專利名稱：具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源及其切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于諸如打印機(jī)之類的電子和電氣設(shè)備的切換模式電源。
背景技術(shù)：
改善在電源電路中的功率效率對(duì)于克服正在變得越來越嚴(yán)重的環(huán)境和能量問題是必要的。圖1是傳統(tǒng)的切換模式電源(SMPS)的一部分的電路圖。
SMPS包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器100、電容器CT、電阻器RT、變壓器110、輸出二極管120、平滑電容器(planarizing capacitor)130和虛設(shè)電阻器(dummy resistor)140。
被提供到SMPS的輸入端子的交流功率經(jīng)由濾波器、橋式二極管整流器和電容器被轉(zhuǎn)換為直流功率。所轉(zhuǎn)換的直流功率經(jīng)由切換控制器的端子的PWM控制器100和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)而被切換。所轉(zhuǎn)換的直流功率經(jīng)由變壓器110而被提供到變壓器110的次級(jí)線圈。由變壓器110輸出并被提供到所述次級(jí)線圈的功率被輸出二極管120和平滑電容器130平滑，并且被輸出到需要所述功率的位置。
雖然在圖1中未示出，但是在圖1中的輸出功率被反饋(FB)到反饋控制器。如果所述輸出電壓大于基準(zhǔn)值，則使用可編程分路(shunt)調(diào)節(jié)器和分壓電阻器，所述反饋控制器向所述可編程分路調(diào)節(jié)器的端子提供電流，由此使得從光電耦合器的發(fā)光二極管(LED)發(fā)光?；蛘?，不向所述可編程分路調(diào)節(jié)器的所述端子提供電流，由此停止或不引起光電耦合器的發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。
PWM控制器100通過感測(cè)如上所述的基準(zhǔn)電壓來控制SMPS的切換操作，以便輸出電壓匹配基準(zhǔn)電壓。但是，傳統(tǒng)的SMPS不能檢測(cè)連接到輸出端子VOUT的負(fù)載，因此PWM控制器100總是以相同的頻率來執(zhí)行切換操作，而不論負(fù)載如何。結(jié)果，發(fā)生由于切換損耗而引起的低效率。另外，因?yàn)殡娏髁鬟^輸出虛設(shè)電阻器140而不論是否連接負(fù)載，因此總是發(fā)生功率損耗。而且，通過電阻器140的功率損耗在SMPS中產(chǎn)生熱量，其繼而使得在SMPS中發(fā)生另外的低效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源(SMPS)和SMPS的切換方法，所述SMPS可以通過當(dāng)在輸出端子沒有負(fù)載時(shí)根本地降低流過虛設(shè)電阻器的電流來最小化能耗。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源，用于向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供交流功率輸入，然后整流和輸出所述功率。所述切換模式電源(SMPS)包括切換單元，用于以由預(yù)定時(shí)間常數(shù)而確定的頻率來切換被輸入到所述變壓元件的初級(jí)線圈的交流功率，并且向所述變壓元件的所述次級(jí)線圈提供所切換的交流功率。SMPS還包括分流單元，用于當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流的電流或電壓大于或小于預(yù)定值時(shí)，將從所述次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器提供所分流的電流。SMPS還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)流到所述虛設(shè)電阻器的所分流的電流；以及控制單元，用于通過根據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)的所分流的電流來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)并且降低被提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來控制切換頻率。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源，用于向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供交流功率輸入，然后整流和輸出所述功率。所述切換模式電源(SMPS)包括切換單元，用于以由預(yù)定時(shí)間常數(shù)而確定的頻率切換被輸入到所述變壓元件的初級(jí)線圈的交流功率，并且向所述變壓元件的所述次級(jí)線圈提供所切換的交流功率。SMPS還包括分流單元，用于當(dāng)來自所述次級(jí)線圈的整流的電流或電壓輸出大于預(yù)定值時(shí)，將從所述次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器提供所分流的電流。SMPS還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)流到所述虛設(shè)電阻器的所分流的電流；以及控制單元，用于通過根據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)的分流電流來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)并且降低被提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來降低切換頻率。
所述分流單元可以當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流電壓小于基準(zhǔn)值時(shí)停止對(duì)流向所述虛設(shè)電阻器的電流分流。如果所述檢測(cè)單元不能檢測(cè)到流向所述虛設(shè)電阻器的電流，則所述控制單元可以控制所述切換單元以按照所述預(yù)定時(shí)間常數(shù)的頻率來操作。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種切換切換模式電源的方法，所述切換模式電源用于在按照由預(yù)定時(shí)間常數(shù)所確定的頻率切換功率后向變壓元件提供交流功率，并且整流和輸出來自所述變壓元件的次級(jí)線圈的功率。所述切換方法包括將整流的輸出電壓與基準(zhǔn)值相比較，當(dāng)整流的輸出電壓大于所述基準(zhǔn)值時(shí)將所整流的輸出電流分流，并且檢測(cè)流向虛設(shè)電阻器的所述分流電流。所述方法還包括改變所述預(yù)定時(shí)間常數(shù)以降低所述切換頻率，以便降低被提供到所述變壓元件的交流功率。
所述切換方法可以還包括在將所整流的輸出電流分流后，如果在分流和向所述虛設(shè)電阻器提供電流后所述整流輸出電壓小于所述基準(zhǔn)值，則阻塞被提供到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流，并且將用于確定所述切換頻率的時(shí)間常數(shù)保持為預(yù)定時(shí)間常數(shù)。


通過參見附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它示例性特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是傳統(tǒng)切換模式電源(SMPS)的一部分的電路圖；圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS的一部分的方框圖；圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS的一部分的電路圖；圖4是圖解按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS的切換方法的流程圖；圖5是其中進(jìn)行試驗(yàn)的、按照本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的SMPS的電路圖；圖6是圖解使用圖5中圖解的電路的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
在全部附圖中，相同的附圖標(biāo)號(hào)應(yīng)當(dāng)被理解為指示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在本說明中例示的事項(xiàng)被提供以幫助綜合理解參見附圖而公開的本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對(duì)在此所述的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。為了清楚和簡(jiǎn)潔，省略公知功能和結(jié)構(gòu)的說明。
圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的切換模式電源(SMPS)的一部分的方框圖。
按照一個(gè)示例性實(shí)施例的SMPS中，交流功率被輸入到變壓元件210的初級(jí)線圈、被提供到變壓元件210的次級(jí)線圈、然后被整流和輸出，所述SMPS可以包括下面的部件。切換單元200以由預(yù)定時(shí)間常數(shù)確定的頻率來切換被輸入到變壓元件210的初級(jí)線圈的交流功率，并且向變壓元件210的次級(jí)線圈提供交流功率。如果從次級(jí)線圈輸出的整流電流或電壓小于或大于預(yù)定值，則分流單元220將從所述次級(jí)線圈輸出的整流電流分流，并且向虛設(shè)電阻器230提供所述分流電流。檢測(cè)單元240檢測(cè)分流電流向虛設(shè)電阻器230的流動(dòng)?？刂茊卧?50通過控制切換速度而降低被發(fā)送到變壓元件210的初級(jí)線圈的電流，通過根據(jù)檢測(cè)單元240的檢測(cè)結(jié)果而改變切換單元200的時(shí)間常數(shù)來控制所述切換速度。在圖2中，未示出與整流和平滑從變壓元件210輸出的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的SMPS的部件。
在圖1中圖解的傳統(tǒng)SMPS中的問題之一是電流連續(xù)地流過虛設(shè)電阻器140，而不論在輸出端子VOUT是否有負(fù)載。在圖2中的虛設(shè)電阻器230與在圖1中圖解的虛設(shè)電阻器140相關(guān)聯(lián)。
傳統(tǒng)SMPS的另一個(gè)問題是在另一個(gè)輸出端子的最大負(fù)載或?qū)?yīng)的輸出端子的最小負(fù)載(這被稱為交叉條件)期間發(fā)生交叉調(diào)節(jié)，從而增大對(duì)應(yīng)的輸出端子的電壓。即，所述對(duì)應(yīng)的輸出端子是變壓器110的輸出端子，在其有最小負(fù)載或幾乎沒有負(fù)載。在這種情況下，必須包括虛設(shè)電阻器，以便對(duì)應(yīng)端子產(chǎn)生最小負(fù)載。
分流單元220在所述交叉條件下檢測(cè)在對(duì)應(yīng)的輸出端子的增大的電壓或降低的電流，如果所檢測(cè)的電壓大于基準(zhǔn)值或所檢測(cè)的電流小于基準(zhǔn)值，則將從變壓元件210的次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器230提供所述分流電流。
分流單元220包括連接到虛設(shè)電阻器230的二極管。當(dāng)整流電流在從變壓元件210的次級(jí)線圈輸出后改變時(shí)，分流單元220經(jīng)由二極管按照電壓變化來對(duì)所整流的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器230提供所述分流電流。換句話說，雖然在傳統(tǒng)的SMPS中電流總是被提供到虛設(shè)電阻器140而與是否存在負(fù)載無關(guān)，但是在本發(fā)明的SMPS中所述電流僅僅在如上所述的特定條件下被分流，并且僅僅當(dāng)沒有負(fù)載時(shí)流過虛設(shè)電阻器230。
檢測(cè)單元240感測(cè)被提供到虛設(shè)電阻器230的電流，并且將此通知到控制單元250。檢測(cè)單元240向控制單元250通知流過虛設(shè)電阻器230的電流，表示在SMPS的輸出端子沒有負(fù)載。
從SMPS的角度來看，在其輸出端子沒有負(fù)載，并且如果提供到變壓元件210以及虛設(shè)電阻器230的功率降低，則可以節(jié)能。為了實(shí)現(xiàn)此目的，如果檢測(cè)單元240檢測(cè)到流向虛設(shè)電阻器230的電流，則控制單元250改變切換單元200的時(shí)間常數(shù)，并且控制切換單元200的操作頻率。結(jié)果，改變切換單元200的切換頻率，并且降低提供到變壓元件210的初級(jí)線圈的功率。因此，當(dāng)在SMPS的輸出端子沒有負(fù)載時(shí)可以控制SMPS的輸出。
將說明在所述交叉條件下使用電壓增大條件的本發(fā)明的示例性配置的細(xì)節(jié)。
在圖2中，分流單元220的功能限于如果從次級(jí)線圈輸出的整流電壓大于基準(zhǔn)值，則劃分從次級(jí)線圈輸出的電流，并且向虛設(shè)電阻器230提供分流電流?？刂茊卧?50的功能限于按照檢測(cè)單元240的檢測(cè)結(jié)果來改變切換單元200的時(shí)間常數(shù)，并且降低切換頻率，由此降低被提供到變壓元件210的初級(jí)線圈的功率。
如果從次級(jí)線圈輸出的整流電壓小于基準(zhǔn)值，則分流單元220停止分流被提供到虛設(shè)電阻器230的電流，并且阻塞流向虛設(shè)電阻器230的電流。如果檢測(cè)單元240未檢測(cè)到流向虛設(shè)電阻器230的電流，則控制單元250控制所述切換單元200在預(yù)定時(shí)間常數(shù)，即初始時(shí)間常數(shù)，的頻率上操作。
分流單元220可以包括連接到虛設(shè)電阻器230的二極管設(shè)備，并且如果整流電壓大于基準(zhǔn)值則經(jīng)由所述二極管設(shè)備來分流被輸出到虛設(shè)電阻器230的整流電流。
檢測(cè)單元240可以包括連接到虛設(shè)電阻器230的光電耦合器發(fā)光單元。當(dāng)被提供到虛設(shè)電阻器230的分流電流通過所述光電耦合器發(fā)光單元時(shí)，檢測(cè)單元240可以通過檢測(cè)從光電耦合器發(fā)光單元發(fā)出的光，來檢測(cè)流過虛設(shè)電阻器230的電流?？刂茊卧?50可以包括光電耦合器光接收單元和連接到所述光電耦合器光接收單元的控制電容器。所述光電耦合器光接收單元檢測(cè)在檢測(cè)單元240中包括的所述光電耦合器發(fā)光單元發(fā)出的光，并且提供電流。然后，當(dāng)所提供的電流通過控制電容器時(shí)，根據(jù)控制電容器的容量來改變切換單元200的時(shí)間常數(shù)。因此，按照由所改變的時(shí)間常數(shù)確定的改變的頻率來改變切換頻率。
圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS的一部分的電路圖。具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS包括在前一示例性實(shí)施例中所描述的所有部件。與在圖1中圖解的傳統(tǒng)SMPS相比較，在圖3中的SMPS包括近似于變壓元件310的初級(jí)線圈的單元380和近似于變壓元件310的次級(jí)線圈的單元390。
下面說明在圖3中圖解的電路圖的操作。
在圖3中圖解的切換單元300是在傳統(tǒng)SMPS中通常使用的設(shè)備。在傳統(tǒng)技術(shù)中僅僅通過單個(gè)電容器353來確定切換單元300的時(shí)間常數(shù)，但是在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，使用單元380來根據(jù)在SMPS的輸出端子是否有負(fù)載而有效地改變時(shí)間常數(shù)。
當(dāng)在SMPS的輸出端子VOUT有負(fù)載時(shí)，換句話說，當(dāng)SMPS不處于交叉條件中時(shí)，由于諸如二極管的設(shè)備而導(dǎo)致電流不流向虛設(shè)電阻器330，特別是齊納二極管321、MOSFET 323阻塞電流。因此，在圖3中的SMPS與在圖1中圖解的傳統(tǒng)SMPS不同，在傳統(tǒng)SMPS中，即使當(dāng)在SMPS的輸出端子VOUT有負(fù)載時(shí)，仍有少量的電流被提供到虛設(shè)電阻器140。
當(dāng)在圖3中在輸出端子VOUT沒有負(fù)載時(shí)，電壓由于如上所述的交叉條件而增大，并且電流流過齊納二極管321。如果流過齊納二極管321的電流超過預(yù)定值，則MOSFET 323向虛設(shè)電阻器330提供電流。如果齊納二極管321的特性被改變，則如果輸出電壓VOUT大于預(yù)定值，電流則可以通過齊納二極管321。
當(dāng)電流流過虛設(shè)電阻器330時(shí)，按照虛設(shè)電阻器330的電阻來保持特定的負(fù)載，由此防止由交叉條件引起的增大的電壓。在這種情況下，齊納二極管321和MOSFET 323被包括在分流單元220中，并且電阻器322防止在地(GND)和信號(hào)線(VOUT)之間發(fā)生短路。
當(dāng)電流流過虛設(shè)電阻器330時(shí)，從光電耦合器發(fā)光單元340發(fā)光以指示電流流過虛設(shè)電阻器330。通過在光電耦合器351中包括的光電耦合器光接收單元(未示出)來感測(cè)所發(fā)出的光。所述光電耦合器光接收單元向光電耦合器351施加電流。
變壓元件310的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈應(yīng)當(dāng)電分離。因此，可以使用諸如光電耦合器發(fā)光單元340和在光電耦合器351中的接收單元之類的光發(fā)射和接收設(shè)備來發(fā)送和接收在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈檢測(cè)的結(jié)果。
在傳統(tǒng)的SMPS中，通過電容器353來確定用于確定切換單元300的切換頻率的時(shí)間常數(shù)。但是，在本發(fā)明的所述示例性實(shí)施例中，通過由控制電容器352確定的電容來確定所述時(shí)間常數(shù)。所述控制電容器和電容器353并聯(lián)。按照對(duì)應(yīng)于所確定的時(shí)間常數(shù)的頻率，功率被切換單元300切換，并且被提供到變壓元件310。
按照并聯(lián)的電容器352和353來增大整體電容，并且因?yàn)樗龃蟮碾娙荻鄳?yīng)降低切換頻率。結(jié)果，降低了被提供到變壓元件310的功率。換句話說，通過當(dāng)在輸出端子VOUT沒有負(fù)載時(shí)降低被提供到變壓元件310的功率，來降低能耗。
如果連接到輸出端子VOUT的系統(tǒng)需要功率，即如果存在負(fù)載，則去除了交叉條件。因此，降低了電壓，并且電流不流過分流單元220(見圖2)的齊納二極管321，MOSFET 323被導(dǎo)通，因此，電流不流至虛設(shè)電阻器330。因此，從光電耦合器單元340不發(fā)光，并且光電耦合器351中的光電耦合器光接收單元不接收任何光。結(jié)果，控制電容器352被打開，并且以由按照電容器353的時(shí)間常數(shù)確定的初始頻率，由切換單元300將功率切換到變壓元件310。
如上所述，本發(fā)明的示例性實(shí)施例的SMPS當(dāng)存在負(fù)載時(shí)完全地阻塞了流向虛設(shè)電阻器330的電流，并且僅僅當(dāng)沒有負(fù)載時(shí)允許電流流向虛設(shè)電阻器330。因此，SMPS通過最小化被提供到變壓元件310的功率量，來降低由于切換損耗而導(dǎo)致的能耗。
參見圖2，在檢測(cè)單元240中包括光電耦合器發(fā)光單元340，并且在控制單元250中包括光電耦合器光接收單元351和控制電容器352。
圖4是圖解按照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有有源模式檢測(cè)功能的SMPS的切換方法的流程圖。
SMPS的切換方法，在所述SMPS中交流功率在以按照預(yù)定時(shí)間常數(shù)而確定的頻率而被切換后被提供到變壓元件310，然后在被整流后被從變壓元件的次級(jí)線圈輸出，所述方法包括將整流輸出的電壓與基準(zhǔn)值相比較(步驟400)；當(dāng)所述輸出電壓大于基準(zhǔn)值時(shí)，將整流的輸出電流分流，并且向虛設(shè)電阻器330提供所述電流(步驟410)；以及通過檢測(cè)流向虛設(shè)電阻器330的電流并且改變預(yù)定時(shí)間常數(shù)和降低切換頻率，來降低被提供到變壓元件310的交流功率量(步驟420)。
如果當(dāng)在電流被分流并提供到虛設(shè)電阻器330后再次施加負(fù)載時(shí)整流輸出的電壓小于基準(zhǔn)值(步驟430)，則阻塞被分流和提供到虛設(shè)電阻器330的電流，并且用于所述切換頻率的時(shí)間常數(shù)恢復(fù)到預(yù)定初始值(步驟440)。
如果在步驟400輸出電壓小于基準(zhǔn)值，則不連接虛設(shè)電阻器(步驟450)，并且SMPS以初始頻率切換(步驟460)。
SMPS的切換方法與在圖2和3中圖解的SMPS的操作相同，因此在此不再說明。
圖5是其中進(jìn)行試驗(yàn)的、按照本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的SMPS的電路圖，圖6是圖解使用圖5中圖解的電路的試驗(yàn)結(jié)果的圖。
在圖5中，D1圖解了齊納二極管321(見圖3)，M2圖解了MOSFET 323(見圖3)，y1表示被施加到虛設(shè)電阻器330的電壓(見圖3)，并且y2表示齊納二極管D 1的電壓輸出。在圖6中，y4表示來自SMPS的輸出端子VOUT(見圖3)的電壓輸出。圖6圖解了電壓y1、y2和y4。
可以從在圖6中的試驗(yàn)結(jié)果看出，如果從輸出端子輸出的電壓大于預(yù)定電壓，則電流開始通過齊納二極管321，并且MOSFET 323通過齊納二極管321的操作而導(dǎo)通。結(jié)果，電流被分流，并且流向虛設(shè)電阻器，所述虛設(shè)電阻器控制電流。
按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的SMPS向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供輸入功率，然后整流和輸出功率。SMPS包括切換單元，它以由預(yù)定時(shí)間常數(shù)確定的頻率來切換被輸入到變壓元件的初級(jí)線圈的交流功率，并且向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供所切換的交流功率。SMPS還包括分流單元，它當(dāng)從次級(jí)線圈輸出的整流電流或電壓大于或小于預(yù)定值時(shí)對(duì)從次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器提供所述分流電流。SMPS還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)流向虛設(shè)電阻器的分流電流；以及控制單元，通過根據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)的分流電流來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)，并且降低被提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來控制切換頻率。在所述SMPS中，可以在交叉條件下控制虛設(shè)電阻器的端子的電流，當(dāng)在正常狀態(tài)中時(shí)控制流向虛設(shè)電阻器的電流，從而防止在虛設(shè)電阻器中總是發(fā)生的能量損耗，并且可以降低在待機(jī)狀態(tài)期間的切換頻率以降低切換損耗。結(jié)果，可以降低用于切換交流功率的切換MOSFET中消耗的熱能。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例具體示出和說明了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。所述示例性實(shí)施例應(yīng)當(dāng)僅僅在說明性含義上被考慮，而不是用于限定。因此，并非通過示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明、而是通過所附的權(quán)利要求來限定本發(fā)明的范圍，并且在所述范圍內(nèi)的所有差別將被解釋為被包括在本發(fā)明中。而且，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以明白，可以使用一般的編程方法以作為軟件或硬件的各種方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本申請(qǐng)要求2006年6月16日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2005-0052037號(hào)根據(jù)35U.S.C.119§(e)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容包含在此作為引用。
權(quán)利要求
1.一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源，所述切換模式電源包括切換單元，用于以由時(shí)間常數(shù)確定的頻率來切換輸入到變壓元件的初級(jí)線圈的交流功率，并且向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供所切換的交流功率；分流單元，用于當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流的電流或電壓大于或小于基準(zhǔn)值時(shí)，對(duì)從所述次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器提供分流電流；檢測(cè)單元，用于檢測(cè)流到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流；以及控制單元，用于通過根據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)的分流電流來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)，并且降低提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來控制切換頻率。
2.按照權(quán)利要求1的切換模式電源，其中，所述分流單元包括連接到虛設(shè)電阻器的二極管，并且當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流電流改變時(shí)所述分流單元按照電壓的改變而經(jīng)由所述二極管來向所述虛設(shè)電阻器提供整流電流。
3.按照權(quán)利要求1的切換模式電源，其中，所述檢測(cè)單元包括連接到所述虛設(shè)電阻器的光電耦合器發(fā)光單元，提供到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流當(dāng)電流通過光電耦合器時(shí)從光電耦合器發(fā)光單元發(fā)光，并且檢測(cè)流過所述虛設(shè)電阻器的電流。
4.按照權(quán)利要求1的切換模式電源，其中，所述切換模式電源被配置來向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供交流功率輸入，然后整流和輸出所述功率。
5.一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源，所述切換模式電源包括切換單元，用于以由時(shí)間常數(shù)確定的頻率來切換輸入到變壓元件的初級(jí)線圈的交流功率，并且向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供所切換的交流功率；分流單元，用于當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流的電壓大于基準(zhǔn)值時(shí)，對(duì)從所述次級(jí)線圈輸出的電流分流，并且向虛設(shè)電阻器提供分流電流；檢測(cè)單元，用于檢測(cè)流到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流；以及控制單元，用于通過根據(jù)所述檢測(cè)單元所檢測(cè)的分流電流來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)，并且降低提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來降低切換頻率。
6.按照權(quán)利要求5的切換模式電源，其中，當(dāng)從所述次級(jí)線圈輸出的整流電壓小于基準(zhǔn)值時(shí)所述分流單元停止對(duì)流向所述虛設(shè)電阻器的電流分流，以及如果所述檢測(cè)單元不能夠檢測(cè)到流向所述虛設(shè)電阻器的電流，則所述控制單元控制所述切換單元以按照所述時(shí)間常數(shù)的頻率來操作。
7.按照權(quán)利要求5的切換模式電源，其中，所述分流單元包括連接到所述虛設(shè)電阻器的二極管設(shè)備，并且所述分流單元被配置為如果所述整流電壓大于基準(zhǔn)電壓，則經(jīng)由二極管設(shè)備向所述虛設(shè)電阻器提供整流電流。
8.按照權(quán)利要求5的切換模式電源，其中，所述檢測(cè)單元包括連接到所述虛設(shè)電阻器的光電耦合器發(fā)光單元，當(dāng)分流電流通過光電耦合器時(shí)提供到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流從光電耦合器發(fā)光單元發(fā)光，并且檢測(cè)流過所述虛設(shè)電阻器的電流。
9.按照權(quán)利要求8的切換模式電源，其中，所述控制單元包括光電耦合器光接收單元；以及控制電容器，連接到所述光電耦合器光接收單元，其中，如果所述光電耦合器發(fā)光單元發(fā)光，則所述光電耦合器光接收單元被配置為檢測(cè)所發(fā)出的光并提供電流，當(dāng)電流通過所述控制電容器時(shí)所提供的電流按照控制電容器的電容來改變所述切換單元的時(shí)間常數(shù)，并且按照由所改變的時(shí)間常數(shù)確定的所改變的頻率來改變所述切換頻率。
10.按照權(quán)利要求5的切換模式電源，其中，所述切換模式電源被配置為向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供交流功率輸入，然后整流和輸出所述功率。
11.一種切換切換模式電源的方法，所述方法包括將整流的輸出電壓與基準(zhǔn)值相比較；當(dāng)整流的輸出電壓大于所述基準(zhǔn)值時(shí)對(duì)所整流的輸出電流分流；以及檢測(cè)流向虛設(shè)電阻器的分流電流，并且改變時(shí)間常數(shù)以降低切換頻率，來降低提供到所述變壓元件的交流功率。
12.按照權(quán)利要求11的切換方法，還包括在對(duì)所整流的輸出電流分流后，如果在分流和向所述虛設(shè)電阻器提供電流后所述整流輸出電壓小于所述基準(zhǔn)值，則阻塞提供到所述虛設(shè)電阻器的所述分流電流，并且把用于確定所述切換頻率的時(shí)間常數(shù)保持為時(shí)間常數(shù)。
13.按照權(quán)利要求11的切換方法，其中，所述切換模式電源被配置為按照由時(shí)間常數(shù)確定的頻率在切換功率后向所述變壓元件提供交流功率，并且整流和輸出從所述變壓元件的次級(jí)線圈輸出的功率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有有源負(fù)載檢測(cè)功能的切換模式電源(SMPS)，用于向變壓元件的初級(jí)線圈、然后向所述變壓元件的次級(jí)線圈提供交流功率輸入，然后整流和輸出所述交流功率。所述SMPS包括控制單元，用于通過根據(jù)電流來改變切換單元的時(shí)間常數(shù)并且降低被提供到所述變壓元件的所述初級(jí)線圈的功率量，來控制切換頻率?？梢栽诮徊鏃l件下控制電阻器端子的電流，并且可以當(dāng)在正常狀態(tài)中時(shí)控制流向所述電阻器的電流，由此防止總是在電阻器中發(fā)生能量損耗?？梢越档驮诖龣C(jī)狀態(tài)期間的切換頻率以降低切換損耗。
文檔編號(hào)G05F1/12GK1897431SQ20061009259
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者羅泰權(quán) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社