專利名稱：功率因數(shù)改善電路及開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于提高異常時(shí)的安全性的異常傳達(dá)功能的功率因數(shù)改善電路，以及具有該功率因數(shù)改善電路和DC/DC轉(zhuǎn)換器等負(fù)載電路的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
圖1表示現(xiàn)有開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。該開關(guān)電源裝置具有功率因數(shù)改善電路，以及與該功率因數(shù)改善電路相連接的DC-DC轉(zhuǎn)換器等負(fù)載電路10。功率因數(shù)改善電路將通過全波整流電路2對(duì)交流電源1的交流電源電壓整流后得到的整流電壓輸入由電抗器3、開關(guān)元件Q1和電流檢測電阻5構(gòu)成的串聯(lián)電路，通過用控制電路20a導(dǎo)通\關(guān)斷開關(guān)元件Q1來改善交流電源1的功率因數(shù)，同時(shí)通過二極管6以及平滑電容器9得到直流的輸出電壓。在功率因數(shù)改善電路中具有平均電流模式方式和峰值電流模式方式。在此，對(duì)使用平均電流模式方式的情況進(jìn)行說明。
在開關(guān)元件Q1的兩端(漏極和源極之間)連接有二極管4。而且，在開關(guān)元件Q1的兩端連接有由二極管6和平滑電容器9構(gòu)成的串聯(lián)電路，在平滑電容器9的兩端連接有負(fù)載電路10，同時(shí)連接有由電阻7和電阻8構(gòu)成的串聯(lián)電路。
控制電路20a由集成電路(IC)構(gòu)成，具有控制單元21、輸出電壓檢測單元22、過電壓檢測單元23、閂鎖電路24。控制單元21對(duì)開關(guān)元件Q1進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制，來改善交流電源1的功率因數(shù)，例如具有乘法器211、電流檢測單元212和脈沖寬度調(diào)制器213。電流檢測電阻5檢測流入電抗器3的電流。
輸出電壓檢測單元22輸入通過電阻7和電阻8分壓而得到電壓檢測端子a的電壓，對(duì)電壓檢測端子a的電壓和基準(zhǔn)電壓的誤差進(jìn)行放大，生成誤差電壓并輸出到乘法器211。乘法器211將來自輸出電壓檢測單元22的誤差電壓和來自全波整流電路2的全波整流電壓相乘，將乘法輸出電壓輸出給電流檢測單元212。
電流檢測單元212對(duì)與電流檢測電阻5檢測出的輸入電流成比例的電壓和來自乘法器211的乘法輸出電壓間的誤差進(jìn)行放大，生成誤差電壓將該誤差電壓作為比較輸入信號(hào)輸出給脈沖寬度調(diào)制器213。
脈沖寬度調(diào)制器213輸入三角波信號(hào)和來自電流檢測單元212的比較輸入信號(hào)，例如，在比較輸入信號(hào)的值大于或等于三角波信號(hào)的值時(shí)生成為“導(dǎo)通”的脈沖信號(hào)，當(dāng)比較輸入信號(hào)的值小于三角波的值時(shí)生成為“關(guān)斷”的脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)加載到開關(guān)元件Q1的門極上。
即，通過全波整流電路2對(duì)交流電源1的輸入電壓(交流電壓)進(jìn)行整流后得到的全波整流電壓每半周期為正弦波波形。乘法器211輸入來自全波整流電路2的半周期正弦波電壓，另外，輸入來自輸出電壓檢測單元22的電壓，將這兩個(gè)電壓相乘改變正弦波的大小來進(jìn)行輸出。電流檢測單元212將來自全波整流電路2的半周期正弦波電壓和由輸入電流產(chǎn)生的與電流檢測電阻5成比例的電壓進(jìn)行比較，并進(jìn)行控制使輸入電流成為半周期的正弦波。因此，可以使流入電流檢測電阻5的輸入電流成為每半個(gè)周期和交流電源1的輸入電壓波形相似的正弦波，從而可以改善功率因數(shù)。
另外，控制電路20a在電壓檢測端子a檢測通過電阻7和電阻8分壓得到的電壓，根據(jù)檢測出的電壓控制開關(guān)元件Q1的導(dǎo)通/關(guān)斷以使輸出電壓恒定。由此，對(duì)負(fù)載電路10提供穩(wěn)定的直流電壓。
然后，對(duì)這樣構(gòu)成的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，當(dāng)開關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)，電流沿以下路徑流動(dòng)全波整流電路2→電抗器3→開關(guān)元件Q1→電流檢測電阻5→全波整流電路2，能量蓄積在電抗器3中。該電流隨時(shí)間的經(jīng)過線性地增大。
然后，當(dāng)開關(guān)元件Q1從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，由于在電抗器3中感生的電壓，開關(guān)元件Q1的電壓上升。另外，由于開關(guān)元件Q1變?yōu)殛P(guān)斷，流入開關(guān)元件Q1的電流變?yōu)榱?。另外，電流沿以下路徑流?dòng)電抗器3→二極管6→平滑電容器9，對(duì)負(fù)載電路10提供直流電壓。
在此，在由任何原因?qū)е略诠β室驍?shù)改善電路中發(fā)生異常，并由于該異常導(dǎo)致輸出電壓上升的情況下，由電阻7和電阻8分壓得到的電壓，即電壓檢測端子a的電壓上升。過電壓檢測單元23檢測電阻7和電阻8分壓所得到的電壓，來檢測該電壓已上升的情況。控制單元21通過來自過電壓檢測單元23的過電壓檢測信號(hào)，使開關(guān)元件Q1停止，同時(shí)使閂鎖電路24動(dòng)作，閂鎖電路24通過閂鎖信號(hào)保持開關(guān)元件Q1的停止?fàn)顟B(tài)。
另外，在異常過熱時(shí)，過熱檢測單元(未圖示)還檢測異常過熱，向控制單元21發(fā)送過熱檢測信號(hào)，控制單元21使開關(guān)元件Q1停止，同時(shí)使閂鎖電路24動(dòng)作，閂鎖電路24通過閂鎖信號(hào)保持開關(guān)元件Q1的停止?fàn)顟B(tài)。
另外，如圖1所示，功率因數(shù)改善電路通常由升壓斬波電路構(gòu)成，因此當(dāng)開關(guān)元件Q1為停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，雖然不進(jìn)行升壓動(dòng)作，但把由全波整流電路2和平滑電容器9對(duì)交流電源1的交流電壓進(jìn)行整流平滑后得到的直流電壓提供給負(fù)載電路10。
另外，作為與此相關(guān)的技術(shù)，在特開2003-264979號(hào)公報(bào)中記載的開關(guān)電源控制用半導(dǎo)體裝置在無法得到用于控制開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作的反饋信號(hào)，沒有了來自控制端子的電流的情況下，使開關(guān)動(dòng)作停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，防止開關(guān)電源裝置的損壞。
具體地說，如圖2所示，該裝置設(shè)有控制端子開路時(shí)保護(hù)電路110，當(dāng)向控制端子126的反饋信號(hào)被切斷，來自控制端子126的電流消失時(shí)，使控制端子126的電壓上升到規(guī)定的電壓值來使過電壓保護(hù)電路108動(dòng)作，使用過電壓保護(hù)電路108使開關(guān)動(dòng)作停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，圖1所示的功率因數(shù)改善電路即使在通過閂鎖電路24起到保護(hù)功能，開關(guān)元件Q1處于停止的狀態(tài)下，如上所述，由輸入電壓決定的電壓也被提供給負(fù)載電路10。作為一般常用的例子，當(dāng)假設(shè)交流輸入電壓為AC85V至AC264V，功率因數(shù)改善電路的輸出電壓為380V進(jìn)行動(dòng)作的情況時(shí)，在功率因數(shù)改善電路正常動(dòng)作時(shí)，平滑電容器9為DC380V。另一方面，當(dāng)功率因數(shù)改善電路停止時(shí)，在交流輸入為AC100V的情況下，平滑電容器9為DC140V左右，在交流輸入為AC200V的情況下，平滑電容器9為DC280V。
另外，雖然在功率因數(shù)改善電路的后級(jí)連接的負(fù)載電路10不在DC140V進(jìn)行動(dòng)作，但充分考慮其在DC280V進(jìn)行動(dòng)作的情況。這樣，根據(jù)輸入電壓，負(fù)載電路10有時(shí)不停止而繼續(xù)動(dòng)作。
即，與開關(guān)電源裝置中發(fā)生何種異常無關(guān)，開關(guān)電源裝置有時(shí)繼續(xù)動(dòng)作。另外，如此在輸入電壓高的情況下，基于功率因數(shù)改善電路的動(dòng)作·停止的平滑電容器9的電壓不大幅度地變化，所以難以確認(rèn)功率因數(shù)改善功能正常工作。
另一方面，在圖2所示的開關(guān)電源控制用半導(dǎo)體裝置中，在向控制端子的反饋信號(hào)被切斷的情況下，使電壓上升來使過電壓保護(hù)電路動(dòng)作，使用過電壓保護(hù)電路使開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作停止，并保持停止?fàn)顟B(tài)。這與在圖1所示的功率因數(shù)改善電路中發(fā)生異常的情況下，過電壓檢測單元23檢測電壓上升，控制單元21使開關(guān)元件Q1停止，閂鎖電路24保持開關(guān)元件Q1的停止?fàn)顟B(tài)的情況相對(duì)應(yīng)。因此，在圖2所示的技術(shù)中，盡管可以停止功率因數(shù)改善電路并保持停止?fàn)顟B(tài)，但存在無法停止圖1所示的開關(guān)電源裝置的負(fù)載電路的動(dòng)作這樣的問題。
本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，目的在于提供在功率因數(shù)改善電路中發(fā)生異常而停止的情況下，能夠向負(fù)載電路輸出異常信號(hào)的功率因數(shù)改善電路，以及提供可以通過接收來自該功率因數(shù)改善電路的異常信號(hào)使負(fù)載電路停止，來提高安全性的開關(guān)電源裝置。
本發(fā)明的第1個(gè)方面，一種通過開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓的開關(guān)電源裝置，其特征為，具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在開關(guān)電源裝置內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出給所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元。
本發(fā)明的第2個(gè)方面，一種將通過整流電路對(duì)交流電源的交流電源電壓進(jìn)行整流后得到的整流電壓輸入由電抗器和開關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路，通過所述開關(guān)元件開關(guān)/關(guān)斷來改善所述交流電源的功率因數(shù)，同時(shí)得到直流的輸出電壓的功率因數(shù)改善電路，其特征為，具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓，使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出給所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元。
本發(fā)明的第3個(gè)方面，一種具有功率因數(shù)改善電路和與該功率因數(shù)改善電路相連接的負(fù)載電路的開關(guān)電源裝置，所述功率因數(shù)改善電路將通過整流電路對(duì)交流電源的交流電源電壓進(jìn)行整流后得到的整流電壓輸入由電抗器和開關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路，通過所述開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷來改善所述交流電源的功率因數(shù)，同時(shí)得到直流的輸出電壓，其特征為，所述功率因數(shù)改善電路具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓，使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出給所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元；根據(jù)來自該異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的所述異常動(dòng)作信號(hào)，檢測所述電壓檢測端子的電壓變得大于或者等于所述規(guī)定的電壓的情況，輸出異常信號(hào)的異常信號(hào)檢測單元。


圖1是表示開關(guān)電源裝置的現(xiàn)有例1的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示開關(guān)電源裝置的現(xiàn)有例2的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的構(gòu)成例1的圖。
圖5是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的構(gòu)成例2的圖。
圖6是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的構(gòu)成例3的圖。
圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的異常信號(hào)檢測單元的構(gòu)成例1的圖。
圖8是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的異常信號(hào)檢測單元的構(gòu)成例2的圖。
圖9是表示作為在本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中設(shè)置的負(fù)載電路的具體例子的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的1個(gè)實(shí)施方式。
圖3是表示本發(fā)明的1個(gè)實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。該開關(guān)電源裝置特征為相對(duì)于圖1所示的開關(guān)電源裝置，還追加了異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30和異常信號(hào)檢測單元40。
此外，由于其它的結(jié)構(gòu)和圖1所示的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)相同，所以對(duì)相同部分標(biāo)記相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。
閂鎖電路24在保持開關(guān)元件Q1的停止?fàn)顟B(tài)的同時(shí)，將閂鎖信號(hào)輸出到異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30。異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30設(shè)置在由集成電路(IC)構(gòu)成的控制電路20內(nèi)，根據(jù)來自閂鎖電路24的閂鎖信號(hào)，將大于或者等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出到電壓檢測端子a。
異常信號(hào)檢測單元40根據(jù)來自異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30的異常動(dòng)作信號(hào)，檢測電壓檢測端子a的電壓變得大于或者等于規(guī)定電壓的情況，將異常信號(hào)輸出到負(fù)載電路10來通知負(fù)載電路功率因數(shù)改善電路出現(xiàn)異常的情況。負(fù)載電路10根據(jù)來自異常信號(hào)檢測單元40的異常信號(hào)停止。
然后，對(duì)這樣構(gòu)成的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。這里，直到功率因數(shù)改善電路發(fā)生異常狀態(tài)和進(jìn)行閂鎖動(dòng)作之前，與圖1所示的開關(guān)電源裝置相同，因此省略此之前的說明。
首先，由于異常閂鎖電路24進(jìn)行動(dòng)作來保持開關(guān)元件Q1的停止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)將閂鎖信號(hào)輸出給異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30。異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30接收閂鎖信號(hào)，使電壓檢測端子a的電位上升到達(dá)到或者超過規(guī)定的電壓，并保持該電壓。
異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30具體地由圖4至圖6所示的電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在圖4所示的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30a中，電壓源Vcc經(jīng)過晶體管等開關(guān)31與電壓檢測端子a相連接。當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)時(shí)，接收來自閂鎖電路24的閂鎖信號(hào)，開關(guān)31導(dǎo)通，從電壓源Vcc將電壓施加在電壓檢測端子a上，使電壓檢測端子a的電壓上升。電壓源Vcc可以使用用于驅(qū)動(dòng)控制電路20的電源電壓、或用于生成由具有誤差放大器221的輸出電壓檢測單元22所使用的基準(zhǔn)電壓Ref1的作為基礎(chǔ)的基準(zhǔn)電壓等、在控制電路20內(nèi)部使用的基準(zhǔn)電壓。
在圖5所示的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30b中，電壓源Vcc通過電流限制電阻32和開關(guān)31與電壓檢測端子a相連接。當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)時(shí)，接收來自閂鎖電路24的閂鎖信號(hào)，開關(guān)31導(dǎo)通，從電壓源Vcc通過電流限制電阻32向電壓檢測端子a施加電壓，使電壓檢測端子a的電壓上升。
在圖6所示的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30c中，電壓源Vcc通過恒定電流源33和開關(guān)31與電壓檢測端子a相連接。當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)時(shí)，接收來自閂鎖電路24的閂鎖信號(hào)，開關(guān)31導(dǎo)通，從電壓源Vcc通過恒定電流源33向電壓檢測端子a施加電壓，使電壓檢測端子a的電壓上升。
此外，功率因數(shù)改善電路異常時(shí)應(yīng)該上升的電壓檢測端子a的電壓可以是異常信號(hào)檢測單元40能夠檢測到不同于通常情況程度的電壓或大于該程度的電壓。滿足由異常信號(hào)檢測單元40的電路結(jié)構(gòu)所決定的識(shí)別能力就可以，特別地，對(duì)于使電壓超過通常動(dòng)作狀態(tài)電壓多少伏特，達(dá)到過電壓檢測值或超過過電壓檢測值等沒有限制。
根據(jù)圖4至圖6的結(jié)構(gòu)，當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)，從閂鎖電路24輸出閂鎖信號(hào)時(shí)，通過異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30使電壓檢測端子a的電位上升。
然后，異常信號(hào)檢測單元40檢測電壓檢測端子a的電位已達(dá)到或者超過規(guī)定電壓的情況來向負(fù)載電路10輸出異常信號(hào)，向負(fù)載電路10通知功率因數(shù)改善電路的異常。
圖7和圖8表示異常信號(hào)檢測單元40的構(gòu)成例。圖7所示的異常信號(hào)檢測單元40在電壓檢測端子a和地之間連接由齊納二極管41、電阻42和電阻43構(gòu)成的串聯(lián)電路，晶體管44的基極與電阻42和電阻43的連接點(diǎn)相連，晶體管44的集電極經(jīng)過端子b與負(fù)載電路10相連接，晶體管44的發(fā)射極接地。
根據(jù)圖7所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)，電壓檢測端子a的電壓上升，該電壓超過齊納二極管41的擊穿電壓時(shí)，齊納二極管41被擊穿。這樣，電流沿以下路徑流動(dòng)電壓檢測端子a→齊納二極管41→電阻42→電阻43→大地。因此，晶體管44導(dǎo)通，晶體管44的集電極大致變?yōu)榱汶妷?低電平)。根據(jù)該低電平的異常信號(hào)，向負(fù)載電路10通知功率因數(shù)改善電路的異常狀態(tài)。負(fù)載電路10接收異常信號(hào)停止動(dòng)作。
另外，在圖8所示的異常信號(hào)檢測單元40中，比較器45的非反轉(zhuǎn)端子與電壓檢測端子a相連接，基準(zhǔn)電壓Ref2與比較器45的反轉(zhuǎn)端子相連接，在比較器45的輸出端，輸出端子b經(jīng)由二極管D與負(fù)載電路10相連接。設(shè)定基準(zhǔn)電壓Ref2在通常狀態(tài)下高于電壓檢測端子a的電壓，且低于由于異常電壓檢測端子a的電壓上升后的電壓。
根據(jù)圖8所示的結(jié)構(gòu)，在通常狀態(tài)下，基準(zhǔn)電壓Ref2高于電壓檢測端子a的電壓，因此比較器45的輸出例如為高電平。另一方面，當(dāng)功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)，電壓檢測端子a電壓上升并高于基準(zhǔn)電壓Ref2時(shí)，比較器45的輸出反轉(zhuǎn)，成為低電平，并通過該低電平的異常信號(hào)向負(fù)載電路10通知功率因數(shù)改善電路的異常狀態(tài)。
負(fù)載電路10通過異常信號(hào)檢測單元40監(jiān)視輸出電壓檢測端子，在由于功率因數(shù)改善電路中產(chǎn)生異常，端子電壓產(chǎn)生了上升或減小的變化時(shí)，安全地停止動(dòng)作。例如，作為負(fù)載電路10在使用了DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下，即使在功率因數(shù)改善電路中發(fā)生異常而停止，也會(huì)由交流電源1經(jīng)由全波整流電路2和二極管6在平滑電容器9中產(chǎn)生直流電壓。通過該直流電壓，DC/DC轉(zhuǎn)換器可以繼續(xù)動(dòng)作，但通過來自異常動(dòng)作檢測單元40的異常信號(hào)停止動(dòng)作。
在圖1所示的開關(guān)電源裝置中，在沒有異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30以及異常信號(hào)檢測單元40的情況下，當(dāng)停止功率因數(shù)改善電路時(shí)，通常，在平滑電容器9中產(chǎn)生的電壓降低，因而DC/DC轉(zhuǎn)換器以低電壓進(jìn)行動(dòng)作，流過較大的電流。在該狀態(tài)下發(fā)生效率惡化等問題，由元件的發(fā)熱等引起的元件應(yīng)力增大，在最壞的情況下可能會(huì)導(dǎo)致元件的破損。
另一方面，在設(shè)置有異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30以及異常信號(hào)檢測單元40的本發(fā)明的開關(guān)電源裝置中，當(dāng)功率因數(shù)改善電路停止時(shí)，也可以使DC/DC轉(zhuǎn)換器停止，因此，可以簡單地構(gòu)成能提高安全性的開關(guān)電源裝置。
另外，在功率因數(shù)改善電路為異常狀態(tài)，電壓檢測端子a的電位上升了的情況下，通過閂鎖電路24保持該狀態(tài)，因此保持異常動(dòng)作檢測單元30的信號(hào)狀態(tài)。當(dāng)接收到異常動(dòng)作檢測單元30的異常動(dòng)作檢測信號(hào)，負(fù)載電路一側(cè)停止時(shí)，不需要在負(fù)載電路10中保持停止?fàn)顟B(tài)。
另外，在由控制電路20構(gòu)成的控制IC上安裝異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30，將異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元30的異常動(dòng)作信號(hào)輸出給用于輸出電壓檢測單元22的電壓檢測端子a，因此可以共用電壓檢測端子a。即，由于不需要另外設(shè)置信號(hào)用端子，所以無需改變封裝，易于向控制IC追加功能。
此外，由控制IC構(gòu)成的控制電路20的端口例如具有與電壓源Vcc相連接的端口P1、接地的端口P2、與電壓檢測端子a相連接的端口P3、與全波整流電路的輸出端相連接的端口P4、與電流限制電阻5相連接的端口P5，因?yàn)榭梢怨灿枚丝赑3，所以不需要增加端口數(shù)量，可以簡單地實(shí)現(xiàn)IC化。
(DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路構(gòu)成例)圖9是DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)圖，該DC/DC轉(zhuǎn)換器是設(shè)置在本發(fā)明的1個(gè)實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置中的負(fù)載電路的具體例子。在圖9中，在平滑電容器9上連接由變壓器T的一次線圈P1、MOSFET等構(gòu)成的開關(guān)元件Q3和電阻60構(gòu)成的串聯(lián)電路。在變壓器T的一次線圈P1的兩端連接由二極管63和電阻61構(gòu)成的串聯(lián)電路，電容器62與電阻61并聯(lián)地連接。
另外，在變壓器T的二次線圈P2上連接了由二極管64以及平滑電容器65構(gòu)成的整流平滑電路。該整流平滑電路對(duì)在變壓器T中感生的電壓進(jìn)行整流平滑，將直流電壓輸出給負(fù)載67。在平滑電容器65的兩端連接有由光電耦合器PC1的光電二極管和齊納二極管66組成的串聯(lián)電路。當(dāng)負(fù)載67的輸出電壓達(dá)到或者超過齊納二極管66的擊穿電壓(基準(zhǔn)電壓)時(shí)，光電耦合器PC1的光電二極管導(dǎo)通，電流流入與IC70相連接的光電耦合器PC1的光電晶體管，減小在開關(guān)元件Q3上施加的脈沖的導(dǎo)通寬度，由此控制輸出電壓為恒定電壓。
在IC70上施加電壓源Vcc，IC70將控制信號(hào)輸出給開關(guān)元件Q3的門極，由此來導(dǎo)通/關(guān)斷開關(guān)元件Q3控制輸出電壓為恒定電壓。
另外，在電壓源Vcc和地之間連接有電容器51，同時(shí)連接有由電阻52、電阻53和晶體管44構(gòu)成的串聯(lián)電路。晶體管44，電壓檢測端子a、齊納二極管41、電阻42和電阻43構(gòu)成圖7所示的異常信號(hào)檢測單元40。
另外，在電壓源Vcc和地之間連接有由晶體管Q2、電阻54和電阻55構(gòu)成的串聯(lián)電路，晶體管Q2的基極與電阻52和電阻53的連接點(diǎn)相連接。電阻54和電阻55的連接點(diǎn)與IC70的SS端子相連接，電容器56與電阻55并聯(lián)地連接。
在如上構(gòu)成的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)通過來自電壓源Vcc的電壓IC70動(dòng)作時(shí)，通過來自IC70的控制信號(hào)開關(guān)元件Q3導(dǎo)通，電流從平滑電容器9通過變壓器T的一次線圈P1流至開關(guān)元件Q3。該電流隨時(shí)間經(jīng)過線性增大。
然后，開關(guān)元件Q3從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，在變壓器T的一次線圈P1中感生的勵(lì)磁能量中，漏電感的勵(lì)磁能量經(jīng)由二極管63蓄積在電容器62中。因此，通過變壓器T的一次線圈P1的漏電感和電容器62形成電壓共振，開關(guān)元件Q3的電壓上升。
此外，通過調(diào)整電容器62的值和電阻61的值，可以減小開關(guān)元件Q3關(guān)斷時(shí)的減幅振蕩波形。另外，由于一次線圈P1和二次線圈P2彼此反相，所以當(dāng)開關(guān)元件Q3關(guān)斷時(shí)，電流流入二極管64對(duì)負(fù)載67提供直流電壓。
在此，當(dāng)功率因數(shù)改善電路中發(fā)生異常時(shí)，異常信號(hào)檢測單元40將異常信號(hào)輸出給DC-DC轉(zhuǎn)換器。即，當(dāng)在電壓檢測端子a上施加大于或等于規(guī)定電壓的電壓時(shí)，晶體管44導(dǎo)通。此時(shí)，電流沿以下路徑流動(dòng)電壓源Vcc→電阻52→電阻53→晶體管44→地。這樣，晶體管Q2導(dǎo)通，電流沿以下路徑流動(dòng)電壓源Vcc→晶體管Q2→電阻54→電阻55→地，同時(shí)電容器56被充電。當(dāng)電容器56的電壓上升時(shí)，IC70停止動(dòng)作，進(jìn)入閂鎖狀態(tài)。此時(shí)，由于IC70不向開關(guān)元件Q3輸出控制信號(hào)，因此開關(guān)元件Q3的導(dǎo)通/關(guān)斷動(dòng)作被停止。
如通過上述說明所得知的那樣，根據(jù)本發(fā)明，在開關(guān)電源裝置內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測保持單元檢測該異常，使開關(guān)元件停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元根據(jù)來自檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或者等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出給電壓檢測端子，因此可以使負(fù)載電路得知電源裝置出現(xiàn)異常的情況。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測保持單元使開關(guān)元件停止并保持該停止?fàn)顟B(tài)，異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元根據(jù)保持信號(hào)將大于或者等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出給電壓檢測端子，因此可以使負(fù)載電路得知功率因數(shù)改善電路出現(xiàn)異常的情況。
而且，根據(jù)本發(fā)明，控制單元、檢測保持單元以及異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元被設(shè)置在集成電路中，異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的異常動(dòng)作信號(hào)被輸出給用于控制單元的電壓檢測端子，因此沒必要另外設(shè)置信號(hào)用端子，所以不需要改變封裝，易于向集成電路追加功能。
而且，根據(jù)本發(fā)明，負(fù)載電路根據(jù)來自功率因數(shù)改善電路內(nèi)的異常信號(hào)檢測單元的異常信號(hào)停止，因此可以提供能提高安全性的開關(guān)電源裝置。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可應(yīng)用于DC-DC轉(zhuǎn)換器、AC-DC轉(zhuǎn)換器等的開關(guān)電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，通過開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流的輸出電壓的開關(guān)電源裝置，其特征在于，具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在開關(guān)電源裝置內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止保持該停止?fàn)顟B(tài)并輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出到所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元。
2.一種功率因數(shù)改善電路，將通過整流電路對(duì)交流電源的交流電源電壓進(jìn)行整流后而得到的整流電壓輸入由電抗器和開關(guān)元件組成的串聯(lián)電路，通過所述開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷來改善所述交流電源的功率因數(shù)，同時(shí)得到直流的輸出電壓，其特征在于，具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止保持該停止?fàn)顟B(tài)并輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出到所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)改善電路，其特征在于，所述控制單元、所述檢測保持單元以及所述異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元被設(shè)置在集成電路中。
4.一種開關(guān)電源裝置，具有功率因數(shù)改善電路和與該功率因數(shù)改善電路相連接的負(fù)載電路，所述功率因數(shù)改善電路把通過整流電路對(duì)交流電源的交流電源電壓進(jìn)行整流后而得到的整流電壓輸入由電抗器和開關(guān)元件組成的串聯(lián)電路，通過所述開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷來改善所述交流電源的功率因數(shù)，同時(shí)得到直流的輸出電壓，其特征在于，所述功率因數(shù)改善電路具有從電壓檢測端子輸入所述輸出電壓，根據(jù)該輸出電壓使所述開關(guān)元件導(dǎo)通/關(guān)斷的控制單元；在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測該異常，使所述開關(guān)元件停止保持該停止?fàn)顟B(tài)并輸出保持信號(hào)的檢測保持單元；根據(jù)來自該檢測保持單元的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出到所述電壓檢測端子的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元；根據(jù)來自該異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元的所述異常動(dòng)作信號(hào)，檢測所述電壓檢測端子的電壓已大于或者等于所述規(guī)定電壓的情況，并輸出異常信號(hào)的異常信號(hào)檢測單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路根據(jù)來自所述功率因數(shù)改善電路內(nèi)的所述異常信號(hào)檢測單元的所述異常信號(hào)停止。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述控制單元、所述檢測保持單元以及所述異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元被設(shè)置在集成電路中。
全文摘要
具有從電壓檢測端子a輸入輸出電壓，根據(jù)輸出電壓使開關(guān)元件Q1導(dǎo)通/關(guān)斷的控制電路(20)；在功率因數(shù)改善電路內(nèi)發(fā)生了異常的情況下，檢測異常，使開關(guān)元件停止，保持停止?fàn)顟B(tài)并輸出保持信號(hào)的檢測保持單元(23)、(24)；根據(jù)來自檢測保持單元(23)、(24)的保持信號(hào)，將大于或等于規(guī)定電壓的電壓作為異常動(dòng)作信號(hào)輸出到電壓檢測端子a的異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元(30)；根據(jù)來自異常動(dòng)作信號(hào)輸出單元(30)的異常動(dòng)作信號(hào)，檢測電壓檢測端子a的電壓已大于或等于規(guī)定電壓的情況，并將異常信號(hào)輸出到負(fù)載電路(10)的異常信號(hào)檢測單元(40)。
文檔編號(hào)H02M3/155GK1906835SQ20058000185
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者大坂升平 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社