CN101741263A

CN101741263A - 绝缘型开关电源装置

Info

Publication number: CN101741263A
Application number: CN200910151114A
Authority: CN
Inventors: 冈本康司; 佐野贵英; 鹈野良之
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2010-06-16
Also published as: JP2010115029A

Abstract

本发明提供一种绝缘型开关电源装置。在DC-DC变换器(12)的输出线(HLo-CLo)之间连接有瞬时停电对策电路(15)。瞬时停电对策电路(15)具备2次侧电容器(Cpf)、由对2次侧电容器(Cpf)进行涓流充电的二极管(D1)和电阻(R1)构成的充电电路、以及在瞬时停电时输出2次侧电容器(Cpf)的充电电压的开关电路(SW)。数字信号处理电路(13)输入输入电压检测电路(10)的输出信号，当检测到交流输入电源(Vac)停电时，打开开关电路(SW)。由此，2次侧电容器(Cpf)的充电电压被输出。因此，即使在停电中，输出电压也维持一定值。

Description

绝缘型开关电源装置

技术领域

本发明涉及一种绝缘型开关电源装置，尤其是涉及一种即使在发生瞬时停电时也能得到稳定的输出电压的绝缘型开关电源装置。

背景技术

以往，在以商用交流电源为输入电源的开关电源装置中，一般地构成如下：对商用交流电源输入进行了全波整流之后，利用电解电容器等进行平滑从而变换为直流电压，利用开关元件对该直流电压进行开关，在变压器的2次侧得到期望的输出电压(参见专利文献1)。

另外，在功率容量为某种程度以上的开关电源装置中，按照高次谐波电流规则在1次侧设置了PFC(功率因数改善电路)。即使在该PFC的输出中也使用了电解电容器(参见专利文献2)。

由于在发生了瞬时停电情况下，必须由平滑电容器提供停电中的能量，所以上述电解电容器设置为大容量的电容器。

[专利文献1]特开平9-308273号公报

[专利文献2]特开平5-191976号公报

作为上述电解电容器，一般使用廉价且能够得到大容量的铝电解电容器。但是，由于铝电解电容器由浸渍了电解液的电解纸和铝箔构成，由通电电解液渐渐地蒸发，因此由电解液的耗尽而达到寿命。且存在着以下的状况：在被用于以商用交流电源为输入电源的电源电路的元件中，寿命最短，因此电解电容器的寿命决定了开关电源装置的寿命。如果是膜电容器或陶瓷电容器等的电容器，虽然由于不使用电解液而没有寿命的问题，但是每体积或价格的容量比电解电容器小。另一方面，虽然也考虑了设置电池，但是一般地电池存在着等效电阻值(ESR)高且耐压低的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种绝缘型开关电源装置，其以商用电源电压为输入，在一次侧不必设置瞬时停电对策用的电解电容器而在瞬时停电时能够提供适当的输出电压。

为了解决上述课题，本发明的绝缘型开关电源装置，在具有对商用交流电源的输入电压进行整流的1次侧整流电路、具有1次线圈及2次线圈的变压器、对由所述1次侧整流电路整流从而施加给所述1次线圈的电压进行开关的开关电路、和连接所述2次线圈并向输出端子输出输出电压的整流平滑电路的绝缘型开关电源装置中，具备：2次侧电容器，设置在所述整流平滑电路的输出侧；充电电路，对所述2次侧电容器进行涓流充电；停电检测电路，检测商用交流电源发生了停电的情况；和开关电路，按照所述停电检测电路的输出，使所述2次侧电容器连接所述输出端子。

对所述2次侧电容器应用电双层电容器。

所述停电检测电路例如由电压检测电路和DSP(数字信号处理器：Digital Signal Processor)构成，所述电压检测电路检测所述1次侧整流电路的输入侧或输出侧的电压，所述DSP输入所述电压检测电路的检测电压从而判断有无停电。

(发明效果)

基于本发明，由于不会受电解电容器的寿命的影响，所以能够构成长寿命的开关电源装置。另外，通过使用电双层电容器，能够实现小型化。另外，通过由DSP进行停电的检测，能够快速地进行停电的检测，所以通过开关电路的早期切换而能够使输出电压更稳定化。

附图说明

图1是本发明的实施方式相关的绝缘型开关电源装置101的电路图。

图2是图1所示的DC-DC变换器的电路图。

图3是图1各部的电压及状态的波形图。

符号说明：

10-输入电压检测电路，101-绝缘型开关电源装置，11-PFC变换器，12-DC-DC变换器，13-数字信号处理电路，15-瞬时停电对策电路，16-输出电压检测电路，20-负载电路，B1-二极管电桥，Ci-电容器，Co-电容器，Cpf-2次側电容器，D1-二极管，Do-整流二极管，N1-1次线圈，N2-2次线圈，Q1-开关元件，R1-电阻，SW-开关电路，Vac-交流输入电源。

具体实施方式

在图1中，符号P11、P12是绝缘型开关电源装置101的输入端子，符号P21、P22是绝缘型开关电源装置101的输出端子。在输入端子P11-P12之间输入作为商用交流电源的交流输入电源Vac，在输出端子P21-P22之间连接负载电路20。

在绝缘型开关电源装置101的输入段中，设置有对交流输入电源Vac的交流电压进行全波整流的二极管电桥B1。该二极管电桥B1相当于本发明的“1次侧整流电路”。在二极管电桥B1的输出侧连接有PFC变换器(converter)11。在PFC变换器11的输出中连接有DC-DC变换器12。另外，在该DC-DC变换器12的输入线HLi-CLi之间并联连接有电容器Ci。并且，在DC-DC变换器12的输出线HLo-CLo之间并联连接有平滑用电容器Co。

另外，在DC-DC变换器12的输出线HLo-CLo之间连接有瞬时停电对策电路15。该瞬时停电对策电路15具备2次侧电容器Cpf、由对2次侧电容器Cpf进行涓流(trickle)充电的二极管D1和电阻R1构成的充电电路、和在停电时输出2次侧电容器Cpf的充电电压的开关电路SW。

PFC变换器11由具备电感器、开关元件、二极管及平滑电容器的所谓的升压斩波电路构成。

数字信号处理电路13由DSP构成，通过数字信号处理来控制PFC变换器11及DC-DC变换器12。即，数字信号处理电路13输入输入电压检测电路10的输出信号，检测交流输入电源Vac的电压的瞬时电压或相位。另外，数字信号处理电路13对PFC变换器11内的开关元件进行开/关控制，以流过与交流输入电源Vac的电压波形相似形状的电流。另外，数字信号处理电路13输入输出电压检测电路13的输出信号，检测输出电压，并且以规定的占空比对DC-DC变换器12内的开关元件进行开/关控制，以使输出电压在规定值恒定。

图2是图1所示的DC-DC变换器12的电路图。该DC-DC变换器12具备：变压器T，其具有1次线圈N1和2次线圈N2；开关元件Q1，其开关对1次线圈N1所施加的电压；和整流二极管Do，其连接2次线圈N2，向输出端子输出输出电压。

图3是图1各部的电压及状态的波形图。若在图3所示的时刻t0停电，则电容器Ci的电压(DC-DC变换器12的输入电压)急剧下降。与此相伴，DC-DC变换器12的输出电压也急剧下降。另一方面，数字信号处理电路13根据输入电压检测电路10的输出信号的变化来检测停电的情况，并立即打开开关电路SW。由此，2次侧电容器Cpf的充电电压被输出。因此，即使在停电中，输出电压也维持恒定值。

若在其后的t1时刻复电(恢复供电)，则电容器Ci的电压(DC-DC变换器12的输入电压)上升。不与此相伴，DC-DC变换器12的输出电压也恢复到规定值。数字信号处理电路13根据输入电压检测电路10的输出信号的变化，若检测出复电了的情况，则关闭开关电路SW。其后，经由二极管D1和电阻R1，2次侧电容器Cpf被涓流充电。因此，2次侧电容器Cpf在通常的使用状态中保持充满电的状态。

上述涓流充电的充电电流预定为流过对2次侧电容器Cpf的通常使用状态下的自然放电进行补偿的程度的电流。

由于在停电时上述2次侧电容器Cpf向负载提供必要的电力，因此如图2所示，在DC-DC变换器12内不需要设置电解电容器。

优选上述2次侧电容器Cpf为高容量且低ESR，电双层电容器为宜。虽然电双层电容器也使用了电解液，但是由于通常时仅流过涓流充电的极微弱的电流，因此不会发生由发热而引起的耗尽。

另外，由于从初始状态到充满电状态需要一定程度的时间，因此若在出厂时等预先充电，则用户从一开始就能够以2次侧电容器Cpf为充满电的状态来使用。

上述数字信号处理电路13的瞬时停电判断如下述步骤进行。首先，以一定周期对输入电压检测电路10的输出信号进行采样，从而读取交流输入电源Vac的电压的瞬时电压。通常情况下，该采样数据序列是正弦波的全波整流波形的离散量。数字信号处理电路13判断采样数据序列的变化是否是在正弦波的全波整流波形中不应有的变化。例如，若本次的采样数据的值与视作正弦波的全波整流波形而预测的值之间的差分超过了规定的阈值则判断为停电了。或者，也可以通过判断是否是超过在通常时变化最大的相位角0度附近的变化幅度的2倍以上的变化来判断停电的情况。由此，能够立刻检测出瞬时停电并进行开关电路SW的控制。

若假设用模拟电路来构成停电检测电路，则通过由滤波器来平滑输入电压并与阈值比较，判断在一定时间内是否发生了阈值以上的电压，从而判断瞬时停电，所以产生检测延迟。

另外，基于本发明的实施方式，进行瞬时停电的检测从而切换开关电路的数字信号处理电路13也进行PFC变换器的控制，所以能够顺利地进行停电发生时及复电时的动作以后的控制。

Claims

1.一种绝缘型开关电源装置，具有对商用交流电源的输入电压进行整流的1次侧整流电路、具有1次线圈及2次线圈的变压器、对由所述1次侧整流电路整流并施加给所述1次线圈的电压进行开关的开关电路、和连接于所述2次线圈并向输出端子输出输出电压的整流平滑电路，在这种绝缘型开关电源装置中具备：

2次侧电容器，设置在所述整流平滑电路的输出侧；

充电电路，对所述2次侧电容器进行涓流充电；

停电检测电路，检测商用交流电源发生了停电的情况；和

开关电路，按照所述停电检测电路的输出，使所述2次侧电容器连接于所述输出端子。

2.根据权利要求1所述的绝缘型开关电源装置，其中，

所述2次侧电容器是电双层电容器。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘型开关电源装置，其中，

所述停电检测电路由电压检测电路和DSP构成，所述电压检测电路检测所述1次侧整流电路的输入侧或输出侧的电压，所述DSP输入所述电压检测电路的检测电压从而判断有无停电。