CN1832313A - 用于开关式电源电路的控制系统 - Google Patents

用于开关式电源电路的控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1832313A
CN1832313A CNA2005100996583A CN200510099658A CN1832313A CN 1832313 A CN1832313 A CN 1832313A CN A2005100996583 A CNA2005100996583 A CN A2005100996583A CN 200510099658 A CN200510099658 A CN 200510099658A CN 1832313 A CN1832313 A CN 1832313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
set point
voltage
capacitor
feedback signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005100996583A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100583614C (zh
Inventor
藤田宪司
西川幸广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
FUJI ELECTRIC ELECTRONIC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FUJI ELECTRIC ELECTRONIC Co Ltd filed Critical FUJI ELECTRIC ELECTRONIC Co Ltd
Publication of CN1832313A publication Critical patent/CN1832313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100583614C publication Critical patent/CN100583614C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

根据本发明的用于控制开关式电源电路的控制系统包括：在从开关暂停转换到开关周期时限制变压器6的励磁电流的设定装置，慢慢地改变由设定装置所设定的设定值以防止变压器6的励磁电流快速变化并减少变压器6的励磁声音，及逐渐改变该设定值，以即使在负载变得比轻负载操作期间的某个值重时防止输出电压降低。根据本发明的用于控制开关式电源电路的控制系统便于减少轻负载下开关式电源电路的电源消耗，减少变压器励磁声音并当负载轻时防止输出电压降低。

Description

用于开关式电源电路的控制系统
技术领域
本发明涉及用于控制开关式电源电路的控制系统，该开关式电源电路在不进行开关期间暂停以在负载轻时减少其功耗。特别是，本发明涉及一种便于减少变压器励磁声音并稳定其开关操作的控制系统。
背景技术
某些传统的开关式电源电路设定一个开关暂停来停止其开关装置的开关操作，用于在负载轻时减少其功耗。然而，流过变压器的励磁电流在开关周期和开关暂停之间转换时变化很大，在开关暂停期间开关停止，引起变压器励磁声音。
下列专利文件1公开了一种消除上述问题的开关式电源电路。所公开的开关式电源电路将变压器励磁电流的峰值限定于某一值以减少变压器励磁声音。
图10为专利文件1中所公开的开关式电源电路的方框图。
现参见图10，公开的开关式电源电路包括：DC电源1、第一开关装置2、控制电路3、输出电压反馈电路5、变压器6、整流二极管7、整流电容器8、电流检测电阻器10和限流电阻器11。控制电路3接通和切断开关装置2。输出电压反馈电路5包括：电阻器13、14、16、19和20；并联稳压器15；电容器17；和光电耦合器18a和18b。变压器6包括：初级绕组6a、次级绕组6b和控制绕组6c。整流电容器8和二极管7使开关式电源电路的输出平滑。负载9也在图10中示出。
图10所示的主电路按以下方式操作。通过使5第一开关装置2接通和切断来自电源1的DC电压在变压器6中通过初级绕组6a在次级绕组6b的两端产生一个电压。在变压器6中次级绕组6b的两端所产生电压由二极管7和电容器8整流并转换成DC电压。输出电压反馈电路5在上述DC电压上升时降低其反馈信号使输出电压可以稳定在希望的值。
图11为图10所示的控制电路的方框图。现参见图11，控制电路3包括：驱动开关装置2的驱动电路101、启动脉冲发生电路104、用于接通和切断的ON-OFFRS触发器、接通定时信号输出电路106、用于在正常模式和待机模式之间相互转换的正常待机模式转换信号输出电路107(下文简称为“转换信号输出电路”)、用于待机模式的待机模式RS触发器111、用于停止开关的开关停止比较器113、用于启动开关的开关启动比较器115、用于待机模式的待机模式比较器121、用于正常模式的正常模式比较器123、恒电流源117、恒电压源112、114、116和122、与门103、124和126、非门125和或门127。
图11中所示的控制电路按以下方式操作。首先，将描述负载轻时操作的正常模式。
当建立了到控制电路3的电源时，启动脉冲发生电路104输出启动脉冲来设置ON-OFF RS触发器105。当设置了ON-OFF RS触发器105后，驱动电路10通过控制电路3的输出端a使开关装置2接通。当电流流过开关装置2时，产生一个在检测电阻器10两端的电压并且一个与电流值成比例的电压输入至控制电路3的输入端d。
正常模式比较器123将从控制电路3的输入端d输入的电流值信号与输入至控制电路3的输入端b的反馈信号相比较。当电流值高于反馈信号时，正常模式比较器123输出一个OFF信号(高电平)。因为转换信号输出电路107在此时刻正输出一个正常模式信号(低电平)，将与门124的输出和或门127的输出设置在高电平。当将或门127的输出设置在高电平时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFFRS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a切断开关装置2。当开关装置2切断时，在变压器6中次级绕组6b的两端产生一个电压并通过二极管7将能量馈送至电容器9和负载9。
当完成能量释放时，在变压器6中产生的次级绕组6b两端的电压降低。此时，在变压器6中与输入端c相连的控制绕组6c两端所产生的电压也降低了。当接通定时信号输出电路106检测到控制绕组6c两端所产生并输入到输入端c的电压的后沿时，接通定时信号输出电路106设置ON-OFF RS触发器105。当设置了ON-OFFRS触发器105时，驱动电路101通过输出端a接通开关装置2。当电流流过开关装置2且电流值信号超过反馈信号时，正常模式比较器123输出一个OFF信号。
当输出OFF信号时，ON-OFF RS触发器105复位且驱动电路101切断开关装置2。控制电路3响应于来自接通定时信号输出电路106的ON信号或来自启动脉冲发生电路104的ON信号接通开关装置2。控制电路3响应于来自正常模式比较器123的OFF信号切断开关装置2。控制电路3控制开关装置2的接通周期以将开关式电源电路的输出电压稳定于希望的值。
下面将描述当负载轻时操作的待机模式。
开关启动比较器115将反馈信号与来自恒电压源114的电压相比较。当反馈电压高于由恒电压源114设定的开关启动电压Vth(H)时，开关启动比较器115复位待机模式RS触发器111。当待机模式RS触发器111复位时，ON-OFF RS触发器105从其复位状态释放。当ON-OFF RS触发器105从其复位状态释放时，可以设置ON-OFF RS触发器105，从而允许开关。
当从启动脉冲发生电路104或接通定时信号输出电路106输出一个ON信号时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFF RS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a接通开关装置2。当电流流过开关装置2时，在电流检测电阻器10的两端产生一个电压并且与电流值成比例的电压输入至输入端d。待机模式比较器121将从输入端d输入的电流值信号与在恒电压源122中所设定的设定值相比较。当该电流值信号高于设定值时，待机模式比较器121输出一个断开信号(高电平)。
因为在此时刻转换信号输出电路107正在输出一个待机模式信号(高电平)，将与门126的输出和或门127的输出设定在高电平。当将或门127的输出设置在高电平时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFF RS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a切断开关装置2。在待机模式RS触发器111处于其复位状态期间，控制电路3使开关装置2在某一峰值电流值执行开关操作。
开关停止比较器113将反馈信号与恒电压源112的设定值相比较。当反馈信号低于由恒电压源112设置的开关停止电压时，开关停止比较器113设定待机模式RS触发器111。当设定了待机模式RS触发器111时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFF RS触发器105复位时，就可以设定ON-OFF RS触发器105并禁止开关。当待机模式RS触发器111处于其设定状态时，控制电路3使开关装置2不进行开关操作并保持停止开关装置2的操作直至反馈信号超过开关启动信号Vth(H)时。
图12是说明图10所示的传统开关式电源电路的操作的波形图。图12示出当负载轻时的输出电压波形、反馈信号波形、待机模式RS触发器111的输出波形和变压器6的励磁电流波形。
如图12所示，反馈信号的变化改变了待机模式RS触发器111的状态。当待机模式RS触发器111处于设定状态时，控制电路3在某峰值电流值执行其开关操作。控制电路3控制由开关周期和开关暂停的比所确定的脉冲占空比，以将输出电压稳定在希望的值。
专利文件1：JP P 2002-136125A
如以上详细说明的，专利文件1中公开的开关式电源电路将峰值变压器励磁电流限制成低于某一值以减少操作的待机模式中的变压器励磁声音。然而，当负载变得比假定的重时，馈送至变压器的次级侧的能量不足，导致一个低输出电压。
因此，当负载变得比操作的待机模式中假定的重时最好提供一种用于控制开关式电源电路以便于防止开关式电源电路的输出电压变低的控制系统。
发明内容
根据本发明，当负载轻时停止开关以减少电源消耗的开关式电源电路设置有用于在从开关暂停转换至开关周期时限制变压器的励磁电流的第一设定值和用于在从开关周期转换至开关暂停时限制变压器的励磁电流的第二设定值。通过逐渐改变第一和第二设定值，防止变压器励磁电流快速变化并减少了变压器励磁声音。通过逐渐改变第一和第二设定值，防止即使当负载变得比在轻负载的状态中假定的重时输出电压变低。
有利地，设置了一个在开关周期的开始时充电并在开关周期结束时放电的电容器，当该电容器充电时电容器两端的电压用作第一设定值；当该电容器放电时电容器两端的电压用作第二设定值。减少了在开关开始和结束时引起的变压器励磁声音。
有利地，设置了一个用于将电容器两端的电压与反馈信号相比较的比较器，当在开关周期中电容器两端的电压小于反馈信号时为电容器充电，而当在开关周期中电容器两端的电压大于反馈信号时为电容器放电，以使电容器两端的电压慢慢地跟随反馈信号，并将电容器两端的电压用作变压器的励磁电流的参考值。通过使电容器两端的电压慢慢跟随反馈信号并通过将电容器两端的电压用作变压器的励磁电流的参考值，可以在开关装置接通时防止任何快速变化并减少由间歇的开关所引起的变压器励磁声音。
通过提高在开关式电源电路启动时的第一设定值和通过逐渐提高变压器的峰值励磁电流的参考值，可以防止在开关式电源电路启动时在开关装置中引起过电流并简化控制电路。
通过逐渐提高或降低从操作的正常模式转换至操作的待机模式时或从操作的待机模式转换至操作的正常模式的第一设定值和逐渐提高或减少变压器的峰值励磁电流的参考值，可以减少由模式转换所引起的变压器励磁声音。
通过设定一个用于检测反馈信号的降低的第三设定值，通过设定一个比第三设定值大的用于检测反馈信号的升高的第四设定值，通过将从反馈低于第三设定值的时刻直至反馈高于第四设定值的时刻的周期设定成开关暂停，并通过将从反馈信号高于第四设定值的时刻直至反馈信号低于第三设定值的时刻的周期设定成开关周期，自动将开关周期转换至开关暂停或将开关暂停转换至开关周期。
通过将第四设定值降低接近第三设定值但不至于使第四设定值低于第三设定值，用于自动将开关周期转换至开关暂停或将开关暂停转换至开关周期的电路部分被用于在负载在操作的正常模式中轻时防止输出电压异常升高并且简化了控制电路。
根据本发明，可以获得一种用于减少操作的待机模式中的变压器励磁声音的功能，一种用于在开关式电源电路的启动时防止过电流在开关装置中流动的功能，和一种用于当负载变得比操作的待机模式中假定的重时防止输出电压降低的功能。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的开关电源电路的方框图。
图2为图1中所示的控制电路的方框图。
图3为说明图1中所示的传统的开关式电源电路的操作的波形图。
图4为根据本发明的第二实施例的控制电路的方框图。
图5为说明图4中所示的控制电路的操作的波形图。
图6为根据本发明的第三实施例的控制电路的方框图。
图7为说明图6中所示的控制电路的操作的波形图。
图8为根据本发明的第四实施例的控制电路的方框图。
图9为说明图8中所示的控制电路的操作的波形图。
图10为专利文件1中所公开的开关式电源电路的方框图。
图11为图10中所示的控制电路的方框图。
图12为说明图10中所示的传统的开关式电源电路的操作的波形图。
具体实施方式
现在将参照示出本发明的较佳实施例的附图详细说明本发明。
图1为根据本发明的第一实施例的开关电源电路的方框图。
现参见图1，根据第一实施例的开关式电源电路与图10中所示的传统的开关式电源电路的不同之处在于在根据本发明的第一实施例的开关式电源电路中用电流检测电路4代替了传统开关式电源电路中的电流检测电阻器10。因为根据第一实施例的开关式电源电路的操作也图10中所示的传统的开关式电源电路的操作相同，省略对其的重复说明。
图2为图1中所示的控制电路的方框图。图2中所示的控制电路是图11中所示的控制电路的改进。具体来说，在图11中所示的控制电路中添加了非门128、或门129、用于判断充电状况的充电比较器131、用于判断放电状况的放电比较器132、恒电压源133、恒电流源134和135、电容器136和与门137。
下面将首先说明图2中所示的控制电路的操作的正常模式。
因为转换信号输出电路107在操作的正常模式中正输出正常模式信号(低电平)，或门129正输出一个开关许可信号(高电平)。当建立了控制电路3的电源时，启动脉冲发生电路104输出启动脉冲并设置ON-OFF RS触发器105。当设置了ON-OFF RS触发器105时，与门102的输出设置成高电平且驱动电路101通过输出端a接通开关装置2。
当电流流过开关装置2时，电流检测电路4将一个与电流值成比例的电压输入至输入端d。正常模式比较器123将从输入端d输入的电流值信号与输入至输入端b的反馈信号相比较。当电流值信号超过反馈信号时，正常模式比较器123输出一个OFF信号(高电平)。因为在此时刻时转换信号输出电路107正输出正常模式信号(低电平)，与门124的输出和或门127的输出被设置成高电平。
当或门127的输出被设置成高电平时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFFRS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a切断开关装置2。当开关装置2切断时，在变压器6的次级绕组6b两端产生一个电压并通过二极管7将能量馈送至电容器和负载9。当能量释放完成时，在次级绕组6b两端产生的电压降低。同时，连接至输入端C的控制绕组6C两端产生的电压也降低。
当接通定时输出电路106检测到在控制绕组6c两端产生的并输入至输入端c的电压的后沿时，接通定时信号输出电路106设置ON-OFF RS触发器105。当设置了ON-OFF RS触发器105时，驱动电路101通过输出端a接通开关装置2。当电流流过开关装置2且电流值信号高于反馈信号时，正常模式比较器123输出该OFF信号。当输出OFF信号时，ON-OFF RS触发器105复位且驱动电路101切断开关装置2。
控制电路3响应来自启动脉冲发生电路104的ON信号或来自接通定时信号输出电路106的ON信号接通开关装置2。控制电路3响应来自正常模式比较器123的OFF信号切断开关装置2。控制电路3控制开关装置2的ON周期以将开关式电源电路的输出电压稳定在希望的值。图2中所示的控制电路以与图11中所示的控制电路相同的方式执行操作的正常模式。
下面将说明操作的待机模式。
因为转换信号输出电路107在操作的待机模式中输出待机模式信号(高电平)，或门129只有在待机模式RS触发器111处于高电平时才输出一个开关许可信号(高电平)。开关启动比较器115将反馈信号与由恒电压源114所设定的设定值相比较。当反馈信号高于由恒电压源114所设定的启动电压Vth(H)，开关启动比较器115设置待机模式RS触发器111。当设置了待机模式RS触发器111时，或门129输出开关许可信号(高电平)。因此，开关被许可。
充电比较器131将反馈信号与电容器136的电压相比较。当反馈信号高于电容器136的电压时，充电比较器131输出一个高电平信号。因为就在开关许可信号输出之前电容器136的电压为O，充电比较器131输出高电平信号。当设置了待机模式RS触发器111时，与门137的输出设置成高电平。当与门137的输出设置成高电平时，恒电流源134用恒定电流为电容器136充电且电容器136的电压逐渐上升。
当从启动脉冲发生电路104或接通定时信号输出电路106输出ON信号时，设置ON-OFF RS触发器105。当设置了ON-OFF RS触发器105同时或门129正输出该开关许可信号时，驱动电路101通过输出端a接通开关装置2。当电流流过开关装置2时，与电流值成比例的电压从电流检测电路4输入至输入端d。待机模式比较器121将从输入端d输入的电流值信号与电容器136的电压相比较。当电流值信号高于电容器136的电压时，待机模式比较器121输出一个断开信号(高电平)。
因为在此时刻转换信号输出电路107正输出待机模式信号(高电平)，与门126的输出和或门127的输出被设定成高电平。当或门127的输出设定成高电平时，ON-OFF RS触发器105复位。当ON-OFF RS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a切断开关装置2。
因此，可以防止励磁电流的快速增加并通过用逐渐上升一设定值的电容器136的电压逐渐增加励磁电流来减少变压器励磁声音。
放电比较器132将反馈信号与电容器136的电压相比较。当反馈信号低于电容器136的电压，放电比较器132输出一个高电平信号。当放电比较器132设定成高电平时，恒电流源135以恒定电流为电容器136放电。电容器136的电压逐渐减少。因此，可以防止励磁电流快速减少并通过用逐渐降低一设定值的电容器136的电压逐渐减少励磁电流来减少变压器励磁声音。
开关停止比较器113将恒电压源112的电压与电容器136的电压相比较。当电容器136的电压低于由恒电压源112所设定的开关停止电压Vth(L)时，开关停止比较器113复位待机模式RS触发器111。当待机模式RS触发器111复位时，或门129输出开关禁止信号(低电平)以禁止开关。在反馈信号高于开关启动信号Vth(H)并设置待机模式RS触发器111之前开关被停止。
图3为说明图1中所示的传统的开关式电源电路的操作的波形图。图3示出操作的待机模式中的输出电压波形、反馈信号波形、电容器136的输出波形和变压器6的电压波形。如图3所示，反馈信号的变化慢慢地改变电容器136的电压。因为控制电路3用电容器136的电压控制峰值电流值，变压器6的峰值励磁电流也慢慢地改变。控制电路3控制脉冲占空比和峰值励磁电流以将输出电压稳定于希望的值。在操作的待机模式中，控制电路3响应反馈信号增加峰值励磁电流值并馈送与操作的正常模式中所馈送的能量相等的能量。
因此，得到一种便于减少操作的待机模式中所引起的变压器励磁声音并在负载变得比待机模式假定的重时防止其输出电压降低的开关式电源电路。
图4为根据本发明的第二实施例的控制电路的方框图。
根据第二实施例的控制电路与根据图2中所示的第一实施例的控制电路的不同之处在于在图4中所示的控制电路中放电比较器132的输出与转换信号输出电路107相连。因为其它电路结构与图2所示的相同，省略对其的重复说明。
在开关式电源电路启动时，转换信号输出电路107输出待机模式信号(高电平)。开关启动比较器107将反馈信号与恒电压源114的设定值相比较。当反馈信号高于由恒电压源114所设定的开关启动电压Vth(H)时，开关启动比较器115设置待机模式RS触发器111。当设置了待机模式RS触发器111时，或门129输出一个开关许可信号(高电平)以允许开关。
充电比较器131将反馈信号与电容器136的电压相比较。当反馈信号超过电容器136的电压时，充电比较器131输出一个高电平信号。因为在开关式电源电路启动时电容器136的电压为0，充电比较器131输出高电平信号。当设置了待机模式RS触发器111时，与门137的输出设置成高电平。当与门137的输出设置成高电平时，恒电流源134用恒定电流为电容器136充电。电容器136的电压逐渐上升。
启动脉冲发生电路104输出启动脉冲且ON-OFF RS触发器105被设置。当设置了ON-OFF RS触发器105同时开关许可信号正被输出时，驱动电路101通过输出端a接通开关装置2.当电流流过开关装置2时，一个与电流值成比例的电压从电流检测电路4输入至输入端d。待机模式比较器121将输入至输入端d的电流值信号与电容器136的电压相比较。当该电流值信号高于电容器136的电压时，待机模式比较器121输出一个断开信号(高电平)。
因为转换信号输出电路107正输出待机模式信号(高电平)，与门126的输出和或门127的输出被设定成高电平。当或门127的输出设定成高电平时，ON-OFFRS触发器105复位。当ON-OFF RS触发器105复位时，驱动电路101通过输出端a切断开关装置2.通过用电容器136的逐渐升高的电压在开关式电源电路启动时逐渐增加励磁电流，可以防止在开关装置2中引起过电流。
放电比较器132将反馈信号与电容器136的电压相比较.当反馈信号低于电容器的电压时，放电比较器132输出高电平信号。转换信号输出电路107在将放电比较器132设定成高电平的时刻输出正常模式信号(低电平)。此后，以与图2中所示的控制电路相同方式执行操作的正常模式和操作的待机模式。
图5为说明图4中所示的控制电路的操作的波形图。图5示出开关式电源电路启动时的输出电压波形、反馈信号波形、电容器136的电压波形和变压器6的励磁电流波形。因为控制电路3用电容器136慢慢上升的电压来控制峰值电流值，变压器6的峰值励磁电流值也慢慢地增加。
图6为根据本发明的第三实施例的控制电路的方框图。
图6中所示的控制电路与图2中所示的控制电路的不同之处在于待机模式RS触发器111和输出和放电比较器132的输出与转换信号输出电路107相连，并从转换信号输出电路107输出一个启动信号C(开始)和一个结束信号C(结束)。图6中所示的控制电路与图2中所示的控制电路的不同之处还在于添加了与门143和146、或门142和145、非门144和147这些组件。
下面将说明图6中所示的控制电路的操作。
在待机模式中，变换信号输出电路107将启动信号C(开始)的输出和结束信号C(结束)的输出保持在低电平。因为在此情况下的操作与图2中的待机模式的相同，省略对其的重复说明。
下面将说明从操作的待机模式到操作的正常模式的转换。
在设置待机模式RS触发器111的时刻，变换信号输出电路107以高电平输出启动信号C(开始)。当输出启动信号C(开始)(高电平)时，或门142的输出和与门143的输出设置成高电平，而非门147的输出及与门146的输出设置成低电平。
当与门143的输出设置成高电平时，恒电流源135用恒定电流为电容器136充电。当与门146的输出设置成低电平时，禁止从恒电流源135放电。由恒电流源135用恒定电流充电的电容器136的电压逐渐上升。放电比较器132将电容器136的电压与反馈信号相比较。当电容器136的电压高于反馈信号时，放电比较器132的输出被设置成高电平。
在放电比较器132的输出设置成高电平的时刻，转换信号输出电路107输出待机模式信号(高电平)。因为转换信号输出电路107在电容器136和反馈信号的电压相等的情况下转换模式，可以防止励磁电流快速变化并减少了变压器励磁声音。在操作的正常模式中，变换信号输出电路107保持输出启动信号C(开始)(高电平)。电容器的电压上升至由恒电压源133的充电电压所确定的上限并保持一恒定值。因为操作的正常模式是独立于电容器136的电压而执行的，操作的正常模式以与图2中相同的方式执行。
下面将说明从操作的正常模式到操作的待机模式的转换。
转换信号输出电路107将启动信号C(开始)设置成低电平并以高电平输出结束信号C(结束)。当输出结束信号C(结束)时，或门145的输出和与门146的输出被设置成高电平，而非门144的输出和与门143的输出被设置成低电平。当与门143的输出设置成低电平时，恒电流源135用恒定电流为电容器136放电。当与门143的输出被设置成低电平时，禁止从恒电流源134充电。因为恒电流源135用恒定电流进行放电，电容器136的电压逐渐下降。
放电比较器132将电容器136的电压与反馈信号相比较。当电容器136的电压低于反馈信号时，放电比较器132的输出被设置成低电平。在放电比较器132的输出被设置成低电平的时刻，转换信号输出电路107将结束信号C(结束)设置成低电平并输出待机模式信号(高电平)。因为转换信号输出电路107在电容器136和反馈信号的电压相等的情况下转换模式，可以防止励磁电流快速变化并减少了变压器励磁声音。
图7示出转换模式时的输出电压波形、反馈信号波形、电容器135的电压波形、变压器6的励磁电流波形、启动信号波形、结束信号波形、和待机模式信号波形。电容器136的电压在操作的待机模式转换到操作的正常模式的时刻上升，并在操作的正常模式转换到操作的待机模式的时刻下降。因为转换信号输出电路107在电容器136和反馈信号的电压相等的情况下转换模式，峰值变压器励磁电流慢慢地变化。
图6中所示的电路便于减少在操作模式转换时引起的变压器励磁声音。
图8为根据本发明的第四实施例的控制电路的方框图。
因为图8中所示的控制电路与图6中所示的控制电路的不同之处在于图8中所示的控制电路不包括非门128和或门129但包括恒电压源151和信号转换电路152、153，下面将主要说明上述不同处。
因为在操作的待机模式中非门125输出一个低电平信号，信号转换电路152输出恒电压源114的电压而信号转换电路153输出电容器136的电压。因为以与图6中所示的相同的方式执行操作的待机模式，省略对它们的说明。
下面将说明操作的正常模式。
因为在操作的正常模式中非门125输出高电平，信号转换电路152输出恒电压源151的电压而信号转换电路153输出反馈信号。开关启动比较器115将该反馈信号与恒电压源151的设置电压相比较。将由恒电压源151所设定的第二开关启动电压Vth(H2)设置成一个不低于开关停止电压Vth(L)的低值。
当反馈信号高于第二开关启动电压Vth(H2)时开关启动比较器115的输出被设置成高电平。当开关启动比较器115的输出设置成高电平时，设置待机模式RS触发器111。当设置了待机模式RS触发器111时，允许开关。当允许开关且设置了ON-OFF RS触发器105时，与门102的输出被设置成高电平且控制电路3启动接通和切断开关装置2。因为允许开关时控制电路3的操作与参照图6所述的相同，省略对它们的详细说明。
当输出电压因轻负载而上升时，输出电压反馈电路5降低反馈信号。当反馈信号低于开关停止电压Vth(L)时，开关停止比较器113的输出被设置成高电平。当开关停止比较器113的输出设置成高电平时，待机模式RS触发器111复位。当待机模式RS触发器111复位时，禁止开关。当禁止开关时，控制电路3停止接通和切断开关装置2。因此，输出电压下降。因此，可以防止在操作的正常模式中引起输出过电压。当输出电压降低且反馈信号高于第二开关启动电压Vth(H2)时，允许开关且控制电路3重新开始接通和切断开关装置2。
因为以与参照图6所述的相同的方式执行从操作的正常模式到操作的待机模式的转换，省略对其的重复说明。因为从操作的待机模式到操作的正常模式的转换也与参照图6所述的相同的方式进行，省略对其的重复说明。
图9示出用于轻负载的操作的正常模式的输出电压波形、反馈信号波形、待机模式RS触发器111的输出波形和变压器6的励磁电流波形。如图9清楚地显示，通过反馈信号降低将待机模式RS触发器111设置成低电平并停止开关。
图8中所示的控制电路采用一个确定操作的待机模式中的开关周期和开关暂停的电路，在负载轻时在操作的正常模式期间防止输出电压异常升高。

Claims (8)

1.一种用于控制开关式电源电路的控制系统，所述开关式电源电路包括一个包含初级绕组和次级绕组的变压器及与所述变压器的初级绕组串联连接的开关装置，所述变压器的初级绕组的串联电路和所述开关装置与DC电源并联连接，所述开关式电源电路切换所述开关装置的接通和断开，以在所述变压器的次级绕组两端产生一个电压，所述开关式电源电路使次级绕组两端所产生的电压平滑，以获得一个稳定的DC输出电压，所述控制系统包括：
放大DC输出电压和参考电压之间的差，以获得一个反馈信号；
用所述反馈信号调节所述开关装置的ON(接通)周期，以控制输出电压；
在正常负载的状态下连续地切换所述开关装置的接通和断开，以执行操作的正常模式；
在轻负载的状态下间歇地切换所述开关装置的接通和断开，以执行包含了开关周期和开关暂停的操作的正常模式；
设定第一设定值，所述第一设定值限制变压器的峰值励磁电流；
当所述第一设定值小于所述反馈信号时在操作的待机模式中在开关周期开始时优先地将所述第一设定值用于所述变压器的峰值励磁电流的参考值；和
逐渐提高所述第一设定值。
2.如权利要求1所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
设定一个第二设定值，所述第二设定值限制所述变压器的峰值励磁电流；
当所述第二设定值大于所述反馈信号时在操作的待机模式中在开关周期结束时优先地将所述第二设定值用于所述变压器的峰值励磁电流的参考值；和
逐渐提高所述第二设定值。
3.如权利要求1或2所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述开关式电源电路还包括：
在所述开关周期开始时充电并在所述开关周期结束时放电的电容器；和
所述控制系统还包括：
将所述电容器充电时电容器两端的电压用作第一设定值；并
将所述电容器放电时电容器两端的电压用作第二设定值。
4.如权利要求3所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述开关式电源电路还包括：
将所述电容器两端的电压与所述反馈信号相比较的比较器；和
所述控制系统还包括：
在所述开关周期中当所述电容器两端的电压小于所述反馈信号时为所述电容器充电，并在所述开关周期中当所述电容器两端的电压大于所述反馈信号时为所述电容器放电，从而使所述电容器两端的电压慢慢地跟随所述反馈信号，并
将所述电容器的两端的电压用作所述变压器的峰值励磁电流的参考值。
5.如权利要求1-4中任一所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
在所述开关式电源电路启动时逐渐提高所述第一设定值，以逐渐提高所述变压器的峰值励磁电流的参考值。
6.如权利要求1-5中任一所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
在从操作的正常模式转换到操作的待机模式时逐渐提高或降低所述第一设定值，以逐渐提高或降低所述变压器的峰值励磁电流的参考值。
7.如权利要求1-5中任一所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
设定用于检测所述反馈信号的下降的第三设定值；
设定用于检测所述反馈信号的上升的第四设定值，所述第四设定值比所述第三设定值大；
将从所述反馈信号低于所述第三设定信号的时刻直至所述反馈信号高于所述第四设定值的时刻的周期设定成开关暂停；和
将从所述反馈信号高于所述第四设定值的时刻直至所述反馈信号低于所述第三设定值的时刻的周期设定成开关周期。
8.如权利要求7所述的用于控制开关式电源电路的控制系统，其特征在于，
在所述操作的正常模式中，将所述第四设定值降低接近所述第三设定值但不至于低所述第三设定值。
CN200510099658A 2005-03-07 2005-08-30 用于开关电源电路的控制系统 Active CN100583614C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005061893A JP4617931B2 (ja) 2005-03-07 2005-03-07 スイッチング電源回路の制御方式
JP2005061893 2005-03-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1832313A true CN1832313A (zh) 2006-09-13
CN100583614C CN100583614C (zh) 2010-01-20

Family

ID=36943952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200510099658A Active CN100583614C (zh) 2005-03-07 2005-08-30 用于开关电源电路的控制系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7242596B2 (zh)
JP (1) JP4617931B2 (zh)
KR (1) KR100920278B1 (zh)
CN (1) CN100583614C (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207333B (zh) * 2006-12-21 2010-05-19 辉芒微电子（深圳）有限公司 一种开关电源及其待命模式控制方法
CN101662213B (zh) * 2008-08-26 2012-10-10 三垦电气株式会社 开关电源装置
CN103155349A (zh) * 2010-08-18 2013-06-12 沃特拉半导体公司 用于从电力源提取电力的切换电路和相关方法
CN103457469A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 国家电网公司 防爆稳压电源
CN103633824A (zh) * 2013-10-10 2014-03-12 吴宗宪 一种开关电源控制方法及系统
CN105576973A (zh) * 2016-02-24 2016-05-11 台州谊聚机电有限公司 水泵系统的开关电源电路
CN106549574A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 沈阳新阳光机电科技有限公司 大功率dcdc变换器系统及其控制方法
CN108696129A (zh) * 2017-04-03 2018-10-23 柯尼卡美能达株式会社 电源装置以及图像形成装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7911808B2 (en) * 2007-02-10 2011-03-22 Active-Semi, Inc. Primary side constant output current controller with highly improved accuracy
JP2008245419A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 負荷検出回路およびスイッチング電源回路
US7869229B2 (en) * 2007-04-23 2011-01-11 Active-Semi, Inc. Compensating for cord resistance to maintain constant voltage at the end of a power converter cord
TWI393320B (zh) * 2009-06-16 2013-04-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd System stabilization devices, methods, and wind power generation systems
US8804385B2 (en) * 2010-08-30 2014-08-12 Mosway Semiconductor Limited SMPS control IC with 4 terminals
JP6168746B2 (ja) * 2012-10-10 2017-07-26 キヤノン株式会社 スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた画像形成装置
US9246392B2 (en) * 2013-03-13 2016-01-26 Power Integrations, Inc. Switched mode power converter controller with ramp time modulation
DE102016103474B4 (de) * 2016-02-26 2021-07-22 Fujitsu Client Computing Limited Schaltnetzteil und elektronisches Gerät mit einem Schaltnetzteil
JP6915253B2 (ja) * 2016-09-30 2021-08-04 ヤマハ株式会社 制御装置、制御方法およびプログラム
JP6437072B2 (ja) * 2017-09-27 2018-12-12 キヤノン株式会社 電源装置及び画像形成装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626480B2 (ja) * 1987-04-15 1994-04-06 沖電気工業株式会社 スイツチングレギユレ−タ
US5453921A (en) * 1993-03-31 1995-09-26 Thomson Consumer Electronics, Inc. Feedback limited duty cycle switched mode power supply
US5852550A (en) * 1997-08-04 1998-12-22 Philips Electronics North America Corporation Switched-mode power supply circuit having a very low power stand-by mode
JP2000050626A (ja) 1998-07-30 2000-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
EP0993105B1 (en) * 1998-10-07 2003-01-08 STMicroelectronics S.r.l. Control of power transfer in a flyback converter by modulating the off-phase in function of the load
US6134123A (en) * 1999-12-06 2000-10-17 Sanken Electric Co., Ltd. Switch-mode DC power supply, monolithic IC and hybrid IC for the same
EP1152518B1 (en) * 1999-12-09 2005-05-25 Sanken Electric Co., Ltd. Dc-dc converter
JP3822787B2 (ja) * 2000-10-30 2006-09-20 新電元工業株式会社 フライバック型スイッチング電源
JP3391384B2 (ja) * 2000-12-04 2003-03-31 サンケン電気株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2003299356A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nanao Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法
JP4017432B2 (ja) * 2002-04-08 2007-12-05 松下電器産業株式会社 スイッチング電源制御用半導体装置
KR100665782B1 (ko) * 2002-08-30 2007-01-09 산켄덴키 가부시키가이샤 스위칭전원장치
JP4094408B2 (ja) 2002-11-15 2008-06-04 ローム株式会社 直流−交流変換装置、制御回路、制御装置、及びそのコントローラｉｃ
JP4033806B2 (ja) * 2003-06-11 2008-01-16 松下電器産業株式会社 スイッチング電源制御用半導体装置
US6944034B1 (en) * 2003-06-30 2005-09-13 Iwatt Inc. System and method for input current shaping in a power converter
JP3948448B2 (ja) * 2003-10-09 2007-07-25 松下電器産業株式会社 スイッチング電源装置
JP4064377B2 (ja) * 2004-07-20 2008-03-19 松下電器産業株式会社 スイッチング電源装置およびスイッチング電源用半導体装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207333B (zh) * 2006-12-21 2010-05-19 辉芒微电子（深圳）有限公司 一种开关电源及其待命模式控制方法
CN101662213B (zh) * 2008-08-26 2012-10-10 三垦电气株式会社 开关电源装置
CN103155349A (zh) * 2010-08-18 2013-06-12 沃特拉半导体公司 用于从电力源提取电力的切换电路和相关方法
CN103155349B (zh) * 2010-08-18 2015-11-25 沃特拉半导体公司 用于从电力源提取电力的切换电路和相关方法
CN103457469A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 国家电网公司 防爆稳压电源
CN103457469B (zh) * 2013-08-16 2015-07-22 国家电网公司 防爆稳压电源
CN103633824A (zh) * 2013-10-10 2014-03-12 吴宗宪 一种开关电源控制方法及系统
CN103633824B (zh) * 2013-10-10 2017-03-01 吴宗宪 一种开关电源控制方法及系统
CN105576973A (zh) * 2016-02-24 2016-05-11 台州谊聚机电有限公司 水泵系统的开关电源电路
CN106549574A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 沈阳新阳光机电科技有限公司 大功率dcdc变换器系统及其控制方法
CN108696129A (zh) * 2017-04-03 2018-10-23 柯尼卡美能达株式会社 电源装置以及图像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060097534A (ko) 2006-09-14
US20060198168A1 (en) 2006-09-07
KR100920278B1 (ko) 2009-10-08
US7242596B2 (en) 2007-07-10
JP4617931B2 (ja) 2011-01-26
CN100583614C (zh) 2010-01-20
JP2006246664A (ja) 2006-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1832313A (zh) 用于开关式电源电路的控制系统
CN1246954C (zh) 开关式电源
CN1193486C (zh) Dc－dc变换器
CN1241317C (zh) 开关电源装置
CN1197229C (zh) Dc－dc变换器
CN1238951C (zh) 直流－直流变换器、电源电路、及其相应的控制方法
CN1211906C (zh) 开关电源
CN1262384C (zh) 具有减少开关损耗的元件的电弧加工电源
CN1677824A (zh) 开关电源控制用半导体装置
CN101065891A (zh) 开关电源及它的控制电路以及使用它的电子设备
CN1918777A (zh) 开关电源装置和移动设备
CN1726631A (zh) 开关电源装置及开关电源装置控制方法
CN1591265A (zh) 电压调节器
CN1829055A (zh) Dc－dc变换器及控制装置和方法、电源装置和电子设备
CN101043151A (zh) 用于控制dc－dc转换器的电路和方法
CN1698256A (zh) 开关电源装置
CN1473387A (zh) 开关电源装置
CN1591954A (zh) 供电电源的输出控制装置
CN1866711A (zh) 恒压电路,设有该电路的半导体装置及恒压电路控制方法
CN1841900A (zh) 开关调节器电路
CN1518200A (zh) 开关式电源装置
CN1222099C (zh) 用于闸流晶体管的栅极驱动器
CN1961471A (zh) Pwm循环转换器及其控制方法
CN1716747A (zh) 直流－直流变换器
CN1234199C (zh) 供电设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: FUJI MOTOR SYSTEM CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: FUJI MOTOR ELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20100527

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20100527

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Fuji Electric Systems Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Fuji Electronic Device Technol

C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: FUJI ELECTRIC CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD.

CP03 Change of name, title or address

Address after: Kanagawa

Patentee after: Fuji Electric Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Fuji Electric Systems Co., Ltd.