CN106105002A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

课题为减少谐振用电抗器的峰值电流。电源装置具备：直流电源；与直流电源连接的第1整流元件；阳极与第1整流元件的第2整流元件连接；一端与第2整流元件连接的第1谐振用电容器；与第2整流元件和直流电源连接的第2谐振用电容器；阳极与第2整流元件连接的第3整流元件；与第3整流元件和第1谐振用电容器连接的谐振用电抗器；与直流电源和第3整流元件连接的开关元件；与第3整流元件连接的输出电抗器；与直流电源和输出电抗器连接的输出电容器；与第1谐振用电容器和直流电源连接的输出整流元件；以及向开关元件发送选通信号的控制电路。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及电源装置，特别涉及开关损耗少的电源装置。
背景技术
在电子设备等电源电路中，广泛使用有对负载供给与直流电源的电压不同的电压的直流输出的斩波型DC-DC转换器(例如专利文献1～专利文献4)。斩波型DC-DC转换器首先直接通过开关元件的导通和截止动作断续来自直流电源的直流电力，将其变换为高频电力。该高频电力被电抗器以及输出电容器平滑化，再次被变换为直流电力。具体而言，提案有具备直流电源、晶体管、输出二极管、电抗器、输出电容器以及控制电路的降压斩波型DC-DC转换器(例如专利文献1)。
在降压斩波型DC-DC转换器中，晶体管作为集电极端子(一方的主端子)与直流电源的正极端子(一端)连接的开关元件而动作。输出二极管作为与晶体管的发射极端子(另一方的主端子)和直流电源的负极端子(另一端)连接的反馈用的输出整流元件而动作。电抗器的一端与晶体管和输出二极管的连接点连接。输出电容器与电抗器的另一端和直流电源的负极端子连接。负载与输出电容器并联连接。控制电路对晶体管的基极端子赋予控制脉冲信号而对晶体管进行导通和截止控制。
降压斩波型DC-DC转换器通过对晶体管进行导通和截止控制，能够对负载供给比直流电源的电压低的电压的直流输出。在晶体管导通时或者截止时，产生基于晶体管的集电极-发射极间电压波形(VCE)以及晶体管的集电极电流波形(IC)的重合部分而产生的大量的开关损耗。晶体管的集电极-发射极间电压波形(VCE)以及晶体管的集电极电流波形(IC)的上升急剧，所以产生尖峰状的浪涌电压(Vsr)、浪涌电流(Isr)以及噪声。
为了减少该浪涌以及噪声，提案有具备直流电源、开关元件、输出整流元件、电抗器、输出电容器、谐振用电抗器、第1整流元件、第1谐振用电容器、第2整流元件、第2谐振用电容器以及第3整流元件的斩波型DC-DC转换器(例如专利文献1)。负载与输出电容器并联连接。直流电源包括将交流电源的交流电压变换为直流电压的整流电路。开关元件的一方的主端子与直流电源的一端连接。输出整流元件与开关元件的另一方的主端子和直流电源的另一端连接。电抗器的一端与开关元件和输出整流元件的连接点连接。
输出电容器与电抗器的另一端和直流电源的另一端连接。谐振用电抗器与开关元件、输出整流元件以及电抗器的连接点连接。第1整流元件的一端与开关元件和谐振用电抗器的连接点连接。第1谐振用电容器的一端与谐振用电抗器和输出整流元件的连接点连接。第2整流元件与第1谐振用电容器的另一端和直流电源的另一端连接。第2谐振用电容器与第1整流元件的另一端和直流电源的一端连接。第3整流元件与第1整流元件的另一端和第1谐振用电容器的另一端连接。
该斩波型DC-DC转换器通过对开关元件进行导通和截止控制，对负载供给比直流电源的电压低的电压的直流输出。在开关元件断开时，第1谐振用电容器被放电。此时，第2谐振用电容器以正弦波状被充电，在开关元件导通时，第2谐振用电容器被放电。第1谐振用电容器以及第2谐振用电容器与谐振用电抗器谐振，在开关元件中流过谐振电流。在开关元件从导通状态成为断开状态时，第1整流元件被正向偏置，开关元件中流过的电流立即切换为第2谐振用电容器中流过的电流。
第1谐振用电容器被放电，并且第2谐振用电容器以正弦波状被充电。由此，开关元件的两端的电压从0V开始正弦波状上升，所以在开关元件截止时实现零电压开关，截止时的开关损耗减少。在开关元件从断开状态成为导通状态时，第2谐振用电容器被放电。第1谐振用电容器以及第2谐振用电容器与谐振用电抗器谐振，开关元件中流过谐振电流。
开关元件的电流从0开始线性增加，所以能够在开关元件导通时实现零电流开关，减少导通时的开关损耗。开关元件导通和截止动作时的开关损耗减少，并且通过第1谐振用电容器、第2谐振用电容器以及谐振用电抗器的谐振作用，尖峰状的浪涌电压以及浪涌电流也减少。
进而，在开关元件导通时通过谐振用电抗器的自感作用输出整流元件的电流平缓减少，所以在开关元件导通时在输出整流元件中流动的反方向的恢复电流减少。作为其结果，不需要使用限流用电抗器而能减少够部件数量，并且能够在开关元件导通时进一步减少由于输出整流元件的恢复特性造成的开关损耗、噪声。
专利文献
专利文献1：日本专利第3055121号公报
专利文献2：日本特开平8-308219号公报
专利文献3：日本特开平10-146048号公报
专利文献4：日本特开2001-309647号公报
发明内容
如上所述，在斩波型DC-DC转换器电源装置中，在开关元件导通时，从直流电源流入谐振用电抗器的电流和从谐振用电容器流出的电流同时流动。谐振用电抗器的峰值电流大，所以对谐振用电抗器使用即使流过大电流也不饱和的大型的电抗器。此处，本发明目的在于提出一种减少谐振用电抗器的峰值电流而能够使用小型的电抗器作为谐振用电抗器的电路。
本发明的电源装置具备：直流电源，具有正极端子和负极端子；第1整流元件，阳极与直流电源的负极端子连接；第2整流元件，阳极与第1整流元件的阴极连接；第1谐振用电容器，一端与第2整流元件的阳极连接；第2谐振用电容器，与第2整流元件的阴极和直流电源的正极端子连接；第3整流元件，阳极与第2整流元件的阴极连接；谐振用电抗器，与第3整流元件的阴极和第1谐振用电容器的另一端连接；开关元件，第1主端子与直流电源的正极端子连接，第2主端子与第3整流元件的阴极连接；输出电抗器，一端与第3整流元件的阴极连接；输出电容器，与直流电源的负极端子和输出电抗器的另一端连接；输出整流元件，阴极与第1谐振用电容器的另一端连接，阳极与直流电源的负极端子连接；以及控制电路，对开关元件的控制端子发送选通信号。
在本实施方式的电源装置中，谐振用电抗器的峰值电流变小，所以能够使用小型的电抗器作为谐振用电抗器。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的电源装置的电路图。
图2是示出本发明的实施方式1和实施方式2的电源装置的动作波形的图。
图3是示出本发明的实施方式2的电源装置的电路图。
图4是示出本发明的实施方式3的电源装置的电路图。
图5是示出本发明的实施方式3和实施方式4的选通信号的输入波形的图。
图6是示出本发明的实施方式4的电源装置的电路图。
图7是示出本发明的实施方式5的生成选通信号的方法的图。
图8是示出本发明的实施方式5的选通信号的输入波形图。
图9是示出本发明的实施方式6的生成选通信号的方法的图。
图10是示出本发明的实施方式7的电源装置的电路图。
附图标记说明
1：直流电源；1a：正极端子；1b：负极端子；2：开关元件；2a：第1主端子；2b：第2主端子；2c：控制端子；3：输出整流元件；4：输出电抗器；5：输出电容器；6：负载；7：控制电路；8：第1谐振用电容器；9：开关元件；9a：第1主端子；9b：第2主端子；9c：控制端子；10：谐振用电抗器；11：第3整流元件；12：第1整流元件；14：第2谐振用电容器；15：第4整流元件；16：第2整流元件；17：空载时间运算部；18：选通信号生成部；19：占空比运算部；20：电容器放电检测部；21：中断处理；22：开关元件；100：电源装置。
具体实施方式
以下根据附图，详细说明本发明的电源装置的实施方式。另外，本发明不限于以下的已述内容，能够在不脱离本发明的要旨的范围内适当变更。
实施方式1.
图1中示出实施方式1的电源装置的电路图。实施方式1的电源装置100具备直流电源1、开关元件2、输出电抗器4、输出电容器5、控制电路7、谐振用电抗器10、第1谐振用电容器8、第2谐振用电容器14、第1整流元件12、第2整流元件16、第3整流元件11以及输出整流元件3。直流电源1包括将交流电源的交流电压变换为直流电压(Vin)的整流电路，并具有正极端子1a和负极端子1b。开关元件2具有第1主端子2a、第2主端子2b以及控制端子2c。第1整流元件12、第2整流元件16、第3整流元件11以及输出整流元件3分别具有阳极(A)和阴极(K)。输出电抗器4被配置在负载6的正极侧，但即使配置在负极侧，也能发挥同样的效果。
开关元件2的一方的主端子(第1主端子2a)与直流电源1的一端(正极端子1a)连接。另外，开关元件2的另一方的主端子(第2主端子2b)与第3整流元件11的阴极连接。输出整流元件3的阴极与谐振用电抗器10和第1谐振用电容器8的连接点连接，阳极与直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。输出电抗器4的一端与开关元件2的第2主端子2b和第3整流元件11的阴极的连接点连接。输出电容器5与输出电抗器4的另一端和直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。负载6与输出电容器5并联连接。控制电路7对开关元件2进行导通和截止控制，从而电源装置100对负载6供给比直流电源1的电压低的电压的直流输出。
谐振用电抗器10的一端与开关元件2的第2主端子2b、输出电抗器4的一端以及第3整流元件11的阴极的连接点连接。另外，谐振用电抗器10的另一端与第1谐振用电容器8的另一端和输出整流元件3的阴极的连接点连接。第3整流元件11的一端(阴极)与开关元件2和谐振用电抗器10的连接点连接。第1整流元件12与第1谐振用电容器8的一端和直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。第1谐振用电容器8的另一端与谐振用电抗器10和输出整流元件3的阴极的连接点连接。第2谐振用电容器14与第3整流元件11的另一端(阳极)和直流电源1的一端(正极端子1a)连接。第2整流元件16的阴极与第3整流元件11的另一端(阳极)连接，阳极与第1谐振用电容器8的一端连接。
控制电路7感测对负载6施加的电势差。控制电路7根据该感测到的电压进行运算，以所期望的占空比输出开关元件2的选通信号。另外，控制电路7能够感测直流电源1的电压、负载6的电压、输出电抗器4的电流等电源装置100的任意的部位，并且控制电路7根据这些进行运算，以所期望的占空比向开关元件2发送选通信号。通过控制电路7以所期望的占空比向开关元件2的控制端子2c发送选通信号，电源装置100能够对负载6供给恒定的电压。
接下来根据图2中示出的动作波形对电源装置100的动作进行说明。控制电路7向开关元件2发送的选通信号在时间t1下降，在时间t4上升。在时间t1的定时，开关元件2从导通切换为断开。在开关元件2断开时，第1谐振用电容器8被放电，并且第2谐振用电容器14被充电。在开关元件2导通时，第2谐振用电容器14被放电，并且第1谐振用电容器8以及第2谐振用电容器14与谐振用电抗器10谐振，谐振电流流过开关元件2。在从时间t1到时间t2的期间，电流按照以下的2个路径流过。
电流路径1：(直流电源1)→(第2谐振用电容器14)→(第3整流元件11)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(直流电源1)
电流路径2：(第1谐振用电容器8)→(谐振用电抗器10)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(第1整流元件12)→(第1谐振用电容器8)
在开关元件2中，如电压的图表所示，在时间t1成立ZVS(Zero VoltageSwitching：零电压开关)。在该期间，第2谐振用电容器14被充电至电压Vin，第1谐振用电容器8被放电。在时间t2的定时，第2谐振用电容器14达到电压Vin，电流路径变化。在从时间t2到时间t3的期间，电流按照以下的2个路径流过。另外，ZVS指将硬开关方式引起的电压的急剧上升限制为平缓上升的状态。
电流路径2：(第1谐振用电容器8)→(谐振用电抗器10)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(第1整流元件12)→(第1谐振用电容器8)
电流路径3：(第1整流元件12)→(第2整流元件16)→(第3整流元件11)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(第1整流元件12)
在从时间t2到时间t3的期间，第1谐振用电容器8被放电。在时间t3的定时，第1谐振用电容器8的电压达到0V，电流路径变化。在时间t3到时间t4的期间，电流按照以下的路径流过。在输出整流元件3中，如电压的图表所示，在时间t3成立ZVS。
电流路径4：(输出整流元件3)→(谐振用电抗器10)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(输出整流元件3)
在时间t4的定时，开关元件2从断开切换为导通。在从时间t4到时间t5的期间，电流按照以下的2个路径流过。在开关元件2中，如电流的图表所示，在时间t4成立ZCS(ZeroCurrent Switching：零电流开关)。另外，ZCS指将硬开关方式引起的电流的急剧上升限制为平缓上升的状态。
电流路径5：(直流电源1)→(开关元件2)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(直流电源1)
电流路径4：(输出整流元件3)→(谐振用电抗器10)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(输出整流元件3)
在流过输出整流元件3的电流为0A时，电流路径变化。在从时间t5到时间t6的期间，电流按照以下的2个路径流过。
电流路径5：(直流电源1)→(开关元件2)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(直流电源1)
电流路径6：(第2谐振用电容器14)→(开关元件2)→(谐振用电抗器10)→(第1谐振用电容器8)→(第2整流元件16)→(第2谐振用电容器14)
在输出整流元件3中，如电流的图表和电压的图表所示，在时间t5成立ZVS和ZCS。该期间的电流路径6为谐振电流，第2谐振用电容器14被放电，第1谐振用电容器8被充电。将第2谐振用电容器14的电容设为C1、第1谐振用电容器8的电容设为C2时，第1谐振用电容器8的输出电压为在时间t6，输出整流元件3的电压为
为了降低输出整流元件3的耐压，也考虑使第1谐振用电容器8的电容(C2)大于第2谐振用电容器14的电容(C1)的方法。在第2谐振用电容器14的电压成为0V时，电流路径变化。在从时间t6到时间t1的期间，电流按照以下的路径流过。
电流路径5：(直流电源1)→(开关元件2)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(直流电源1)
谐振用电抗器10与开关元件2和输出电抗器4的连接点以及输出整流元件3的阴极连接。第3整流元件11的一端(阴极)与开关元件2和谐振用电抗器10的连接点连接。第1整流元件12的阴极与第1谐振用电容器8的一端连接，阳极与直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。第1谐振用电容器8的另一端与谐振用电抗器10和输出整流元件3的连接点连接。第2谐振用电容器14与第3整流元件11的另一端(阳极)和直流电源1的一端(正极端子1a)连接。第2整流元件16的阴极与第3整流元件11的另一端(阳极)连接，阴极与第1谐振用电容器8的一端连接。
在实施方式1的电源装置中，在开关元件2断开时，第1谐振用电容器8被放电，并且第2谐振用电容器14被充电。在开关元件2导通时，第2谐振用电容器14被放电，并且第1谐振用电容器8以及第2谐振用电容器14与谐振用电抗器10谐振，谐振电流流过开关元件2。这样，电源装置100仍具有斩波型DC-DC转换器的电路特性，并且开关元件2接通时从第2共振用电容器14流出的电流流入共振用电抗器10。在本实施方式的电源装置100中，从直流电源1流出的电流不流入谐振用电抗器10，所以谐振用电抗器10的峰值电流减少，能够使用小型的电抗器作为谐振用电抗器10。
另外，根据本发明，无需使用限流用电抗器等大型且大重量部件而能够减少部件数量，并且能够减少开关损耗、噪声等。低损耗且低噪声的电源装置能够以小型、轻量、低成本来实现。进而，也能够使用反向恢复时间长的一般的整流用二极管作为输出整流元件3，所以未必使用反向恢复时间短的快恢复二极管(FRD：快恢复二极管)。保持不受使用电气部件的限制这样的优点，在开关元件2导通时，仅第1谐振用电容器8以及第2谐振用电容器14与谐振用电抗器10的谐振电流流过谐振用电抗器10。从直流电源1流出的电流不流入谐振用电抗器10，所以适用小型的电抗器。
实施方式2.
以图3示出实施方式2要说明的电路图。谐振用电抗器10的一端与开关元件2的第2主端子2b、输出电抗器4的一端以及第3整流元件11的阴极连接。第1整流元件12的阴极与第1谐振用电容器8的一端连接，阳极与直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。谐振用电抗器10的另一端与第1谐振用电容器8的另一端和输出整流元件3的阴极连接。第3整流元件11的一端(阴极)与开关元件2和谐振用电抗器10的连接点连接。第1谐振用电容器8的另一端与谐振用电抗器10和输出整流元件3的连接点连接。第2谐振用电容器14与第3整流元件11的另一端(阳极)以及直流电源1的一端(正极端子1a)连接。
第2整流元件16的阴极与第3整流元件11的另一端(阳极)连接，阳极与第1谐振用电容器8的一端连接。第4整流元件15的阳极与直流电源1的一端(负极端子1b)连接，阴极与第3整流元件11的阴极连接。由此，实施方式1的电流路径3变成以下示出的电流路径3A。
电流路径3A：(第4整流元件15)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(第4整流元件15)
实施方式2的电路的基本动作与实施方式1的电路相同。与实施方式1的区别是第4整流元件15与由谐振用电抗器10和输出整流元件3组成的串联电路并联连接。根据本实施方式的电源装置，通过连接第4整流元件15，在电流路径3A中流经的整流元件的数量比实施方式1(电流路径3)进一步减少，所以除了实施方式1的效果以外，损耗被进一步减少。另外，输出电抗器4配置在负载6的正极侧，但配置在负极侧也取得同样的效果。
实施方式3.
图4示出实施方式3要说明的电路图。实施方式3的电路的基本动作与实施方式1的电路相同。与实施方式1的区别是输出整流元件3变更为开关元件9。开关元件9具有包括第1主端子9a、第2主端子9b以及控制端子9c。第1整流元件12的阴极与第1谐振用电容器8的一端连接。开关元件9的第1主端子9a与第1谐振用电容器8的另一端连接，第2主端子9b与直流电源1的一端(负极端子1b)连接。由此，实施方式1的电流路径4变成以下示出的电流路径4A。与开关元件9有关的电流和电压的图表与图2中示出的与输出整流元件3的电流和电压有关的图表相同。另外，输出电抗器4配置在负载6的正极侧，但配置在负极侧也得到同样的效果。
电流路径4A：(开关元件9)→(谐振用电抗器10)→(输出电抗器4)→(输出电容器5或者负载6)→(开关元件9)
图5示出施加于开关元件(第1开关元件)2和开关元件(第2开关元件)9的选通信号的动作波形。控制电路7向开关元件2的控制端子2c发送第1选通信号。同样地，控制电路7向开关元件9的控制端子9c发送第2选通信号。第1选通信号和第2选通信号为互补关系。在第1谐振用电容器8被完全放电而电流开始流入开关元件9的定时，开关元件9导通。其中，空载时间td1是必要的。在开关元件2导通的定时，开关元件9断开。其中，空载时间td2是必要的。控制电路7在电流路径4A的电流流通的期间，使开关元件9为导通状态。由此实现同步整流，除了实施方式1的效果以外，还能够比使用整流元件时进一步减少损耗。
实施方式4.
图6示出实施方式4中要说明的电路图。实施方式4的电路是应用了实施方式2中示出的第4整流元件15和实施方式3中示出的开关元件9这两方的电路。在开关元件2中，第1选通信号被发送到控制端子2c(参照图5)。同样地，在开关元件9中，第2选通信号被发送到控制端子9c(参照图5)。第4整流元件15的阳极与直流电源1的一端(负极端子1b)连接，阴极与第3整流元件11的阴极连接。实施方式4的电源装置也能够得到实施方式2和实施方式3这两方的效果。另外，输出电抗器4配置在负载6的正极侧，但配置在负极侧也得到同样的效果。
实施方式5.
实施方式5的电源装置的电路图与实施方式3的电路图(参照图4)基本相同。图7中示出在本实施方式中使用的控制电路7的结构。控制电路7输出施加于开关元件(第1开关元件)2的第1选通信号和施加于开关元件(第2开关元件)9的第2选通信号。控制电路7包括空载时间运算部17、选通信号生成部18以及占空比运算部19。与实施方式3的区别是在本实施方式中控制电路7具有计算空载时间td3(第1空载时间)和空载时间td4(第2空载时间)的空载时间运算部17。
图8示出施加于开关元件2的第1选通信号和施加于开关元件9的第2选通信号的动作波形。将第1开关元件(开关元件2)和第2开关元件(开关元件9)的两方都断开的期间定义为空载时间。空载时间td3设置在时间t1(第1选通信号的下降时间)到时间t3(第2选通信号的上升时间)的期间。空载时间td4设置在时间t4(第2选通信号的下降时间)到时间t5(第1选通信号的上升时间)的期间。空载时间td3和空载时间td4确保用于避免开关元件2和开关元件9同时导通的最小时间。在开关元件2和开关元件9同时导通时，直流电源1成为短路状态。
空载时间td3设定为在第2谐振用电容器14被充电而成为直流电源1的电压、第1谐振用电容器8被放电而成为0V且电流开始流入到开关元件9的定时开关元件9导通。应设定的空载时间td3的大小需要根据直流电源1的电压、施加给负载6的电势差以及输出电抗器4的电流而进行变更。空载时间运算部17输入直流电源1的电压(Vin)、施加给负载6的电势差(Vout)以及负载电流(Iout)来决定空载时间td3。占空比运算部19将直流电源1的电压(Vin)和施加给负载6的电势差(Vout)作为输入来决定开关元件2的占空比。流过输出电抗器4的电流越大、或者负载6(或者输出电容器5)的两端电压越小、或者直流电源1的电压越小，空载时间td3以及空载时间td4越短。
选通信号生成部18将空载时间td3、空载时间td4和开关元件2的占空比作为输入，生成第1选通信号以及第2选通信号而输出。由此，即使在直流电源1的电压、施加给负载6的电势差、输出电抗器4的电流中任意的或者全部的波动大的情况下，控制电路7也瞬时计算最合适的空载时间td3来决定选通信号。不存在导通开关元件9的体二极管的期间，所以在选择了体二极管的导通电阻比开关元件9的导通电阻大的设备的情况下，通过同步整流，损耗减少效果增强。
实施方式6.
实施方式6的电源装置的电路图与实施方式5的电路图(参照图4)基本相同。图9中示出在本实施方式中使用的控制电路7的结构。控制电路7具备电容器放电检测部20、选通信号生成部18以及中断处理21。与实施方式5不同，在本实施方式中不具有空载时间运算部。检测第1谐振用电容器8的电压来决定导通第2开关元件的定时。例如，在电容器放电检测部20中检测第1谐振用电容器8的检测电压(Vc8)从正值成为0V的定时，由中断处理21对第2选通信号***导通指令。此时，将施加于第1开关元件的第1选通信号和施加于第2开关元件的第2选通信号限制成为防止短路而必要的最小的空载时间以上。由此，与实施方式5同样地，不存在导通开关元件9的体二极管的期间，通过同步整流使损耗减少效果达到最大。
实施方式7.
图10中示出实施方式7的电源装置的电路图。本实施方式的电源装置100具备直流电源1、开关元件2、输出电抗器4、输出电容器5、控制电路7、谐振用电抗器10、第1谐振用电容器8、第2谐振用电容器14、第1整流元件12、第2整流元件16、第3整流元件11以及输出整流元件3。直流电源1包括将交流电源的交流电压变换为直流电压(Vin)的整流电路，具有正极端子1a和负极端子1b。
开关元件(第1开关元件)2具有第1主端子2a、第2主端子2b以及控制端子2c。开关元件(第2开关元件)22具有第1主端子22a、第2主端子22b以及控制端子22c。第1整流元件12、第2整流元件16、第3整流元件11以及输出整流元件3分别具有阳极(A)和阴极(K)。输出电抗器4在配置负载6的正极侧，但配置在负极侧也得到同样的效果。第1开关元件2的一方的主端子(第1主端子2a)与直流电源1的一端(正极端子1a)连接。
另外，开关元件2的另一方的主端子(第2主端子2b)与开关元件22的一方的主端子(第2主端子22b)连接。输出整流元件3的阴极与谐振用电抗器10和第1谐振用电容器8的连接点连接，阳极与直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。输出电抗器4的一端与开关元件2的第2主端子2b和开关元件22的第2主端子22b的连接点连接。输出电容器5与输出电抗器4的另一端和直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。负载6与输出电容器5并联连接。
通过控制电路7对开关元件2进行导通和截止控制，电源装置100对负载6供给比直流电源1的电压低的电压的直流输出。谐振用电抗器10的一端与开关元件2的第2主端子2b、输出电抗器4的一端和开关元件22的第2主端子22b的连接点连接。谐振用电抗器10的另一端与第1谐振用电容器8的另一端和输出整流元件3的阴极的连接点连接。第3整流元件11的阴极与开关元件22的另一方的主端子(第1主端子22a)连接。
第1整流元件12的阴极与第1谐振用电容器8的一端连接，阳极与直流电源1的另一端(负极端子1b)连接。第1谐振用电容器8的另一端与谐振用电抗器10和输出整流元件3的阴极的连接点连接。第2谐振用电容器14与第3整流元件11的另一端(阳极)和直流电源1的一端(正极端子1a)连接。第2整流元件16的阴极与第3整流元件11的另一端(阳极)连接，阳极与第1谐振用电容器8的一端连接。
控制电路7感测施加给负载6的电势差。控制电路7根据该感测到的电压进行运算，以所期望的占空比输出施加于开关元件2的第1选通信号。另外，控制电路7感测直流电源1的电压、施加给负载6的电势差以及输出电抗器4的电流等电源装置100的任意的部位。控制电路7根据这些进行运算，以所期望的占空比对开关元件22输出第2选通信号。开关元件22从控制电路7接收第2选通信号。第2选通信号在感测到的输出电抗器4的电流为规定电流值以上的情况下使开关元件22为总是导通的状态，在低于该规定电流值的情况下使开关元件22为总是断开的状态。
在开关元件22总是导通的情况下，电路动作与实施方式1相同。在总是断开的情况下，不存在对第2谐振用电容器14充电的路径，所以不会发生循环(第2谐振用电容器14)→(开关元件2)→(谐振用电抗器10)→(第1谐振用电容器8)→(第2整流元件16)→(第2谐振用电容器14)的谐振动作，因此虽然没有开关损耗减少的效果但能够除去谐振时的损耗。
因此，切换开关元件22的总是导通和总是断开的规定的电流值设定为比较总是导通的情况和总是断开的情况的全部的损耗而大小关系发生反转的输出电抗器4的电流值即可。由此，控制电路7以所期望的占空比向开关元件2的控制端子2c发送第1选通信号，并且根据输出电抗器4的电流值切换施加于开关元件22的控制端子22c的第2选通信号的导通/断开的发送，从而电源装置100对负载6供给恒定的电压，与实施方式1比较，在输出电抗器4的电流小的情况下，也能得到进一步的损耗减少的效果。
在输出电抗器4的额定电流大的情况下，输出电抗器的电流流过的开关元件2和输出整流元件3的安装部位充分远离而配置。确保谐振用电抗器10的设置空间。另外也可以使用细长布线的寄生电感分量代替谐振用电抗器10。由此能够防止从开关元件2和输出整流元件3产生的热的热干扰，并且通过利用布线电感能够减少部件数量。
另外，本发明在该发明的范围内，能够自由组合实施方式，适当变形、省略各个实施方式。

Claims (9)

1.一种电源装置，具备：
直流电源，具有正极端子和负极端子；
第1整流元件，阳极与所述直流电源的负极端子连接；
第2整流元件，阳极与所述第1整流元件的阴极连接；
第1谐振用电容器，一端与所述第2整流元件的阳极连接；
第2谐振用电容器，与所述第2整流元件的阴极和所述直流电源的正极端子连接；
第3整流元件，阳极与所述第2整流元件的阴极连接；
谐振用电抗器，与所述第3整流元件的阴极和所述第1谐振用电容器的另一端连接；
开关元件，第1主端子与所述直流电源的正极端子连接，第2主端子与所述第3整流元件的阴极连接；
输出电抗器，一端与所述第3整流元件的阴极连接；
输出电容器，与所述直流电源的负极端子和所述输出电抗器的另一端连接；
输出整流元件，阴极与所述第1谐振用电容器的另一端连接，阳极与所述直流电源的负极端子连接；以及
控制电路，向所述开关元件的控制端子发送选通信号。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
具备第4整流元件，该第4整流元件的阳极与所述直流电源的负极端子连接，阴极与所述第3整流元件的阴极连接。
3.一种电源装置，具备：
直流电源，具有正极端子和负极端子；
第1整流元件，阳极与所述直流电源的负极端子连接；
第2整流元件，阳极与所述第1整流元件的阴极连接；
第1谐振用电容器，一端与所述第2整流元件的阳极连接；
第2谐振用电容器，与所述第2整流元件的阴极和所述直流电源的正极端子连接；
第3整流元件，阳极与所述第2整流元件的阴极连接；
谐振用电抗器，与所述第3整流元件的阴极和所述第1谐振用电容器的另一端连接；
第1开关元件，第1主端子与所述直流电源的正极端子连接，第2主端子与所述第3整流元件的阴极连接；
输出电抗器，一端与所述第3整流元件的阴极连接；
输出电容器，与所述直流电源的负极端子和所述输出电抗器的另一端连接；
第2开关元件，第1主端子与所述第1谐振用电容器的另一端连接，第2主端子与所述直流电源的负极端子连接；以及
控制电路，向所述第1开关元件的控制端子发送第1选通信号，向所述第2开关元件的控制端子发送相位与所述第1选通信号相反的第2选通信号。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
具备第4整流元件，该第4整流元件的阳极与所述直流电源的负极端子连接，阴极与所述第3整流元件的阴极连接。
5.根据权利要求3或者4所述的电源装置，其特征在于，
在所述第1选通信号的下降时间与所述第2选通信号的上升时间之间设置有第1空载时间，在所述第2选通信号的下降时间与所述第1选通信号的上升时间之间设置有第2空载时间。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，
流过所述输出电抗器的电流越大、或者所述输出电容器的两端电压越小、或者所述直流电源的电压越小，所述第1空载时间以及所述第2空载时间越短。
7.根据权利要求3或者4所述的电源装置，其特征在于，
所述第2选通信号在所述第1谐振用电容器的检测电压下降的定时导通。
8.一种电源装置，具备：
直流电源，具有正极端子和负极端子；
第1整流元件，阳极与所述直流电源的负极端子连接；
第2整流元件，阳极与所述第1整流元件的阴极连接；
第1谐振用电容器，一端与所述第2整流元件的阳极连接；
第2谐振用电容器，与所述第2整流元件的阴极和所述直流电源的正极端子连接；
第3整流元件，阳极与所述第2整流元件的阴极连接；
谐振用电抗器，一端与所述第1谐振用电容器的另一端连接；
第1开关元件，第1主端子与所述直流电源的正极端子连接，第2主端子与所述谐振用电抗器的另一端连接；
第2开关元件，第1主端子与所述第3整流元件的阴极连接，第2主端子与所述第1开关元件的第2主端子连接；
输出整流元件，阴极与所述第1谐振用电容器的另一端连接，阳极与所述直流电源的负极端子连接；
输出电抗器，一端与所述第2开关元件的第2主端子连接；
输出电容器，与所述直流电源的负极端子和所述输出电抗器的另一端连接；以及
控制电路，向所述第1开关元件的控制端子发送第1选通信号，向所述第2开关元件的控制端子发送相位与所述第1选通信号相反的第2选通信号。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的电源装置，其特征在于，所述谐振用电抗器包括寄生电抗。
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