專利名稱：具有節(jié)電備用模式的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有備用模式的開關(guān)型電源，在備用模式下可減少能耗。
在開關(guān)型電源中，如

圖1所示的那種電源，直流源1連接到場效應(yīng)晶體管(FET)14等開關(guān)裝置的主電路上。當(dāng)開關(guān)MOSFET接通時，電流從直流源1流出，經(jīng)回掃變壓器2的初級繞組3流過所述晶體體管14的漏極37到源極38，然后經(jīng)電阻28接地。眾所周知，加在正向或回掃變壓器2的初級繞組3上的脈動電流會在變壓器2的次級繞組40中產(chǎn)生脈動電流。次級繞組9，10,11和這些繞組的抽頭12,13上的不同值的電壓經(jīng)整流器4,5,6,7整流并經(jīng)如電路8等濾波電路平滑后，輸出給電子設(shè)備等負載(未示出)如錄像機(VCR)或電視機(TV)等。FET 14的接通時間與其整個轉(zhuǎn)換周期的比值由反饋回路15控制。反饋回路15取自變壓器2的經(jīng)平滑和整流后的次級繞組輸出端的一個電壓值或幾個電壓的綜合值。該電源具有不同的工作模式，如下面將描述的正常模式和備用模式。在正常模式時，設(shè)備接通，電源向設(shè)備供給其正常工作所需的平均功率；在備用模式時，設(shè)備關(guān)閉，但其一部分仍然通電。在TV和VCR等電子設(shè)備中，這一部分是設(shè)備的遙控接收器。該遙控接收器應(yīng)首先能夠使控制設(shè)備的微處理器復(fù)位，微處理器變位后，利用軟件逐步地激活電源，直到該電源輸出足以使已激活的設(shè)備實現(xiàn)其功能的功率。一般地說，要使所述微處理器復(fù)位，必須施加的最小電壓為5伏。而且電源的所謂5伏電源的輸出端的電壓值一般大于5伏，例如5.3伏，這樣，當(dāng)在銅線和開關(guān)上產(chǎn)生壓降后，在需要至少5伏電壓的電路的輸入端的電壓還能高于5伏。
本發(fā)明的目的是降低備用模式下的功耗。輸出功率是輸出電流和輸出電壓的積。通過減少供給所需電壓如5V、14V、33V、27V等的次級繞組的輸出線路上的電流值或電壓值，可以降低輸出功率，因此，減少了輸入功率。在變壓器2的次級繞組的輸出端上的電壓值等于該電壓輸入的電路的輸入端上的最小電壓值加上在所述輸出端和輸入端之間的最大壓降。如果有多個電路由變壓器的同一輸出端供電，那么，所述輸出端上的最小電壓值是各個電路所需各最小電壓值中的大值。這種情況是可能發(fā)生的，而且多發(fā)生在當(dāng)一電路在正常模式下需要供電，而在備用模式下不需要供電時的情況。如果這樣的話，當(dāng)在備用模式無需供電的電路所需的最小輸出電壓導(dǎo)致電壓值高于在備用模式下各電路所需電壓時，在備用模式下就有余量來減小所述電壓值，從而減小在該模式下的功耗。當(dāng)然，在這種情況下，為利用這種余量，電源應(yīng)配置一種能使電源在其至少一個輸出端在備用模式輸出的電壓值低于正常模式輸出的電壓值的電路。
本發(fā)明總起來說是一種電子設(shè)備的開關(guān)型電源，該電子設(shè)備具有不同的電路，能根據(jù)設(shè)備的控制模式進行供電或不供電。電源至少具有兩種模式，第一種模式是備用模式，這時只有一部分電路通電；第二種是正常工作模式，這時，設(shè)備的電路根據(jù)設(shè)備的正常工作模式供電。電源配置有帶初級繞組和次級繞組的變壓器，變壓器的初級繞組能和一直流電源連接。開關(guān)有源電子裝置有一帶極化裝置的驅(qū)動電極，當(dāng)開關(guān)裝置接通時，使電流流經(jīng)變壓器的初級繞組，變壓器的次級繞組連接到整流和平滑裝置，以提供設(shè)備不同電路所需的電壓，其中至少一個供給的電壓加在至少2個不同的電路第一電路和第二電路上，第一電路在正常模式下通電而在備用模式下斷電，所述第一電路所需的輸出電壓設(shè)定為高于第二電路的，所述第二電路在正常模式和備用模式都通電，其中，電源接通時間縮短電路連接在開關(guān)裝置驅(qū)動電極的極化裝置上，其功能是將正常模式的較高值中的至少一個輸出電壓變成備用模式的較低值，所述較低值為供給第二電路所需的電壓值。
所述不同方式并未體現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明點，本發(fā)明是關(guān)于一種電子設(shè)備的開關(guān)型電源，該電源可以具有至少兩種工作模式，即備用模式和正常模式，電源配置有帶初級繞組和次級繞組的變壓器，變壓器的初級繞組能連在直流電源上，開關(guān)有源電子裝置有一帶極化裝置的驅(qū)動電極，開關(guān)裝置接通時能使電流流過變壓器的初級繞組，次級繞組連接到整流和平滑裝置上，供給設(shè)備不同電路所需的輸出電壓，其中電源接通時間縮短電路連接到開關(guān)裝置驅(qū)動電極的極化裝置，其功能是減少所述開關(guān)裝置接通時間，將正常模式的較高值中的一個輸出電壓設(shè)定為備用模式下的較低值。
接通時間縮短電路的作用是減少開關(guān)晶體管的接通時間。因此，盡管將輸出電壓降低到一個電路、如微處理器等所需的最小值，通過縮短開關(guān)裝置的接通時間，降低所述電壓會對所有輸出電壓產(chǎn)生降低的效果。這將有助于降低備用模式下的電能的電損耗。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，接通時間縮短電路的一個輸入端連接到提供輸出電子的一個端子上，還有一個輸入端連接到驅(qū)動電極上。這意味著接通時間縮短電路是電源的反饋回路。
下面參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例。其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明的電源的電路圖，已經(jīng)對其進行了部分詳述；圖2是用于解釋本發(fā)明如何工作的一組齊納二極管的特性曲線。
參見圖1，已經(jīng)解釋了從變壓器2的初級繞組傳遞到次級繞組的功率取決于開關(guān)晶體管14的接通時間。接通時間取決于MOSFET 14的柵極16的電壓值，該電壓值與電容器26兩端的電壓有直接的關(guān)系，電容器26的充電電路由晶體管17和18控制。晶體管18的基極19由光耦合器20控制，光耦合器電絕緣地從次級繞組側(cè)取回一反饋電流。變壓器的初級側(cè)和次級側(cè)通常稱作電源的熱側(cè)和冷側(cè)。在冷側(cè)，光耦合器20經(jīng)晶體管21供電。電容器26、晶體管17、18、光耦合器20和晶體管21是反饋回路15的主要元件。
下面解釋所述反饋回路的工作情況。晶體管21的基極22經(jīng)齊納二極管32極化?；鶚O22的極化電壓取決于流過變壓器2次級繞組的端子24的電流值。若由于某種原因，如一個較小的電流從端子24流出并經(jīng)過齊納二極管32，齊納二極管32上產(chǎn)生的壓降減小。參見圖2所示的齊納二極管特性。這意味著晶體管21基極22的極化電壓降低。在圖1所示的情況下，晶體管21為PNP小信號晶體管。由于基極電壓較小，使晶體管可接通更長的時間，這使得更大的集電極電流流經(jīng)晶體管21。這意味著更大的電流流向光耦合器20的冷側(cè)。在光耦合器20冷側(cè)的更大的電流意味著在熱側(cè)也產(chǎn)生更大的電流。所述熱側(cè)的電流加到從漏極37流向晶體管14的源極38和電阻39的電流中，在更高的電平上極化晶體管18的基極19。從而晶體管18的極化被調(diào)整到更高電平。這使得此處為NPN晶體管的晶體管18可以接通更長的時間。晶體管18的集電極發(fā)射極通路連到晶體管17的基極27上。因此，晶體管17也能接通更長的時間。晶體管18的集電極發(fā)射極通路使開關(guān)晶體管14的柵極16的極化電阻29旁路，并下拉所述柵極16的電壓。柵極16被下拉越長，所述MOSFET晶體管14接通時間越短。此后為了縮短長的過程，當(dāng)在次級側(cè)的繞組端子24處檢測到電流高于預(yù)定值時，反饋回路15被激活，而減小MOSFET 14的接通時間。所述反饋回路控制極化裝置，此處，極化裝置為旁路MOSFET 14柵極16的極化電阻的晶體管17。注意到，嚴格意義上講，MOSFET 14的極化裝置為電阻29。當(dāng)晶體管固定工作于連續(xù)的接通或關(guān)閉狀態(tài)時，在本申請中，認為旁路所述電阻29以在滿足接通晶體管所需最小值的情況下減小柵極16電壓值的晶體管17也是極化裝置的一部分。上面所介紹的反饋回路15及其工作方式為正常和公知的反饋環(huán)。下面介紹一種電路實例，增設(shè)該電路可獲得本發(fā)明的電源。
根據(jù)本發(fā)明增設(shè)的電路在圖1．中表示為30，電路30連在變壓器2次級繞組的抽頭31處的端子31和齊納二極管32的陰極之間。電路30由二極管33和電阻34串聯(lián)構(gòu)成。連接著電路30輸入端35的抽頭31在正常操作模式下，所加電壓值高于反饋回路15起點的端子24上的電壓。所述的電路30的輸出端36連接到二極管32的陰極23，所述陰極32經(jīng)電阻連接到變壓器2的端子24上。端子31以比端子24更高的電壓工作在正常模式，這意味著，在正常模式下，電流經(jīng)電路30的二極管33流向齊納二極管32。所述電流流過所述二極管32，因此，根據(jù)圖2所示特性，齊納二極管的附加電流意味著更高的壓降。以上對電路30的解釋意味著在正常模式下，晶體管21的基級22的壓降是由于齊納二極管中的兩附加電流引起的，一個附加電流來自于端子24，一個附加電流來自于端子31。如上所述，轉(zhuǎn)換MOSFET 14的接通和關(guān)閉時間取決于晶體管21的極化。對所述正常模式極化的調(diào)整必須考慮電路30和附加電流的影響。
之所以選用抽頭31是因為在備用模式端子31關(guān)閉，不再有電流流過電路30的二極管33。忽略在晶體管21的基極22上產(chǎn)生壓降的兩個電流之一，如上面參照回路15對現(xiàn)有技術(shù)工作的描述，MOSFET 14接通時間將會減少，并使變壓器2的次級繞組40的各個端子或抽頭上的輸出電壓減小。具體地說，只產(chǎn)生5伏并恰好足夠供給微處理器。從而較少的能量傳遞給變壓器的次級繞組40。根據(jù)優(yōu)選實施例實現(xiàn)的開關(guān)型電源可帶來下述結(jié)果由于下列電壓值的減小，在備用模式下較少的能量傳遞給次級繞組側(cè)5.3VE電平從5.3V降至5.1V；14VE電平從14.5V降至12V；-27VE電平從-27V降至-22.5V；33VE電平從33V降至26V；4.2VE電平從4.2V降至2.9V。
最終的結(jié)果，所測的輸入功率在備用模式，即現(xiàn)在稱為節(jié)電備用模式從4.5W降至3.5W，降低了大約1W或22％。
上面所描述的本發(fā)明的實施例是非常簡單并且具有經(jīng)濟效益。它的一個特點是全自動的，并能將反饋回路調(diào)整成一個新的狀態(tài)，當(dāng)一達到備用狀態(tài)時就能減小電壓輸出。但可以看到，任何連到MOSFET 14柵極16的控制電路17上的電路具有兩種輸出狀態(tài)，第一種為正常模式，第二種為備用模式。電路30的第二種狀態(tài)使晶體管17接通，而旁路驅(qū)動電極16的極化電阻29。按更一般的方式，任何連到驅(qū)動電極的極化裝置上并在正常模式下為第一狀態(tài)而在備用模式下為第二狀態(tài)的電路為如上述實施例中的電路30的接通時間縮短電路，所述第二狀態(tài)減少晶體管的接通時間。
權(quán)利要求
1．一種電子設(shè)備的開關(guān)型電源，具有至少兩種工作模式，即備用模式和正常模式，該電源配置有帶初級繞組和次級繞組的變壓器(2)，變壓器的初級繞組連到直流電源(1)上，帶驅(qū)動電極(16)的開關(guān)有源電子裝置，驅(qū)動電極配置有極化裝置(29,17)，開關(guān)裝置(14)在接通時使電流流經(jīng)變壓器(2)的初級繞組(3)，變壓器(2)的次級繞組連接到整流和平滑裝置(4,5,8)以提供設(shè)備的不同電路所需的輸出電壓，其特征在于，接通時間縮短電路(30)連接到開關(guān)裝置(14)驅(qū)動電極(16)的極化裝置(29,17)上，其功能是將一個輸出電壓從正常模式的較高值調(diào)整成備用模式的較低值。
2．如權(quán)利要求1所述的開關(guān)型電源，其中，接通時間縮短電路(30)有一輸入端(35)和輸出端(36)，所述輸出端(36)有兩種狀態(tài)，第一種狀態(tài)是電源處于正常模式，第二種狀態(tài)是電源處于備用模式，所述第二種狀態(tài)具有縮短開關(guān)晶體管接通時間的作用。
3．如權(quán)利要求2所述的開關(guān)型電源，其中，所述接通時間縮短電路(30)的所述輸入端(35)連接到變壓器(2)的次級繞組(40)的第一端子(31)上。
4．如權(quán)利要求3所述的開關(guān)型電源，其中，所述接通時間縮短電路(30)的所述輸出端(36)連接到變壓器(2)的次級繞組(40)的第二端子(24)上。
5．如權(quán)利要求4所述的開關(guān)型電源，其中，連接著所述接通時間縮短電路(30)的所述輸入端(35)的變壓器(2)的所述第一端子(31)在正常模式下的電壓輸出高于連接著所述接通時間縮短電路(30)的所述輸出端(36)的變壓器(2)次級繞組(40)的所述第二端子(24)電壓輸出，而在備用模式下，電壓輸出低于連接著所述接通時間縮短電路的所述輸出端(36)處的電壓輸出。
6．如權(quán)利要求5所述的開關(guān)型電源，其中，接通時間縮短電路(30)包括整流裝置(33)，該整流裝置與一電阻(34)串聯(lián)聯(lián)接。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)型電源包括一電路30,其功能是在向包括該電源的電子設(shè)備的微處理器供給最小的必需功率的情況下,在節(jié)電備用模式時減少電源變壓器2的次級繞組40的電壓輸出。在優(yōu)選實施例中,電路30包括在從變壓器2的次級繞組輸出端到開關(guān)晶體管14的極化裝置17,29的反饋回路15中。電路30的作用是減少所述晶體管14的接通時間、從而在變壓器2的次級繞組上產(chǎn)生更少的輸出能量。
文檔編號H02M3/335GK1217603SQ98124230
公開日1999年5月26日 申請日期1998年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月17日
發(fā)明者林潤才, 林秀美 申請人:湯姆森多媒體公司