开关电源装置制造方法

开关电源装置制造方法
【专利摘要】本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置(100)是被输入交流电压的开关电源装置，具备：变压器(Ta)，具有一次绕组以及二次绕组；第一双向开关(Gt1)，与所述一次绕组串联连接；以及缓冲电路(101)，与所述一次绕组并联连接，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路，所述缓冲电路，具有用于对所述第一双向开关(Gt1)进行控制的第二双向开关(Gt2)。
【专利说明】开关电源装置【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及被输入交流电压的开关电源装置。
【背景技术】
[0002]以往，提出了各种类型的开关电源装置。
[0003]图14是示出专利文献I所记载的开关电源装置的结构的电路图。
[0004]开关电源装置900，对常开的双向开关10进行接通/断开控制，从而将与变压器的一次绕组连接的交流电源Vac的电力，直接转换给变压器的二次绕组，生成直流电压。
[0005]该开关电源装置900具备:交流电源Vac ;常开的双向开关10，其具有两个栅极Gl以及G2，由这些栅极Gl以及G2控制；开关M1，按照控制信号PWM，将栅极G2和源极S2短路；开关M2，按照控制信号PWM，将栅极Gl和源极SI短路；二极管D2，在开关Ml为断开时，将双向开关10的栅极G2的电压设定为比源极S2的电压低；电阻Rl，限制二极管D2的电流；二极管D3，在开关M2为断开时，将双向开关10的栅极Gl的电压设定为比源极SI的电压低；电阻R2，限制二极管D3的电流；具有一次绕组和二次绕组的变压器LlA以及LlB ;整流二极管DlO以及D20 ;电感L40 ;平滑电容器CL ;以及负载2。
[0006]以下，简单地说明开关电源装置900的动作。
[0007]在交流电源Vac为OV以上(正电压)时，开关M2总是被设定为接通，双向开关10的栅极Gl和源极SI被设定为同一电位。另一方面，开关Ml按照控制信号PWM而被进行接通/断开控制。
[0008]在开关Ml接通时，双向开关10的栅极G2和源极S2被设定为同一电位，双向开关10成为接通。据此，电流在变压器LlA的一次绕组流动，在二次绕组产生的电流经由整流二极管DlO被提供到电感L40以及平滑电容CL，生成直流电压。
[0009]在开关Ml断开时，经由二极管D2及电阻Rl提取双向开关10的栅极G2的电荷，双向开关10的栅极G2的电压变得比源极S2的电压低，双向开关10成为断开。据此，向变压器LlA的一次绕组的电流提供被截止。
[0010]在交流电源Vac低于OV(负电压)时，开关Ml总是被设定为接通，双向开关10的栅极G2和源极S2被设定为同一电位。另一方面，开关M2按照控制信号PWM而被进行接通/断开控制，在开关M2接通时，双向开关10的栅极Gl和源极SI被设定为同一电位而成为接通。据此，电流在变压器LlB的一次绕组流动，在二次绕组产生的电流经由整流二极管D20被提供到电感L40以及平滑电容CL，生成直流电压。
[0011]在开关M2断开时，经由二极管D3以及电阻R2提取双向开关10的栅极Gl的电荷，双向开关10的栅极Gl的电压变得比源极SI的电压低，双向开关10成为断开。据此，向变压器LlB的一次绕组的电流提供被截止。
[0012]据此，开关电源装置900，对双向开关10的栅极Gl以及G2进行控制，从而能够将交流电源Vac的电力从变压器LlA以及LlB的一次绕组转换为二次绕组。也就是说，不将交流电源Vac的电力转换为直流，而能够转换为变压器LlA以及LlB的二次绕组。[0013](现有技术文献)
[0014](专利文献)
[0015]专利文献1:日本特开2007-028894号公报
[0016]然而，上述的开关电源装置具有以下的问题。
[0017]在交流电源Vac为OV以上且开关Ml接通时，在双向开关10中流动的电流的一部分经由开关Ml还在二极管D2以及电阻Rl中流动，在变压器LlA的一次绕组中流动的电流减少。
[0018]在交流电源Vac低于OV且开关Ml断开时，若没有来自双向开关10的电流提供，则经由二极管D2提取双向开关10的栅极G2的电荷，经由变压器LlA的一次绕组提取源极S2的电荷。因此，双向开关10的栅极G2和源极S2成为大致相同的电位，即使开关Ml断开，经由双向开关10的电流也流动。
[0019]同样，在交流电源Vac低于OV且开关M2接通时，在双向开关10流动的电流的一部分经由开关M2还在二极管D3以及电阻R2中流动，在变压器LlB的一次绕组中流动的电流减少。
[0020]在交流电源Vac低于OV且开关M2断开时，若没有来自双向开关10的电流提供，则经由二极管D3提取双向开关10的栅极Gl的电荷，经由变压器LlB的一次绕组提取源极SI的电荷。因此，双向开关10的栅极G2和源极S2成为大致相同的电位，即使开关M2断开，经由双向开关10的电流也流动。
[0021]也就是说，开关电源装置900的问题是，在将常开的双向开关设置为接通时，为了双向开关的栅极控制，即使在多余的电流经由开关而流动，且想要将双向开关设置为断开的情况下，也无法充分地设置为断开，而导致了电流的流动。
[0022]在要解决上述问题的情况下，可以假定以下的情况，S卩，通过利用常闭的双向开关来削减恒定流动的电流。并且，可以估计以下的情况，即，将常闭的双向开关，不适用于正向开关转换器(forward switching converter),而适用于回归开关转换器(flybackswitching converter),从而能够实现进一步的小型化。然而,若这样应用，则会有发生以下问题的情况，即，在将常闭的双向开关从接通转换为断开时，对在变压器的一次绕组中流动的电流进行控制的开关的两端之间产生的电位差变高。

【发明内容】

[0023]因此，本发明的第一目的是，抑制对在变压器的一次绕组流动的电流进行控制的开关的两端之间产生的电位差变高。
[0024]为了解决上述问题，本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置，被输入交流电压，该开关电源装置具备:变压器，具有一次绕组以及二次绕组；第一双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及缓冲电路，与所述一次绕组并联连接，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路，所述缓冲电路，具有用于对所述第一双向开关进行控制的第二双向开关。
[0025]发明效果
[0026]根据上述结构，通过利用第一双向开关，能够对在变压器的一次绕组流动的电流进行控制。而且，通过具备利用了第二双向开关的缓冲电路，能够抑制在第一双向开关的两端之间产生的电位差变高。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是示出第一实施方式涉及的开关电源装置的结构的电路图。
[0028]图2A是示出常闭的双向开关的电结构的图。
[0029]图2B是示出常闭的双向开关的偏压条件与动作状态之间的关系的表。
[0030]图3是示出第一实施方式涉及的开关电源装置的动作的一个例子的时序图。
[0031]图4A是交流电源为正电压时的开关电源装置的等效电路。
[0032]图4B是交流电源为负电压时的开关电源装置的等效电路图。
[0033]图5是示出第一实施方式涉及的开关电源装置的动作的其他的一个例子的时序图。
[0034]图6A是示出交流电源为正电压时的、节点no3的电压变化的时序图。
[0035]图6B是示出交流电源为负电压时的、节点no3的电压变化的时序图。
[0036]图7是示出具有用于控制各个双向开关的栅极控制电路的开关电源装置的一个例子的电路图。
[0037]图8是示出电压电平检测电路的动作的时序图。
[0038]图9是示出第一实施方式的变形例I涉及的开关电源装置的结构的电路图。
[0039]图10是示出第一实施方式的变形例2涉及的开关电源装置的结构的电路图。
[0040]图11是示出第二实施方式涉及的开关电源装置200的结构的电路图。
[0041]图12是示出第二实施方式涉及的开关电源装置的动作的一个例子的时序图。
[0042]图13是示出第二实施方式涉及的开关电源装置的动作的其他的一个例子的时序图。
[0043]图14是示出专利文献I所记载的开关电源装置的结构的电路图。
【具体实施方式】
[0044](成为本发明的基础的知识)
[0045]本发明人发现了，在“【背景技术】” 一栏中记载的、通过对双向开关的两个栅极进行控制来进行电力转换的开关电源装置中，会产生以下的问题。
[0046]第一问题是，如上所述，在将常闭的双向开关从接通转换为断开时，对在变压器的一次绕组中流动的电流进行控制的开关的两端之间产生的电位差存在变高的可能性。
[0047]第二问题是，为了向变压器的一次绕组施加交流电压来进行回扫开关动作，在变压器的二次绕组侧需要整流电路，该整流电路，在常闭的双向开关为接通时，在变压器积蓄能量，在断开时进行整流动作。
[0048]于是，本发明，第一目的是，抑制对在变压器的一次绕组流动的电流进行控制的开关的两端之间产生的电位差变高，进一步，第二目的是提供一种开关电源装置，在向变压器的一次绕组施加交流电压(基准电压，例如，相对于OV向正负摆动的电压)时，能够进行二次绕组侧的整流手段。
[0049]为了实现所述第一目的，本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置，被输入交流电压，该开关电源装置具备:变压器，具有一次绕组以及二次绕组；第一双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及缓冲电路，与所述一次绕组并联连接，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路，所述缓冲电路，具有用于对所述第一双向开关进行控制的第二双向开关。
[0050]如此，通过利用与变压器的一次绕组连接的第一双向开关，能够控制在变压器的一次绕组流动的电流。而且，通过具备利用了第二双向开关的缓冲电路，能够抑制在第一双向开关的两端之间产生的电位差变高。
[0051]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第二双向开关具备第一栅极和第二栅极。
[0052]据此，能够按照施加到第一栅极以及第二栅极的控制信号来控制第二双向开关。
[0053]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述缓冲电路还具备第一控制部，该第一控制部向所述第一栅极施加第一控制信号，并且，向所述第二栅极施加第二控制信号，从而对所述第二双向开关进行控制，所述第一控制信号，反复成为第一信号电平以及与所述第一信号电平不同的第二信号电平，所述第二控制信号，以与所述第一控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
[0054]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第一控制信号以及所述第二控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同步。
[0055]据此，能够与交流电压的电压极性的切换同步地切换第二双向开关的状态。
[0056]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第二双向开关，在所述第一信号电平施加到所述第一栅极、且所述第二信号电平施加到所述第二栅极的情况下，示出在两个方向中的一个方向上导通的二极管特性，在所述第二信号电平施加到所述第一栅极、且所述第一信号电平施加到所述第二栅极的情况下，示出在与所述一个方向相反的逆方向上导通的二极管特性。
[0057]据此，能够与交流电压的电压极性的切换同步地切换第二双向开关的二极管特性。也就是说，能够切换在缓冲电路中流动的电流的方向。其结果为，第二双向开关不会流动无用的电流，因此，能够提高开关电源装置的电力转换效率。
[0058]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述缓冲电路还具备第一控制部，该第一控制部向所述第一栅极施加第一控制信号，并且，向所述第二栅极施加第二控制信号，从而对所述第二双向开关进行控制，所述第一控制信号，反复成为第一信号电平以及与所述第一信号电平不同的第二信号电平，所述第二控制信号，以与所述第一控制信号相同的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
[0059]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第一双向开关具备，第三栅极和第四栅极，所述开关电源装置还具备第二控制部，该第二控制部，向所述第三栅极施加第三控制信号，并且，向所述第四栅极施加第四控制信号，从而对所述第一双向开关进行控制，所述第三控制信号，反复成为第三信号电平以及与所述第三信号电平不同的第四信号电平，所述第四控制信号，以与所述第三控制信号相同的相位来反复成为所述第三信号电平和所述第四信号电平，所述第一控制信号以及所述第二控制信号的相位，与所述第三控制信号以及所述第四控制信号相反。
[0060]据此，能够使第一双向开关和第二双向开关，以互不相同的特性来执行动作。
[0061]并且，在本发明的实施方案之一涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第二双向开关，在所述第一信号电平施加到所述第一栅极、且所述第一信号电平施加到所述第二栅极时，示出双向导通的特性，在所述第二信号电平施加到所述第一栅极、且所述第二信号电平施加到所述第二栅极时，示出双向的任一方向的导通都被截止的特性。
[0062]据此，能够切换第二双向开关的接通/断开特性。
[0063]并且，在本发明的又一实施方案涉及的开关电源装置中，交流电压输入到该开关电源装置，所述开关电源装置具备:变压器，具有一次绕组以及二次绕组；双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及缓冲电路，与所述一次绕组并联连接，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述双向开关构成的串联电路，所述缓冲电路包含，能够对在一个方向上导通的第一二极管特性、和在与所述一个方向相反的逆方向上导通的第二二极管特性进行切换的元件。
[0064]如此，通过利用与变压器的一次绕组连接的双向开关，能够控制在变压器的一次绕组流动的电流。而且，通过具备利用了元件的缓冲电路，能够抑制在双向开关的两端之间产生的电位差变高。
[0065]并且，在本发明的又一实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述开关电源装置还具备控制部，该控制部，与所述交流电压的电压极性的切换同步地切换所述元件的二极管特性。
[0066]据此，能够与交流电压的电压极性的切换同步地切换元件的二极管特性。也就是说，能够切换在缓冲电路中流动的电流的方向。其结果为，元件不会流动无用的电流，因此，能够提高开关电源装置的电力转换效率。
[0067]并且，为了实现所述第二目的，本发明的进而其他实施方案之一涉及的开关电源装置，将被输入的交流电压转换为直流电压，所述开关电源装置具备:输出端子，输出所述直流电压；变压器，具有一次绕组以及二次绕组；第一双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及全波整流电路，被设置在所述二次绕组的两端与所述输出端子之间，且具有能够导通以及截止的第一电流路径以及第二电流路径，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路，所述全波整流电路，以使所述第一电流路径以及所述第二电流路径的某一方导通、且使另一方截止的方式来有选择地进行切换，从而对被施加到所述一次绕组的电压进行全波整流。
[0068]据此，在向变压器的一次绕组施加交流电压时，能够进行二次绕组侧的整流动作。也就是说，能够实现在第一双向开关接通时在变压器积蓄能量、在第一双向开关断开时进行整流动作的、与变压器的二次绕组连接的全波整流电路。
[0069]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述二次绕组具有，被设置在所述二次绕组的两端之间的位置的中间端子，所述第一电流路径具有，被设置在所述二次绕组的一端与所述输出端子之间的第三双向开关，所述第二电流路径具有，被设置在所述二次绕组的另一端与所述输出端子之间的第四双向开关，所述中间端子与地线连接。
[0070]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第三双向开关具备，第五栅极和第六栅极，所述第四双向开关具备，第七栅极和第八栅极。
[0071]据此，能够按照施加到第五栅极以及第六栅极的控制信号来控制第三双向开关。并且，能够按照施加到第七栅极以及第八栅极的控制信号来控制第四双向开关。[0072]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述开关电源装置还具备控制部，该控制部，向所述第六栅极施加反复成为第一信号电平和第二信号电平的第五控制信号，并且，向所述第八栅极施加以与所述第五控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平的第六控制信号。
[0073]据此，能够排他性控制第一电流路径以及第二电流路径的导通以及非导通。
[0074]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第五控制信号以及所述第六控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同
止/J/ O
[0075]据此，能够适当地切换第一电流路径和第二电流路径，因此，能够提高开关电源装置的电力转换效率。
[0076]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第五栅极与所述二次绕组的所述一端连接，所述第七栅极与所述二次绕组的所述另一端连接。
[0077]据此，不需要重新设置用于控制第五栅极以及第六栅极的控制部，能够实现小型化。
[0078]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述全波整流电路具备:第一开关，被设置在所述二次绕组的一端与地线之间，且按照所述第五控制信号设置为接通，从而能够将所述二次绕组的一端的电压设定为接地电压；第二开关，被设置在所述二次绕组的另一端与地线之间，且按照所述第六控制信号设置为接通，从而能够将所述二次绕组的另一端的电压设定为接地电压；第一二极管，被设置在所述二次绕组的所述一端与所述输出端子之间；以及第二二极管，被设置在所述二次绕组的所述另一端与所述输出端子之间。
[0079]据此，不需要另外设置用于切换第一电流路径和第二电流路径的控制部等，能够削减元件成本。并且，能够使转换后的直流电压成为以接地电压为基准的电压。
[0080]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第一开关，具有第九栅极，且按照施加到该第九栅极的信号电平设置为接通，所述第二开关，具有第十栅极，且按照施加到该第十栅极的信号电平设置为接通，所述开关电源装置还具备控制电路，该控制电路，将反复成为第一信号电平和第二信号电平的第五控制信号施加到所述第九栅极，并且，将以与所述第五控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平的第六控制信号施加到所述第十栅极。
[0081]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述第五控制信号以及所述第六控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同
止/J/ O
[0082]并且，在本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置中，也可以是，所述开关电源装置还具备电压检测电路，该电压检测电路，根据由所述一次绕组和所述双向开关构成的所述串联电路的两端的电位差，判定所述交流电压的电压极性。
[0083]据此，能够检测交流电压的电压极性的切换的定时。其结果为，能够更适当地切换第一电流路径和第二电流路径，因此，能够进一步提高开关电源装置的电力转换效率。
[0084]并且，本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置，将被输入的交流电压转换为直流电压来提供给负载，所述开关电源装置具备:输出所述直流电压，并经由所述负载而连接的第一输出端子以及第二输出端子；变压器，具有一次绕组以及二次绕组；第一双向开关，与所述一次绕组串联连接，所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路，所述二次绕组具有第一端子、第二端子和第三端子，所述开关电源装置还具备:第二双向开关，被设置在所述第一端子与所述第一输出端子之间；以及第三双向开关，被设置在所述第二端子与所述第二输出端子之间，所述第三端子与所述第二输出端子电连接。
[0085]据此，通过利用与变压器的一次绕组连接的第一双向开关，能够控制在变压器的一次绕组流动的电流。据此，在向变压器的一次绕组施加交流电压时，能够进行二次绕组侧的整流动作。也就是说，能够实现在第一双向开关接通时在变压器积蓄能量；在第一双向开关断开时进行整流动作这样的、与变压器的二次绕组连接的电路。
[0086]并且，本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置，也可以是，所述第一双向开关、所述第二双向开关以及所述第三双向开关的每一个，具备第一栅极和第二栅极。
[0087]据此，按照施加到第一栅极以及第二栅极的控制信号能够控制第一双向开关、第二双向开关以及第三双向开关的每一个。
[0088]并且，本发明的又一其他实施方案涉及的开关电源装置，也可以是，所述第二双向开关以及所述第三双向开关，按照所述交流电压的电压极性而被控制。
[0089]以下，关于该发明的实施方式，参照附图进行详细说明。而且，对于图中的同一或相当部分附上同一符号，不反复说明。并且，以下说明的实施方式，都表示本发明的一个具体例子。以下的各个实施方式所示的构成要素、构成要素的连接形态等，是一个例子，不是限定本发明的宗旨。并且，对于以下实施方式的构成要素中、未记载在表示最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
[0090](第一实施方式)
[0091]〈结构〉
[0092]图1是示出本发明的第一实施方式涉及的开关电源装置100的结构的电路图。
[0093]该图示出的开关电源装置100，将从输入端子INl以及IN2被输入的交流电压转换为直流，并从输出端子OUTl以及0UT2提供给负载Z。
[0094]开关电源装置100具备，由一次绕组和具有中间抽头(也称为中间端子)的二次绕组构成的变压器Ta，在变压器Ta的一次绕组侧具备:与变压器Ta串联连接、且按照控制信号Sigal以及Siga2而被控制的常闭的双向开关Gtl ;以及与双向开关Gtl并联连接的缓冲电路101。该缓冲电路101具有:按照控制信号Sigbl、Sigb2而被控制的常闭的双向开关Gt2 ;以及由电阻Rs和电容Cs(图中没有示出的二极管)构成的电压抑制电路102。
[0095]进而，开关电源装置100，在变压器Ta的二次绕组侧具备:整流电路103及104和平滑电容CL。整流电路103具有:按照控制信号Sigcl及Sigc2而被控制的常闭的双向开关Gt3a，整流电路104具有:按照控制信号Sigdl及Sigd2而被控制的常闭的双向开关Gt3b。在此，图1示出的节点nol至no8是中间节点。
[0096]如上构成的开关电源装置100，向由变压器Ta和双向开关Gtl构成的串联电路施加交流电源Vac的交流电压。
[0097]〈常闭的双向开关〉
[0098]接着，参照图2A以及图2B，说明常闭的双向开关Gtl、Gt2、Gt3a以及Gt3b(以下，有些情况下将他们不特别区别而单纯地总称为Gt。)中的偏压条件与动作状态之间的关
系O
[0099]图2A是示出常闭的双向开关Gt的电结构的图。
[0100]双向开关Gt，具有栅极Gl及G2和源极SI及S2，栅极Gl，由以源极SI的电压VSl为基准电压来在VSl (=Low状态)和VSl+α (=High状态:a为双向开关的阈值电压以上)之间摆动的控制信号Sigl控制。另一方面，栅极G2，由以源极S2的电压VS2为基准电压来在VS2(=Low状态)和VS2+a (=High状态:a为双向开关的阈值电压以上)之间摆动的控制信号Sig2控制。以下，有些情况下将Low状态记载为L、将High状态记载为H。
[0101]图2B是示出常闭的双向开关Gt的偏压条件与动作状态的关系的表。具体而言，该表中示出被施加控制信号Sigl及Sig2时的双向开关Gt的等效电路。
[0102]在控制信号Sigl=L、Sig2=L时，双向开关Gt的等效电路成为断开状态的开关(状态I)。也就是说，源极SI和源极S2被截止。
[0103]在控制信号Sigl=H、Sig2=H时，双向开关Gt的等效电路成为接通状态的开关(状态2)。也就是说，源极SI和源极S2短路，能够将电流流动在源极SI和源极S2之间。
[0104]也就是说，双向开关Gt，在栅极Gl被施加H、且栅极G2被施加H时，示出图2B的状态2所示的双向导通的特性，在栅极Gl被施加L、且栅极G2被施加L时，示出图2B的状态I所示的双向中的任一朝向的导通都被截止的特性。
[0105]在控制信号Sigl=H、Sig2=L时，双向开关Gt的等效电路成为以源极S2为阳极、以源极SI为阴极的二极管(状态3)。也就是说，能够让电流从源极S2向源极SI单向流动。
[0106]在控制信号Sigl=L、Sig2=H时，双向开关Gt的等效电路成为以源极SI为阳极、以源极S2为阴极的二极管(状态4)。也就是说，能够让电流从源极SI向源极S2单向流动。
[0107]也就是说，双向开关Gt，在栅极Gl被施加H、且栅极G2被施加L的情况下，示出图2B的状态3所示这样的、在两个方向中的一个方向上导通的二极管特性。另一方面，在栅极Gl被施加L、且栅极G2被施加H的情况下，示出图2B的状态4所示这样的、在与状态3相反的方向上导通的二极管特性。
[0108]如此，双向开关Gt，具备两个栅极(栅极Gl及栅极G2)，按照施加到栅极Gl及G2的控制信号能够进行控制。
[0109]<基于交流电源Vac的电压极性的开关电源装置100的等效电路和动作>
[0110]图3是示出开关电源装置100的动作的一个例子的时序图，具体而言，示出交流电源 Vac 的电压波形、和控制信号 Sigal、Siga2、SigbU Sigb2、SigcU Sigc2、Sigdl 以及Sigd2的电压波形。并且，图4A以及图4B是，按照交流电源Vac的电压极性施加各个控制信号时的图1的等效电路。具体而言，图4A是交流电源Vac为正电压时的等效电路图，图4B是交流电源Vac为负电压时的的等效电路图。
[0111]利用图3、图4A以及图4B说明控制信号和图1的等效电路。
[0112]在交流电源Vac为OV以上(交流电源Vac为正电压)时(参照图3及图4A)，双向开关Gt2，被施加控制信号Sigbl=H、Sigb2=L，成为以节点no3为阳极、以节点no4为阴极的二极管。双向开关Gt3a，被施加控制信号Sigcl=U Sigc2=H，成为以节点no5为阳极、以节点no7为阴极的二极管。双向开关Gt3b，被施加控制信号Sigdl=L、Sigd2=L，成为截止状态。[0113]在交流电源Vac低于OV(交流电源Vac为负电压)时(参照图3及图4B)，双向开关Gt2，被施加控制信号Sigbl=L、Sigb2=H，成为以节点no4为阳极、以节点no3为阴极的二极管。双向开关Gt3a，被施加控制信号Sigcl=L、Sigc2=L，成为截止状态。双向开关Gt3b，被施加控制信号Sigdl=U Sigd2=H，成为以节点no6为阳极、以节点no7为阴极的二极管。
[0114]如此，控制信号Sigbl以及控制信号Sigb2的L和H之间的切换，与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步。据此，能够与交流电源的电压极性的切换同步地切换双向开关Gt2的状态。
[0115]具体而言，如上所述，双向开关Gt2，在栅极Gl被施加H、且栅极G2被施加L的情况下，示出图2B的状态3所示的两个方向中的一个方向导通的二极管特性。另一方面，在栅极Gl被施加L、且栅极G2被施加H的情况下，示出图2B的状态4所示的在与状态3相反的方向上导通的二极管特性。据此，能够与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步地切换双向开关Gt2的二极管特性。也就是说，能够切换在缓冲电路101中流动的电流的方向。其结果为，双向开关Gt2不会流动无用的电流，因此，能够提高开关电源装置100的电力转换效率。
[0116]而且，如图4A以及图4B示出，对于双向开关Gtl的栅极Gal以及Ga2，只要对某一方进行脉冲驱动即可，对另一方，也可以与交流电源Vac的极性同步地对控制信号Sigal以及Siga2进行控制。例如，如图5示出，对于控制信号Sigal以及Siga2，也可以将一方作为脉冲信号，将另一方作为与交流电源Vac的极性同步的信号，在时间上交替切换他们。
[0117]〈动作〉
[0118]图6A是示出交流电源Vac为正电压时的节点no3的电压变化的时序图，图6B是示出交流电源Vac为负电压时的节点no3的电压变化的时序图。
[0119]利用图6A以及图6B，参照图4A以及图4B说明开关电源装置100的动作。
[0120](交流电源Vac为正电压时)
[0121]在控制信号Sigal=Siga2=H时，双向开关Gtl成为接通，电流从交流电源Vac，向由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路流动。此时，节点no3的电压Vno3与节点no2的电压Vno2为同一电位，因此，“节点nol的电压Vnol比节点no3的电压Vno3高”这一条件成立，电流在示出二极管特性的双向开关Gt2未流动。因此，交流电源Vac仅向由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路提供电流。
[0122]接着，若成为控制信号Sigal=Siga2=L，双向开关Gtl则成为断开，从交流电源Vac向由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路的电流提供被截止。此时，双向开关Gtl成为断开，据此，在变压器Ta的二次绕组发生电流，经由示出二极管特性的双向开关Gt3a向平滑电容CL提供电流，生成直流电压。同时，节点no3的电压Vno3的电压变得比节点nol的电压Vnol高。若电压Vno3的电压变高，电流在示出二极管特性的双向开关Gt2开始流动，电流经过由电容Cs以及电阻Rs构成的电压抑制电路102，从节点no3向节点nol流动。据此，抑制节点no3的电压Vno3的过度上升，抑制在双向开关Gtl的源极SI与源极S2之间产生高的电位差。
[0123]而且，交流电源Vac的交流电压为OV时的动作，与交流电源Vac为正电压时的动作同样。
[0124](交流电源Vac为负电压时)[0125]在控制信号Sigal=Siga2=H时,双向开关Gtl成为接通，电流从交流电源Vac,向变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl流动。此时，节点no3的电压Vno3与节点no2的电压Vno2为同一电位，因此，“节点nol的电压Vnol比节点no3的电压Vno3更低”这一条件成立，电流在示出二极管特性的双向开关Gt2未流动。因此，交流电源Vac仅向由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路提供电流。
[0126]接着，若成为控制信号Sigal=Siga2=L，则双向开关Gtl成为断开，从交流电源Vac向由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路的电流提供被截止。此时，双向开关Gtl成为断开，据此，在变压器Ta的二次绕组发生电流，经由示出二极管特性的双向开关Gt3a向平滑电容CL提供电流，生成直流电压。同时，节点no3的电压Vno3的电压变得比节点nol的电压Vnol低。若电压Vno3的电压变低，电流在示出二极管特性的双向开关Gt2开始流动，在由电容Cs以及电阻Rs构成的电压抑制电路102，从节点nol向节点no3提供电流。据此，抑制节点no3的电压Vno3的过度降低，抑制在双向开关Gtl的源极SI与源极S2之间产生高的电位差。
[0127]如此，开关电源装置100，通过具备利用了双向开关Gt2的缓冲电路101，在交流电源Vac为正电压以及负电压的任一情况下，在切换双向开关Gtl时，都能够抑制在双向开关Gtl的源极SI与源极S2的两端之间产生的电位差变高的情况。
[0128]〈栅极控制电路〉
[0129]所述的双向开关Gt2、Gt3a以及Gt3b，由对该双向开关的两个栅极的电压进行控制的栅极控制电路控制。
[0130]图7是示出具有用于控制双向开关Gt2、Gt3a以及Gt3b的栅极控制电路的开关电源装置的一个例子的电路图。
[0131]如该图示出，开关电源装置100具备:电压电平检测电路110、以及栅极控制电路111 至 114。
[0132]电压电平检测电路110是一种检测电压极性的电压极性检测电路，以节点no2的电压Vno2为基准，检测节点nol的电压Vnol是正电压还是负电压，输出正逻辑信号Sbl和反相逻辑信号Sb2。栅极控制电路111，输出与正逻辑信号Sbl相同的相位且以节点no4的电压Vno4为基准电压的控制信号Sigbl。栅极控制电路112,输出与反相逻辑信号Sb2相同相位且以节点no3的电压Vno3为基准电压的控制信号Sigb2。栅极控制电路113，是输出与正逻辑信号Sbl相同相位且以节点no7的电压Vno7为基准电压的控制信号Sigc2的栅极控制电路。栅极控制电路114，输出与反相逻辑信号Sb2相同相位且以节点no7的电压Vno7为基准电压的控制信号Sigd2。在此,双向开关Gt3a的控制信号Sigcl,被设定为与节点no5的电压Vno5同一电位,双向开关Gt3b的控制信号Sigdl,被设定为与节点no6的电压Vno6同一电位。
[0133]而且，栅极控制电路111以及栅极控制电路112，相当于本发明的实施方案之一的第一控制部。
[0134]接着，利用图8，说明施加给双向开关Gt2、Gt3a以及Gt3b的各个栅极的偏压生成。该图是示出电压电平检测电路110的动作的时序图。
[0135](交流电源Vac为正电压时)
[0136]电压电平检测电路110，检测交流电源Vac的交流电压为正电压的情况，输出表示交流电源Vac的交流电压为正电压的正逻辑信号Sbl=H、反相逻辑信号Sb2=L。据此，栅极控制电路111输出控制信号Sigbl=H,栅极控制电路112输出控制信号Sigb2=L，双向开关Gt2示出以节点no3为阳极、以节点no4为阴极的二极管特性。并且，栅极控制电路113输出控制信号Sigc2=H，由于控制信号Sigcl=Vno5，因此双向开关Gt3a示出以节点no5为阳极、以节点no7为阴极的二极管特性。进而，栅极控制电路114输出控制信号Sigd2=L，由于控制信号Sigdl=Vno6，因此双向开关Gt3b成为截止状态。以上，开关电源装置100成为图4A的等效电路所表示的状态。此时，经由二次绕组侧的电流路径、即从节点no8经由变压器Ta的二次绕组、节点no5、双向开关Gt3a以及节点no7达到平滑电容CL的电流路径，相当于本发明的另一一个实施方案的第一电流路径。
[0137](交流电源Vac为负电压时)
[0138]电压电平检测电路110，检测交流电源Vac的交流电压为负电压的情况，输出表示交流电源Vac的交流电压为负电压的正逻辑信号Sbl=U反相逻辑信号Sb2=H。据此，栅极控制电路111输出控制信号Sigbl=L,栅极控制电路112输出控制信号Sigb2=H，双向开关Gt2表示以节点no4为阳极、以节点no3为阴极的二极管特性。并且，栅极控制电路113输出控制信号Sigc2=L，由于控制信号Sigcl=Vno5，因此双向开关Gt3a成为截止状态。进而，栅极控制电路114输出控制信号Sigd2=H，由于控制信号Sigdl=Vno6，因此双向开关Gt3b示出以节点no6为阳极、以节点no7为阴极的二极管特性。通过以上动作，从而开关电源装置100成为图4B的等效电路所表示的状态。此时，经由二次绕组侧的电流路径、即从节点no8经由变压器Ta的二次绕组、节点no6、双向开关Gt3b以及节点no7达到平滑电容CL的电流路径，相当于本发明的另一实施方案的的第二电流路径。
[0139]如此，开关电源装置100具备:根据由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路两端的电位差，判定交流电源Vac的交流电压的电压极性的电压电平检测电路110。据此，能够检测交流电压的电压极性的切换的定时。其结果为，由于能够更适当地切换第一电流路径和第二电流路径，因此，能够更加提高开关电源装置100的电力转换效率。而且，电压电平检测电路110，相当于本发明的又一其他实施方案的电压检测电路。
[0140]并且，缓冲电路101还具备栅极控制电路111以及112，其通过向栅极Gbl施加控制信号Sigbl、且向栅极Gb2施加控制信号Sigb2,从而控制双向开关Gt2,且控制信号Sigbl反复成为H和L，控制信号Sigb2，以与控制信号Sigbl相反的相位来反复成为H和L0
[0141]并且，开关电源装置具备栅极控制电路113以及114，其向栅极Gc2施加反复成为H和L的控制信号Sigc2，向栅极Gd2施加以与控制信号Sigc2相反的相位来反复成为H和L的控制信号Sigd2。而且，该栅极Gc2、栅极Gd2、控制信号Sigc2以及控制信号Sigd2，分别相当于本发明的又一实施方案的第六栅极、第八栅极，相当于第五控制信号以及第六控制信号。并且，栅极控制电路113以及114，相当于本发明的实施方案之一的栅极控制部。
[0142]并且，控制信号Sigc2以及Sigd2的信号电平的切换，与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步。据此，能够适当地切换第一电流路径和第二电流路径，因此，能够提高开关电源装置100的电力转换效率。
[0143]并且，栅极Gcl与变压器Ta的二次绕组的一端连接，栅极Gdl与变压器Ta的二次绕组的另一端连接。据此，不需要重新设置用于控制栅极Gcl以及Gdl的控制部，能够实现小型化。而且，该栅极Gcl相当于本发明的实施方案之一的第五栅极，栅极Gdl相当于本发明的又一实施方案的第七栅极。
[0144]〈总括〉
[0145]如上所述，本实施方式涉及的开关电源装置100中，交流电源Vac的交流电压被输入到该开关电源装置，具备:变压器Ta，具有一次绕组以及二次绕组；双向开关Gtl，与一次绕组串联连接；以及缓冲电路101，与一次绕组并联连接，交流电压，被施加到由一次绕组和双向开关Gt I构成的串联电路，缓冲电路101，具有用于对双向开关Gt I进行控制的双向开关Gt2。
[0146]如此，通过利用与变压器的Ta的一次绕组连接的常闭的双向开关Gtl，从而能够控制在变压器Ta的一次绕组流动的电流。而且，通过具备利用了双向开关Gt2的缓冲电路101，从而能够抑制在双向开关Gtl的源极SI与源极S2的两端之间产生的电位差变高。而且，双向开关Gt2的栅极Gbl以及栅极Gb2，分别与本发明的实施方案之一的第一栅极以及
第二栅极对应。
[0147]并且，双向开关Gt2，按照交流电源Vac的电压极性使二极管的朝向变化，因此，不让无用的电流流动，能够提高开关电源装置100的电力转换效率。
[0148]也就是说，开关电源装置100中，交流电源Vac的交流电压被输入到该开关电源装置，具备:变压器Ta，具有一次绕组以及二次绕组；双向开关Gtl，与一次绕组串联连接；以及缓冲电路101，与一次绕组并联连接，交流电压，被施加到由一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路，缓冲电路101包括，能够对在一个方向上导通的第一二极管特性、和在与一个方向相反的逆方向上导通的第二二极管特性进行切换的双向开关Gt2。而且，双向开关Gt2，相当于本发明的实施方案之一的第二双向开关以及又一实施方案的元件。双向开关Gt I,相当于本发明的实施方案之一的第一双向开关以及又一实施方案的双向开关。
[0149]如此，通过利用与变压器Ta的一次绕组连接的双向开关Gtl，从而能够控制在变压器Ta的一次绕组流动的电流。而且，通过具备利用了双向开关Gt2的缓冲电路101，从而能够抑制在双向开关Gtl的两端之间广生的电位差变闻。
[0150]并且，开关电源装置100还具备电压电平检测电路110、和栅极控制电路111以及112，该电压电平检测电路110与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步地切换双向开关Gt2的二极管特性。而且，电压电平检测电路110、栅极控制电路111以及112，相当于本发明的又一实施方案的控制部。
[0151]据此，能够与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步地切换双向开关Gt2的二极管特性。也就是说，能够切换在缓冲电路101流动的电流的方向。其结果为，双向开关Gt2不会让无用的电流流动，因此能够提高开关电源装置100的电力转换效率。
[0152]并且，对于变压器Ta的二次绕组，按照交流电源Vac的电压极性切换第一电流路径(交流电源Vac为正电压时向平滑电容CL提供电荷的电流路径)和第二电流路径(交流电源Vac为负电压时向平滑电容CL提供电荷的电流路径)，据此，能够由一次绕组直接转换交流电源，对在变压器Ta的二次绕组发生的电流进行全波整流，从而得到直流电压。
[0153]也就是说，开关电源装置100具备整流电路103以及104，被设置在变压器Ta的二次绕组的两端与所述输出端子OUTl以及0UT2之间，且具有能够导通以及截止的第一电流路径以及第二电流路径，交流电源Vac的交流电压，被施加到由变压器Ta的一次绕组和双向开关Gtl构成的串联电路，整流电路103以及104，以使第一电流路径以及第二电流路径的某一方导通、且使另一方截止的方式来有选择地进行切换，从而对被施加到变压器Ta —次绕组的电压进行全波整流。
[0154]据此，在向变压器Ta的一次绕组施加交流电压时，能够进行二次绕组侧的整流动作。也就是说，能够实现在双向开关Gtl接通时在变压器Ta积蓄能量；在双向开关Gtl断开时进行整流动作这样的、与变压器Ta的二次绕组连接的整流电路103以及104。而且，整流电路103以及104，相当于本发明的又一其他实施方案的全波整流电路。
[0155]具体而言，变压器Ta的二次绕组具有，被设置在两端之间的位置的中间端子，第一电流路径具有，被设置在二次绕组的一端与输出端子OUTl之间的双向开关Gt3a，第二电流路径具有，被设置在二次绕组的另一端与输出端子OUTl之间的双向开关Gt3b。
[0156]并且，双向开关Gt3a以及Gt3b分别具有两个栅极。而且，双向开关Gt3a及Gt3b、双向开关Gt3a的栅极Gcl及Gc2、以及双向开关Gt3b的栅极Gdl及Gd2，分别相当于本发明的又一其他实施方案的第三双向开关、第四双向开关、第五栅极、第六栅极、第七栅极以及第八栅极。
[0157]而且，本实施方式涉及的开关电源装置不限于所述的结构。
[0158]例如，对于缓冲电路101，只要是利用常闭的双向开关，按照交流电源Vac的电压极性来控制二极管的朝向的结构即可，并不一定需要电压抑制电路102的无源元件。并且，也可以追加双向齐纳二极管。进而，对于节点no3的电压Vno3的电压抑制单元，可以利用地线，在此情况下，也可以在地线与节点no3之间设置缓冲电路101。
[0159](第一实施方式的变形例I)
[0160]开关电源装置100也可以是图9所示的结构。图9是示出第一实施方式的变形例涉及的开关电源装置的结构的电路图。
[0161]该图示出的开关电源装置100，与图7示出的开关电源装置100相比，不同之处是，将在二次绕组具有中间抽头的变压器Ta置换为没有中间抽头的变压器Tb，对于变压器Tb的二次绕组的全波整流的生成方法，整流电路103由按照反相逻辑信号Sb2而被控制的开关Trl和二极管Dl构成，整流电路104由按照正逻辑信号Sbl而被控制的开关Tr2和二极管D2构成。并且，节点no8与地线连接，节点no8的电压为接地电压。
[0162]据此，也能够按照交流电源Vac的电压极性切换第一电流路径和第二电流路径，在一次绕组侧转换交流电源Vac，对在变压器Tb的二次绕组发生的电流进行全波整流，从而能够得到直流电压。进而，由接地基准的电压能够控制开关Trl、Tr2，能够削减元件成本。
[0163]如上所述，在本变形例涉及的开关电源装置100中，整流电路103以及104具备:第一开关Trl，被设置在变压器Ta的二次绕组的一端与地线之间，且按照反相逻辑信号Sb2成为接通，从而能够将变压器Ta的二次绕组的一端的电压设定为接地电压；开关Tr2，被设置在变压器Ta的二次绕组的另一端与地线之间，且按照正逻辑信号Sbl设置为接通，从而能够将变压器Ta的述二次绕组的另一端的电压设定为接地电压；二极管D1，被设置在变压器Ta的二次绕组的一端与输出端子OUTl之间；以及二极管D2，被设置在变压器Ta的二次绕组的另一端与输出端子OUTl之间。
[0164]据此，不需要另外设置用于切换第一电流路径和第二电流路径的控制部等，能够削减元件成本。并且，能够将转换后的直流电压，设置为以接地电压为基准的电压。而且，开关Trl、开关Tr2、二极管Dl以及二极管D2，相当于本发明的又一其他实施方案的第一开
关、第二开关、第一二极管以及第二二极管。
[0165]并且，在本变形例涉及的开关电源装置100中，开关Trl具有栅极，且按照施加到该栅极的信号电平成为接通，开关Tr2，具有栅极，且按照施加到该栅极的信号电平成为接通，开关电源装置100还具备电压电平检测电路110，该电压电平检测电路110，将反复成为H和L的反相逻辑信号Sb2施加到开关Trl的栅极，并且，将以与反相逻辑信号Sb2相反的相位来反复成为H和L的正逻辑信号Sbl施加到开关Tr2的栅极。
[0166]也就是说，正逻辑信号Sbl以及反相逻辑信号Sb2的信号电平的切换，与交流电源Vac的交流电压的电压极性的切换同步。而且，开关Trl的栅极、开关Tr2的栅极、正逻辑信号Sbl、反相逻辑信号Sb2以及电压电平检测电路110，分别相当于本发明的又一其他实施方案的第九栅极、第十栅极、第十控制信号、第九控制信号以及控制电路。
[0167]而且，对于图9的变压器Tb的二次绕组侧的全波整流的生成方法，也可以是二极管D1、D2分别由开关构成，在变压器Tb追加辅助绕组，以因辅助绕组而引起的电压来对这样的开关进行接通断开控制，从而进行同步整流。
[0168](第一实施方式的变形例2)
[0169]并且，变压器Tb的二次绕组侧的全波整流的生成方法不仅限于所述。
[0170]图10是示出第一实施方式的变形例2涉及的开关电源装置的结构的电路图。
[0171]如该图示出，对于变压器Tb的二次绕组的全波整流的生成方法，能够用作全桥开关转换器等、将变压器Tb的一次绕组以交流电压进行驱动时的变压器Tb的二次绕组的全波整流单元。
[0172](第二实施方式)
[0173]本实施方式涉及的开关电源装置，与第一实施方式涉及的开关电源装置100大致相同，但是，主要不同之处为，向双向开关Gt2的栅极Gbl以及Gb2施加的控制信号为同相。以下，对于本实施方式涉及的开关电源装置，以与第一实施方式涉及的开关电源装置100不同之处为中心进行说明。
[0174]< 结构 >
[0175]图11是示出本发明的第二实施方式涉及的开关电源装置200的结构的电路图。
[0176]开关电源装置200，使双向开关Gt2、开关Tra以及Trb与双向开关Gtl同步来动作。
[0177]栅极控制电路201，以节点no3的电压Vno3为基准电压，输出与控制信号Sig相同相位的控制信号Sigal。栅极控制电路202，以节点no2的电压Vno2为基准电压，输出与控制信号Sig相同相位的控制信号Siga2。AND电路203以及204，对与控制信号Sig相反相位的控制信号NSig、电压电平检测电路110输出的正逻辑信号Sbl、以及反相逻辑信号Sb2进行逻辑运算。整流电路205，由输出以节点no5的电压Vno5为基准电压的控制信号Sigc的栅极控制电路206、和栅极控制电路206所控制的开关Tra构成。整流电路207，由输出以节点no6的电压Vno6为基准电压的控制信号Sigd的栅极控制电路208、和栅极控制电路208所控制的开关Trb构成。
[0178]〈动作〉
[0179]接着，参照图12，说明图11示出的开关电源装置200的动作。图12是示出开关电源装置200的动作的一个例子的时序图，具体而言，示出交流电源Vac的电压波形、控制信号Sig及NSig、正逻辑信号Sbl、反相逻辑信号Sb2、以及控制信号Sigal、Siga2、Sigbl、Sigb2、Sigc及Sigd的电压波形。
[0180]在此，控制信号Sig作为脉冲信号被提供到开关电源装置200，同样，作为与控制信号Sig相反相位的信号的控制信号NSig也作为脉冲信号被提供到开关电源装置200。并且，电压电平检测电路110，在交流电源Vac为OV以上(交流电源Vac为正电压)时，将正逻辑信号Sbl作为H来输出，在交流电源Vac低于OV (，交流电源Vac为负电压)时，将反相逻辑信号Sb2作为H来输出。
[0181](交流电源Vac为正电压时)
[0182]若控制信号Sig为H，双向开关Gtl成为接通，电流在变压器Ta的一次绕组流动。另一方面，控制信号NSig为L，因此，电流在双向开关Gt2未流动，交流电源Vac仅向变压器Ta的一次绕组提供电流。并且，在变压器Ta的二次绕组，控制信号Sig21以及Sig22也为L,因此,开关Tra、Trb成为断开，电流不流动。
[0183]若控制信号Sig成为L，双向开关Gtl则成为断开，节点no3的电压Vno3成为比节点nol的电压Vnol高的电压。同时，控制信号NSig为H，双向开关Gt2成为接通，电流经由双向开关Gt2从节点no3向节点nol流动,抑制节点no3的电压Vno3的过度上升,从而抑制在双向开关Gtl的源极SI与源极S2之间产生高电位差的情况。
[0184]并且，控制信号Sig21成为H，据此，在变压器Ta的二次绕组产生的电流，经由开关Tra流入到平滑电容CL，从而生成直流电压。
[0185](交流电源Vac为负电压时)
[0186]若控制信号Sig为H，双向开关Gtl成为接通，电流在变压器Ta的一次绕组流动。另一方面，控制信号NSig为L，因此，电流在双向开关Gt2未流动，交流电源Vac仅向变压器Ta的一次绕组提供电流。并且，在变压器Ta的二次绕组侧，控制信号Sig21以及Sig22也为L，因此，开关Tra、Trb成为断开，电流不流动。
[0187]若控制信号Sig成为L，双向开关Gtl成为断开，节点no3的电压Vno3则成为比节点nol的电压Vnol低的电压。同时，控制信号NSig为H，双向开关Gt2成为接通，电流经由双向开关Gt2从节点nol向节点no3流动,从而抑制节点no3的电压Vno3的电压变得过低。并且，控制信号Sig22成为H，据此，在变压器Ta的二次绕组侧产生的电流，经由开关Trb流入到平滑电容CL，从而生成直流电压。
[0188]据此，即使在对缓冲电路101、以及变压器Ta的二次绕侧的整流电路205、207进行同步控制的情况下，也能够由变压器Ta对交流电源Vac的电力进行直接转换，在变压器Ta的二次绕组侧生成直流电压。
[0189]如此，在本实施方式的整流电路205以及207进行同步整流，据此，与利用了二极管特性的第一实施方式的整流电路103以及104相比，最终电力损耗较少。其结果为，本实施方式涉及的开关电源装置200，与第一实施方式涉及的开关电源装置100相比，能够实现更高的电力转换效率。
[0190]如上所述，在本实施方式涉及的开关电源装置200中，控制信号Sigb2，以与控制信号Sigbl相同的相位来反复成为H和L。
[0191]并且，开关电源装置200具备栅极控制电路201以及202，栅极控制电路201以及202，向栅极Gal施加控制信号Sigal，并且，向栅极Ga2施加控制信号Siga2，从而对双向开关Gtl进行控制，控制信号Sigal，反复成为H和L，控制信号Siga2，以与控制信号Sigal相同的相位来反复成为H和L，控制信号Sigbl以及Sigb2的相位，与控制信号Sigal以及Siga2相反。也就是说，使双向开关Gtl和双向开关Gt2，以互不相同的特性来执行动作。而且，双向开关Gtl的栅极Gal、和双向开关Gtl的栅极Ga2，分别相当于本发明的实施方案之一的第三栅极和第四栅极。并且，栅极控制电路201以及202，相当于本发明的实施方案之一的第二控制部以及又一实施方案的控制部。
[0192]而且，整流电路205以及207的栅极控制电路206以及208的结构也可以是，利用变压器Ta的辅助绕组，在辅助绕组与地线之间具备按照控制信号Sig21以及Sig22而被控制的开关。
[0193]并且，如图13示出，对于双向开关Gtl的栅极，只要对某一方进行脉冲驱动即可，针对另一方，也可以与交流电源Vac的极性同步地对控制信号Sigal、Siga2进行控制。
[0194]以上，根据实施方式以及变形例说明了本发明的一个或多个实施方案涉及的开关电源装置，但是，本发明不限于这样的实施方式以及变形例。只要不脱离本发明的宗旨，对本实施方式以及变形例适用本领域的技术人员想到的各种变形的形态、或组合不同的实施方式以及变形例中的构成要素而构成的形态，也包含在本发明的一个或多个实施方案的范围内。
[0195]例如，也可以是图9示出的二极管Dl以及D2由开关构成，对这样的开关进行同步控制。据此，能够以抑制损耗的状态来切换第一电流路径(交流电源Vac为正电压时向平滑电容CL提供电荷的电流路径)和第二电流路径(交流电源Vac为负电压时向平滑电容CL提供电荷的电流路径)。并且，即使是利用了二极管Dl以及D2的结构，若二极管损耗少，则也可以期待同样的效果。
[0196]本发明涉及的开关电源装置，有用于在家电以及个人电脑等中利用的电源适配器
坐寸ο
[0197]符号说明
[0198]10、Gt、Gtl、Gt2、Gt3a、Gt3b 双向开关
[0199]100,200,900开关电源装置
[0200]101 缓冲电路
[0201]102 电压抑制电路
[0202]103、104、205、207 整流电路
[0203]110电压电平检测电路
[0204]111、112、113、114、201、202、206、208 栅极控制电路
[0205]203 AND 电路
[0206]CL平滑电容
[0207]D1、D2、D3 二极管
[0208]D10、D20 整流二极管
[0209]Gl、G2、Gal、Ga2、Gbl、Gb2、Gcl、Gc2、Gdl、Gd2 栅极
[0210]INK IN2输入端子
[0211]LlA, LlB, Ta, Tb 变压器[0212]L40 电感
[0213]Ml、M2、Tra、Trb、Trl、Tr2 开关
[0214]nol 至 no8 节点
[0215]0UT1、0UT2 输出端子
[0216]NSig、PWM、Sig、SigU Sig2、Sig21、Sig22、Sigal、Siga2、Sigbl、Sigb2、Sigc、SigcU Sigc2、SigcU Sigdl> Sigd2 控制信号
[0217]Rl、R2、Rs 电阻
[0218]S1、S2 源极
[0219]Sbl正逻辑信号
[0220]Sb2反相逻辑信号
[0221]Vac交流电源
[0222]Z 负载
【权利要求】
1.一种开关电源装置，被输入交流电压，所述开关电源装置具备: 变压器，具有一次绕组以及二次绕组； 第一双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及 缓冲电路，与所述一次绕组并联连接， 所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路， 所述缓冲电路，具有用于对所述第一双向开关进行控制的第二双向开关。
2.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第二双向开关具备:第一栅极和第二栅极。
3.如权利要求2所述的开关电源装置，其特征在于， 所述缓冲电路还具备第一控制部，该第一控制部，通过向所述第一栅极施加第一控制信号，并且向所述第二栅极施加第二控制信号，从而对所述第二双向开关进行控制， 所述第一控制信号，反复成为第一信号电平以及与所述第一信号电平不同的第二信号电平， 所述第二控制信号，以与所述第一控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
4.如权利要求3所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第一控制信 号以及所述第二控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同步。
5.如权利要求4所述的开关电源装置，其特征在于， 在所述第一信号电平被施加到所述第一栅极、且所述第二信号电平被施加到所述第二栅极的情况下，所述第二双向开关示出在两个方向中的一个方向上导通的二极管特性， 在所述第二信号电平被施加到所述第一栅极、且所述第一信号电平被施加到所述第二栅极的情况下，所述第二双向开关示出在与所述一个方向相反的反方向上导通的二极管特性。
6.如权利要求2所述的开关电源装置，其特征在于， 所述缓冲电路还具备第一控制部，该第一控制部，通过向所述第一栅极施加第一控制信号，并且向所述第二栅极施加第二控制信号，从而对所述第二双向开关进行控制， 所述第一控制信号，反复成为第一信号电平以及与所述第一信号电平不同的第二信号电平， 所述第二控制信号，以与所述第一控制信号相同的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
7.如权利要求6所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第一双向开关具备:第三栅极和第四栅极， 所述开关电源装置还具备第二控制部， 该第二控制部，通过向所述第三栅极施加第三控制信号，并且向所述第四栅极施加第四控制信号，从而对所述第一双向开关进行控制， 所述第三控制信号，反复成为第三信号电平以及与所述第三信号电平不同的第四信号电平， 所述第四控制信号，以与所述第三控制信号相同的相位来反复成为所述第三信号电平和所述第四信号电平， 所述第一控制信号以及所述第二控制信号的相位，与所述第三控制信号以及所述第四控制信号相反。
8.如权利要求7所述的开关电源装置，其特征在于， 在所述第一信号电平被施加到所述第一栅极、且所述第一信号电平施加到所述第二栅极时，所述第二双向开关示出双向导通的特性， 在所述第二信号电平被施加到所述第一栅极、且所述第二信号电平被施加到所述第二栅极时，所述第二双向开关示出对两个方向中的任一方向上的导通都截止的特性。
9.一种开关电源装置，被输入交流电压，所述开关电源装置具备: 变压器，具有一次绕组以及二次绕组； 双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及 缓冲电路，与所述一次绕组并联连接， 所述交流电压被施加到由所述一次绕组和所述双向开关构成的串联电路， 所述缓冲电路包含:能够对在一个方向上导通的第一二极管特性、和在与所述一个方向相反的反方向上导通的第二二极管特性进行切换的元件。
10.如权利要求9所述的开关电源装置，其特征在于， 所述开关电源装置还具备控制部，该控制部与所述交流电压的电压极性的切换同步地切换所述元件的二极管特性。
11.一种开关电源装置，将被输入的交流电压转换为直流电压，所述开关电源装置具备: 输出端子，输出所述直流电压； 变压器，具有一次绕组以及二次绕组； 第一双向开关，与所述一次绕组串联连接；以及 全波整流电路，被设置在所述二次绕组的两端与所述输出端子之间，且具有能够导通以及截止的第一电流路径以及第二电流路径， 所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路， 所述全波整流电路，通过有选择地进行切换以使所述第一电流路径以及所述第二电流路径的任一方导通、且使另一方截止，从而对被施加到所述一次绕组的电压进行全波整流。
12.如权利要求11所述的开关电源装置，其特征在于， 所述二次绕组具有:被设置在所述二次绕组的两端之间的位置的中间端子， 所述第一电流路径具有:被设置在所述二次绕组的一端与所述输出端子之间的第三双向开关， 所述第二电流路径具有:被设置在所述二次绕组的另一端与所述输出端子之间的第四双向开关， 所述中间端子与地线连接。
13.如权利要求12所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第三双向开关具备:第五栅极和第六栅极， 所述第四双向开关具备:第七栅极和第八栅极。
14.如权利要求13所述的开关电源装置，其特征在于，所述开关电源装置还具备控制部，该控制部，通过向所述第六栅极施加反复成为第一信号电平和第二信号电平的第五控制信号，并且向所述第八栅极施加第六控制信号，该第六控制信号以与所述第五控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
15.如权利要求14所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第五控制信号以及所述第六控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同步。
16.如权利要求15所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第五栅极与所述二次绕组的所述一端连接， 所述第七栅极与所述二次绕组的所述另一端连接。
17.如权利要求11所述的开关电源装置，其特征在于， 所述全波整流电路具备: 第一开关，被设置在所述二次绕组的一端与地线之间，通过按照所述第五控制信号设置为接通，从而能够将所述二次绕组的一端的电压设定为接地电压； 第二开关，被设置在所述二次绕组的另一端与地线之间，通过按照所述第六控制信号设置为接通，从而能够将所述二次绕组的另一端的电压设定为接地电压； 第一二极管，被设置在所述二次绕组的所述一端与所述输出端子之间；以及 第二二极管，被设置在所述二次绕组的所述另一端与所述输出端子之间。
18.如权利要求17所述的开关电源装置，其特征在于，所述第一开关具有第九栅极，且按照施加到所述第九栅极的信号电平设置为接通，所述第二开关具有第十栅极，且按照施加到所述第十栅极的信号电平设置为接通，所述开关电源装置还具备控制电路，该控制电路，将反复成为第一信号电平和第二信号电平的第五控制信号施加到所述第九栅极，并且，将第六控制信号施加到所述第十栅极，该第六控制信号以与所述第五控制信号相反的相位来反复成为所述第一信号电平和所述第二信号电平。
19.如权利要求18所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第五控制信号以及所述第六控制信号的信号电平的切换，与所述交流电压的电压极性的切换同步。
20.如权利要求11至19中任一项所述的开关电源装置，其特征在于， 所述开关电源装置还具备电压检测电路，该电压检测电路，根据由所述一次绕组和所述双向开关构成的所述串联电路的两端的电位差，判定所述交流电压的电压极性。
21.一种开关电源装置，将被输入的交流电压转换为直流电压来提供给负载，所述开关电源装置具备: 第一输出端子以及第二输出端子，输出所述直流电压，且经由所述负载而相连接； 变压器，具有一次绕组以及二次绕组；以及 第一双向开关，与所述一次绕组串联连接， 所述交流电压，被施加到由所述一次绕组和所述第一双向开关构成的串联电路， 所述二次绕组具有:第一端子、第二端子和第三端子， 所述开关电源装置还具备:第二双向开关，被设置在所述第一端子与所述第一输出端子之间；以及 第三双向开关，被设置在所述第二端子与所述第二输出端子之间， 所述第三端子与所述第二输出端子电连接。
22.如权利要求21所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第一双向开关、所述第二双向开关以及所述第三双向开关的每一个具备:第一栅极和第二栅极。
23.如权利要求21或22所述的开关电源装置，其特征在于， 所述第二双向开关以及所述第三`双向开关，按照所述交流电压的电压极性而被控制。
【文档编号】H02M7/21GK103620939SQ201280031003
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月4日
【发明者】山平征二 申请人:松下电器产业株式会社