專利名稱：開關(guān)電源、控制開關(guān)電源的控制電路、開關(guān)電源的控制方法及模塊基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源、控制開關(guān)電源的控制電路、開關(guān)電源的控制方法及模塊基 板。
背景技術(shù)：
例如降壓型的DC-DC轉(zhuǎn)換器在信息設(shè)備中使用。在這種DC-DC轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用使用 了開關(guān)的開關(guān)電源。在專利文獻(xiàn)1的圖2及專利文獻(xiàn)2的圖29中，公開了如下的開關(guān)電源 與開關(guān)并聯(lián)地將瞬態(tài)電流開關(guān)和電容器串聯(lián)連接，再將電阻并聯(lián)連接到該電容器上。根據(jù)專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2，將對(duì)開關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通截止時(shí)的瞬態(tài)電流蓄積到電容 器中，從而能夠用電阻消耗蓄積在電容器中的電荷。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-173717號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 國際公開第2005/041231號(hào)小冊(cè)子但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所記載的開關(guān)電源，使用電阻消耗蓄積在電容 器中的電荷，因此在電阻中產(chǎn)生電力的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于抑制電力損耗。本發(fā)明為一種開關(guān)電源，其特征在于，該開關(guān)電源具有第1開關(guān)，其設(shè)置在直流 電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè)置；第1電容 器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；第1電感器，其 設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間；以及控制電路，其在使所述第1開 關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為0的時(shí)刻或之前，使所述第2開關(guān)截止。根據(jù)本 發(fā)明，能夠使用第1電感器和第1電容器的諧振現(xiàn)象，將充電到第1電容器的電荷放電到直 流電源側(cè)。由此，能夠再生電力，從而抑制電力損耗。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)具有第2電容器，該第2電容器設(shè)置在所述第 1電感器的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)與所述直流電源的負(fù)側(cè)端子之間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第1電容 器放電的電荷蓄積到第2電容器中，從而能夠再生電力。由此，能夠抑制消耗電力。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)具有第3開關(guān)，該第3開關(guān)設(shè)置在所述第1開 關(guān)的所述負(fù)載側(cè)的節(jié)點(diǎn)與所述直流電源的所述負(fù)側(cè)端子側(cè)之間，所述控制電路在使所述第 1開關(guān)截止后使所述第3開關(guān)導(dǎo)通。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過經(jīng)由第3開關(guān)的電流將第1電容 器放電的電荷充電到第2電容器中。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)在將所述第1電感器L1的電感值設(shè)為L、所述 第2開關(guān)的導(dǎo)通電阻設(shè)為R、所述第1電容器的電容值設(shè)為C時(shí)，L > R2XC/4。根據(jù)該結(jié) 構(gòu)，能夠使第1電容器和第1電感器的瞬態(tài)現(xiàn)象波動(dòng)。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)所述控制電路在所述第1電容器兩端的電壓為0的時(shí)刻使所述第2開關(guān)截止。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步抑制電力損耗。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)具有二極管，該二極管按照陰極成為所述直流 電源側(cè)且陽極成為所述負(fù)載側(cè)的方式與所述第2開關(guān)并聯(lián)連接。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使第1電 容器兩端的電壓成為0之前使第2開關(guān)SW2截止，也能夠經(jīng)由二極管流過電流。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)具有電阻，該電阻與所述第1電容器并聯(lián)設(shè) 置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過上述電阻消耗從第1電容器放電的電荷中的未充電到第2電容 器中的電荷。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)所述控制電路在下述情況中的至少一種時(shí)，使 所述第2開關(guān)導(dǎo)通所述第1電容器兩端的電壓差在預(yù)定值以下、且用于使所述第2開關(guān)導(dǎo) 通截止的信號(hào)表示截止的情況；使所述第2開關(guān)截止，第1電容器兩端的電位差比預(yù)定值大 的情況；以及用于使所述第2開關(guān)導(dǎo)通截止的信號(hào)表示截止的情況。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在第 1電容器兩端的電位差大致為0的時(shí)間，使第2開關(guān)截止。在上述結(jié)構(gòu)中，能夠設(shè)為以下結(jié)構(gòu)在用于使所述第2開關(guān)導(dǎo)通截止的信號(hào)從截 止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，所述控制電路使第2開關(guān)導(dǎo)通，在流過所述第1電容器的電流的絕對(duì)值為預(yù) 定值以上時(shí)，所述控制電路使第2開關(guān)截止。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在第1電容器兩端的電位差 大致為0的時(shí)間，使第2開關(guān)截止。本發(fā)明為在單一基板上形成上述開關(guān)電源而成的模塊基板。本發(fā)明為一種模塊基板，其特征在于，該模塊基板具有上述開關(guān)電源；以及從所述 開關(guān)電源供給電源的電子部件。本發(fā)明為一種控制電路，其對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行控制，該開關(guān)電源具有第1開關(guān)，其 設(shè)置在直流電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè) 置；第1電容器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；以 及第1電感器，其設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間，該控制電路的特 征在于，在使所述第1開關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為0的時(shí)刻或之前，使所 述第2開關(guān)截止。本發(fā)明為一種控制方法，對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行控制，該開關(guān)電源具有第1開關(guān)，其設(shè) 置在直流電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè)置； 第1電容器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；以及第 1電感器，其設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間，該開關(guān)電源的控制方 法的特征在于具有如下步驟在使所述第1開關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為0 的時(shí)刻或之前，使所述第2開關(guān)截止。根據(jù)本發(fā)明，能夠使用第1電感器和第1電容器的諧振現(xiàn)象，將充電到第1電容器 的電荷放電到直流電源側(cè)。由此，能夠再生電力，從而抑制電力損耗。


圖1是比較例涉及的開關(guān)電源的電路圖。圖2是實(shí)施例1涉及的開關(guān)電源的電路圖。圖3是示出實(shí)施例1的動(dòng)作的圖。圖4是示出實(shí)施例1的動(dòng)作的電路圖。
圖5是示出比較例的仿真結(jié)果的圖(其一)。圖6是示出比較例的仿真結(jié)果的圖(其二)。圖7是示出實(shí)施例1的仿真結(jié)果的圖(其一)。圖8是示出實(shí)施例1的仿真結(jié)果的圖(其二)。圖9是等效電路的電路圖。圖10是示出等效電路的仿真結(jié)果的圖。圖11是實(shí)施例2涉及的開關(guān)電源的電路圖。圖12是示出實(shí)施例3涉及的開關(guān)電源的一部分電路圖。圖13是示出實(shí)施例3的動(dòng)作的圖。圖14是示出實(shí)施例4涉及的開關(guān)電源的一部分電路圖。圖15是示出實(shí)施例4的動(dòng)作的圖。圖16是實(shí)施例5涉及的模塊基板的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明涉及的實(shí)施例進(jìn)行說明。實(shí)施例1首先，對(duì)與實(shí)施例1比較的比較例進(jìn)行說明。圖1是比較例涉及的降壓型降壓開 關(guān)電源的電路圖。參照?qǐng)D1，在開關(guān)電源10a上，連接有直流電源20和負(fù)載30。直流電源 20由電源S1和內(nèi)部電阻R2構(gòu)成。負(fù)載30在等效電路上由電阻R3構(gòu)成。開關(guān)電源10a由降壓電源部14和瞬態(tài)電流抑制部16a構(gòu)成。降壓電源部14在端 子N21處與直流電源20的正側(cè)端子連接，在端子N22處與直流電源20的負(fù)側(cè)端子連接。降 壓電源部14在端子N31處與負(fù)載30的正側(cè)端子連接，在端子N32處與負(fù)載30的負(fù)側(cè)端子 連接。在直流電源20用的端子N21與N22之間連接有第2電容器C2，在負(fù)載用端子N31與 N32之間設(shè)置有第3電容器C3。在端子N21與N31之間連接有第1開關(guān)SW1和電感器L2。 第1開關(guān)SW1的直流電源20側(cè)的節(jié)點(diǎn)為mi，負(fù)載30側(cè)的節(jié)點(diǎn)為m2。在節(jié)點(diǎn)N12與負(fù)側(cè) 端子N22和N32之間連接有第3開關(guān)SW3。在第1開關(guān)SW1導(dǎo)通時(shí)，通過電感器L2從直流電源20流向負(fù)載30的方向的電流 增加。在第1開關(guān)SW1截止時(shí)，流過電感器L2的電流減少。第1開關(guān)SW1被控制成使蓄積 在第3電容器C3中的電荷恒定，即負(fù)載用端子N31與N32之間的電壓變?yōu)楹愣āＳ纱?，?夠以相對(duì)于直流電源20的電壓低的電壓將端子N31與N32之間的電壓維持為恒定。在瞬態(tài)電流抑制部16a中，與第1開關(guān)SW1并聯(lián)地在節(jié)點(diǎn)Nil與N22之間連接有 第2開關(guān)SW2和第1電容器C1。由此，第2開關(guān)SW2與第1開關(guān)SW1并聯(lián)設(shè)置。在第2開 關(guān)SW2與節(jié)點(diǎn)Nil之間連接有第1電容器C1。第2開關(guān)SW2與第1電容器C1之間為節(jié)點(diǎn) N13.電阻R1在節(jié)點(diǎn)N13與Nil之間與第1電容器C1并聯(lián)連接。第2開關(guān)SW2在第1開 關(guān)SW1切換時(shí)導(dǎo)通。由此，瞬態(tài)電流引起的電荷充電到第1電容器C1。所充電的電荷由電 阻R1消耗。由此，在比較例中的開關(guān)電源中，在降壓電源部14中對(duì)直流電源20的電壓進(jìn)行降 壓，在瞬態(tài)電流抑制部16a中對(duì)開關(guān)造成的瞬態(tài)電流進(jìn)行抑制。接著，對(duì)實(shí)施例1進(jìn)行說明。圖2是實(shí)施例1涉及的降壓型降壓開關(guān)電源10的電
6路圖。參照?qǐng)D2，開關(guān)電源10具有降壓電源部14、瞬態(tài)電流抑制部16以及控制電路40。降 壓電源部14、直流電源20以及負(fù)載30與比較例相同，從而省略說明。在瞬態(tài)電流抑制部16中，在節(jié)點(diǎn)N13與N12之間，在第2開關(guān)SW2上并聯(lián)連接有 二極管D1。二極管D1被連接為使陰極為直流電源20側(cè)，陽極為負(fù)載30側(cè)。在第1電容器 C1上沒有并聯(lián)設(shè)置電阻。第1電感器L1連接在節(jié)點(diǎn)Nil與N21之間。S卩，第1電感器L1 連接在第1電容器C1與端子N21之間。控制電路40是對(duì)第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2以及第3開關(guān)SW3的導(dǎo)通截止進(jìn)行 控制的電路。降壓電源部14的動(dòng)作與比較例相同，從而省略說明，對(duì)瞬態(tài)電流抑制部16的動(dòng)作 進(jìn)行說明。圖3是針對(duì)時(shí)間示出了流過第1開關(guān)SW1的電流、流過第2開關(guān)SW2的電流、第 1電容器C1兩端的電壓以及各開關(guān)SW1、SW2和SW3的動(dòng)作定時(shí)的示意圖。此外，對(duì)于電流， 將從直流電源20側(cè)流向負(fù)載30側(cè)的電流設(shè)為正。圖4是示出了在圖2的電路圖中各步驟 中的電流的流向的圖。參照?qǐng)D3，在時(shí)間t0處，第1開關(guān)SW1和第2開關(guān)SW2截止，第3開 關(guān)SW3導(dǎo)通。從時(shí)間t0到tl的期間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)N12大致為負(fù)側(cè)端子N22的電壓，第2電感器 L2的電流減少。從時(shí)間t0到tl的期間為第3電容器C3從充電轉(zhuǎn)變?yōu)榉烹姞顟B(tài)的期間。在時(shí)間tl處，第3開關(guān)SW3截止。在時(shí)間t2處，第1開關(guān)SW1導(dǎo)通。在第1開關(guān) SW1導(dǎo)通的期間(從時(shí)間t2到t4的期間)內(nèi)，如圖4的實(shí)線箭頭所示，電流80從直流電 源20流向負(fù)載30。如圖3所示，由于電感器L1和L2，流過第1開關(guān)SW1的電流80逐漸增 加。從時(shí)間t2到t4的期間為第3電容器C3從放電轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)的期間。在該期間的 任意時(shí)間t3處，第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。在時(shí)間t3到t4的期間內(nèi)，第2開關(guān)SW2導(dǎo)通，但第1 開關(guān)SW1也導(dǎo)通，因此如圖4那樣，電流80主要通過第1開關(guān)SW1。在圖3的時(shí)間t4處，在第1開關(guān)SW1截止時(shí)，如圖4的虛線箭頭所示，電流81通 過第2開關(guān)SW2從直流電源20流向負(fù)載30。從時(shí)間t4到t6的期間內(nèi)，電流81逐漸減少， 第1電容器C1被充電，第1電容器C1兩端的電壓增加。在從時(shí)間t4到t6的期間中的任 意的時(shí)間t5處，第3開關(guān)SW3導(dǎo)通。在時(shí)間t6處，流過第2開關(guān)SW2的電流81變成0。在 從時(shí)間t6到t7的期間內(nèi)，由于第1電容器C1和第1電感器L1的諧振現(xiàn)象，如圖4的虛線 箭頭所示的電流82那樣，電流從直流電源20的負(fù)側(cè)端子N22經(jīng)由第3開關(guān)SW3、第2開關(guān) SW2流到第2電容器C2中，第1電容器C1的電荷充電到第2電容器C2中。在時(shí)間t7處， 在第1電容器C1兩端的電壓變成0時(shí)，即第1電容器C1的電荷變成0時(shí)，第2開關(guān)SW2截 止，流過第2開關(guān)SW2的電流變成0。說明針對(duì)比較例和實(shí)施例1進(jìn)行了仿真的結(jié)果。在所仿真的比較例和實(shí)施例1涉 及的開關(guān)電源中，參照?qǐng)D1和圖2，將第1開關(guān)SW1、第2開關(guān)SW2、第3開關(guān)SW3設(shè)為n型 MOSFET。n型M0SFET作為導(dǎo)通電阻為5mQ的FET，使用了 IRF3711的特性。用于第2開關(guān) SW2的MOSFET實(shí)質(zhì)上內(nèi)置了圖2的二極管D1。將第1電容器C1、第2電容器C2以及第3 電容器C3的電容值分別設(shè)為330nF、560 y F以及560 u F，將第2電感器L2的電感值設(shè)為 70nH。將直流電源20設(shè)為5V的電源S1，將內(nèi)部電阻R2的電阻值設(shè)為10mQ。在負(fù)載30 中，將電阻R2的電阻值設(shè)為100mQ。在比較例中，將電阻R1的電阻值設(shè)為500mQ。在實(shí) 施例1中，將第1電感器L1的電感設(shè)為30nH。圖5是針對(duì)任意比例的時(shí)間示出了比較例的第1開關(guān)SW1的柵極電壓、第2開關(guān)SW2的柵極電壓、第3開關(guān)SW3的柵極電壓以及流過第1開關(guān)SW1的電流的圖。開關(guān)SW1到 SW3為n型M0SFET，因此柵極電壓大時(shí)導(dǎo)通，小時(shí)截止。圖6示出了流過比較例的第2開關(guān) SW2的電流、流過第2電感器L2的電流、流過第1電容器C1的電流以及電阻R1消耗的電 力。此外，對(duì)于第1開關(guān)SW1的電流，將從節(jié)點(diǎn)Nil流向N12的電流設(shè)為正，對(duì)于第2開關(guān) SW2的電流，將從節(jié)點(diǎn)N12流向N13的電流設(shè)為正，對(duì)于第2電感器電流，將從節(jié)點(diǎn)N12流向 N31的電流設(shè)為正，對(duì)于流過第1電容器C1的電流，將從節(jié)點(diǎn)Nil流向N13的電流設(shè)為正。參照?qǐng)D5和圖6，在第1開關(guān)SW1截止的時(shí)間t9到tl2的期間內(nèi)的時(shí)間tlO到til 的期間內(nèi)，第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。由此，電流流過第2開關(guān)SW2并充電到第1電容器C1。所充 電的電荷流過電阻R1并放電。因此，產(chǎn)生電阻R1的消耗電力P1。圖7是針對(duì)任意比例的時(shí)間示出了實(shí)施例1的第1開關(guān)SW1的柵極電壓、第2開 關(guān)SW2的柵極電壓、第3開關(guān)SW3的柵極電壓以及流過第1開關(guān)SW1的電流的圖。圖8示出 了實(shí)施例1的流過第2開關(guān)SW2的電流、流過第1電容器C1的電流、流過第1電感器L1的 電流以及流過第2電容器C2的電流。對(duì)于流過第1開關(guān)SW1的電流，將從節(jié)點(diǎn)Nil到N12 設(shè)為正，對(duì)于流過第2開關(guān)SW2的電流，將從節(jié)點(diǎn)N13到N12設(shè)為正，對(duì)于流過第2開關(guān)SW2 的電流，將從節(jié)點(diǎn)N13到N12設(shè)為正，對(duì)于流過第1電容器C1的電流，將從節(jié)點(diǎn)Nil到N13 設(shè)為正，對(duì)于流過第1電感器L1的電流，將從節(jié)點(diǎn)N21到Nil設(shè)為正，對(duì)于流過第2電容器 C2的電流，將從節(jié)點(diǎn)N21到N22設(shè)為正。參照?qǐng)D7和圖8，在時(shí)間t6到t7的期間內(nèi)，在第1電感器L1中流過負(fù)的電流，在 第2開關(guān)SW2中流過負(fù)的電流。通過該電流充電第2電容器C2。第2電容器C2使Q1范圍 的電荷進(jìn)行放電，使Q2范圍的電荷進(jìn)行充電。由此，將充電到第1電容器C1的電荷充電到 第2電容器C2，之后在對(duì)第3電容器C3進(jìn)行充電時(shí)放電。由此，能夠通過在第1開關(guān)SW1 截止時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)電流，再生充電到第1電容器C1的電荷。由此，能夠提高開關(guān)電源的效 率。根據(jù)實(shí)施例1，控制電路40在第1電容器C1兩端的電壓變成0的時(shí)間t7處，使第 2開關(guān)SW2截止。由此，能夠使用第1電感器L1和第1電容器C1的諧振現(xiàn)象，將充電到第 1電容器C1的電荷放電到直流電源20側(cè)。由此，能夠再生電力，從而抑制電力損耗。為了 將充電到第1電容器C1的電荷全部放電到第2電容器C2，如實(shí)施例1所示，優(yōu)選在時(shí)間t7 使第2開關(guān)SW2截止。但是，控制電路40也可以在第1開關(guān)SW1截止后、且第1電容器C1 兩端的電壓為0的時(shí)刻或之前(即從時(shí)間t4到t7的期間內(nèi))，使第2開關(guān)SW2截止。即使 在時(shí)間6與時(shí)間7之間使第2開關(guān)SW2截止，也能夠?qū)Τ潆姷降?電容器C1的電荷進(jìn)行放電。此外，第2電容器C2優(yōu)選連接在第1電感器L1的直流電源20側(cè)的正側(cè)端子N21 與直流電源20的負(fù)側(cè)端子N22之間。由此，第1電容器C1放電的電荷蓄積到第2電容器 C2中，從而能夠再生電力。由此，能夠抑制消耗電力。此外，控制電路40在使第1開關(guān)SW1截止后使第3開關(guān)SW3導(dǎo)通。由此，能夠通 過經(jīng)由第3開關(guān)SW3的圖3的電流82將第1電容器C1放電的電荷充電到第2電容器C2 中。第3開關(guān)SW3優(yōu)選第1開關(guān)SW1截止之后立即導(dǎo)通。如圖2所示，按照陰極為直流電源20側(cè)且陽極為負(fù)載30側(cè)的方式在第2開關(guān)上 并聯(lián)連接有二極管D1。由此，即使在時(shí)間t7之前使第2開關(guān)SW2截止，電流也能夠經(jīng)由二極管D1從節(jié)點(diǎn)N12流向節(jié)點(diǎn)Nil。如圖2所示，開關(guān)電源10形成在單一基板60上。由此，開關(guān)電源10也可以是形 成在單一基板60上的模塊基板。接著，對(duì)第1電感器L1的電感值L的優(yōu)選范圍進(jìn)行說明。圖9是第2開關(guān)SW2和 第3開關(guān)SW3導(dǎo)通的圖3的時(shí)間t5到t7的期間內(nèi)的圖2的等效電路。電阻R0為直流電 源20的內(nèi)部電阻R2、和第2開關(guān)SW2以及第3開關(guān)SW3的導(dǎo)通電阻之和。在將第1電感器 L1的電感值設(shè)為L、第1電容器C1的電容值設(shè)為C、電阻R0的電阻值設(shè)為R、流過圖9的等 效電路的電流設(shè)為I、時(shí)間設(shè)為t時(shí)，圖9的等效電路的電路方程式成為式1。[式1] 根據(jù)式1，在將第1電容器C1的電容值設(shè)為C、第1電感器L1的電感值設(shè)為L時(shí)， 第1電容器C1和第1電感器L1的瞬態(tài)現(xiàn)象波動(dòng)的條件成為式2。[式2]L > R2XC/4將第1開關(guān)SW1截止的時(shí)間t4設(shè)為t = 0、將t = 0時(shí)的電流設(shè)為、時(shí)的第1電 容器C1兩端的電壓Vc成為式3。[式3] 此處，[式4] 圖10是示出使用式3改變第1電感器L1的電感值L，第1電容器C1兩端的電壓 Vc取決于時(shí)間的圖。電感值L變大時(shí)，電壓的變動(dòng)變大。在L為30nH時(shí)，第1電容器C1的 電壓為負(fù)。在電壓Vc成為0的時(shí)刻使第2開關(guān)SW2截止。第1電容器C1的電壓變成負(fù)， 由此圖3的電流82流過，從而能夠使第1電容器C1放電的電荷充電到第2電容器C2中。 如圖9和式3所示，在該瞬態(tài)現(xiàn)象中，負(fù)載電阻R3不產(chǎn)生影響。由此，如果確定使第2開關(guān) SW2截止的定時(shí)，則不論連接到開關(guān)電源的負(fù)載如何，都能夠?qū)⒌?電容器C1放電的電荷蓄 積到第2電容器C2中。實(shí)施例2實(shí)施例2為將電阻R1并聯(lián)連接到第1電容器C1的例子。參照?qǐng)D11，實(shí)施例2涉 及的開關(guān)電源在第1電容器C1上并聯(lián)連接有電阻R1。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的圖2相同。 此外，在圖11中，未圖示控制電路40。根據(jù)實(shí)施例2，能夠通過電阻R1消耗從第1電容器 C1放電的電荷中的未充電到第2電容器C2中的電荷，從而能夠抑制第1開關(guān)SW1中的發(fā) 熱。實(shí)施例3實(shí)施例3是實(shí)施例1涉及的開關(guān)電源的控制電路40的一個(gè)例子，為通過第1電容器C1兩端的電位差控制第2開關(guān)SW2的例子。圖12是示出實(shí)施例3的瞬態(tài)電流抑制部16 和控制電路40的一部分的電路圖。參照?qǐng)D12，控制電路40具有電壓檢測電路50、緩存電 路42以及“或”電路44。電壓檢測電路50在節(jié)點(diǎn)Nil與N13之間的電壓差為預(yù)定值以下 的情況下輸出低電平，為預(yù)定值以上的情況下輸出高電平。通過減小預(yù)定值，電壓檢測電路 50在節(jié)點(diǎn)Nil與N13之間的電壓差為大致0時(shí)，將低電平輸出為信號(hào)V50。緩存電路42將 信號(hào)V50整形為預(yù)定的電平并作為信號(hào)V42輸出到“或”電路44?！盎颉彪娐?4在用于使第 2開關(guān)SW2導(dǎo)通截止的信號(hào)Von和信號(hào)V42中的至少任意一個(gè)為高電平的情況下，作為控制 信號(hào)Vsw2將高電平輸出到第2開關(guān)SW2。由此，第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。另一方面，在信號(hào)Von 和信號(hào)V42均為低電平的情況下，作為控制信號(hào)Vsw2將低電平輸出到第2開關(guān)SW2。由此， 第2開關(guān)SW2截止。圖13是針對(duì)時(shí)間示出了信號(hào)Von、第1電容器C1兩端的電壓、第1開關(guān)SW1的導(dǎo) 通截止以及第2開關(guān)SW2的導(dǎo)通截止的圖。參照?qǐng)D13，在時(shí)間t0處，信號(hào)Von為低電平， 第1電容器C1兩端的電壓為0V，第1開關(guān)SW1導(dǎo)通，第2開關(guān)SW2截止。在時(shí)間t3處，第 2開關(guān)SW2導(dǎo)通。在時(shí)間t4處，在第1開關(guān)SW1截止時(shí)，信號(hào)V50和V42成為高電平?？刂?信號(hào)Vsw2保持高電平，第2開關(guān)SW2保持導(dǎo)通。在時(shí)間t4與t7之間的期間內(nèi)，信號(hào)Von 成為低電平，但信號(hào)V50和V42成為高電平，因此第2開關(guān)SW2保持導(dǎo)通。在時(shí)間t7處，在 第1電容器C1兩端的電壓變成0時(shí)，信號(hào)V50和V42成為低電平，第2開關(guān)SW2截止。在實(shí)施例3中，控制電路40在第1電容器C1兩端的電壓差在預(yù)定值以下、且用于 使第2開關(guān)SW2導(dǎo)通截止的信號(hào)Von表示截止的情況下，使第2開關(guān)SW2截止。另一方面， 在第1電容器C1兩端的電壓差比預(yù)定值大的情況，以及用于使第2開關(guān)SW2導(dǎo)通截止的信 號(hào)Von表示截止的情況中的至少一個(gè)情況下，控制電路40使第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。由此，在 第1電容器C1兩端的電位差大致成為0的時(shí)間t7處，能夠使第2開關(guān)SW2截止。參照?qǐng)D 2，在二極管D1中流過正向電流時(shí)，產(chǎn)生與接通電壓相當(dāng)?shù)南碾娏?。根?jù)實(shí)施例3，基本不 流過經(jīng)由二極管D1的電流，因此能夠削減電力消耗。實(shí)施例4實(shí)施例4是實(shí)施例1涉及的開關(guān)電源的控制電路40的另一個(gè)例子，為對(duì)流過第1 電容器C1的電流進(jìn)行檢測來控制第2開關(guān)SW2的例子。圖14是示出實(shí)施例4的瞬態(tài)電流 抑制部16和控制電路40的一部分的電路圖。參照?qǐng)D14，控制電路40具有比較電路52和 觸發(fā)電路48。在瞬態(tài)電流抑制部16的節(jié)點(diǎn)N13與第1電容器C1之間的線路附近配置電流 檢測線圈L3。第1電容器C1的電流通過線圈L3轉(zhuǎn)換為電壓VL3。比較電路52在線圈L3 的電壓VL3達(dá)到預(yù)定電壓VC0時(shí)，作為信號(hào)V52將高電平輸出到觸發(fā)電路48的復(fù)位R。此 處，預(yù)定電壓VC0與接近第1電容器C1電流的最小值的預(yù)定值IC0對(duì)應(yīng)。在觸發(fā)電路48 的置位S處事先輸入信號(hào)Von。觸發(fā)電路48的輸出Q作為控制信號(hào)Vsw2輸出到第2開關(guān) SW2。觸發(fā)電路48在信號(hào)Von成為高電平時(shí)，作為控制信號(hào)Vsw2輸出高電平，在信號(hào)V52 成為高電平時(shí)，作為控制信號(hào)Vsw2輸出低電平。此外，在圖14中，也可以在節(jié)點(diǎn)N13與第1電容器C1之間連接幾十mQ以下的低 電阻，通過低電阻兩端的電壓，檢測流過第1電容器C1的電流。如上所述，為了檢測第1電 容器C1的電流，通過使用線圈L3或低電阻，能夠抑制消耗電力。圖15是針對(duì)時(shí)間示出了信號(hào)Von、第1開關(guān)SW1的導(dǎo)通截止、第2開關(guān)SW2的導(dǎo)通截止、第1電容器C1兩端的電壓、流過第1電容器C1的電流(將從節(jié)點(diǎn)N13流向Nil的電 流設(shè)為正)、線圈L3兩端的電壓VL3、比較電路52的輸出信號(hào)V52的圖。參照?qǐng)D15，在時(shí) 間t0處，信號(hào)Von為低電平，第1開關(guān)SW1導(dǎo)通，第2開關(guān)SW2截止，第1電容器C1電壓為 0V，第1電容器C1電流為0，比較電路52的輸出為低電平。在時(shí)間t3處，在信號(hào)Von成為 高電平時(shí)，在觸發(fā)電路48中設(shè)置高電平，第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。在時(shí)間t4處，即使第1開關(guān) SW1截止，觸發(fā)電路48也繼續(xù)保持高電平，第2開關(guān)SW2保持導(dǎo)通。在時(shí)間t4到t7的期間 內(nèi)，隨著第1電容器C1電流從正減少而變?yōu)樨?fù)，線圈L3的電壓VL3從負(fù)增加而變?yōu)檎?。?第1電容器C1電流變?yōu)樽钚≈暗臅r(shí)間tl3處，第1電容器C1電流成為預(yù)定值IC0。與預(yù) 定值IC0對(duì)應(yīng)的線圈L3的電壓為預(yù)定電壓VC0。在時(shí)間t4到t7的期間內(nèi)，信號(hào)Von成為低電平，但觸發(fā)電路48繼續(xù)保持高電平， 第2開關(guān)SW2保持導(dǎo)通。在時(shí)間tl3處，在第1電容器C1的電流變?yōu)轭A(yù)定值IC0以下(在 絕對(duì)值中為預(yù)定值以上)時(shí)，線圈L3兩端的電壓VL3成為預(yù)定電壓VC0以上。由此，比較 電路52的輸出信號(hào)V52成為高電平。由此，觸發(fā)電路48被重置，控制信號(hào)Vsw2成為低電 平，第2開關(guān)SW2截止。在時(shí)間t7處，第1電容器C1的電流成為預(yù)定值IC0以上，因此線 圈L3兩端的電壓VL3成為預(yù)定電壓VC0以下，比較電路52的輸出信號(hào)V52成為低電平。在實(shí)施例4中，控制電路40在用于使第2開關(guān)SW2導(dǎo)通截止的信號(hào)Von從截止變 為導(dǎo)通時(shí)，使第2開關(guān)SW2導(dǎo)通。此外，在流過第1電容器C1的電流的絕對(duì)值在預(yù)定值以 上時(shí)，使第2開關(guān)SW2截止。由此，能夠在流過第1電容器C1的電流大致成為最大的時(shí)間 t7處，使第2開關(guān)SW2截止。由此，與實(shí)施例3同樣地，能夠削減消耗電力。實(shí)施例5實(shí)施例5是開關(guān)電源和電子部件形成于同一基板上的模塊基板的例子。參照?qǐng)D 16，母板70具有組裝了實(shí)施例1至實(shí)施例4中的任意一項(xiàng)的開關(guān)電源的模塊100、CPU等電 子部件90、PCB基板等基板60。開關(guān)電源模塊100和電子部件90安裝在同一基板60上。 開關(guān)電源模塊100對(duì)供給到端子62的直流電壓進(jìn)行降壓，并供給到電子部件90。由此，能 夠削減母板70的消耗電力。以上，針對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于特定的實(shí)施 例，在權(quán)利要求的范圍中記載的本發(fā)明的主旨范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形/變更。
權(quán)利要求
一種開關(guān)電源，其特征在于具有第1開關(guān)，其設(shè)置在直流電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè)置；第1電容器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；第1電感器，其設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間；以及控制電路，其在使所述第1開關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為0的時(shí)刻或之前，使所述第2開關(guān)截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于具有第2電容器，該第2電容器設(shè)置在 所述第1電感器的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)與所述直流電源的負(fù)側(cè)端子之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源，其特征在于具有第3開關(guān)，該第3開關(guān)設(shè)置在所述 第1開關(guān)的所述負(fù)載側(cè)的節(jié)點(diǎn)與所述直流電源的所述負(fù)側(cè)端子側(cè)之間，所述控制電路在使所述第1開關(guān)截止后使所述第3開關(guān)導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于，在將所述第1電感 器的電感值設(shè)為L、所述第2開關(guān)的導(dǎo)通電阻設(shè)為R、所述第1電容器的電容值設(shè)為C時(shí)，L > R2XC/4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述控制電路在所 述第1電容器兩端的電壓為O的時(shí)刻使所述第2開關(guān)截止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于具有二極管，該二極 管按照陰極為所述直流電源側(cè)且陽極為所述負(fù)載側(cè)的方式與所述第2開關(guān)并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于具有電阻，該電阻與 所述第1電容器并聯(lián)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于， 所述控制電路在所述第1電容器兩端的電壓差為預(yù)定值以下、且用于使所述第2開關(guān)導(dǎo)通截止的信 號(hào)表示截止的情況下，使所述第2開關(guān)截止，在所述第1電容器兩端的電位差大于預(yù)定值的情況、以及用于使所述第2開關(guān)導(dǎo)通截 止的信號(hào)表示截止的情況中的至少一個(gè)情況下，使所述第2開關(guān)導(dǎo)通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源，其特征在于， 所述控制電路在用于使所述第2開關(guān)導(dǎo)通截止的信號(hào)從截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，使第2開關(guān)導(dǎo)通， 在流過所述第1電容器的電流的絕對(duì)值為預(yù)定值以上時(shí)，使第2開關(guān)截止。
10.一種通過在單一基板上形成權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源而成的 模塊基板。
11.一種模塊基板，其特征在于具有權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源；以及 從所述開關(guān)電源供給電源的電子部件。
12.—種對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行控制的控制電路，該開關(guān)電源具有第1開關(guān)，其設(shè)置在直流 電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè)置；第1電容 器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；以及第1電感器，其設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間，該控制電路的特征在于，在使所述第1開關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為O的時(shí)刻或之前，使所述第 2開關(guān)截止。
13. 一種對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行控制的開關(guān)電源的控制方法，該開關(guān)電源具有第1開關(guān)，其 設(shè)置在直流電源的正側(cè)端子與負(fù)載的正側(cè)端子之間；第2開關(guān)，其與所述第1開關(guān)并聯(lián)設(shè) 置；第1電容器，其設(shè)置在所述第2開關(guān)與所述第1開關(guān)的所述直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間；以 及第1電感器，其設(shè)置在所述第1電容器與所述直流電源的正側(cè)端子之間，該開關(guān)電源的控 制方法的特征在于具有如下步驟在使所述第1開關(guān)截止后、且所述第1電容器兩端的電壓為O的時(shí)刻或之前，使所述第 2開關(guān)截止。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開關(guān)電源、控制開關(guān)電源的控制電路、開關(guān)電源的控制方法以及模塊基板，其具有第1開關(guān)(SW1)，其設(shè)置在直流電源的正側(cè)端子(N21)與負(fù)載的正側(cè)端子(N31)之間；第2開關(guān)(SW2)，其與第1開關(guān)(SW1)并聯(lián)設(shè)置；第1電容器(C1)，其設(shè)置在第2開關(guān)(SW2)與第1開關(guān)(SW1)的直流電源側(cè)的節(jié)點(diǎn)(N13)之間；第1電感器(L1)，其設(shè)置在第1電容器(C1)與直流電源的正側(cè)端子(N21)之間；以及控制電路(40)，其在使第1開關(guān)(SW1)截止后、且第1電容器(C1)兩端的電壓為0的時(shí)刻或之前，使第2開關(guān)(SW2)截止。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101855816SQ200780101460
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者三島直之, 米澤游 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社