电压的大小关系为Vout”>Vth2时，输出高电平信号。

由此，向第1或门电路16输入第1比较器(Comp1)18、第2比较器(Comp2)19、第3比较器(Comp3)20以及与门电路21各自的输出。而且，第1或门电路16仅在所输入的4个信号全部为低电平信号时，输出低电平信号，在至少1个输出为高电平的其他组合的情况下，输出高电平信号。第1或门电路16所输出的信号输入至RS型的触发器电路15中的复位(R)端子。

而第2或门电路17输出延迟电路27的输出信号和计时器28的输出信号的逻辑或。延迟电路27是使第5比较器29的输出信号延迟的电路。第5比较器29用于检测为了实现临界动作而使电感器6的电流为零的时刻，并向非反相输入端子输入电平移位电路26的输出电压Vls。输入至第5比较器29的反相输入端子的基准电压Vth5相当于比零稍大的电感器6的电流。若电感器6的电流小于相当于基准电压Vth5的电流，则第5比较器29的输出成为高电平。

延迟电路27用于对第5比较器29的输出为高电平的时刻并非电感器6的电流为零的时刻的情况、以及各元件的延迟时间进行调整。第5比较器29的输出成为高电平之后，若经过由延迟电路27规定的延迟时间，则对触发器电路15进行置位。另外，为了防止输出的偏差，第5比较器29具有迟滞比较器的结构。计时器28用于在开关电源装置1起动时正常启动开关动作，与启动以外的动作没有关系。

控制IC 10的VH端子与桥式二极管4的输出、即功率因数改善电路的输入电压Vin相连接。VH端子用于在开关电源装置1的启动时，由输入电压Vin生成恒流，对与控制IC 10的未图示的电源端子相连接的电容器进行充电，确保控制IC 10的电源电压。

接着，参照图2，对图1的开关电源装置1的动作进行说明。图2是说明图1的开关电源装置的突发动作的波形图。

图2中示出开关电源装置1所输出的直流电压Vout、控制开关元件7的导通/截止(开关动作)的控制信号PFC SW、COMP端子的电压Vcomp、以及突发控制信号S2的时间变化。另外，如图1所示，控制信号PFC SW是触发器电路15的输出信号。

如上所述，图2的波形图中的突发控制信号S2是从设置于控制IC 10的外部的其他电路输入至控制IC 10的包含表示开关电源装置1的负载状态的信息的信号。突发控制信号S2在负载状态为轻负载及空载中的任意一种时为高电平(H)，在其他状态时为低电平(L)。即，在突发控制信号S2为低电平信号时，控制IC 10的动作状态成为突发控制模式并非有效的状态(换言之，进行通常的开关动作而非突发动作的状态)。

图2所示的波形图中，从时刻t0到时刻t1为止的期间内，突发控制信号S2为低电平。因此，在从时刻t0到时刻t1的期间内控制IC 10所进行的开关元件7的导通/截止的控制成为不伴随突发动作的控制(所谓的通常控制)。因此，输入至开关元件7的信号PFC SW连续地切换为高电平(H)/低电平(L)，COMP端子的电压Vcomp被维持在与输入电压Vout’和负载状态相对应的电压V1。因而，开关电源装置1所输出的直流电压Vout被维持在规定的值(图2中390V)。

然后，在时刻t1，例如若在设置于控制IC 10的外部的其他电路中检测到轻负载及空载中的任意一种，则输入至控制IC 10的突发控制信号S2从低电平(L)切换成高电平(H)。由此，控制IC 10中，突发控制模式为有效。

图2中的Vout＝390V相当于输入至迟滞比较器(第4比较器)24的基准电压Vth2H，V2相当于基准电压Vth2L。在通常动作时，Vout达到390V，因此在时刻t1迟滞比较器24的输出成为高电平。由此，若突发控制信号S2成为高电平且突发控制模式为有效，则与门电路21的输出信号S3为高电平，触发器电路15的复位输入成为高电平，因此如图2所示，开关电源装置1首先在禁止开关元件7的开关动作(开关元件7在截止的状态下停止)的状态下进行动作。此外，如上所述，在与门电路21的输出信号S3为高电平的突发动作时的开关动作禁止期间内，下拉电路51的MOSFET 25的栅极导通，COMP端子的电压Vcomp下拉至控制IC 10的接地电位(图2中0V)。由此，通过在开关动作禁止期间内将COMP端子的输出电压Vcomp下拉，能够防止电压Vcomp随着直流电压Vout的降低而上升至上限值从而导致从开关动作禁止期间切换到允许期间时达到最大的导通宽度。

从开关电源装置1的功率因数改善电路输出的直流电压Vout由于开关动作停止而随着时间经过降低，在时刻t2变为规定的电位V2。在直流电压Vout降低至规定电位V2的时刻t2，迟滞比较器24的输出信号S1及与门电路21的输出信号S3切换成低电平，由此触发器电路15的复位输入停止，开关电源装置1所进行的突发动作从禁止开关动作的动作切换成允许开关动作的动作。即，开关电源装置1在时刻t2重新开始开关元件7的开关动作。如上所述，在突发动作时的开关动作允许期间内，下拉电路51的MOSFET 25的栅极变为截止。因此，在时刻t2之后，COMP端子的电压Vcomp上升，并达到与输入至误差放大器22的输入电压Vout’和直流电压Vth1的差分相对应的导通宽度V1，但由于输入电压Vout’与直流电压Vth1之间还有差距，因此之后COMP端子的输出电压Vcomp继续上升。伴随COMP端子的电压Vcomp的上升，从开关电源装置1输出的直流电压Vout也上升，在时刻t3达到相当于基准电压Vth2H的电压。因此，在时刻t3，迟滞比较器24的输出信号S1及与门电路21的输出信号S3再次切换成高电平，开关电源装置1所进行的突发动作从允许开关动作的动作再次切换成禁止开关动作的动作。之后，开关电源装置1中，在突发控制信号S2变为低电平(L)之前，重复地进行禁止开关动作的动作和允许开关动作的动作。

另外，如上所述，图1的开关电源装置1中，控制IC 10的COMP端子与包含相位补偿用的电容器的相位补偿电路11相连接。因此，在图1的开关电源装置1中，从开关动作的禁止期间切换成允许期间的时刻，直流电压Vout的下冲变大，从允许期间切换成禁止期间的时刻，直流电压Vout的过冲变大。

从开关动作的禁止期间切换成允许期间的时刻(例如图2的时刻t2)，COMP端子的电压Vcomp被下拉至控制IC 10的GND电位。因此，即使在时刻t2开始开关元件7的开关动作，电压Vcomp也不会立即上升，在达到能使直流电压Vout上升的导通宽度之前需要时间。因而，即使在时刻t2开始开关动作，在输出电压Vcomp达到能使直流电压Vout上升的导通宽度之前，直流电压Vout仍持续降低，引起直流电压Vout的下冲。

对此，在从开关动作的允许期间切换成禁止期间的时刻(例如图2的时刻t3)，该时刻的导通宽度使得电感器6的电流过剩。因此，在时刻t3即使停止开关元件7的动作，直流电压Vout的输出仍持续，引起直流电压Vout的过冲。

由此，图1的开关电源装置1中，在突发动作时引起的直流电压Vout的下冲及过冲有时会变大。因此，图1的开关电源装置1中，突发动作时的直流电压Vout有时会超出后级转换器的输入电压范围。该状态会导致由后级转换器的开关动作的转换效率降低，即功率损耗增大。

下面，对能抑制在突发动作时引起的直流电压Vout的下冲及过冲的开关电源装置1进行说明。

(实施方式1)

图3的开关电源装置1包括：交流电源2、滤波器3、桥式二极管4、输入电容器5、电感器6、开关元件7、二极管8、输出电容器9、控制IC 10。此外，开关电源装置1还包含：分压电阻R1、R2、R3、以及R4、相位补偿电路11、电阻12及13。

图3的开关电源装置1与图1的开关电源装置1相同，包含由升压转换器构成的功率因数改善电路。图3的开关电源装置1中的功率因数改善电路包含：电感器6、开关元件7、二极管8、输出电容器9、控制IC 10。

另外，本实施方式的开关电源装置1如图3所示，除了在控制IC 10中设置Vcomp箝位电路100来代替下拉电路51这点以外，结构与图1的开关电源装置1相同。

Vcomp箝位电路100基于第4比较器24的输出信号S1和从外部输入至控制IC 10的表示负载状态的信号(突发控制信号)S2，将突发动作时的COMP端子的电压Vcomp箝位(限制)在规定的电压范围内。具体而言，将开关动作的禁止期间内的电压Vcomp的下限值设为高于控制IC 10中的GND电位的下限电压Vclp_L，将开关动作的允许期间内的电压Vcomp的上限值设为低于非突发动作时的电压Vcomp的电位的上限电压Vclp_H。

在本实施方式的开关电源装置1中，从交流电源2输出的正弦波电压通过包含电感器及电容器的滤波器3，在桥式二极管4被全波整流。全波整流后的电压通过输入电容器5去除由于开关动作产生的波纹，并提供给功率因数改善电路。功率因数改善电路将去除了波纹后的全波整流电压输入至由电感器6、开关元件7、及电阻12串联连接而成的电路，利用控制IC 10来控制开关元件7的导通/截止，改善交流电源2的功率因数，并且利用二极管8及输出电容器9进行整流、滤波，获得直流电压Vout。

功率因数改善电路的控制IC 10是包含控制电路的半导体装置，其基于去除了波纹后的全波整流电压、输出的直流电压Vout、开关电源装置1的负载的状态，控制开关元件7的导通/截止。在将MOSFET用作为开关元件7的情况下，控制IC 10生成控制MOSFET的导通/截止的信号(PFC SW)，输出至与OUT端子相连接的MOSFET(开关元件7)的栅极。

第1或门电路16输出第1比较器(Compl)18的输出信号、第2比较器(Comp2)19的输出信号、第3比较器(Comp3)20的输出信号、与门电路21的输出信号S3的逻辑或。

第1比较器18根据误差放大器22的输出电压Vcomp和斜坡振荡器23的输出电压Vramp的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。在电压的大小关系是Vcomp>Vramp的情况下，第1比较器18输出高电平信号。另一方面，在电压的大小关系是Vramp>Vcomp的情况下，第1比较器18输出低电平信号。误差放大器22及相位补偿电路11是输出与对功率因数改善电路所输出的直流电压Vout进行分压来获得的电压与基准电压之间的误差相对应的第1电压的第1电路的一个示例。斜坡振荡器23是输出开关元件导通时上升的第2电压的第2电路的一个示例。

第2比较器19用于进行过电流保护，根据电平移位电路26的输出电压Vls和第3内部基准电压源Vth3的直流电压Vth3的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。若电压的大小关系是Vls>Vth3，则第2比较器19输出低电平信号。另一方面，若电压的大小关系是Vth3>Vls，则第2比较器19输出高电平信号。

电平移位电路26中，由在电阻12中流过的电流(与在电感器6中流过的电流相等)产生的控制IC 10的IS端子的输入电压为负电压，因此将该输入电压上拉并转换成正电压Vls。在电阻12中流过的电流越大则正电压Vls越低，在电阻12中流过的电流越小则正电压Vls越高。由此，若在电感器6中流过的电流超过过电流的基准则Vth3>Vls，第2比较器19输出高电平信号，并对触发器电路15进行复位。

第3比较器20用于进行过电压保护，根据从FB端子输入的输入电压Vout’和第4内部基准电压源Vth4的直流电压Vth4的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。若电压的大小关系是Vout’>Vth4，则第3比较器20输出高电平信号，并对触发器电路15进行复位。另一方面，若电压的大小关系是Vth4>Vout’，则第3比较器20输出低电平信号。

与门电路21输出第4比较器(迟滞比较器)24的输出信号S1和表示负载状态的信号(突发控制信号)S2的逻辑与S3。表示负载状态的信号S2从设置于控制IC 10的外部的其他电路(未图示)输入。

对此，第2或门电路17输出延迟电路27的输出信号和计时器28的输出信号的逻辑或。延迟电路27是使第5比较器29的输出信号延迟的电路。第5比较器29用于检测为了实现临界动作而使电感器6的电流为零的时刻，向非反相输入端子输入电平移位电路26的输出电压Vls。输入至第5比较器29的反相输入端子的基准电压Vth5相当于比零稍大的电感器6的电流。若电感器6的电流小于相当于基准电压Vth5的电流，则第5比较器29的输出成为高电平。

图4是表示实施方式1所涉及的Vcomp箝位电路的结构的图。

如图4所示，本实施方式的Vcomp箝位电路100包含：2个p沟道MOSFET101及102、2个n沟道MOSFET 103及104、2个电流源105及106。Vcomp箝位电路100包含：非门电路(反相器)107、2个运算放大器108及109、与门电路110、以及或门电路120。

2个p沟道MOSFET 101及102串联连接，第1p沟道MOSFET 101的漏极与第2p沟道MOSFET 102的源极相连接。第1p沟道MOSFET 101的源极经由第1电流源105与电源VDD相连接。第2p沟道MOSFET 102的漏极与第1n沟道MOSFET 103的漏极相连接。并且，第1p沟道MOSFET 101的背栅、以及第2p沟道MOSFET 102的背栅分别与电源VDD相连接。

2个n沟道MOSFET 103及104串联连接，第1n沟道MOSFET 103的源极与第2n沟道MOSFET 104的漏极相连接。如上所述，第1n沟道MOSFET 103的漏极与第2p沟道MOSFET 102的漏极相连接。第2n沟道MOSFET 104的源极经由第2电流源106接地。并且，第1n沟道MOSFET103的背栅、以及第2n沟道MOSFET104的背栅分别接地。

第1p沟道MOSFET 101的栅极连接着或门电路120的输出。向或门电路120输入利用非门电路(反相器)107使突发控制信号S2的逻辑电平反转后的信号与第4比较器24的输出信号S1。如上所述，突发控制信号S2在负载的状态为轻负载及空载中的任意一种时，逻辑电平成为高电平(H)。另一方面，如上所述，第4比较器24的输出信号S1作为突发动作时在开关动作的禁止期间(S1为高电平)和允许期间(S1为低电平)之间进行切换的切换信号起作用。通过该结构，仅突发动作时的开关动作的允许期间，在第1p沟道MOSFET 101的栅极上施加低电平信号，第1p沟道MOSFET 101导通。

向第2p沟道MOSFET 102的栅极输入第1运算放大器(Amp1)108的输出信号。第1运算放大器108的非反相输入端子(+输入端子)与第2p沟道MOSFET102的漏极相连接，向反相输入端子(-输入端子)输入上限电压Vclp_H。若第1p沟道MOSFET 101导通，则第2p沟道MOSFET 102被激活，进行使第1运算放大器(Amp1)108的2个输入虚拟短路的动作，因此第2p沟道MOSFET 102的漏极电压V3与上限电压Vclp_H相等。该虚拟短路动作在开关动作的允许期间进行，因此朝电压V3上升的方向进行动作，其速度主要被电流源105的电流大小限速。因此，电压V3耗费一定时间上升，在达到上限电压Vclp_H时，结束虚拟短路动作，电压V3固定于上限电压Vclp_H。另外，第1p沟道MOSFET 101截止时，第2p沟道MOSFET 102未被激活，因此COMP端子电压Vcomp与第1n沟道MOSFET 103的漏极电压V4相等。

向第1n沟道MOSFET 103的栅极输入第2运算放大器(Amp2)109的输出信号。第2运算放大器109的非反相输入端子与第1n沟道MOSFET 103的漏极相连接，向反相输入端子输入下限电压Vclp_L。若第2n沟道MOSFET 104导通，则第1n沟道MOSFET 103被激活，进行使第2运算放大器(Amp1)109的2个输入虚拟短路的动作，因此第1n沟道MOSFET 103的漏极电压V4与下限电压Vclp_L相等。该虚拟短路动作在开关动作的禁止期间进行，因此朝电压V4减小的方向进行动作，其速度主要被电流源106的电流大小限速。因此，电压V4耗费一定时间减小，在达到下限电压Vclp_L时，结束虚拟短路动作，电压V4固定于下限电压Vclp_L。另外，第2n沟道MOSFET 104截止时，第1n沟道MOSFET 103未被激活，因此COMP端子电压Vcomp与第2p沟道MOSFET 102的漏极电压V3相等。

向第2n沟道MOSFET 104的栅极输入与门电路110的输出信号。与门电路110输出表示负载的状态的突发控制信号S2和突发动作时在开关动作的禁止期间与允许期间之间进行切换的信号S1的逻辑与。如上所述，突发控制信号S2是在负载状态为轻负载及空载中的任意一种的情况下为高电平，在其他情况下为低电平的信号。此外，信号S1将表示禁止期间的信号设为高电平信号，将表示允许期间的信号设为低电平信号。通过该结构，仅在突发动作时的开关动作的禁止期间，在第2n沟道MOSFET 104的栅极上施加高电平信号，第2n沟道MOSFET 104导通。

以下，参照图5，对包含图4的Vcomp箝位电路100的本实施方式的开关电源装置1的动作进行说明。图5是说明实施方式1的开关电源装置的突发动作的波形图。

图5中示出包含图4的Vcomp箝位电路100的本实施方式的开关电源装置1所输出的直流电压Vout、控制开关元件7的导通/截止的控制信号PFC SW、COMP端子的电压Vcomp、以及突发控制信号S2的时间变化。

如上所述，图5的波形图中的突发控制信号S2是从设置于控制IC 10的外部的其他电路输入至控制IC 10的包含表示开关电源装置1的负载状态的信息的信号。突发控制信号S2在负载状态为轻负载及空载中的任意一种时为高电平(H)，在其他状态时为低电平(L)。即，在突发控制信号S2为低电平信号时，控制IC 10的动作状态成为突发控制模式并非有效的状态(换言之，不进行突发动作的通常状态)。

图5所示的波形图中，从时刻t0到时刻t1为止的期间内，突发控制信号S2为低电平(L)。因此，在从时刻t0到时刻t 1的期间内控制IC 10所进行的开关元件7的导通/截止的控制成为不伴随突发动作的控制(所谓的通常控制)。Vcomp箝位电路100的第1p沟道MOSFET101与第2n沟道MOSFET104截止，因此Vcomp箝位电路100也不进行箝位动作。因此，输入至开关元件7的信号PFC SW连续地切换为高电平(H)/低电平(L)，COMP端子的电压Vcomp被维持在与输入电压Vout’和负载状态相对应的电压V1。因而，开关电源装置1所输出的直流电压Vout被维持在规定的值(图5中390V)。

图5中的Vout＝390V相对于输入至迟滞比较器24的基准电压Vth2H，V2相对于基准电压Vth2L。在通常动作中Vout达到390V，因此在时刻t1迟滞比较器24的输出S1、即在开关动作的禁止期间和允许期间之间进行切换的切换信号S1为高电平。

然后，在时刻t1，例如若在设置于控制IC 10的外部的其他电路中检测到轻负载及空载中的任意一种，则输入至控制IC 10的突发控制信号S2从低电平(L)切换成高电平(H)。由此，控制IC 10中，突发控制模式为有效。此外，输入至控制IC 10的突发控制信号S2切换为高电平(H)，切换信号S1变为高电平，因此Vcomp箝位电路100中的第1p沟道MOSFET 101截止，第2n沟道MOSFET 104导通。由此，Vcomp箝位电路100中，利用第2运算放大器(Amp2)109将COMP端子的电压Vcomp箝位在下限电压Vclp_L的电路进行动作。

若在时刻t1突发控制模式变为有效并开始突发动作，则切换信号S1变为高电平，因此如图5所示，开关电源装置1首先在禁止开关元件7的开关动作的状态下进行动作。因此，在时刻t1以后，从功率因数改善电路输出的直流电压Vout随着时间经过而降低。在开关动作的禁止期间中，COMP端子的电压Vcomp也降低，但在Vcomp箝位电路100中，利用第2运算放大器(Amp2)109将COMP端子的电压Vcomp的下限箝位在下限电压Vclp_L的电路进行动作。因此，开关动作的禁止期间中的COMP端子的电压Vcomp被箝位在高于控制IC 10的接地电位的下限电压Vclp_L。

之后，在直流电压Vout降低至规定电位V2的时刻t2，迟滞比较器24的输出S1切换成低电平，因此开关电源装置1所进行的突发动作从禁止开关动作的动作切换成允许开关动作的动作。即，开关电源装置1在时刻t2重新开始开关元件7的开关动作。此时，输入至Vcomp箝位电路100的与门电路110的突发控制信号S2保持在高电平信号，但切换信号S1变为表示允许期间的低电平(L)。因此，与门电路110的输出信号从高电平(H)切换成低电平(L)，第2n沟道MOSFET 104截止。另一方面，切换信号S1变为表示允许期间的低电平，或门电路120的输出也变为低电平，因此第1p沟道MOSFET 101导通。由此，在时刻t2之后，Vcomp箝位电路100中，只有利用第1运算放大器108将COMP端子的电压Vcomp的上限箝位在上限电压Vclp_H的电路进行动作。

时刻t2一过，开关电源装置1重新开始开关元件7的动作，因此直流电压Vout上升。此外，Vcomp箝位电路100中，将COMP端子的电压Vcomp下拉的电路停止动作，上拉电路进行动作，因此COMP端子的电压Vcomp上升，但电压Vcomp被箝位在上限电压Vclp_H。因此，开关动作的允许期间中的COMP端子的电压Vcomp被箝位在低于非突发动作时的电压V1的上限电压Vclp_H。

然后，在直流电压Vout返回至规定电位(图5中的390V)的时刻t3，迟滞比较器24的输出S1切换成高电平，因此开关电源装置1所进行的突发动作从允许开关动作的动作再次切换成禁止开关动作的动作。之后，开关电源装置1中，在突发控制信号S2变为低电平(L)之前，重复进行禁止开关动作的动作和允许开关动作的动作。

由此，本实施方式的开关电源装置1中，将突发动作时的COMP端子的电压Vcomp的范围限制在从上限电压Vclp_H到下限电压Vclp_L的范围内。因此，在本实施方式的开关电源装置1中，能够使从禁止开关动作的状态切换成允许开关动作的状态时的COMP端子的电压Vcomp的电位处于高于图1的开关电源装置1中的切换时刻的电压Vcomp(GND电位)的电位的状态。因此，能缩短在时刻t2开始开关元件7的开关动作后，到COMP端子的电压Vcomp达到能使直流电压Vout上升的导通宽度为止的时间。此外，由COMP端子的电压Vcomp决定的开关元件的导通时间即使在刚从开关动作的禁止期间切换成允许期间后也是非零的有一定长度，因此能减小刚切换后的直流电压Vout的下冲。

本实施方式的开关电源装置1中，将在从开关动作的允许期间切换成禁止期间的时刻(时刻t3)的电压Vcomp箝位在低于非突发动作时的电位(V1)的上限电压Vclp_H。因此，本实施方式的开关电源装置1中，能将从开关动作的允许期间切换成禁止期间的时刻的电感器6的电流抑制得较低，能减小直流电压Vout的过冲。

即，本实施方式的开关电源装置1中，能防止在突发动作时产生直流电压Vout的下冲及过冲变大而无法输出直流电压Vout的期间。因此，根据包含本实施方式的功率因数改善电路的开关电源装置1，即使后级转换器进行开关动作，也不会产生无法将输出电压有效地输送给负载的期间或该期间也会变短，从而减少开关损耗。

另外，本实施方式的开关电源装置1中的Vcomp箝位电路100不限于图4所示的结构，能适当进行变更。例如，Vcomp箝位电路100也可以是能基于包含输入电压的信息的信号Vinh，变更突发动作时的COMP端子的电压Vcomp的上限电压Vclp_H的电路。

图6是表示实施方式1所涉及的Vcomp箝位电路的其他结构的图。

图6的Vcomp箝位电路100与图4的Vcomp箝位电路100相同，包含：2个p沟道MOSFET101及102、2个n沟道MOSFET 103及104、2个电流源105及106。图6的Vcomp箝位电路100还包含：非门电路107、第1运算放大器(Amp1)108及第2运算放大器(Amp2)109、与门电路110、以及或门电路120。

在图6的Vcomp箝位电路100中，与图4的Vcomp箝位电路100的不同点是：将提供输入至第1运算放大器108的上限电压Vclp_H的电压源变更为能根据包含输入电压的信息的信号Vinh变更上限电压Vclp_H的电位的可变电压源。这里，包含输入电压的信息的信号Vinh例如是针对输入至控制IC 10的电压Vin的分压设置峰值保持电路，并对该峰值保持电路的输出与判断电压Vin峰值的高低的基准电压进行比较来生成的信号。根据该信号，例如能判断交流电源2是100V系的电源还是200V系的电源。由此，通过使上限电压Vclp_H可变，从而能更适当地抑制刚从开关动作的禁止期间切换成允许期间后的直流电压Vout的过冲。因此，能进一步缩短由于过冲导致无法输出直流电压Vout的期间，能进一步减小突发动作时的开关损耗。

(实施方式2)

本实施方式中，对于图3的开关电源装置1中的Vcomp箝位电路100的又一结构进行说明。

图7是表示实施方式2所涉及的Vcomp箝位电路的结构的图。

如图7所示，本实施方式的Vcomp箝位电路100包含：2个p沟道MOSFET101及102、1个n沟道MOSFET 103、1个电流源105及1个拔出式电阻111。Vcomp箝位电路100还包含：非门电路107、1个运算放大器108、2个与门电路110及112、迟滞比较器113、以及或门电路120。

与图4所示的Vcomp箝位电路100的结构的不同之处在于删除了图4的n沟道MOSFET104、运算放大器109及电流源106，并且追加了拔出式电阻111、与门电路112及迟滞比较器113。以下，对于与图4相同的结构、动作省略说明，对不同的部分进行说明。

向n沟道MOSFET 103的栅极输入与门电路112的输出信号。与门电路112输出与门电路110的输出信号和迟滞比较器113的输出信号的逻辑与。

如上所述，与门电路110输出在开关动作的禁止期间和允许期间之间进行切换的切换信号S1和突发控制信号S2的逻辑与。

迟滞比较器113根据COMP端子的电压Vcomp和下限电压(Vclp_L或(Vclp_L-ΔV))的大小关系，输出高电平信号及低电平信号中的任意一个。这里，下限电压Vclp_L(Vclp_L－ΔV)中的ΔV(>0)是迟滞比较器113的迟滞电压宽度，是比电压Vclp_L要小的电压。迟滞比较器113的非反相输入端子被输入COMP端子的电压Vcomp，根据迟滞比较器113的输出为高电平还是低电平来选择输入下限电压Vclp_L或(Vclp_L－ΔV)中的任意一个到反相输入端子。因此，在迟滞比较器113输出高电平信号时，若电压Vcomp降低到(Vclp_L－ΔV)，则迟滞比较器113的输出反转成低电平。另一方面，在迟滞比较器113输出低电平信号时，若电压Vcomp上升到Vclp_L，则迟滞比较器113的输出反转成高电平。

本实施方式的Vcomp箝位电路100中，突发控制信号S2及切换信号S1为高电平，并且迟滞比较器113的输出为高电平的情况下，n沟道MOSFET 103导通。在突发控制信号S2为高电平(H)时，突发控制模式有效，开关电源装置1进行突发动作。此外，在切换信号S1为高电平时，开关电源装置1禁止开关元件7的开关动作。即，n沟道MOSFET 103在突发动作的禁止开关动作的状态下，当迟滞比较器113的输出为高电平时导通，当迟滞比较器113的输出为低电平时截止。n沟道MOSFET 103的源极经由拔出式电阻111接地，漏极与COMP端子相连接。因此，n沟道MOSFET 103在突发动作中，具有与图1的开关电源装置1中的下拉电路51的MOSFET 25相同的功能。

以下，参照图8，对包含图7的Vcomp箝位电路100的实施方式2的开关电源装置1的动作进行说明。图8是说明实施方式2的开关电源装置的突发动作的波形图。

图8中示出包含图7的Vcomp箝位电路100的本实施方式的开关电源装置1所输出的直流电压Vout、控制开关元件7的导通/截止的控制信号PFC SW、COMP端子的电压Vcomp、以及突发控制信号S2的时间变化。

如上所述，图8的波形图中的突发控制信号S2是从设置于控制IC 10的外部的其他电路输入至控制IC 10的包含表示开关电源装置1的负载状态的信息的信号。突发控制信号S2在负载状态为轻负载及空载中的任意一种时为高电平(H)，在其他状态时为低电平(L)。即，在突发控制信号S2为低电平信号时，控制IC 10的动作状态成为突发控制模式并非有效的状态(换言之，不进行突发动作的通常状态)。

图8所示的波形图中，从时刻t0到时刻t1为止的期间内，突发控制信号S2为低电平(L)。因此，在从时刻t0到时刻t 1的期间内控制IC 10所进行的开关元件7的导通/截止的控制成为不伴随突发动作的控制(所谓的通常控制)。Vcomp箝位电路100的第1p沟道MOSFET101与n沟道MOSFET 103截止，因此也不进行Vcomp箝位电路100的箝位动作。因此，输入至开关元件7的信号PFC SW连续地切换为高电平(H)/低电平(L)，COMP端子的电压Vcomp被维持在与输入电压Vout’和负载状态相对应的电压V1。因而，开关电源装置1所输出的直流电压Vout被维持在规定的值(图8中390V)。

图8中的Vout＝390V相当于输入至迟滞比较器24的基准电压Vth2H，V2相当于基准电压Vth2L。在通常动作中Vout达到390V，因此在时刻t1迟滞比较器24的输出S1、即在开关动作的禁止期间和允许期间之间进行切换的切换信号S1为高电平。

然后，在时刻t1，例如若在设置于控制IC 10的外部的其他电路中检测到轻负载及空载中的任意一种，则输入至控制IC 10的突发控制信号S2从低电平(L)切换成高电平(H)。由此，控制IC 10中，突发控制模式为有效。此外，输入至控制IC 10的突发控制信号S2切换为高电平(H)，切换信号S1变为高电平，因此Vcomp箝位电路100中的第1p沟道MOSFET 101维持截止。另一方面，在时刻t1，Vcomp＞Vclp_L，迟滞比较器113的输出为高电平，因此与门电路110及112的输出变为高电平。由此，Vcomp箝位电路100中，n沟道MOSFET 103导通，对COMP端子的电压Vcomp进行下拉动作(pull down)。

若在时刻t1突发控制模式变为有效并开始突发动作，则切换信号S1变为高电平，因此如图8所示，开关电源装置1首先在禁止开关元件7的开关动作的状态下进行动作。此外，如上所述，在时刻t1及在紧接着时刻t 1后，迟滞比较器113所输出的信号及与门电路110、112的输出成为高电平信号。因此，在时刻t1之后，Vcomp箝位电路100中，n沟道MOSFET103导通，将COMP端子的电压Vcomp下拉的电路进行动作。若电压Vcomp被下拉到下限电压Vclp_L-ΔV,迟滞比较器113的输出为低电平，n沟道MOSFET 103截止，则误差放大器22原本的功能使得COMP端子的电压Vcomp上升。而且，若电压Vcomp达到下限电压Vclp_L，则迟滞比较器113的输出再次成为高电平，因此电压Vcomp转而减小。之后，如图8所示，电压Vcomp重复地在与迟滞电压宽度ΔV相对应的电压范围Vclp_L～(Vclp_L－ΔV)内变动。因此，通过将对于迟滞比较器113中的基准电压的迟滞电压ΔV设为非常小的值，从而能将COMP端子的电压Vcomp箝位在大致希望的下限电压Vclp_L。

之后，在直流电压Vout降低至规定电位V2的时刻t2，迟滞比较器24的输出S1、即在开关动作的禁止期间与允许期间之间进行切换的切换信号S1变为低电平，因此开关电源装置1所进行的突发动作从禁止开关动作的动作切换成允许开关动作的动作。即，开关电源装置1在时刻t2重新开始开关元件7的开关动作。此时，输入至Vcomp箝位电路100的与门电路110及或门电路120的突发控制信号S2保持在高电平信号，但切换信号S1切换成表示允许期间的低电平(L)。因此，与门电路110及或门电路120的输出信号从高电平(H)切换成低电平(L)，p沟道MOSFET 101导通，n沟道MOSFET 103截止。由此，在时刻t2之后，Vcomp箝位电路100中，只有利用运算放大器108将COMP端子的电压Vcomp的上限箝位在上限电压Vclp_H的电路进行动作。

若经过时刻t2，则开关电源装置1重新开始开关元件7的动作，因此直流电压Vout上升。此外，Vcomp箝位电路100中，将COMP端子的电压Vcomp下拉的电路的动作停止，上拉电路进行动作，因此COMP端子的电压Vcomp上升，但通过第1运算放大器108的虚拟短路，电压Vcomp被箝位在上限电压Vclp_H。因此，如图8所示，开关动作的允许期间中的电压Vcomp被箝位在低于非突发动作时的电压V1的的上限电压Vclp_H。

然后，在直流电压Vout返回至规定电位(图8中的390V)的时刻t3，迟滞比较器24的输出S1即切换信号S1变为高电平，因此开关电源装置1所进行的突发动作从允许开关动作的动作再次切换成禁止开关动作的动作。之后，开关电源装置1中，在突发控制信号S2变为低电平(L)之前，重复禁止开关动作的动作和允许开关动作的动作。

若突发控制信号S2变为低电平(L)，则与门电路21的输出信号S3变为低电平，触发器电路15的复位关闭，重新开始开关。此外，与门电路110的输出为低电平，或门电路120的输出为高电平，p沟道MOSFET 101及n沟道MOSFET 103都截止，因此Vcomp箝位电路100的功能停止。因此，利用误差放大器22原本的功能，COMP端子的电压Vcomp与从时刻t0到时刻t1为止的期间相同，上升至高于上限电压Vclp_H的非突发动作时的电压V1。

由此，本实施方式的开关电源装置1中，将突发动作时的COMP端子的电压Vcomp的范围限制在从上限电压Vclp_H到下限电压Vclp_L的范围内。因此，在本实施方式的开关电源装置1中，从禁止开关动作的状态切换成允许开关动作的状态时的COMP端子的电压Vcomp能处于电位高于图1的开关电源装置1中的切换时刻的电压Vcomp(GND电位)的状态。因此，能缩短在时刻t2开始开关元件7的开关动作后COMP端子的电压Vcomp达到能使直流电压Vout上升的导通宽度为止的时间。此外，由COMP端子的电压Vcomp决定的开关元件的导通时间即使在刚从开关动作的禁止期间切换成允许期间后也是非零的有一定长度，因此能减小刚切换后的直流电压Vout的下冲。

本实施方式的开关电源装置1中，将在从开关动作的允许期间切换成禁止期间的时刻(时刻t3)的电压Vcomp箝位在低于非突发动作时的电位的上限电压Vclp_H。因此，本实施方式的开关电源装置1中，能将从开关动作的允许期间切换成禁止期间的时刻的电感器6的电流抑制得较低，能减小直流电压Vout的过冲。

即，本实施方式的开关电源装置1中，能防止在突发动作时产生即使直流电压Vout的下冲及过冲变大而后级的转换器进行开关动作仍有效地将输出电压输送给负载的期间。因此，根据本实施方式的包含功率因数改善电路的开关电源装置1，突发动作时无法输出直流电压Vcomp的期间变短，开关损耗降低。

另外，本实施方式的开关电源装置1中的Vcomp箝位电路100不限于图7所示的结构，能适当进行变更。例如，Vcomp箝位电路100也可以是能基于包含输入电压的信息的信号Vinh，变更突发动作时的COMP端子的电压Vcomp的上限电压Vclp_H的电路。

图9是表示实施方式2所涉及的Vcomp箝位电路的其他结构的图。

图9的Vcomp箝位电路100包含：2个p沟道MOSFET 101及102、2个n沟道MOSFET 103及104、1个电流源105、2个拔出式电阻111及115。Vcomp箝位电路100还包含：3个非门电路107、118及119、运算放大器108、3个与门电路110、116及117、或门电路120、以及迟滞比较器113。

2个p沟道MOSFET 101及102串联连接，第1p沟道MOSFET 101的漏极与第2p沟道MOSFET 102的源极相连接。第1p沟道MOSFET 101的源极经由第1电流源105与电源VDD相连接。第2p沟道MOSFET 102的漏极与COMP端子相连接。并且，第1p沟道MOSFET 101的背栅、以及第2p沟道MOSFET 102的背栅分别与电源VDD相连接。

第1n沟道MOSFET 103的漏极与COMP端子相连接。第1n沟道MOSFET 103的源极与拔出式电阻111的一端相连接。拔出式电阻111的另一端接地。并且，第1n沟道MOSFET 103的背栅接地。

第2n沟道MOSFET 104的漏极与COMP端子相连接。第2n沟道MOSFET 104的源极与拔出式电阻115的一端相连接。拔出式电阻115的另一端接地。并且，第2n沟道MOSFET 104的背栅接地。

向第1p沟道MOSFET 101的栅极输入或门电路120的输出。向或门电路120输入切换信号S1和利用非门电路(反相器)107使突发控制信号S2的逻辑电平反转的信号。如上所述，突发控制信号S2在负载的状态为轻负载及空载中任意一种时，逻辑电平成为高电平(H)。因而，负载状态为轻负载及空载中的任意一种并且切换信号S1为低电平的情况下，在第1p沟道MOSFET 101的栅极施加低电平信号。

向第2p沟道MOSFET 102的栅极输入运算放大器(Ampl)108的输出信号。运算放大器108、提供上限电压Vclp_H的电压源、及包含输入电压的信息的信号Vinh所涉及的功能或结构与图6所示的功能或结构相同，因此省略详细的说明。

向第1n沟道MOSFET 103的栅极输入与门电路116的输出信号。与门电路116输出与门电路110的输出信号、迟滞比较器113的输出信号、以及包含输入电压的信息的信号Vinh的逻辑与。如上所述，与门电路110输出在开关动作的禁止期间和允许期间之间进行切换的切换信号S1和突发控制信号S2的逻辑与。迟滞比较器113与由电压源提供的下限电压Vclp_L/(Vclp_L－ΔV)所涉及的功能或结构与图7所示的功能或结构相同，因此省略详细的说明。输入至与门电路116的包含输入电压的信息的信号Vinh通过第1非门电路118及第2非门电路119使逻辑电平反转2次，从而恢复成在输入箝位电路100的时刻的逻辑电平的信号，并输入至与门电路116。

向第2n沟道MOSFET 104的栅极输入与门电路117的输出信号。与门电路117输出与门电路110的输出信号、迟滞比较器113的输出信号、以及包含输入电压的信息的信号Vinh的反转信号的逻辑与。输入至与门电路117的与门电路110的输出信号、以及迟滞比较器113的输出信号分别是逻辑电平与输入至与门电路116的输出信号相同的信号。对此，对于包含输入电压的信息的信号Vinh的处理，向与门电路117输入通过第1非门电路118使信号Vinh的逻辑电平反转后得到的信号，输入逻辑电平与输入至与门电路116的信号相反的信号。也就是说，与门电路116与与门电路117双方的输出信号不会同时为高电平。

图9的Vcomp箝位电路100中，例如作为包含输入电压的信息的信号Vinh，如上所述输入判断交流电源2为100V系电源还是200V系电源后得到的高电平信号或低电平信号。若信号Vinh是在判断为交流电源2是100V系时的低电平信号，则输入至与门电路117的信号为高电平，输入至与门电路116的信号为低电平。若信号Vinh是在判断为交流电源2是200V系时的高电平信号，则输入至与门电路117的信号为低电平，输入至与门电路116的信号为高电平。也就是说，图9的Vcomp箝位电路100能根据交流电源2是100V系的电源还是200V系的电源，切换对COMP端子的电压Vcomp进行下拉的电路。因此，通过根据交流电源来设定拔出式电阻111及115的电阻值，从而无论交流电源2是100V系的电源及200V系的电源中的哪一种，都能使COMP端子的电压Vcomp的下拉速度最优化。

另外，图3的开关电源装置1只是上述的各实施方式所涉及的包含功率因数改善电路的开关电源装置的一个示例。包含上述的功率因数改善电路(控制IC 10)的开关电源装置1不限于图3所示的结构，能适当变更。另外，图3的控制IC 10只是上述的各实施方式所涉及的包含Vcomp箝位电路100的半导体装置的一个示例。控制IC 10不限于图3所示的结构，能适当变更。

并且，上述的各实施方式的Vcomp箝位电路100不限于图4、图6、图7、及图9所示的结构，在不脱离上述的各实施方式中说明的要旨的范围内能适当变更。

标号说明

1 开关电源装置

2 交流电源

3 滤波器

4 桥式二极管

5 输入电容器

6 电感器

7 开关元件

8 二极管

9 输出电容器

10 控制IC

11 相位补偿电路

12、13 电阻

15 触发器电路

16、17、120 或门电路

18、19、20、29 转换器

21、110、112、116、 117 与门电路

22 误差放大器

23 斜坡振荡器

24、29、113 迟滞比较器

25 MOSFET

26 电平移位电路

27 延迟电路

28 计时器

50 输出电压检测电路

51 下拉电路

100 Vcomp箝位电路

101、102 p沟道MOSFET

103、104 n沟道MOSFET

105、106 电流源

107、118、119 非门电路

108、109 运算放大器，

111、115 拔出式电阻。

Claims

1.一种功率因数改善电路，其特征在于，

在开关电源装置的负载的状态为轻负载及空载中的任意一种的情况下进行突发动作，该突发动作是基于输出电压，在禁止开关元件的开关动作的停止状态和允许所述开关元件的开关动作的动作状态之间进行切换，该功率因数改善电路包括：

第1电路，该第1电路输出与对所述输出电压进行分压得到的电压和基准电压的误差相对应的第1电压；

第2电路，该第2电路输出与所述开关元件的导通同步地从规定的初始值开始上升的第2电压；

第3电路，该第3电路在所述第2电压达到所述第1电压时使所述开关元件截止；以及

箝位电路，该箝位电路在所述突发动作进行期间，将所述停止状态下由于所述开关元件的开关动作被禁止而降低的所述第1电压的下限箝位至高于所述功率因数改善电路的接地电压的下限电压，并且将所述动作状态下由于所述开关元件的开关动作而上升的所述第1电压的上限箝位至上限电压。

2.如权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，

所述箝位电路包括：

第1放大器，该第1放大器将所述第1电压箝位至所述上限电压；以及

第2放大器，该第2放大器在所述突发动作的所述动作状态时将所述第1电压箝位至所述下限电压。

3.如权利要求2所述的功率因数改善电路，其特征在于，

所述箝位电路还包括提供输入至所述第1放大器的所述上限电压的电压源，该电压源是能根据所述开关电源装置的输入电压来变更所述上限电压的可变电压源。

4.如权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，

所述箝位电路包括：

在所述突发动作的所述动作状态时将所述第1电压箝位至所述上限电压的放大器；以及

在所述突发动作的所述停止状态时基于所述第1电压与所述下限电压的比较结果将所述第1电压下拉的电路。

5.如权利要求4所述的功率因数改善电路，其特征在于，

将所述第1电压下拉的电路包含迟滞比较器，该迟滞比较器对所述第1电压和所述下限电压进行比较，并且所述下限电压由第1下限电压和第2下限电压构成，

所述箝位电路在所述突发动作的所述停止状态时，使所述第1电压在所述第1下限电压和所述第2下限电压之间变动。

6.如权利要求4所述的功率因数改善电路，其特征在于，

所述箝位电路还包括提供输入至所述放大器的所述上限电压的电压源，该电压源是能根据所述开关电源装置的输入电压来变更所述上限电压的可变电压源。

7.如权利要求6所述的功率因数改善电路，其特征在于，

所述箝位电路包括：

在所述输入电压的分压为阈值以下时将所述第1电压下拉的第1电路；以及

在对所述输出电压进行分压获得的所述电压高于阈值时将所述第1电压下拉的第2电路。

8.一种半导体装置，其特征在于，

对在开关电源装置的负载的状态为轻负载及空载中的任意一种的情况下进行的突发动作进行控制，该突发动作是基于输出电压，在禁止开关元件的开关动作的停止状态和允许所述开关元件的开关动作的动作状态之间进行切换，该半导体装置包括：

第3电路，该第3电路在所述第2电压达到第1电压时输出使所述开关元件截止的信号；以及

箝位电路，该箝位电路在所述突发动作进行期间，将所述停止状态下由于所述开关元件的开关动作被禁止而降低的所述第1电压的下限箝位至高于所述半导体装置的接地电压的下限电压，并且将所述动作状态下由于所述开关元件的开关动作而上升的所述第1电压的上限箝位至上限电压。