CN111033995B - 谐振型转换器的突发脉冲控制装置及突发脉冲控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种谐振型转换器的突发脉冲控制装置及突发脉冲控制方法,防止在谐振型转换器的突发脉冲控制时突发脉冲周期进入可听频率的周期而产生振铃。突发脉冲周期的开关期间由导通低侧的开关元件(Q2)的启动脉冲(SP)、导通高侧的开关元件(Q1)的主脉冲(MP)及导通开关元件(Q2)的结束脉冲(EP)这三个脉冲构成。在开关停止期间中,设定与负载的轻重对应的突发脉冲停止期间。在突发脉冲周期接近于离可听频率的上限近的频率的周期时,将主脉冲(MP)的第二关闭阈值电压(Vth2)设定为与启动脉冲(SP)的第一关闭阈值电压(Vth1)相同,缩短主脉冲(MP)的开启宽度,从而降低向变压器(T)的次级侧输送的能量而缩短突发脉冲周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种在负载变为低负载时从连续控制向间歇控制转移的谐振型转换器的突发脉冲(burst)控制,特别是涉及一种使突发脉冲周期不进入可听频率的周期的谐振型转换器的突发脉冲控制装置及突发脉冲控制方法。
背景技术
因为电流谐振型的DC-DC开关转换器适于高效化、薄型化,所以广泛用于电视等的电源适配器。在这样的谐振型转换器中,将供给到负载的输出电压控制为恒定。另外,谐振型转换器对根据负载的轻重而输出的电力进行控制。
例如,在LLC方式的谐振型转换器的控制中,进行如下控制:将开关的占空比设为50%,但在待机模式这样的轻负载时使占空比降低而抑制输出的电力(例如,参照专利文献1)。在该情况下,谐振动作不停止而持续进行。
对此,已知在变为轻负载时,使开关动作间歇地停止的突发脉冲控制(例如,参照专利文献2)。根据该专利文献2所记载的技术,在通常的连续控制时,LLC方式的谐振型转换器不使开关动作停止而使其连续地进行。如果变为轻负载,则LLC方式的谐振型转换器进入重复由多个开关周期构成的开关期间和不进行开关动作的开关停止期间的突发脉冲控制。在此,对进行突发脉冲控制的LLC方式的谐振型转换器进行说明。
图16是表示谐振型转换器的原理构成例的图,图17是表示在开关期间流通的电流的变化的图,图18是表示突发脉冲控制下的负载电流的变化的图,图18的(A)表示负载重时,图18的(B)表示负载轻时。
如图16所示,谐振型转换器具有将高侧的开关元件Q1与低侧的开关元件Q2串联连接而成的半桥电路。在图示的例子中,开关元件Q1、Q2使用N沟道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)。开关元件Q1的漏极端子与输入电压Vi的正极端子连接,开关元件Q2的源极端子与输入电压Vi的负极端子连接。
开关元件Q1、Q2的共同的连接点与谐振电感器Lr的一端连接,谐振电感器Lr的另一端与变压器T的励磁电感Lm的一端连接。励磁电感Lm的另一端与谐振电容器Cr的一端连接,谐振电容器Cr的另一端与开关元件Q2的源极端子和输入电压Vi的负极端子连接。谐振电感器Lr、励磁电感Lm及谐振电容器Cr通过串联连接而构成电流谐振型的谐振电路。应予说明,作为谐振电感器Lr能够利用变压器T的漏电感。
变压器T的次级线圈S1的一端与二极管D1的阴极端子连接,次级线圈S2的一端与二极管D2的阴极端子连接。次级线圈S1、S2的另一端与输出电容器Co的正极端子及负载Ro的一个端子连接。二极管D1、D2的阳极端子与输出电容器Co的负极端子及负载Ro的另一端子连接。次级线圈S1、S2、二极管D1、D2及输出电容器Co构成将在次级线圈S1、S2产生的交流电压整流、平滑而输出直流的输出电压Vo的输出电路。
在这样的谐振型转换器中,在通常的连续控制中,开关元件Q1、Q2交替导通。如果高侧的开关元件Q1导通,则将从输入电压Vi供给来的能量输送到变压器T的次级侧,如果低侧的开关元件Q2导通,则将蓄积于谐振电容器Cr的能量输送到变压器T的次级侧。此时,在开关期间流通的电流由谐振电容器Cr的电压的初始值和谐振电流icr的初始值来确定。
另一方面,在突发脉冲控制中,有开关期间和开关停止期间,在图17所示的例子中,在开关期间有1个启动脉冲SP、和多个(在图示的例子中为3个)主脉冲MP1、MP2、MP3。在此,启动脉冲SP表示该开关期间的开始。主脉冲MP1使开关元件Q1在开关期间的最初流通谐振电流icr。此时,作为在变压器T的次级侧流通的次级侧电流io,流通有电流io1。主脉冲MP2使开关元件Q2在开关期间的第二个主脉冲流通初级侧谐振电流(-icr)。此时,作为在变压器T的次级侧流通的次级侧电流io,流通有电流io2。主脉冲MP3使开关元件Q1在开关期间的第三个主脉冲流通谐振电流icr。此时,作为在变压器T的次级侧流通的次级侧电流io,流通有电流io3。其结果是,在负载Ro流通将电流io1~io3平均化而得的负载电流Io。
在该开关期间后,有开关停止期间,通过设置该开关停止期间,能够降低输送到变压器T的次级侧的能量。该开关停止期间的长度根据负载Ro的轻重来控制。
在此,在该突发脉冲控制中,在开关期间流通的电流也与连续控制的情况相同地,由谐振电容器Cr的电压的初始值和谐振电流icr的初始值来确定。但是,在突发脉冲控制中,在启动脉冲SP流通的电流由谐振电容器Cr的残留电压(=停止期间的谐振电容器Cr的电压)和谐振电流icr的初始值(≈0)来确定。
但是,在启动脉冲SP处于开启(on)的期间,因为启动脉冲SP开启前的谐振电容器Cr的残留电压不高,所以通常在次级侧不流通电流。因此,由谐振电容器Cr的残留电压和谐振电流icr的初始值确定的电流是在第一个主脉冲MP1开启时流通的电流。在图17的例子中,从左起表示在第一个主脉冲MP1开启时流通的次级侧电流io少的情况、在第一个主脉冲MP1开启时流通的次级侧电流io多的情况以及在第一个主脉冲MP1开启时流通的次级侧电流io适当的情况。次级侧电流io少的情况是前面的突发脉冲周期的最后的主脉冲的宽度过短,而谐振电容器Cr的残留电压和谐振电流icr的初始值不足的情况。相反,次级侧电流io多的情况是前面的突发脉冲周期的最后的主脉冲的宽度过长,而谐振电容器Cr的残留电压和谐振电流icr的初始值高的情况。
由此,因为在第一个主脉冲MP1开启时流通的次级侧电流io过少或过多的情况下,谐振型转换器的效率变差,所以调节前一周期的最后的主脉冲的宽度。由此,谐振电容器Cr的残留电压变得适当,并在下一突发脉冲周期中,适当地控制在第一个主脉冲MP1开启时流通的次级侧电流io,由此,谐振型转换器的效率成为最佳值。
接着,对谐振型转换器从连续控制向突发脉冲控制转移时的动作进行说明。首先,在供给到负载Ro的负载电流Io减少而刚进入突发脉冲控制后,如图18的(A)所示,突发脉冲周期的开关停止期间短。此时,与开关停止期间短对应地,输送到变压器T的次级侧的能量的降低变少,次级侧电流io变为与负载的轻重对应的值。
如果负载的轻重进一步变轻,则如图18的(B)所示,突发脉冲周期的开关停止期间变长,因此,突发脉冲周期变长。随着突发脉冲周期的开关停止期间变长,输送到变压器T的次级侧的能量降低,次级侧电流io被控制为与负载的轻重对应的值而使谐振型转换器的效率最佳。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2008-535456号公报
专利文献2:美国专利第9276480号说明书
发明内容
技术问题
在谐振型转换器中,开关频率被设定为比可听频率足够高的值。但是,如果在突发脉冲控制中突发脉冲周期逐渐变长下去,则突发脉冲周期会变长到相当于可听频率的上限频率(20kHz)的周期(50μs),存在产生振铃的问题。
本发明是鉴于这一点而做出的,其目的在于,提供一种在突发脉冲控制时不产生振铃的谐振型转换器的突发脉冲控制装置和突发脉冲控制方法。
技术方案
在本发明中,为了解决上述课题,提供一种谐振型转换器的突发脉冲控制装置,所述谐振型转换器在负载变为比第一负载阈值轻的轻负载时,以包含开关期间和开关停止期间的突发脉冲周期进行动作,所述开关期间是重复进行配置于高侧的第一开关元件和配置于低侧的第二开关元件的导通、关断的期间,所述开关停止期间是关断第一开关元件和第二开关元件的期间。该谐振型转换器的突发脉冲控制装置具有:检测负载的轻重的负载检测电路;以及开启脉冲生成电路,其在突发脉冲周期的开关期间,生成导通第二开关元件的启动脉冲、导通第一开关元件的主脉冲及导通第二开关元件的结束脉冲这三个脉冲,并且在负载变为比第二负载阈值轻的轻负载时,缩短主脉冲的开启宽度,所述第二负载阈值小于第一负载阈值。
在本发明中,还提供一种谐振型转换器的突发脉冲控制方法,所述谐振型转换器在负载变为比第一负载阈值轻的轻负载时,以包含开关期间和开关停止期间的突发脉冲周期进行动作,所述开关期间是重复进行配置于高侧的第一开关元件和配置于低侧的第二开关元件的导通、关断的期间,所述开关停止期间是关断第一开关元件和第二开关元件的期间。根据该谐振型转换器的突发脉冲控制方法,使在突发脉冲周期的开关期间发生的脉冲由导通第二开关元件的启动脉冲、在启动脉冲结束后导通第一开关元件的主脉冲以及在主脉冲结束后导通第二开关元件的结束脉冲这三个脉冲构成,在负载的轻重降低至第一负载阈值时,通过根据负载的轻重来调整开关停止期间的长度,从而使突发脉冲周期变化,在负载的轻重降低至第二负载阈值时,将主脉冲的开启宽度设定得短,所述第二负载阈值为突发脉冲周期相当于比与可听频率的上限频率对应的周期短的周期的值。
发明效果
在上述构成的谐振型转换器的突发脉冲控制装置及突发脉冲控制方法中,因为在突发脉冲周期的开关期间产生的脉冲仅有启动脉冲、主脉冲及结束脉冲这三个脉冲而使开关期间短,所以即使开关停止期间变长,突发脉冲周期本质上也难以变长。另外,进一步地,在负载变为轻负载时,通过将主脉冲的开启宽度设定得短,从而能够在不加长突发脉冲周期的情况下减少向次级侧输送的能量。
通过与表示作为本发明的例子的优选实施方式的附图有关的以下说明,使本发明的上述以及其他目的、特征、优点变得清楚。
附图说明
图1是表示应用本发明的谐振型转换器的构成例的图。
图2是表示控制电路的构成例的框图。
图3是表示突发脉冲周期的变化的图,图3的(A)表示在突发脉冲控制中负载重的状态,图3的(B)表示在突发脉冲控制中负载轻的状态。
图4是说明开启脉冲的生成状态的图,图4的(A)表示在突发脉冲控制中负载重时的脉冲生成状态,图4的(B)表示在突发脉冲控制中负载轻时的脉冲生成状态。
图5是表示输出电压控制电路的构成例的电路图。
图6是表示连续控制电路的构成例的电路图。
图7是表示延迟电路的构成例的电路图。
图8是表示分流电路和负载检测电路的构成例的电路图。
图9是表示突发脉冲停止时间设定电路的构成例的电路图。
图10是表示正边沿检测电路的构成例的电路图。
图11是表示开启脉冲生成电路的构成例的电路图。
图12是表示关闭阈值确定电路的构成例的电路图。
图13是表示负边沿检测电路的构成例的电路图。
图14是表示连续/突发脉冲切换判定电路的构成例的电路图。
图15是表示连续/突发脉冲切换电路的构成例的电路图。
图16是表示谐振型转换器的原理构成例的图。
图17是表示在开关期间流通的电流的变化的图。
图18是表示突发脉冲控制下的负载电流的变化的图,图18的(A)表示负载重时,图18的(B)表示负载轻时。
符号说明
1 控制电路
10 启动电路
20 连续控制电路
21 电压控制振荡器
22、23 延迟电路
30 输出电压控制电路
40 连续/突发脉冲切换电路
50 驱动电路
60 分流电路
70 负载检测电路
80 开启脉冲生成电路
81 关闭阈值确定电路
82 正边沿检测电路
83 延迟电路
84 负边沿检测电路
85 正边沿检测电路
86 延迟电路
87 负边沿检测电路
90 突发脉冲停止期间设定电路
91 正边沿检测电路
100 连续/突发脉冲切换判定电路
AND1、AND2、AND11、AND12、AND21、AND31、AND32、AND33、AND34 与电路
C11、C21、C22、C31 电容器
COMP1、COMP2 比较器
COMP11 比较器(第一比较器)
COMP12 比较器(第二比较器)
COMP13 比较器(第四比较器)
COMP14 比较器(第三比较器)
COMP21 比较器
Co 输出电容器
Cr 谐振电容器
D1、D2 二极管
EP 结束脉冲
INV1、INV2、INV11、INV12、INV13、INV21、INV22、INV23、INV31 反相器电路
Lm 励磁电感
Lr 谐振电感器
MP 主脉冲
OP1、OP2、OP11 运算放大器
OR1、OR11、OR12 或电路
PC1 光电耦合器
Q1 开关元件(第一开关元件)
Q2 开关元件(第二开关元件)
Q11 开关元件
R1、R2、R3、R4、R5、R11、R21、R22、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87、R91、R92 电阻
RSFF1、RSFF2 RS触发器
RSFF11 RS触发器(第一触发器)
RSFF12 RS触发器(第二触发器)
RSFF13 RS触发器
RSFF14 RS触发器(第三触发器)
Ro 负载
S1、S2 次级线圈
SP 启动脉冲
SR1 并联稳压器
SW1、SW2、SW11、SW12 开关
T 变压器
Vth1 第一关闭阈值电压
Vth2 第二关闭阈值电压
具体实施方式
以下,参照附图,对用于实施本发明的方式进行详细说明。应予说明,在图中,以相同符号表示的部分表示同一结构要素。另外,在以下说明中,端子名和该端子的电压、信号等有时用相同符号表示。
图1是表示应用本发明的谐振型转换器的构成例的图,图2是表示控制电路的构成例的框图。图3是表示突发脉冲周期的变化的图,图3的(A)表示在突发脉冲控制中负载重的状态,图3的(B)表示在突发脉冲控制中负载轻的状态。图4是说明开启脉冲的生成状态的图,图4的(A)表示在突发脉冲控制中负载重时的脉冲生成状态,图4的(B)表示在突发脉冲控制中负载轻时的脉冲生成状态。应予说明,在图3的(A)、(B)中,从上侧开始分别表示开关元件Q1的开启脉冲、开关元件Q2的开启脉冲和次级侧电流io。在图4的(A)、(B)中,从上侧开始分别表示开关元件Q1的开启脉冲、开关元件Q2的开启脉冲、谐振电流icr、次级侧电流io及谐振电容器Cr的两端的电压Vcr。应予说明,在示出谐振电流icr的波形中所示的虚线表示对负载电流无贡献的励磁电流的量。
谐振型转换器的基本构成与图16所示的谐振型转换器的构成相同。即,谐振型转换器具备半桥电路、串联谐振电路、输出电路,并且还具备控制该谐振型转换器的动作的控制电路1。该控制电路1具备突发脉冲控制装置的功能。
半桥电路具有串联连接的高侧的开关元件Q1和低侧的开关元件Q2,并且将直流的输入电压Vi转换为矩形波的脉冲。串联谐振电路具有谐振电感器Lr、变压器T的励磁电感Lm、和谐振电容器Cr,通过将它们串联连接,构成电流谐振电路。输出电路具有与变压器T的次级线圈S1、S2连接的二极管D1、D2和输出电容器Co,将输送到变压器T的次级侧的电力整流、平滑而输出直流的输出电压Vo。该输出电路的输出电压Vo被供给到负载Ro。
控制电路1具有:输出对开关元件Q1、Q2进行导通/关断控制的栅极信号Vgs1、Vgs2的Vgs1端子和Vgs2端子;接受输入电压Vi的Vi端子;接受谐振电容器Cr的两端的电压Vcr的Vcr端子;接受输出电压Vo的Vo端子。
如图2所示,控制电路1具有启动电路10,启动电路10的输出端与连续控制电路20连接,供给启动信号start。连续控制电路20与输出电压控制电路30的输出端连接,被输入反馈信号VFB。输出电压控制电路30的输入端与Vo端子连接,被输入输出电压Vo。连续控制电路20的输出端与连续/突发脉冲切换电路40的输入端连接,供给连续控制用的高侧的信号Vhigh_c和低侧的信号Vlow_c。连续/突发脉冲切换电路40的输出端与驱动电路50的输入端连接,供给高侧的信号Vgs_hi和低侧的信号Vgs_lo。驱动电路50与开关元件Q1、Q2的栅极连接,供给栅极信号Vgs1、Vgs2。
控制电路1还具有主要在突发脉冲控制时使用的,分流电路60、负载检测电路70、开启脉冲生成电路80、突发脉冲停止期间设定电路90和连续/突发脉冲切换判定电路100。
分流电路60的输入端连接于励磁电感Lm与谐振电容器Cr之间的连接点。分流电路60的输出端连接于负载检测电路70、开启脉冲生成电路80及突发脉冲停止期间设定电路90的输入端,并输出作为与在谐振电容器Cr流通的谐振电流icr成比例的电压信号的电流检测信号IS。负载检测电路70连接于分流电路60的输出端及连续/突发脉冲切换电路40的高侧的输出端,接受电流检测信号IS和高侧的信号Vgs_hi。负载检测电路70的输出端连接于开启脉冲生成电路80及连续/突发脉冲切换判定电路100,而输出表示负载的轻重的负载检测信号CA。开启脉冲生成电路80连接于Vi端子及Vcr端子而接受电压Vi、Vcr,并且连接于分流电路60的输出端及负载检测电路70的输出端而接受电流检测信号IS及负载检测信号CA。开启脉冲生成电路80还连接于突发脉冲停止期间设定电路90的输出端,而接受信号SW_start。开启脉冲生成电路80还连接于连续/突发脉冲切换电路40的输入端,而供给突发脉冲控制用的高侧的信号Vhigh_b和低侧的信号Vlow_b。突发脉冲停止期间设定电路90连接于输出电压控制电路30的输出端而接受反馈信号VFB,并连接于分流电路60的输出端而接受电流检测信号IS,连接于开启脉冲生成电路80的输出端而接受信号SW_end。连续/突发脉冲切换判定电路100连接于负载检测电路70的输出端而接受负载检测信号CA,连续/突发脉冲切换判定电路100的输出端连接于连续/突发脉冲切换电路40而输出信号Sbur。
根据以上构成的谐振型转换器,如果谐振型转换器启动,则控制电路1动作,并在预定时间后,启动电路10输出启动信号start。由此,连续控制电路20开始连续控制,并输出信号Vhigh_c、Vlow_c。此时,负载检测电路70检测到启动时的重负载而输出表示重负载的负载检测信号CA,连续/突发脉冲切换判定电路100接受该负载检测信号CA而输出表示连续控制的低电平的信号Sbur。因此,连续/突发脉冲切换电路40选择来自连续控制电路20的信号Vhigh_c、Vlow_c,并作为信号Vgs_hi、Vgs_lo而输出。驱动电路50接受信号Vgs_hi、Vgs_lo而进行放大,并将栅极信号Vgs1、Vgs2供给到开关元件Q1、Q2的栅极,对开关元件Q1、Q2进行导通/关断控制。
其结果是,串联谐振电路进行谐振动作,从变压器T的初级侧向次级侧输送能量(电力),从输出电路输出输出电压Vo,并供给到负载Ro。输出电压Vo被反馈到控制电路1,控制电路1的输出电压控制电路30输出反馈信号VFB。连续控制电路20接受反馈信号VFB而对信号Vhigh_c、Vlow_c的开关频率进行控制,以使输出电压Vo成为目标电压的方式进行控制。
在此,负载Ro变轻,负载检测电路70输出与负载的轻重对应的值的负载检测信号CA。如果负载检测信号CA的值低于第一CA阈值,则连续/突发脉冲切换判定电路100输出表示突发脉冲控制的高电平的信号Sbur。接受到信号Sbur的连续/突发脉冲切换电路40将选择的信号从信号Vhigh_c、Vlow_c切换为信号Vhigh_b、Vlow_b。
此时,在开启脉冲生成电路80中,在突发脉冲周期的开关期间Tsw生成开启脉冲,在开关停止期间Tst中,停止生成开启脉冲。即,如图3的(A)所示,开启脉冲生成电路80在突发脉冲周期的开关期间Tsw生成启动脉冲SP、主脉冲MP、结束脉冲EP这三个开启脉冲。
启动脉冲SP是在接受到来自突发脉冲停止期间设定电路90的信号SW_start时被设为开启状态,并且如图4的(A)所示,在谐振电容器Cr的两端的电压Vcr下降至第一关闭阈值电压Vth1时关闭。之后,在进行了死区时间的时间调整后,主脉冲MP被开启,在谐振电容器Cr的两端的电压Vcr上升到第二关闭阈值电压Vth2(>Vth1)时主脉冲MP被关闭。应予说明,第二关闭阈值电压Vth2被设为比在前一突发脉冲周期中结束脉冲EP关闭时的谐振电容器Cr的残留电压Vcrz低的值。在主脉冲MP被开启的期间,在变压器的次级侧流通次级侧电流io。之后,在进行了死区时间的时间调整后,结束脉冲EP被开启,并在谐振电流icr的符号反转时刻,结束脉冲EP被关闭。
在此,在突发脉冲控制中,如果负载Ro进一步变轻,从负载检测电路70输出的负载检测信号CA的值达到低于第一负载阈值的第二负载阈值,则进行使从变压器T的初级侧向次级侧输送的能量进一步降低的控制。应予说明,第二负载阈值被设定为比突发脉冲周期达到相当于可听频率的上限频率(20kHz)的周期(50μs)时的阈值高的阈值。
如果负载检测信号CA的值达到第二负载阈值,则主脉冲MP的开启宽度被设定得短。在图3的(B)中,该主脉冲MP的开启宽度变得比图3的(A)的主脉冲MP短,其结果是,次级侧电流io被减少,负载电流Io降低。
作为缩短该主脉冲MP的开启宽度的手段,在该实施方式中,如图4的(B)所示,将第二关闭阈值电压Vth2设定为与第一关闭阈值电压Vth1相等。由此,在谐振电容器Cr的两端的电压Vcr达到第一关闭阈值电压Vth1后达到第二关闭阈值电压Vth2的时刻提前,主脉冲MP关闭的时刻提前。通过使主脉冲MP的开启宽度缩短,从而根据次级侧电流io的波形的不同也明显可知,在主脉冲MP开启的期间从变压器T的初级侧向次级侧输送的能量减少。如果主脉冲MP的开启宽度保持长的状态,则因为在负载上消耗的能量减少,所以开关停止期间Tst逐渐变长,突发脉冲周期有可能进入可听频段。对此,通过缩短主脉冲MP的开启宽度,从而避免开关停止期间Tst的长时间化,因此,突发脉冲周期不会变长,伴随于此,突发脉冲周期也不会进入可听频段。
接着,对构成控制电路1的构成要素的具体例进行说明。
图5是表示输出电压控制电路的构成例的电路图。
输出电压控制电路30具有被输入输出电压Vo的Vo端子,该Vo端子连接于电阻R1的一个端子,电阻R1的另一端子连接于电阻R2的一个端子和光电耦合器PC1的发光二极管的阳极端子。电阻R2的另一端子和发光二极管的阴极端子连接在一起并连接于并联稳压器SR1的阴极端子,并联稳压器SR1的阳极端子连接于地。并联稳压器SR1具有参考端子,该参考端子连接于在Vo端子与地之间串联连接的电阻R3、R4的连接点。
光电耦合器PC1的光电晶体管的集电极端子连接于输出电压控制电路30的VFB端子,发射极端子连接于地。光电晶体管的集电极端子还经由电阻R5连接于控制电路1的未图示的电源Vdd。
根据该输出电压控制电路30,并联稳压器SR1使与利用电阻R3、R4将输出电压Vo分压而得的电压和相当于目标电压的内置的基准电压之间的误差对应的电流流向发光二极管。因此,发光二极管因为流通有与输出电压Vo对应的电流,所以输出电压Vo越高,发出的光量越多。接受发光二极管发出的光的光电晶体管因为流通有与光量对应的电流,所以输出电压Vo越高,集电极端子的电压为越低的电压,这成为反馈信号VFB。反馈信号VFB被供给到连续控制电路20和突发脉冲停止期间设定电路90。
图6是表示连续控制电路的构成例的电路图,图7是表示延迟电路的构成例的电路图。
如图6所示,连续控制电路20具有VFB端子,该VFB端子连接于电压控制振荡器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)21的输入端。电压控制振荡器21的输出端连接于延迟电路22的输入端和与电路AND1的一个输入端。延迟电路22的输出端连接于与电路AND1的另一输入端,与电路AND1的输出端连接于Vlow_c端子。Vlow_c端子输出用于连续控制的低侧用的信号Vlow_c。
电压控制振荡器21的输出端还连接于反相器电路INV1的输入端,反相器电路INV1的输出端连接于延迟电路23的输入端和与电路AND2的一个输入端。延迟电路23的输出端连接于与电路AND2的另一输入端,与电路AND2的输出端连接于Vhigh_c端子。Vhigh_c端子输出用于连续控制的高侧用的信号Vhigh_c。
延迟电路22、23具有相同的电路构成。因此,图7中作为代表而表示延迟电路22的电路构成。即,延迟电路22具有电阻R11和电容器C11。电阻R11的一个端子连接于延迟电路22的输入端子,电阻R11的另一端子连接于延迟电路22的输出端子和电容器C11的一个端子,电容器C11的另一端子连接于地。
根据该连续控制电路20,如果被输入来自输出电压控制电路30的反馈信号VFB,则电压控制振荡器21输出与反馈信号VFB对应的振荡频率的脉冲信号。该脉冲信号被转换为利用延迟电路22和与电路AND1将上升时刻延迟而得的信号,并作为信号Vlow_c而输出。同样地,电压控制振荡器21输出的脉冲信号被转换为在利用反相器电路INV1将电平反转后,利用延迟电路23和与电路AND2将上升时刻延迟而得的信号,并作为信号Vhigh_c而输出。应予说明,基于延迟电路22和延迟电路23的延迟时间相当于为了防止在开关元件Q1、Q2流通贯通电流而使两者同时关断的死区时间。
图8是表示分流电路和负载检测电路的构成例的电路图。
分流电路60具有Vcr端子,该Vcr端子连接于电容器C21的一个端子,电容器C21的另一端子连接于电阻R21的一个端子,电阻R21的另一个端子连接于地。
该电容器C21和电阻R21的串联电路并联连接于谐振电容器Cr,以将谐振电流icr的一部分分流而流通。该分流而得的电流被电阻R21转换为电压,并作为电流检测信号IS而从分流电路60输出。
负载检测电路70具有IS端子、Vgd_hi端子和CA端子。IS端子连接于开关SW1的一个端子,开关SW1的另一端子连接于开关SW2的一个端子,开关SW2的另一端子连接于地。Vgd_hi端子连接于开关SW1的控制端子并且连接于反相器电路INV2的输入端,反相器电路INV2的输出端连接于开关SW2的控制端子。开关SW1、SW2的共同的连接点连接于电阻R22的一个端子,电阻R22的另一端子连接于CA端子和电容器C22的一个端子,电容器C22的另一个端子连接于地。
在此,在高侧的开关元件Q1导通时,从连续/突发脉冲切换电路40输出的信号Vgd_hi为高电平,向串联谐振电路供给输入电压Vi。通过输入高电平的信号Vgd_hi,开关SW1闭合,开关SW2被断开。此时,谐振电流icr的电流检测信号IS经由开关SW1和电阻R22对电容器C22充电。相反,在高侧的开关元件Q1关断时,因为信号Vgd_hi为低电平,所以开关SW1被断开,开关SW2闭合,因此,电容器C22的电荷经由电阻R22对地放电。
由此,仅在开关元件Q1导通的期间,因从输入电压Vi供给的电流所引起的电流检测信号IS被充电到电容器C22,在开关元件Q1关断的期间,将表示电流检测信号IS为零的地电平的信号施加到电容器。仅在开关元件Q1导通的期间的电流检测信号IS被电容器C22平均化,并由CA端子作为负载检测信号CA而输出。该负载检测信号CA是表示经由开关元件Q1输入到谐振型转换器的电流的平均值的信号,并且是准确地表示谐振型转换器的负载状态的信号。因此,该负载检测信号CA在开启脉冲生成电路80和连续/突发脉冲切换判定电路100中用于基于负载的轻重的控制动作的切换。
图9是表示突发脉冲停止期间设定电路的构成例的电路图,图10是正边沿检测电路的构成例的电路图。
突发脉冲停止期间设定电路90具有从输出电压控制电路30接受反馈信号VFB的VFB端子、从分流电路60接受电流检测信号IS的IS端子、从开启脉冲生成电路80接受信号SW_end的SW_end端子。突发脉冲停止期间设定电路90还具有向开启脉冲生成电路80输出信号SW_start的SW_start端子。
SW_end端子连接于RS触发器RSFF1的复位端子,RS触发器RSFF1的置位端子连接于SW_start端子。RS触发器RSFF1的输出端子连接于开关元件Q11的栅极端子。开关元件Q11的漏极端子经由电阻R31连接于电源Vdd,开关元件Q11的源极端子连接于地。应予说明,与开关元件Q11反向并联连接的二极管是开关元件Q11的体二极管。开关元件Q11的漏极端子还连接于电容器C31的一个端子和比较器COMP1的非反相输入端子,电容器C31的另一端子连接于地。比较器COMP1的输出端子连接于与电路AND11的一个输入端,与电路AND11的输出连接于SW_start端子。
VFB端子连接于电阻R32的一个端子,电阻R32的另一端子连接于运算放大器OP1的反相输入端子和电阻R33的一个端子,电阻R33的另一端子连接于运算放大器OP1的输出端子。运算放大器OP1的非反相输入端子连接于包含电阻R34、R35、R36、R37的基准电压电路。即,电源Vdd连接于电阻R34的一个端子,电阻R34的另一端子连接于电阻R35的一个端子,电阻R35的另一端子连接于地。电阻R34、R35的共同的连接点连接于电阻R36的一个端子,电阻R36的另一端子连接于运算放大器OP1的非反相输入端子和电阻R37的一个端子,电阻R37的另一端子连接于地。
在此,电阻R32和R36具有相同的值,电阻R33和R37具有相同的值。因此,运算放大器OP1构成将反馈信号VFB的电压与利用电阻R34和R35将电源Vdd的电压分压而得的电压之间的电位差放大的减法电路(如果考虑到电源Vdd的电压固定,则也能够看成是针对反馈信号VFB的电压的反相放大电路)。通过该构成,反馈信号VFB的电压越高,运算放大器OP1的输出电压变得越低。
运算放大器OP1的输出端子连接于运算放大器OP2的非反相输入端子。运算放大器OP2的反相输入端子与其输出端子连接,从而构成电压跟随器电路。运算放大器OP2的输出端子连接于电阻R38的一个端子,电阻R38的另一端子连接于电阻R39的一个端子,电阻R39的另一端子连接于地。电阻R38、R39的共同的连接点连接于比较器COMP1的反相输入端子。
IS端子连接于比较器COMP2的反相输入端子。电源Vdd连接于电阻R40的一个端子,电阻R40的另一端子连接于电阻R41的一个端子,电阻R41的另一端子连接于地。电阻R40、R41的共同的连接点连接于比较器COMP2的非反相输入端子,比较器COMP2的输出端子连接于正边沿检测电路91的输入端。正边沿检测电路91的输出端连接于与电路AND11的另一输入端。
从IS端子到与电路AND11的另一输入端为止的电路是为了使开关元件Q1、Q2进行零电流开关,而检测将谐振电流icr转换为电压而得的电流检测信号IS下降到0伏特附近的情况的电路。
如图10所示,正边沿检测电路91具有反相器电路INV11,反相器电路INV11的输入端连接于正边沿检测电路91的输入端。反相器电路INV11的输出端连接于RS触发器RSFF2的置位端子和反相器电路INV12的输入端。反相器电路INV12的输出端连接于与电路AND12的一个输入端,与电路AND12的另一输入端连接于RS触发器RSFF2的输出端子。与电路AND12的输出端连接于该正边沿检测电路91的输出端和反相器电路INV13的输入端,反相器电路INV13的输出端连接于RS触发器RSFF2的复位端子。
根据该突发脉冲停止期间设定电路90,首先,如果从开启脉冲生成电路80接收到表示结束脉冲EP的关闭的信号SW_end,则RS触发器RSFF1被复位,由此开关元件Q11关断。由于开关元件Q11关断,所以电容器C31从电源Vdd经由电阻R31被供给电流而开始充电,并开始突发脉冲周期的开关停止期间Tst。该电容器C31的两端的电压被比较器COMP1用来与基于反馈信号VFB的电压进行比较。如果电容器C31的两端的电压高于基于反馈信号VFB的电压,则比较器COMP1输出高电平的信号。
因为负载越轻,与在负载上消耗的电流相比从转换器供给的电流越有过剩的倾向,所以输出电压变高。因为如果输出电压变高,则反馈信号VFB变低,比较器COMP1的输出电压变高,所以负载越轻,电容器C31被充电的时间越长。
在突发脉冲周期的开关停止期间Tst中,谐振电流icr也持续谐振动作。如果将谐振动作中的谐振电流icr转换为电压而得的电流检测信号IS下降到0伏特附近,并且该谐振电流icr的下降被比较器COMP2检测到,则比较器COMP2的输出从低电平变为高电平。在正边沿检测电路91中,在比较器COMP2的输出为低电平时,RS触发器RSFF2被置位,高电平的信号被施加到与电路AND12的另一输入端。如果比较器COMP2的输出变为高电平,则该高电平的信号被反相器电路INV11设为低电平,进而被反相器电路INV12设为高电平,从而与电路AND12输出高电平的信号。由此,因为比较器COMP1已经输出高电平的信号,所以在正边沿检测电路91输出高电平的信号的时刻,与电路AND11输出高电平的信号。该高电平的信号是使启动脉冲SP开启的开启触发的信号SW_start,并且是突发脉冲周期的开关停止期间Tst结束而开始下一突发脉冲周期的开关期间Tsw的信号。此时,信号SW_start被输入到RS触发器RSFF1的置位端子,导通开关元件Q11。由于开关元件Q11被导通,所以电容器C31的电荷被放电,比较器COMP1输出低电平的信号,与电路AND11输出低电平的信号,直到被输入信号SW_end。
应予说明,如果反相器电路INV11的输入信号返回到低电平,则经由反相器电路INV11、INV12及与电路AND12,RS触发器RSFF2的复位端子变为高电平,因此RS触发器RSFF2被复位。
图11是表示开启脉冲生成电路的构成例的电路图,图12是表示关闭阈值确定电路的构成例的电路图,图13是表示负边沿检测电路的构成例的电路图。
如图11所示,开启脉冲生成电路80具有SW_start端子、Vi端子、CA端子、Vcr端子及IS端子作为输入端子,并且具有Vlow_b端子、Vhigh_b端子及SW_end端子作为输出端子。
SW_start端子连接于RS触发器RSFF11的置位端子,RS触发器RSFF11的输出端子连接于或电路OR1的一个输入端。或电路OR1的输出端连接于Vlow_b端子。
Vi端子连接于关闭阈值确定电路81的输入端。关闭阈值确定电路81的第一输出端(第一关闭阈值电压Vth1用)连接于比较器COMP11的非反相输入端子和开关SW11的一个端子。开关SW11的另一端子连接于比较器COMP12的反相输入端子和开关SW12的一个端子。开关SW12的另一端子连接于关闭阈值确定电路81的第二输出端(第二关闭阈值电压Vth2用)。
在关闭阈值确定电路81中,如图12所示,Vi端子连接于电阻R81的一个端子,电阻R81的另一端子连接于电阻R82的一个端子,电阻R82的另一端子连接于地。电阻R81、R82的共同的连接点连接于运算放大器OP11的非反相输入端子。将运算放大器OP11的反相输入端子与其输出端子连接而构成电压跟随器电路。运算放大器OP11的输出端子连接于电阻R83的一个端子,电阻R83的另一端子连接于电阻R84的一个端子。电阻R84的另一端子连接于电阻R85的一个端子,电阻R85的另一端子连接于地。在此,电阻R84、R85的共同的连接点构成输出第一关闭阈值电压Vth1的关闭阈值确定电路81的第一输出端,电阻R83、R84的共同的连接点构成输出第二关闭阈值电压Vth2的关闭阈值确定电路81的第二输出端。由此,对使启动脉冲SP和主脉冲MP关闭的第一关闭阈值电压Vth1和第二关闭阈值电压Vth2赋予输入电压Vi的电压依赖性。应予说明,在该实施方式中,在将电阻R83、R84、R85的电阻值设为r83、r84、r85时,设定为r83=r84+r85。
开启脉冲生成电路80的CA端子连接于比较器COMP13的反相输入端子,并向比较器COMP13的非反相输入端子施加第二负载阈值。比较器COMP13的输出端子连接于开关SW11的控制端子和反相器电路INV21的输入端,反相器电路INV21的输出端连接于开关SW12的控制端子。在此,开关SW11、SW12和反相器电路INV21构成阈值电压切换部。
比较器COMP11的输出端子连接于正边沿检测电路82的输入端,正边沿检测电路82的输出端连接于RS触发器RSFF11的复位端子。RS触发器RSFF11的输出端子还连接于延迟电路83的输入端,延迟电路83的输出端连接于负边沿检测电路84的输入端。负边沿检测电路84的输出端连接于RS触发器RSFF12的置位端子。比较器COMP12的输出端子连接于正边沿检测电路85的输入端,正边沿检测电路85的输出端连接于RS触发器RSFF12的复位端子。RS触发器RSFF12的输出端连接于Vhigh_b端子。应予说明,正边沿检测电路82、85的具体构成与图10所示的构成相同,延迟电路83与图7所示的构成相同。
如图13所示,负边沿检测电路84具有RS触发器RSFF13,其置位端子连接于负边沿检测电路84的输入端和反相器电路INV22的输入端。反相器电路INV22的输出端连接于与电路AND21的一个输入端,与电路AND21的另一输入端连接于RS触发器RSFF13的输出端子。与电路AND21的输出端连接于该负边沿检测电路84的输出端和反相器电路INV23的输入端,反相器电路INV23的输出端连接于RS触发器RSFF13的复位端子。负边沿检测电路84与图10所示的正边沿检测电路的具体构成相比仅缺少正边沿检测电路的反相器电路INV11,因此针对输入的响应与将输入信号反转而输入时的正边沿检测电路91的响应相同。
开启脉冲生成电路80的Vcr端子连接于电阻R86的一个端子,电阻R86的另一端子连接于电阻R87的一个端子,电阻R87的另一端子连接于地。电阻R86、R87的共同的连接点连接于比较器COMP11的反相输入端子和比较器COMP12的非反相输入端子。应予说明,在该实施方式中,在将电阻R86、R87的电阻值设为r86、r87,并将关闭阈值确定电路81的电阻R81、R82的电阻值设为r81、r82时,设为r81/r82=r86/r87。
RS触发器RSFF12的输出端还连接于延迟电路86的输入端,延迟电路86的输出端连接于负边沿检测电路87的输入端。负边沿检测电路87的输出端连接于RS触发器RSFF14的置位端子。负边沿检测电路87具有与图13所示的负边沿检测电路84相同的电路构成。
开启脉冲生成电路80的IS端子连接于比较器COMP14的反相输入端子,并向比较器COMP14的非反相输入端子施加检测电流阈值。该检测电流阈值是确定结束脉冲EP的关闭触发的阈值,具有接近于谐振电流icr的符号反转的地电平的值(≈0伏特)。比较器COMP14的输出端子连接于RS触发器RSFF14的复位端子和开启脉冲生成电路80的SW_end端子。
根据该开启脉冲生成电路80,在负载Ro变轻而进入到突发脉冲周期但表示比第二负载阈值大的负载值的信号CA被输入到CA端子时,比较器COMP13输出低电平的信号。由此,因为开关SW11被断开,并且开关SW12被闭合,所以向比较器COMP11的非反相输入端子施加第一关闭阈值电压Vth1,并向比较器COMP12的反相输入端子施加第二关闭阈值电压Vth2。
在此,如果在突发脉冲周期的开关停止期间Tst的结束时在SW_start端子从突发脉冲停止期间设定电路90接收到高电平的信号SW_start,则RS触发器RSFF11被置位,并从其输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号经由或电路OR1从Vlow_b端子作为信号Vlow_b而输出。此时的信号Vlow_b用作导通低侧的开关元件Q2的启动脉冲SP。
如果利用启动脉冲SP使低侧的开关元件Q2导通,则谐振电容器Cr的两端的电压Vcr逐渐降低。如果利用电阻R86、R87将该电压Vcr分压而得的信号Vcr_d的值达到第一关闭阈值电压Vth1,则在比较器COMP11的输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号的上升时刻被正边沿检测电路82检测出,并将RS触发器RSFF11复位。由此,从RS触发器RSFF11的输出端子输出低电平的信号,信号Vlow_b变为低电平而结束启动脉冲SP。该RS触发器RSFF11的低电平的输出信号经由延迟电路83输入到负边沿检测电路84,在经过了预定的延迟时间后,将RS触发器RSFF12置位。由此,从RS触发器RSFF12的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号作为信号Vhigh_b而从Vhigh_b端子输出。此时的信号Vhigh_b用作导通高侧的开关元件Q1的主脉冲MP。
如果利用主脉冲MP使高侧的开关元件Q1导通,则谐振电流icr向正向增大,如果谐振电流icr的流通从负反转为正,则谐振电容器Cr的两端的电压Vcr逐渐上升。如果利用电阻R86、R87将该电压Vcr分压而得的信号Vcr_d的值达到第二关闭阈值电压Vth2,则在比较器COMP12的输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号的上升时刻被正边沿检测电路85检测出,并将RS触发器RSFF12复位。由此,从RS触发器RSFF12的输出端子输出低电平的信号,信号Vhigh_b变为低电平而结束主脉冲MP。该RS触发器RSFF12的低电平的输出信号经由延迟电路86输入到负边沿检测电路87,在经过了预定的延迟时间后,将RS触发器RSFF14置位。由此,从RS触发器RSFF14的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号经由或电路OR1从Vlow_b端子作为信号Vlow_b而输出。此时的信号Vlow_b用作导通低侧的开关元件Q2的结束脉冲EP。
之后,如果谐振电流icr减少而电流检测信号IS达到检测电流阈值,则比较器COMP14输出高电平的信号。由此,RS触发器RSFF14被复位,低侧的开关元件Q2被关断。此时,结束脉冲EP结束而突发脉冲周期的开关期间Tsw结束,并从SW_end端子朝向突发脉冲停止期间设定电路90输出信号SW_end。
接着,如果负载Ro的轻重进一步变轻而表示负载的信号CA变为第二负载阈值以下,则比较器COMP13输出高电平的信号。由此,因为开关SW11被闭合,并且开关SW12被断开,所以向比较器COMP11的非反相输入端子和比较器COMP12的反相输入端子施加第一关闭阈值电压Vth1。即,如图4的(B)所示,谐振电容器Cr的两端的电压Vcr仅与第一关闭阈值电压Vth1进行比较。
在此,如果在SW_start端子从突发脉冲停止期间设定电路90接收到高电平的信号SW_start,则RS触发器RSFF11被置位,从其输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号经由或电路OR1从Vlow_b端子作为信号Vlow_b而输出,开始启动脉冲SP。
如果利用信号Vlow_b将低侧的开关元件Q2导通,则谐振电容器Cr的两端的电压Vcr逐渐降低。如果利用电阻R86、R87将该电压Vcr分压而得的信号Vcr_d的值达到第一关闭阈值电压Vth1,则在比较器COMP11的输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号的上升时刻被正边沿检测电路82检测出,并复位RS触发器RSFF11。由此,从RS触发器RSFF11的输出端子输出低电平的信号,信号Vlow_b也变为低电平而将低侧的开关元件Q2关断,启动脉冲SP结束。该RS触发器RSFF11的低电平的输出信号经由延迟电路83输入负边沿检测电路84,在经过了预定的延迟时间后,将RS触发器RSFF12置位。由此,从RS触发器RSFF12的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号作为信号Vhigh_b而从Vhigh_b端子输出,开始主脉冲MP。
如果利用信号Vhigh_b将高侧的开关元件Q1导通,则谐振电流icr向正向增大,如果谐振电流icr的流通从负反转为正,则谐振电容器Cr的两端的电压Vcr逐渐上升。如果利用电阻R86、R87将该电压Vcr分压而得的信号Vcr_d的值达到第一关闭阈值电压Vth1,则在比较器COMP12的输出端子输出高电平的信号。该高电平的信号的上升时刻被正边沿检测电路85检测出,并将RS触发器RSFF12复位。由此,从RS触发器RSFF12的输出端子输出低电平的信号,信号Vhigh_b变为低电平而结束主脉冲MP。
此时,因为比较器COMP12作为其基准电压而设定为低于第二关闭阈值电压Vth2的第一关闭阈值电压Vth1,所以与设定为第二关闭阈值电压Vth2的情况相比提前输出高电平的信号。即,相比于比较器COMP12的基准电压被设定为第二关闭阈值电压Vth2的情况,能够缩短主脉冲MP的开启宽度,并且能够进一步降低从变压器T的初级侧向次级侧输送的能量。应予说明,在该实施方式中,主脉冲MP的开启宽度的控制仅被设为1级。但是,即使因开启宽度的控制而存在输出电压Vo的变动,输出电压Vo也会因为输出电压Vo的反馈控制的作用而不在实质上偏离目标电压。
RS触发器RSFF12的低电平的信号经由延迟电路86输入到负边沿检测电路87,在经过了预定的延迟时间后,将RS触发器RSFF14置位。由此,从RS触发器RSFF14的输出端子输出高电平的信号,该高电平的信号经由或电路OR1从Vlow_b端子作为信号Vlow_b而输出,开始结束脉冲EP。
之后,如果谐振电流icr减少而电流检测信号IS达到检测电流阈值,则比较器COMP14输出高电平的信号。由此,RS触发器RSFF14被复位,低侧的开关元件Q2被关断。此时,结束脉冲EP结束,突发脉冲周期的开关期间Tsw结束,从SW_end端子朝向突发脉冲停止期间设定电路90输出信号SW_end。
图14是表示连续/突发脉冲切换判定电路的构成例的电路图,图15是表示连续/突发脉冲切换电路的构成例的电路图。
如图14所示,连续/突发脉冲切换判定电路100具有CA端子作为输入端子,并且具有Sbur端子作为输出端子。CA端子连接于比较器COMP21的反相输入端子,比较器COMP21的输出端子连接于Sbur端子。连续/突发脉冲切换判定电路100还具有电阻R91、R92。电阻R91的一个端子连接于电源Vdd,电阻R91的另一端子连接于比较器COMP21的非反相输入端子和电阻R92的一个端子,电阻R92的另一端子连接于地。在此,利用电阻R91、R92将电源Vdd的电压分压而得的电压值相当于将谐振型转换器切换为连续控制和突发脉冲控制的第一负载阈值。
如图15所示,连续/突发脉冲切换电路40具有Vlow_c端子、Vhigh_c端子、Vlow_b端子、Vhigh_b端子、和Sbur端子作为输入端子,并且具有Vgs_lo端子和Vgs_hi端子作为输出端子。
Vlow_c端子连接于与电路AND31的一个输入端,与电路AND31的输出端连接于或电路OR11的一个输入端,或电路OR11的输出端连接于Vgs_lo端子。Vhigh_c端子连接于与电路AND32的一个输入端,与电路AND32的输出端连接于或电路OR12的一个输入端,或电路OR12的输出端连接于Vgs_hi端子。Vlow_b端子连接于与电路AND33的一个输入端,与电路AND33的输出端连接于或电路OR11的另一输入端。Vhigh_b端子连接于与电路AND34的一个输入端,与电路AND34的输出端连接于或电路OR12的另一输入端。
Sbur端子连接于反相器电路INV31的输入端,反相器电路INV31的输出端分别连接于与电路AND31、AND32的另一输入端。Sbur端子还分别连接于与电路AND33、AND34的另一输入端。
在连续/突发脉冲切换判定电路100中,在表示负载的信号CA的电压值高于第一负载阈值时,判定为负载Ro重,比较器COMP21输出低电平的信号Sbur。此时,在接受到低电平的信号Sbur的连续/突发脉冲切换电路40中,反相器电路INV31将信号Sbur逻辑反转为高电平的信号而将其施加到与电路AND31、AND32的另一输入端。由此,与电路AND31、AND32选择输入到Vlow_c端子和Vhigh_c端子的信号Vlow_c、Vhigh_c,并且将其从或电路OR11、OR12作为信号Vgs_lo、Vgs_hi而分别输出。此时,因为向与电路AND33、AND34的另一输入端施加有低电平的信号Sbur,所以Vlow_b端子和Vhigh_b端子接受到的信号Vlow_b、Vhigh_b被与电路AND33、AND34阻止。
另一方面,如果表示负载的信号CA的电压值变得低于第一负载阈值,则连续/突发脉冲切换判定电路100判定为负载Ro轻,比较器COMP21输出高电平的信号Sbur。此时,在连续/突发脉冲切换电路40中,反相器电路INV31将信号Sbur逻辑反转而将成为低电平的信号施加到与电路AND31、AND32的另一输入端。由此,与电路AND31、AND32将输入到Vlow_c端子和Vhigh_c端子的信号Vlow_c、Vhigh_c阻止。此时,因为向与电路AND33、AND34的另一输入端施加有高电平的信号Sbur,所以与电路AND33、AND34选择Vlow_b端子和Vhigh_b端子接受到的信号Vlow_b、Vhigh_b。所选择的信号Vlow_b、Vhigh_b从或电路OR11、OR12作为信号Vgs_lo、Vgs_hi而分别输出。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但是本发明不限于该特定的实施方式。例如,在突发脉冲控制的期间,在负载Ro变得非常轻时,在上述实施方式中,以1级来控制主脉冲MP的开启宽度,但是也可以以多级来控制主脉冲MP的开启宽度。
上述说明仅表示本发明的原理。对本领域技术人员而言,可以进一步进行大量的变形、变更,本发明不限于上述所示、所说明的准确的构成和应用例,对应的所有的变形例和等价物可以被视为权利要求及其等价物所限定的本发明的范围。
Claims (9)
1.一种谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,所述谐振型转换器在负载变为比第一负载阈值轻的轻负载时,以包含开关期间和开关停止期间的突发脉冲周期来动作,所述开关期间是重复进行配置于高侧的第一开关元件和配置于低侧的第二开关元件的导通、关断的期间,所述开关停止期间是关断所述第一开关元件和所述第二开关元件的期间,
所述谐振型转换器的突发脉冲控制装置具备:
负载检测电路,其检测所述负载的轻重;以及
开启脉冲生成电路,其在所述突发脉冲周期的所述开关期间,生成导通所述第二开关元件的启动脉冲、导通所述第一开关元件的主脉冲以及导通所述第二开关元件的结束脉冲这三个脉冲,并且在所述负载变为比第二负载阈值轻的轻负载时,缩短所述主脉冲的开启宽度,所述第二负载阈值小于所述第一负载阈值,
所述开启脉冲生成电路在所述开关期间开始时,生成所述启动脉冲而将所述第二开关元件导通而使所述谐振型转换器的谐振电流向负向增大,
所述开启脉冲生成电路结束所述启动脉冲,进而生成所述主脉冲而将所述第一开关元件导通而使所述谐振电流向正向增大,之后进一步使所述谐振电流从负反转为正,
所述开启脉冲生成电路结束所述主脉冲,进而生成所述结束脉冲而将所述第二开关元件导通从而所述谐振电流减小,之后在所述谐振电流变成零的位置所述结束脉冲结束。
2.如权利要求1所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述谐振型转换器的突发脉冲控制装置还具备:突发脉冲停止期间设定电路,其在从所述开启脉冲生成电路将所述结束脉冲关闭起经过了预定时间后,如果所述谐振型转换器的谐振电流的符号反转,则输出用于使所述突发脉冲周期的所述开关停止期间结束而使下一突发脉冲周期的所述启动脉冲开启的开启触发信号。
3.如权利要求2所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述谐振型转换器的突发脉冲控制装置还具有:
输出电压控制电路,其反馈输出电压与目标电压之间的误差而输出与所述输出电压对应的反馈信号;
连续控制电路,其生成与所述反馈信号的电压对应的频率的脉冲信号,并输出根据所述脉冲信号将所述第一开关元件和所述第二开关元件导通、关断的连续控制信号;以及
连续/突发脉冲切换电路,其在所述负载变为比所述第一负载阈值轻的轻负载时,将来自所述连续控制电路的所述连续控制信号切换为所述开启脉冲生成电路所生成的所述启动脉冲、所述主脉冲及所述结束脉冲。
4.如权利要求2所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述负载检测电路将对所述谐振电流分流而得的电流检测信号转换为电压信号并进行平均化后的信号作为表示所述负载的轻重的负载检测信号而输出。
5.如权利要求4所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述开启脉冲生成电路具有:
第一触发器,其从所述突发脉冲停止期间设定电路接受所述开启触发信号而被置位,从而输出所述启动脉冲;
第一比较器,其将流通所述谐振电流的谐振电容器的两端的电压与第一关闭阈值电压进行比较,并且在所述谐振电容器的两端的电压低于所述第一关闭阈值电压时,将所述第一触发器复位;
第二触发器,其根据所述第一触发器的复位动作而被置位,从而输出所述主脉冲;
第二比较器,其将所述谐振电容器的两端的电压与高于所述第一关闭阈值电压的第二关闭阈值电压进行比较,在所述谐振电容器的两端的电压高于所述第二关闭阈值电压时,将所述第二触发器复位;
第三触发器,其根据所述第二触发器的复位动作而被置位,从而输出所述结束脉冲;
第三比较器,其将所述电流检测信号与所述电流检测信号的符号反转的检测电流阈值进行比较,如果所述电流检测信号达到所述检测电流阈值,则将所述第三触发器复位;
第四比较器,其将所述负载检测电路检测到的所述负载检测信号与所述第二负载阈值进行比较,检测所述负载检测信号是否变为比所述第二负载阈值轻的轻负载;以及
阈值电压切换部,其在所述第四比较器检测到所述负载检测信号变为了比所述第二负载阈值轻的轻负载时,将所述第二比较器的所述第二关闭阈值电压设定为所述第一关闭阈值电压。
6.如权利要求5所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述第一关闭阈值电压和所述第二关闭阈值电压是通过对施加到半桥电路的输入电压进行分压而生成的,所述半桥电路是将所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接而成的电路。
7.如权利要求5所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述第四比较器用来与所述负载检测信号进行比较的所述第二负载阈值被设定为,比所述突发脉冲周期达到与可听频率的上限频率对应的周期时的阈值大的值。
8.如权利要求3所述的谐振型转换器的突发脉冲控制装置,其特征在于,
所述突发脉冲停止期间设定电路使所述预定时间根据所述输出电压控制电路所输出的所述反馈信号而变化。
9.一种谐振型转换器的突发脉冲控制方法,其特征在于,所述谐振型转换器在负载变为比第一负载阈值轻的轻负载时,以包含开关期间和开关停止期间的突发脉冲周期进行动作,所述开关期间是重复进行配置于高侧的第一开关元件和配置于低侧的第二开关元件的导通、关断的期间,所述开关停止期间是关断所述第一开关元件和所述第二开关元件的期间,
所述谐振型转换器的突发脉冲控制方法包括:
使在所述突发脉冲周期的所述开关期间产生的脉冲由导通所述第二开关元件的启动脉冲、在所述启动脉冲结束后导通所述第一开关元件的主脉冲以及在所述主脉冲结束后导通所述第二开关元件的结束脉冲这三个脉冲构成,
在所述负载的轻重降低至所述第一负载阈值时,通过根据所述负载的轻重来调整所述开关停止期间的长度,从而使所述突发脉冲周期变化,
在所述负载的轻重降低至第二负载阈值时,将所述主脉冲的开启宽度设定得短,所述第二负载阈值为比所述突发脉冲周期达到与可听频率的上限频率对应的周期时的阈值大的值,
在所述开关期间开始时,生成所述启动脉冲而将所述第二开关元件导通而使所述谐振型转换器的谐振电流向负向增大,
结束所述启动脉冲,进而生成所述主脉冲而将所述第一开关元件导通而使所述谐振电流向正向增大,之后进一步使所述谐振电流从负反转为正,
结束所述主脉冲,进而生成所述结束脉冲而将所述第二开关元件导通从而所述谐振电流减小,之后在所述谐振电流变成零的位置所述结束脉冲结束。
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