CN110994998A 开关电源装置及其控制方法 （三美电机株式会社）

本发明提供一种开关电源装置及其控制方输入通过外设元件对辅助线圈感应出的电压进路，其在两个外部端子的电压超过了阈值电压2输出电压检测电路，其检测上述变压器的二次侧的输出第一外部端子，其被输入与从上述输出电压检测电路供给的上述反馈信号对应的电第二外部端子，其被输入上述辅助线圈感应出的电压或将该电压进行分压后的电压；过电压检测电路，其具有检测上述第一外部端子的电压高于一电压比较单元以及检测上述第二外部端子的电压高于预定的第二阈值电压的第二电压和上述第二外部端子的电压分别超过了上述第一阈值电压和上述第二阈值电压的情况下，在上述异常检测电路检测出异常的情况下，控制上压比较单元判定为第一外部端子的电压和上述第二外部端子的电压分别超过了上述第一上述异常检测电路在检测出异常的情况下将上述开关单元断开来切断流过上述光电上述开关电源装置具备连接在上述整流平滑电路与二次侧的输出端子之间的开关单上述整流平滑电路具备MOS晶体管来作为整流元件，在上述变压器的二次侧设有根据3上述异常检测电路是根据上述MOS晶体管的漏极电压和源极电压来检测上述MOS晶体管的漏极端子和/或栅极端子的开路状态的开路状态检测电路，在上述开路状态检测电路在上述变压器的二次侧设置温度检测元件，上述异上述异常检测电路具备用于接收来自外部装置的用于通一次侧控制用半导体装置，其对与上述变压上述开关电源装置具备输出电压检测电路，该输上述一次侧控制用半导体装置检测出流过上述绝缘型信号传送单元的电流被切断从4构成AC适配器那样的AC-DC变换器的开关电源装置及其控制方法的技术，上述开关电源用半导体装置用于控制与电压变换用变压器的一次具备作为用于使电流间歇性流过变压器的一次侧线圈的开关元件的MOS晶体管(绝缘栅场电路整流后的直流电压通过上述开关电源装置(绝缘型DC-DC变换器)进行降压而变换为希[0004]在以往的绝缘型AC-DC变换器中设有如下保护功能：在发生了因负载的短路等而[0005]例如，在专利文献1中记载了经由光电耦合器向一次侧的控制电路通知二次侧的[0006]在专利文献1记载的开关电源装置中，不向一次侧的控制电路传送与二次侧的输关控制的过电压保护功能，在二次侧发生了异常时启动过电压保护功能而使开关控制停5的第一电压比较单元以及检测上述第二外部端子的电压高于预定的第二阈值电压的第二电压和上述第二外部端子的电压分别超过了上述第一阈值电压和上述第二阈值电压的情号的外部端子的电压和连接有辅助线圈的外部端子的电压判断为在二次侧发生了异常而停止开关元件的开关控制，因此在二次侧发生异常时能够确实地使一次侧的开关控制停[0019]此外，通过二次侧的异常检测将绝缘型信号传送单元(光电二极从而向一次侧控制电路(电源控制用IC)的第一外部端子(FB)的反馈信号(VFB)发生变化，在一次侧的控制电路(电源控制用IC)的第二外部端子(DMG)的电压(VDMG)上升从而超过了第二阈值电压(参照电压VDMGLIM)的时间点迅速停止开关控制，因此过电压保护动作时的6端子(DMG)的电压来停止一次侧的开关控制，因此在通过外设元件(电阻元件)进行分压的元和上述第二电压比较单元判定为第一外部端子的电压和上述第二外部端子的电压分别[0023]根据该结构，避免在开关元件刚断开后产生的第二外部端子(DMG)的电压(VDMG)的振铃期间来判断是否超过了第二阈值电压(参照电压VDMGLIM)来停止一次侧的开关控[0026]上述异常检测电路在检测出异常的情况下将上述开关单元断开来切断流过上述[0031]上述异常检测电路是根据上述MOS晶体管的漏极电压和源极电压对上述MOS晶体管的漏极端子和/或栅极端子的开路状态进行检测的开路状态检测电路，在上述开路状态7[0038]图1是表示应用本发明的开关电源装置而作为有效的直流电源装置的DC-DC变换[0039]图2是表示在图1的DC-DC变换器中在变压器的二次侧设置的异常检测电路的实施[0040]图3是表示在图1的DC-DC变换器中在变压器的一次侧设置的开关电源用半导体装[0041]图4是表示构成图3所示的开关电源用半导体装置的过电压检测电路的具体例的[0043]图6是表示构成图3的开关电源用半导体装置的接通触发生成电路的具体例的电[0045]图8是表示初期输出电压时的实施例的开关电源用半导体装置的各部的信号波形[0046]图9是表示初期输出电压高时的实施例的开关电源用半导体装置的各部的信号波[0049]图12是表示在图11的实施例中在二次侧设置的异常检测电路的具体例的电路结[0051]图14是表示在图13的实施例中在二次侧设置的同步整流控制装置的具体例的电8[0052]图15是表示构成图3的实施例的开关电源用半导体装置的过电压检测电路的变形[0054]图17是表示构成图3的实施例的开关电源用半导体装置的接通触发生成电路的逻[0058]图21是表示向构成图6的接通触发生成电路的计时电路中的外部端子FB输入的反[0060]图1是表示作为本发明的开关电源装置的回扫型DC-DC变换器的一实施方式的电子11的前级连接对来自AC电源的交流电压进行整流的二极[0062]此外，虽然并未特别限定，但在本实施方式中，上述开关晶体管SW1通过N沟道MOSFET(绝缘栅场效应晶体管)构成为分离的部件。在电源控制用IC13设有输出端子GATE，该输出端子GATE输出用于驱动晶体管SW1的栅极端子的栅极驱PT构成用于将二次侧的输出检测信号作为反馈电压VFB传送至输入通过连接在开关晶体管SW1的源极端子与接地点GND之间的电流检测用电阻Rs进行电二次侧线圈Ns与输出端子OUT2之间的输出电流检测用电阻Rs2，对于通过在一次侧线圈Np9测电路的恒压控制电路(并联调节器(shuntregulator))14、用于检测二次侧的异常的异[0069]恒压控制电路14具备与光电二极管PD以及MOS晶体管S2串联连接的双极晶体管电路14构成为将误差放大器AMP0的输出电压施加至上述晶体管TR1的基极端子，流过与输[0070]异常检测电路15将输出电压Vout和上述输出电流检测用电阻Rs2的端子电压作为电阻导致的损耗而使用电阻值较小的电阻。因此，输出电流流过电阻Rs2而产生的电压降RS触发器FF0，将RS触发器FF0的输出Q作为信号OPT提供给上述MOS晶体管S2的栅极端子从通时(输入电压Vin上升时)等的临时的电压变动误判断为异常(过电压、过电流)而切断流[0075]接着，使用图3对本实施方式的上述电源控制用IC13的具体电路结构例及其功能端子DMG的电压和外部端子FB的电压作为输入电压，生成使开关元件SW1接通的定时信号；断开触发生成电路32，其将外部端子FB的电压VFB和外部端子CS的电压Vcs作为输入电压，[0077]构成为当过电压检测电路35检测出过电压状态时，其输出ERR变化为高电平而使助线圈的感应电压成比例的电压)VDMG与预定的参照电压VDMGLIM进行比较；比较器CMP4，备计时电路TMR，上述触发器FF1将该计时电路TMR的输出信号作为时钟信号来取入与门G1[0083]根据本实施例的过电压检测电路35，通过适当地设定在外部端子DMG外置的电阻触发生成电路31的输出作为输入的与门G11、将反相器INV2的输出以及断开触发生成电路32的输出作为输入的或门G12、以及将与门G11的输出以及或门G12的输出作为输入的RS触[0085]在该锁存电路33中，当过电压检测电路35的输出ERR变化为高电平时，经由或门(与辅助线圈感应电压成比例的电压)VDMG与参照电压VDMGREF(≈0V)进行比较，在辅助线[0088]此外，计时电路312构成为以上述锁存电路33的输出LAT为触发执行与外部端子FB的电压VFB对应的时间Ta的计时。逻辑电路313以锁存电路33的输出LAT[0091]在图8中，当设为在定时t1例如在二次侧的负载中产生了短路从而输出电流增大关S2被断开从而光电二极管PD的电流被切断，电源控制用IC13的外部端子FB的电压VFB上升，因此电源控制用IC13的外部端子DMG的电压VDMG的峰值电压变高而超过参照电压在锁存电路33的输出LAT(栅极驱动信号GATE)变化为低电平后经过了预定的延迟时间(2μ[0094]另一方面，如图9所示，当设为二次侧的初期输出电压高的状态下产生了过电流[0097]根据以上的说明可知在上述实施方式的DC-DC变换器中，当在二次侧产生了过电测电路35检测出二次侧发生异常，从驱动电路34输出的栅极驱动信号GATE变化为低电平，且在异常检测电路15设有用于输出对负载开关S3进行接通、断开控制的信号的端子从端子输出的信号是与信号相同的信号，该信号用于对是负载开关附近)的温度的温度传感器(热敏器)TS，并且在异常检测电路15设置了与温度常检测电路15设有用于接收该多路复用器19的输设有用于检测二次侧电路(尤其是同步整流用开关附近)的温度的温度传感器(热敏器)TS，控制电路61，其根据端子VD和端子VSO的电位检测使同步整流用开关S1接通或断开的定时路中设置负载开关S3，并且使同步整流控制装置16具有用于生成对负载开关S3进行接通、VDMG无关地发挥功能的过负载保护功能而起作用。[0111]图16的过电压检测电路35不是像图15的过电压检测电路35那样追加比较器CMP5和或门G11，而是设有用于向比较器CMP3的反相输入端子择一地供给参照电压VDMGLIM2或[0115]并且，图17的逻辑电路313具备将上述D型触发器FF3的输出Q和RS触发器FF5的输[0116]向逻辑电路313输入的计时电路312的输出信号TIM是在进行了与外部端子FB的电部检测电路311的输出BTM进入前经过了时间Ta时，在计时电路312进行了时间Ta的计时从TIM变化前底部检测电路311的输出BTM进行了变化的情况下，计时电路312的输出信号TIM元件SW1的电压(在为MOS晶体管的情况下为漏极-源极间电压)接近零伏特的定时接通，即[0118]另一方面，外部端子FB的电压VFB越高也就是说二次侧的输出电流越大则时间Ta的时间Ta等，能够在输出电流成为额定负载电流的100％附近的区域以PWM模式进行动作，在未达到额定负载电流的100％附近的区域以准共振模式进行动作。在使用本实施方式的[0123]在其中的图20的(A)中构成为设置对外部端子FB的电压VFB进行分压的分压电阻分压后的电压与外部端子FB的电压VFB输入到比较器CMP[0124]在图20的(B)中构成为在比较器CMP1的前级设置对外部端子CS的电压Vcs进行放制用IC13不同的元件，但也可以构成为将开关晶体管SW1取入到电源控制用IC13内而构成[0128]12…变压器、13…开关电源用半导体装置(电源控制用IC)、14…恒压控制电路、