CN202424528U - Dc/dc转换器及利用该转换器的电源装置和电子设备 - Google Patents

Dc/dc转换器及利用该转换器的电源装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及DC/DC转换器及利用该转转器的电源装置和电子设备。其中，所述DC/DC转换器包括变压器、第一输出电容器、第一二极管、开关晶体管、第二输出电容器、第二整流元件、第三整流元件、选择电路以及控制电路。根据本实用新型，可以提供即使降低输出电压，也能够工作的绝缘型的DC/DC转换器。

Description

DC/DC转换器及利用该转换器的电源装置和电子设备
技术领域
本实用新型涉及DC/DC转换器。
背景技术
例如电视机、冰箱等各种家电产品，或者笔记本电脑、便携式电话终端、个人数字助理(PDA：Personal Digital Assistants)等电子设备从外部接收电力而工作，并且利用来自外部电源的电力可以对其内置电池进行充电。家电产品或电子设备(以下统称为电子设备)内设有对常用交流电压进行AC/DC(交流/直流)转换的电源装置，或者电源装置内设在电子设备外部的适配器(AC适配器)里。
电源装置包含用于整流交流电压的整流电路(二极管桥式电路)、降压整流后的电压而供给至负载的绝缘型DC/DC转换器。
图1是示出本发明人检讨的DC/DC转换器100r的构成的图。在此，不能将DC/DC转换器100r的具体构成认为是本领域的技术人员所熟知的一般的技术。
DC/DC转换器100r在其输入端子P1输入有来自准备在前一阶段的整流电路(未图示)的直流输入电压VIN。DC/DC转换器100r对输入电压VIN进行降压而供给至与所述DC/DC转换器100r的输出端子P2相连的负载(载荷)。
DC/DC转换器100r主要包含：开关晶体管M1、变压器T1、第一二极管D1、第一输出电容器Co1、控制电路10r、反馈电路20r。对于DC/DC转换器100r而言，只要变压器T1的一次侧区域和二次侧区域互相电性绝缘即可。反馈电路20r包含：对输出电压VOUT进行分压的电阻R1、R2；并联稳压器(Shunt Regulator)22；光电耦合器24。
并联稳压器22是对被分压的输出电压VOUT’与基于输出电压VOUT的目标值的基准电压VREF之间的误差进行放大的误差放大器。光电耦合器24将基于输出电压VOUT与目标电压之间的误差的反馈信号反馈至控制电路10r。控制电路10r利用脉冲调制控制开关晶体管M1的开/关占空比，以使输出电压VOUT与目标值达到一致。
控制电路10r可在10V左右的电源电压VCC下工作，而若利用输入电压VIN(140V左右)对控制电路10r进行驱动，则会使效率恶化。由DC/DC转换器所降压的电压VOUT产生在变压器T1的二次侧，所以该电压VOUT不能供给到设在一次侧的控制电路10r。
为此，变压器T1的一次侧设有辅助线圈L3。辅助线圈L3、第二二极管D2及第二输出电容器Co2能够起到辅助的DC/DC转换器的作用，以产生用于供给至控制电路10r的电源电压VCC。在DC/DC转换器100r中，电源电压VCC与输出电压VOUT相比例，其比例系数由变压器T1的二次线圈L2和辅助线圈L3的匝数比所确定。
VCC＝VOUT×ND/NS
在此，NS为二次线圈L2的匝数，ND为辅助线圈L3的匝数。
本发明人通过检讨上述的DC/DC转换器100r，认识到了如下课题的必要性。例如，考虑DC/DC转换器100r设在电视机上的情形。以目前的情形，电视机待机(Standby)状态下的消耗电力被要求控制在0.3W以下。而到了将来，要求更低的消耗电力，例如被要求控制在0.1W以下。
为了降低待机状态下电子设备整体的消耗电力，有必要减少作为负载的微电脑或其它信号处理电路的消耗电力。为此，作为一种解决方案，可以考虑将待机状态下DC/DC转换器100r的输出电压VOUT降低至低于通常的状态。
例如，在通常状态下，DC/DC转换器100r的输出电压VOUT为12V，而在待机状态下将之降低到6V。若二次线圈L2与辅助线圈L3的匝数比为1∶1，则通常状态下12V的电源电压VCC降至6V。其结果，上述电源电压VCC远远低于作为控制电路10r的工作确保电压的“VCC＝10V”，从而导致DC/DC转换器100r整体起不到作用。
或者，即使控制电路10r可以工作，上述DC/DC转换器100r的效率也恶化。其原因如下，由于开关晶体管M1的门信号的振幅依赖于电源电压VCC，因此若电源电压VCC下降，则开关晶体管M1的门信号的振幅变小，从而开关晶体管M1的开(ON)电阻增大。
实用新型内容
鉴于上述问题的本实用新型，其目的之一是为了提供一种即使降低输出电压也可以工作的，或者能够维持高效率的绝缘型的DC/DC转换器。
本实用新型的一种形态有关于绝缘型的DC/DC转换器。该DC/DC转换器包括：变压器，具有一次线圈、二次线圈及设在所述一次线圈侧的辅助线圈，而辅助线圈具有第一端子和第二端子，第一端子用于产生在二次线圈产生的电压上乘以第一系数而得到的第一电压，第二端子用于产生在二次线圈产生的电压上乘以大于第一系数的第二系数而得到的第二电压；第一输出电容器，其包括第一端和第二端，所述第一输出电容器的第一端具有固定的电位，所述第一输出电容器的第二端连接在所述DC/DC转换器的输出端子上；第一二极管，在第一输出电容器的第二端与二次线圈的一端之间，以其阴极位于第一输出电容器侧的方向设置；开关晶体管，设在一次线圈的路径上；第二输出电容器，其包括第一端和第二端，所述第二输出电容器的第一端具有固定的电位；第二整流元件，在第二输出电容器的的第二端与辅助线圈的第一端子之间，以其阴极位于第二输出电容器侧的方向设置；第三整流元件，在第二输出电容器的第二端与辅助线圈的第二端子之间，以其阴极位于第二输出电容器侧的方向设置；选择电路，在输出端子的输出电压变为第一电平的第一模式中，选择包含第二整流元件的第一路经，在输出电压变为低于第一电平之第二电平的第二模式中，选择包含第三整流元件的第二路经；控制电路，其通过电源端子接收第二输出电容器所产生的电压，以用于控制开关晶体管的接通和断开。
辅助线圈的第二端子所产生的电压的振幅大于辅助线圈的第一端子所产生的电压的振幅。从而，当第二路经有效时第二输出电容器所产生的电压大于当第一路经有效时第二输出电容器所产生的电压。在通常状态下，使得第一路经有效，而当输出电压的电平降低时，通过使得第二路经有效，即使降低输出电压，也可以向控制电路的电源端子提供适当电平的电源电压。或者，通过不降低针对控制电路的电源电压来抑制开关晶体管的接通阻抗下降，能够防止DC/DC转换器的效率恶化。
辅助线圈可以包含在线圈中设置有抽头的一个线圈，其中抽头为第一端子，其另一端为第二端子。
由此，可以抑制电路面积或成本的增加。
辅助线圈可以包含两个线圈，其中一个线圈的一端为第一端子，另一个线圈的一端为第二端子。
在本实用新型中，DC/DC转换器还可以包括光电耦合器，以用于将控制信号从变压器的二次侧传输至变压器的一次侧，其中控制信号是基于DC/DC转换器的负载而产生，以用于使得DC/DC转换器在第一模式与第二模式之间转换以及控制选择电路。
由此结构，根据负载来控制第一模式与第二模式之间的转换，进而可以基于各模式将选择电路设定为适当的状态。
根据一种形式的DC/DC转换器，还可以包括：误差放大器，产生基于输出电压与预定的基准电压之间的误差的误差信号；光电耦合器，接收来自误差放大器的所述误差信号，将基于误差信号的反馈信号从变压器的二次侧传输到变压器的一次侧。控制电路可以基于反馈信号控制开关晶体管的接通和断开。
根据一种形式的DC/DC转换器，还可以包括分压电路，以根据所述DC/DC转换器处于所述第一模式或所述第二模式来产生变换的分压比对输出电压进行分压而输出到误差放大器。
由此结构，可以基于分压电路的分压比来切换输出电压。
在本实用新型中，DC/DC转换器还可以包括光电耦合器，以用于将控制信号从变压器的二次侧传输至变压器的一次侧，其中控制信号是基于DC/DC转换器的负载而产生，以用于变换分压电路的分压比以及控制选择电路。
由此结构，可以基于负载来控制第一模式与第二模式之间的转换，进而可以基于各模式将选择电路设定为适当的状态。
选择电路可以在第二输出电容器的第二端与辅助线圈的第二端子之间包含与第三整流元件相串联的第一开关。
选择电路在第二输出电容器的第二端与辅助线圈的第一端子之间还可以包含与第二整流元件相串联的第二开关。
第一开关可以包含PNP型双极晶体管，其集电极与第二输出电容器相连接。
本实用新型的另一种形式为电源装置。该电源装置包括：AC/DC转换器，将常用交流电压转换为直流电压；上述任意一种形式的DC/DC转换器，接收直流电压而降压后供给至负载。
本实用新型的又一种形式为电子设备。该电子设备包括：微电脑；上述任意一种形式的DC/DC转换器，将其输出电压供给至微电脑。在本电子设备的通常状态下，DC/DC转换器产生第一电平的输出电压，在本电子设备的待机状态下，DC/DC转换器产生低于第一电平之第二电平的输出电压。
由此结构，可以降低待机状态下的消耗电力。
另外，以上构成要素的任意组合，或者将本实用新型的构成要素或表现在方法、装置、系统之间相互置换的结果物也属于本实用新型的范围。
根据本实用新型，可以提供即使降低输出电压，也能够工作的绝缘型的DC/DC转换器。
附图说明
图1为示出本发明人检讨的DC/DC转换器构成的图；
图2为示出根据实施例的电子设备构成的电路图；
图3为示出图2中控制电路的构成示例的电路图；
图4为示出根据第二变形例的开关控制部构成的电路图；
图5为示出根据第二变形例的DC/DC转换器在通常模式下工作的波形图；
图6为示出根据变形例的变压器构成的电路图。
具体实施方式
以下，基于适当的实施例，参照附图来说明本实用新型。对于各附图中示出的相同或等同的构成要素、部件、处理步骤赋予同样的符号，并适当省略重复说明。另外，实施例并非限定本实用新型而只是示例性的，在实施例中所记载的所有特征或其组合不能理解为必定是本实用新型的本质性内容。
在本说明书中，“部件A与部件B相连的状态”是指：除部件A与部件B物理地直接相连的情况外，还包括部件A与部件B通过不影响电连接的其它部件来间接地相连的情况。
同理，“部件C设在部件A与部件B之间的状态”是指：除部件A与部件C，或部件B与部件C直接相连的情况外，还包括通过不影响电连接的其它部件来间接地相连的情况。
图2是示出根据实施例的电子设备1的构成的电路图。
电子设备1是例如电视机、冰箱、空调机等家电产品或电脑。电子设备1包括微电脑2、信号处理电路4、DC/DC转换器100以及整流电路102。电子设备1被分为相互绝缘的一次侧和二次侧。整流电路102及DC/DC转换器100的一半布置在一次侧，而电子设备1的另一半、微电脑2及信号处理电路4布置在二次侧。
整流电路102为例如二极管(diode)整流电路，接收常用交流电压等交流电压VAC，而对其进行全波整流，并通过电容器C1进行平滑而产生直流电压VDC(＝VIN)。当VAC＝100V时，VDC＝144V。
DC/DC转换器100由其输入端子P1接收直流的输入电压VIN，并对其进行降压而通过输出端子P2输出。在DC/DC转换器100与整流电路102之间还可以设置未图示的功率因数校正(PFC：Power Factor Correction)电路。来自输出端子P2的输出电压VOUT被输入到微电脑2和信号处理电路4。微电脑2综合控制整个电子设备1。信号处理电路4是执行特定信号处理的模块，例如可以是与外部设备进行通信的界面电路、图像处理电路或声音处理电路等。现实的电子设备1，根据其功能当然可以设置多个信号处理电路4。微电脑2的工作确保电压为例如6V，而信号处理电路4的工作确保电压比微电脑2要高，为12V。
所述电子设备1可以在通常状态(通常模式)与待机状态(待机模式)之间切换。在通常模式下，微电脑2及信号处理电路4进行工作。此时，DC/DC转换器100将输入电压VIN降压至12V(第一电平)而输入到微电脑2及信号处理电路4。在待机模式下，信号处理电路4处于非工作状态，而只有微电脑2工作。从而，由于减少电子设备1整体的消耗电力，所以将DC/DC转换器100的输出电压VOUT降低至比第一电平(12V)还要低的6V(第二电平)。
本实施例中，通常模式与待机模式之间的切换是通过微电脑2来执行。微电脑2产生用于表示模式的控制信号STB(也称为STB信号)。控制信号STB在待机模式下被断言(assert)(高电平)，而在通常模式下被否定(Negat)(低电平)。
以上为电子设备1的整体构成。接着，对可适当使用于所述电子设备1的DC/DC转换器100进行说明。
DC/DC转换器100主要包括变压器T1、第一二极管(diode)D1、第二二极管(diode)D2、第三二极管(diode)D3、第一输出电容器Co1、第二输出电容器Co2、开关晶体管M1、控制电路10、反馈电路20、光电耦合器30以及选择电路16。
变压器T1具有一次线圈L1、二次线圈L2及设在一次线圈侧的辅助线圈L3。其中，一次线圈L1的匝数为NP，二次线圈L2的匝数为NS。并且，辅助线圈L3的匝数为ND2。在辅助线圈L3上设有抽头(tap)TP，而比抽头TP设置为低的辅助线圈L3的低电位侧的匝数为ND1。
在辅助线圈L3的抽头TP(也称为第一端子N3a)上，产生向二次线圈L2所产生的电压VS乘以第一系数(匝数比ND1/NS)的第一电压VD1。并且，在辅助线圈L3的一端(第二端子N3b)上，产生向二次线圈L2所产生的电压VS乘以大于第一系数之第二系数(ND2/NS)的第二电压VD2。本实施例中，NS∶ND1∶ND2＝1∶1∶2。
开关晶体管M1、一次线圈L1、二次线圈L2、第一二极管(diode)D1及第一输出电容器Co1构成第一转换器(主转换器)。
第一输出电容器Co1包括第一端和第二端。第一端的电位被接地而固定。二次线圈L2包括第一端和第二端。第一二极管(diode)D1设置在第一输出电容器Co1的第二端与二次线圈L2的第一端。第一二极管(diode)D1的阴极(cathode)与第一输出电容器Co1的第二端相联接。二次线圈L2的第二端被接地而其电位固定。
开关晶体管M1设在一次线圈L1的路径上。开关晶体管M1的门(gate)，通过电阻R10接收来自控制电路10的开关信号OUT。
开关晶体管M1、一次线圈L1、辅助线圈L3、第二二极管D2、第三二极管D3及第二输出电容器Co2构成第二转换器(辅助转换器)。
第二输出电容器Co2包括第一端和第二端。第二输出电容器Co2的第一端的电位被固定。第二二极管(第二整流元件)D2设在第二输出电容器Co2的第二端与辅助线圈L3的抽头TP即第一端子N3a之间。辅助线圈L3包括第一端和第二端。辅助线圈L3的一端接地，其电位被固定。第二二极管D2布置为其阴极与第二输出电容器Co2相连接的方向。
第三二极管(第三整流元件)D3设在第二输出电容器Co2的第二端与辅助线圈L3的第二端子N3b之间。第三二极管D3布置为其阴极与第二输出电容器Co2相连接的方向。
选择电路16，在输出电压VOUT为第一电平(12V)的通常模式下，通过选择包含第二二极管D2的第一路径12来使该路径有效，而在输出电压VOUT为比第一电平要低的第二电平(6V)的待机模式下，通过选择包含第三二极管D3的第二路径14来使该路径有效。具体来讲，选择电路16在第二输出电容器Co2与辅助线圈L3的第二端子N3b之间，包含与第三二极管D3串联设置的第一开关SW1。当第一开关SW1为断开(off)状态时，第一路径12变得有效。当第一开关SW1为接通(on)状态时，第二二极管D2和第三二极管D3起到OR电路的功能，第二端子N3b的电压VD2与第一端子N3a(抽头TP)的电压VD1之间，成立VD2＞VD1的关系，因此第二路径14变得有效。
例如，第一开关SW1可以为PNP型双极晶体管，其集电极与第二输出电容器Co2相连接。PNP型双极晶体管的基极与发射极之间是通过电阻相连，向基极输入有来自控制电路10的屏蔽信号(mask signal)MASK1。MASK1端子处于高阻抗状态时，第一开关SW1变为断开(off)，而MASK1端子为低电平时，第一开关SW1变为接通(on)。第一开关SW1也可以由P通道MOSFET构成，也可以由其他元件构成。
在第一路径12变为有效的通常模式下，在第二输出电容器Co2上产生基于匝数比(ND1/NS)的电源电压VCC1。
VCC1＝ND1/NS×VOUT...(1)
在第二路径14变为有效的待机模式下，第二输出电容器Co2的电压VCC2由数学式2来确定。
VCC2＝ND2/NS×VOUT...(2)
控制电路10在其电源端子VCC(8号引脚)接收产生于第二输出电容器Co2的第二电压VCC。并且，在第二转换器正常工作前的期间，通过电阻R11向控制电路10的电源端子VCC供给直流电压VDC。
控制电路10，利用脉宽调制(PWM)、脉频调制(PFM)等调节开关信号OUT的占空比，以使输出电压VOUT的电平接近目标值，并由此控制开关晶体管M1。在此，并非特别限定开关信号OUT的产生方法。
经由包含光电耦合器的反馈电路20，向控制电路10的反馈端子FB(2号引脚)输入有对应于输出电压VOUT的反馈信号VFB。电容器C3是为了相位补偿而设置。
例如，反馈电路20包含并联稳压器22、光电耦合器24及分压电路26。
分压电路26以分压比K对DC/DC转换器100的输出电压VOUT进行分压。并联稳压器22放大被分压的输出电压VOUT’(＝VOUT×K)与预定基准电压VREF之间的误差，并输出基于误差的电流IFB。在并联稳压器22的输出电流IFB的路径上，设有光电耦合器24的输入侧的发光二极管。光电耦合器24将基于输出电压VOUT’与基准电压VREF之间的误差的反馈信号VFB输出到控制电路10的FB端子。电阻R21、R22是为了适当地偏置(Bias)光电耦合器24的发光二极管而设置。
控制电路10接收反馈信号VFB，并产生为了使被分压的输出电压VOUT’与基准电压VREF达到一致而用于调节占空比的开关信号OUT，以此来驱动开关晶体管M1。
设分压电路26的分压比为K时，基于反馈，输出电压VOUT达到稳定，以满足
VOUT＝VREF/K...(3)
在本实施例中，为了在通常模式与待机模式之间切换，分压电路26的分压比K由来自微电脑2的控制信号STB控制为可以具有2个值中的一个。
分压电路26包括串联设置在输出端子P2与接地端子之间的第一电阻R1和第二电阻R2，具体来讲，第二电阻R2由可变电阻构成。第二电阻R2包含电阻R2a和与之并联设置的电阻R2b以及开关SW3。通常模式下，由于控制信号STB为低电平而开关SW3被断开(off)，分压比K1为
K1＝R1/R2＝R1/R2a
在待机模式下，开关SW3被接通(on)，分压比K2为
K2＝R1/R2＝R2/(R2a//R2b)
其中，“//”表示并列电阻的合成阻抗。
输出电压VOUT由数学式3来确定，因此通过变换分压比K来变化输出电压VOUT。例如，当VREF＝2.5V时，为了满足K1＝12/2.5、K2＝6/2.5，可以分别决定电阻R1、R2a、R2b的电阻值。
微电脑2根据电子设备1的模式所产生的控制信号STB被输入到光电耦合器30。光电耦合器30将在二次侧产生的控制信号STB传输到一次侧。在控制电路10的待机端子STB上，输入有控制信号STB。控制电路10根据STB信号变换MASK1端子的电压，并切换第一开关SW1的接通/断开状态。
接着，继续说明控制电路10具体构成的示例。然而，本实用新型并非特别限定控制电路10的构成。
例如，控制电路10基于第一输出电容器Co1上产生的输出电压VOUT、开关晶体管M1(一次线圈L1)上流动的电流IM1以及辅助线圈L3的抽头TP上产生的第一电压VD1而产生开关信号OUT。
检测电阻Rs是为了检测开关晶体管M1上流动的电流IM1而设置。检测电阻Rs上所产生的电压降(检测信号)Vs被输入到控制电路10的电流检测端子(CS端子：3号引脚)。并且，控制电路10的辅助线圈L3之抽头TP的电压VD1经由包含电阻R4及电容器C4的低通滤波器而输入到控制电路10的ZT端子(1号引脚)。
图3是示出图2中控制电路10的构成示例的电路图。控制电路10包含断开(off)信号产生部52、接通(on)信号产生部54、驱动部56及开关控制部70。
断开信号产生部52包含将检测信号Vs与反馈信号Vfb相比较的比较器(Comparator)，并产生用于规定开关晶体管M1所断开的时间(timing)的断开信号Soff。断开信号产生部52所产生的断开信号Soff，在开关晶体管M1上流动的电流IM1达到基于反馈信号Vfb的电平时被断言。
例如，若输出电压VOUT’低于基准电压VREF，则反馈信号Vfb变高，从而断开信号Soff被断言的时间(timing)变慢，而开关晶体管M1的接通期限Ton变长，其结果向输出电压VOUT上升的方向产生反馈。相反，若输出电压VOUT’高于基准电压VREF，则反馈信号Vfb变低，从而断开信号Soff被断言的时间(timing)变快，而开关晶体管M1的接通期限Ton变短，其结果向输出电压VOUT下降的方向产生反馈。
接通信号产生部54用于产生在断开信号Soff被断言之后而被断言的接通信号Son。图3的接通信号产生部54包含将辅助线圈L3之抽头TP的电位VD1与预定电平Vth相比较的比较器。若抽头TP的电位VD1下降至预定电平Vth，则接通信号产生部54断言接通信号Son。
若开关晶体管M1被接通，则一次线圈L1上流动电流IM1，从而能量被存储到变压器T1上。之后，若开关晶体管M1被断开，则会释放存储在变压器T1上的能量。接通信号产生部54通过监控辅助线圈L3上产生的电压VD1来检测出变压器T1上的能量是否完全被释放。若接通信号产生部54检测到能量释放，则为了重新接通开关晶体管M1而断言接通信号Son。
驱动部56，当接通信号Son被断言时接通开关晶体管M1，而当断开信号Soff被断言时驱动部56断开开关晶体管M1。驱动部56包含触发器58、前级驱动器(Pre-driver)60及驱动器62。触发器58通过置位端子接收接通信号Son，通过重置端子接收断开信号Soff。触发器58根据接通信号Son和断开信号Soff产生状态漂移。其结果，触发器58的输出信号Smod的占空比被调制，以使输出电压VOUT与目标值VREF达到一致。图3中，驱动信号Smod和开关信号OUT的高电平对应于开关晶体管M1的接通，而它们的低电平对应于开关晶体管M1的断开。
前级驱动器60基于触发器58的输出信号Smod而对驱动器62进行驱动。为了使驱动器62的高压侧(High side)晶体管和低压侧(Low side)晶体管不被同时接通，在前级驱动器60的输出信号SH、SL上设置停滞时间(deadtime)。从驱动器62输出开关信号OUT。
开关控制部70接收STB信号，并由此变换MASK1端子的状态。具体来讲，当STB信号为低电平时，使MASK1端子处于高阻抗，从而断开第一开关SW1。当STB信号为高电平时，使MASK1端子处于低电平，从而接通第一开关SW1。开关控制部70由开漏(Open drain)形式或开集(Opencollector)形式构成，其输出端设有输出晶体管76。逻辑电路71，当SBT信号为低电平时，将输出晶体管76的门信号S1变为低电平，而当STB信号为高电平时，将门信号S1变为高电平。
以上为DC/DC转换器100的构成。接着，对于其工作，分为通常模式和待机模式来进行说明。
1、通常模式
在通常模式下，微电脑2否定(Negate)(低电平)STB信号。此时，分压电路26的分压比被设定为第一值K1，输出电压VOUT产生反馈而达到12V。
对于辅助转换器而言，为了使STB信号否定，第一开关SW1被断开，从而第一路径12变为有效。其结果，向控制电路10的电源端子VCC上供给由数学式1确定的电源电压VCC1。当VOUT＝12V、ND2/NS＝1时，VCC1＝12V，从而向控制电路10提供充分的电源电压。
2、待机模式
在待机模式下，微电脑2断言STB信号。此时，分压电路26的分压比被设定为第二值K2，输出电压VOUT产生反馈而达到6V。微电脑2的消耗电力由其电源电压VOUT与其工作电流的乘积来确定，因此可以通过降低微电脑2的电源电压VOUT来减少消耗电力。
对于辅助转换器而言，为了使STB信号断言，第一开关SW1被接通，从而第二路径14变为有效。其结果，向控制电路10的电源端子VCC上供给由数学式2确定的电源电压VCC2。当VOUT＝12V、ND/NS＝2时，VCC2＝12V，从而即使在待机模式下，供给至控制电路10的电源电压VCC不会下降，而能够提供充分的电源电压。在将输出电压VOUT降低的待机模式下，电源电压VCC不会下降，由此可以防止控制电路10的工作不稳定。
另外，开关晶体管M1的门信号的振幅(高电平电压)与电源电压VCC实质上相同。进而，如图1所示的电路，若电源电压VCC下降，则无法充分接通开关晶体管M1，从而损失变大而恶化DC/DC转换器100的效率。对此，根据本实施例的DC/DC转换器100由于不会使电源电压VCC下降，所以可以抑制转换效率的恶化。
以上，基于实施例说明了本实用新型。这些实施例只是示例性的，本领域的技术人员应当理解：其各构成要素或各处理过程的组合可以有各种变形例，而且这种变形例也属于本实用新型的范围。以下，对这些变形例进行说明。
(第一变形例)
选择电路16在第二输出电容器Co2与辅助线圈L3的抽头TP之间，还可以包括与第二二极管D2串联设置的第二开关SW2。此时，在控制电路10上只需追加设置用于控制第二开关SW2的MASK2端子即可。图3所示的开关控制部70根据STB信号控制MASK2端子的状态，以用于在待机模式下断开第二开关SW2。
(第二变形例)
实施例中，在通常模式和待机模式下，第一开关SW1只是固定地被接通或断开，但是本实用新型并非局限于此。在该变形例中，选择电路16具有第一开关SW1和第二开关SW2。并且，使得各模式中变得有效的路径上的开关与开关信号OUT相同步，以此执行开关动作。
即，通常模式下，第一开关SW1固定地被断开，而第二开关SW2与开关信号OUT相同步而执行开关动作。控制电路10至少在开关晶体管M1被断开后的预定期间(称为屏蔽期间ΔT)内，断开第二开关SW2。控制电路10除了屏蔽期间ΔT以外，开关晶体管M1的接通期间Ton内，可以断开第二开关SW2也无妨。
控制电路10，在开关晶体管M1的接通期间Ton及屏蔽期间ΔT，将MASK2端子变为高阻抗(Open)。其结果，第二开关SW2被断开。在经过了屏蔽期间ΔT后的开关晶体管M1的断开期间Toff，控制电路10将MASK2信号变为低电平而接通第二开关SW2。
相反，在待机模式下，第二开关SW2被固定地断开，而第一开关SW1与开关信号OUT相同步而执行开关动作。
图4是示出根据第二变形例的开关控制部70a的构成的电路图。开关控制部70用于产生与接通信号Son及断开信号Soff中的至少一个方向同步的屏蔽信号MASK1、MASK2。具体来讲，开关控制部70包括：延迟电路72；逻辑门74；AND门78、79；输出晶体管76、77。
延迟电路72在屏蔽期间ΔT延迟图3中说明的低压侧驱动信号SL。逻辑门(NOR)74产生未被延迟的低压侧驱动信号SL与被延迟的低压侧驱动信号SL的否定逻辑和(NOR)。逻辑门74的输出为高电平的期间，有效路径上的开关被接通，而在低电平的期间，该开关被断开。
AND门78产生逻辑门74的输出与STB信号的逻辑积S1而输出到输出晶体管76的门。而且，AND门79产生逻辑门74与STB信号(反转逻辑；inversion logic)的逻辑积S2而输出到输出晶体管77的门。
接着，说明第二变形例的工作。图5是示出第二变形例的DC/DC转换器在通常模式下所工作的波形图。为了便于理解，对图5的纵轴及横轴进行了适当的放大、缩小，并且也对各波形图进行了简化。图5中，以从上到下的顺序示出了开关信号OUT、一次线圈L1之一端N1的电位VP、二次线圈L2之一端N2的电位VS、辅助线圈L3之抽头TP的电位VD1、屏蔽信号MASK2。
首先，说明主转换器。根据控制电路10产生开关信号OUT，而开关晶体管M1反复交替接通与断开。在开关晶体管M1为接通的期间，电压VP被固定在接地电压附近。
若开关晶体管M1被断开，则一次线圈L1上产生反电动势，而电压VP急剧上升。当VDC＝140V时，也有时峰值电压达到其2倍的280V。若开关晶体管M1被断开，则存储在一次线圈L1上的能量以电流的形式通过第一二极管D1传输到第一输出电容器Co1。
在二次线圈L2的一端，产生与一次线圈L1的电压VP成比例的，即具有陡峭的峰值的电压VS。二次线圈L2的一端与第一输出电容器Co1通过第一二极管D1相耦合(coupling)。从而，若第一输出电容器Co1的容量值小，则输出电压VOUT跟随电压VP而上升，以满足VOUT＝VP-Vf。在此，Vf为第一二极管D1的顺方向电压。但是，由于第一输出电容器Co1的容量值充分大，因此几乎不产生输出电压VOUT的上升，而保持一定水平。
接着，说明辅助转换器。在辅助线圈L3的电压VD1上，也产生如同电压VP的波纹电压噪声(ripple noise)。如图5所示，屏蔽信号MASK2在开关晶体管M1被断开后的屏蔽期间ΔT，变为高电平，从而断开第二开关SW2。该屏蔽期间ΔT与在电压VS上产生波纹电压噪声的期间相重叠(overlap)。
在屏蔽期间ΔT，由于第二开关SW2被断开，从而电压VD1的波纹电压噪声不会施加到第二输出电容器Co2，所以即使在第二输出电容器Co2的容量小的情况下，也可以抑制第二电压VCC的上升。
接着，说明该变形例的优点。当没有设置第二开关SW2，或者即使设置但在通常模式下固定地被接通时，在通常模式中，辅助线圈L3、第二二极管D2、第二输出电容器Co2会直接相连。此时，电压VP的波纹电压噪声也会显示在第二电压VCC。这是因为第二输出电容器Co2的容量值没有大到相当程度。
当在第二电压VCC上产生波纹电压噪声时，由于存在控制电路10的过电压保护(OVP)不必要地工作的隐患，所以对过电压保护的临界值电压的设计变得困难。或者，由于控制电路10所需要的耐压变高，因此成为了成本变高的原因。
对此，该第二变形例的DC/DC转换器100可以解决第二电压VCC大幅上升的问题，因此控制电路10的设计变得简单，或者可以降低成本。
对于第一开关SW1、第二开关SW2将示出如下的变形例。
例如，开关SW1、SW2由传输门(Transfer gate)构成也无妨。另外，第一开关SW1和第三二极管D3还可以替换，第二开关SW2和第二二极管D2也可以替换。
在第二变形例中，虽然说明了屏蔽期间ΔT被固定时的情形，但还可以基于一次线圈L1、二次线圈L2、辅助线圈L3上分别所产生的电压VP、VS、VD1中的某一个来动态地控制屏蔽期间ΔT的长度。
并且，在开关晶体管M1的接通期间Ton中，由于从辅助线圈L3至第二输出电容器Co2不会流动电流，因此第一开关SW1、第二开关SW2可以被断开，也可以被接通。只要是本领域的技术人员，可以设计出用于产生所需要的屏蔽信号MASK的各种开关控制部70。例如，开关控制部70可以基于接通信号Son、断开信号Soff、调制信号Smod、高压侧驱动信号SH、低压侧驱动信号SL中的某一个，或者它们的组合来构成。并且，代替延迟电路72，或者除了其以外，利用单触发电路或计数器、计时器也无妨。
(其它变形例)
实施例中，说明了变压器T1的辅助线圈L3由单一的线圈构成的情形，但本实用新型并非限定于此。图6是示出变形例的变压器T1的构成的电路图。
辅助线圈L3包含两个线圈L3a、L3b。线圈L3a的一端构成第一端子N3a，而线圈L3b的一端构成第二端子N3b。在该构成中，将线圈L3a、L3b各自的匝数分别设定为ND1、ND2即可。
即，辅助线圈L3，针对二次线圈L2的电压VS只要能够产生乘以不同系数的第一电压VD1、第二电压VD2即可，而可以为其它的构成。
在实施例中，说明了通过变换分压比K来变换输出电压VOUT的情形，但相比之下，变换基准电压VREF也无妨。
在实施例中，说明了并联稳压器(误差放大器)22设在变压器T1的二次侧的情形，但该误差放大器还可以设置在一次侧，或者也可以内设在控制电路10里。
在实施例中，说明了变压器T1的二次侧的负载(微电脑)对模式进行控制的情形，但本实用新型并非局限于此，用设在一次侧的电路来对模式进行控制也无妨。此时，只要将用于表示模式的控制信号通过光电耦合器从一次侧传输到二次侧即可。
只要是本领域的技术人员应当可以理解：控制电路10可以存在各种类型，并且其构成并非限定本实用新型。
例如，作为图3中的信号产生部54，代替比较器而可以使用能够检测预定的断开时间Toff的计时器电路。还可以通过事先预测释放能量所需的时间来固定断开时间Toff。此时，针对能量效率的恶化及替换，可以简化电路。
在实施例中，说明了DC/DC转换器100搭载于电子设备1上的情形，但本实用新型并非限定于此，还可以适用于各种电源装置。例如，DC/DC转换器100也可以使用在用于向电子设备供给电力的AC适配器。作为此时的电子设备，可以示出笔记本电脑、台式电脑、便携式电话终端、CD播放器等，但并非特别限定于此。
根据本实用新型，可以提供即使降低输出电压，也能够工作的绝缘型的DC/DC转换器。
虽然对特定实施例进行了说明，但这些实施例仅是通过示例性方式来进行展现的，其不意味着将限制本发明的范围。实际上，在此所描述的实施例可通过多种其他形式进行修改，进一步，在不脱离本发明的旨义下，可对所述的实施例的结构及方法进行各种省略、替换和变化。所附权利要求及其等同项将会覆盖这些变形及修改使其落入到本发明的范围和精神内。

Claims (12)

1.一种DC/DC转换器，其特征在于包括：
变压器，具有一次线圈、二次线圈及设在所述一次线圈侧的辅助线圈，而所述辅助线圈具有第一端子和第二端子，所述第一端子用于产生在所述二次线圈产生的电压上乘以第一系数而得到的第一电压，所述第二端子用于产生在所述二次线圈产生的电压上乘以大于所述第一系数的第二系数而得到的第二电压；
第一输出电容器，包括第一端和第二端，所述第一输出电容器的第一端具有固定的电位，所述第一输出电容器的第二端连接在所述DC/DC转换器的输出端子上；
第一二极管，在所述第一输出电容器的第二端与所述二次线圈的一端之间，以所述第一二极管的阴极位于所述第一输出电容器侧的方向设置；
开关晶体管，设在所述一次线圈的路径上；
第二输出电容器，包括第一端和第二端，所述第二输出电容器的第一端具有固定的电位；
第二整流元件，在所述第二输出电容器的第二端与所述辅助线圈的所述第一端子之间，以所述第二整流元件的阴极位于所述第二输出电容器侧的方向设置；
第三整流元件，在所述第二输出电容器的第二端与所述辅助线圈的所述第二端子之间，以所述第三整流元件的阴极位于所述第二输出电容器侧的方向设置；
选择电路，在所述输出端子的输出电压变为第一电平的第一模式中，选择包含所述第二整流元件的第一路经，在所述输出电压变为低于所述第一电平之第二电平的第二模式中，选择包含所述第三整流元件的第二路经；
控制电路，通过电源端子接收所述第二输出电容器所产生的电压，以用于控制所述开关晶体管的接通和断开。
2.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其特征在于所述辅助线圈包含在线圈中设置有抽头的一个线圈，其中所述抽头为所述第一端子，所述抽头的另一端为所述第二端子。
3.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其特征在于所述辅助线圈包含两个线圈，其中一个线圈的一端为所述第一端子，另一个线圈的一端为所述第二端子。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的DC/DC转换器，其特征在于还包括光电耦合器，以用于将控制信号从所述变压器的二次侧传输至所述变压器的一次侧，其中所述控制信号是基于所述DC/DC转换器的负载而产生，以用于使得所述DC/DC转换器在所述第一模式与所述第二模式之间转换以及控制所述选择电路。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的DC/DC转换器，其特征在于还包括：
误差放大器，产生基于所述输出电压与预定的基准电压之间的误差的误差信号；
光电耦合器，接收来自所述误差放大器的所述误差信号，将基于所述误差信号的反馈信号从所述变压器的二次侧传输到所述变压器的一次侧，
所述控制电路基于所述反馈信号控制所述开关晶体管的接通和断开。
6.根据权利要求5所述的DC/DC转换器，其特征在于还包括分压电路，以根据所述DC/DC转换器处于所述第一模式或所述第二模式来产生变换的分压比对所述输出电压进行分压而输出到所述误差放大器。
7.根据权利要求6所述的DC/DC转换器，其特征在于还包括光电耦合器，以用于将控制信号从所述变压器的二次侧传输至所述变压器的一次侧，其中所述控制信号是基于所述DC/DC转换器的负载而产生，以用于变换所述分压电路的分压比以及控制所述选择电路。
8.根据权利要求1至3、6和7中的任意一项所述的DC/DC转换器，其特征在于所述选择电路在所述第二输出电容器的第二端与所述辅助线圈的所述第二端子之间包含与所述第三整流元件相串联的第一开关。
9.根据权利要求8所述的DC/DC转换器，其特征在于所述选择电路在所述第二输出电容器的第二端与所述辅助线圈的所述第一端子之间还包含与所述第二整流元件相串联的第二开关。
10.根据权利要求8所述的DC/DC转换器，其特征在于所述第一开关包含PNP型双极晶体管，所述PNP型双极晶体管的集电极与所述第二输出电容器相连。
11.一种电源装置，其特征在于包括：
AC/DC转换器，将常用交流电压转换为直流电压；
根据权利要求1至10中的任意一项所述的DC/DC转换器，接收所述直流电压而降压后供给至负载。
12.一种电子设备，其特征在于包括：
微电脑；
根据权利要求1至10中的任意一项所述的DC/DC转换器，将输出电压供给至所述微电脑。
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