TWI677177B - 電源控制裝置、及絕緣型開關電源裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種電源控制裝置，其係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且 於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備： 接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號； 第1計時器，其計測特定之最小斷開時間； 第2計時器，其計測基於接通時間之時間； 最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，並將較長者設定為最小斷開時間；及 接通時序決定部，其基於上述所設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。

Description

電源控制裝置、及絕緣型開關電源裝置

本發明係關於一種電源控制裝置。

先前，開發有各種將經輸入之直流電壓轉換為所需之直流電壓的反馳方式之絕緣型開關電源裝置。就該絕緣型開關電源裝置而言，藉由對串聯連接於變壓器之一次繞組之開關元件進行開關驅動，而於變壓器之二次側獲得輸出電壓。於使開關元件接通時對變壓器充入激磁能，當使開關元件斷開時，激磁能經由配置於變壓器之二次側之二極體及平滑電容器而放電。絕緣型開關電源裝置之一例係例如揭示於日本專利特開2012-125084號公報。

又，作為開關電源裝置之控制方式，先前以來採用線性控制方式(例如電壓模式控制方式、電流模式控制方式)、或非線性控制方式(例如接通時間固定方式、斷開時間固定方式、遲滯窗口方式)。

此處，如上所述之反馳方式之絕緣型開關電源裝置中存在如下者，即，以使開關元件斷開之斷開時間不會變得過短的方式設定特定之最小斷開時間，並以斷開時間不會短於最小斷開時間之方式進行限制。

於上述情形時，在輸出電壓急遽地下降之暫態響應時，為使輸出電壓上升而將斷開時間設為最小斷開時間地控制開關，但根據使開關元件接通而向變壓器充入激磁能之狀況，有因斷開時間較短而無法充分地於二次 側將激磁能放電之情況。因此，有暫態響應之速度降低之問題。

又，當斷開時間被設為最小斷開時間時，激磁能之放電時間較短，故而於下一次使開關元件接通之時間點流向一次側之一次側電流變大。因此，亦有接通時產生之一次側電流之峰值上升之變化量變大的問題。

又，由於斷開時間被設為最小斷開時間，故而亦有開關頻率之變動變大之問題。

鑒於上述狀況，使暫態響應高速化、抑制一次側電流之峰值之上升、及降低開關頻率之變動成為第1課題。

進而，如上所述之反馳方式之絕緣型開關電源裝置中存在如下者，即，具有檢測一次側電流之過電流並進行保護之功能(OCP(Over Current Protection，過電流保護))。於此種絕緣型開關電源裝置中，進行如下控制：當偵測到一次側電流達到過電流保護位準(OCP位準)時，強制性地使開關元件斷開，當此後經過上述最小斷開時間時使開關元件再次接通。

於使開關元件斷開之期間，所產生之二次側電流減少，但若為如上所述之控制，則僅於稱為最小斷開時間之較短之期間設為斷開，故而二次側電流並未那麼減少，於下一次接通時開始流通之一次側電流變大，若一次側電流上升則會立即達到過電流保護位準，開關元件被再次斷開。因此，有如下問題：使開關元件接通而進行之於一次側之充電變得不充分，絕緣型開關電源裝置之輸出電壓之上升變慢。

若鑒於上述狀況，則可於過電流保護時加快輸出電壓之上升成為第2課題。

進而，於如上所述之絕緣型開關電源中存在如下者，即，將反饋反馳電壓(=將由輸出電壓與二次側二極體之正向電壓之和所獲得之電壓以變壓器之圈數比轉換為一次側而得之電壓)之信號於開關元件斷開時輸出 並用於控制。此時，自開始反饋信號之輸出後，於上述最小斷開時間之稍前之時序進行輸出之保持。

此處，關於反馳電壓，二次側二極體之正向電壓量成為誤差量，二次側電流變少而正向電壓變小之情況時間上越靠後，誤差越小。然而，上述最小斷開時間之稍前之時序係時間上靠前者，故而反饋信號之精度有可能不充分。

若鑒於上述狀況，則可將精度良好之狀態下之反饋反馳電壓之信號用於控制成為第3課題。

進而，於如上所述之反馳方式之絕緣型開關電源裝置中，有因變壓器之漏電感而導致於開關元件斷開時施加至開關元件之電壓產生振鈴之情況。為了防止該振鈴超過開關元件之耐壓而造成開關元件被破壞，多數情況下設置緩衝電路以抑制振鈴。

然而，上述緩衝電路對使用者而言為設計困難之電路，有當設計失敗時開關元件被破壞之虞。

若鑒於上述狀況，則即便未使用緩衝電路，亦可抑制於開關元件斷開時施加至開關元件之電壓產生之振鈴成為第4課題。

本發明之一態樣之電源控制裝置係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上 述開關元件接通之接通觸發信號；第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其計測基於接通時間之時間；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；及接通時序決定部，其基於上述所設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。

本發明之另一態樣之電源控制裝置係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：接通時間設定部，其基於上述開關元件之開關時之工作週期而設定接通時間；接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其對基於由上述接通時間設定部所設定之接通時間之時間進行計測；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；及 接通時序決定部，其基於上述所設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。

本發明之又一態樣之電源控制裝置係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：OCP部(過電流保護部)，其偵測一次側電流之過電流；斷開控制部，其於偵測到上述過電流時，使上述開關元件斷開；第1計時器，其於自藉由上述斷開控制部斷開起經延遲之時序，計測特定之最小斷開時間；接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；及接通時序決定部，其基於上述計測出之最小斷開時間與上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。

本發明之又一態樣之電源控制裝置係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：反饋信號輸出部，其產生、輸出反饋反馳電壓之反饋信號；接通觸發信號產生部，其基於上述反饋信號輸出部之輸出而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號； 第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其對接通時間之第1特定比率之時間進行計測；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；接通時序決定部，其基於上述所設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號決定使上述開關元件接通之時序；及時序控制部，其控制上述反饋信號輸出部之輸出時序；且上述時序控制部係以如下方式進行控制：自上述開關元件成為斷開後，至經過將上述特定之最小斷開時間之第2特定比率的時間、與上述接通時間之第1特定比率之時間之進而第3特定比率的時間加以比較後較長之時間之時序為止，輸出上述反饋信號，並於該時序保持輸出。

本發明之又一態樣之絕緣型開關電源裝置具備：變壓器，其包含在一端連接有輸入電壓之施加端之一次繞組、及二次繞組；主開關元件，其於上述一次繞組之另一端連接有電流流入端；副開關元件，其於上述主開關元件之上述電流流入端連接有電流流入端；及電壓施加部，其以按照上述主開關元件與上述副開關元件均成為接通之狀態、上述主開關元件成為斷開且上述副開關元件成為接通之狀態、上述主開關元件與上述副開關元件均成為斷開之狀態之順序轉變之方式，對上述副開關元件之控制端施加電壓。

本發明之又一態樣之電源控制裝置係使用於絕緣型開關電源裝置 者，該絕緣型開關電源裝置具備包含一端連接輸入電壓之施加端之一次繞組、及二次繞組之變壓器；且上述電源控制裝置具備：主開關元件，其電流流入端連接於上述一次繞組之另一端；副開關元件，其電流流入端連接於上述主開關元件之上述電流流入端；及電壓施加部，其以上述副開關元件較上述主開關元件更遲地成為斷開之方式，對上述副開關元件之控制端施加電壓。

1‧‧‧電源控制IC

1'‧‧‧電源控制IC

10‧‧‧絕緣型開關電源裝置

10'‧‧‧絕緣型開關電源裝置

11‧‧‧差分電路

13‧‧‧比較器

14‧‧‧邏輯部

15‧‧‧驅動器

16‧‧‧計時器部

17‧‧‧濾波器

18‧‧‧漣波產生部

19‧‧‧OCP部(過電流保護部)

141‧‧‧第1閂鎖電路

142‧‧‧第2閂鎖電路

143~145‧‧‧AND電路

146‧‧‧OR電路

161‧‧‧最小斷開時間計時器

162‧‧‧1/2接通時間計時器

163‧‧‧最小接通時間計時器

164‧‧‧接通時間計時器

165‧‧‧反相器

166‧‧‧反相器

167‧‧‧AND電路

168‧‧‧屏蔽期間計時器

169‧‧‧閂鎖電路

1611‧‧‧最小斷開時間計時器

1621‧‧‧1/2接通時間計時器

C2‧‧‧平滑電容器

C17‧‧‧電容器

C164‧‧‧電容器

CP‧‧‧比較器

CP164‧‧‧比較器

D2‧‧‧二極體

GT‧‧‧閘極電壓

I11‧‧‧電流(汲極電流)

I12‧‧‧電流(汲極電流)

Ic‧‧‧定電流電路

Ip‧‧‧一次側電流

Ippk1‧‧‧峰值

Ippk1'‧‧‧峰值

Ippk2‧‧‧峰值

Ippk2'‧‧‧峰值

Is‧‧‧二次側電流

Ispk‧‧‧峰值

L1‧‧‧一次繞組

L2‧‧‧二次繞組

M1‧‧‧開關元件

M11‧‧‧主開關元件

M12‧‧‧副開關元件

PWM‧‧‧信號

pwm1‧‧‧第1PWM信號

pwm2‧‧‧第2PWM信號

R11‧‧‧電阻

R12‧‧‧電阻

R17‧‧‧電阻

R171‧‧‧電阻

R172‧‧‧電阻

S1‧‧‧面積

S2‧‧‧面積

SWT‧‧‧開關時序信號

t1‧‧‧時序

T1‧‧‧電源端子

t2‧‧‧時序

T2‧‧‧反饋端子

t3‧‧‧時序

T3‧‧‧開關輸出端子

t4‧‧‧時序

T4‧‧‧接地端子

t5‧‧‧時序

T5‧‧‧REF端子

t11‧‧‧時序

t11'‧‧‧時序

t12‧‧‧時序

t12'‧‧‧時序

t13‧‧‧時序

t13'‧‧‧時序

t14‧‧‧時序

t14'‧‧‧時序

t15'‧‧‧時序

t21‧‧‧時序

t21'‧‧‧時序

t22‧‧‧時序

t22'‧‧‧時序

t23‧‧‧時序

t23'‧‧‧時序

t24‧‧‧時序

t24'‧‧‧時序

t25‧‧‧時序

t25'‧‧‧時序

t26'‧‧‧時序

t31‧‧‧時序

t32‧‧‧時序

t33‧‧‧時序

t34‧‧‧時序

t35‧‧‧時序

T41‧‧‧接地端子

T42‧‧‧接地端子

T171‧‧‧輸入端子

T172‧‧‧第1輸出端子

T173‧‧‧第2輸出端子

T1/2on‧‧‧時間

Tgon‧‧‧FET接通觸發信號

Tmin_off‧‧‧時間

Tmsk‧‧‧屏蔽期間

toff2‧‧‧放電時間

Tr1‧‧‧變壓器

V1‧‧‧濾波器輸出電壓

V2‧‧‧濾波器輸出電壓

V3‧‧‧輸出電壓

V164‧‧‧(非反相輸入端子之)電壓

Vcc‧‧‧電源電壓

Vg11‧‧‧閘極電壓

Vg12‧‧‧閘極電壓

Vin‧‧‧輸入電壓

Vm‧‧‧鏡電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vref‧‧‧基準電壓

Vsw‧‧‧開關電壓

Vth1‧‧‧閾值電壓

Vth11‧‧‧閾值電壓

Vth12‧‧‧閾值電壓

VTref‧‧‧REF端子電壓

VTref2‧‧‧輸出

△Ip‧‧‧上升變化量

△Ip'‧‧‧上升變化量

圖1係本發明之一實施形態之絕緣型開關電源裝置的整體構成圖。

圖2係表示本發明之一實施形態之電源控制IC之內部構成的方塊圖。

圖3係表示計時器部及邏輯部之具體之一構成例之圖。

圖4係表示濾波器之一構成例之圖。

圖5係表示接通時間計時器之一構成例之圖。

圖6係表示使開關元件斷開時之二次側電流之減少的情況之一例之圖。

圖7係表示因負載變動而導致輸出電壓下降之暫態響應時之各PWM信號及各計時器輸出之一例的時序圖。

圖8A係表示僅使用最小斷開時間計時器之比較例之各波形例之時序圖。

圖8B係與比較例之圖8A對應之本發明之實施形態的時序圖。

圖9A係表示比較例之絕緣型開關電源裝置中之過電流保護時的動作之一例之時序圖。

圖9B係表示本發明之實施形態之絕緣型開關電源裝置中之過電流保 護時的動作之一例之時序圖。

圖10係表示控制差分電路之輸出時序之構成之圖。

圖11係表示使開關元件斷開時之開關電壓之波形例之圖。

圖12係本發明之變化例之絕緣型開關電源裝置之整體構成圖。

圖13係表示於本發明之變化例之絕緣型開關電源裝置中，使主開關元件斷開時之各波形之一例之時序圖。

<絕緣型開關電源裝置之整體構成>

以下，參照圖式對本發明之一實施形態進行說明。圖1係表示本發明之一實施形態之絕緣型開關電源裝置10之整體構成之圖。絕緣型開關電源裝置10係自輸入電壓Vin產生輸出電壓Vout之反馳方式之DC/DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)轉換器。又，絕緣型開關電源裝置10係進行如下所述之適應型接通時間控制作為控制方式。

絕緣型開關電源裝置10具備電源控制IC(Integrated Circuit，積體電路)1、外置於電源控制IC1之各種分立零件(變壓器Tr1、二極體D2、平滑電容器C2、電阻R11、及電阻R12)。

電源控制IC1(電源控制裝置)係總體地控制絕緣型開關電源裝置10之整體動作之主體(半導體裝置)。電源控制IC1為確立與外部之電性連接而具有電源端子T1、反饋端子T2、開關輸出端子T3、接地端子T4、及REF端子T5。

將直流電壓之輸入電壓Vin被施加至電源端子T1，且施加於變壓器Tr1所具有之一次繞組L1之一端。一次繞組L1之另一端係經由外置之電阻R11而連接於反饋端子T2，並且連接於開關輸出端子T3。變壓器Tr1所具 有之二次繞組L2之一端連接於二極體D2之陽極。於二極體D2之陰極與二次繞組L2之另一端之間，連接平滑電容器C2。於電容器C2之一端與二極體D2之陰極之連接點產生輸出電壓Vout。於接地端子T4連接接地電位之施加端。於REF端子T5連接外置之電阻R12之一端。

圖2係表示電源控制IC1之內部構成之方塊圖。電源控制IC1構成為具有差分電路11、比較器13、邏輯部14、驅動器15、計時器部16、濾波器17、漣波產生部18、OCP部(過電流保護部)19、及開關元件M1，且將該等各構成要素集成化於1個晶片。

包含N通道MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)之開關元件M1之汲極經由開關輸出端子T3連接於一次繞組L1之一端。開關元件M1之源極經由接地端子T4連接於接地電位之施加端。

當開關元件M1成為接通時，電流流向變壓器Tr1之一次繞組L1，對變壓器Tr1充入激磁能。此時，二極體D2為斷開。其次，當開關元件M1成為斷開時，已充入之激磁能自變壓器Tr1之二次繞組L2通過二極體D2而放電，由平滑電容器C2進行平滑後產生輸出電壓Vout。此時，電流流向二極體D2。

於開關元件M1斷開時，一次繞組L1中產生下述(1)式所示之反馳電壓VOR。

VOR=Np/Ns×(Vout+Vf) (1)

其中，Np：一次繞組L1之圈數、Ns：二次繞組L2之圈數、Vf：二極體D2之正向電壓

此時，開關元件M1之汲極電壓即開關電壓Vsw係以下述(2)式表示。

Vsw=Vin+VOR (2)

差分電路11連接於被施加輸入電壓Vin之電源端子T1、與一端被施加開關電壓Vsw之電阻R11之另一端連接的反饋端子T2、及連接有電阻R12之一端之REF端子T5。藉此，藉由差分電路11，利用電阻R11將開關電壓Vsw與輸入電壓Vin之差量進行電壓、電流轉換，藉由轉換後之電流及電阻R12而於REF端子T5產生REF端子電壓VTref。即，REF端子電壓VTref係作為反饋反馳電壓VOR之反饋信號產生。差分電路11相當於反饋信號輸出部。

差分電路11進行如下動作：於開關元件M1斷開時，將REF端子電壓VTref直接輸出作為輸出VTref2；及保持某時序之輸出VTref2。差分電路11係將輸出VTref2輸出至比較器13。

比較器13比較輸出VTref2與由漣波產生部18產生之例如三角波狀之基準電壓Vref，將作為比較結果之FET(Field Effect Transistor，場效應晶體管)接通觸發信號Tgon輸出至邏輯部14。比較器13相當於接通觸發信號產生部。

邏輯部14產生第1PWM信號pwm1及第2PWM信號pwm2。第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2係脈衝狀之信號，且接通工作週期基本上相同。

濾波器17藉由將第1PWM信號pwm1過濾而提取接通工作週期資訊。濾波器17相當於工作週期資訊獲取部。計時器部16及邏輯部14基於來自濾波器17之接通工作週期資訊，設定使開關元件M1接通之期間即接通時間。為於如成為所設定之接通時間之時序將開關元件M1自接通切換為斷開，邏輯部14將第2PWM信號pwm2設為Low(低)位準。

又，計時器部16及邏輯部14基於來自濾波器17之接通工作週期資訊，設定作為使開關元件M1斷開之期間之斷開時間之最小值即最小斷開時間。為於基於所設定之最小斷開時間及來自比較器13之FET接通觸發信號Tgon之時序將開關元件M1自斷開切換為接通，邏輯部14將第2PWM信號pwm2設為High(高)位準。

驅動器15基於由邏輯部14產生之第2PWM信號pwm2產生閘極電壓GT並將其施加至開關元件M1之閘極。藉此，開關元件M1被進行接通/斷開控制。

又，計時器部16產生指示差分電路11中所包含之開關(未圖示)之接通/斷開時序之開關時序信號SWT並輸出至差分電路11。差分電路11於開關時序信號SWT指示接通之情形時，將REF端子電壓VTref直接輸出作為輸出VTref2，於指示斷開之情形時，保持自接通切換為斷開之時序之輸出VTref2。

<關於接通時間/斷開時間設定控制>

其次，對利用本實施形態之電源控制IC1之設定接通時間/斷開時間之控制進行說明。圖3係表示計時器部16及邏輯部14之具體之一構成例之圖。

計時器部16具有最小斷開時間計時器161、1/2接通時間計時器162、最小接通時間計時器163、接通時間計時器164、及反相器165。邏輯部14具有第1閂鎖電路141、第2閂鎖電路142、及(AND)電路143~145、以及或(OR)電路146。第1閂鎖電路141輸出第1PWM信號pwm1。第2閂鎖電路142將第2PWM信號pwm2輸出至驅動器15。

第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142係藉由輸入至設定端子之信號被 同時設定，且藉由輸入至重設端子之信號而基本上同時地(除利用OCP部19之過電流檢測時以外)重設，故而第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2同步且接通工作週期相同。

於藉由設定第1閂鎖電路141使得第1PWM信號pwm1自Low上升為High時，即於藉由第2PWM信號pwm2使得開關元件M1成為接通時，反相器165之輸出成為Low，藉此，最小接通時間計時器163及接通時間計時器164被重設。

最小接通時間計時器163於被重設時開始特定之最小接通時間(固定值)之計測。此處，特定之最小接通時間係決定輸出電壓Vout之過升壓之程度之參數。接通時間計時器164於被重設時，開始接通時間之計測，該接通時間係藉由基於第1PWM信號pwm1由濾波器17產生之濾波器輸出電壓V1而設定。

此處，圖4係表示濾波器17之一構成例之圖。濾波器17具有電阻R17、電容器C17、分壓用之電阻R171及R172。於電阻R17之一端，連接有被施加第1PWM信號pwm1之輸入端子T171。電阻R17之另一端連接於電容器C17之一端，並且連接於產生濾波器輸出電壓V1之第1輸出端子T172。電容器C17之另一端連接於接地電位之施加端。即，低通濾波器包含電阻R17及電容器C17，使第1PWM信號pwm1通過低通濾波器後之信號成為濾波器輸出電壓V1。因此，濾波器輸出電壓V1表示第1PWM信號pwm1之接通工作週期資訊。

又，圖5係表示接通時間計時器164之一構成例之圖。接通時間計時器164係具有定電流電路Ic、電容器C164及比較器CP164之所謂燈計數器。於電源電壓Vcc與接地電位之間，串聯連接有定電流電路Ic及電容器 C164，其連接點連接於比較器CP164之非反相輸入端子(+)。對比較器CP164之反相輸入端子(-)施加濾波器輸出電壓V1。比較器CP164之輸出成為接通時間計時器164之輸出。

當接通時間計時器164被重設時，蓄積於電容器C164之電荷被放電。繼而，利用由定電流電路Ic控制為固定之電流對電容器C164進行充電。藉由電容器C164之充電，比較器CP164之非反相輸入端子之電壓V164達到作為基準電壓之濾波器輸出電壓V1之前之時間t以下述(3)式表示。

t=C×V1/I (3)

其中，C：電容器C164之電容、I：定電流值

重設時，比較器CP164之輸出為Low，當經過上述時間t而比較器CP164之非反相輸入端子之電壓V164達到濾波器輸出電壓V1時，比較器CP164之輸出成為High。

再者，最小接通時間計時器163可包含與圖5所示之構成相同之燈計數器。此時，比較器之基準電壓、定電流電路之定電流值、及電容器之電容係以上述時間t成為特定之最小接通時間之方式被適當設定。

最小接通時間計時器163之輸出與接通時間計時器164之輸出被輸入至AND電路145。於藉由AND電路145而最小接通時間計時器163與接通時間計時器164之各輸出均成為High時，AND電路145之輸出成為High。即，於計測出由最小接通時間計時器163計測之特定之最小接通時間與由接通時間計時器164計測之接通時間中之較長者之時序，AND電路145之輸出成為High。因此，於接通時間短於特定之最小接通時間之情形時，會被限制為特定之最小接通時間。AND電路145相當於斷開時序決定部。

AND電路145之輸出被輸入至第1閂鎖電路141之重設端子，並且被輸入至OR電路146。對於OR電路146，亦輸入OCP部19之輸出。OR電路146之輸出被輸入至第2閂鎖電路142。未檢測出過電流之通常時，OCP部19之輸出成為Low，故而於AND電路145之輸出成為High之時序，第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142均被重設。斷開控制部包含OR電路146及第2閂鎖電路142。

藉此，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均切換為低(Low)位準，藉由第2PWM信號pwm2使開關元件M1斷開，且規定接通時間。

當第1PWM信號pwm1成為低(Low)位準時，最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162均被重設。最小斷開時間計時器161於被重設時開始特定之最小斷開時間(固定值)之計測。於開關元件M1斷開時，藉由差分電路11直接輸出REF端子電壓VTref，並保持輸出，但由於剛將開關元件M1斷開後開關電壓Vsw產生振鈴，故而必須確保振鈴穩定之前之時間，決定上述特定之最小斷開時間。

最小斷開時間計時器可包含與圖5所示之構成相同之燈計數器。此時，比較器之基準電壓、定電流電路之定電流值、電容器之電容係以上述時間t成為特定之最小斷開時間之方式適當設定。

又，1/2接通時間計時器162於被重設時，開始接通時間之50%之時間之計測。此處，於開關元件M1為接通時流向一次繞組L1之一次側電流Ip上升，當開關元件M1被設為斷開時，流向二次繞組L2之二次側電流Is產生將圈數比乘以一次側電流之峰值而得之峰值。而且，二次側電流隨著時間之經過而緩慢地減少。圖6係表示使開關元件M1斷開時之二次側電流Is之減少的情況之一例之圖。如圖6般，二次側電流Is自斷開之時間點之 峰值Ispk緩慢地減少，於經過放電時間toff2時成為零。放電時間toff2之50%(1/2toff2)之時間為止之放電之放電量較平均之放電量(面積S1)多出面積S2之放電量之程度，故而可實現有效率之放電。相反，若超過放電時間toff2之50%，則效率會變差。

因此，只要將放電時間(即斷開時間)延長至放電時間toff2之50%便可，但實際之放電時間toff2係依存於變壓器Tr1及負載狀況，故而難以推測。由此，於本實施形態中，作為類似於放電時間toff2之50%之標準，設為將斷開時間延長至接通時間之50%為止。

具體而言，於圖4所示之濾波器17之構成中，藉由電阻值相等之電阻R171、R172將濾波器輸出電壓V1分壓並自第2輸出端子T173作為濾波器輸出電壓V2輸出。藉此，濾波器輸出電壓V2成為濾波器輸出電壓V1之50%。而且，與圖5所示之燈計數器之構成同樣地構成1/2接通時間計時器162，且施加濾波器輸出電壓V2作為比較器之基準電壓。藉此，1/2接通時間計時器162自被重設而輸出成為Low後，於計測到接通時間之50%之時間點使輸出為High。

對於AND電路144，輸入最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162之各輸出。AND電路144之輸出係於最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162之各輸出均成為High時被設為High。即，特定之最小斷開時間與接通時間之50%中之較長者被選擇並設定為最小斷開時間。AND電路144相當於最小斷開時間設定部。

而且，對於AND電路143，輸入FET接通觸發信號Tgon及AND電路144之輸出。藉此，於FET接通觸發信號Tgon、及AND電路144之輸出均成為High時，AND電路143之輸出被設為High。即，若FET接通觸發信號 Tgon成為High之時序為經過上述所設定之最小斷開時間後，則選擇該時序，若經過上述所設定之最小斷開時間之時序較FET接通觸發信號Tgon成為High之時序更靠後，則選擇經過最小斷開時間之時序。即，斷開時間被以不短於最小斷開時間之方式進行限制。AND電路143相當於接通時序決定部。

AND電路143之輸出被輸入至第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142之各設定端子。由此，於AND電路143之輸出被設為High之時序，第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142均被設定，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均切換為High。藉此，開關元件M1成為接通，且被規定斷開時間。

於因負載變動而導致輸出電壓Vout下降之情形時，以將上述所設定之最小斷開時間設為斷開時間之方式將開關元件M1接通。此時，第1PWM信號pwm1之接通工作週期變大，藉由濾波器輸出電壓V1設定之接通時間變長。如此，藉由進行使用第1PWM信號pwm1之接通工作週期之資訊設定接通時間的適應性接通時間控制，可改善針對負載變動之應答特性。

此處，圖7係表示因負載變動而導致輸出電壓Vout下降之暫態響應時之各PWM信號及各計時器輸出之一例的時序圖。再者，於圖7中，除此以外，亦表示接通時間計時器164中之比較器CP164之非反相輸入端子之電壓V164(圖5)、AND電路145、144之各輸出、及FET接通觸發信號Tgon。於時序t1，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均被設為High，開關元件M1被設為接通。於是，最小接通時間計時器163與接通時間計時器164均被重設，各計時器之輸出成為Low。當接通時間計時器 164被重設時，電壓V164因電容器C164之放電而成為零。之後，藉由利用定電流電路Ic對電容器C164之充電，電壓V164以特定之速度上升。

繼而，當藉由最小接通時間計時器163計測特定之最小接通時間時，最小接通時間計時器163之輸出被設為High(時序t2)。其後，當電壓V164達到濾波器輸出電壓V1後，藉由接通時間計時器164計測接通時間時，接通時間計時器164之輸出被設為High(時序3)。於該時序，AND電路145之輸出成為High，故而第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142均被重設，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均被設為Low，開關元件M1被設為斷開。

此時，最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162均被重設，各計時器之輸出成為Low。其後，當藉由最小斷開時間計時器161計測特定之最小斷開時間時，最小斷開時間計時器161之輸出被設為High(時序t4)。其後，當藉由1/2接通時間計時器162計測接通時間之50%之時間時，1/2接通時間計時器162之輸出被設為High(時序t5)。此處，FET接通觸發信號Tgon成為High之時序先於時序t5，故而於時序t5，AND電路143之輸出成為High。藉此，第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142均被設定，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均被設為High，開關元件M1被設為接通。

如此，將較特定之最小斷開時間更長之接通時間之50%之時間設定為最小斷開時間，故而與將特定之最小斷開時間設為斷開時間之情形相比，可確保放電時間，且可使暫態響應高速化。再者，上述50%之特定比率係一例，例如只要設定為20%~80%之比率，則可發揮一定之效果。又，接通時間計時器164基於表示第1PWM信號pwm1之接通工作週期資 訊之濾波器輸出電壓V1及電壓V164而決定接通時間。即，作為接通時間設定部之接通時間計時器164基於開關元件M1之開關時之工作週期而設定接通時間。而且，1/2接通時間計時器162對藉由接通時間計時器164設定之接通時間之50%之時間進行計測。

又，此處，使用圖8A及圖8B說明與假設僅使用最小斷開時間計時器設定最小斷開時間之實施形態之比較。圖8A係表示用於僅使用最小斷開時間計時器之比較之實施形態之各波形例的時序圖。於圖8A中，自上段起表示PWM信號、最小斷開時間計時器之輸出、一次側電流Ip、及二次側電流Is之各波形例。

於圖8A中，表示PWM信號成為High而開關元件成為接通之時序t11之後，因負載變動而導致輸出電壓Vout下降之情形。於開關元件接通之期間，一次側電流Ip增加。於PWM信號成為Low而開關元件成為斷開之時序t12，最小斷開時間計時器被重設而開始計測特定之最小斷開時間。於時序t12，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is對應於1側電流Ip之峰值而產生，之後減少。

於時序t13結束計測最小斷開時間，最小斷開時間計時器之輸出成為High。此處，因輸出電壓Vout之下降導致FET接通觸發信號Tgon於時序t13之前成為High，故而於時序t13，PWM信號被設為High，開關元件成為接通。此處，二次側電流Is成為零，一次側電流Ip係相應於二次側電流Is之值而產生，之後增加。繼而，於時序t14，PWM信號被設為Low，開關元件成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零。

圖8B係與比較例之圖8A對應之本實施形態之時序圖。於圖8B中，自上段起表示第1PWM信號pwm1(及第2PWM信號pwm2)、最小斷開時間計 時器161之輸出、1/2接通時間計時器162之輸出、一次側電流Ip、及二次側電流Is之各波形例。

於圖8B中，於第1PWM信號pwm1被設為Low而開關元件M1成為斷開之時序t12'，最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162均被重設，各計時器開始時間計測。此處，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is產生並於之後減少。於圖8B中，於最小斷開時間計時器161結束計測特定之最小斷開時間之時序t13'之後，1/2接通時間計時器162於時序t14'結束計測接通時間之50%。此處，因輸出電壓Vout之下降導致FET接通觸發信號Tgon於時序t14'之前成為High，故而於時序t14'，第1PWM信號pwm1被設為High，開關元件M1成為接通。此處，二次側電流Is成為零，一次側電流Ip相應於二次側電流Is之值而產生，之後增加。而且，於時序t15'，第1PWM信號pwm1被設為Low，開關元件M1成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零。

於圖8B中，與圖8A相比，於在計測較特定之最小斷開時間長之接通時間之50%之時序規定斷開時間，故而藉由確保二次側之放電時間而使二次側電流Is減少至更低之值。藉此，可使開關元件M1成為接通時所產生之一次側電流Ip之值變低，故而與圖8A中之一次側電流之自峰值Ippk1向峰值Ippk2之上升變化量相比，可抑制圖8B中之一次側電流之自峰值Ippk1'向峰值Ippk2'之上升變化量。

又，可知就圖8B而言，與圖8A相比，可抑制開關週期(開關頻率)之變動。

再者，與特定之最小斷開時間加以比較之時間並不限定於接通時間之固定值即特定比率(例如50%)之時間，亦可根據負載狀況而將上述特定 比率控制為可變。

<關於過電流保護時之動作>

其次，使用圖9A及圖9B對本實施形態之絕緣型開關電源裝置10之過電流保護時之動作進行說明。

圖9A係表示用以與本實施形態加以比較之比較例之絕緣型開關電源裝置的過電流保護時之動作之一例之時序圖。於圖9A中，於PWM信號成為High且開關元件成為接通之時序t21，一次側電流Ip開始流通並於之後上升。繼而，於偵測到一次側電流Ip產生過電流，且一次側電流Ip達到特定之OCP位準之時序t22，PWM信號被設為Low，開關元件成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is產生並於之後減少。

於時序t22，最小斷開時間計時器被重設，開始計測特定之最小斷開時間。繼而，當於時序t23結束計測最小斷開時間時，PWM信號被設為High，開關元件成為接通。此時，二次側電流Is成為零，一次側電流Ip開始流通並於之後上升。繼而，於偵測到一次側電流Ip達到OCP位準之時序t24，PWM信號被設為Low，開關元件成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is開始流通。

與此相對，於本實施形態中，作為過電流保護時之動作之一例，成為圖9B所示之時序圖。此處，如圖2所示，OCP部19係藉由偵測將開關元件M1之接通電阻值乘以一次側電流Ip之電流值所獲得之電壓值即開關電壓Vsw達到特定之參考電壓，偵測過電流。

於圖9B中，於第1PWM信號pwm1及第2PWM信號pwm2成為High而開關元件成為接通之時序t21'，一次側電流Ip開始流通並於之後增加。繼而，當藉由OCP部19於時序t22'偵測一次側電流Ip之過電流時，OCP部19 將High之輸出信號輸出至OR電路146(圖3)。藉此，OR電路146之輸出成為High，第2閂鎖電路142被重設，第2PWM信號pwm2被設為Low，開關元件M1成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is開始流通並於之後減少。

然而，於時序t22'，AND電路145之輸出為Low，一次側電流Ip達到OCP位準，故而第2PWM信號pwm2成為Low，但第1閂鎖電路141未被重設，第1PWM信號pwm1維持High。其後，於AND電路145之輸出成為High之時序t23'，第1閂鎖電路141被重設，第1PWM信號pwm1成為Low。此時，最小斷開時間計時器161與1/2接通時間計時器162均被重設，開始時間計測。

繼而，於最小斷開時間計時器161結束計測特定之最小斷開時間之時序t24'之後，於時序t25'，1/2接通時間計時器162結束計測接通時間之50%之時間。又，此時，因過電流狀態而導致輸出電壓Vout較低，故而FET接通觸發信號Tgon已成為High。因此，於時序25'，第1閂鎖電路141與第2閂鎖電路142均被設定，第1PWM信號pwm1與第2PWM信號pwm2均被設為High。藉此，開關元件M1成為接通。此時，二次側電流Is成為零，一次側電流Ip開始流通並於之後增加。

繼而，於藉由OCP部19而偵測到一次側電流Ip達到OCP位準之時序t26'，第2PWM信號pwm2被設為Low，開關元件M1成為斷開。此時，一次側電流Ip成為零，二次側電流Is開始流通並於之後減少。

如此，於本實施形態中，於偵測到過電流之時序t22'使開關元件M1斷開，但於之後之時序t23'延遲地將第1PWM信號pwm1設為Low並重設最小斷開時間計時器161及1/2接通時間計時器162，故而僅於時序t22'~t23' 之期間T1，二次側之放電時間延長。進而，於本實施形態中，藉由利用1/2接通時間計時器162計測較特定之最小斷開時間長之期間T2而規定斷開期間，故而放電時間進一步延長。

藉此，相較比較例之圖9A所示之一次側電流Ip的開始流通之值之上升變化量△Ip，可抑制本實施形態之圖9B所示的一次側電流Ip之開始流通之值之上升變化量△Ip'。於圖9A中，上升變化量△Ip變大，一次側電流Ip會立即達到OCP位準(時序t24)，故而一次側之充電時間變短，輸出電壓之上升變遲。與此相對，於圖9B中，藉由抑制上升變化量△Ip'，使一次側電流Ip達到OCP位準之前之時間(時序t25'~t26')變長，藉此，可確保一次側之充電時間，並可加快輸出電壓Vout之上升。

<關於差分電路之輸出時序控制>

其次，對本實施形態之絕緣型開關電源裝置10中之差分電路11之輸出時序控制進行說明。如上所述，差分電路11於開關元件M1斷開時直接輸出REF端子電壓VTref，並保持輸出。於圖10中表示控制利用差分電路11之輸出時序之構成。圖10所示之計時器部16相當於時序控制部。

圖10所示之計時器部16具有最小斷開時間計時器1611、1/2接通時間計時器1621、反相器166、AND電路167、屏蔽期間計時器168、及閂鎖電路169。再者，圖10所示之計時器部16係與上述圖3所示之計時器部16相同者，即，於圖3之計時器部16中省略圖10所示之構成，但實際上進而具有該構成。

最小斷開時間計時器1611對最小斷開時間計時器161所計測之特定之最小斷開時間之95%的時間進行計測。1/2接通時間計時器1621與圖5所示之燈計數器同樣地構成，且施加濾波器17所輸出之輸出電壓V3作為比較 器之基準電壓。輸出電壓V3係上述輸出電壓V2(圖4)之95%之電壓。藉此，1/2接通時間計時器1621對接通時間之50%之進而95%之時間進行計測。再者，關於最小斷開時間計時器1611及1/2接通時間計時器1621之稱為95%之比率係一例，只要為小於100%之比率則亦可使用其他比率(例如70%以上之比率)。

對於反相器166，輸入第1閂鎖電路141輸出之第1PWM信號pwm1。最小斷開時間計時器1611、1/2接通時間計時器1621、及反相器166之各輸出被輸入至AND電路167。AND電路167之輸出被輸入至閂鎖電路169之重設端子。

屏蔽期間計時器168係計測特定之屏蔽期間(例如240 nsec)。屏蔽期間計時器168之輸出被輸入至閂鎖電路169之設定端子。閂鎖電路169之輸出被設為開關時序信號SWT而輸入至差分電路11。

若對此種構成之動作進行說明，則當第1PWM信號pwm1(及第2PWM信號pwm2)成為Low，開關元件M1成為斷開時，屏蔽期間計時器168被重設而開始時間計測，輸出成為Low，反相器166之輸出成為High。此時，最小斷開時間計時器1611與1/2接通時間計時器1621均被重設，開始時間計測，各計時器之輸出成為Low。再者，當各時間計測結束時，各計時器之輸出成為High。

屏蔽期間計時器168於計測特定之屏蔽期間時，將輸出設為High。於是，閂鎖電路169被設定，且將開關時序信號SWT設為High。藉此，差分電路11中所包含之開關(未圖示)成為接通，差分電路11開始將REF端子電壓VTref直接輸出作為輸出VTref2之動作。

其後，於藉由最小斷開時間計時器1611計測特定之最小斷開時間之 95%之時序與藉由1/2接通時間計時器1621計測接通時間之50%之進而95%之時序中的較遲之時序，AND電路167成為High。於是，閂鎖電路169被重設，且將開關時序信號SWT設為Low。藉此，差分電路11中所包含之開關被設為斷開，差分電路11保持自接通至斷開之切換時序之輸出VTref2。

此處，將使開關元件M1斷開時之開關電壓Vsw之波形例示於圖11。如圖11所示，於剛使開關元件M1斷開後，因變壓器Tr1之一次繞組L1所具有之漏電感，導致開關電壓Vsw產生振鈴。因此，藉由利用屏蔽期間計時器168僅對屏蔽期間Tmsk進行屏蔽，使產生振鈴期間不進行將REF端子電壓VTref直接輸出之動作。

當經過屏蔽期間Tmsk時，開始將REF端子電壓VTref直接輸出之動作。其後，於經過特定之最小斷開時間之95%之時間Tmin_off與接通時間之50%之進而95%之時間T1/2on中之較長者時，進行輸出之保持(於圖11之例中T1/2on較長)。於Tmin_off較長之情形時，於經過特定之最小斷開時間之時序以後，開關元件M1被設為接通，於T1/2on較長之情形時，於經過接通時間之50%之時序以後，開關元件M1被設為接通。因此，進行輸出之保持之時序先於開關元件M1成為接通之時序，故而可於二次側電流Is流通時進行輸出之保持。即，可抑制開關元件M1成為接通之時序與保持輸出之時序重疊而導致輸出產生異常之情況。

又，REF端子電壓VTref係反饋反馳電壓VOR之信號，反馳電壓VOR以上述(1)式表示。(1)式中之二極體D2之正向電壓Vf量成為誤差量，故而二次側電流Is越接近零，Vf越變小，誤差越變小。即，時間上越往後，作為保持輸出之時序越適當。於T1/2on較Tmin_off長之情形時，可將保持 輸出之時序設為時間上更往後。

<與開關元件相關之變化例>

其次，對以上所說明之本實施形態之絕緣型開關電源裝置的變化例進行敍述。將變化例之絕緣型開關電源裝置10'之構成示於圖12。圖12所示之絕緣型開關電源裝置10'具備電源控制IC1'。

電源控制IC1'構成為具有主開關元件M11、副開關元件M12、電阻R12、及比較器CP。再者，於電源控制IC1'中，關於除圖12所示之構成以外之構成部係與上述實施形態(圖2)相同。

包含N通道MOSFET之主開關元件M11係藉由被開關驅動而有助於利用絕緣型開關電源裝置10'之輸出電壓Vout之產生的開關元件。主開關元件M11之汲極(電流流入端)連接於開關輸出端子T3，源極(電流流出端)連接於接地端子T41。

副開關元件M12包含N通道MOSFET。副開關元件M12之汲極(電流流入端)經由電阻R12連接於主開關元件M11之汲極與開關輸出端子T3之連接點。副開關元件M12之源極(電流流出端)連接於接地端子T42。

於主開關元件M11之閘極(控制端)，連接有未圖示之驅動器之輸出端。於比較器CP之非反相輸入端子(+)，連接有開關元件M11之閘極。對於比較器CP之反相輸入端子(-)，施加特定之閾值電壓Vth1作為基準電壓。比較器CP之輸出端連接於副開關元件M12之閘極(控制端)。比較器CP相當於電壓施加部。

此處，參照圖13說明使用有主開關元件M11與副開關元件M12之構成之動作。圖13係表示使主開關元件M11斷開時之各波形之一例之時序圖。於圖13中，自上段起表示主開關元件M11之閘極電壓Vg11、副開關 元件M12之閘極電壓Vg12、流經主開關元件M11之電流(汲極電流)I11、二次側電流Is、開關電壓Vsw、及流經副開關元件M12之電流(汲極電流)I12。

於主開關元件M11接通(副開關元件M12斷開)時，於時序t31，為了藉由未圖示之驅動器將主開關元件M11斷開而開始自主開關元件M11之閘極電容奪取電荷。於是，主開關元件M11之閘極電壓Vg11減少。繼而，於自閘極電壓Vg11達到鏡電壓Vm後，低於鏡電壓Vm之時序t32，電流I11開始減少，開關電壓Vsw開始上升。繼而，當閘極電壓Vg11達到閾值電壓Vth1時，比較器CP之輸出成為Low(時序t33)。藉此，開始自副開關元件M12之閘極電容奪取電荷，閘極電壓Vg12開始減少。繼而，當閘極電壓Vg11達到主開關元件M11之閾值電壓Vth11時，電流I11成為零(時序t34)。

於自時序t32起至閘極電壓Vg12達到副開關元件M12之閾值電壓Vth12之時序t35為止的期間，電流I12流經接通之副開關元件M12。於時序t35，副開關元件M12成為斷開，電流I12不再流通。因此，於自時序t32至主開關元件M11之電流I11成為零之時序t34為止的期間，主開關元件M11、副開關元件M12均為接通。繼而，自時序t34至時序t35為止之期間，主開關元件M11為斷開，副開關元件M12為接通。繼而，於時序t35之後，主開關元件M11、副開關元件M12均成為斷開。

此處，變壓器Tr1之一次繞組L1具有漏電感，於開關元件接通時，電流亦流向該漏電感而蓄積能量，由於未與其他繞組結合，故而不會進行電力轉移。藉此，於假設未設置副開關元件M12之情形時，在使主開關元件M11斷開時，開關電壓Vsw產生較大且時間較長之振鈴。

因此，於本實施形態中，設置副開關元件M12，並於使主開關元件M11斷開時使電流I12流向副開關元件M12，藉此，可抑制開關電壓Vsw中產生之振鈴。於圖13中表示可使於假設未設置副開關元件M12之情形時開關電壓Vsw所產生之振鈴(虛線)之峰值下降至本實施形態中實線所示之開關電壓Vsw之峰值。

先前，有為了抑制振鈴而使用緩衝電路之情況，但緩衝電路對使用者而言為設計困難之電路，有當設計失敗時開關元件被破壞之虞。根據本實施形態，即便未使用此種緩衝電路亦可抑制振鈴。

如上所述，比較器CP之閾值電壓Vth1係設定於主開關元件M11之鏡電壓Vm與主開關元件M11自身之閾值電壓Vth11之間，對其理由進行說明。首先，流向主開關元件M11之電流I11自閘極電壓Vg11低於鏡電壓Vm時減少，並於閘極電壓Vg11達到閾值電壓Vth11時成為零。於閾值電壓Vth1被設定為鏡電壓Vm以上之情形時，於閘極電壓Vg11成為閾值電壓Vth1~鏡電壓Vm之期間，於副開關元件M12中幾乎未流通有電流，故而該期間不發揮功能。另一方面，於將閾值電壓Vth1設定為閾值電壓Vth11以下之情形時，閘極電壓Vg12達到閾值電壓Vth12之時序會變遲，電流I12會過剩地流向副開關元件M12。因此，閾值電壓Vth1較佳為低於鏡電壓Vm，且進而設定於鏡電壓Vm與閾值電壓Vth11之間。

又，設置電阻R12之目的在於限制電流I12。有於主開關元件M11接通時副開關元件M12成為接通之期間(時序t32~t34)，但於該期間，作為自開關輸出端子T3流向接地端子T41、T42之間之電流，電流流向電阻較低之主開關元件M11側，藉由電阻R12使電流幾乎不流向副開關元件M12。其原因在於，若假設使電流I12流通過多，則於使主開關元件M11 斷開時，開關電壓Vsw之上升之電壓異常變低。

又，於本實施形態中，主開關元件M11與副開關元件M12較佳為利用相同之步驟製造，主開關元件M11較副開關元件M12尺寸大(例如1000：1)。由於利用相同之步驟製造，故而主開關元件M11與副開關元件M12成為相同之偏差，且具有相同之特性。因此，自閘極電壓開始下降至成為零為止(或達到開關元件之閾值電壓為止)之時間就主開關元件M11與副開關元件M12而言大致相同，得以保證於主開關元件M11之電流I11成為零時，副開關元件M12接通。又，若主開關元件M11之尺寸較大，則於常規之接通狀態下流通之電流較大，產生諧振現象之寄生電容器之電容亦變大，藉由副開關元件M12抑制振鈴之效果變大。

再者，亦可代替如上述般使用比較器CP之構成，而設為使用有使施加至主開關元件M11之閘極之電壓延遲地施加至副開關元件M12之閘極的濾波器等之延遲電路之構成。例如只要於主開關元件M11之電流I11成為零之前經過延遲時間，且於主開關元件M11之電流為零時，副開關元件M12保持接通，則可抑制振鈴。

<其他>

以上，對本發明之實施形態進行了說明，但只要為本發明之主旨之範圍內，則實施形態可進行各種變化。

例如電源控制IC亦可不具備開關元件，而是將開關元件設置於其外部。

又，本發明之絕緣型開關電源裝置較佳為用於例如太陽能反相器、FA反相器、蓄電系統等工業設備反相器等。

本申請基於日本專利特願2016-181320(2016.9.16)、日本專利特願 2016-181322(2016.9.16)、日本專利特願2016-181323(2016.9.16)、日本專利特願2016-181325(2016.9.16)、及日本專利特願2016-235245(2016.12.2)。

Claims (38)

1. 一種電源控制裝置，其係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其計測基於接通時間之時間；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；及接通時序決定部，其基於上述設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。
2. 如請求項1之電源控制裝置，其中上述第2計時器計測上述接通時間之特定比率之時間。
3. 如請求項1之電源控制裝置，其中上述特定比率為20%~80%。
4. 如請求項3之電源控制裝置，其中上述特定比率為50%。
5. 如請求項1之電源控制裝置，其進而具備：工作週期資訊獲取部，其基於與上述開關元件之PWM驅動對應之PWM信號而獲取工作週期資訊；第3計時器，其基於上述獲取之工作週期資訊計測接通時間；及斷開時序決定部，其基於由上述第3計時器計測之上述接通時間，決定使上述開關元件斷開之時序；且上述第2計時器基於上述工作週期資訊而計測時間。
6. 如請求項5之電源控制裝置，其中上述工作週期資訊獲取部係被輸入上述PWM信號之低通濾波器，獲取上述工作週期資訊作為上述低通濾波器之輸出電壓。
7. 如請求項6之電源控制裝置，其中上述第2計時器及上述第3計時器各自具有電容器、向上述電容器充入電荷之定電流電路、及被輸入上述電容器之電壓與基準電壓之比較器，上述低通濾波器之輸出電壓成為上述第3計時器之上述基準電壓，上述低通濾波器之輸出電壓之特定比率之電壓成為上述第2計時器之上述基準電壓。
8. 如請求項1之電源控制裝置，其中上述最小斷開時間設定部係AND電路。
9. 如請求項1之電源控制裝置，其中上述接通時序決定部係AND電路。
10. 一種絕緣型開關電源裝置，其特徵在於具有如請求項1之電源控制裝置、開關元件、及變壓器。
11. 一種電源控制裝置，其係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：接通時間設定部，其基於上述開關元件之開關時之工作週期而設定接通時間；接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其對基於由上述接通時間設定部設定之接通時間之時間進行計測；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；及接通時序決定部，其基於上述設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。
12. 一種絕緣型開關電源裝置，其特徵在於具有如請求項11之電源控制裝置、開關元件、及變壓器。
13. 一種電源控制裝置，其係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：OCP部(過電流保護部)，其偵測一次側電流之過電流；斷開控制部，其於偵測到上述過電流時，使上述開關元件斷開；第1計時器，其於自藉由上述斷開控制部斷開起經延遲之時序，計測特定之最小斷開時間；接通觸發信號產生部，其基於反饋反馳電壓之反饋信號而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；及接通時序決定部，其基於上述計測出之最小斷開時間與上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。
14. 如請求項13之電源控制裝置，其進而具備：第2計時器，其於與上述第1計時器相同之時序開始計測接通時間之特定比率之時間；及最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；且上述接通時序決定部基於上述設定之最小斷開時間與上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序。
15. 如請求項14之電源控制裝置，其中上述特定比率為20%~80%。
16. 如請求項15之電源控制裝置，其中上述特定比率為50%。
17. 如請求項14之電源控制裝置，其中上述最小斷開時間設定部係AND電路。
18. 如請求項13之電源控制裝置，其中上述接通時序決定部係AND電路。
19. 如請求項13之電源控制裝置，其進而具備：第3計時器，其計測接通時間；第1閂鎖電路，其被輸入上述第3計時器之輸出；OR電路，其被輸入上述OCP部之輸出與上述第3計時器之輸出；及第2閂鎖電路，其被輸入上述OR電路之輸出；且上述斷開控制部包含上述OR電路及上述第2閂鎖電路；自上述第2閂鎖電路輸出之第2PWM信號被輸入至驅動上述開關元件之驅動器，自上述第1閂鎖電路輸出之第1PWM信號被輸入至上述第1計時器，上述接通時序決定部之輸出被輸入至上述第1閂鎖電路及上述第2閂鎖電路。
20. 一種絕緣型開關電源裝置，其特徵在於具有如請求項13之電源控制裝置、開關元件、及變壓器。
21. 一種電源控制裝置，其係使用於反馳方式之絕緣型開關電源裝置者，該反馳方式之絕緣型開關電源裝置具有包含一次繞組及二次繞組之變壓器、及開關元件，且於上述一次繞組之一端連接輸入電壓之施加端，於上述一次繞組之另一端連接上述開關元件；且上述電源控制裝置具備：反饋信號輸出部，其產生、輸出反饋反馳電壓之反饋信號；接通觸發信號產生部，其基於上述反饋信號輸出部之輸出而產生使上述開關元件接通之接通觸發信號；第1計時器，其計測特定之最小斷開時間；第2計時器，其對接通時間之第1特定比率之時間進行計測；最小斷開時間設定部，其比較由上述第1計時器計測之上述特定之最小斷開時間與由上述第2計時器計測之時間，將較長者設定為最小斷開時間；接通時序決定部，其基於上述設定之最小斷開時間及上述接通觸發信號而決定使上述開關元件接通之時序；及時序控制部，其控制上述反饋信號輸出部之輸出時序；且上述時序控制部係以如下方式進行控制：自上述開關元件成為斷開起，直到經過將上述特定之最小斷開時間之第2特定比率的時間、與上述接通時間之第1特定比率之時間之進而第3特定比率的時間加以比較而為較長之時間之時序為止，輸出上述反饋信號，且於該時序保持輸出。
22. 如請求項21之電源控制裝置，其中上述第2特定比率與上述第3特定比率小於100%。
23. 如請求項21之電源控制裝置，其中上述第1特定比率為20%~80%。
24. 如請求項23之電源控制裝置，其中上述第1特定比率為50%。
25. 如請求項21之電源控制裝置，其中上述時序控制部具有：第3計時器，其對上述特定之最小斷開時間之第2特定比率的時間進行計測；第4計時器，其對上述接通時間之第1特定比率之時間的進而第3特定比率之時間進行計測AND電路，其被輸入上述第3計時器與上述第4計時器之各輸出；及閂鎖電路，其被輸入上述AND電路之輸出。
26. 如請求項25之電源控制裝置，其中上述第3計時器與上述第4計時器係藉由與上述開關元件之PWM驅動對應之PWM信號予以重設。
27. 如請求項26之電源控制裝置，其中上述時序控制部具有反相器，該反相器被輸入上述PWM信號，且其輸出被輸入至上述AND電路。
28. 如請求項21之電源控制裝置，其中上述時序控制部係控制自上述開關元件成為斷開起經過特定之屏蔽期間之時序開始上述反饋信號之輸出。
29. 一種絕緣型開關電源裝置，其特徵在於具有如請求項21之電源控制裝置、開關元件、及變壓器。
30. 一種絕緣型開關電源裝置，其具備：變壓器，其包含一端連接輸入電壓之施加端之一次繞組、及二次繞組；主開關元件，其電流流入端連接於上述一次繞組之另一端；副開關元件，其電流流入端連接於上述主開關元件之上述電流流入端；及電壓施加部，其對上述副開關元件之控制端施加電壓，而依序轉變為上述主開關元件與上述副開關元件均成為接通之狀態、上述主開關元件成為斷開且上述副開關元件成為接通之狀態、上述主開關元件與上述副開關元件均成為斷開之狀態。
31. 如請求項30之絕緣型開關電源裝置，其中上述電壓施加部為比較器，於上述比較器之一輸入端，連接上述主開關元件之控制端，對上述比較器之另一輸入端施加閾值電壓作為基準電壓，上述比較器之輸出端連接於上述副開關元件之控制端。
32. 如請求項31之絕緣型開關電源裝置，其中將上述閾值電壓設定為低於上述主開關元件之鏡電壓之值。
33. 如請求項32之絕緣型開關電源裝置，其中將上述閾值電壓設定於上述鏡電壓與上述主開關元件自身之閾值電壓之間。
34. 如請求項30之絕緣型開關電源裝置，其中上述電壓施加部係使對上述主開關元件之控制端施加之電壓延遲而施加於上述副開關元件之控制端的濾波器。
35. 如請求項30之絕緣型開關電源裝置，其中上述副開關元件之電流流入端經由電阻元件連接於上述主開關元件之電流流入端。
36. 如請求項30之絕緣型開關電源裝置，其中上述主開關元件與上述副開關元件係以相同之步驟製造者。
37. 如請求項30之絕緣型開關電源裝置，其中上述主開關元件之尺寸大於上述副開關元件。
38. 一種電源控制裝置，其係使用於絕緣型開關電源裝置者，該絕緣型開關電源裝置具備包含一端連接輸入電壓之施加端之一次繞組、及二次繞組之變壓器；且該電源控制裝置具備：主開關元件，其電流流入端連接於上述一次繞組之另一端；副開關元件，其電流流入端連接於上述主開關元件之上述電流流入端；電壓施加部，其以上述副開關元件較上述主開關元件更遲地成為斷開之方式，對上述副開關元件之控制端施加電壓；及電阻元件，該電阻元件連接於上述主開關元件之電流流入端與上述副開關元件之電流流入端之間。