專利名稱：階層式能量控制器及電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種適用于電源供應(yīng)器的新型電源驅(qū)動控制技術(shù)“階層式能量控制器”，可設(shè)計加入于各類型電源供應(yīng)器，以改進現(xiàn)有設(shè)計的電源供應(yīng)器，使其可具有高功率因素、高效率、結(jié)構(gòu)簡單、易小型化、低成本、高可靠性及較長的使用壽命等上述優(yōu)點的組合，以提升能源使用效率符合更新的環(huán)保節(jié)能趨勢。
背景技術(shù)：
電源供應(yīng)器應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣，例如消費性電子產(chǎn)品、辦公設(shè)備、照明裝置、不斷電系統(tǒng)、電動機的驅(qū)動、分散式再生能源與能源新利用的電力轉(zhuǎn)換等。良好的電源供應(yīng)器除滿足國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外，還需具備高功率因素(power factor)、電路簡單零件少、制造容易噪聲少、制作成本低廉等特性。上述功率因素簡稱功因。傳統(tǒng)的交流/直流電源供應(yīng)器通常會采用以輸入端先行升壓的方式做功因修正， 需要使用功因修正芯片并且配合使用多個功率元件來實現(xiàn)功因提升。也就是說，功因修正與電壓調(diào)控分級完成，電路復(fù)雜零件多，成本相當(dāng)高，能源效率也較低。圖1是現(xiàn)有的一種交流/直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。交流/直流轉(zhuǎn)換器100可分成前級101與后級102。前級101為功率因數(shù)修正級，其電路架構(gòu)通常會使用升壓型轉(zhuǎn)換架構(gòu)， 并在電流與電壓控制模式下操作來進行功因修正。后級102為直流/直流降壓級，一般會使用前向式或返馳式轉(zhuǎn)換器電路架構(gòu)，利用脈寬調(diào)制控制器，在電流與電壓模式控制下操作。 交流/直流轉(zhuǎn)換器100因經(jīng)過兩次的電力轉(zhuǎn)換，其能源效率自然打折。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種階層式能量控制器，其控制技術(shù)可利用參考輸入端的電源電壓信號為控制基礎(chǔ)，階層式能量控制器可以用單階、兩階或多階的方式做調(diào)節(jié)控制，可提供階層式能量同步信號給脈寬調(diào)制控制器，使脈寬調(diào)制控制器能依據(jù)階層式能量同步信號并配合負(fù)載端的功率需求，控制電源驅(qū)動電路提供能量至負(fù)載端。本發(fā)明的另一目的在于提供一種電源供應(yīng)器，以改進現(xiàn)有設(shè)計的電源供應(yīng)器，使其可具有高功率因素、高效率、結(jié)構(gòu)簡單、易小型化、高可靠性及較長的使用壽命上述優(yōu)點的組合，以提升能源使用效率符合更新的環(huán)保節(jié)能趨勢。在本發(fā)明的階層式能量控制器的實施例中，階層式能量控制器適用于電源供應(yīng)器，而電源供應(yīng)器還包括橋式整流器、脈寬調(diào)制控制器以及電源驅(qū)動電路。橋式整流器用以接收交流輸入電壓，階層式能量控制器則耦接橋式整流器并接收交流輸入電壓。脈寬調(diào)制控制器耦接階層式能量控制器并依據(jù)控制信號產(chǎn)生切換信號。電源驅(qū)動電路耦接橋式整流器并依據(jù)橋式整流器的輸出，通過切換信號來產(chǎn)生驅(qū)動電壓。其中的階層式能量控制器包括平衡電壓產(chǎn)生器以及可調(diào)整式分壓器。平衡電壓產(chǎn)生器具有兩輸入端以接收交流輸入電壓。平衡電壓產(chǎn)生器并提供一個比例，并依據(jù)平衡電壓產(chǎn)生器的兩端電壓差及上述的比例在平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端產(chǎn)生平衡輸出電壓?？烧{(diào)整式分壓器耦接平衡電壓產(chǎn)生器，以接收并依據(jù)平衡輸出電壓進行分壓，借以產(chǎn)生控制信號。值得一提的是，在本發(fā)明的實施例中，階層式能量電源供應(yīng)器可具有下列技術(shù)與功效1.高功率因素階層式能量控制器是參考輸入端的電源電壓信號為控制基礎(chǔ)，故可輕易得到高功率因素且無需使用功因控制芯片。2.低電流強度階層式能量控制器可使整個電源供應(yīng)器穩(wěn)定及平均工作于低輸入電流狀態(tài)下，故可減低工作過程中可能產(chǎn)生的最大電流量的發(fā)生。3.低工作溫度因為工作過程中無瞬間最大電流量的情況發(fā)生，故主回路功率晶體管及電感元件所產(chǎn)生轉(zhuǎn)換效率的損失即降低，故工作溫度即降低。4.高效率階層式能量控制器使整個電源供應(yīng)器得到高功率因素、低電流強度及低工作溫度狀態(tài)下，故可減低主回路功率晶體管及電感元件所產(chǎn)生的熱損失的溫升。5.改進功率因素?zé)o需使用升壓電路設(shè)計改變電路以改進功因的一般傳統(tǒng)作法是以電源輸入后經(jīng)過整流器件之后，使用功因控制芯片加上功率晶體管、高儲能電感、高壓儲能電容及快速整流二極管等元件所組成的升壓電路來實現(xiàn)。6.電路結(jié)構(gòu)簡單無需使用升壓電路設(shè)計所需采用的主要零件，如功因控制芯片、功率晶體管、高儲能電感、高壓儲能電容及快速整流二極管等元件，而階層式能量控制器其增加的零件是非常標(biāo)準(zhǔn)、普及、小型且容易取得和低成本。所以在本發(fā)明的實施例中的階層式能量控制器是一個可使電源供應(yīng)器提升能源使用效率以更能符合新環(huán)保節(jié)能趨勢的電源驅(qū)動控制技術(shù)，其優(yōu)點例如下列1.可靠性高(高功因、高效率)比傳統(tǒng)方式減少使用功因控制芯片、功率晶體管、 高儲能電感、高壓儲能電容及快速整流二極管等..元件，故可靠性提高。2.產(chǎn)品壽命長(低電流強度、低工作溫度)因為工作溫度降低以及可減低工作過程中可能產(chǎn)生的最大電流量的發(fā)生，故可延長電子零件的使用壽命。3.小型化(電路結(jié)構(gòu)簡單)因為無需使用升壓電路設(shè)計所需采用的主要零件，如功因控制芯片、功率晶體管、高儲能電感、高壓儲能電容及快速整流二極管等元件，故可減少電路板使用的空間。4.低成本(低零件數(shù))階層式能量控制器其增加的零件是非常標(biāo)準(zhǔn)、普及、小型且容易取得和低成本。5.采用容易無需更改原電源供應(yīng)器的主要架構(gòu)和零件，且直接適用于市電。其中，本發(fā)明所提出的階層式能量控制器適用于電源供應(yīng)器。而電源供應(yīng)器包括接收交流輸入電壓的橋式整流器、脈寬調(diào)制控制器以及電源驅(qū)動電路。階層式能量控制器則包括平衡電壓產(chǎn)生器以及可調(diào)整式分壓器。平衡電壓產(chǎn)生器具有兩輸入端以接收交流輸入電壓。平衡電壓產(chǎn)生器提供一個比例，并依據(jù)該平衡電壓產(chǎn)生器的兩端電壓差及上述的比例在平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端產(chǎn)生平衡輸出電壓?？烧{(diào)整式分壓器耦接平衡電壓產(chǎn)生器，接收并依據(jù)平衡輸出電壓進行分壓，以產(chǎn)生控制信號。其中，脈寬調(diào)制控制器依據(jù)控制信號產(chǎn)生切換信號并通過切換信號使電源驅(qū)動電路依據(jù)橋式整流器的輸出來產(chǎn)生驅(qū)動電壓。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。


圖1是現(xiàn)有的一種交流/直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2為依照本發(fā)明的第一實施例的一種電源供應(yīng)器200及其階層式能量控制器 250的示意圖。圖3為依照本發(fā)明的第二實施例的一種電源供應(yīng)器300及其階層式能量控制器 350的示意圖。圖4為依照本發(fā)明的第三實施例的電源供應(yīng)器400及其階層式能量控制器450的示意圖。圖5 圖8分別為是依照本發(fā)明的其他實施例的電源供應(yīng)器及階層式能量控制器的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下100:交流/直流轉(zhuǎn)換器101 前級102:后級200、300、400 電源供應(yīng)器210、520、620、720、820 濾波保護電路220 橋式整流器230、550、650、750、850 電源驅(qū)動電路240 脈寬調(diào)制控制器250、350、450、540、640、740、840 階層式能量控制器251、351、451 平衡電壓產(chǎn)生器252、352、452 可調(diào)整式分壓器；353、453、454 電流控制電壓調(diào)整器260、560、660、760、860 負(fù)載2101 保險絲2102 突波吸收器2103、2306:電感2104、2301、2304 電容2201 2204、2302 二極管2305、Ql Q3 晶體管510、610、710、810 交流電壓源530、630、730、830 整流器570、670、770、870 電壓電流檢測器及保護電路5501、6501、7501、8501 電源切換電路5502、6502、7502、8502 頻率控制器CTRL 控制信號RL、RN、R1 R8、2307、R0 電阻GND 接地端
CONTROL、Vin, Rosc 端點ACIN 交流輸入電壓Pl P3 端點
具體實施例方式現(xiàn)有的電源供應(yīng)器利用升壓型功因控制芯片來修正功因，不但電路設(shè)計復(fù)雜，而且電力需經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換，其能源效率相當(dāng)差。反觀，本發(fā)明的實施例提供了可適用于各類型電源供應(yīng)器的階層式能量控制器。 階層式能量電源供應(yīng)器依負(fù)載端的輸出功率需求，直接從交流電源截取同步于輸入電壓的波形，并利用反饋控制原理于連續(xù)電流工作模式下，提供能量給負(fù)載，如此一來使其可具有高功率因素、高效率、易小型化、低成本、高可靠性及較長的使用壽命上述優(yōu)點的組合，以提升能源使用效率符合更新的環(huán)保節(jié)能趨勢。下面將參考附圖詳細闡述本發(fā)明的實施例，附圖舉例說明了本發(fā)明的示范實施例，其中相同標(biāo)號指示同樣或相似的元件。首先請參照圖2，圖2是依照本發(fā)明的第一實施例的一種電源供應(yīng)器200及其階層式能量控制器250的示意圖。電源供應(yīng)器200接收交流輸入電壓ACIN所提供的交流電并據(jù)以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動負(fù)載沈0。電源供應(yīng)器200包括濾波保護電路210、橋式整流器 220、電源驅(qū)動電路230、脈寬調(diào)制控制器MO以及階層式能量控制器250、。濾波保護電路210具有濾波功能以及電路保護功能。在本實施例中，濾波保護電路210包括保險絲2101、突波吸收器2102、濾波電感2103與濾波電容2104，在此請注意，上述濾波保護電路210的結(jié)構(gòu)僅只是一個范例，但本發(fā)明并不限制必須使用如此濾波保護電路于此。保險絲2101的第一端耦接交流輸入電壓ACIN的一端，保險絲301的另一端耦接突波吸收器2102的第一端與濾波電感2103的第一端。突波吸收器2102的第二端耦接交流輸入電壓ACIN的另一端。濾波電容2104的第一端與第二端分別耦接濾波電感2103的第二端以及交流輸入電壓ACIN的另一端。橋式整流器220可對交流電進行整流。在本實施例中，橋式整流器220包括二極管2201 2204。其中利用二極管2201 2204來耦接成橋式整流器220為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，以下恕不贅述。而橋式整流器220接收交流輸入電壓ACIN以為輸入，并針對交流輸入電壓ACIN進行全波整流以產(chǎn)生直流的輸出電壓。階層式能量控制器250可用來提供與交流輸入電壓ACIN相同相位的控制信號 CTRL給脈寬調(diào)制控制器M0。在本實施例中，階層式能量控制器250包括平衡電壓產(chǎn)生器 251以及可調(diào)整式分壓器252。平衡電壓產(chǎn)生器251具有兩個輸入端以接收交流輸入電壓 ACIN。平衡電壓產(chǎn)生器251提供一個比例，使平衡電壓產(chǎn)生器251依據(jù)其兩端的電壓差以及上述的比例來產(chǎn)生平衡輸出電壓。值得注意的是，上述的比例可以利用兩組不同的阻抗來獲得，簡單來說，就是分別在平衡電壓產(chǎn)生器251的第一個輸入端與輸出端間提供第一阻抗，并在平衡電壓產(chǎn)生器 251的第二個輸入端與輸出端間提供第二阻抗，而利用設(shè)定第一、二阻抗的值，就可以設(shè)定這個所謂的比例。在本實施例中，平衡電壓產(chǎn)生器251包括平衡電阻RL及RN。其中的平衡電阻RL
7耦接到交流輸入電壓ACIN的正端，平衡電阻RN則耦接到交流輸入電壓ACIN的負(fù)端。若是設(shè)定平衡電阻RL及RN的電阻值相等(第一阻抗等于第二阻抗)，平衡電壓產(chǎn)生器251的輸出端的電壓將會等于交流輸入電壓ACIN跨接在平衡電壓產(chǎn)生器251的兩輸入端所產(chǎn)生電壓差的二分之一。另外，可調(diào)整式分壓器252耦接平衡電壓產(chǎn)生器251?？烧{(diào)整式分壓器252接收并依據(jù)平衡電壓產(chǎn)生器251所產(chǎn)生的平衡輸出電壓進行分壓，并借以產(chǎn)生與交流輸入電壓 ACIN同相位的控制信號CTRL。在本實施例中，可調(diào)整式分壓器252包括串接的分壓電阻Rl以及R2。其中，分壓電阻Rl的一端接收平衡輸出電壓，其另一端耦接至分壓電阻R2。分壓電阻R2則串接在分壓電阻Rl及接地端GND間。為了可以使依據(jù)分壓來產(chǎn)生的控制信號CTRL可以被調(diào)整，在本實施例中的分壓電阻Rl及R2的至少其中的一個可以利用可變電阻的方式來建構(gòu)。也就是說，分壓電阻Rl或R2中的一個是可變電阻，或者是分壓電阻Rl及R2都是可變電阻。請注意，上述的分壓電阻Rl及R2利用可變電阻來建構(gòu)的方式可以利用多個串聯(lián)或并聯(lián)的電阻配合多個開關(guān)來進行選擇而獲得。這一類型的可變電阻可以通過電器的數(shù)字的信號來進行阻值調(diào)制的動作，可以不需要利用人力來調(diào)整。電源驅(qū)動電路230可用來產(chǎn)生驅(qū)動信號借以驅(qū)動負(fù)載沈0。在本實施例中，負(fù)載 260以多個彼此串聯(lián)的發(fā)光二極管所構(gòu)成，但不限于此。在其他實施例中，負(fù)載沈0也可以是不同類型的電子裝置或電器裝置。另外，負(fù)載260中各元件的連接方式，也可以依照使用情況不同而進行改變，舉例來說，多個發(fā)光二極管也可以彼此串聯(lián)及/或并聯(lián)。電源驅(qū)動電路230包括電容2301、2304、電感2306、二極管2302、晶體管2305與電流感測電阻2307。電容2301具有穩(wěn)壓的功能。晶體管2305可依據(jù)脈寬調(diào)制控制器240所提供的脈寬調(diào)制信號而導(dǎo)通或斷開。當(dāng)晶體管2305導(dǎo)通時，電感2306會進行儲能；反之， 當(dāng)晶體管2305斷開時，電感2306會通過二極管2302導(dǎo)通所提供的路徑釋放能量，借以對電容2304進行儲能。電流感測電阻2307可用來檢測流經(jīng)二極管2302的電流。當(dāng)流經(jīng)電流感測電阻2307的電流愈大，電流感測電阻2307的上的跨壓也會愈大。換言之，脈寬調(diào)制控制器MO的端點ISEN可接收電流感測電阻2307上的跨壓，并據(jù)以判別流經(jīng)二極管2302 的電流大小。因此，脈寬調(diào)制控制器240可依據(jù)電流感測電阻2307上的跨壓來控制電源驅(qū)動電路230的工作，借以防止過電流情形。脈寬調(diào)制控制器240的端點CONTROL可接收可調(diào)整式分壓器252所提供的與交流輸入電壓相同相位的控制信號CTRL。脈寬調(diào)制控制器MO的端點Rffic用外接震蕩電阻R0， 使脈寬調(diào)制控制器240可在其內(nèi)部自行產(chǎn)生時脈信號。脈寬調(diào)制控制器240的端點Vin可接收電源驅(qū)動電路230提供給負(fù)載沈0的驅(qū)動信號(例如是驅(qū)動電壓)。因此脈寬調(diào)制控制器240可依據(jù)上述控制信號CTRL并配合負(fù)載260的輸出功率需求，利用反饋控制原理于連續(xù)電流工作模式下提供能量給負(fù)載沈0，此間的動作細節(jié)說明如下由于電力消耗的瞬時功率為電壓和電流的乘積，即P = VX I。電源對負(fù)載沈0所做的功(W)為瞬時功率對時間進行積分所獲得的面積。也就是說，電壓與電流無法配合的情況下，瞬時功率變化會相當(dāng)大，不但會造成電源不穩(wěn)定，電源對負(fù)載260所做的功也不理想。若可讓電壓與電流互相配合不但可獲得較佳的瞬時功率，電源對負(fù)載260所做的功也可獲得大幅提升。
以下請參照圖3，圖3為依照本發(fā)明的第二實施例的一種電源供應(yīng)器300及其階層式能量控制器350的示意圖。與第一實施例不相同的，本實施例的電源供應(yīng)器300中的階層式能量控制器350中除了包括平衡電壓產(chǎn)生器351以及可調(diào)整式分壓器352外，還包括電流控制電壓調(diào)整器353。電流控制電壓調(diào)整器353串接在平衡電壓產(chǎn)生器351的輸出端與可調(diào)整式分壓器352產(chǎn)生控制信號CTRL的端點間。電流控制電壓調(diào)整器353接收并分壓平衡輸出電壓以產(chǎn)生分壓電壓，再依據(jù)分壓電壓產(chǎn)生參考電流，且依據(jù)參考電流產(chǎn)生控制信號CTRL。在本實施例中，電流控制電壓調(diào)整器353包括利用晶體管Ql建構(gòu)的電流源、電阻 R4、R5建構(gòu)的分壓電路以及調(diào)整電阻R3。分壓電路串接在平衡電壓產(chǎn)生器351的輸出端與接地端GND間，用以分壓平衡輸出電壓以產(chǎn)生分壓電壓。晶體管Ql的電流源受控于分壓電壓以產(chǎn)生參考電流。調(diào)整電阻R3的一端耦接電流源，另一端耦接可調(diào)整式分壓器352產(chǎn)生控制信號CTRL的端點。在此請注意，通過設(shè)定電阻R4及R5的電阻值的比例可以決定晶體管Ql的工作模式。而晶體管Ql的工作模式會決定流經(jīng)晶體管Ql的電流大小，進而通過調(diào)整電阻R3產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號CTRL的電壓值，以輸入至脈寬調(diào)制控制器240的端點CONTROL。在本實施例中，端點P2的信號是階層式能量控制器350中的平衡電壓產(chǎn)生器351 所提供的平衡輸出電壓所進行分壓的結(jié)果。端點P3的信號為用來驅(qū)動負(fù)載沈0的驅(qū)動信號。其中，端點P3的信號會隨著電源驅(qū)動電路230的工作不同或是負(fù)載沈0的不同而有所變化。在此，即便端點P3的信號受到負(fù)載沈0中的影響，端點P3的相位并不會產(chǎn)生大幅度的改變。換言之，端點P3的信號的相位實質(zhì)上會同步于端點Pl的信號(平衡輸出電壓) 的相位。另外，端點P2的信號的相位又同步于端點Pl的信號的相位。因此，端點P2的信號的相位與端點P3的信號的相位也會互相匹配。以下請參照圖4，圖4為依照本發(fā)明的第三實施例的電源供應(yīng)器400及其階層式能量控制器450的示意圖。與第二實施例的電源供應(yīng)器300不同的是，電源供應(yīng)器400中的階層式能量控制器450包括多級的電流控制電壓調(diào)整器453、454...。電流控制電壓調(diào)整器 453中包括由電阻R7及R8組成的分壓電路、晶體管Q2建構(gòu)的電流源以及調(diào)整電阻R6，電流控制電壓調(diào)整器妨4中則包括由電阻R4及R5組成的分壓電路、晶體管Q3建構(gòu)的電流源以及調(diào)整電阻R3。請注意，上述的階層式能量控制器450并不只限于如圖4所示的只有兩級電流控制電壓調(diào)整器453及454的架構(gòu)，設(shè)計者可以依據(jù)需求來選擇建構(gòu)電流控制電壓調(diào)整器的級數(shù)，依據(jù)不同工作電源及負(fù)載量調(diào)整可提高用電的效率。在上述實施例中所提的電源供應(yīng)器的類型僅是一種選擇實施例，本發(fā)明并不以此為限。在其他實施例中，階層式能量控制器也可應(yīng)用于各種類型的電源供應(yīng)器。舉例來說， 圖5是依照本發(fā)明的第四實施例的一種電源供應(yīng)器及階層式能量控制器的示意圖。在本實施例中，電源供應(yīng)器可接收交流電壓源510借以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動負(fù)載560。電源供應(yīng)器包括濾波保護電路520、整流器530、階層式能量控制器M0、電源驅(qū)動電路550、電壓電流檢測器及保護電路570。電源驅(qū)動電路550包括電源切換電路5501與頻率控制器5502。圖6是依照本發(fā)明的第五實施例的一種非隔離式電源供應(yīng)器及階層式能量控制器的示意圖。在本實施例中，電源供應(yīng)器可接收交流電壓源610借以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動負(fù)載660。電源供應(yīng)器包括濾波保護電路620、整流器630、階層式能量控制器640、非隔離式電源驅(qū)動電路651、電壓電流檢測器及保護電路670。非隔離式電源驅(qū)動電路651包括電源切換電路6501、頻率控制器6502、電感6503與整流濾波電路6504。圖7是依照本發(fā)明的第六實施例的一種隔離式電源供應(yīng)器及階層式能量控制器的示意圖。在本實施例中，電源供應(yīng)器可接收交流電壓源710借以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動負(fù)載760。電源供應(yīng)器包括濾波保護電路720、整流器730、階層式能量控制器740、隔離式電源驅(qū)動電路752、電壓電流檢測器及保護電路770。隔離式電源驅(qū)動電路752包括電源切換電路7501、頻率控制器7502、變壓器7503與整流濾波電路7504。圖8是依照本發(fā)明的第七實施例的一種共振式電源供應(yīng)器及階層式能量控制器的示意圖。在本實施例中，電源供應(yīng)器可接收交流電壓源810借以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動負(fù)載860。電源供應(yīng)器包括濾波保護電路820、整流器830、階層式能量控制器840、共振式電源驅(qū)動電路853、電壓電流檢測器及保護電路870。共振式電源驅(qū)動電路853包括共振式電源切換電路8505、頻率控制器8502與整流濾波電路8504。綜上所述，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)者從上述所揭示的內(nèi)容應(yīng)可明白，本實施例利用階層式能量控制器50并配合脈寬調(diào)制控制器即可使電源供應(yīng)器10具有高功率因素、高效率、易小型化、低成本、高可靠性及較長的使用壽命上述優(yōu)點的組合，以提升能源使用效率符合更新的環(huán)保節(jié)能趨勢。本實施例還具有下列優(yōu)點及功效1.在階層式能量控制器中配置可變電阻，可實現(xiàn)調(diào)光器的功能。2.設(shè)計有階層式能量控制器的電源供應(yīng)器，可配置一般市售調(diào)光器即可實現(xiàn)調(diào)光的功能。3.無須采用現(xiàn)有的升壓型功因控制芯片即可實現(xiàn)提升功因的效果。4.可減低主回路功率晶體管及電感元件所產(chǎn)生的熱損失而導(dǎo)致的溫升，可有效延長各元件的壽命。5.可減低電源供應(yīng)器工作過程中可能產(chǎn)生的最大電流量的發(fā)生。由于瞬間最大電流量的情況發(fā)生，容易造成元件發(fā)熱，因此本實施例也具有使各元件操作在低工作溫度的優(yōu)點。6.電源供應(yīng)器無須在前級進行升壓，再于后級降壓，因此能降低能源損耗。7.階層式能量控制器采用的元件數(shù)量不但少且體積小，不但可有效降低電源供應(yīng)器的元件數(shù)量還可有效縮小電源供應(yīng)器的體積。8.無需更改電源供應(yīng)器的主要零件，階層式能量控制器可適用于IlOV或 220V...等不同電壓的市電，也可適用于各類型的電源供應(yīng)器。雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
10
權(quán)利要求
1.一種階層式能量控制器，適用于一電源供應(yīng)器，該電源供應(yīng)器包括接收一交流輸入電壓的一橋式整流器、一脈寬調(diào)制控制器以及一電源驅(qū)動電路，該階層式能量控制器包括一平衡電壓產(chǎn)生器，具有兩輸入端以接收該交流輸入電壓，該平衡電壓產(chǎn)生器提供一比例，并依據(jù)該平衡電壓產(chǎn)生器的兩輸入端電壓差及該比例在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端產(chǎn)生一平衡輸出電壓；以及一可調(diào)整式分壓器，耦接該平衡電壓產(chǎn)生器，接收并依據(jù)該平衡輸出電壓進行分壓，以產(chǎn)生一控制信號，其中，該脈寬調(diào)制控制器依據(jù)該控制信號產(chǎn)生一切換信號并通過該切換信號使該電源驅(qū)動電路依據(jù)該橋式整流器的輸出來產(chǎn)生一驅(qū)動電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的階層式能量控制器，其特征在于，該平衡電壓產(chǎn)生器在其一輸入端與該輸出端間提供一第一阻抗，并在該平衡電壓產(chǎn)生器另一輸入端與該輸出端間提供一第二阻抗，該比例等于該第一阻抗與該第二阻抗的比。
3.如權(quán)利要求2所述的階層式能量控制器，其特征在于，該平衡電壓產(chǎn)生器包括 一第一平衡電阻，跨接在該平衡電壓產(chǎn)生器的一輸入端與該輸出端間；以及一第二平衡電阻，跨接在該平衡電壓產(chǎn)生器的另一輸入端與該輸出端間。
4.如權(quán)利要求1所述的階層式能量控制器，其特征在于，該可調(diào)整式分壓器包括 一第一分壓電阻，其一端耦接該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端；以及一第二分壓電阻，串接在該第一分壓電阻的另一端與一接地端間。
5.如權(quán)利要求4所述的階層式能量控制器，其特征在于，該第一分壓電阻及第二分壓電阻中至少其中之一為可變電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的階層式能量控制器，其特征在于，該階層式能量控制器還包括 至少一電流控制電壓調(diào)整器，串接在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端與該可調(diào)整式分壓器產(chǎn)生該控制信號的端點間，分壓該平衡輸出電壓產(chǎn)生一分壓電壓，并依據(jù)該分壓電壓產(chǎn)生一參考電流，再依據(jù)該參考電流產(chǎn)生該控制信號。
7.如權(quán)利要求6所述的階層式能量控制器，其特征在于，該電流控制電壓調(diào)整器包括 一分壓電路，串接在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端與一接地端間，用以分壓該平衡輸出電壓以產(chǎn)生該分壓電壓；一電流源，受控于該分壓電壓以產(chǎn)生該參考電流；以及一調(diào)整電阻，其一端耦接該電流源，另一端耦接該可調(diào)整式分壓器產(chǎn)生該控制信號的端點并產(chǎn)生該控制信號。
8.一種電源供應(yīng)器，包括一橋式整流器，接收一交流輸入電壓；一階層式能量控制器，耦接該橋式整流器并接收該交流輸入電壓，包括 一平衡電壓產(chǎn)生器，具有兩輸入端以接收該交流輸入電壓，該平衡電壓產(chǎn)生器提供一比例，并依據(jù)該平衡電壓產(chǎn)生器的兩輸入端電壓差及該比例在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端產(chǎn)生一平衡輸出電壓；以及一可調(diào)整式分壓器，耦接該平衡電壓產(chǎn)生器，接收并依據(jù)該平衡輸出電壓進行分壓，以產(chǎn)生一控制信號；一脈寬調(diào)制控制器，耦接該階層式能量控制器，依據(jù)該控制信號產(chǎn)生一切換信號；以及一電源驅(qū)動電路，耦接該橋式整流器，依據(jù)該橋式整流器的輸出，通過該切換信號來產(chǎn)生一驅(qū)動電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該平衡電壓產(chǎn)生器在其一輸入端與該輸出端間提供一第一阻抗，并在該平衡電壓產(chǎn)生器的另一輸入端與該輸出端間提供一第二阻抗，該比例等于該第一阻抗與該第二組抗的比。
10.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該平衡電壓產(chǎn)生器包括一第一平衡電阻，跨接在該平衡電壓產(chǎn)生器的一輸入端與其輸出端間；以及一第二平衡電阻，跨接在該平衡電壓產(chǎn)生器的另一輸入端與其輸出端間。
11.如權(quán)利要求8所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該可調(diào)整式分壓器包括一第一分壓電阻，其一端耦接該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端；以及一第二分壓電阻，串接在該第一分壓電阻的另一端與一接地端間。
12.如權(quán)利要求11所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該第一及第二分壓電阻中至少其中之一為可變電阻。
13.如權(quán)利要求8所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該階層式能量控制器還包括至少一電流控制電壓調(diào)整器，串接在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端與該可調(diào)整式分壓器產(chǎn)生該控制信號的端點間，分壓該平衡輸出電壓產(chǎn)生一分壓電壓，并依據(jù)該分壓電壓產(chǎn)生一參考電流，再依據(jù)該參考電流產(chǎn)生該控制信號。
14.如權(quán)利要求13所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該電流控制電壓調(diào)整器包括一分壓電路，串接在該平衡電壓產(chǎn)生器的輸出端與一接地端間，用以分壓該平衡輸出電壓以產(chǎn)生該分壓電壓；一電流源，受控于該分壓電壓以產(chǎn)生該參考電流；以及一調(diào)整電阻，其一端耦接該電流源，另一端耦接該可調(diào)整式分壓器產(chǎn)生該控制信號的端點并產(chǎn)生該控制信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效率、高功因、壽命長及低成本的新式電源驅(qū)動控制技術(shù)“階層式能量控制器”，其電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高且低元件數(shù)目的設(shè)計下也能具有較長的使用壽命并提升能源使用效率以符合更新的環(huán)保節(jié)能趨勢。其工作原理是依負(fù)載端的功率需求，直接從交流電源截取同步于輸入電壓的波形，并利用反饋控制原理于連續(xù)電流工作模式下，提供能量給負(fù)載。如具體電路上的驗證，只需將階層式能量控制器設(shè)計加入于一般電源供應(yīng)器就可使新設(shè)計的電源供應(yīng)器具有高功率因素、高效率、低元件數(shù)目、低電流強度、低工作溫度及電路結(jié)構(gòu)簡單等上述優(yōu)點的組合。
文檔編號H02M7/219GK102386793SQ201010269769
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者劉建坤, 劉旻村 申請人:鳳敏, 劉建坤, 劉旻村