CN102668351B - 隔离式开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够充分降低备用模式下的功率消耗的隔离式开关电源。隔离式开关电源(1)包括：电容器(C5)，其供应控制开关元件(Q1)的开关所需的控制功率；第一控制部(10)，其具有供应恒电流的恒电流供应部(14)，并对开关元件(Q1)进行开关控制；开关元件(Q11)，其将第一控制部(10)与电容器(C5)短路或断开；电容元件部(121)，其具有电容器(C4)，该电容器(C4)的两端电压与备用模式下的输出电压相对应地变化，并且该电容器(C4)由恒电流供应部(14)供应恒电流；以及第二控制部(12)，其与电容器(C4)的两端电压相对应地在备用模式下的开关停顿期间内，短路或断开开关元件(Q11)来控制第一控制部(10)的供电。

Description

隔离式开关电源
技术领域
本发明涉及隔离式开关电源，尤其涉及降低备用模式下的功率消耗的隔离式开关电源。
背景技术
以往，隔离式开关电源通过使开关元件开关来将输入的电压变换成期望的电压后输出。在这样的隔离式开关电源中，为了降低备用模式下的功率消耗，使用在备用模式下对开关元件进行突发控制的方法。根据该方法，在备用模式下，以预定周期进行开关元件的开关的振荡期间和临时停止开关元件的开关的开关停顿期间被重复。因此，能够减少每单时间的开关次数，因此能够削减每单位时间的开关损失，其结果是，能够降低备用模式下的功率消耗。
此外，作为进一步降低备用模式下的功率消耗的方法，提出了各种方法(例如，参考专利文献1～4)。
专利文献1公开了在备用模式下，当输出电压高于上限电压时停止开关元件的开关、当输出电压低于下限电压时开始开关元件的开关的方法。根据该方法，能够增加输出纹波来延长突发周期，因此能够进一步降低备用模式下的功率消耗。
但是，在专利文献1所示的方法中，在备用模式的开关停顿期间内，也仍向控制开关元件的驱动的电路和元件供应控制功率。因此，即使在备用模式的开关停顿期间内，也会由于这些电路和元件而产生功率损失。
相对于此，专利文献2公开了如下方法：在隔离式开关电源中，在向上述的电路和元件供应控制功率的线上设置开关电路，并且在备用模式下的开关停顿期间内停止向上述的电路和元件供应控制功率。根据该方法，在备用模式的开关停顿期间内，能够防止由于上述的电路和元件而产生功率损失。
此外，专利文献3公开了如下方法：设置用于开启关闭向上述的电路和元件供应控制功率的开关装置，并且当输出电压超过了预先确定的给定值时，通过开关装置来关闭控制功率的供应。根据该方法，能够防止在输出电压超过了给定值时由于上述的电路和元件而发生功率损失。这里，在备用模式的振荡期间内，输出电压上升，因此一旦输出电压超过预先确定的给定值就转换到开关停顿期间，能够在备用模式的开关停顿期间内防止由于上述的电路和元件而发生功率损失。
此外，专利文献4公开了在隔离式开关电源中，能够通过将启动电阻和开关电路串联连接的启动电路向上述的电路和元件供应控制功率的方法。当在备用模式下输出电压高于上限电压时，该隔离式开关电源停止开关元件的开关，并且将开关电路设为截止状态来使启动电路停止。另一方面，当在备用模式下，输出电压低于下限电压时，将开关电路设为导通状态来使启动电路动作，从而开始开关元件的开关。根据该隔离式开关电源，能够在备用模式的开关停顿期间内防止由于启动电阻而产生功率损失。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2002-58238号公报
专利文献2：日本专利文献特开2004-88959号公报
专利文献3：日本专利文献实开平H03-113986号公报
专利文献4：日本专利文献特开2000-270544号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献2所示的方法中，如上所述，在备用模式的开关停顿期间内，停止向控制开关元件的驱动的电路和元件供应控制功率。因此，在备用模式的开关停顿期间内，由于开关元件的开关停止，因此输出电压随着时间的经过而下降。因此，在一次侧电路中设置了差动放大器，该差动放大器判定从二次侧电路发送的输出电压检测信号的信号电平，并检测出输出电压是否已下降到预先确定的下限电压。在专利文献2所示的隔离式开关电源中，例如，如专利文献2的图3所示，当输出电压下降到下限电压时，一次侧电路重新开始向上述的电路和元件供应控制功率，并重新开始开关元件的开关。
即，在专利文献2所示的方法中，在备用模式的开关停顿期间内，为了稳定地控制输出电压的下限电压，需要在一次侧电路使差动放大器持续动作，因此一次侧电路必须持续向差动放大器供应电流。该差动放大器由于功率消耗大，因此在备用模式的开关停顿期间内，无法充分降低隔离式开关电源的功率消耗。因此，在隔离式开关电源中，既稳定地控制输出电压的下限电压又充分降低功率消耗是非常困难的。
在专利文献4所示的方法中，虽在备用模式的开关停顿期间内，启动电路也停止，但在备用模式的振荡期间内，启动电路动作，因此无法充分降低备用模式中的功率消耗。
可以考虑在备用模式的开关停顿期间内停止对包括上述差动放大器在内的与开关元件的开关相关的所有元件和电路供应控制功率的方法。
这里，当如专利文献2等所示的方法那样想要通过开关来停止控制功率的供应时，需要为了在停止了控制功率的供应的期间内将开关维持在截止状态所需的电力。因此，在专利文献2～4所示的方法中，无法停止向上述所有元件和电路供应的控制功率的供应。
相对于此，可以考虑将对控制开关元件的驱动的电路和元件供应的控制电压设为0V的方法。根据该方法，不需要用于停止控制功率的供应的开关，因此不用为了将该开关维持在截止状态而进行控制功率的供应，就能够停止向上述的所有元件和电路供应控制功率。但是，在备用模式下，当从开关停顿期间转变到振荡期间时，为了在短时间内将控制电压从0V提高到规定的电平，需要使启动电路动作。因此，在备用模式下，每当从开关停顿期间转变到振荡期间时，启动电路会消耗功率。
由以上可知，在备用模式的开关停顿期间内，即使停止向与开关元件的开关相关的所有元件和电路供应控制功率，也有可能无法达到充分降低功率消耗的目的。
鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供能够充分降低备用模式下的功率消耗的隔离式开关电源。
用于解决问题的手段
本发明为了解决上述的问题而提出了下述各项。
(1)本发明提出了一种隔离式开关电源(例如，相当于图1的隔离式开关电源1)，其对开关元件(例如，相当于图1的开关元件Q1)以连续振荡状态(例如，相当于后述的正常模式)或间歇振荡状态(例如，相当于后述的备用模式)进行开关控制，以从输入电压向必要的输出电压进行变换控制，其特征在于，包括：控制功率供应源(例如，相当于图1的电容器C5)，其供应控制所述开关控制所需的控制功率；第一控制部(例如，相当于图3的第一控制部10)，其具有电流供应部(例如，相当于图3的恒电流供应部14)，该电流供应部在从所述控制功率供应源接受供电的期间(例如，相当于图12的时刻t4～t8的期间)中的至少一部分期间内(例如，相当于图12的时刻t6～t8的期间内)内供应预先确定的电流，并且所述第一控制部在所述连续振荡状态或所述间歇振荡状态下对所述开关元件进行开关控制；控制功率供应开关(例如，相当于图4的开关元件Q11)，其将所述第一控制部与所述控制功率供应源短路或断开；电容元件部(例如，相当于图5的电容元件部121)，其具有第一电容器(例如，相当于图5的电容器C4)，所述第一电容器的两端电压与所述间歇振荡状态下的输出电压相对应地变化，并且所述第一电容器由所述电流供应部供应电流；以及第二控制部(例如，相当于图3的第二控制部12)，其与所述第一电容器的两端电压(例如，相当于图12的电压VC4)相对应地在所述间歇振荡状态下的开关停顿期间(例如，相当于图12的时刻t2～t4的期间)中的至少一部分期间内(例如，相当于图12的时刻t3～t4的期间内)，断开所述控制功率供应开关来控制所述第一控制部的供电。
根据该发明，在隔离式开关电源中设置了控制功率供应源、第一控制部、控制功率供应开关、以及第二控制部。并且，通过控制功率供应源提供开关控制开关所需的控制功率，通过第一控制部对开关元件进行开关控制，并通过控制功率供应开关将第一控制部与控制功率供应源短路或断开。并且，通过第二控制部在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内，断开控制功率供应开关来控制第一控制部的供电。因此，能够在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的断开控制功率供应开关的期间内，停止从控制功率供应源向第一控制部的供电。从而，能够降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
此外，根据该发明，在第一控制部中设置了在从控制功率供应源接受供电的期间中的至少一部分期间内向第一电容器供应预先确定的电流的电流供应部。并且，第二控制部与第一电容器的两端电压相对应地如上所述控制第一控制部的供电。因此，能够在第一控制部从控制功率供应源接受供电的期间内进行从电流供应部向第一电容器的电流供应。从而，能够将电流供应部并入第一控制部中，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
此外，根据该发明，如上所述，在隔离式开关电源中设置了控制功率供应源、第一控制部、控制功率供应开关、电容元件部、以及第二控制部。因此，能够在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的断开控制功率供应开关的期间内，停止从控制功率供应源向第一控制部的供电。从而，在间歇振荡状态下的开关停顿期间内，不将控制电压设为0V，就能够降低隔离式开关电源的功率消耗。由此，在间歇振荡状态下，当从开关停顿期间转移到开关期间时，不需要使启动电路动作，因此能够充分降低隔离式开关电源的功率消耗。
(2)本发明提出了如(1)的隔离式开关电源，其特征在于，所述电流供应部根据所述第一电容器的两端电压而改变向所述第一电容器供应的电流值。
根据该发明，电流供应部根据第一电容器的两端电压而改变向第一电容器供应的电流值。因此，能够仅在需要提高第一电容器的两端电压的情况下向第一电容器供应大电流。由此，能够降低不需要提高第一电容器的两端电压时的损失，并且在需要提高第一电容器的两端电压时能够快速充电第一电容器。从而，能够减小向第一控制部进行供电的期间相对于间歇振荡周期的比率，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(3)本发明提出了(1)或(2)的隔离式开关电源，其特征在于，当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压(例如，相当于图12的电压Vth3)以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
根据该发明，当第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且输出电压变为上限电压以上时，第一控制部停止开关元件的开关。因此，当输出电压达到上限电压时能够立刻停止振荡，能够减小振荡期间相对于间歇振荡周期的比率、即间歇振荡的振荡占空比，能够减少每单位时间的开关元件的振荡次数。从而，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(4)本发明提出了(1)或(2)的隔离式开关电源，其特征在于，当在从所述控制功率供应源向所述第一控制部进行供电的期间内所述输出电压变为所述上限电压以上时，所述电流供应部开始向所述第一电容器供应电流，当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压(例如，相当于图12的电压Vth3)以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
根据该发明，当从控制功率供应源向第一控制部进行供电的期间内输出电压变为上限电压以上时，电流供应部开始向第一电容器供应电流。此外，当第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且输出电压变为上限电压以上时，第一控制部停止开关元件的开关。因此，即使在从控制功率供应源向第一控制部进行供电的期间，如果输出电压不上升到上限电压，第一电容器就不被充电。从而，能够在一定程度确保输出电压之后对第一电容器充电，能够防止误动作。
(5)本发明提出了一种隔离式开关电源(例如，相当于图1的隔离式开关电源1)，其对开关元件(例如，相当于图1的开关元件Q1)以连续振荡状态(例如，相当于后述的正常模式)或间歇振荡状态(例如，相当于后述的备用模式)进行开关控制，以从输入电压向必要的输出电压进行变换控制，其特征在于，包括：控制功率供应源(例如，相当于图1的电容器C5)，其供应控制所述开关所需的控制功率；第一控制部(例如，相当于图3的第一控制部10)，其具有恒电流供应部(例如，相当于图3的恒电流供应部14)，该恒电流供应部在从所述控制功率供应源接受供电的期间(例如，相当于图12的时刻t4～t8的期间)中至少一部分期间(例如，相当于图12的时刻t6～t8的期间)内供应预先确定的恒电流，并且所述第一控制部在所述连续振荡状态或所述间歇振荡状态下对所述开关元件进行开关控制；控制功率供应开关(例如，相当于图4的开关元件Q11)，其将所述第一控制部与所述控制功率供应源短路或断开；电容元件部(例如，相当于图5的电容元件部121)，其具有第一电容器(例如，相当于图5的电容器C4)，所述第一电容器的两端电压与所述间歇振荡状态下的输出电压相对应地变化，并且所述第一电容器由所述恒电流供应部供应恒电流；以及第二控制部(例如，相当于图3的第二控制部12)，其与所述第一电容器的两端电压(例如，相当于图12的电压VC4)相对应地在所述间歇振荡状态下的开关停顿期间(例如，相当于图12的时刻t2～t4的期间)中的至少一部分期间内(例如，相当于图12的时刻t3～t4的期间内)，断开所述控制功率供应开关来控制对所述第一控制部的供电。
根据该发明，在隔离式开关电源中设置了控制功率供应源、第一控制部、控制功率供应开关、以及第二控制部。并且，通过控制功率供应源供应控制开关所需的控制功率，通过第一控制部对开关元件进行开关控制，并通过控制功率供应开关将第一控制部与控制功率供应源短路或断开。并且，通过第二控制部在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内，断开控制功率供应开关来控制第一控制部的供电。因此，能够在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的断开控制功率供应开关的期间内，停止从控制功率供应源向第一控制部的供电。从而，能够降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
此外，根据该发明，在第一控制部中设置了在从控制功率供应源接受供电的期间中的至少一部分期间内向第一电容器供应预先确定的恒电流的恒电流供应部。并且，第二控制部与第一电容器的两端电压相对应地如上所述控制第一控制部的供电。因此，能够在第一控制部从控制功率供应源接受供电的期间内进行从恒电流供应部向第一电容器的恒电流供应。从而，能够将恒电流供应部并入第一控制部中，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
此外，根据该发明，如上所述，在隔离式开关电源中设置了控制功率供应源、第一控制部、控制功率供应开关、电容元件部、以及第二控制部。因此，能够在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的断开控制功率供应开关的期间内，停止从控制功率供应源向第一控制部的供电。从而，在间歇振荡状态下的开关停顿期间内，不将控制电压设为0V，就能够降低隔离式开关电源的功率消耗。由此，在间歇振荡状态下，当从开关停顿期间转移到开关期间时，不需要使启动电路动作，因此能够充分降低隔离式开关电源的功率消耗。
(6)本发明提出了(5)的隔离式开关电源，其特征在于，所述恒电流供应部根据所述第一电容器的两端电压而改变向所述第一电容器供应的恒电流值。
根据该发明，恒电流供应部根据第一电容器的两端电压而改变向第一电容器供应的恒电流值。因此，能够仅在需要提高第一电容器的两端电压的情况下向第一电容器供应大电流。由此，能够降低不需要提高第一电容器的两端电压时的损失，并且在需要提高第一电容器的两端电压时能够快速为第一电容器充电。从而，能够减小向第一控制部进行供电的期间相对于间歇振荡周期的比率，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(7)本发明提出了(5)或(6)的隔离式开关电源，其特征在于，当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压(例如，相当于图12的电压Vth3)以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
根据该发明，当第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且输出电压变为上限电压以上时，第一控制部停止开关元件的开关。因此，当输出电压达到上限电压时，能够立刻停止振荡，从而能够减小振荡期间相对于间歇振荡周期的比率、即间歇振荡的振荡占空比，能够减少每单位时间的开关元件的振荡次数。从而，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(8)本发明提出了(5)或(6)的隔离式开关电源，其特征在于，当在从所述控制功率供应源向所述第一控制部进行供电的期间内所述输出电压变为所述上限电压以上时，所述恒电流供应部开始向所述第一电容器供应恒电流，当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压(例如，相当于图12的电压Vth3)以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
根据该发明，当从控制功率供应源向第一控制部进行供电的期间内输出电压变为上限电压以上时，恒电流供应部开始向第一电容器供应恒电流。并且，当第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且输出电压变为上限电压以上时，第一控制部停止开关元件的开关。因此，即使在从控制功率供应源向第一控制部进行供电的期间内，如果输出电压不上升到上限电压，第一电容器就不被充电。从而，能够在一定程度确保输出电压之后为第一电容器充电，能够防止误动作。
(9)本发明提出了(1)～(8)中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，所述第二控制部包括所述电容元件部，所述电容元件部包括所述第一电容器、第一开关元件(例如，相当于图5的开关元件Q22)以及第二开关元件(例如，相当于图5的开关元件Q24)，所述第一电容器的一端与所述第一开关元件的控制端子连接，所述第一电容器的另一端与所述第一开关元件的输出端子以及所述第二开关元件的输出端子连接，所述第一开关元件的输入端子与所述第二开关元件的控制端子连接，并且经由驱动所述第二开关元件的驱动部(例如，相当于图5的驱动部123)而与所述控制功率供应源连接，所述第二开关元件的输入端子与所述控制功率供应开关的控制端子连接。
根据该发明，在第二控制部中设置具有第一电容器的电容元件部，在电容元件部中除第一电容器之外还设置了第一开关元件以及第二开关元件。并且，在第一开关元件的控制端子与输出端子之间设置第一电容器，并在第二开关元件的控制端子与输出端子之间设置了第一开关元件。因此，第一开关元件根据第一电容器的两端电压而短路或断开，第二开关元件根据第一开关元件的状态而断开或短路，并且根据第二开关元件的状态，向控制功率供应开关的控制端子输入的控制电压电平发生变化，从而第一控制部与控制功率供应源短路或断开。因此，在间歇振荡状态下的开关停顿期间内，能够与第一电容器的两端电压相对应地断开控制功率供应开关。
(10)本发明提出了如(1)～(9)中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，包括第一放电装置(例如，相当于图1的输出电压下限检测部60以及光电晶体管PT1)，当所述输出电压变为下限电压以下时，所述第一放电装置使所述第一电容器的两端电压下降。
这里，在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内停止向第一控制部的供电，因此开关元件的开关停止，其结果是，输出电压下降。
因此，根据该发明，在隔离式开关电源中设置第一放电装置，并在输出电压变为下限电压以下时，通过第一放电装置来使第一电容器的两端电压下降。因此，当输出电压变为下限电压以下时，第一电容器的两端电压下降。从而，通过由与第一电容器的两端电压相对应地断开控制功率供应开关的第二控制部使控制功率供应开关短路，能够向第一控制部供电来重新开始开关元件的开关。由此，通过设定输出电压的下限电压，能够在输出电压变得过低之前向第一控制部供电来防止输出电压过度下降。
(11)本发明提出了(10)的隔离式开关电源，其特征在于，当向所述连续振荡状态转移的状态切换信号(例如，相当于后述的模式切换信号)输入至所述第一放电装置时，所述第一放电装置使所述第一电容器的两端电压下降。
根据该发明，当输入了向连续振荡状态转移的状态切换信号时，第一放电装置使第一电容器的两端电压下降。因此，能够在间歇振荡状态下当上述的输出电压变为下限电压以下时使第一电容器的两端电压下降的情况、和在输入了状态切换信号时使第一电容器的两端电压下降的情况下共用第一放电装置，因此能够以低成本实现间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗的降低。
(12)本发明提出了(1)～(11)中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，包括第二电容器(例如，相当于图5的电容器C21)，所述第二电容器在所述间歇振荡状态下的所述开关停顿期间内被充电，其中，所述隔离式开关电源根据所述第二电容器的两端电压来识别所述输入电压的供应被开始的情况和在所述间歇振荡状态下重新开始从所述控制功率供应源向所述第一控制部供电的情况。
这里，第一控制部就在从未被供电的状态开始被供电这一点来说，开始向隔离式开关电源供应输入电压的情况即开始向隔离式开关电源接通电源的情况、与在间歇振荡状态下重新开始从控制功率供应源向第一控制部进行供电的情况是相同的状态。因此，难以识别上述两个情况。
因此，根据该发明，在隔离式开关电源中设置了在间歇振荡状态下的开关停顿期间内被充电的第二电容器。并且，根据第二电容器的两端电压来识别开始供应输入电压的情况和在间歇振荡状态重新开始从控制功率供应源向第一控制部进行供电的情况。因此，能够识别是开始了向隔离式开关电源接通电源、还是在间歇振荡状态下重新开始从控制功率供应源向第一控制部进行供电。从而，当在间歇振荡状态下重新开始从控制功率供应源向第一控制部进行供电时，能够进行与开始向隔离式开关电源接通电源不同的、与重新开始向第一控制部进行供电相适应的动作。
(13)本发明提出了(1)～(12)中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，包括与所述第一电容器并联连接的第二放电装置(例如，相当于图1的电阻R1)。
这里，当发生了峰值负荷超出在间歇振荡状态下隔离式开关电源能够输出的能力的异常时，有时输出电压会下降。因此，在用于识别输出电压是否变为上述下限电压以下的元件和电路根据输出电压而动作的情况下，当发生上述那样的异常时在使第一电容器放电之前，输出电压已下降到上述的元件和电路可动作的电压以下，其结果是，有可能无法使第一电容器放电。
因此，根据该发明，在隔离式开关电源中设置第二放电装置，并将该第二放电装置与第一电容器并联连接。因此，即使发生上述那样的异常，也能够通过第二放电装置使第一电容器放电。从而，能够在由第二放电装置以及第一电容器的容量和剩余电压决定的时间内重新开始启动电路的动作和从控制功率供应源向第一控制部的供电，能够使隔离式开关电源从异常状态恢复到正常状态。
(14)本发明提出了(1)～(13)中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，当所述第一电容器的两端电压变为第一设定电压(例如，相当于图12的电压Vth2)以上时，所述第二控制部断开所述控制功率供应开关。
根据该发明，当第一电容器的两端电压变为第一设定电压以上时，第二控制部断开控制功率供应开关。因此，能够在使控制功率供应开关短路的期间、即从控制功率供应源向第一控制部进行供电的期间内，使第一电容器的两端电压上升到第一设定电压。从而，通过设定第一设定电压，能够延长第一电容器中剩有电荷的状态，能够延长间歇振荡周期，其结果是，能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(15)本发明提出了(3)、(4)、(7)、或(8)的隔离式开关电源，其特征在于，包括启动电路(例如，相当于图3的启动电路部13)，所述启动电路通过所述输入电压来启动所述第一控制部以及所述第二控制部，当所述第一电容器的两端电压变为所述第二设定电压以上时，所述启动电路的动作被禁止。
根据该发明，在隔离式开关电源中设置启动电路，并通过该启动电路根据输入电压来启动第一控制部以及第二控制部。并且，当第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上时，禁止启动电路的动作。因此，即使停止向第一控制部的供电，启动电路也不动作，因此不用设置监视控制功率供应源的电压来使启动电路的动作停止的特别的电路，能够进一步降低隔离式开关电源的功率消耗。
(16)本发明提出了(15)的隔离式开关电源，其特征在于，当所述第一电容器的两端电压变得小于所述第二设定电压时，解除对所述启动电路的动作的禁止，并且通过所述第二控制部使所述控制功率供应开关短路。
根据该发明，当第一电容器的两端电压变得小于第二设定电压时，通过第二控制部使控制功率供应开关短路。因此，当第一电容器的两端电压变为小于第二设定电压时，向第一控制部供应控制功率，开始开关元件的开关。从而，通过设定输出电压的下限电压以及第二设定电压，能够在输出电压变得过低之前通过第一控制部来开始开关元件的开关，从而能够防止输出电压过度下降。
此外，根据该发明，当第一电容器的两端电压变得小于第二设定电压时，解除对启动电路的动作的禁止。这里，如上所述，当输出电压变为下限电压以下时，第一电容器的两端电压下降，但若第一电容器的两端电压变得小于第二设定电压，启动电路就能够动作。从而，在间歇振荡状态下的开关停顿期间内，即使假定控制功率供应源的电压下降到不得不使启动电路动作的电压时，通过设定输出电压的下限电压以及第二设定电压，能够使启动电路动作，能够防止输出电压过度下降。
(17)本发明提出了(15)或(16)的隔离式开关电源，其特征在于，在所述间歇振荡状态下的从使断开状态的所述控制功率供应开关短路起经过第一时间(例如，相当于由图5的时间常数电路122的时间常数决定的时间)为止的特定期间内(例如，相当于图12的时刻t4～t5的期间内)，停止所述启动电路的动作。
这里，如上所述，能够在间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内，停止从控制功率供应源向第一控制部的供电。此外，第二控制部的功率消耗非常小，控制功率供应源输出的控制电压不会大幅度下降，因此通常不使启动电路动作。但是，在从开始向第一控制部供电起到可稳定供应电压的过渡期间内，启动电路有可能暂时进行误动作。
因此，根据该发明，在间歇振荡状态的特定期间内，停止启动电路的动作。这里，特定期间是指从使断开状态的控制功率供应开关短路起经过第一时间为止的期间。因此，通过设定第一时间，能够防止尽管没有必要进行动作，启动电路也动作的情况，从而能够进一步降低间歇振荡状态下的隔离式开关电源的功率消耗。
(18)本发明提出了(17)的隔离式开关电源，其特征在于，包括特定控制部(例如，相当于图3的低电压误动作防止电路部15)，当向所述第一控制部供应的控制电压大于等于第一阈值电压时，所述特定控制部停止所述启动电路的动作并且开始所述开关元件的开关控制，当所述控制电压小于等于比所述第一阈值电压低的第二阈值电压时，所述特定控制部开始所述启动电路的动作并且停止所述开关元件的开关控制，其中，在所述间歇振荡状态下的所述特定期间内，将所述特定控制部所使用的阈值电压固定为所述第二阈值电压。
这里，在间歇振荡状态下的开关停顿期间内，由于放电的原因，控制功率供应源输出的控制电压有时虽然很慢但还会渐渐下降。因此，当开关停顿期间例如持续几十秒时，控制电压就有可能下降到第一阈值电压以下，从而启动电路进行动作。
因此，根据该发明，在隔离式开关电源中设置了根据向第一控制部供应的控制电压以及阈值电压来控制启动电路的动作与开关元件的开关控制的特定控制部。具体地，当控制电压大于等于第一阈值电压时，特定控制部使启动电路的动作停止并且开始开关元件的开关控制，当控制电压小于等于比第一阈值电压低的第二阈值电压时，特定控制部开始启动电路的动作并且使开关元件的开关控制停止。并且，在间歇振荡状态下的特定期间内，能够将特定控制部所使用的阈值电压固定为第二阈值电压。因此，在间歇振荡状态下的从使断开状态的控制功率供应开关短路起经过第一时间为止的特定期间内，代替第一阈值电压而使用比第一阈值电压低的第二阈值电压。从而，即使延长间歇振荡周期，不使启动电路动作就能够立刻开始开关元件的开关控制，因此能够进一步降低隔离式开关电源的功率消耗。
发明效果
根据本发明，能够在间歇振荡状态下充分降低隔离式开关电源的功率消耗。
附图说明
图1是本发明一个实施方式涉及的隔离式开关电源的电路图。
图2是所述隔离式开关电源的时序图。
图3是所述隔离式开关电源所具有的控制电路的电路图。
图4是所述控制电路所具有的控制功率供应开关部的电路图。
图5是所述控制电路所具有的第二控制部的电路图。
图6是所述控制电路所具有的启动电路部的电路图。
图7是所述控制电路所具有的恒电流供应部的电路图。
图8是所述控制电路所具有的低电压误动作防止电路部的电路图。
图9是所述控制电路所具有的振荡控制部的电路图。
图10是所述控制电路所具有的振荡停止控制部的电路图。
图11是所述控制电路所具有的两端电压检测部的电路图。
图12是备用模式下的所述控制电路的时序图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。以下实施方式中的构成元素可以适当地与现有的构成元素等进行替换，并且可以进行包括与其他现有的构成元素的组合在内的各种变形。从而，并不基于以下实施方式的记载来限定权利要求书中记载的发明内容。
[隔离式开关电源1的结构]
图1是本发明一个实施方式涉及的隔离式开关电源1的电路图。隔离式开关电源1包括：变压器T、控制电路2、输出电压上限检测部50、输出电压下限检测部60、模式切换信号生成部70、由N沟道MOSFET构成的开关元件Q1、电容器C1～C5、二极管D1和D2、光电晶体管PT1和PT2、以及电阻R1。
首先，对变压器T的一次侧的结构进行说明。控制电路2设置有P1～P6的六个端子。端子P3与连接于基准电位源的端子GND1连接，并且经由电容器C1而与输入端子IN连接。
端子P1经由电容器C4与端子P3连接。电阻R1和光电晶体管PT1分别并联连接在电容器C4上。光电晶体管PT1根据从输出电压下限检测部60和模式切换信号生成部70输出的信号而导通和截止。
端子P2经由光电晶体管PT2与端子P3连接。光电晶体管PT2响应从输出电压上限检测部50输出的信号而导通和截止。端子P4经由电容器C5与端子P3连接，并且与二极管D1的阴极连接。二极管D1的阳极与变压器T的控制线圈T2的另一端连接，控制线圈T2的一端与端子P3连接。
端子P5与输入端子IN连接。该输入端子IN还与变压器T的一次线圈T1的一端连接。一次线圈T1的另一端经由电容器C2而与端子P3连接。此外，一次线圈T1的另一端还与开关元件Q1的漏极连接。开关元件Q1的源极与端子P3连接，开关元件Q1的栅极与端子P6连接。
接下来，对变压器T的二次侧的结构进行说明。变压器T的二次线圈T3的一端与连接于基准电位源的端子GND2连接。二次线圈T3的另一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与输出端子OUT连接，并且经由电容器C3而与端子GND2连接。
输出端子OUT与连接于端子GND2的输出电压上限检测部50以及输出电压下限检测部60连接。如果从输出端子OUT输出的输出电压大于等于上限电压，则输出电压上限检测部50使光电晶体管PT2变成导通状态。如果输出电压小于等于下限电压，则输出电压下限检测部60使光电晶体管PT1变成导通状态。此外，当使隔离式开关电源1在正常模式下动作时，模式切换信号生成部70向光电晶体管PT1发送模式切换信号来使光电晶体管PT1变成导通状态。另一方面，当使隔离式开关电源1在备用模式下动作时，模式切换信号生成部70解除基于模式切换信号的光电晶体管PT1的导通状态，变为能够由输出电压下限检测部60使光电晶体管PT1导通和截止的状态。
[隔离式开关电源1的动作]
具有以上结构的隔离式开关电源1根据输出电压和模式切换信号，通过控制电路2在正常模式或备用模式下对开关元件Q1进行开关控制，由此进行将从输入端子IN输入的输入电压变换成必要的输出电压的控制，并从输出端子OUT输出该输出电压。在本实施方式中，假定在备用模式下，控制电路2对开关元件Q1进行突发控制。
图2是隔离式开关电源1的时序图。参考标号VC5表示电容器C5的两端电压，VOUT表示从输出端子OUT输出的输出电压，VC4表示电容器C4的两端电压。参考标号VP2表示端子P2的电压。
如图2所示，在正常模式下，开关元件Q1振荡，从而输出电压VOUT大致恒定，但在备用模式下，开关元件Q1间歇振荡，从而输出电压VOUT交替重复缓慢下降的期间和急激上升的期间。
[控制电路2的结构]
图3是控制电路2的电路图。控制电路2包括：第一控制部10、控制功率供应开关部11、第二控制部12、以及启动电路部13。第一控制部10包括：恒电流供应部14、低电压误动作防止电路部15、振荡控制部16、振荡停止控制部17、两端电压检测部18、软启动电路部19、闭锁保护电路部20、以及控制电压生成部21。
[控制电力供应开关部11的结构]
图4是控制电力供应开关部11的电路图。控制电力供应开关部11包括：二极管D11、以及由P沟道MOSFET构成的开关元件Q11。接触点A1和接触点A4经由开关元件Q11连接。具体地，开关元件Q11的源极与接触点A1连接，开关元件Q11的漏极与接触点A4连接。开关元件Q11的源极还与接触点A2以及二极管D11的阴极连接，开关元件Q11的漏极还与二极管D11的阳极连接。开关元件Q11的栅极与接触点A3连接。
[第二控制部12的结构]
图5是第二控制部12的电路图。第二控制部12包括：驱动部123、电容器C21、比较器CMP21、二极管D21、由NAND门构成的触发器FF21、反相器INV21、由N沟道MOSFET构成的开关元件Q21～Q25、以及电阻R21～R23。在图5中，为了便利，强调示出了控制电压源VDD以及基准电位源GND连接在比较器CMP21、触发器FF21以及反相器INV21上，但图5未示出的，控制电压源VDD以及基准电位源GND还连接到比较器、触发器、和反相器上。
<电容元件部121的结构>
开关元件Q22、Q24和电容器C4构成电容元件部121。电容器C4的一端经由接触点B0与开关元件Q22的栅极连接。电容器C4的另一端与基准电位源GND连接，该基准电位源GND还与开关元件Q22的源极、开关元件Q24的源极连接。
开关元件Q22的漏极经由开关元件Q21以及驱动部123与开关元件Q24的栅极连接。具体地，开关元件Q22的漏极与开关元件Q21的源极连接，开关元件Q21的漏极经由驱动部123与开关元件Q24的栅极连接。
此外，开关元件Q22的漏极经由开关元件Q21、驱动部123、接触点B1、以及图3的端子P4与图1的电容器C5的一端连接。具体地，开关元件Q22的漏极与开关元件Q21的源极连接，开关元件Q21的漏极经由驱动部123与接触点B1连接。接触点B1如图3所示与端子P4连接，端子P4如图1所示与电容器C5的一端连接。
返回到图5，接触点B1还与接触点B2连接。接触点B2与图3的接触点A1连接。
开关元件Q24的漏极经由图3的接触点B4和接触点A3与图4所示的开关元件Q11的栅极连接，并且经由驱动部123与接触点B3。
<第二控制部12中除电容元件部121之外的部分的结构>
开关元件Q21的栅极经由电阻R21与接触点B1连接，并且经由开关元件Q23与基准电位源GND连接。具体地，开关元件Q21的栅极与开关元件Q23的漏极连接，开关元件Q23的源极与基准电位源GND连接。
接触点B4还与二极管D21、以及由电阻R22和电容器C21构成的时间常数电路122连接。具体地，接触点B4与二极管D21的阳极以及电阻R22的一端连接。二极管D21的阴极以及电阻R22的另一端与开关元件Q25的栅极连接，并且经由电容器C21与基准电位源GND连接。
开关元件Q25的源极与基准电位源GND连接。开关元件Q25的漏极经由电阻R23与控制电压源VDD连接，并且与反相器INV21的输入端连接。反相器INV21的输入端还与接触点B7连接。反相器INV21的输出端与接触点B5、B6连接。
开关元件Q23的栅极与触发器FF21的输出端子连接，触发器FF21的设置端子与接触点B9连接。触发器FF21的复位端子与比较器CMP21的输出端子连接。比较器CMP21的反相输入端子与接触点B8连接，比较器CMP21的非反相输入端子与直流电源Vref的正极连接，直流电源Vref的负极与基准电位源GND连接。
[启动电路部13的结构]
图6是启动电路部13的电路图。启动电路部13包括：由N沟道MOSFET构成的开关元件Q31～Q35、以及电阻R31和R32。
开关元件Q31的源极与接触点E6连接。开关元件Q31的漏极经由电阻R31与接触点E2连接。开关元件Q31的栅极经由电阻R32与接触点E2连接，并且与开关元件Q32～Q35每一个的漏极连接。开关元件Q32的栅极与接触点E1连接，开关元件Q33的栅极与接触点E5连接，开关元件Q34的栅极与接触点E4连接，开关元件Q35的栅极与接触点E3连接。开关元件Q32～Q35每一个的源极与基准电位源GND连接。
[恒电流供应部14的结构]
图7是恒电流供应部14的电路图。恒电流供应部14包括：由NAND门构成的触发器FF41、反相器INV41、与非NAND41、由P沟道MOSFET构成的开关元件Q41及Q42、以及电流源S41及S42。
触发器FF41的复位端子与接触点F1连接，触发器FF41的设置端子与接触点F2连接，触发器FF41的输出端子与反相器INV41的输入端子连接，并且还和与非NAND41的两个输入端子中的一者连接。与非NAND41的两个输入端子中的另一者与接触点F3连接，与非NAND41的输出端子与开关元件Q41的栅极连接。开关元件Q41的漏极与接触点F4连接，以及开关元件Q41的源极与连接于控制电压源VDD的电流源S41连接。反相器INV41的输出端子与开关元件Q42的栅极连接，开关元件Q42的漏极与接触点F5连接，开关元件Q42的源极与连接于控制电压源VDD的电流源S42连接。
[低电压误动作防止电路部15的结构]
图8是低电压误动作防止电路部15的电路图。低电压误动作防止电路部15包括：比较器CMP51、由N沟道MOSFET构成的开关元件Q51及Q52、电阻R51～R53。
电阻R51与电阻R52串联连接，控制电压源VDD和基准电位源GND经由这些串联连接的电阻R51、R52而相互连接。将电阻R53和开关元件Q51串联连接的部分与将电阻R53和开关元件Q52串联连接的部分并联连接在电阻R52上。具体地，电阻R51与电阻R52的连接点与电阻R53的一端连接，电阻R53的另一端与每一个开关元件Q51、Q52的漏极连接。每一个开关元件Q51、Q52的源极与基准电位源GND连接。开关元件Q51的栅极与接触点G1连接，开关元件Q52的栅极与接触点G4连接。此外，电阻R51与电阻R52的连接点还与比较器CMP51的反相输入端子连接。比较器CMP51的非反相输入端子与接触点G2连接，比较器CMP51的输出端子与接触点G3连接。
[振荡控制部16的结构]
图9是振荡控制部16的电路图。振荡控制部16包括：输出电压上限控制部161、导通触发(on-trigger)产生部162、导通宽度(on-width)控制部163、由NAND门构成的触发器FF61、反相器INV61、以及与非NAND61。
输出电压上限控制部161与接触点H5、H6、以及导通宽度控制部163连接。导通宽度控制部163还与接触点H6、以及触发器FF61的第二复位端子连接。触发器FF61的设置端子与导通触发产生部162连接，触发器FF61的第一复位端子与接触点H4连接。与非NAND61的四个输入端子分别与接触点H1～H3以及触发器FF61的输出端子连接。与非NAND61的输出端子与反相器INV61的输入端子连接，反相器INV61的输出端子与接触点H7连接。
[振荡停止控制部17的结构]
图10是振荡停止控制部17的电路图。振荡停止控制部17包括：由NAND门构成的触发器FF71、反相器INV71、以及与非NAND71。
触发器FF71的复位端子与接触点J5连接，触发器FF71的输出端子与接触点J2连接，触发器FF71的反相输出端子与接触点J1、J7连接。触发器FF71的设置端子与与非NAND71的输出端子连接，与非NAND71的两个输入端子中的一者与接触点J4连接，与非NAND71的两个输入端子中的另一者与反相器INV71的输出端子连接。反相器INV71的输入端子与接触点J3、J6连接。
[两端电压检测部18的结构]
图11是两端电压检测部18的电路图。两端电压检测部18包括：反相器INV81、由N沟道MOSFET构成的开关元件Q81、以及电阻R81。
开关元件Q81的栅极与接触点K2连接，开关元件Q81的源极与基准电位源GND连接，开关元件Q81的漏极经由电阻R81与控制电压源VDD连接。该控制电压源VDD还经由电阻R81与反相器INV81的输入端子连接。反相器INV81的输出端子与接触点K1、K3连接。
[正常模式下的控制电路2的动作]
关于具有以上结构的控制电路2，首先，下面使用上述的图1～图11对正常模式下的动作进行说明。
在正常模式下，图1的模式切换信号生成部70使光电晶体管PT1变为导通状态。于是，电容器C4通过电阻R1以及光电晶体管PT1放电，电容器C4的两端电压下降到大致为0。由此，如图3所示，经由端子P1与电容器C4连接的第二控制部12的接触点B0的电压也下降，从而图5的开关元件Q22变成截止状态。
此外，开关元件Q21的栅极经由电阻R21、接触点B1、以及图3的端子P4与图1的电容器C5连接，该电容器C5经由二极管D1而与控制线圈T2并联连接。这里，在正常模式下，如上所述，开关元件Q1振荡，因此在控制线圈T2的两端上产生电压。从而，电容器C5的两端电压与控制线圈T2的两端上产生的电压大致相等。由此，栅极电压被施加到图5的开关元件Q21。但是，开关元件Q21通过该比较器CMP21、触发器FF21以及开关元件Q23而变成截止状态。
具体地，比较器CMP21的反相输入端子经由接触点B8以及图3的端子P1而与电容器C4连接。比较器CMP21将电容器C4的两端电压与直流电源Vref的正极的电压进行比较，如果电容器C4的两端电压小于Vth2则输出H电平电压。
这里，在正常模式下，如上所述，由于电容器C4的两端电压下降到大致为0，因此电容器C4的两端电压变得小于Vth2，其结果是，比较器CMP21输出H电平电压。该H电平电压被施加给触发器FF21的复位端子。另一方面，电容器C4的两端电压还小于Vth3，因此其栅极经由端子P1以及两端电压检测部18的接触点K2而与电容器C4连接的图11的开关元件Q81变成截止状态，反相器INV81输出L电平电压。该L电平电压经由接触点K3以及图3的第二控制部12的接触点B9被施加给图5的触发器FF21的设置端子。
因此，触发器FF21的复位端子被施加H电平电压，并且触发器FF21的设置端子被施加L电平电压。因此，从触发器FF21的输出端子输出H电平电压，开关元件Q23变成导通状态。由此，开关元件Q21的栅极电压下降，开关元件Q21变成截止状态。
如果开关元件Q21、Q22中的至少一者处于截止状态，则图5的驱动部123使开关元件Q24变为导通状态。因此，如上所述，由于开关元件Q21、Q22均处于截止状态，所以开关元件Q24变成导通状态，其结果是，接触点B4与基准电位源GND导通。
接触点B4与图3的控制功率供应开关部11的接触点A3连接，接触点A3与图4的开关元件Q11的栅极连接。因此，若如上述那样接触点B4和基准电位源GND导通，则开关元件Q11变成导通状态，接触点A1与接触点A4导通。
接触点A1经由图3的第二控制部12的接触点B2、图5的接触点B1、以及图3的端子P4而与电容器C5连接。因此，当开关元件Q11变成导通状态时，电容器C5的两端电压被供应给第一控制部10。当电容器C5的两端电压被供应给第一控制部10时，控制电压生成部21作为控制电压源VDD，向控制电路2的各种电路供应控制电压。由此，控制电路2的各种电路进行动作，从而响应于从图9的导通触发产生部162输出的周期信号，控制信号被提供给图1的开关元件Q1的栅极，使得开关元件Q1振荡。
[备用模式下的控制电路2的动作]
接下来，下面使用上述的图1～图11以及后述的图12对备用模式下的控制电路2的动作进行说明。
图12是备用模式下的控制电路2的时序图。参考标号VP2表示端子P2的电压，VC4表示图1的电容器C4的两端电压。STQ1表示图1的开关元件Q1的状态，VC5表示图1的电容器C5的两端电压。ST13表示图6的启动电路部13的状态。STQ11表示图4的开关元件Q11的状态，STCMP51表示图8的比较器CMP51的状态。
首先，在时刻t1，电容器C4的两端电压VC4为0。因此，图5的开关元件Q22处于截止状态。
此外，图3的电容器C4经由端子P1以及两端电压检测部18的接触点K2与图11的开关元件Q81的栅极连接。因此，当电容器C4的两端电压VC4为0时，开关元件Q81变成截止状态，从反相器INV81的输出端子输出L电平电压。该L电平电压经由接触点K3以及图3的第二控制部12的接触点B9被施加给图5的触发器FF21的设置端子。从而，从触发器FF21的输出端子输出H电平电压，开关元件Q23变成导通状态。由此，如上所述，开关元件Q21的栅极电压下降，开关元件Q21处于截止状态。
因此，开关元件Q21、Q22均处于截止状态，因此如上所述，驱动部123使开关元件Q24变成导通状态，图4的开关元件Q11处于导通状态。
由此，图1的电容器C5的两端电压VC5被提供给第一控制部10，从控制电压源VDD向控制电路2的各种电路供应控制电压。
被提供到第一控制部10的控制电压经由图3的低电压误动作防止电路部15的接触点G2被施加给图8的比较器CMP51的非反相输入端子。比较器CMP51具有滞后特性，当非反相输入端子的电压大于等于第一阈值电压时输出H电平电压，当非反相输入端子的电压小于等于比第一阈值电压小的第二阈值电压时输出L电平电压。这里，被提供到第一控制部10的控制电压大于第一阈值电压。因此，当被提供到第一控制部10的控制电压被施加给非反相输入端子时，从比较器CMP51的输出端子输出H电平电压，接触点G3的电压为H电平。
该H电平电压经由图3的恒电流供应部14的接触点F1被施加给图7的触发器FF41的复位端子。另一方面，在时刻t1，由于输出电压已达到上限电压，图9的输出电压上限控制部161输出L电平电压。该L电平电压经由接触点H5、图3的振荡停止控制部17的接触点J6、图10的接触点J3、以及图3的恒电流供应部14的接触点F2而被施加给图7的触发器FF41的设置端子。
因此，触发器FF41的复位端子被施加H电平电压，并且触发器FF41的设置端子被施加L电平电压。因此，从触发器FF41的输出端子输出H电平电压，该H电平电压通过反相器INV41被变换成L电平电压，从而开关元件Q42变成导通状态。由此，从电流源S42输出的恒电流经由开关元件Q42、接触点F5、图3的端子P1而被供应给电容器C4，电容器C4被充电。
此外，从触发器FF41的输出端子输出的H电平电压还被施加给与非NAND41的两个输入端子中的一个。另一方面，从图11的反相器INV81的输出端子经由接触点F3以及图3的两端电压检测部18的接触点K1向与非NAND41的两个输入端子中的另一个施加L电平电压。因此，图7的开关元件Q41变成截止状态，从而电流源S41不向容器C4供应恒电流。
由此，在时刻t1，电容器C4通过从电流源S42供应而来的恒电流开始充电，电容器C4的两端电压VC4随着时间的经过而上升，并在时刻t2达到Vth3。
接着，在时刻t2，当电容器C4的两端电压VC4达到Vth3时，图11的开关元件Q81变成导通状态。于是，从反相器INV81的输出端子输出H电平电压，该H电平电压经由接触点K1、图3的恒电流供应部14的接触点F3被施加给图7的与非NAND41的两个输入端子中的另一者。因此，图7的开关元件Q41变成导通状态，从电流源S41输出的恒电流经由开关元件Q41、接触点F4、图3的端子P1被供应给电容器C4，电容器C4被充电。
由此，在时刻t2，通过从电流源S41供应的恒电流和从电流源S42供应的恒电流，电容器C4开始被充电，电容器C4的两端电压VC4随着时间的经过而上升，并在时刻t3达到Vth2。
此外，在时刻t2，当电容器C4的两端电压VC4达到Vth3时，图3的启动电路部13的接触点E3的电压变为Vth3，图6的开关元件Q35变成导通状态。因此，开关元件Q31的栅极电压下降，开关元件Q31变成截止状态。
由此，在时刻t2，开关元件Q31被固定在截止状态，启动电路部13的动作被禁止。
此外，在时刻t2，图9的输出电压上限控制部161由于输出电压已达到上限电压而输出L电平电压。该L电平电压经由接触点H5以及图3的振荡停止控制部17的接触点J6被施加给图10的反相器INV71的输入端子，从而H电平电压被施加给与非NAND71的两个输入端子中的另一者。另一方面，从图11的反相器INV81的输出端子经由接触点J4以及图3的两端电压检测部18的接触点K3向与非NAND71的两个输入端子中的一者施加H电平电压。
由此，从图10的与非NAND71的输出端子输出L电平电压，该L电平电压经由触发器FF71、接触点J7、图3的振荡控制部16的接触点H4以及图9的触发器FF61被施加到与非NAND61的四个输入端子中的一端子上。由此，不管何种电压被施加到与非NAND61的四个输入端子中其他三个端子上，从与非NAND61的输出端子都会输出H电平电压。该H电平电压被反相器INV61变换成L电平电压之后，经由接触点H7以及图3的端子P6被施加给图1的开关元件Q1的栅极。
由此，在时刻t2，开关元件Q1被固定在截止状态，开关元件Q1被禁止振荡。
此外，在时刻t2，当电容器C4的两端电压VC4变为Vth3时，图5的开关元件Q22变成导通状态。另一方面，开关元件Q21通过图5的比较器CMP21、触发器FF21以及开关元件Q23而被维持在截止状态。
具体地，电容器C4的两端电压VC4在时刻t2为比Vth2低的Vth3，因此比较器CMP21输出H电平电压。因此，触发器FF21的复位端子被施加H电平电压。另一方面，从图11的反相器INV81的输出端子经由接触点B9以及图3的两端电压检测部18的接触点K3向触发器FF21的设置端子施加H电平电压。
由此，触发器FF21的复位端子被施加H电平电压，触发器FF21的设置端子被施加H电平电压。因此，从触发器FF21的输出端子与被保持着的前一状态毫无变化地输出H电平电压，开关元件Q23被维持在导通状态。由此，如上所述，开关元件Q21的栅极电压下降，从而开关元件Q21被维持在截止状态。
由此，在时刻t2，开关元件Q22变成导通状态，但开关元件Q21维持在截止状态。如上所述，只要开关元件Q21、Q22中的至少一个处于截止状态，驱动部123就将开关元件Q24设为导通状态。因此，开关元件Q24维持导通状态，接触点B4和基准电位源GND经由该开关元件Q24而导通。
由此，在时刻t2，图4的开关元件Q11维持导通状态。
接着，在时刻t3，当电容器C4的两端电压VC4变为Vth2时，图5的比较器CMP21输出L电平电压，因此开关元件Q23变成截止状态，电容器C5的两端电压经由电阻R21、接触点B1、以及图3的端子P4被施加到开关元件Q21的栅极上。因此，开关元件Q21变成导通状态。驱动部123如上所述只要开关元件Q21、Q22中的至少一个处于截止状态，就使开关元件Q24变成导通状态，但如果开关元件Q21、Q22均处于导通状态，则使开关元件Q24变成截止状态。由此，电容器C5的两端电压经由接触点A3、图3的第二控制部12的接触点B4、驱动部123、接触点B1以及图3的端子P4被施加到图4的开关元件Q11的栅极上。
由此，在时刻t3，开关元件Q11的栅极不被驱动，开关元件Q11变成截止状态。因此，电容器C5的两端电压VC5向第一控制部10的供应被停止，从而从控制电压源VDD向控制电路2的各种电路的控制电压的供应被停止。由此，第一控制部10动作停止，并且第二控制部12中的比较器CMP21、触发器FF21以及反相器INV21的动作也停止。即，当开关元件Q11变成截止状态时，不仅第一控制部10停止动作，第二控制部12的一部分也停止动作。
此外，在时刻t3，通过从电流源S41供应的恒电流和从电流源S42供应的恒电流对电容器C4的充电被停止。因此，电容器C4通过电阻R1放电，由此电容器C4的两端电压VC4随着时间的经过而下降。
此外，在时刻t3，如上所述，图5的接触点B4的电压为H电平，因此电容器C21被充电。
接着，在时刻t4，图1的输出电压下限检测部60检测到输出电压下降到下限电压，从而使光电晶体管PT1变成导通状态。于是，电容器C4快速放电，电容器C4的两端电压VC4变成0。
在时刻t4，如上所述电容器C4的两端电压VC4变成0时，图5的开关元件Q22变成截止状态，因此如上所述图4的开关元件Q11变成导通状态。
由此，在时刻t4，开关元件Q11变成导通状态，控制电压被供应给控制电路2的各种电路，因此图1的开关元件Q1可进行振荡。
此外，在时刻t4，如上所述电容器C4的两端电压VC4变成0时，其栅极经由端子P1以及图3的启动电路部13的接触点E3而与电容器C4连接的图6的开关元件Q35变成截止状态。因此，开关元件Q31的截止状态的固定被解除。由此，启动电路部13的动作禁止被解除。
但是，在时刻t4，通过如上述那样充电的图5的电容器C21的两端电压，开关元件Q25处于导通状态。因此，H电平电压经由反相器INV21、接触点B5以及图3的启动电路部13的接触点E1被施加到图6的开关元件Q32的栅极，开关元件Q32变成导通状态。由此，开关元件Q31的栅极电压下降，开关元件Q31变成截止状态。
由此，在时刻t4，开关元件Q31变成截止状态，启动电路部13的动作停止。
此外，在时刻t4，如上所述，开关元件Q25处于导通状态。因此，H电平电压经由反相器INV21、接触点B6、以及图3的低电压误动作防止电路部15的接触点G1被施加到图8的开关元件Q51的栅极。从而，开关元件Q51变成导通状态，电阻R52与电阻R53并联连接。由此，比较器CMP51所使用的阈值电压被固定在上述的第二阈值电压。
由此，在时刻t4，比较器CMP51所使用的阈值电压被固定在第二阈值电压。
接着，在时刻t5，如上述被充电的图5的电容器C21的两端电压下降到图6的开关元件Q32和图8的开关元件Q51均变成截止状态为止。时刻t4～t5之间的时间由图5的时间常数电路122的时间常数决定。
由此，在时刻t5，启动电路部13的动作停止被解除，启动电路部13变得可动作，并且比较器CMP51所使用的阈值电压固定在第二阈值电压的状态被解除。
在时刻t6～t8，控制电路2与时刻t1～t3同样地动作。
根据以上的隔离式开关电源1，能够获得以下的效果。
例如在备用模式下的开关停顿期间中的一部分期间内，例如如在图12的时刻t2～t4的期间中的时刻t3～t4的期间那样，隔离式开关电源1使图4的开关元件Q11变成截止状态来停止从图1的电容器C5向第一控制部10的供电。因此，能够降低备用模式中的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，隔离式开关电源1在第一控制部10从图1的电容器C5接受供电的期间内，例如，如在图12的时刻t1～t3的期间或者时刻t6～t8的期间那样，使得从恒电流供应部14向电容器C4供应电流。因此，能够将恒电流供应部14并入第一控制部10，能够进一步降低备用模式中的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，如上所述，隔离式开关电源1在备用模式下的开关停顿期间中的一部分期间内，使图4的开关元件Q11变成截止状态，从而停止从图1的电容器C5向第一控制部10供电。因此，在备用模式下的开关停顿期间内，不用将图1的电容器C5的两端电压设为0V，就能够降低隔离式开关电源1的功率消耗。从而，在备用模式下，当从开关停顿期间转移到振荡期间时，不需要使启动电路部13动作，因此能够充分降低隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，当图1的输出电压下限检测部60检测到输出电压小于等于下限电压时，隔离式开关电源1例如如在图12的时刻t4那样，使光电晶体管PT1变成导通状态，从而使电容器C4急剧放电。由此，第二控制部12使图4的开关元件Q11变成导通状态，从而图1的开关元件Q1重新开始进行开关。因此，能够防止输出电压变得小于下限电压。
此外，在图1的输出电压下限检测部60检测到输出电压小于等于下限电压的情况下、并且在正常模式下进行动作的情况下，隔离式开关电源1使光电晶体管PT1变成导通状态。因此，由于在上述两种情况下共用光电晶体管PT1，因此能够以低成本实现在备用模式下的隔离式开关电源1的功率消耗的降低。
此外，在隔离式开关电源1中，电容器C21在图4的开关元件Q11处于截止状态的期间内，例如在图12的时刻t3～t4的期间内被充电。因此，能够根据图5的电容器C21的两端电压来识别开始向隔离式开关电源1接通电源的情况和在备用模式下重新开始从图1的电容器C5向第一控制部10供电的情况。因此，当在备用模式下重新开始从图1的电容器C5向第一控制部10供电时，能够进行与开始向隔离式开关电源1接通电源的时候不同的、与重新开始向第一控制部10供电时相适应的动作。
此外，隔离式开关电源1中，电阻R1与图1的电容器C4并联连接。因此，当发生了峰值负荷超出在备用模式下隔离式开关电源1能够输出的容量的异常时，即使在无法通过使光电晶体管PT1变成导通状态而使电容器C4放电的情况下，也能够使电容器C4通过电阻R1放电。从而，能够在由电阻R1以及电容器C4的容量和剩余电压决定的时间内重新开始启动电路部13的动作和向第一控制部10的供电，能够使隔离式开关电源1从异常状态恢复到正常状态。
此外，隔离式开关电源1根据图1的电容器C4的两端电压VC4是否大于等于Vth3，来控制是以从图7的电流源S42输出的电流进行电容器C4的充电，还是以从电流源S41、S42的每一个输出的电流进行电容器C4的充电。因此，能够降低在不需要使电容器C4的两端电压VC4上升时的损失，并且在需要提高电容器C4的两端电压VC4时能够使电容器C4快速充电。从而，能够减小向第一控制部10进行供电的期间相对于间歇振荡周期的比率，能够进一步降低备用模式下的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，例如，如在图12的时刻t3那样电容器C4的两端电压VC4上升到Vth2以上时，隔离式开关电源1使图4的开关元件Q11变成截止状态。因此，能够在开关元件Q11处于导通状态的期间、即向第一控制部10进行供电的期间内，使图1的电容器C4的两端电压VC4上升到Vth2。从而，能够延长电容器C4中剩有电荷的状态的时间，能够延长间歇振荡周期，其结果是，能够进一步降低备用模式下的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，例如，如在图12的时刻t2那样，当电容器C4的两端电压VC4达到Vth3以上、并且输出电压达到上限电压以上时，隔离式开关电源1停止开关元件Q1的开关。因此，能够在输出电压达到上限电压时立刻停止振荡，能够减小振荡期间相对于间歇振荡周期的比率、即间歇振荡的振荡占空比，从而能够减少每单位时间的开关元件Q1的振荡次数。从而，能够进一步降低备用模式下的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，当电容器C4的两端电压VC4达到Vth3以上、并且输出电压达到上限电压以上时，隔离式开关电源1停止开关元件Q1的开关。因此，能够进行与输出电压相符的开关元件Q1的开关控制，能够防止输出电压变得高于上限电压。这里，如上所述，隔离式开关电源1能够防止输出电压变得低于下限电压。从而，隔离式开关电源1能够控制输出电压的上限和下限。
此外，例如，如在图12的时刻t1那样当在向第一控制部10进行供电期间内输出电压达到上限电压以上时，隔离式开关电源1开始从恒电流供应部14向电容器C4供应电流。因此，即使在向第一控制部10进行供电的期间，若输出电压不上升到上限电压，则电容器C4也不被充电。从而，能够在一定程度确保输出电压之后对电容器C4进行充电，能够防止误动作。
此外，例如，如在图12的时刻t2那样，当电容器C4的两端电压VC4达到Vth3以上时，隔离式开关电源1禁止启动电路部13的动作。因此，即使停止向第一控制部10的供电，启动电路部13也不动作，因此不用设置监视图1的电容器C5的两端电压来使启动电路部13的动作停止的特别的电路，能够进一步降低隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，在隔离式开关电源1中，例如如在图12的时刻t4那样，当电容器C4的两端电压VC4小于Vth3时，第二控制部12使图4的开关元件Q11变成导通状态，来使图1的开关元件Q1的开关开始。因此，能够在输出电压变得过低之前使开关元件Q1的开关开始，能够防止输出电压过度下降。
此外，例如，如在图12的时刻t4那样，当电容器C4的两端电压VC4小于Vth3时，隔离式开关电源1解除启动电路部13的动作禁止。因此，在备用模式下的开关停顿期间内，假定当图1的电容器C5的两端电压下降到不得不使启动电路部13动作的电压时，能够使启动电路部13动作，能够防止输出电压过度下降。
此外，在备用模式下，在使处于截止状态的图4的开关元件Q11变成导通状态起直到由图5的时间常数电路122的时间常数决定的时间经过为止的期间内，例如如图12的时刻t4～t5的期间那样，隔离式开关电源1停止启动电路部13的动作。因此，能够防止尽管没有必要进行动作启动电路部13也动作的情况，从而能够进一步降低备用模式下的隔离式开关电源1的功率消耗。
此外，在备用模式下，在使处于截止状态的图4的开关元件Q11变成导通状态起直到由图5的时间常数电路122的时间常数决定的时间经过为止的期间内，例如如图12的时刻t4～t5的期间那样，隔离式开关电源1将图8的比较器CMP51所使用的阈值电压固定在第二阈值电压。因此，即使延长间歇振荡周期，也不使启动电路部13动作就能够立刻开始图1的开关元件Q1的开关控制，因此能够进一步降低隔离式开关电源1的功率消耗。换句话说，能够延长不使启动电路部13动作就能够立刻开始图1的开关元件Q1的开关控制的期间，能够进一步降低隔离式开关电源1的功率消耗。
本申请是基于2010年7月14日由本申请人在日本国提出的特许申请特愿2010-159483号的申请，其全部内容通过参考被并入本申请中。
本发明不限定于上述的实施方式，可在不脱离本发明要旨的范围内进行各种变形和应用。
例如，在上述的实施方式中，图7的恒电流供应部14向电容器C4提供恒电流，但不限于此，也可以向电容器C4提供电流。向电容器C4提供电流，例如能够通过将图7的电流源S41、S42中的至少一个替换成电阻来实现。即使在将图7的电流源S41、S42中的至少一个替换成电阻的情况下，也能够获得与上述的效果相同的效果。
此外，在上述的实施方式中，如果输出电压VOUT大于等于上限电压，输出电压上限检测部50就使光电晶体管PT2变成导通状态。关于该上限电压，既可以在正常模式与备用模式下被设定为相同的电压电平，也可以在正常模式与备用模式下被设定为不同的电压电平。例如，当在正常模式与备用模式下将上述的上限电压设定为相同的电压电平时，正常模式下的输出电压VOUT与备用模式下的输出电压VOUT的最大值相等。此外，当在正常模式与备用模式下将上述的上限电压设定为不同的电压电平时，更具体来说当将正常模式下的上限电压设定为与备用模式下的下限电压相同的电压电平时，正常模式下的输出电压VOUT与备用模式下的输出电压VOUT的最小值相等。
符号说明
1：隔离式开关电源
2：控制电路
10：第一控制部
11：控制功率供应开关部
12：第二控制部
13：启动电路部
14：恒电流供应部
15：低电压误动作防止电路部
16：振荡控制部
17：振荡停止控制部
18：两端电压检测部
50：输出电压上限检测部
60：输出电压下限检测部
70：模式切换信号生成部
121：电容元件部
122：时间常数电路
123：驱动部
C1～C5、C 21：电容器
PT1、PT2：光电晶体管
Q1、Q11、Q21～Q25、Q31～Q35、Q41、Q42、Q51、Q52、Q81：开关元件
S41、S42：电流源
T：变压器

Claims (17)

1.一种隔离式开关电源，其对开关元件以连续振荡状态或间歇振荡状态进行开关控制，以从输入电压向必要的输出电压进行变换控制，其特征在于，包括：
控制功率供应源，其供应控制所述开关所需的控制功率；
第一控制部，其具有电流供应部，所述电流供应部在从所述控制功率供应源接受供电的期间中的至少一部分期间内供应预先确定的电流，并且所述第一控制部在所述连续振荡状态或所述间歇振荡状态下对所述开关元件进行开关控制；
控制功率供应开关，其将所述第一控制部与所述控制功率供应源短路或断开；
电容元件部，其具有第一电容器，所述第一电容器的两端电压与所述间歇振荡状态下的输出电压相对应地变化，并且所述第一电容器由所述电流供应部供应电流；以及
第二控制部，其与所述第一电容器的两端电压相对应地，在所述间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内，断开所述控制功率供应开关来控制所述第一控制部的供电；
所述第二控制部包括所述电容元件部，
所述电容元件部包括所述第一电容器、第一开关元件以及第二开关元件，
所述第一电容器的一端与所述第一开关元件的控制端子连接，
所述第一电容器的另一端与所述第一开关元件的输出端子以及所述第二开关元件的输出端子连接，
所述第一开关元件的输入端子与所述第二开关元件的控制端子连接，并且经由驱动所述第二开关元件的驱动部而与所述控制功率供应源连接，
所述第二开关元件的输入端子与所述控制功率供应开关的控制端子连接。
2.如权利要求1所述的隔离式开关电源，其特征在于，
所述电流供应部根据所述第一电容器的两端电压而改变向所述第一电容器供应的电流值。
3.如权利要求1所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
4.如权利要求1所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当在从所述控制功率供应源向所述第一控制部进行供电的期间内所述输出电压变为上限电压以上时，所述电流供应部开始向所述第一电容器供应电流，以及
当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
5.一种隔离式开关电源，其对开关元件以连续振荡状态或间歇振荡状态进行开关控制，以从输入电压向必要的输出电压进行变换控制，其特征在于，包括：
控制功率供应源，其供应控制所述开关所需的控制功率；
第一控制部，其具有恒电流供应部，所述恒电流供应部在从所述控制功率供应源接受供电的期间中的至少一部分期间内供应预先确定的恒电流，并且所述第一控制部在所述连续振荡状态或所述间歇振荡状态下对所述开关元件进行开关控制；
控制功率供应开关，其将所述第一控制部与所述控制功率供应源短路或断开；
电容元件部，其具有第一电容器，所述第一电容器的两端电压与所述间歇振荡状态下的输出电压相对应地变化，并且所述第一电容器由所述恒电流供应部供应恒电流；以及
第二控制部，其与所述第一电容器的两端电压相对应地在所述间歇振荡状态下的开关停顿期间中的至少一部分期间内，断开所述控制功率供应开关来控制所述第一控制部的供电；
所述第二控制部包括所述电容元件部，
所述电容元件部包括所述第一电容器、第一开关元件以及第二开关元件，
所述第一电容器的一端与所述第一开关元件的控制端子连接，
所述第一电容器的另一端与所述第一开关元件的输出端子以及所述第二开关元件的输出端子连接，
所述第一开关元件的输入端子与所述第二开关元件的控制端子连接，并且经由驱动所述第二开关元件的驱动部而与所述控制功率供应源连接，
所述第二开关元件的输入端子与所述控制功率供应开关的控制端子连接。
6.如权利要求5所述的隔离式开关电源，其特征在于，
所述恒电流供应部根据所述第一电容器的两端电压而改变向所述第一电容器供应的恒电流值。
7.如权利要求5所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
8.如权利要求5所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当在从所述控制功率供应源向所述第一控制部进行供电的期间内所述输出电压变为上限电压以上时，所述恒电流供应部开始向所述第一电容器供应恒电流，
当所述第一电容器的两端电压变为第二设定电压以上、并且所述输出电压变为上限电压以上时，所述第一控制部停止所述开关元件的开关。
9.如权利要求1至8中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，
包括第一放电装置，当所述输出电压变为下限电压以下时，所述第一放电装置使所述第一电容器的两端电压下降。
10.如权利要求9所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当向所述连续振荡状态转移的状态切换信号输入至所述第一放电装置时，所述第一放电装置使所述第一电容器的两端电压下降。
11.如权利要求1至8中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，
包括第二电容器，所述第二电容器在所述间歇振荡状态下的所述开关停顿期间内被充电，
其中，所述隔离式开关电源根据所述第二电容器的两端电压来识别所述输入电压的供应被开始的情况和在所述间歇振荡状态下重新开始从所述控制功率供应源向所述第一控制部供电的情况。
12.如权利要求1至8中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，
包括与所述第一电容器并联连接的第二放电装置。
13.如权利要求1至8中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当所述第一电容器的两端电压变为第一设定电压以上时，所述第二控制部断开所述控制功率供应开关。
14.如权利要求3、4、7和8中任一项所述的隔离式开关电源，其特征在于，
包括启动电路，所述启动电路通过所述输入电压来启动所述第一控制部和所述第二控制部,
当所述第一电容器的两端电压变为所述第二设定电压以上时，所述启动电路的动作被禁止。
15.如权利要求14所述的隔离式开关电源，其特征在于，
当所述第一电容器的两端电压变得小于所述第二设定电压时，解除对所述启动电路的动作的禁止，并且通过所述第二控制部使所述控制功率供应开关短路。
16.如权利要求14所述的隔离式开关电源，其特征在于，
在所述间歇振荡状态下的从使断开状态的所述控制功率供应开关短路起经过第一时间为止的特定期间内，停止所述启动电路的动作。
17.如权利要求16所述的隔离式开关电源，其特征在于，
包括特定控制部，当向所述第一控制部供应的控制电压大于等于第一阈值电压时，所述特定控制部停止所述启动电路的动作并且开始所述开关元件的开关控制，当所述控制电压小于等于比所述第一阈值电压低的第二阈值电压时，所述特定控制部开始所述启动电路的动作并且停止所述开关元件的开关控制，
其中，在所述间歇振荡状态下的所述特定期间内，将所述特定控制部所使用的阈值电压固定为所述第二阈值电压。
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