CN1393050A

CN1393050A - 升压型开关电源装置

Info

Publication number: CN1393050A
Application number: CN01802805A
Authority: CN
Inventors: 伊藤一行; 田中克明
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-01-22
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: US20040036451A1; US7049793B2; JP3425418B2; CN100481690C; JP2002101645A; WO2002025798A1

Abstract

一种切换损耗小的升压型开关电源装置，包括：在直流电源(2)的一端和平滑用第一电容器(5)的一端之间串联的线圈部分(3a)及第一二极管(4)；在线圈部分(3a)和上述第一二极管(4)的节点(A)和直流电源(2)的另一端之间连接的第一开关元件(8)；在节点(A)和直流电源(2)的另一端之间串联的第二磁性元件(7)及第二开关元件(9)；以及在第二磁性元件(7)和第二开关元件(9)的节点和上述节点(A)之间串联的第二二极管10及第二电容器11。在第二磁性元件(7)处于“通”的状态时，第二磁性元件(7)可抑制流过第二开关元件(9)的电流的增加，在第二开关元件(9)处于“断”的状态时，第二电容器(11)的充电可抑制第二开关元件(9)两端的电压的增加，所以可以大幅度减小因第二开关元件(9)的通断产生的切换损耗。

Description

升压型开关电源装置

技术领域

本发明涉及升压型开关电源装置，更详细地，涉及可获得比输入电压高的输出电压的升压型开关电源装置。

背景技术

作为可获得比输入电压高的输出电压的升压型开关电源装置，已公知，例如，在日本专利2512670号公报的图1中记载的电路。此电路包括由输入电源、磁性线圈及开关单元组成的第一闭合电路及由输入电源、二极管及平滑用电容器组成的第二闭合电路。在开关单元处于“通”的状态时，电流流过由输入电源、磁性线圈及开关单元组成的第一闭合电路而使磁性线圈励磁。在开关单元处于“断”的状态时，电流流过由输入电源、二极管及平滑用电容器组成的第二闭合电路使蓄积于磁性线圈中的励磁能释放而对平滑用电容器充电。由此，在作为输出端的平滑用电容器的两端出现比输入电源的电压高的输出电压。

在上述的升压型开关电源装置中，开关频率通常是一定的，通过控制在一个开关周期内开关单元处于“通”的状态的时间比率(占空比)可稳定输出电压。由于本装置的动作在上述公报中已经详细说明，在此说明省略。

上述升压型开关电源装置的问题，可举出恢复电流大的问题。在开关单元处于“断”的状态期间，二极管中流过等于输入电流的电流。但是，在此状态下如使开关单元进入“通”的状态时，由于流过二极管的电流急剧减少，由于二极管特性，在短时间内在反方向上会有恢复电流流过。此恢复电流与开关单元在进入“通”的状态之前流过二极管的电流的大小及开关单元处于“通”的状态引起的流过二极管的电流的减小速度成正比而增加。在上述的升压型开关电源装置中，限制流过二极管的电流的减小速度的主因只有包含于电路中的寄生阻抗和开关单元从“通”到“通”转移时的电阻部分。因此，流过二极管的电流的减小速度非常快，结果会产生非常大的恢复电流。此恢复电流，由于可产生切换损耗，就成为升压型开关电源装置效率低下的原因。此外，此切换损耗，由于是在开关单元每次进行切换时都会发生，所以与驱动频率成正比。因此，如为了使升压型开关电源装置小型化而提高驱动频率，切换损耗也会增大。此外，由于恢复电流是非常陡峭的脉冲波形，如有很大的恢复电流流过电路，就会发生很大的噪声。

为了解决上述第2512670号专利公报中记载的升压型开关电源装置的上述问题，提出了各种各样的办法。其中有记载于WO98/35432号公报中的升压型开关电源装置。

WO98/35432号公报中记载的升压型开关电源装置是在由输入电源、磁性线圈(第一磁性线圈)及开关单元组成的第一闭合电路中插入第二磁性线圈的装置。由于有第二磁性线圈处于中间，可限制在开关单元从“通”变为“断”时流过开关单元的电流的增加速度。由此，可延缓在开关单元从“通”变为“断”时流过二极管的电流的减小速度，可有效地抑制恢复电流。

但是，在WO98/35432号公报中记载的升压型开关电源装置中，由于是在用来对主要的第一磁性线圈进行励磁的第一闭合电路中插入了第二磁性线圈，第一磁性线圈的励磁电流一直流过第二磁性线圈。因此而产生升压型开关电源装置效率下降的新问题。不过，由于流过第二磁性线圈的电流很大，其形状必须很大，妨碍装置整体的小型化。

作为解决上述第2512670专利公报中记载的升压型开关电源装置上述问题的另一种办法，是记载于美国专利公报第5418704号中的升压型开关电源装置。

美国专利公报第5418704号中记载的升压型开关电源装置是通过将第二磁性线圈及第二开关单元的串联体与开关单元(第一开关单元)并联，构成由平滑用电容器、第二磁性线圈及第二开关单元组成的第三闭合电路。在第一开关单元从“断”变为“通”之前，第二开关单元从“断”变为“通”。这样，在同一公报中记载的升压型开关电源装置中，由于在主要的第一开关单元从“断”变为“通”之前，辅助的第二开关单元从“断”变为“通”，在第一开关单元中实质上没有电流流入，因此，在第一开关单元中产生的切换损耗可减小。此外，因为在第三闭合电路中包含第二磁性线圈，在第二开关单元从“断”变为“通”时产生的切换损耗可减小。

但是，在美国专利公报第5418704号中记载的升压型开关电源装置中，在第二开关单元从“通”变为“断”的场合，是在有电流流过的同时实行关断的硬性切换。因此，在第二开关单元中会产生切换损耗。

如上所述，过去一直尝试各种可以减小由恢复电流引起的切换损耗的方法，但利用这些方法的升压型开关电源装置存在上述的问题。因此，希望能有一种切换损耗更小的升压型开关电源装置。

所以，本发明的目的是提供一种切换损耗更小的升压型开关电源装置。

发明概述

本发明的目的可利用如下的升压型开关电源装置实现，其构成包括：在电源的一端和平滑用第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件和第一二极管；在作为上述第一磁性元件和上述第一二极管的节点的第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及在作为上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点的第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。

根据本发明，因为在第二开关单元处于“通”的状态时，第二磁性元件可抑制流过第二开关单元的电流的增加，另一方面，在第二开关单元处于“通”的状态时，第二电容器的充电可抑制第二开关单元两端的电压的增加，所以可以大幅度减小因第二开关单元的通断所产生的切换损耗。此外，在第二开关单元变为“通”的状态之后通过使第一开关单元变为处于“通”的状态，可大幅度减小第一开关单元变为“通”的状态时的切换损耗，另外，在第一开关单元处于“断”的状态时，第二电容器的放电可抑制第一开关单元的两端的电压的增加。因此，也可以大幅度减小由于第一开关单元的通断所产生的切换损耗。

在本发明的优选实施方式中，还包括在作为上述第二二极管和上述第二电容器的节点的第三节点和上述第一电容器的一端之间连接的第三二极管。

根据本发明的优选实施方式，由于包括在第三节点和第一电容器的一端之间连接的第三二极管，在第二开关单元处于“断”的状态，第二电容器充电结束之后，电流流经第三二极管输出，并且，在第一开关单元处于“断”的状态，第二电容器放电时，由于有电流流经第三二极管输出，能量可有效地再生输出。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。

根据本发明的另一优选实施方式，可使由第二二极管的恢复电流在反方向上励磁的第二磁性元件迅速复位，并且，可以使其能量经第一磁性元件再生输入。

在本发明的另一优选实施方式中，上述第一磁性元件具有比上述第三磁性元件更大的电感。

根据本发明的另一优选实施方式，可使第三磁性元件小型化。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括在上述第二节点和上述第二二极管之间插入的第四二极管，以及在作为上述第二二极管和上述第四二极管的节点的第四节点和上述电源的上述另一端之间连接的第三电容器。

根据本发明的另一优选实施方式，由于在第二开关元件处于“断”的状态时，施加于第二开关元件的两端之间的电压的上升更加受到限制，可进一步减小在第二开关元件处于“断”的状态时的切换损耗。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括控制上述第一及第二开关单元的导通状态的控制电路，上述控制电路，在使上述第一开关单元处于“通”的状态之前使上述第二开关单元处于“通”的状态，同时，响应于上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的情况而使上述第一开关单元处于“通”的状态。

根据本发明的另一优选实施方式，由于控制电路的控制，因为响应第一节点的电压比电源的另一端的电压更低的状态而使第一开关处于“通”的状态，所以可以减小在第一开关处于“通”的状态时的切换损耗。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括与上述第一开关元件并联的第四二极管，上述控制电路，通过对流过上述第四二极管的电流的监视，可检测出上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的状态。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括与上述上述第四二极管并联的第三电容器。

根据本发明的另一优选实施方式，由于流经第二开关元件的电流的增加速度更加减缓，可进一步减小第二开关元件的切换损耗。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括与上述第一开关元件并联的第四二极管，以及检测上述第四二极管的两端间的电压的电压检测元件，上述控制电路，根据上述电压检测元件的检测电压，可检测出上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的状态。

在本发明的另一优选实施方式中，上述第一及第二开关元件是从双极晶体管、MOSFET、IGBT及BSIT中选择的开关组成的。

本发明的上述目的还可利用如下的升压型开关电源装置来实现，其构成包括：在电源的一端和平滑用的第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件和第一二极管；在作为上述第一磁性元件和第一二极管的节点的第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及控制上述第一及第二开关元件的导通状态的控制电路；上述控制电路，在使上述第二开关元件处于“通”的状态时使上述第一开关元件处于“通”的状态。

在本发明的个优选实施方式中，还包括在作为上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点的第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。

在本发明的另一优选实施方式中，还包括在作为上述第二二极管和上述第二电容器的节点的第三节点和上述第一电容器的上述一端之间连接的第三二极管。

附图简述

图1为本发明的优选实施方式的升压型开关电源装置1的电路图。

图2为示出升压型开关电源装置1的动作的时序图。

图3为本发明的另一优选实施方式的升压型开关电源装置17的电路图。

图4为图3示出的升压型开关电源装置17的变形例的升压型开关电源装置20的电路图。

图5为本发明的又一个优选实施方式的升压型开关电源装置21的电路图。

图6为本发明的再一个优选实施方式的升压型开关电源装置23的电路图。

图7为利用交流电源代替在图1示出的升压型开关电源装置1中使用的直流电源25的升压型开关电源装置2的电路图。

实施发明的优选方式

下面基于附图对本发明的优选实施方式予以详细说明。

如图1所示，本实施方式的升压型开关电源装置1包括：分割为线圈部分3a及3b且线圈部分3a连接到直流电源2的正侧端子的第一磁性元件3；连接到线圈部分3a及3b的节点的第一二极管4；连接到第一二极管4的阴极和直流电源2的负侧端子(基准电源线)之间的输出平滑用第一电容器5；一端连接到线圈部分3b的第二磁性元件7；连接到第一二极管4的阳极和直流电源2的负侧端子之间的第一开关元件8；连接到第二磁性元件7的另一端和直流电源2的负侧端子之间的第二开关元件9；阳极连接到第二磁性元件7的另一端的第二二极管10；连接到第一二极管4的阳极和第二二极管10的阴极之间的第二电容器11；阳极连接到第二二极管10的阴极，阴极连接到第一二极管4的阴极的第三二极管12；与第一开关元件8反向且并联的第四二极管13；与第二开关元件9反向且并联的第五二极管14；检测流经第四二极管13的电流ID4的电流检测元件15；以及控制第一开关元件8及第二开关元件9的“通”、“断”的控制电路16。在输出平滑用第一电容器5两端间连接有负载电阻6。在本实施方式的升压型开关电源装置1中，如图1所示，采用双极晶体管作为第一开关元件8及第二开关元件9。

此处，所谓“第一磁性元件3分割为线圈部分3a及线圈部分3b”，指线圈部分3a及线圈部分3b是由绕在同一磁心上的线圈构成的。另外，第一磁性元件3的线圈方向确定为使线圈部分3a及线圈部分3b的极性相反。此外，线圈部分3a的电感比线圈部分3b大很多。

下面参照图2所示的时序图对具有如上的电路构成的升压型开关电源装置1予以详细说明。在图2中，VBE1表示第一开关元件8的基极和发射极之间的电压，VBE2表示第二开关元件9的基极和发射极之间的电压。另外，VA表示施加于第一开关元件8的两端的电压，即线A的电压。此外，Isw1表示流过第一开关元件8的电流，Isw2表示流过第一开关元件9的电流。此外，ID4表示流过第四二极管13的电流。此外，Vsw2表示第二开关元件9的集电极和发射极之间的电压。此外，IL2表示流过第二磁性元件7的电流。此外，Ic2表示流过第二电容器11的电流。此外，VCR1表示第一二极管4的两端的电压，ICR1表示流过第一二极管4的电流。此外，ICR3表示流过第三二极管12的电流。

首先，在第一开关元件8及第二开关元件9的任何一个都处于“断”的状态时(时刻t0以前)，施加于第一开关元件8的两端的电压，即节点A的电压VA等于输出电压Vo，并且，在第一二极管4中流过等于输入电流Iin的电流ICR1。

之后，根据控制电路16的控制，如将“通”信号供给第二开关元件9(时刻t0)，则响应这一点，第二开关元件9的两端的电压Vsw2急速下降，在第一磁性元件3的线圈部分3b及第二磁性元件7上施加等于输出电压Vo的电压。由此，通过第一磁性元件3的线圈部分3b及第二磁性元件7，流过第二开关元件9的电流Isw2直线增加。第二开关元件9的两端的电压Vsw2，按照上述，在时刻t0时急剧减小，而由于有线圈部分3b及第二磁性元件7的存在，在第二开关元件9从处于“断”的状态变为处于“通”的状态时几乎不会产生切换损耗。

另一方面，随着流过第二开关元件9的电流Isw2的增加，流过第一二极管4的电流ICR1减小，当其变为零时，生成恢复电流。但是，因为，如上所述，流过第二开关元件9的电流Isw2的增加很缓慢，所以流过第一二极管4的电流ICR1减小速度也很小。其结果，可有效地抑制在第一二极管4中生成的恢复电流。

如果流过第一二极管4的电流ICR1变为零(时刻t1)，输入电流Iin全部流过第二磁性元件7，节点A的电压电压VA实质上变为零，第一二极管4的两端的电压VCR1实质上等于输出电压Vo。在此时点，第二二极管10和第二电容器11的节点B的电压VB实质上等于输出电压Vo，并且，第二电容器11的两端的电压实质上为零。此外，随着在第一二极管4中生成的恢复电流的减小，节点A的电压变为很小的负电压(由于负电压很小，所以在图2中未示出)，响应这一点，第四二极管13变为“通”的状态。就是说，从直流电源2的负侧端予向节点A有电流ID4流入。

流过第四二极管13的电流ID4的生成可由电流检测元件15检测到，响应这一点，控制电路16将“通”信号供给第一开关元件8(时刻t2)。由此，第一开关元件8从“断”的状态变为“通”的状态，此时施加于第一开关元件8的两端的电压VA实质上为零(很小的负电压)，流过第二磁性元件7的电流，因为是在由第二磁性元件7、线圈部分3b、第二开关元件9和第四二极管13构成的环路内循环，在第一开关元件8从“断”的状态变为“通”的状态时几乎不会产生切换损耗。此时，流过第二磁性元件7的电流IL2为来自线圈部分3a的输入电流Iin，与流过第二开关元件9的电流Isw2相等。

之后，根据控制电路16的控制，如将“断”信号供给第二开关元件9(时刻t3)，则由此第二开关元件9从“通”的状态变为“断”的状态。响应这一点，输入电流Iin流过第一开关元件8，蓄积于第二磁性元件7中的励磁能量，通过第二二极管10，对第二电容器11进行充电。因此，第二开关元件9的两端间的电压Vsw2的上升缓慢，在第二开关元件9从“通”的状态变为“断”的状态时切换损耗极小。第二开关元件9的两端间电压Vsw2上升，如对第二电容器11充电的电压大于输出电压Vo，则第三二极管12变为“通”的状态，蓄积于第二磁性元件7中的励磁能量再生输出。

随着蓄积于第二磁性元件7中的励磁能量的减小，流过第二二极管10及第三二极管12的电流减小。如流过第二二极管10及第三二极管12的电流变为零(时刻t4)，则在第二二极管10及第三二极管12中产生恢复电流，对第二磁性元件7进行反向励磁。

随着在第二二极管10及第三二极管12中产生恢复电流的减小，第二开关元件9的两端间的电压反转成为负电压(由于负电压很小在图2中未示出)，响应这一点，第五二极管14变为“通”的状态(时刻t5)。由此，流过第一开关元件8的电流Isw1在由第一开关元件8、第五二极管14、第二磁性元件7和线圈部分3b构成的环路内循环。这一循环电流，使第一磁性元件3的线圈部分3b中产生励磁能量，它通过与线圈部分3b磁性耦合的线圈部分3a而再生输入。就是说，这一循环电流，由于线圈部分3b产生的励磁能量再生输入而迅速变为零，第二磁性元件7将在极短时间内复位。其后，由于输入电流Iin通过线圈部分3a流过第一开关元件8，在线圈部分3a中将蓄积励磁能量。

另外，在第二磁性元件7复位结束之后，与线圈部分3a磁性耦合的线圈部分3b，由于产生第二二极管10及第三二极管12的反偏压的电压，在第二二极管10及第三二极管12中无电流流过。因此，之后在第二开关元件9变为“通”的状态时，在第二二极管10及第三二极管12中不产生恢复电流。

于是，根据控制电路16的控制，如在预定的时刻将“断”信号供给第一开关元件8(时刻t6)，则由此第一开关元件8从“通”的状态变为“断”的状态。响应这一点，原来流过第一开关元件8的输入电流Iin被切断，节点A的电压上升，在第一开关元件8从“通”的状态变为“断”的状态的时刻，由于第二电容器11充电到实质上等于输出电压Vo的电压，原来流过第一开关元件8的电流Isw1通过第二电容器11及第三二极管12供给输出(ICR3)。因此，由于第二电容器11的充电电压慢慢地放电，节点A的电压的上升变缓，第一开关元件8从“通”的状态变为“断”的状态时切换损耗极小。

于是，如第二电容器11放电结束，节点A的电压变得高于输出电压Vo时(时刻t7)，第一二极管4导通，来自线圈部分3a的输入电流Iin全部流过第一二极管4。

本实施方式的升压型开关电源装置1，通过反复执行这样的动作，使直流电源2供给的电压升压对第一电容器5充电，将其供给负载电阻6。由此，负载电阻6可利用比直流电源2的电压更高的电压。

另外，控制电路16一直监视第一电容器5两端间的电压，即输出电压Vo，第一开关元件8的占空因数的设定应使该电压与预先设定的规定电位一致。就是说，在本实施方式的升压型开关电源装置1中，使第一开关元件8的“通”“断”周期即驱动频率一定，采用通过对该占空因数的控制来稳定输出电压Vo的方法，如果输出电压Vo比预先设定的规定电位低，就提高第一开关元件8的占空因数，而如果输出电压Vo比预先设定的规定电位高，就降低第一开关元件8的占空因数。

如上所述，根据升压型开关电源装置1，在作为主开关的第一开关元件8从“断”变为“通”的时刻(时刻t2)，由于循环电流流过由线圈部分3b、第二磁性元件7、第二开关元件9及第四二极管13构成的环路，可有效地降低在第一开关元件8从“断”变为“通”时的切换损耗。另一方面，在作为主开关的第一开关元件8从“通”变为“断”的时刻(时刻t6)，由于第二电容器11充电到等于输出电压Vo的电压，原来流过第一开关元件8的电流，通过第二电容器11及第三二极管12再生输出，与此同时，由于第二电容器11慢慢放电，可有效地降低在第一开关元件8从“通”变为“断”时的切换损耗。所以，根据本实施方式的升压型开关电源装置1，可提供在作为主开关的第一开关元件8中产生的切换损耗极小、效率高的升压型开关电源装置。

另外，在作为辅助开关的第二开关元件9从“断”变为“通”的时刻(时刻t0)，由于输入电流Iin通过第一磁性元件3的线圈部分3b及第二磁性元件7流入第二开关元件9，电流量的增加速度缓慢，因此，可有效地降低在第二开关元件9从“断”变为“通”时的切换损耗。另外，由于因此使流过第一二极管4的电流ICR1的减小速度变缓，可有效地减小在第一二极管4中产生的恢复电流。另一方面，在作为辅助开关的第二开关元件9从“通”变为“断”的时刻(时刻t3)，由于原来流过第二开关元件9的电流通过第二二极管10对第二电容器11充电，第二开关元件9的两端间的电压缓慢上升，因此可有效地降低在第二开关元件9从“通”变为“断”时的切换损耗。所以，根据本实施方式的升压型开关电源装置1，可提供在作为辅助开关的第二开关元件9中产生的切换损耗极小、效率高的升压型开关电源装置。

此外，如流过第二二极管10及第三二极管12的电流减小而产生恢复电流，则第二磁性元件7受到反方向的励磁，由于恢复电流通过与线圈部分3b磁性耦合的线圈部分3a再生输入，可使第二磁性元件7迅速复位。另外，在第二磁性元件7复位结束之后，与线圈部分3a磁性耦合的线圈部分3b，由于产生第二二极管10及第三二极管12的反偏压的电压，之后在第二开关元件9变为“通”的状态时，在第二二极管10及第三二极管12中不产生恢复电流。

如上所述，根据本实施方式，可提供大幅度降低切换损耗、效率非常高的升压型开关电源装置。

下面对本发明的另一优选实施方式的升压型开关电源装置予以说明。

如图3所示，本实施方式的升压型开关电源装置17具有与图1所示的升压型开关电源装置1类似的结构，与图1所示的升压型开关电源装置1的不同之处在于，在第二二极管10的阳极和第二开关元件9之间插入第六二极管18的同时，在第六二极管18的阴极和直流电源2的负侧端子之间插入第三电容器19。

本实施方式的升压型开关电源装置17的动作基本上与图1所示的升压型开关电源装置1的动作一样，但由于添加了第六二极管18及第三电容器19，在第二开关元件9从“断”变为“通”时的切换损耗可进一步地减小。就是说，如第二开关元件9从“断”变为“通”，第二开关元件9的两端间的电压Vsw2将急速上升，但由于添加的第六二极管18及第三电容器19作为时间常数电路来工作，其上升速度受到抑制，其结果使第二开关元件9的切换损耗减小。

这样，根据本实施方式的升压型开关电源装置17，可在图1所示的升压型开关电源装置1的效果之上进一步减小在第二开关元件9从“断”变为“通”时的切换损耗。

图4为作为图3示出的升压型开关电源装置17的变形例的升压型开关电源装置20的电路图。

如图4所示，升压型开关电源装置20，与图3所示的升压型开关电源装置17比较，除了线圈部分3b的插入位置不同之外，其构造相同，其动作也与图3所示的升压型开关电源装置17的动作相同。

下面对本发明另一优选实施方式的升压型开关电源装置21予以说明。

如图5所示，本实施方式的升压型开关电源装置21具有与图1所示的升压型开关电源装置1类似的构成，与图1所示的升压型开关电源装置1不同之处在于，去掉了电流检测元件15，而代之以设置用来检测第四二极管13的两端间的电压的电压检测元件22。

本实施方式的升压型开关电源装置21的动作基本上与图1所示的升压型开关电源装置1的动作一样，但在本实施方式的升压型开关电源装置21中，是利用电压检测元件22的检测电压作为使第一开关元件8从“断”变为“通”的定时。就是说，在本实施方式的升压型开关电源装置21中，响应电压检测元件22检测出第四二极管13的两端间的电压反转变负的状态，控制电路16使第一开关元件8从“断”的状态变为“通”的状态。由此，与图1所示的升压型开关电源装置1一样，可使第一开关元件8在从“通”变为“断”时的切换损耗极小。

如图6所示，本实施方式的升压型开关电源装置23具有与图1所示的升压型开关电源装置1类似的构成，与图1所示的升压型开关电源装置1不同之处在于在第四二极管13的两端间并联插入第四电容器24。

本实施方式的升压型开关电源装置23的动作基本上与图1所示的升压型开关电源装置1的动作一样，但在本实施方式的升压型开关电源装置23中，在第二开关元件9从“断”变为“通”的场合，由于形成由第二磁性元件7和第四电容器24组成的共振电路，可进一步延缓流过第二开关元件9的电流的电流Isw2的增加速度。其结果，可进一步减小第二开关元件9的切换损耗。

这样，根据本实施方式的升压型开关电源装置23，可在图1所示的升压型开关电源装置1的效果之上进一步减小在第二开关元件9从“断”变为“通”时的切换损耗。

图7为利用交流电源代替在图1示出的升压型开关电源装置1中使用的直流电源2的升压型开关电源装置25的电路图。

如图7所示，在升压型开关电源装置25中，升压电路单元26的电路构成与图1所示的升压型开关电源装置1的相应部分的电路构成相同，不同之处在于利用交流电源27代替直流电源2。由交流电源27供给的交流电压由全波整流电路28整流，其输出供给升压电路单元26。升压电路单元26的升压动作与图1所示的升压型开关电源装置1的升压动作相同。

本发明不限于以上的实施方式，在权利要求书记载的范围内可以进行种种改变，当然这些改变也包含在本发明的范围之内。

例如，在上述的各实施方式中的升压型开关电源装置中，作为第一开关元件8及第二开关元件9采用的是双极晶体管，但开关的种类不限于此，也可以采用其他种类的开关，例如MOSFET、IGBT、BSIT。

另外，在上述的各实施方式中的升压型开关电源装置中，为了稳定输出电压Vo，利用控制电路16监视第一电容器5的电压，与此相应地改变第一开关元件8的占空因数，但也可以使第一开关元件8的占空因数固定，通过改变其频率来稳定输出电压Vo。

如上所述，根据本发明，可提供切换损耗小的升压型开关电源装置。

Claims

1.一种升压型开关电源装置，包括：在电源的一端和平滑用第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件及第一二极管；在上述第一磁性元件和上述第一二极管的节点即第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及在上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点即第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。

2.如权利要求1所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。

3.如权利要求2所记载的升压型开关电源装置，其特征在于上述第一磁性元件具有比上述第三磁性元件更大的电感。

4.如权利要求1所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第二二极管和上述第二电容器的节点即第三节点和上述第一电容器的一端之间连接的第三二极管。

5.如权利要求4所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。

6.如权利要求5所记载的升压型开关电源装置，其特征在于上述第一磁性元件具有比上述第三磁性元件更大的电感。

7.如权利要求4所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第二节点和上述第二二极管之间插入的第四二极管，以及在上述第二二极管和上述第四二极管的节点即第四节点和上述电源的上述另一端之间连接的第三电容器。

8.如权利要求7所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。

9.如权利要求8所记载的升压型开关电源装置，其特征在于上述第一磁性元件具有比上述第三磁性元件更大的电感。

10.如权利要求1所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括控制上述第一及第二开关元件的导通状态的控制电路，上述控制电路，在使上述第一开关元件处于“通”的状态之前使上述第二开关元件处于“通”的状态，同时，响应于上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的情况而使上述第一开关元件处于“通”的状态。

11.如权利要求4所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括控制上述第一及第二开关元件的导通状态的控制电路，上述控制电路，在使上述第一开关元件处于“通”的状态之前使上述第二开关元件处于“通”的状态，同时，响应于上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的情况而使上述第一开关元件处于“通”的状态。

12.如权利要求11所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括与上述第一开关元件并联的第四二极管，上述控制电路，通过对流过上述第四二极管的电流的监视，可检测出上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的状态。

13.如权利要求12所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括与上述上述第四二极管并联的第三电容器。

14.如权利要求11所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括与上述第一开关元件并联的第四二极管，以及检测上述第四二极管的两端间的电压的电压检测元件，上述控制电路根据上述电压检测元件的检测电压，检测出上述第一节点的电压比上述电源的上述另一端的电压更低的状态。

15.如权利要求1所记载的升压型开关电源装置，其特征在于上述第一及第二开关元件是从双极晶体管、MOSFET、IGBT及BSIT中选择的开关。

16.一种升压型开关电源装置，其特征在于包括：在电源的一端和平滑用的第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件和第一二极管；在上述第一磁性元件和第一二极管的节点即第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及控制上述第一及第二开关元件的导通状态的控制电路；上述控制电路，在使上述第二开关元件处于“通”的状态时使上述第一开关元件处于“通”的状态。

17.如权利要求16所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点即第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。

18.如权利要求17所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。

19.如权利要求17所记载的升压型开关电源装置，其特征在于还包括在上述第二二极管和上述第二电容器的节点即第三节点和上述第一电容器的上述一端之间连接的第三二极管。

20.一种升压型开关电源装置，包括：接受交流电压的整流电路；在上述整流电路的第一输出端和平滑用的第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件和第一二极管；在上述第一磁性元件和第一二极管的节点即第一节点和上述整流电路的第二输出端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述整流电路的第二输出端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及在上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点即第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。