本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源裝置，特別是涉及一種具備電流諧振型DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器，能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)脈沖控制等，并能夠高精度檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)的開關(guān)電源裝置。

背景技術(shù)：

電流諧振型DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器效率高、厚度薄，因此被廣泛用于電視等的電源適配器。與交流電源連接、并用于超過規(guī)定大小的負(fù)載的開關(guān)電源裝置將通過功率因數(shù)校正(PFC：Power Factor Correction)電路而成為固定的直流電壓作為其輸入電壓。

此種開關(guān)電源裝置除了將輸出電壓控制為固定值外，還檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)，該負(fù)載狀態(tài)表示負(fù)載是重還是輕，當(dāng)負(fù)載輕時(shí)，例如進(jìn)行暫時(shí)停止開關(guān)的突發(fā)脈沖動(dòng)作等。該負(fù)載狀態(tài)能夠通過直接檢測(cè)從電流諧振用變壓器的二次側(cè)輸出的電流而得知。但是，檢測(cè)到的負(fù)載狀態(tài)必須傳遞給變壓器一次側(cè)的控制IC(Integrated Circuit：集成電路)，因此所需反饋電路的成本成為問題。所以，一般是在變壓器的一次側(cè)檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)。

在變壓器的一次側(cè)檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)時(shí)，已知有將檢測(cè)諧振電路中流動(dòng)的電流作為負(fù)載狀態(tài)的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該專利文獻(xiàn)1的記載，與高側(cè)開關(guān)元件或者低側(cè)開關(guān)元件的導(dǎo)通期間同步地檢測(cè)諧振電路中流動(dòng)電流的負(fù)載分量。因此，能夠檢測(cè)的電流僅是在高側(cè)或低側(cè)開關(guān)元件導(dǎo)通期間、即僅為開關(guān)時(shí)單側(cè)的負(fù)載分量。此方法成立的前提是另一開關(guān)元件導(dǎo)通而不進(jìn)行電流檢測(cè)的期間的狀態(tài)與進(jìn)行檢測(cè)期間的狀態(tài)相同。因此，高側(cè)或低側(cè)的開關(guān)元件必須以始終相同的導(dǎo)通時(shí)間比(即50％)持續(xù)動(dòng)作(進(jìn)行平衡控制)，因此此電流檢測(cè)方法未必能夠正確表示負(fù)載狀態(tài)。以下，作為未能正確表示負(fù)載狀態(tài)的案例，對(duì)突發(fā)脈沖動(dòng)作及不平衡動(dòng)作進(jìn)行說明。

首先，對(duì)進(jìn)行了突發(fā)脈沖動(dòng)作的情況進(jìn)行說明。假設(shè)為高側(cè)及低側(cè)的開關(guān)元件以相同導(dǎo)通范圍交替進(jìn)行控制的電流諧振轉(zhuǎn)換器。此處，進(jìn)行占空比為10％的突發(fā)脈沖控制(例如，針對(duì)10微秒(μs)的開關(guān)周期(開關(guān)頻率為100kHz)，則為1毫秒(ms)的開關(guān)動(dòng)作期間，9ms的開關(guān)停止期間)時(shí)，開關(guān)動(dòng)作期間的負(fù)載分量認(rèn)定為100瓦(W)，而實(shí)際負(fù)載只有10W。用公式表示，則為Pload＝Pdet*D。

此處，Pload是負(fù)載，Pdet是開關(guān)動(dòng)作期間的負(fù)載分量，D是突發(fā)脈沖的占空比。因此，即使能夠檢測(cè)出開關(guān)動(dòng)作期間的負(fù)載分量，若不知道突發(fā)脈沖占空比，則無法檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)。

接下來，對(duì)高側(cè)及低側(cè)的開關(guān)元件以不同導(dǎo)通范圍交替進(jìn)行控制的動(dòng)作狀態(tài)(即不平衡控制)的情況(例如，參照專利文獻(xiàn)2)進(jìn)行說明。此處，設(shè)定為高側(cè)例如以30％的導(dǎo)通范圍進(jìn)行動(dòng)作，低側(cè)例如以70％的導(dǎo)通范圍進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)，若按照專利文件1的方式在高側(cè)的動(dòng)作期間檢測(cè)負(fù)載分量，則會(huì)認(rèn)定為基本是無負(fù)載狀態(tài)。另一方面，若在低側(cè)的動(dòng)作期間檢測(cè)負(fù)載分量，則會(huì)檢測(cè)出比實(shí)際負(fù)載大的值。如此，因?yàn)樨?fù)載分量與高側(cè)及低側(cè)的動(dòng)作比例存在關(guān)聯(lián)性，所以無法正確檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本專利特開2012-170218號(hào)公報(bào)(段落〔0050〕～〔0052〕，圖4)

【專利文獻(xiàn)2】日本專利特開2006-204044號(hào)公報(bào)(段落〔0020〕)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

【發(fā)明所要解決的技術(shù)問題】

如上所述，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)是通過與高側(cè)開關(guān)元件或者低側(cè)開關(guān)元件的導(dǎo)通期間同步地檢測(cè)諧振電路中流動(dòng)的電流，從而推測(cè)負(fù)載狀態(tài)，因此存在無法應(yīng)對(duì)突發(fā)脈沖控制等的問題。

本發(fā)明鑒于上述問題開發(fā)而成，其目的在于提供一種能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)脈沖控制等，能夠檢測(cè)高精度負(fù)載狀態(tài)的開關(guān)電源裝置。

【解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案】

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電流諧振型開關(guān)電源裝置，該開關(guān)電源裝置具備：串聯(lián)連接的第1開關(guān)元件及第2開關(guān)元件；與所述第1開關(guān)元件或所述第2開關(guān)元件并聯(lián)連接的諧振電抗器及諧振電容器的串聯(lián)電路；以及控制所述第1開關(guān)元件及所述第2開關(guān)元件使其交替導(dǎo)通/斷開的控制電路。該開關(guān)電源裝置的特征在于，具備負(fù)載檢測(cè)電路，該負(fù)載檢測(cè)電路具有：分流電路，該分流電路將在串聯(lián)連接的所述諧振電抗器及所述諧振電容器中流動(dòng)的諧振電流分流，將分流后的電流轉(zhuǎn)換為第1電壓信號(hào)后輸出；切換電路，該切換電路切換所述第1電壓信號(hào)及接地電平的第2電壓信號(hào)，并生成第3電壓信號(hào)；以及均衡電路，該均衡電路對(duì)所述第3電壓信號(hào)進(jìn)行平均化。

根據(jù)此種開關(guān)電源裝置，可以根據(jù)將諧振電流的分流電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的第1電壓信號(hào)及接地電平的第2電壓信號(hào)在任意時(shí)刻生成始終與輸入電流成正比的第3電壓信號(hào)，并且將所述第3電壓信號(hào)平均化后檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)。

【發(fā)明效果】

上述結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置能夠始終獲得與輸入電流成正比的信號(hào)，因此，在任何狀況下都能夠正確掌握直接關(guān)系到輸出功率的輸入功率。

可以以本發(fā)明為例，通過表示優(yōu)選實(shí)施方式的附圖及以下相關(guān)說明，明確本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。

【附圖說明】

圖1是表示第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。

圖2是表示控制IC的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖3是表示負(fù)載檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖4是一般動(dòng)作時(shí)的時(shí)序圖。

圖5是突發(fā)脈沖動(dòng)作時(shí)的時(shí)序圖。

圖6是表示第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。

圖7是表示第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置中諧振電流的分流電路的電路圖。

圖8是表示第3實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。

圖9是表示控制IC的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖10是表示第4實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。

圖11是表示控制IC的IS端子和CA端子的電壓關(guān)系的圖。

圖12是表示第5實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明基于檢測(cè)輸入功率即可(輸出功率由輸入功率乘以功率轉(zhuǎn)換效率得出)的原理檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)，而不是如專利文獻(xiàn)1所述的檢測(cè)諧振電流的負(fù)載分量。因此，本發(fā)明無論在開關(guān)元件導(dǎo)通或者斷開時(shí)，都會(huì)生成始終與開關(guān)電源裝置的輸入電流成正比的信號(hào)。

以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，各實(shí)施方式在不矛盾的范圍內(nèi)，能夠組合多個(gè)實(shí)施方式實(shí)施。此外，在以下說明中，端子名稱和該端子的電壓、信號(hào)等可能會(huì)使用相同的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說明。

<第1實(shí)施方式>

圖1是表示第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖，圖2是表示控制IC的結(jié)構(gòu)例的圖，圖3是表示負(fù)載檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)例的圖，圖4是一般動(dòng)作時(shí)的時(shí)序圖，圖5是突發(fā)脈沖動(dòng)作時(shí)的時(shí)序圖。

第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的輸入端子10p、10n和輸入電容器C1連接，例如接收由功率因數(shù)校正電路生成的高壓、即固定的直流輸入電壓Vi。輸入端子10p、10n還與高側(cè)開關(guān)元件Q1和低側(cè)開關(guān)元件Q2的串聯(lián)電路連接，構(gòu)成半橋電路。在圖示例中，使用N溝道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)作為開關(guān)元件Q1、Q2。

開關(guān)元件Q1、Q2的公共連接點(diǎn)與變壓器T1的一次繞組P1的一端連接，一次繞組P1的另一端介由諧振電容器C5接地。此處，由諧振電抗器和諧振電容器C5構(gòu)成諧振電路，該諧振電抗器具有的漏感分量通過減小變壓器T1的一次繞組P1及二次繞組S1、S2的耦合系數(shù)而變大。另外，也可以不使用漏感，將與構(gòu)成變壓器T1的電感不同的電感串聯(lián)連接到諧振電容器C5，并將該電感作為諧振電路的諧振電抗器。

變壓器T1的二次繞組S1的一端與二極管D3的陽(yáng)極端子連接，二次繞組S2的一端與二極管D4的陽(yáng)極端子連接。二極管D3、D4的陰極端子與輸出電容器C6的正極端子及輸出端子11p連接。輸出電容器C6的負(fù)極端子與二次繞組S1、S2的公共連接點(diǎn)及輸出端子11n連接。二次繞組S1、S2、二極管D3、D4及輸出電容器C6構(gòu)成對(duì)二次繞組S1、S2產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行整流、平滑處理后，轉(zhuǎn)換成直流電壓的電路，從而構(gòu)成開關(guān)電源裝置的輸出電路。

輸出電容器C6的正極端子介由電阻R8與光耦合器PC1的發(fā)光二極管的陽(yáng)極端子連接，發(fā)光二極管的陰極端子與并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1的陰極端子連接。發(fā)光二極管的陽(yáng)極端子及陰極端子與電阻R6并聯(lián)連接。并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1的陽(yáng)極端子與輸出端子11n連接。并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1具有與電阻R9、R10的連接點(diǎn)連接的參考端子，該電阻R9、R10在輸出電容器C6的正極端子和負(fù)極端子之間串聯(lián)連接。并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1在參考端子和陰極端子之間，連接電阻R7及電容器C7的串聯(lián)電路。該并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1用于將電流流向發(fā)光二極管，該電流對(duì)應(yīng)輸出電壓Vo(輸出電容器C6的兩端電壓)分壓后的電位和內(nèi)置基準(zhǔn)電壓的差。光耦合器PC1的光電晶體管的集電極端子與控制IC12的FB端子連接，發(fā)射極端子接地，集電極端子及發(fā)射極端子與電容器C2并聯(lián)連接。

控制IC12具有與輸入電容器C1的正極端子連接的VH端子、接地的GND端子。控制IC12還具有：介由電阻R1與開關(guān)元件Q1的柵極端子連接的HO端子；介由電阻R2與開關(guān)元件Q2的柵極端子連接的LO端子；VB端子；VS端子；CA端子；IS端子；以及VCC端子。在VB端子和VC端子之間連接有電容器C4，VS端子與開關(guān)元件Q1、Q2的公共連接點(diǎn)連接。CA端子與電容器Cca的一端連接，電容器Cca的另一端接地。IS端子與電容器Cs及電阻Rs的串聯(lián)電路公共連接點(diǎn)連接，該電容器Cs與諧振電容器C5并聯(lián)連接。VCC端子與電容器C3的正極端子連接，電容器C3的負(fù)極端子接地。VCC端子還與二極管D2的陽(yáng)極端子連接，該二極管D2的陰極端子與VB端子連接。另外，為了簡(jiǎn)化附圖，未對(duì)VCC端子進(jìn)行圖示，VCC端子介由二極管與變壓器T1具備的輔助繞組連接，該開關(guān)電源裝置啟動(dòng)后，將該輔助繞組產(chǎn)生的電壓用作控制IC12的電源。

此處，與諧振電容器C5并聯(lián)連接的電容器Cs及電阻Rs的串聯(lián)電路是將諧振電流分流的分流電路，被該分流電路分流的電流通過電流檢測(cè)用電阻Rs被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并輸入至控制IC12的IS端子。諧振電容器C5及電容器Cs中流動(dòng)的諧振電流具有實(shí)際相同的波形，其最大振幅由諧振電容器C5及電容器Cs的電容比決定。若設(shè)定電容器Cs的電容小于諧振電容器C5的電容，則僅有極小的電流流過電流檢測(cè)用電阻Rs，能夠?qū)㈦娏鳈z測(cè)用消耗功率減小到可忽視的程度。

如圖2所示，控制IC12具有輸入端子與VH端子連接、輸出端子與VCC端子連接的啟動(dòng)電路21。振蕩電路22的輸入端子與FB端子連接，輸出端子與控制電路23連接。另外，F(xiàn)B端子介由未圖示的電阻，被拉升至未圖示的基準(zhǔn)電壓。控制電路23的高側(cè)輸出端子與高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路24的輸入端子連接，控制電路23的低側(cè)輸出端子與低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路25的輸入端子連接。高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路24的輸出端子與HO端子連接，低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路25的輸出端子與LO端子連接。高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路24還與高側(cè)電源用VB端子及作為高側(cè)基準(zhǔn)電位的VS端子連接。VS端子還與控制電路23連接，并供應(yīng)信號(hào)VS。CA端子與控制電路23及負(fù)載檢測(cè)電路26連接。負(fù)載檢測(cè)電路26還與IS端子連接，并且以從控制電路23接收信號(hào)sw_ctrl的方式連接。

如圖3所示，負(fù)載檢測(cè)電路26具有串聯(lián)連接的開關(guān)sw1、sw2，開關(guān)sw1的一側(cè)端子與控制電路23的IS端子連接，開關(guān)sw2的一側(cè)端子與控制電路23的GND端子連接。IS端子與包含電容器Cs及電阻Rs的分流電路28連接，輸入將諧振電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的信號(hào)IS。作為開關(guān)sw1、sw2的公共連接點(diǎn)的點(diǎn)A介由電阻Rf與控制電路23的CA端子連接。CA端子與電容器Cca連接，包含電阻Rf及電容器Cca的均衡電路29將點(diǎn)A的電壓信號(hào)A進(jìn)行平均化。開關(guān)sw1的控制端子還與從控制電路23接收信號(hào)sw_ctrl的sw_ctrl端子連接，開關(guān)sw2的控制端子介由逆變器電路27與sw_ctrl端子連接。此處，開關(guān)sw1、sw2及逆變器電路27構(gòu)成切換電路30，利用信號(hào)IS等在點(diǎn)A生成與輸入電流成正比的電壓信號(hào)A。

在以上結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置中，在控制IC12開始開關(guān)控制前，接收直流輸入電壓Vi的控制IC12的啟動(dòng)電路21向電容器C3供應(yīng)啟動(dòng)電流。電容器C3充電后，向VCC端子及低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路25供應(yīng)其電壓VCC?？刂艻C12開始開關(guān)控制后，由變壓器T1所具備的輔助繞組向電容器C3供電。

控制IC12以基于變壓器T1的二次繞組S1、S2側(cè)的輸出電路的輸出電壓Vo將輸出電壓Vo保持為規(guī)定值的方式，控制開關(guān)元件Q1及開關(guān)元件Q2交替導(dǎo)通/斷開。

因此，并聯(lián)穩(wěn)壓器SR1檢測(cè)輸出電壓Vo，輸出相當(dāng)于與規(guī)定值的誤差的電流，該誤差電流通過光耦合器PC1反饋至控制IC12的FB端子?？刂艻C12根據(jù)FB端子的信號(hào)FB，由振蕩電路22調(diào)整振蕩頻率，將控制電路23交替導(dǎo)通/斷開開關(guān)元件Q1、Q2的信號(hào)供應(yīng)至高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路24及低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路25。由此，控制開關(guān)元件Q1、Q2的導(dǎo)通/斷開，改變對(duì)諧振電容器C5的充電放電期間，調(diào)整變壓器T1的二次側(cè)所感應(yīng)的電量，將輸出電壓Vo控制為規(guī)定值。

此處，開關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)，從直流輸入電壓Vi供應(yīng)的電流與諧振電容器C5及電容器Cs中流動(dòng)的電流相等。另一方面，開關(guān)元件Q1斷開時(shí)，從直流輸入電壓Vi供應(yīng)的電流自然變?yōu)榱?。但是，此時(shí)在諧振電容器C5及電容器Cs中也流有諧振電流，因此在此期間不可將該諧振電流檢測(cè)作為輸入電流，必須檢測(cè)正確的輸入電流，即為零。

在負(fù)載檢測(cè)電路26中，首先通過分流電路28檢測(cè)出諧振電流。通過分流進(jìn)行檢測(cè)的方式無需在諧振電流主體流動(dòng)的路線上插入電流檢測(cè)用電阻，基本不會(huì)發(fā)生損失，因此可以高效地動(dòng)作。通過分流電路28檢測(cè)出的諧振電流由電阻Rs轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)IS，并輸入至IS端子。該信號(hào)IS會(huì)輸入至切換電路30。切換電路30還輸入了接地電平的信號(hào)，開關(guān)元件Q1斷開時(shí)，也能夠獲得與輸入電流成正比的電壓信號(hào)A。該切換電路30通過來自控制電路23的信號(hào)sw_ctrl，進(jìn)行信號(hào)的切換控制。在本實(shí)施方式中，在控制電路23中，基于作為高側(cè)基準(zhǔn)電位的信號(hào)VS生成信號(hào)sw_ctrl。

信號(hào)VS如圖4所示，具有與開關(guān)元件Q1的導(dǎo)通/斷開周期相同的周期。另外，驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件Q1的信號(hào)HO僅在死區(qū)時(shí)間比信號(hào)VS上升遲，比信號(hào)VS下降早?？刂齐娐?3將該信號(hào)VS作為信號(hào)sw_ctrl供應(yīng)給切換電路30。信號(hào)VS在其上升到下降的期間，變?yōu)楦?H)電平，在下降到上升的期間，變?yōu)榈?L)電平。

切換電路30在信號(hào)sw_ctrl從上升到下降的H電平期間，將開關(guān)sw1導(dǎo)通，此時(shí)通過逆變器電路27，信號(hào)sw_ctrl的邏輯反相，因此開關(guān)sw2斷開。此外，信號(hào)sw_ctrl從下降到上升的L電平期間，將開關(guān)sw1控制為斷開，并將開關(guān)sw2控制為導(dǎo)通。

由此，信號(hào)sw_ctrl為H電平期間，對(duì)點(diǎn)A施加信號(hào)IS，即與作為輸入電流的高側(cè)開關(guān)元件Q1中流動(dòng)的電流I_Q1成正比的電壓(第1電壓信號(hào))。另一方面，信號(hào)sw_ctrl為L(zhǎng)電平時(shí)，開關(guān)sw1斷開，開關(guān)sw2導(dǎo)通，因此會(huì)對(duì)切換電路30施加表示輸入電流為零的接地電平信號(hào)(第2電壓信號(hào))。由此，點(diǎn)A切換為接地電平的電壓信號(hào)A(第3電壓信號(hào))。通過信號(hào)sw_ctrl切換的點(diǎn)A的電壓信號(hào)A(第3電壓信號(hào))被均衡電路29平均化，在CA端子生成與輸入電流平均值成正比的電壓信號(hào)VCA。

如上所述，負(fù)載檢測(cè)電路26通過均衡電路29將第1信號(hào)和接地電平的第2信號(hào)進(jìn)行平均化，該第1信號(hào)與高側(cè)開關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)流動(dòng)的電流I_Q1成正比，該接地電平的第2信號(hào)表示開關(guān)元件Q1斷開時(shí)的輸入電流為零。在利用均衡電路29進(jìn)行的平均化處理中追加開關(guān)元件Q1斷開時(shí)的接地電平，從而能夠正確檢測(cè)開關(guān)電源裝置的輸入電流平均值，即開關(guān)電源裝置的負(fù)載狀態(tài)。

如此，將檢測(cè)出的輸入電流平均值作為表示負(fù)載狀態(tài)的信號(hào)，從CA端子供應(yīng)至控制電路23?？刂齐娐?3接收電壓信號(hào)VCA，例如認(rèn)定為極小的負(fù)載狀態(tài)時(shí)，用于例如切換為突發(fā)脈沖控制等的判斷等。

另外，如圖5所示，開關(guān)電源裝置進(jìn)行突發(fā)脈沖動(dòng)作時(shí)，點(diǎn)A在突發(fā)脈沖動(dòng)作期間，強(qiáng)制變?yōu)榻拥仉娖?。因此，?fù)載檢測(cè)電路26在檢測(cè)開關(guān)電源裝置的輸入電流平均值時(shí)還考慮到突發(fā)脈沖動(dòng)作期間的接地電平，因此該開關(guān)電源裝置可應(yīng)對(duì)突發(fā)脈沖控制等。

<第2實(shí)施方式>

圖6是表示第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖，圖7是表示第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置中諧振電流的分流電路的電路圖。另外，在圖6及圖7中，關(guān)于與圖1所示結(jié)構(gòu)要素相同或者均等的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì)說明。

第2實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置與第1實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置相比，諧振電容器C5配置在正極輸入端子10p和變壓器T1的一次繞組P1的另一端之間。因此，該開關(guān)電源裝置將與低側(cè)開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)流動(dòng)的電流I_Q2(參照?qǐng)D4)成正比的信號(hào)作為第1信號(hào)。此外，用于負(fù)載檢測(cè)的分流電路(電容器Cs及電阻Rs的串聯(lián)電路)配置在變壓器T1的一次繞組P1的另一端與地面之間，即與開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)的一次繞組P1并聯(lián)配置，將諧振電容器C5中流動(dòng)的諧振電流分流。

在該第2實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置中，除了信號(hào)VS和信號(hào)sw_ctrl的關(guān)系外，控制IC12及其中的負(fù)載檢測(cè)電路26使用與第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置相同的部品。即，如圖4所示，第1實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置的信號(hào)sw_ctrl與信號(hào)VS相同，相比而言，從第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的控制電路23輸入至負(fù)載檢測(cè)電路26的信號(hào)sw_ctrl由使信號(hào)VS反相后的信號(hào)構(gòu)成。

根據(jù)該第2實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置，負(fù)載檢測(cè)電路26將與低側(cè)開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)流動(dòng)的電流I_Q2成正比的電流作為第1信號(hào)輸入。即，在圖7中，低側(cè)開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)諧振電容器C5中流動(dòng)的電流Ic5被分流為在變壓器T1的一次繞組P1中流動(dòng)的電流Ip1和在分流電路28中流動(dòng)的電流Is。被分流到分流電路28的電流Is通過電阻Rs轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)IS，作為第1信號(hào)輸入至IS端子。另一方面，低側(cè)開關(guān)元件Q2斷開時(shí)，負(fù)載檢測(cè)電路26接收接地電平的第2信號(hào)，該接地電平的第2信號(hào)表示開關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)的輸入電流為零，并通過均衡電路29將之前的第1信號(hào)和此第2信號(hào)進(jìn)行平均化。并非是僅在開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時(shí)的部分諧振電流的平均化，因此能夠高精度地檢測(cè)開關(guān)電源裝置的輸入電流的平均值，即開關(guān)電源裝置的負(fù)載狀態(tài)。

<第3實(shí)施方式>

圖8是表示第3實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖，圖9是表示控制IC結(jié)構(gòu)例的圖。另外，在圖8中，關(guān)于與圖1所示結(jié)構(gòu)要素相同或者均等的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì)說明。同樣，在圖9中，關(guān)于與圖2所示結(jié)構(gòu)要素相同或者均等的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì)說明。

第1及第2實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置基于VS信號(hào)設(shè)定被平均化的諧振電流的第1信號(hào)和接地電平的第2信號(hào)的切換時(shí)刻。對(duì)此，第3實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置基于變壓器T1的輔助繞組VW所生成的信號(hào)VW設(shè)定第1信號(hào)和第2信號(hào)的切換時(shí)刻。該輔助繞組VW使用在開關(guān)電源裝置啟動(dòng)后向控制IC12供應(yīng)電源的繞組，輔助繞組VW的一側(cè)端子與控制IC12的VW端子連接，輔助繞組VW的另一側(cè)端子接地。

如圖9所示，在控制IC12中，VW端子與控制電路23連接，通過對(duì)來自VW端子的信號(hào)進(jìn)行波形整形，控制電路23能夠獲得與VS信號(hào)相同的信號(hào)，基于該信號(hào)，生成信號(hào)sw_ctrl。信號(hào)sw_ctrl在負(fù)載檢測(cè)電路26的切換電路30中交替切換開關(guān)sw1、sw2。由此，切換為表示通過分流電路28檢測(cè)出的諧振電流的電壓信號(hào)或接地電平信號(hào)，這些信號(hào)由均衡電路29交替進(jìn)行平均化，從而能夠檢測(cè)出整體高精度的負(fù)載狀態(tài)。

<第4實(shí)施方式>

圖10是表示第4實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖，圖11是表示控制IC的IS端子和CA端子的電壓關(guān)系的圖。另外，在圖10中，關(guān)于與圖1及圖3所示結(jié)構(gòu)要素相同或者均等的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì)說明。

該第4實(shí)施方式所述的開關(guān)電源裝置是用半導(dǎo)體開關(guān)(傳輸門)構(gòu)成切換電路30的開關(guān)sw1、sw2，該切換電路30包含在第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的負(fù)載檢測(cè)電路26中。即，切換電路30的開關(guān)sw1是將互補(bǔ)型晶體管Tp1、Tn1并聯(lián)連接而構(gòu)成，開關(guān)sw2是將互補(bǔ)型晶體管Tp2、Tn2并聯(lián)連接而構(gòu)成。信號(hào)sw_ctrl施加于開關(guān)sw1的晶體管Tn1的柵極端子及開關(guān)sw2的晶體管Tp2的柵極端子。另一方面，對(duì)開關(guān)sw1的晶體管Tp1的柵極端子及開關(guān)sw2的晶體管Tn2的柵極端子施加通過逆變器電路27對(duì)信號(hào)sw_ctrl進(jìn)行了邏輯反相后的信號(hào)。

接收第1信號(hào)的開關(guān)sw1的端子及接收第2信號(hào)的開關(guān)sw2的端子介由電平位移電路31分別與控制IC12的IS端子及GND端子連接。該電平位移電路31具有串聯(lián)連接的電阻Rs1、Rs2，電阻Rs1的一端與電源VDD端子連接，電阻Rs2的另一端與IS端子連接，電阻Rs1、Rs2的公共連接點(diǎn)與切換電路30的開關(guān)sw1連接。此外，電平位移電路31具有串聯(lián)連接的電阻R11、R12，電阻R11的一端與電源VDD端子連接，電阻R12的另一端與GND端子連接，電阻R11、R12的公共連接點(diǎn)與切換電路30的開關(guān)sw2連接。

電平位移電路31具有將表示分流后的電流Is的信號(hào)IS(第1信號(hào))及接地電平的第2信號(hào)分別向正側(cè)進(jìn)行電平位移的功能。即，諧振電抗器及諧振電容器C5構(gòu)成的諧振電路進(jìn)行諧振，從而對(duì)控制IC12的IS端子施加的信號(hào)IS以接地電平為基準(zhǔn)，振幅在正負(fù)方向振蕩。電平位移電路31將IS端子及GND端子的電位相應(yīng)于負(fù)方向的振蕩向正側(cè)進(jìn)行電平位移。由此，當(dāng)IS端子及GND端子的端子間電壓設(shè)定為±Vis/2時(shí)，輸入至切換電路30的開關(guān)sw1、sw2的信號(hào)IS(第1信號(hào))的振幅從±Vis/2變動(dòng)為+Vis。即，不對(duì)開關(guān)sw1、sw2施加負(fù)電位。此處，接收L電平(0V)的信號(hào)sw_ctrl，例如開關(guān)sw1斷開時(shí)，晶體管Tn1、Tp1都應(yīng)當(dāng)斷開。但是，對(duì)開關(guān)sw1施加了負(fù)電位時(shí)，晶體管Tn1中L電平的柵極電位相對(duì)于施加電位要高，因此會(huì)導(dǎo)通。在開關(guān)sw2中也會(huì)發(fā)生同樣的現(xiàn)象。如此，在該第4實(shí)施方式中，通過電平位移電路31避免了由半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成開關(guān)sw1、sw2所導(dǎo)致的不良情況。此外，電平位移電路31還具有防止由于向半導(dǎo)體輸入負(fù)電壓而導(dǎo)致的閂鎖效應(yīng)的功能。

切換電路30的開關(guān)sw1、sw2的公共連接點(diǎn)與電阻Rf1的一端連接，電阻Rf1的另一端與電容器Cf1的一端及放大器(運(yùn)算放大器)Amp1的非反相輸入連接。電容器Cf1的另一端與地面(GND端子)連接。此處，電阻Rf1及電容器Cf1形成于控制IC12中，因此構(gòu)成時(shí)間常數(shù)小的濾波器，具有減小切換電路30的開關(guān)sw1、sw2所產(chǎn)生的噪聲的功能，而不是將切換電路30的輸出電壓進(jìn)行平均化。放大器Amp1的反相輸入與輸出連接，構(gòu)成電壓跟隨器。另一方面，切換電路30的開關(guān)sw2和電平位移電路31的公共連接點(diǎn)與放大器(運(yùn)算放大器)Amp2的非反相輸入連接。該放大器Amp2的反相輸入與輸出連接，構(gòu)成電壓跟隨器。

放大器Amp1的輸出與電阻Ra11的一端連接，電阻Ra11的另一端與電阻Ra12的一端及放大器(運(yùn)算放大器)Amp3的非反相輸入連接。電阻Ra12的另一端與地面連接。此外，放大器Amp2的輸出與電阻Ra21的一端連接，電阻Ra21的另一端與放大器Amp3的反相輸入連接。放大器Amp3的反相輸入介由電阻Ra22，與放大器Amp3的輸出連接。由此，放大器Amp3構(gòu)成差動(dòng)放大電路，該差動(dòng)放大電路將放大器Amp1的輸出電壓和放大器Amp2的輸出電壓的電位差放大。此處，設(shè)定放大器Amp1的輸出電壓為VA，放大器Amp2的輸出電壓為VB，Ra11＝Ra21、Ra12＝Ra22，則該差動(dòng)放大電路的輸出電壓VC為VC＝(VA-VB)·K。其中，K是放大率，K＝Ra12/Ra11＝Ra22/Ra21。

放大器Amp3的輸出與放大器(運(yùn)算放大器)Amp4的非反相輸入連接。該放大器Amp4的反相輸入與輸出連接，構(gòu)成電壓跟隨器。放大器Amp4的輸出介由電阻Rf2與控制IC12的CA端子連接。該CA端子與電容器Cca的一端連接，電容器Cca的另一端接地，該電容器Cca將信號(hào)IS的第1信號(hào)及接地電平的第2信號(hào)合成后的信號(hào)進(jìn)行平均化。與該控制IC12外接的電容器Cca還與電阻Rca并聯(lián)連接。

如上所述，信號(hào)IS的第1信號(hào)及接地電平的第2信號(hào)分別通過電平位移電路31進(jìn)行了電平位移。這些第1信號(hào)及第2信號(hào)在被電平位移了的狀態(tài)下通過切換電路30后，在差動(dòng)放大電路中取消電平位移，通過電阻Rf2及電容器Cca進(jìn)行平均化。差動(dòng)放大電路還能夠?qū)⒎糯笃鰽mp1、Amp2的輸出電壓的電位差(VA-VB)放大，因此能夠基于電平小的信號(hào)IS來放大信號(hào)，從而簡(jiǎn)單地檢測(cè)出負(fù)載狀態(tài)。

接下來，參照?qǐng)D11，關(guān)于控制IC12的IS端子和CA端子的電壓關(guān)系，進(jìn)行說明。在該圖11所示的圖表中，橫軸表示IS端子的電壓信號(hào)Vis，縱軸表示CA端子的電壓信號(hào)VCA。此處，未外接電阻Rca時(shí)，IS端子的電壓信號(hào)Vis和CA端子的電壓信號(hào)VCA的關(guān)系由K所示的直線表示。即，該直線是根據(jù)控制IC12的內(nèi)部常數(shù)(差動(dòng)放大電路的放大率K)和外接電容器Cca的電容值決定的負(fù)載檢測(cè)電路26的增益特性。對(duì)此，當(dāng)電容器Cca和電阻Rca并聯(lián)連接時(shí)，如Kca直線所示，變?yōu)閮A斜度發(fā)生變化的增益特性。即，負(fù)載檢測(cè)電路26的增益特性能夠通過外接電阻Rca及變更電容器Cca的值，進(jìn)行任意變更。

另外，在本實(shí)施方式中，將表示如上檢測(cè)出的負(fù)載狀態(tài)的電壓信號(hào)VCA用于過載檢測(cè)電路中。即，電阻Rf2和CA端子的連接點(diǎn)與過載保護(hù)用比較器OLP的非反相輸入連接，并對(duì)過載保護(hù)用比較器OLP的反相輸入施加基準(zhǔn)電壓Vth_olp。由此，當(dāng)與輸入電流的平均值成正比的電壓信號(hào)VCA超過基準(zhǔn)電壓Vth_olp時(shí)，過載保護(hù)用比較器OLP輸出H電平的信號(hào)，控制IC12將開關(guān)元件Q1、Q2強(qiáng)制斷開。

<第5實(shí)施方式>

圖12是表示第5實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置的電路圖。另外，在圖12中，關(guān)于與圖1所示結(jié)構(gòu)要素相同或者均等的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略詳細(xì)說明。

第5實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置與第1實(shí)施方式所述開關(guān)電源裝置相比，諧振電抗器及諧振電容器C5構(gòu)成的諧振電路與高側(cè)開關(guān)元件Q1并聯(lián)連接。將諧振電流分流的分流電路28與諧振電容器C5并聯(lián)連接。從分流電路28的電阻Rs和電容器Cs的公共連接點(diǎn)獲取表示與諧振電流成正比的電流的信號(hào)，并輸入至控制IC12的IS端子。

從分流電路28獲取的信號(hào)是以直流輸入電壓Vi的電位為基準(zhǔn)的電阻Rs的端子電壓。因此，以直流輸入電壓Vi的電位為基準(zhǔn)的信號(hào)優(yōu)選在控制IC12的內(nèi)部轉(zhuǎn)換為以接地為基準(zhǔn)的信號(hào)，再將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入負(fù)載檢測(cè)電路26即可。

以上，關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限定于以上特定的實(shí)施方式。例如，在以上實(shí)施方式中，通過模擬電路實(shí)現(xiàn)了控制IC12的內(nèi)部，但是也能夠?qū)⒖刂艻C12的內(nèi)部數(shù)字化，在所謂的數(shù)字電源裝置中應(yīng)用分流電路28、切換電路30及均衡電路29的思路。

上述內(nèi)容僅表示本發(fā)明的原理。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行多種變形及變更，本發(fā)明如上所示，不限定于已說明的正確結(jié)構(gòu)及應(yīng)用例，相應(yīng)的所有變形例及同等物都視作隨附的權(quán)利要求書及其同等物構(gòu)成的本發(fā)明的范圍。

【標(biāo)號(hào)說明】

10p、10n 輸入端子

11p、11n 輸出端子

12 控制IC

21 啟動(dòng)電路

22 振蕩電路

23 控制電路

24 高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路

25 低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路

26 負(fù)載檢測(cè)電路

27 逆變器電路

28 分流電路

29 均衡電路

30 切換電路

31 電平位移電路

Amp1～Amp4 放大器

C5 諧振電容器

Cs、Cca、Cf1 電容器

OLP 過載保護(hù)用比較器

P1 一次繞組

Q1、Q2 開關(guān)元件

R11、R12、Ra11、Ra12、Ra21、Ra22、Rc a、Rf、Rf1、Rf2、R s、Rs 1、Rs2 電阻

S1、S2 二次繞組

sw1、sw2 開關(guān)

T1 變壓器

Tn1、Tn2、Tp1、Tp2 晶體管

VW 輔助繞組