專利名稱：切換模式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及切換模式電源，更具體地，涉及具有模式切換單 元的電源，該模式切換單元通過(guò)從突發(fā)模式切換切換至正常模式切換 能夠消除在突發(fā)模式切換期間產(chǎn)生的音頻噪聲，并且通過(guò)從正常模式 切換切換至突發(fā)模式切換能夠使電源的待機(jī)功率最小化。
背景技術(shù)：
電子技術(shù)的進(jìn)步引起用作家庭用具或辦公設(shè)備的電子產(chǎn)品的發(fā) 展。必須為諸如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)(TV)、盒式磁帶錄象機(jī)(VCR)、數(shù) 字化視頻光盤(DVD)播放器、打印機(jī)以及復(fù)印機(jī)之類的電子設(shè)備供 電，以對(duì)它們進(jìn)行操作。
然而，這樣的電子設(shè)備包括大量的、由3至12伏直流(DC)電壓 驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體設(shè)備，不能直接將100至220伏的交流(AC)電壓施加到 電子設(shè)備。電源將100至220伏的AC電壓轉(zhuǎn)換為合適的DC電壓，然后 將其施加到半導(dǎo)體設(shè)備。通常使用切換模式電源(SMPS)作為電源。
圖1是傳統(tǒng)切換模式電源100的方框圖。傳統(tǒng)切換模式電源100包 括輸入電磁干擾(EMI)過(guò)濾單元IIO、 AC-DC整流器120、 DC-DC切 換變壓器130和輸出單元140。
輸入EMI過(guò)濾單元llO防止AC輸入線中的噪聲流入電源lOO，并且 防止電源100中的切換噪聲流入AC輸入線。在將AC電壓轉(zhuǎn)換為可用于 家用電器的DC電壓(例如3.3V、 5V或12V)之前，AC-DC整流器120 將經(jīng)過(guò)輸入EMI過(guò)濾單元110的AC電壓轉(zhuǎn)換為臨時(shí)DC電壓。DC-DC切換變壓器130通過(guò)執(zhí)行高速切換而將臨時(shí)DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，然后 通過(guò)使該AC電壓經(jīng)過(guò)變壓器而將其轉(zhuǎn)換為滿足輸出端需要的合適電 壓。變壓器的輸出端通過(guò)使用低通濾波器消除由于切換而產(chǎn)生的波動(dòng) (ripple)和噪聲。輸出單元140對(duì)經(jīng)過(guò)DC-DC切換變壓器130轉(zhuǎn)換和過(guò) 濾后的DC電壓進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸出純凈的電壓。
隨著最近對(duì)環(huán)境保護(hù)的大量關(guān)注，已經(jīng)將大多數(shù)電子設(shè)備設(shè)計(jì)為 具有節(jié)能功能。通常，電子設(shè)備在待機(jī)模式下比在正常操作模式下消 耗更少的功率。然而，在大多數(shù)情況下，電子設(shè)備在待機(jī)模式下比在 正常操作模式下花費(fèi)更多的時(shí)間，因此許多國(guó)家已經(jīng)有力地調(diào)整了待 機(jī)功率，所述待機(jī)功率是指在待機(jī)模式下的功率消耗。
待機(jī)功率是指當(dāng)電子設(shè)備與外部電源連接而不執(zhí)行主要功能時(shí) 或者當(dāng)電子設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式以等待"接通(on)"信號(hào)時(shí)，由該電子 設(shè)備所消耗的功率。即，待機(jī)功率不僅包括在將設(shè)備切斷時(shí)所消耗的 功率，還包括在設(shè)備處于待機(jī)模式時(shí)所消耗的功率。待機(jī)功率是指， 當(dāng)電子設(shè)備待機(jī)時(shí)所消耗的功率，即，與電子設(shè)備的功能無(wú)關(guān)的、為 了等待計(jì)算機(jī)信號(hào)或遠(yuǎn)程控制信號(hào)或計(jì)時(shí)器/監(jiān)視器顯示而不必要地 使用的功率。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)在1999年提出了旨在將待機(jī)功率 減小至小于1W的"1瓦特倡議"。因此，必須將出口至歐洲國(guó)家的電子 設(shè)備的待機(jī)功率減小至小于1W。
切換模式電源100總是遭受由于DC-DC切換變壓器130的切換而 引起的功率損耗。使用了通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換來(lái)輸出電壓的方法， 以將切換模式電源的待機(jī)功率減小至小于1W。即，如果輸出端消耗大 量功率，則通過(guò)執(zhí)行正常模式切換而將電壓施加到輸出端，如果輸出 端消耗少量功率，則通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換而將電壓施加到輸出端， 從而將切換模式電源100的待機(jī)功率減小至小于1W。然而，當(dāng)切換模 式電源100通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換來(lái)將電壓施加到輸出端時(shí)，突發(fā)模式 下切換頻率落入20Hz至20kHz的音頻帶范圍內(nèi)，從而在切換模式電源 IOO的變壓器中出現(xiàn)音頻噪聲
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種電源，其允許用戶選擇突發(fā)模式切換或正常 模式切換，其中，突發(fā)模式切換產(chǎn)生音頻噪聲然而減少電源的待機(jī)功 率消耗，正常模式切換不產(chǎn)生音頻噪聲然而增大電源的待機(jī)功率消耗。 因此，通過(guò)不僅滿足使電源的待機(jī)功率最小化的要求還滿足消除音頻 噪聲的要求，能夠改善用戶便利性。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種切換模式電源，其通過(guò)根 據(jù)輸出端上的負(fù)載執(zhí)行正常模式切換或突發(fā)模式切換，在輸出端輸出 電壓，該電源包括模式切換單元，模式切換單元通過(guò)從突發(fā)模式切換 切換至正常模式切換來(lái)消除由于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲，以 及通過(guò)從正常模式切換切換至突發(fā)模式切換來(lái)使電源的待機(jī)功率最小 化。
模式切換單元可以包括偽電阻器，在與輸出端連接時(shí)消耗功率；
以及開關(guān)，允許電流流經(jīng)偽電阻器或者防止電流流經(jīng)偽電阻器。
輸出端可以輸出5V即+5Vsb的待機(jī)電壓。
偽電阻器可以并聯(lián)在輸出端與接地端之間，以及開關(guān)可以與偽電 阻器串聯(lián)。
開關(guān)可以被安裝在電源的外部。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，本實(shí)用新型的 以上和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中 圖l是傳統(tǒng)切換模式電源的方框圖2是示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、待機(jī)功率小于預(yù)
定值的切換模式電源的電路圖3A是在正常模式切換期間的切換電壓的波形圖； 圖3B是在突發(fā)模式切換期間的切換電壓的波形圖； 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電源的電路圖；以及 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)電源的示意圖，其中在
所述計(jì)算機(jī)電源的外部安裝開關(guān)。
具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖更加詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
圖2示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、待機(jī)功率小于預(yù)定 值的切換模式電源200 (在下文中稱為"電源")的電路圖。
在下文中，將描述待機(jī)功率小于1W的電源200。
在本實(shí)用新型所屬的技術(shù)領(lǐng)域中，待機(jī)功率小于1W的電源200是 公知的。因此，圖2示意性地示出了電源200的一些內(nèi)部組件。電源200 能夠輸出多個(gè)電壓，然而為了便于說(shuō)明僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的 電壓輸出Vout。
經(jīng)由電磁干擾(EMI)過(guò)濾單元(未示出)和AC-DC整流器(未 示出)將施加至電源200的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。經(jīng)由DC-DC切換變 壓器(未示出)的切換電路(未示出)將該DC電壓轉(zhuǎn)換為短時(shí)的脈沖 型切換電壓。將該切換電壓施加至變壓器220的初級(jí)線圈，利用與變壓 器220的次級(jí)線圈的一端耦合的二極管和電容將所述切換電壓轉(zhuǎn)換為 合適的DC電壓Vout，然后將其輸出。
根據(jù)前向式(forward type )和回掃式(flyback type)來(lái)例證DC-DC 切換變壓器的切換電路?；貟呤街饕糜谀軌蜉敵龆鄠€(gè)小于50W的電 壓的小型切換電路。根據(jù)本實(shí)用新型可以將前向式和回掃式都應(yīng)用于 電源200。
電源200總是具有由DC-DC切換變壓器的電壓切換而引起的功率 損耗。如果輸出端240消耗的功率量大，則由電壓切換引起的功率損耗 不明顯大于傳送至電子產(chǎn)品的功率。然而，當(dāng)與輸出端240連接的電子 設(shè)備進(jìn)入節(jié)能模式或待機(jī)模式時(shí)，所以由電壓切換引起的功率損耗變 大，這是因?yàn)閷?duì)于保持所進(jìn)入的模式操作而言僅僅最小數(shù)量的電路 是必須的，并且不需要大量的功率。因此，如果由電源200供電的電子 設(shè)備處于節(jié)能模式或待機(jī)模式，則通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換而不是正常 模式切換來(lái)減少功率損耗，可以將電源200的待機(jī)功率減小至小于1W。
在由電源200供電的電子設(shè)備正常工作時(shí)，g口，在輸出端240處消 耗的功率量大時(shí)，電源200通過(guò)執(zhí)行正常模式切換將電壓Vout施加至輸 出端240。然而，在電子設(shè)備待機(jī)時(shí)，即在輸出端240處消耗的功率量
6小時(shí)，電源200通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換將電壓Vout施加至輸出端240， 以便將待機(jī)功率減小至小于1W，。
圖3A是在正常模式切換期間的切換電壓的波形圖。x軸表示時(shí)間， y軸表示電壓。參照?qǐng)D3A，在正常模式切換期間，以脈沖的形式快速 地對(duì)切換電壓進(jìn)行切換。經(jīng)由變壓器和輸出電路在輸出端將切換電壓 轉(zhuǎn)換為合適的電壓。在正常模式切換期間使用的切換電壓的頻率高于 20kHz，因此在DC電壓的轉(zhuǎn)換期間不產(chǎn)生音頻噪聲。
圖3B是在突發(fā)模式切換期間的切換電壓的波形圖。x軸表示時(shí)間， y軸表示電壓。如圖3B所示，如果由電源供電的電子設(shè)備進(jìn)入節(jié)能模 式或待機(jī)模式，則與在正常模式切換期間不同，在突發(fā)模式切換(所 謂的間歇切換)期間，以脈沖的形式迅速地對(duì)切換電壓的預(yù)定部分進(jìn) 行切換，而不對(duì)切換電壓的其他部分進(jìn)行切換。因此，在突發(fā)模式切 換期間，切換后的DC電壓部分的頻率落入20Hz至20kHz的音頻范圍 內(nèi)。這樣，在切換電壓的轉(zhuǎn)換和輸出過(guò)程中產(chǎn)生了音頻噪聲(振動(dòng)聲 音(oscillating sound)或蜂鳴(hum))。
圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電源400的電路圖。電源400是 切換模式電源，其通過(guò)根據(jù)輸出端440的負(fù)載執(zhí)行正常模式切換或突發(fā) 模式切換，在輸出端440輸出電壓Vout。電源400包括模式切換單元450， 模式切換單元450通過(guò)從突發(fā)模式切換切換至正常模式切換來(lái)消除在 突發(fā)模式切換期間產(chǎn)生的音頻噪聲，以及通過(guò)從正常模式切換切換至 突發(fā)模式切換來(lái)使電源400的待機(jī)功率最小化。
如果由電源400供電的電子設(shè)備正常工作，即，如果輸出端440上 的負(fù)載大，則電源400通過(guò)執(zhí)行正常模式切換在輸出端400輸出電壓 Vout。如果電子設(shè)備處于待機(jī)模式或節(jié)能模式，即，如果輸出端440 上的負(fù)載小，則電源400通過(guò)執(zhí)行突發(fā)模式切換在輸出端440輸出電壓 Vout，以便將待機(jī)功率減小至小于1W。
電源400中的變壓器220、 二極管以及電容的結(jié)構(gòu)與圖2中所示的 相同。
盡管未示出，然而電源400還可以包括除了輸出端440以外的多個(gè) 輸出端，并且可以在多個(gè)輸出端輸出不同大小的DC電壓。電源400可以用于不同類型的電子設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)。根據(jù)本實(shí)
用新型的實(shí)施例的電源400可以是計(jì)算機(jī)電源。這樣，輸出端440可以 輸出5V (+5Vsb)的待機(jī)電壓。計(jì)算機(jī)電源提供多個(gè)輸出電壓，例如 十12VDC、陽(yáng)12VDC、十5VDC、十3.3VDC和+5Vsb，可以輸出5V (+5Vsb) 待機(jī)電壓的電源400即使在計(jì)算機(jī)處于待機(jī)模式的情況下也可以輸出 +5￥的待機(jī)電壓。
模式切換單元450包括偽電阻器460，在與輸出端440連接時(shí)消 耗功率；以及切換470,允許電流流經(jīng)偽電阻器460或者防止電流流經(jīng) 偽電阻器460。
偽電阻器460可以連接在輸出端440與接地端430之間。開關(guān)470與 偽電阻器460串聯(lián)，以便允許電流流經(jīng)偽電阻器460或者防止電流流經(jīng) 偽電阻器460。
根據(jù)系統(tǒng)條件可以將偽電阻器460設(shè)計(jì)為具有不同容量，使得可 以在輸出端440消耗電功率而不導(dǎo)致音頻噪聲的產(chǎn)生(使得可以將突發(fā) 模式切換轉(zhuǎn)化為正常模式切換)。電源400通過(guò)檢驗(yàn)在輸出端440消耗的 電源電壓(power voltage)來(lái)確定與輸出端440連接的電子設(shè)備是正常 運(yùn)行或是處于待機(jī)模式，然后根據(jù)確定結(jié)果來(lái)執(zhí)行正常模式/突發(fā)模式 切換。如果將開關(guān)470導(dǎo)通以允許偽電阻器460消耗電功率，則電源400 也通過(guò)執(zhí)行正常模式切換而不是突發(fā)模式切換來(lái)在輸出端440輸出電 壓，即使由電源400供電的電子設(shè)備處于待機(jī)模式或節(jié)能模式。
偽電阻器460增大了輸出端440處的功率消耗，因此電源400的待 機(jī)功率大于1W。然而，偽電阻器460可以通過(guò)從突發(fā)模式切換切換至 正常模式切換來(lái)消除電源400中產(chǎn)生的音頻噪聲。
開關(guān)470允許電流流經(jīng)偽電阻器460或者防止電流流經(jīng)偽電阻器 460。容易地，可以將切換470例證為交替轉(zhuǎn)換開關(guān)(seesaw switch) 或按鈕開關(guān)。
此外，開關(guān)470通過(guò)防止電流流經(jīng)偽電阻器460來(lái)允許在電源400 中執(zhí)行突發(fā)模式切換，由此將電源400的待機(jī)功率減小至小于1W。
如果將開關(guān)470切斷以防止電流流經(jīng)偽電阻器460，則可以將電源 400的待機(jī)功率減小至小于1W，而由于突發(fā)模式切換導(dǎo)致可能在電源400中產(chǎn)生音頻噪聲。這樣，通過(guò)導(dǎo)通開關(guān)470以允許電流流經(jīng)偽電阻 器460，可以消除音頻噪聲。如果電流流經(jīng)偽電阻器460，則輸出端440 的負(fù)載增大并且將突發(fā)模式切換切換至正常模式切換，由此消除了由 于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲。
因此，通過(guò)導(dǎo)通或切斷開關(guān)470，能夠?qū)㈦娫?00的待機(jī)功率減小 至小于1W，或者消除由于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲。
可以將開關(guān)470安裝在電源400的外部。這樣，用戶可以容易地選 擇是將電源400的待機(jī)功率減小至小于1W，還是消除在突發(fā)模式中產(chǎn) 生的音頻噪聲。
圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)電源500的示意圖，其中 將開關(guān)510安裝在計(jì)算機(jī)電源500的外部。參照?qǐng)D5，計(jì)算機(jī)電源500包 括插頭550、散熱單元530、多個(gè)輸出端520、外殼500以及風(fēng)扇單元540。 如圖5所示，可以將開關(guān)510安裝在計(jì)算機(jī)電源500的外部。用戶通過(guò)選 擇性地操作開關(guān)510可以容易確定是將計(jì)算機(jī)電源500的待機(jī)功率減小 至小于1W，還是消除由于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲。
根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例，切換模式電源包括具有開關(guān)的模 式切換單元，使得用戶可以容易確定是使切換模式電源的待機(jī)功率最 小化，還是消除由于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲。
雖然已經(jīng)參照本實(shí)用新型的具體實(shí)施例具體地示出并描述了本 實(shí)用新型，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離由所附權(quán)利要求 所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié) 上的各種改變。
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權(quán)利要求1. 一種切換模式電源，其通過(guò)根據(jù)輸出端上的負(fù)載執(zhí)行正常模式切換或突發(fā)模式切換，在輸出端輸出電壓，該電源包括模式切換單元，所述模式切換單元通過(guò)從突發(fā)模式切換切換至正常模式切換來(lái)消除由于突發(fā)模式切換而引起的音頻噪聲，以及通過(guò)從正常模式切換切換至突發(fā)模式切換來(lái)使電源的待機(jī)功率最小化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源，其中，模式切換單元包括 偽電阻器，在與輸出端連接時(shí)消耗功率；以及開關(guān)，允許電流流經(jīng)偽電阻器或者防止電流流經(jīng)偽電阻器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中，輸出端輸出5V即+5Vsb的 待機(jī)電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中偽電阻器并聯(lián)在輸出端與接 地端之間，以及開關(guān)與偽電阻器串聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一個(gè)所述的電源，其中，開關(guān)被安裝 在電源的外部。
專利摘要提供一種切換模式電源，其通過(guò)根據(jù)輸出端上的負(fù)載執(zhí)行正常模式切換或突發(fā)模式切換，在輸出端輸出電壓。該電源包括模式切換單元，模式切換單元通過(guò)從突發(fā)模式切換切換至正常模式切換來(lái)消除由于突發(fā)模式切換而產(chǎn)生的音頻噪聲，以及通過(guò)從正常模式切換切換至突發(fā)模式切換來(lái)使電源的待機(jī)功率最小化。該電源包括模式切換單元，模式切換單元具有偽電阻器和開關(guān)，使得用戶可以確定是使電源的待機(jī)功率最小化還是消除由于突發(fā)模式切換而引起的音頻噪聲。
文檔編號(hào)H02M7/02GK201307831SQ200820234080
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者徐玟煥, 李相周 申請(qǐng)人:扎爾曼技術(shù)株式會(huì)社