專利名稱：采用功率降低器的功率適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電力電子學(xué)，更具體地，涉及用于空載或輕載設(shè)備的包括功率 降低器的功率適配器及其操作方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)模式的功率轉(zhuǎn)換器(也稱“功率轉(zhuǎn)換器”或“調(diào)節(jié)器”)是將輸入電壓波形轉(zhuǎn) 換為特定的輸出電壓波形的供電或功率處理電路。DC-DC功率轉(zhuǎn)換器將直流(“dc”)輸入 電壓轉(zhuǎn)換為dc輸出電壓。與功率轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)的控制器通過控制功率開關(guān)中使用的導(dǎo)通 周期來管理其操作。通常，控制器在反饋回路配置(也稱“控制回路”或“閉環(huán)控制回路”) 中耦合在功率轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出之間。通常，控制器測(cè)量功率轉(zhuǎn)換器的輸出特征(例如，輸出電壓，輸出電流，或輸出電 壓和輸出電流的組合)，并在此基礎(chǔ)上修改功率轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的占空比。占空比“D”是 表示功率開關(guān)的導(dǎo)通周期與其開關(guān)周期的比例。因此，如果功率開關(guān)導(dǎo)通達(dá)半個(gè)開關(guān)周期， 則該功率開關(guān)的占空比將是0.5(或百分之50)。此外，隨著系統(tǒng)(例如，由功率轉(zhuǎn)換器供電 的微處理器)中電壓或電流的動(dòng)態(tài)變化(例如，由于微處理器上計(jì)算負(fù)載的變化)，控制器 應(yīng)當(dāng)配置為動(dòng)態(tài)提高或降低其中功率開關(guān)的占空比，以便將例如輸出電壓之類的輸出特征 維持在期望的值。設(shè)計(jì)用于將交流(“ac”)干線電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)后的dc輸出電壓以便為電子負(fù)載 (例如打印機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，或個(gè)人計(jì)算機(jī))供電的、具有低額定功率的功率轉(zhuǎn)換器通常稱 為“ac功率適配器”或“功率適配器”，或者這里更簡潔地稱為“適配器”。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求持 續(xù)降低空載供電損耗，以降低由數(shù)百萬個(gè)保持插入但卻未被使用的功率適配器所消耗的功 率。從處于空閑或休眠模式(這是家庭或者辦公環(huán)境中的此類設(shè)備在多數(shù)時(shí)間中的操作狀 態(tài))的電子設(shè)備所代表的典型負(fù)載的角度來看，建立了甚低輸出功率水平處的效率需求。功率適配器的空載功耗通常由三種現(xiàn)象支配。第一種現(xiàn)象涉及用以從高壓功率總 線到向適配器的控制器提供功率所汲取的電流。當(dāng)適配器正在操作并且可以從變壓器的輔 助線圈提供功率時(shí)，高壓功率汲取有時(shí)會(huì)切斷。然而，當(dāng)適配器未操作時(shí)(例如，啟動(dòng)狀況 或控制器完全關(guān)閉的情況)，高壓供應(yīng)總線直接為控制器提供功率。盡管啟動(dòng)或保持控制器 操作所需的電流可能較小，但是其來自高壓總線的這一事實(shí)導(dǎo)致來自適配器輸入的超過最 優(yōu)的功率汲取。第二種現(xiàn)象涉及跨適配器的“X-電容器”(即，安全額定電容器)而耦合的分泄電 阻器中的電流。X-電容器是跨功率轉(zhuǎn)換器的ac輸入功率干線(也稱為“ac干線”)而耦 合的電容器，用以降低由功率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生并被導(dǎo)回ac干線的電磁干擾(‘ ΜΙ”)。“Y-電 容器”(即，安全額定電容器)是耦合在到功率轉(zhuǎn)換器的ac干線與輸入側(cè)接地導(dǎo)體之間的 EMI-降低電容器。X-電容器和Y-電容器二者的特征均是與相應(yīng)電容器需要維持的峰值電 壓相關(guān)的安全額定電壓。當(dāng)從ac干線斷開時(shí)，X-電容器應(yīng)該在短時(shí)間內(nèi)分泄降低到低電 壓。分泄降低χ-電容器的電壓通常利用跨電容器耦合的分泄電阻器來完成。
第三種現(xiàn)象涉及柵極驅(qū)動(dòng)以及其他不因負(fù)載而變化的持續(xù)性功耗。第三種現(xiàn)象通 常通過使用突發(fā)模式的操作來加以解決，其中控制器在一段時(shí)間(例如，1秒鐘)內(nèi)被禁用， 隨后是高功率操作的短脈沖(例如，10毫秒(“ms”))，以提供較低的平均輸出功率。第二 種現(xiàn)象的解決通常是通過以允許減小X-電容器尺寸的各種方式來降低生成的EMI，這允許 降低分泄電阻器電流。上述第一種現(xiàn)象通常未被解決。即使在控制器被禁用時(shí)，它仍然汲取少量但是重要的功率量。而且，不管負(fù)載水平 如何，與X-電容器并聯(lián)耦合的分泄電阻器汲取連續(xù)的功率。當(dāng)X-電容器的尺寸由于良好 的EMI設(shè)計(jì)實(shí)踐而在一定程度上減小時(shí)，所有的適配器至少需要小χ-電容器以滿足EMI需 求，這導(dǎo)致空載時(shí)的分泄電阻器損耗。隨著工業(yè)需求每年都變得越發(fā)嚴(yán)格，相對(duì)較小的這兩類功耗現(xiàn)在已經(jīng)變成了降低 空載損耗的實(shí)質(zhì)性障礙。因此，盡管開發(fā)出了用以降低功率適配器功耗的各種策略，但是當(dāng) 適配器向負(fù)載提供最小功率或者不提供功率時(shí)，尚未出現(xiàn)提供實(shí)質(zhì)性功耗降低的策略。由 此，本領(lǐng)域中需要用于功率適配器的設(shè)計(jì)方式和相關(guān)方法，其支持在不犧牲最終產(chǎn)品性能 的情況下進(jìn)一步降低功率轉(zhuǎn)換器損耗，并且可以有益地適用于高產(chǎn)量制造技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明的有益實(shí)施方式，這些和其他問題而得到解決和克服，并且實(shí)現(xiàn)了技 術(shù)優(yōu)勢(shì)，其中本發(fā)明的實(shí)施方式包括一種功率適配器及其操作方法，該功率適配器包括用 于空載或輕載應(yīng)用的功率降低器。在一個(gè)實(shí)施方式中，該功率適配器包括與該功率適配器 的輸入耦合的電容器；以及與該電容器并聯(lián)耦合的分泄開關(guān)。該功率適配器還包括檢測(cè)電 路，其配置用于感測(cè)該功率適配器的輸入處的ac干線電壓，以及基于對(duì)ac干線電壓的損耗 的檢測(cè)來接通分泄開關(guān)。此外或作為替代，該功率適配器可以包括功率轉(zhuǎn)換器；以及斷開 開關(guān)，其配置用于響應(yīng)于來自負(fù)載的信號(hào)而將ac干線電壓從功率轉(zhuǎn)換器斷開。電容器、分 泄開關(guān)、檢測(cè)電路和斷開開關(guān)形成了用于功率轉(zhuǎn)換器的功率降低器的至少一部分。上文已經(jīng)相當(dāng)寬泛地勾勒出了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以便能夠更好地理解接 下來對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將隨后描述，其形成了本發(fā)明權(quán)利要 求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能理解，所公開的概念和特定實(shí)施方式可以容易地用作修 改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同目的的其他結(jié)構(gòu)或流程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí) 到，這些等效結(jié)構(gòu)沒有脫離如所附權(quán)利要求提出的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將結(jié)合附圖參考以下描述，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的功率適配器的實(shí)施方式的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的功率適配器的實(shí)施方式的部分示意圖；圖3示出了表示圖2的功率適配器的選定電壓的圖表；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的功率適配器的實(shí)施方式的部分示意圖；以及圖5、圖6A和圖6B示出了表示圖4的功率適配器的選定電壓的圖表。除非有其他指示，在不同附圖中，相應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)一般指代相應(yīng)的部分，并且為 了簡潔，在第一實(shí)例后不再重復(fù)描述。繪制附圖是為了示出示例性實(shí)施方式的相關(guān)方面。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)討論本發(fā)明示例性實(shí)施方式的制造和使用。然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā) 明提出了很多可適用的創(chuàng)造性的概念，這些概念可以按照多種特定的上下文來具體化。所 討論的特定實(shí)施方式僅僅示出了本發(fā)明的制造和使用的特定方式，并不是對(duì)本發(fā)明范圍的 限制。本發(fā)明將參考在特定上下文中的示例性實(shí)施方式描述，S卩，包括用于空載或輕載 應(yīng)用的功率降低器的功率適配器。雖然本發(fā)明的原理是在功率適配器的環(huán)境下描述的，但 是能夠從包括功率降低器的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備中受益的任何應(yīng)用(例如，功率放大器或電動(dòng)機(jī) 控制器)同樣處于本發(fā)明的寬泛的范圍內(nèi)。由于其簡便和低成本，回掃(flyback)功率轉(zhuǎn)換器經(jīng)常被用于諸如用于打印機(jī)的 功率適配器等低功率應(yīng)用中。采用回掃功率轉(zhuǎn)換器的功率適配器通常設(shè)計(jì)用于在高輸出功 率水平持續(xù)地操作。注意，功率適配器的負(fù)載(例如，由打印機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)提供的負(fù)載) 通常是可變的，并且通常不會(huì)在最大功率水平長時(shí)間運(yùn)行，此類應(yīng)用的功率適配器的設(shè)計(jì) 要考慮在空載和輕載時(shí)的功率轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的功率適配器的實(shí)施方式的示意 圖。功率轉(zhuǎn)換器(也稱為“回掃功率轉(zhuǎn)換器”)的功率鏈(例如，回掃功率鏈)包括與ac 干線110耦合的功率開關(guān)Qmain ；可以包括X-電容器和Y-電容器(下文詳述)的電磁干擾 (“EMI”)濾波器120 ；橋式整流器130 ；以及用以向磁性設(shè)備(例如，隔離變壓器或變壓器 T1)提供經(jīng)過充分濾波的dc輸入電壓Vin的輸入濾波電容器Cin。雖然圖1所示的EMI濾波 器120定位在ac干線110與橋式整流器130之間，但是EMI濾波器120可以包含定位在橋 式整流器130和變壓器T1之間的濾波組件。變壓器T1具有匝數(shù)比為η 1的初級(jí)繞組Np 和次級(jí)繞組Ns，匝數(shù)比的選擇是為了在考慮所得占空比以及功率鏈組件上的壓力的情況下 提供輸出電壓V。ut。功率開關(guān)Qmain(例如，η-溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管)由脈寬調(diào)制(“PWM”)控制器140來 控制，該控制器140控制功率開關(guān)Qmain在占空比內(nèi)導(dǎo)通。功率開關(guān)Qmain響應(yīng)于由PWM控制 器140所產(chǎn)生的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ve而以切換頻率(通常表示為“fs”)導(dǎo)通。占空比由PWM控 制器140來控制(例如，調(diào)節(jié))，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出特性，例如輸出電壓V。ut。輸出電 流I。ut或其組合。反饋路徑150允許PWM控制器140控制占空比，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸 出特性。當(dāng)然，如本領(lǐng)域公知的，反饋路徑150中可以采用例如光隔離器之類的電路隔離元 件，以保持功率轉(zhuǎn)換器的輸入-輸出隔離。變壓器T1的次級(jí)繞組Ns上出現(xiàn)的ac電壓由二 極管D1進(jìn)行整流，并且所得波形的dc分量通過低通輸出濾波器而耦合至輸出，其中低通輸 出濾波器包括輸出濾波電容器C。ut用以產(chǎn)生輸出電壓V。ut。在占空比的第一部分期間，流經(jīng)變壓器T1的初級(jí)繞組Np的電流IPH(例如，電感器 電流)隨著電流從輸入流經(jīng)功率開關(guān)Qmain而增大。在占空比的互補(bǔ)部分期間(通常與功 率開關(guān)Qmain的互補(bǔ)占空比I-D共存)，功率開關(guān)Qmain跳變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)功率開關(guān)Qmain 關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器T1內(nèi)的殘留磁能致使通過二極管D1的電流導(dǎo)通。與輸出濾波電容器 C。ut耦合的二極管D1提供了保持變壓器T1的磁化電流的連續(xù)性的路徑。在占空比的互補(bǔ)部 分期間，流經(jīng)變壓器T1的次級(jí)繞組Ns的磁化電流降低。通常，可以控制(例如，調(diào)節(jié))功率開關(guān)Qmain的占空比，以保持對(duì)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。ut的調(diào)節(jié)或者調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸 出電壓v。ut。為了調(diào)節(jié)輸出電壓V。ut，通常使用誤差放大器(未示出)對(duì)輸出電壓V。ut的值或者 經(jīng)縮放的值與PWM控制器140中的參考電壓進(jìn)行比較，以控制占空比。這形成了負(fù)反饋布 置，用以將輸出電壓V-調(diào)節(jié)為參考電壓(經(jīng)縮放的)值。較大的占空比意味著功率開關(guān) Qmain在功率轉(zhuǎn)換器的切換周期的較長部分中是閉合的。如這里介紹的，功率適配器的空載(也稱輕載或者降低負(fù)載)損耗得以解決。在 一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)適配器從外部電源(例如，從耦合至適配器的負(fù)載)接收到信號(hào)時(shí)，功 率適配器的功率轉(zhuǎn)換器(例如，耦合至對(duì)ac干線電壓進(jìn)行整流的橋式整流器的dc側(cè)的功 率轉(zhuǎn)換電路)基本上斷開。例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)可以向適配器傳輸信號(hào)，指示該適配器應(yīng)當(dāng) 進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)。響應(yīng)于此信號(hào)，適配器通過打開諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (“M0SFET”)的開關(guān)，來斷開適配器的功率轉(zhuǎn)換器。斷開適配器的功率轉(zhuǎn)換器移除了除X-電 容器分泄電阻器引起的損耗之外的、與適配器相關(guān)聯(lián)的損耗。在另一個(gè)實(shí)施方式中，主動(dòng)分泄器(bleeder)跨適配器的X-電容器而耦合。在向 適配器提供ac干線電壓時(shí)，主動(dòng)分泄器關(guān)斷。當(dāng)ac干線電壓關(guān)斷時(shí)，主動(dòng)分泄器接通，以 使快速對(duì)X-電容器進(jìn)行放電。使用主動(dòng)分泄器移除了由于χ-電容器的分泄電阻器而引起 的大部分損耗。如這里介紹的，主動(dòng)分泄器感測(cè)電容器(例如，信號(hào)通知ac干線電壓存在的高壓 電容器)的放電。當(dāng)ac干線電壓從耦合到適配器的ac干線移除后，發(fā)生電容器的放電。功 率適配器可以通過脈沖檢測(cè)器來感測(cè)ac干線電壓的移除，其中脈沖檢測(cè)器例如響應(yīng)于去 往適配器的ac干線電壓的基頻或者其諧波的脈沖檢測(cè)器。每個(gè)脈沖檢測(cè)器與相應(yīng)的整流 二極管耦合，而整流二極管轉(zhuǎn)而與ac干線端耦合。耦合至ac干線端的二極管所產(chǎn)生的脈 沖串損耗被認(rèn)為向適配器指示ac干線電壓的移除，并且跨X-電容器而耦合的主動(dòng)分泄器 (例如，分泄器M0SFET)接通。兩個(gè)二極管的每一個(gè)響應(yīng)于ac干線電壓而產(chǎn)生其自己的脈 沖串。單一已充電的X-電容器可能無法自己產(chǎn)生指示ac干線電壓存在的可靠信號(hào)。通過 要求兩個(gè)二極管產(chǎn)生各自的脈沖串，電路需要熱端和中性端有規(guī)律的具有正高電壓，從而 保持脈沖串活躍，這只有在ac干線電壓在規(guī)律的基礎(chǔ)上切換極性時(shí)(即，電容器上dc電壓 的存在不會(huì)產(chǎn)生指示ac干線電壓存在的錯(cuò)誤信號(hào))才會(huì)發(fā)生。因而，用于主動(dòng)分泄器的檢 測(cè)電路可以配置用于采用適于感測(cè)ac干線電壓的兩個(gè)極性的多個(gè)二極管來檢測(cè)ac干線電 壓的損耗?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的功率適配器的實(shí)施方式的部分 的示意圖。功率適配器包括斷開開關(guān)Q2，其移除除了與電容器(例如，X-電容器C3)相關(guān) 聯(lián)的分泄電阻器Rl所導(dǎo)致的損耗之外的、與功率適配器相關(guān)聯(lián)的基本上所有損耗。電阻器 R3表示耦合至橋式整流器101的隔離功率轉(zhuǎn)換器的功率泄漏(包括其空載泄漏)，以及耦 合至功率轉(zhuǎn)換器的負(fù)載(例如，包括電池的個(gè)人計(jì)算機(jī))。由此，即使個(gè)人計(jì)算機(jī)被禁用或 從適配器斷開，由于功率適配器中的功率轉(zhuǎn)換器的高頻切換動(dòng)作以及功率轉(zhuǎn)換器中的主動(dòng) 控制組件，電阻器R3仍表示正功率泄漏。斷開開關(guān)(例如，M0SFET)Q2是用于電阻器R3的斷開開關(guān)。成對(duì)的二極管D4、D5 將高壓電容器Cl充電到ac干線電壓Vl的峰值。分泄電阻器Rl和齊納二極管Zl產(chǎn)生耦合至斷開開關(guān)Q2的柵極的12伏特的源，其響應(yīng)于對(duì)適配器的ac干線電壓而接通斷開開關(guān) Q2。當(dāng)例如個(gè)人計(jì)算機(jī)的負(fù)載進(jìn)入空載或停機(jī)操作模式時(shí)，其產(chǎn)生高電平(例如，大 于3伏特)的次級(jí)側(cè)(即，負(fù)載側(cè))信號(hào)V2，以信號(hào)通知開關(guān)(例如，M0SFET)Q3的關(guān)斷。 通過耦合至反相器INVl的信號(hào)V2來關(guān)斷開關(guān)Q3，這將啟用由反相施密特觸發(fā)器U1、電阻 器R4和電容器C2(例如，10納法電容器)形成的振蕩器(例如，弛緩振蕩器102)的操作。 反相施密特觸發(fā)器響應(yīng)于低輸入信號(hào)而產(chǎn)生高輸出信號(hào)。當(dāng)通過關(guān)斷開關(guān)Q3而被啟用時(shí)， 次級(jí)側(cè)弛緩振蕩器102在其輸出處的電路節(jié)點(diǎn)m處產(chǎn)生3. 3V矩形波，其通過Y-電容器 CY而穿過適配器的初級(jí)和次級(jí)地電位之間的高壓邊界(其中，初級(jí)和次級(jí)地電位由臨近地 電位符號(hào)的“P”或“S”表示)的高壓邊界。倍壓器103繼而將該矩形波增壓和調(diào)整為大約 6. 6伏特的dc電平。該6. 6伏特的dc電平接通功率開關(guān)(例如，M0SFET)Q1，其將耦合至 斷開開關(guān)Q2棚極的12伏特的源(跨齊納二極管Zl)短接，從而關(guān)斷斷開開關(guān)Q2。如果電 路節(jié)點(diǎn)m處產(chǎn)生的矩形波具有接通功率開關(guān)Ql的足夠幅值，則可以省略倍壓器103。反相 器INVl和施密特觸發(fā)器Ul耦合至負(fù)載的獨(dú)立電源(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)的電池V3)。雖然圖2中示出的以及接下來將參考圖4示出和描述的功率適配器配置用于具有 信號(hào)耦合電容器(例如，Y-電容器CY)用以在初級(jí)和次級(jí)側(cè)地電位之間跨過隔離邊界傳輸 信號(hào)，但是在備選實(shí)施方式中，可以采用本領(lǐng)域中公知的諸如脈沖變壓器或者光隔離器的 其他隔離元件，用以跨隔離邊界來傳輸矩形波信號(hào)(或者其他波形)。圖2和圖4中示出的 Y-電容器CY提供了傳輸矩形波信號(hào)的低成本且節(jié)能的機(jī)制。諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)等負(fù)載通常包括能夠驅(qū)動(dòng)內(nèi)部負(fù)載電路的電池。當(dāng)功率適配器被 負(fù)載禁用時(shí)，負(fù)載可以通過將信號(hào)V2設(shè)置為低來重新啟用功率適配器的操作。當(dāng)負(fù)載進(jìn)入 活跌使用狀態(tài)或者當(dāng)其電池需要再充電時(shí)，可以傳輸由負(fù)載產(chǎn)生的此類信號(hào)以便再將功率 適配器接通。功率適配器的橋式整流器101的dc側(cè)的斷開開關(guān)Q2配置用于響應(yīng)于來自 包含獨(dú)立電源(例如，電池V3)的負(fù)載的信號(hào)V2，將ac干線電壓Vl從功率轉(zhuǎn)換器斷開。負(fù) 載中的獨(dú)立電源(例如，電池V3)為功率適配器中可以用來斷開或重連接ac干線電壓Vl 的電路提供信號(hào)功率。例如，由負(fù)載提供的此信號(hào)功率可以用于為諸如振蕩器102(例如， 其施密特觸發(fā)器Ul)和反相器INVl的電路供電。當(dāng)獨(dú)立電源無法提供信號(hào)功率時(shí)，斷開開 關(guān)Q2配置用于將ac干線電壓Vl連接到功率轉(zhuǎn)換器。圖2中示出的功率開關(guān)Ql之前(也即，功率開關(guān)Ql的柵極之前)的次級(jí)側(cè)電路 元件被假定為由耦合至功率適配器的負(fù)載來供電。如果負(fù)載中的電池被放電使得負(fù)載在沒 有功率適配器的情況下無法操作，則將不會(huì)為振蕩器102供電。因此，將不會(huì)在功率開關(guān)Ql 的柵極處產(chǎn)生信號(hào)，這獨(dú)立于信號(hào)V2。由此，當(dāng)負(fù)載的電池完全放電時(shí)，將產(chǎn)生跨齊納二極 管Zl的12伏特偏壓，并且ac干線電壓的存在會(huì)使斷開開關(guān)Q2接通，從而使負(fù)載中的電池 重新充電。為了在對(duì)負(fù)載的電池進(jìn)行充電時(shí)禁用斷開開關(guān)Q2，將信號(hào)V2設(shè)置為高值。圖2中示出的功率適配器提供了一個(gè)納法的Y-電容器CY，其跨過初級(jí)和次級(jí)地 電位之間的高電壓邊界而耦合。如果弛緩振蕩器的頻率增加，可以使用較小的電容器。例 如，可以有益地采用在50千赫(“kHz”)操作的100皮法的Y-電容器，其中2. 2納法的值 用于電容器C2，并且10千歐(1Ω”)的值用于作為振蕩器定時(shí)組件的電阻器R4。當(dāng)個(gè) 人計(jì)算機(jī)或者其他負(fù)載存在低負(fù)載或零負(fù)載操作模式時(shí)，將信號(hào)V2設(shè)置為低。繼而禁用弛緩振蕩器102，這將關(guān)斷功率開關(guān)Ql。關(guān)斷功率開關(guān)Ql允許齊納二極管Zl的電壓回升至 12伏特，這繼而將接通斷開開關(guān)Q2，從而允許向負(fù)載供電。功率開關(guān)Ql的棚極電壓表示為 Vg,并且耦合至功率轉(zhuǎn)換器的ac干線電壓Vl為諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的負(fù)載或者其中需要充電 的電池供電。圖2中示出的電路元件的示例性組件值列出如下。
權(quán)利要求
一種功率適配器，包括與所述功率適配器的輸入耦合的電容器；與所述電容器并聯(lián)耦合的分泄開關(guān)；以及檢測(cè)電路，配置用于感測(cè)所述功率適配器的所述輸入處的ac干線電壓，以及基于對(duì)所述ac干線電壓的損耗的檢測(cè)來接通所述分泄開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的功率適配器，其中所述電容器是X-電容器。
3.如權(quán)利要求1所述的功率適配器，進(jìn)一步包括與所述分泄開關(guān)串聯(lián)耦合的分泄電 阻器。
4.如權(quán)利要求1所述的功率適配器，其中所述檢測(cè)電路配置用于通過利用峰值檢測(cè)器 感測(cè)跨所述電容器的電壓，來檢測(cè)所述ac干線電壓的所述損耗。
5.如權(quán)利要求4所述的功率適配器，其中所述檢測(cè)電路配置用于通過根據(jù)耦合電容器 感測(cè)跨所述峰值檢測(cè)器的電壓的變化，來檢測(cè)所述ac干線電壓的所述損耗。
6.如權(quán)利要求1所述的功率適配器，其中所述檢測(cè)電路配置用于根據(jù)適于感測(cè)所述ac 干線電壓的兩極的多個(gè)二極管，來檢測(cè)所述ac干線電壓的所述損耗。
7.如權(quán)利要求1所述的功率適配器，進(jìn)一步包括 功率轉(zhuǎn)換器；以及斷開開關(guān)，配置用于響應(yīng)于來自負(fù)載的信號(hào)將所述ac干線電壓從所述功率轉(zhuǎn)換器斷開。
8.如權(quán)利要求7所述的功率適配器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器是回掃轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求7所述的功率適配器，其中來自所述負(fù)載的所述信號(hào)通過信號(hào)耦合電容 器與所述斷開開關(guān)耦合。
10.如權(quán)利要求9所述的功率適配器，進(jìn)一步包括耦合至所述信號(hào)耦合電容器的振蕩器。
11.如權(quán)利要求10所述的功率適配器，進(jìn)一步包括耦合至所述振蕩器和所述信號(hào)耦 合電容器的倍壓器。
12.如權(quán)利要求7所述的功率適配器，其中所述斷開開關(guān)配置為當(dāng)來自所述負(fù)載的所 述信號(hào)為高值時(shí)將所述ac干線電壓從所述功率轉(zhuǎn)換器斷開。
13.一種功率適配器，包括 整流器；與所述整流器的dc側(cè)耦合的功率轉(zhuǎn)換器；以及所述整流器的所述dc側(cè)上的斷開開關(guān)，配置用于響應(yīng)于來自包括獨(dú)立電源的負(fù)載的 信號(hào)而將ac干線電壓從所述功率轉(zhuǎn)換器斷開，其中所述獨(dú)立電源向所述功率適配器中的 電路提供信號(hào)功率以允許所述斷開。
14.如權(quán)利要求13所述的功率適配器，進(jìn)一步包括 與所述功率適配器的輸入耦合的電容器；與所述電容器并聯(lián)耦合的分泄開關(guān)；以及檢測(cè)電路，配置用于感測(cè)所述功率適配器的所述輸入處的所述ac干線電壓，以及基于 對(duì)所述ac干線電壓的損耗的檢測(cè)來接通所述分泄開關(guān)。
15.如權(quán)利要求13所述的功率適配器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器是回掃轉(zhuǎn)換器。
16.如權(quán)利要求13所述的功率適配器，其中來自所述負(fù)載的所述信號(hào)通過信號(hào)耦合電 容器耦合至所述斷開開關(guān)。
17.如權(quán)利要求16所述的功率適配器，其中所述信號(hào)耦合電容器是Y-電容器。
18.如權(quán)利要求16所述的功率適配器，其中所述電路包括耦合至所述信號(hào)耦合電容器 的振蕩器。
19.如權(quán)利要求18所述的功率適配器，進(jìn)一步包括耦合至所述振蕩器和所述信號(hào)耦 合電容器的倍壓器。
20.如權(quán)利要求13所述的功率適配器，其中所述斷開開關(guān)配置用于在所述獨(dú)立電源無 法提供所述信號(hào)功率時(shí)將所述ac干線電壓連接至所述功率轉(zhuǎn)換器。
21.一種操作包括功率轉(zhuǎn)換器的功率適配器的方法，包括將電容器耦合至所述功率適配器的輸入；將分泄開關(guān)并聯(lián)耦合至所述電容器；感測(cè)所述功率適配器的所述輸入處的ac干線電壓；以及基于對(duì)所述ac干線電壓的損耗的檢測(cè)來接通所述分泄開關(guān)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述感測(cè)包括感測(cè)跨所述電容器的電壓的變化。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述感測(cè)利用峰值檢測(cè)器來執(zhí)行。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于來自負(fù)載的信號(hào)，將所述ac干線電 壓從所述功率轉(zhuǎn)換器斷開。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，響應(yīng)于來自所述負(fù)載的所述信號(hào)而在所述功率 適配器的整流器的dc側(cè)進(jìn)行所述斷開，其中所述負(fù)載包括向所述功率適配器中的電路提 供信號(hào)功率的獨(dú)立電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用功率降低器的功率適配器。具體地，公開了用于空載或者輕載應(yīng)用的包括功率降低器的功率適配器及其操作方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，功率適配器包括耦合至功率適配器的輸入的電容器，以及并聯(lián)耦合至電容器的分泄開關(guān)。功率適配器還包括檢測(cè)電路，其配置用于感測(cè)功率適配器的輸入處的ac干線電壓，以及基于對(duì)ac干線電壓的損耗的檢測(cè)來接通分泄開關(guān)。此外或者作為替代，功率適配器可以包括功率轉(zhuǎn)換器和斷開開關(guān)，并且斷開開關(guān)配置用于響應(yīng)于來自負(fù)載的信號(hào)將ac干線電壓從功率轉(zhuǎn)換器斷開。
文檔編號(hào)H02M3/338GK101944857SQ20101025071
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者A·布林里, A·瓊格雷斯, P·加里蒂 申請(qǐng)人:偉創(chuàng)力國際美國公司