专利名称：电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关电源装置的降噪技术。
背景技术：
以往，作为高效的电源装置，已知有开关电源装置。开关电源装置具备作为开关元件的晶体管以及使该晶体管导通/截止的控制IC，使控制IC通过以与输入电压相应的占空比将晶体管导通/截止的PWM控制(PWM:Pulse Width Modulation、脉宽调制)来控制该晶体管的开关动作，由此高效地生成预定的输出电压。另外，这种开关电源装置中已知绝缘型开关电源装置，其通过对电压转换器例如使用变压器，来使一次侧和二次侧绝缘。绝缘型开关电源装置效率高且绝缘性好，还能够通过对变压器设置多个二次线圈来简单地构成多输出的电源装置，因此被很好地应用于将输入电压转换为多个输出电压的用途。另外，在开关电源装置中，已知如下情形由于控制IC高速地使晶体管导通/截止，因此产生与晶体管的开关频率相应的高频噪声。详细来说，在开关电源装置中，在晶体管导通时，从变压器的二次侧通过该变压器的耦合电容使电流流入一次侧，由此产生高频振动电压，并且在晶体管截止时，在一次侧产生浪涌电流。这些高频振动电压和浪涌电流包含大量其频率相当于开关频率的交流成分，这成为产生线路噪声和放射噪声之类的上述噪声的原因。作为应对上述噪声的方法，广泛采用了减慢晶体管的开关速度的方法。然而，当减慢开关速度时，开关损失也增大，因此导致晶体管大型化、消耗电流增加。作为应对噪声的其它方法，有时也采用与设置在变压器的二次侧的整流二极管并联地设置缓冲电路来抑制高频振动电压产生的方法。然而，由于缓冲电路的电容，导致流入晶体管的电流增加，从而导致晶体管大型化。因此，近年来，作为应对噪声的方法，提出了如下一种方法在对控制IC的输入端子输入晶体管的开关频率这种结构的开关电源装置中，设置对上述输入端子施加根据时间的周期函数发生变化的电压的装置，与施加到该输入端子上的电压的变动相连动地，使开关频率周期性地变动。根据该方法，由于开关频率周期性地发生变动，因此开关噪声的频谱扩散，由此降低了噪声电平(例如参照专利文献1、以及专利文献2)。专利文献1 日本特开2009-273215号公报专利文献2 日本特开2008-005682号公报然而，在以往的技术中，用复杂的电路结构的电子电路实现了施加根据时间的周期函数发生变化的电压的装置，引起了高成本化，还使实际安装变得复杂。
发明内容
本发明的实施例提供一种能够用简单的电路结构抑制噪声的电平的电源装置。根据本发明的实施例，电源装置也可以具备开关元件13，其与变压器10的一次线圈12相连接；控制电路14，其控制开关元件13的开关动作以使变压器10的二次侧的输出电压Vout成为预定的电压电平；频率设定电路37，其生成规定开关元件13的开关频率的频率规定电压VI，并将其输入到控制电路14;以及变动用信号生成电路40、140、240，其将电压连续发生变化的振荡信号V2输入到频率设定电路37，使频率设定电路37所生成的频率规定电压Vl发生变动。变动用信号生成电路40、140、240也可以具备RC振荡电路41 或RC振荡电路141、241来作为振荡信号的生成源，该RC振荡电路41将施密特触发逆变器 42的输出端与输入端通过电阻44进行连接，在施密特触发逆变器42的输入端上连接有电容器45，该RC振荡电路141J41串联连接多级的逆变器142，将这些逆变器142中的某一个逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端通过电阻144、146进行连接，在其它的任一个逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端之间连接有电容器145。
图1是第一典型实施方式所涉及的绝缘型开关电源装置的电路图。图2是频率设定电路和变动用信号生成电路的电路图。图3是表示RC振荡电路的振荡动作的信号波形图。图4的(A)是表示在将开关频率固定为一定值时开关电源装置的动作的波形图。 图4的(B)是表示在使开关频率下降而固定为一定值时开关电源装置的动作的波形图。图 4的(C)是表示根据变动用信号生成电路的输出使开关频率变动时开关电源装置的动作的波形图。图5的(A)是表示在将开关频率固定为一定值时随着开关电源装置的开关动作产生的噪声的测量结果的图。图5的(B)是表示根据变动用信号生成电路的输出使开关频率变动时随着开关电源装置的开关动作产生的噪声的测量结果的图。图6是第二典型实施方式所涉及的开关电源装置的电路图。图7是表示RC振荡电路的振荡动作的信号波形图。图8是第三典型实施方式所涉及的开关电源装置的电路图。图9的㈧和图9的⑶是表示RC振荡电路的振荡动作的信号波形图。图10的㈧和图10的⑶是变形例所涉及的RC振荡电路的电路图。附图标记的说明1开关电源装置(电源装置)10回扫变压器(变压器)12 —次线圈13晶体管电路(开关元件)14控制IC (控制电路)I8 二次线圈37频率设定电路36载波发生器40、140、240变动用信号生成电路41、141、241RC 振荡电路42施密特触发逆变器电路
44、144 电阻45、145 电容器43施密特触发型逆变器逻辑IC142逆变器电路143逆变器逻辑IC160J60切断电路161、261连接开关电路162J62电流检测电路163J63判断电路264上拉连接开关电路(高电位保持电路)277P 沟道 MOSFETVl频率规定电压V2振荡信号V5检测电压V6判断用电压
具体实施例方式以下，参照
本发明的典型实施方式。此外，典型实施方式只是发明的简单例示，并不是限定发明，典型实施方式所记述的所有特征或者特征的组合并不一定是发明的实质特征。<第一典型实施方式>图1是第一典型实施方式所涉及的绝缘型的开关电源装置1的电路图。开关电源装置1如图1所示那样是他激式(回扫式)开关电源(DC-DC转换器)， 具有回扫变压器10，将输入到该回扫变压器10的一次侧的输入电压Vin变换为多个规定电压电平的输出电压Vout，分别提供给连接在二次侧的多个负载电路11。更详细地说，在回扫变压器10的一次侧设置有与回扫变压器10的一次线圈12相连接来将电流接通/切断的作为开关元件的晶体管电路13、控制该晶体管电路13的开关动作的控制IC 14、以及将输入到一次侧的输入电压Vin平滑化的平滑用电容器15。晶体管电路13使用功率M0SFET，实现了开关速度的高速化以及高转换效率化。另外，在晶体管电路13的集电极与输入电压Vin的输入线之间设置有将伴随开关动作产生的浪涌电流去除的浪涌吸收电路35，保护晶体管电路13免受输入电压Vin的浪涌成分影响。控制IC 14将驱动信号从输出端子14A提供给晶体管电路13的栅极端子13A来使晶体管电路13进行开关动作，通过以与输入电压Vin相应的占空比将晶体管电路13导通/截止的PWM控制来控制该晶体管电路13的开关动作，在回扫变压器10的二次侧生成预定的输出电压Vout。对该控制IC 14的电源输入端子14B输入一次侧的输入电压Vin， 控制IC 14以该输入电压Vin为电源来进行动作。另外，构成为在电源输入端子14B上设置有随着输入电压Vin的提供而被充电的备用电源用的电容器17，在输出电压Vout的生成停止时，控制IC 14能够通过蓄积在该电容器17中的电力进行动作。另外，控制IC 14以输入电压Vin为电压源生成驱动信号Ks (参照图4)，并提供给晶体管电路13的栅极端子13A。在回扫变压器10的二次侧设置有用于实现多输出的多个二次线圈18。各二次线圈18上分别连接有二极管19和平滑用电容器20。并且，当伴随着晶体管电路13的开关动作而在一次线圈12中产生电流变化时，随着该电流变化，在二次线圈18的各个线圈中感应出电动势，通过上述二极管19和平滑用电容器20进行整流、平滑后生成规定的输出电压 Vout,该输出电压Vout被提供给负载电路11。另外，该开关电源装置1具备用于对输出电压Vout进行反馈控制的结构。S卩，在回扫变压器10的一次侧设置有输出与输出电压Vout相应的电压电平的检测信号的检测电路22。检测电路22构成为具备根据二次线圈18的电流变化感应出与该二次线圈18的电力相当的电动势的三次线圈21、用于将该三次线圈21的电动势进行整流、平滑后形成直流的二极管23和平滑用电容器M、用于去除噪声的电容器25、以及负载电阻沈，该检测电路 22输出与输出电压Vout的电压电平相当的电压(下面称为“检测信号电压Vs”)的检测信号。在开关电源装置1的一次侧设置有反馈调整电路30和错误电压调整电路31，对这两个电路分别输入检测电路22的检测信号。反馈调整电路30根据检测信号生成对PWM控制的占空比进行调整的调整信号并输出到控制IC 14，以使得输出电压Vout保持恒定的电压电平。控制IC 14根据反馈调整电路30的调整值，动态地改变PWM控制的占空比，由此即使在一次侧产生输入电压Vin的变动、或在二次侧产生负载变动，输出电压Vout仍将保持恒定。错误电压调整电路31检测输出电压Vout的电压电平是否收敛于预定范围内，将检测结果输出到控制IC 14。在输出电压Vout的电压电平不处于预定范围的情况下，表示产生了某些异常，因此控制IC 14迅速地停止晶体管电路13的开关动作。除此之外，还在开关电源装置1的一次侧设置有软启动电路33、起动电压调整电路；34、频率设定电路37、以及变动用信号生成电路40。软启动电路33是如下一种电路为了防止起动时的突入电流，而通过控制IC 14 的反馈控制来控制控制IC 14以逐渐增大向晶体管电路13输入的驱动信号Ks的脉宽直到输出电压Vout变得稳定为止，从而使输出电压Vout呈大致直线状地倾斜上升(所谓的软启动)。起动电压调整电路34是调整在将输入电压Vin输入时控制IC 14开始动作的起动电压的电路。即，作为晶体管电路13的驱动信号Ks的电压范围，存在虽然晶体管电路13 能够进行动作但是导通电阻高、损失增大的电压范围。起动电压调整电路34在输入电压 Vin处于上述电压范围的期间，调整起动电压以避免控制IC 14进行动作，抑制在该电压范围驱动晶体管电路13。频率设定电路37生成规定由控制IC 14对晶体管电路13进行PWM控制时使用的开关频率的基频(基准频率)的频率规定电压VI，并输入到控制IC 14的输入端子14C。控制IC 14内置产生与该频率规定电压Vl的电压电平相应的载波频率的载波的载波发生器 36，根据从上述反馈调整电路30输入的调整信号调整该载波的占空比，来生成晶体管电路 13的驱动信号Ks。变动用信号生成电路40生成电压连续变化的振荡信号V2并将其输入到频率设定
6电路37，使该频率设定电路37所生成的频率规定电压Vl发生变动。通过该变动用信号生成电路40使频率规定电压Vl发生变动，由此与该频率规定电压Vl的变动相连动地，晶体管电路13的开关频率连续地发生变动，从而开关噪声的频谱扩散，由此降低了噪声电平。图2是频率设定电路37和变动用信号生成电路40的电路图。频率设定电路37构成为具备充放电用的电容器51，并具备将该电容器51的充电电压作为频率规定电压Vl而输出的充放电电路，并且构成为该电容器51的充电电压随着变动用信号生成电路40的振荡信号V2而发生变动。S卩，充放电用的电容器51上串联连接有电流限制用的电阻52，通过该电阻52从恒压源对充放电用的电容器51施加电源电压Vref，利用该电源电压Vref对电容器51进行充电。该电容器51的充电电压用于规定开关频率的基频(基准频率)，从电容器51和电阻 52的连接点Pl输出电容器51的充电电压来作为频率规定电压VI。另外，在充放电用的电容器51的高电位侧通过电阻53连接变动用信号生成电路 40的输出。因而，当输出端P2的电位根据变动用信号生成电路40的振荡信号V2的输出而发生变动时，与该变动相连动地，电容器51的充电电压、即频率规定电压Vl发生变动。变动用信号生成电路40是具备使用单片逆变器逻辑IC构成的自激型的RC振荡电路41来作为振荡信号V2的生成源的电路。详细来说，RC振荡电路41具备施密特触发型逆变器逻辑IC 43、设置在该施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输出端P3与输入端P4之间的电阻44、以及与施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输入端P4相连接的充放电用的电容器45。施密特触发型逆变器逻辑IC 43是内置施密特触发逆变器电路42并封装在一个芯片上的IC。另外，施密特触发逆变器电路42是由于针对输入电位的阈值在高电平与低电平之间有所不同、因此针对输入电位的变化而输出状态有滞后地发生变化的逆变器逻辑的逻辑门电路。图3是表示RC振荡电路41的振荡动作的信号波形图。在RC振荡电路41中，在对施密特触发型逆变器逻辑IC 43施加电源电压(未图示)的最初(t = 0)，电容器45的充电电压、即施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输入端 P4的电压V4是“零”(=低电平)，因此施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输出端P3的电压V3变为高电平(=Va > 0)。然后，该输出端P3的电压V3通过电阻44被施加到电容器 45并对电容器45充电，因此输入端P4的电压V4慢慢上升。当电压V4到达高电平的阈值VH时(t = tl)，施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输出端P3的电压V3反转成低电平(V = 0)，电容器45从充电状态切换为放电状态。输入端P4的电压V4慢慢下降，当到达低电平的阈值VL时(t = t2)，施密特触发型逆变器逻辑 IC 43的输出端P3的电压V3再反转成高电平，电容器45成为充电状态。S卩，在RC振荡电路41中，施密特触发型逆变器逻辑IC 43作为以规定的周期对将电阻44和电容器45串联连接而成的充放电电路的充放电进行切换的开关电路而发挥功能，由此，输入端P4的电压V4呈三角波(锯齿波)状地连续发生变化，根据该电压变动而生成振荡信号。在变动用信号生成电路40的输出端P2取出施密特触发型逆变器逻辑IC 43的输入端P4的电压V4 ( S卩，振荡信号)来作为振荡信号V2，将该振荡信号V2的电压施加到频率设定电路37的充放电用的电容器51。因而，与变动用信号生成电路40的振荡信号V2的电压变动相连动地，电容器51的充电电压、即频率规定电压Vl发生变动。具体地说，如图3所示，随着变动用信号生成电路40的振荡信号V2的电压的上升，电容器51被充电，由此频率规定电压Vl缓慢上升。与此相反地，随着变动用信号生成电路40的振荡信号V2的电压下降，电容器51放电，由此频率规定电压Vl缓慢下降。通过像这样使频率规定电压Vl发生变动，来使控制IC 14所生成的开关频率发生变动。开关频率的变动周期依赖于对频率规定电压Vl赋予变动的振荡信号的频率，该振荡信号的频率由RC振荡电路41的电阻44的电阻值和电容器45的电容所规定，通过改变这些值来调整该振荡信号的频率。另外，开关频率的变动幅度依赖于频率规定电压Vl的变动幅度。在第一典型实施方式中，构成为频率设定电路37具有包括充放电用的电容器51的充放电电路，将该电容器 51的充电电压作为频率规定电压Vl进行输出，并且从变动用信号生成电路40向该电容器 51施加振荡信号V2来使充电电压发生变动，因此其结果是，频率规定电压Vl的变动幅度由频率设定电路37和变动用信号生成电路40的各元件的值所决定，另外，通过改变各个值， 能够精细地调整该变动幅度。图4是与比较例一起示出表示开关电源装置1的动作的波形的图。图4的㈧表示将开关频率固定为一定值的情况，另外，图4的(B)表示降低开关频率并固定为一定值的情况，图4的(C)表示使开关频率根据变动用信号生成电路40的输出而发生变动的情况。以开关频率发生变化的驱动信号Ks被提供给晶体管电路13，通过晶体管电路13 进行开关动作，来如图4的(A)所示那样，在二次侧与驱动信号Ks同步地生成输出电压 Vout0另外，随着驱动信号Ks的接通/断开的切换，在一次侧产生浪涌电压Vk。在降低开关频率来降低开关速度的情况下，如图4的(B)的箭头α所示那样，在进行驱动信号Ks的接通/断开的切换时，浪涌电压Vk相比来说平稳地发生变化，由此降低了噪声电平。然而，如果减慢开关速度，则开关损失也增大，因此导致晶体管电路13大型化、消耗电流增加。与此相对地，即使使开关频率根据变动用信号生成电路40的输出而发生变动，也如图4的(C)的箭头β所示那样可以获知，在进行驱动信号Ks的接通/断开的切换时，浪涌电压Vk平稳地发生变化，由此无需降低开关速度就降低了噪声电平。图5是表示伴随着开关电源装置1的开关动作产生的噪声的测量结果的图，图5 的(A)表示将开关频率固定为一定值的情况，图5的(B)表示使开关频率根据变动用信号生成电路40的输出而发生变动的情况。如该图所示可知，与将开关频率固定为一定值的情况相比，通过使开关频率发生变动，抑制了噪声的电平D。并且，如上所述，使开关频率发生变动的变动用信号生成电路40在作为振荡信号 V2的生成源的RC振荡电路41中具备施密特触发型逆变器逻辑IC 43。在第一典型实施方式中，在施密特触发型逆变器逻辑IC 43中使用由将一对P沟道型MOS晶体管和N沟道型MOS晶体管互补地组合而成的多个COMS逻辑门来构成施密特触发逆变器电路42的、所谓的CMOS型的IC。由此，与将运算放大器(op-amp)作为比较器的施密特触发(迟滞比较器)型的逆变器相比，能够抑制消耗电流，还能够进行高速驱动。另外，通过利用这种单片的施密特触发型逆变器逻辑IC 43来构成RC振荡电路 41，仅将电阻44和电容器45连接在该施密特触发型逆变器逻辑IC 43上就能够简单地构成振荡信号的生成源。如上所说明的那样，根据第一典型实施方式，将用于使对开关电源装置1的开关频率进行规定的频率规定电压Vi发生变动的振荡信号的生成源设为由施密特触发型逆变器逻辑IC 43、电阻44以及电容器45构成的RC振荡电路41，因此能够通过部件件数较少的简单电路来生成振荡信号。另外，根据第一典型实施方式，在开关电源装置1中对施密特触发型逆变器逻辑 IC 43使用CMOS型的IC，因此与将运算放大器作为比较器的施密特触发型的逆变器相比， 能够抑制消耗电流，还能够进行高速驱动。另外，根据第一典型实施方式，通过在内置有施密特触发逆变器电路42的单片的施密特触发型逆变器逻辑IC 43上连接电阻44和电容器45构成了 RC振荡电路41，因此仅采用单片IC、电阻44以及电容器45就能够简单地构成用于使频率规定电压Vl发生变动的振荡信号的生成源。<第二典型实施方式>在第一典型实施方式中，例示了始终使开关频率发生变动的结构的开关电源装置 1。与此相对地，在第二典型实施方式中，针对仅在噪声比较大的情况下使开关频率发生变动的结构的开关电源装置100进行说明。图6是第二典型实施方式所涉及的开关电源装置100的电路图。此外，在该图中， 针对第一典型实施方式中已说明的部件附加相同的附图标记，并省略其说明。如该图所示，在开关电源装置100的变动用信号生成电路40中除了设置有RC振荡电路41以外，还设置有切断电路160。该切断电路160在从一次线圈12通过晶体管电路13流动的电流为预定值以下的期间，切断从RC振荡电路41向频率设定电路37输入振荡信号的动作，并具备连接开关电路161、电流检测电路162以及判断电路163。连接开关电路161设置在RC振荡电路41与频率设定电路37之间，是将从RC振荡电路41向频率设定电路37的输入进行接通/断开的电路。电流检测电路162是检测从一次线圈12通过晶体管电路13流动的电流并输出到判断电路163的电路。另外，判断电路163是根据由电流检测电路162检测出的电流值来控制连接开关电路161的接通/断开的电路，在电流值为预定值以下的期间，断开连接开关电路161来切断从RC振荡电路41向频率设定电路37输入振荡信号的动作。该预定值是与从一次线圈12通过晶体管电路13流动的电流较小、即使不使开关频率发生变动而噪声的电平也非常低的状态相对应地进行设定的。因而，在通过晶体管电路13流动的电流较小且噪声的电平较低的期间，通过切断从RC振荡电路41向频率设定电路37的输入，来将频率规定电压Vl保持恒定，从而开关频率固定。并且，在流过晶体管电路13的电流变大且噪声的电平增大时，从RC振荡电路41向频率设定电路37输入振荡信号，由此频率规定电压Vl发生变动，从而开关频率发生变动，抑制了噪声的电平。如此，根据第二典型实施方式，能够限定为仅在从一次线圈12通过晶体管电路13 流动的电流较大且噪声的电平变大的情况下进行使开关频率发生变动来抑制噪声的电平的动作。〈第三典型实施方式〉在第二典型实施方式中，针对在RC振荡电路41与频率设定电路37之间插入连接开关电路161来切断振荡信号的输出的结构进行了说明。在该结构中，期望在连接开关电路161断开(切断状态)时，确保高绝缘性，来将频率规定电压维持恒定。因此，能够考虑到对连接开关电路161使用机械继电器，但是在机械继电器中，在接通时(连接时)产生接点浪涌，有可能破坏周围的元件。与此相对地，通过对连接开关电路161使用P沟道M0SFET，能够进行抑制了连接时的接点浪涌的接通/断开切换。然而，在P沟道MOSFET的源极与漏极之间，存在电流从源极流向漏极的寄生二极管。因此，即使P沟道MOSFET断开而将RC振荡电路41与频率设定电路37之间切断的情况下，在频率设定电路37的电容器51的充电电压(频率规定电压VI)大于RC振荡电路41 的电容器45的充电电压时，也会导致通过P沟道MOSFET的寄生二极管将RC振荡电路41 与频率设定电路37连接在一起。由此，例如图7所示，在RC振荡电路41与频率设定电路 37被切断的期间，频率规定电压Vl也与RC振荡电路41的振荡动作相连动地产生变动，导致开关频率不固定。因此，第三典型实施方式的开关电源装置200在P沟道MOSFET截止的期间，将该 P沟道MOSFET的漏极侧维持为比源极侧高的电位，由此提高了 P沟道MOSFET的绝缘性。图8是第三典型实施方式所涉及的开关电源装置200的电路图。此外，在该图中， 针对第一和第二典型实施方式所说明的部件附加相同的附图标记，并省略其说明。如该图所示，开关电源装置200的变动用信号生成电路240具备RC振荡电路41 和切断电路沈0，该切断电路260具备连接开关电路沈1、电流检测电路沈2、判断电路沈3、 以及上拉连接开关电路沈4。这些电路中的连接开关电路沈1、电流检测电路沈2以及判断电路沈3分别对应第二典型实施方式中已说明的连接开关电路161、电流检测电路162以及判断电路163。连接开关电路261是设置在RC振荡电路41与频率设定电路37之间的、由P沟道 MOSFET 277和电阻278构成的开关电路。在P沟道MOSFET 277的栅极上连接有判断电路 263的输出端，根据该判断电路263的输出信号，对P沟道MOSFET 277的导通/截止进行切换。电流检测电路262具备与晶体管电路13的源极串联连接的电流检测电阻271，通过流过晶体管电路13的电流在电流检测电阻271中产生的电压作为检测电压V5输入到判断电路沈3。此外，该电流检测电路沈2除了具备电流检测电阻271以外，还具备与电流检测电阻271并联设置并接地的过电流防止用的电阻272和过滤用电容器273。此外，电流检测电路262也能够使用电流传感器。判断电路263具备比较器274，该比较器274将规定用于切断RC振荡电路41与频率设定电路37的阈值的判断用电压V6与电流检测电路262的检测电压V5进行比较，在检测电压V5低于判断用电压V6的情况下、即流过晶体管电路13的电流较小的情况下，输出将P沟道MOSFET 277导通的判断用电压V6。判断用电压V6通过串联连接的电阻275、276 的分压而生成，通过改变这些电阻值，能够调整判断用电压V6。上拉连接开关电路264与连接开关电路261的P沟道M0SFET277的导通/截止同步地进行动作，在P沟道MOSFET 277截止的期间，将漏极的电位保持为比源极高的电位。详细来说，上拉连接开关电路264是具备设置在电压比频率规定电压Vl高的电源电压Vcc与RC振荡电路41的输出端P2之间并进行导通/截止的N沟道MOSFET 279和电阻观0的开关电路，在该N沟道MOSFET 279的栅极端子上连接有判断电路沈3的输出端。S卩，在上拉连接开关电路264和连接开关电路261的接通/断开是相反的，在连接开关电路261断开的期间，上拉连接开关电路264接通，电源电压Vcc被施加到RC振荡电路41的输出端P2。由此，在连接开关电路沈1的P沟道MOSFET 277截止的期间，漏极的电位维持电源电压Vcc，保持比源极高的电位，因此在P沟道MOSFET 277截止时，电流不流动，而能够保
持高绝缘性。另外，由于上拉连接开关电路264接通而电源电压Vcc被施加到RC振荡电路41 的输出端P2，由此该电源电压Vcc也被施加到RC振荡电路41的电容器45，使充电电压保持恒定，由此形成为RC振荡电路41的振荡已经停止的状态。S卩，在流过晶体管电路13的电流较小的期间，如图9的㈧所示，RC振荡电路41 的振荡动作停止，因此抑制了无用的电流消耗。另外，此时，通过将连接开关电路的P 沟道MOSFET 277的漏极侧(S卩，RC振荡电路41的输出端P2的电压(=振荡信号V2的电压))维持为电位比源极侧高的电压，从而被可靠地绝缘，频率规定电压Vl被保持为恒定。并且，在流过晶体管电路13的电流变大的情况下，上拉连接开关电路264断开，并且连接开关电路261接通。由此，如图9的⑶所示，RC振荡电路41开始振荡动作，将振荡信号V2输出到输出端P2，由此该输出端P2的电压发生变动，另外，随着该电压的变动，频率规定电压Vl发生变动，由此开关频率发生变动，从而噪声的电平降低。这样，根据第三典型实施方式，构成为具备上拉连接开关电路沈4，该上拉连接开关电路264在通过晶体管电路13流动的电流在预定值以下(噪声的电平较低的电流值) 的期间，将连接开关电路261的P沟道MOSFET 277的漏极侧的电位保持在比源极侧高的电位，并且将连接在漏极上的RC振荡电路41的电容器45的充电电压保持恒定来停止振荡。根据该结构，由于通过P沟道MOSFET 277将RC振荡电路41与频率设定电路37之间切断，因此与通过机械继电器等进行切断的结构相比，能够防止在连接时产生的接点浪涌。另外，在P沟道MOSFET 277截止的期间，漏极侧被保持在比源极侧高的电位，因此能够防止电流通过P沟道MOSFET 277内的寄生二极管流动的所谓的逆流，并能够提高绝缘性。 并且，在通过P沟道MOSFET 277将RC振荡电路41与频率设定电路37之间切断的期间，RC 振荡电路41的振荡动作停止，因此能够抑制无用的电流消耗。此外，上述第一 第三典型实施方式始终只是例示本发明的一个方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内任意地进行变形以及应用。例如，在上述各典型实施方式中，利用施密特触发逆变器电路42构成了 RC振荡电路41。不限于此，也可以具备多级逆变器电路来构成RC振荡电路。
图10是变形例所涉及的RC振荡电路的电路图，图10的㈧表示由两级逆变器电路构成了 RC振荡电路141的情况，图10的⑶表示由三级逆变器电路构成了 RC振荡电路 241的情况。如该图所示，在变形例所涉及的RC振荡电路141J41中，构成为将多级的逆变器电路142串联连接，将这些逆变器电路142中的某一个逆变器电路142的输出端与初级的逆变器电路142的输入端通过电阻144进行连接，在其它任意的逆变器电路142的输出端与初级的逆变器电路142的输入端之间，连接有充放电用的电容器145。此外，在该图中，电阻146用于电流限制。在上述结构的RC振荡电路141、Ml中，充放电用的电容器145的充电电压根据振动动作而发生变动，该充电电压作为振荡信号V2输入到频率设定电路37。另外，串联连接的多级的逆变器电路142能够分别使用单片的逆变器逻辑IC 143,243,由此能够通过由单片IC以及电阻144和电容器145构成的电路结构简单地生成用于使频率规定电压Vl发生变动的振荡信号V2。另外，例如在上述的各典型实施方式中，作为电源装置，例示了回扫式的开关电源装置1、100、200，但是不限于此，例如也可以是自激式(正激式)等其它方式的开关电源。根据上述多个典型实施方式，电源装置1、100、200也可以具备开关元件13，其连接在变压器10的一次线圈12上；控制电路14，其控制开关元件13的开关动作使得变压器 10的二次侧的输出电压Vout变为预定的电压电平；频率设定电路37，其生成规定开关元件13的开关频率的频率规定电压Vl并输入到控制电路14 ；以及变动用信号生成电路40、 140440，其将电压连续变化的振荡信号V2输入到频率设定电路37，使频率设定电路37所生成的频率规定电压Vl发生变动。变动用信号生成电路40、140、240也可以具备RC振荡电路41或者RC振荡电路141、241来作为振荡信号的生成源，该RC振荡电路41将施密特触发逆变器42的输出端与输入端通过电阻44进行连接，在施密特触发逆变器42的输入端连接有电容器45，该RC振荡电路141、241将多级的逆变器142串联连接，将这些逆变器142 中的某一个逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端通过电阻144、146进行连接，在其它任意的逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端之间连接有电容器145。根据该结构，设为将用于使规定电源装置的开关频率的频率规定电压发生变动的振荡信号的生成源设为由施密特触发逆变器、或者多级的逆变器以及电阻和电容器构成的 RC振荡电路的结构，因此能够通过更简单的电路生成振荡信号。另外，在上述结构中，施密特触发逆变器42、或者逆变器142也可以由CMOS逻辑门构成。根据该结构，与将运算放大器(op-amp)作为比较器的施密特触发(迟滞比较器) 型的逆变器相比，能够抑制消耗电流，还能够进行高速驱动。另外，在上述结构中，也可以在内置有施密特触发逆变器42的单片的逆变器逻辑 IC 43上连接电阻44和电容器45来构成RC振荡电路41，还可以在内置有多级的逆变器 142的单片的逆变器逻辑IC143、243上连接电阻144、146以及电容器145来构成RC振荡电路 141,241ο根据该结构，仅通过在单片的逆变器逻辑IC上连接电阻和电容器，就能够简单地构成用于使频率规定电压发生变动的振荡信号的生成源。
另外，电源装置还可以具备切断电路160J60，该切断电路160、260在从一次线圈 12通过开关元件13流动的电流在预定值以下的期间，将RC振荡电路41、141、241与频率设定电路37之间切断。根据该结构，能够限定为仅在从上述一次线圈通过上述开关元件流动的电流较大并超过预定值时、即在噪声较大时进行通过频率规定电压的变动使开关频率发生变动来抑制噪声的电平的动作。另外，在上述结构中，切断电路260也可以具备P沟道M0SFET277，该P沟道MOSFET 277被插入于RC振荡电路41、141、241与频率设定电路37之间，在通过开关元件13流动的电流在预定值以下的期间，P沟道MOSFET 277截止。也可以在P沟道MOSFET 277的漏极侧设置电位保持电路264，该电位保持电路264在通过开关元件13流动的电流在预定值以下的期间，对P沟道MOSFET 277的漏极侧施加电压使其保持在比源极侧高的电位，并且对连接在漏极上的RC振荡电路41、141、241的电容器施加该电压，来将充电电压保持恒定，从而使振荡停止。根据该结构，由于通过P沟道MOSFET将RC振荡电路与频率设定电路切断，因此与通过机械继电器等进行切断的结构相比，能够防止在连接时产生的接点浪涌。另外，在P沟道MOSFET截止的期间，由于将漏极侧保持在比源极侧高的电位，因此能够防止电流通过P 沟道MOSFET内的寄生二极管流动的逆流，并能够提高绝缘性。并且，根据漏极侧的高电位将RC振荡电路的电容器的充电电压保持恒定，从而使RC振荡电路的振荡停止，由此能够抑制RC振荡电路与频率设定电路被切断的期间的无用的电流消耗。
权利要求
1.一种电源装置，其具备开关元件(13)，其连接在变压器(10)的一次线圈(12)上；控制电路(14)，其控制上述开关元件(13)的开关动作以使上述变压器(10)的二次侧的输出电压(Vout)变为预定的电压电平；频率设定电路(37)，其生成规定上述开关元件(1 的开关频率的频率规定电压(Vl) 并将其输入到上述控制电路(14)；以及变动用信号生成电路(40、140、240)，其将电压连续变化的振荡信号(M)输入到上述频率设定电路(37)，使上述频率设定电路(37)所生成的上述频率规定电压(Vl)发生变动， 其中，上述变动用信号生成电路G0、140、M0)具备RC振荡电路或者RC振荡电路(141、241)来作为上述振荡信号的生成源，该RC振荡电路Gl)将施密特触发逆变器0 的输出端与输入端通过电阻G4)进行连接，在上述施密特触发逆变器0 的输入端连接有电容器G5)，该RC振荡电路(141J41)将多级的逆变器(142)串联连接，将这些逆变器(142)中的某一个逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端通过电阻(144、146)进行连接，在其它任意的逆变器的输出端与初级的逆变器的输入端之间连接有电容器(145)。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，上述施密特触发逆变器0 或上述逆变器(142)由CMOS逻辑门构成。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，在内置有上述施密特触发逆变器0 的单片的逆变器逻辑1以们)上连接上述电阻 (44)和上述电容器05)来构成上述RC振荡电路；或者在内置有多级的上述逆变器(14 的单片的逆变器逻辑IC(143、24;3)上连接上述电阻 (144,146)以及上述电容器(145)来构成上述RC振荡电路(141、241)。
4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，还具备切断电路(160、260)，该切断电路(160 J60)在从上述一次线圈(12)通过上述开关元件(13)流动的电流在预定值以下的期间，将上述RC振荡电路G1、141、M1)与上述频率设定电路(37)之间切断。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，上述切断电路(260)具备P沟道MOSFET (277)，该P沟道MOSFET (277)被插入上述RC 振荡电路G1、141、M1)与上述频率设定电路(37)之间，在通过上述开关元件(1 流动的电流在预定值以下的期间，该P沟道MOSFET (277)截止，在上述P沟道MOSFET (277)的漏极侧具备电位保持电路064)，该电位保持电路Q64) 在通过上述开关元件(13)流动的电流在预定值以下的期间，对上述P沟道M0SFET(277) 的漏极侧施加电压使其保持在比源极侧高的电位，并且将该电压施加到连接在漏极上的RC 振荡电路G1、141、M1)的电容器，来将充电电压保持恒定，从而使振荡停止。
全文摘要
本发明提供一种电源装置。该电源装置具备开关元件，其连接在变压器的一次线圈上；控制电路，其控制开关元件的开关动作以使变压器的二次侧的输出电压变为预定的电压电平；频率设定电路，其生成规定开关元件的开关频率的频率规定电压并输入到控制电路；以及变动用信号生成电路，其将电压连续变化的振荡信号输入到频率设定电路，使频率设定电路生成的频率规定电压发生变动。变动用信号生成电路具备RC振荡电路来作为振荡信号的生成源，该RC振荡电路将施密特触发逆变器的输出端与输入端通过电阻(44)进行连接，在施密特触发逆变器的输入端连接有电容器。
文档编号H02M3/335GK102545619SQ20111034931
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月31日 优先权日2010年10月29日
发明者秋本浩明 申请人:本田技研工业株式会社