交流/直流轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流/直流轉(zhuǎn)換器(AC to DC converter),特別涉及一種用以降低待機(jī)功耗的交流/直流轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在消費(fèi)性電子產(chǎn)品的應(yīng)用上,交流/直流轉(zhuǎn)換器(AC to DC converter)的應(yīng)用已非常廣泛，例如家電或電腦都需要使用交流/直流轉(zhuǎn)換器來(lái)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電使用。然而，隨著近年來(lái)環(huán)保意識(shí)的提升，與全球暖化問(wèn)題，迫使節(jié)約能源成為世界各國(guó)重要政策之一。因此，現(xiàn)今節(jié)能為許多消費(fèi)性電子產(chǎn)品很重要的一項(xiàng)產(chǎn)品性能指標(biāo)，除了正常工作時(shí)的電能效率外，待機(jī)時(shí)的功率消耗也是一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)。許多國(guó)家更是將待機(jī)時(shí)的電力消耗列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，低待機(jī)功率消耗更是許多消費(fèi)性電子產(chǎn)品在銷(xiāo)售上的一個(gè)重要賣(mài)點(diǎn)。
[0003]如圖1所示，圖1是現(xiàn)有的無(wú)待機(jī)電源設(shè)計(jì)的交流/直流轉(zhuǎn)換器電路架構(gòu)圖。
[0004]交流/直流轉(zhuǎn)換器I主要包括有全橋整流濾波電路101、一次線圈Wp、二次線圈Ws、切換開(kāi)關(guān)SW、輸出濾波電路103、反饋控制電路105、以及脈沖寬度調(diào)制器107。
[0005]全橋整流濾波電路101用以接收交流電(例如市電)輸入，并轉(zhuǎn)換成一整流輸出。一次線圈Wp —端與全橋整流濾波電路101連接，用以接收全橋整流濾波電路101輸出的整流后交流電，一次線圈Wp的另一端與切換開(kāi)關(guān)SW連接，并且切換開(kāi)關(guān)SW經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制器107來(lái)控制其開(kāi)關(guān)切換(Switching)。
[0006]根據(jù)切換開(kāi)關(guān)SW的開(kāi)關(guān)切換，一次線圈Wp將所儲(chǔ)存的能量藕合到二次線圈Ws，進(jìn)而在二次線圈Ws兩端感應(yīng)生成一輸出電壓，并且經(jīng)由輸出濾波電路103輸出至負(fù)載(未圖示)O
[0007]反饋控制電路105測(cè)量負(fù)載上的輸出電壓，以生成反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)反饋至脈沖寬度調(diào)制器107。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，輸出電壓以電阻分壓方式提供分壓電壓(未圖示)，分壓電壓驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整器TL431，以產(chǎn)生正比于分壓電壓及電壓調(diào)整器TL431內(nèi)部參考電壓的電壓差的反饋信號(hào)。根據(jù)接收到的反饋信號(hào)，脈沖寬度調(diào)制器107輸出一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM，用以控制切換開(kāi)關(guān)SW的開(kāi)關(guān)切換頻率，進(jìn)而影響交流/直流轉(zhuǎn)換器I的輸出電壓。
[0008]簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，脈沖寬度調(diào)制器107根據(jù)反饋信號(hào)以控制切換開(kāi)關(guān)SW的導(dǎo)通或截止，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓。因此，當(dāng)要增大輸出電壓時(shí)(負(fù)載提高時(shí))，脈沖寬度調(diào)制器107提高脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比(duty rat1)，而當(dāng)要減小輸出電壓時(shí)(負(fù)載降低時(shí))，脈沖寬度調(diào)制器107降低脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比。
[0009]更進(jìn)一步，如何降低交流/直流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換待機(jī)期間的功率耗損，成為目前電力電子重要的研究方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種交流/直流轉(zhuǎn)換器，其主要是以模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及邏輯電路，作為所述交流/直流轉(zhuǎn)換器的控制電路，借由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出電壓的數(shù)字化，進(jìn)而避免當(dāng)反饋頻率降低時(shí)，以影響到反饋信號(hào)的準(zhǔn)確度，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)自由控制待機(jī)狀態(tài)下，所述交流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可在特定大范圍內(nèi)波動(dòng)。
[0011]本發(fā)明實(shí)施提供一種用以降低待機(jī)功耗的交流/直流轉(zhuǎn)換器。所述交流/直流轉(zhuǎn)換器包括一次線圈、二次線圈、控制電路、反饋電路以及脈沖寬度調(diào)制器。一次線圈的一端用以接收輸入電壓，另一端則連接于切換開(kāi)關(guān)。二次線圈則與一次線圈電磁藕合，用以感應(yīng)生成輸出的電壓。其中，所述控制電路主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及邏輯電路。借由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將二次線圈所輸出的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字化信號(hào)，并且使用邏輯電路對(duì)其數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)數(shù)字化信號(hào)輸出一控制信號(hào)至反饋電路。反饋電路并根據(jù)接收到的控制信號(hào)，輸出一反饋信號(hào)至脈沖寬度調(diào)制器。脈沖寬度調(diào)制器則產(chǎn)生出一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，以控制切換開(kāi)關(guān)其開(kāi)關(guān)切換，其中脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比(DutyRat1)受控于反饋信號(hào)。因此，借由調(diào)整受控于反饋信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，進(jìn)而間接控制交流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
[0012]綜上所述，上述的交流/直流轉(zhuǎn)換器，通過(guò)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出電壓數(shù)字化，并且借由邏輯電路對(duì)數(shù)字化后的輸出電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，可提高反饋信號(hào)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而有效調(diào)整脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，并且借由自由控制待機(jī)狀態(tài)，以控制所述交流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓在特定波動(dòng)范圍，即可大幅減少待機(jī)時(shí)的電源功耗。
[0013]為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，但是此等說(shuō)明與所附附圖僅用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是公知的無(wú)待機(jī)電源設(shè)計(jì)的交流/直流轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流/直流轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流/直流轉(zhuǎn)換器在待機(jī)狀態(tài)時(shí)控制電路的工作流程圖。
[0017]【附圖標(biāo)記說(shuō)明】
[0018]1、2:交流/直流轉(zhuǎn)換器
[0019]101,201:全橋整流濾波電路
[0020]Wp:—次線圈
[0021]Ws: 二次線圈
[0022]Sff:切換開(kāi)關(guān)
[0023]103:輸出濾波電路
[0024]105:反饋控制電路
[0025]TL431:電壓調(diào)整器
[0026]107,207:脈沖寬度調(diào)制器
[0027]PffM:脈沖寬度調(diào)制信號(hào)
[0028]203:控制電路
[0029]2031:模數(shù)轉(zhuǎn)換器
[0030]2033:邏輯電路
[0031]2035:數(shù)模轉(zhuǎn)換器
[0032]2037:待機(jī)指令設(shè)定器
[0033]205:反饋電路
[0034]2051:光發(fā)射元件
[0035]2053:光檢測(cè)元件
[0036]S301?S307:步驟流程
【具體實(shí)施方式】
[0037]在下文中，將結(jié)合【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的各種實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明所述的概念可以許多不同形式來(lái)體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為僅限于本文中所闡述的示例性實(shí)施例。此外，在附圖中相同參考數(shù)字可用以表示類似的元件。
[0038]本發(fā)明用以降低待機(jī)功耗的交流/直流轉(zhuǎn)換器，可以廣泛應(yīng)用于伺服器電源、夕卜接式適配器、電池充電器以及電腦主機(jī)電源等各式需要待機(jī)電力的電子設(shè)備，本發(fā)明并不以此為限。
[0039]交流/直流轉(zhuǎn)換器主要用途在于，接收一交流電壓輸入并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換以輸出一直流電壓。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流/直流轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)圖，如圖2所示，交流/直流轉(zhuǎn)換器2包括全橋整流濾波電路201、一次線圈Wp、二次線圈Ws、控制電路203、反饋電路205以及脈沖寬度調(diào)制器207。全橋整流濾波電路201與圖1的全橋整流濾波電路101相同，用以接收交流電(例如市電)輸入，并轉(zhuǎn)換成一整流輸出。圖2中部分與圖1近似的元件以相似的圖號(hào)標(biāo)示，因此在此不再詳述其細(xì)節(jié)。
[0040]一次線圈Wp的第一端用以接收輸入電壓，一次線圈Wp的第二端連接于切換開(kāi)關(guān)Sff ;二次線圈Ws則電磁藕合一次線圈Wp，用以感應(yīng)生成輸出電壓，而二次線圈Ws所生成的輸出電壓可以經(jīng)由濾波后輸出供應(yīng)至一負(fù)載(未圖示)。
[0041]控制電路203電性連接于二次線圈Ws，用以對(duì)二次線圈Ws所生成的輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，以產(chǎn)生輸出一控制信號(hào)至反饋電路205。其中，控制電路203主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器2031以及邏輯電路2033，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2031用以將接收到的二次線圈Ws輸出電壓轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號(hào)，并且邏輯電路2033電性連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換器2031，邏輯電路2033則根據(jù)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并輸出一控制信號(hào)。
[0042]簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，二次線圈Ws的輸出電壓通過(guò)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器2031將其電壓數(shù)字化，并且借由邏輯電路2033對(duì)數(shù)字化后的輸出電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。因此交流/直流轉(zhuǎn)換器2通過(guò)邏輯電路2033對(duì)于數(shù)字化的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以避免交流/直流轉(zhuǎn)換器2電阻、電感等元件造成的誤差問(wèn)題發(fā)生，提高對(duì)于二次線圈Ws的輸出電壓測(cè)量的精準(zhǔn)度。
[0043]接著，反饋電路205電性連接于控制電路203，用以接收控制信號(hào)，并且根據(jù)控制信號(hào)輸出一反饋信號(hào)至脈沖寬度調(diào)制器207。
[0044]舉例來(lái)說(shuō)，反饋電路205 —般采用為光藕合器，但本發(fā)明并不以此為限，光電藕合器主要是以光作為媒體來(lái)傳輸電信號(hào)的一組裝置，利用線性光藕合器可構(gòu)成光藕反饋電路，并且通過(guò)調(diào)節(jié)控制輸出端的電流。因此，例如在圖2中反饋電路205包括有光發(fā)射元件2051以及光檢測(cè)元件2053，光發(fā)射元件2051電性連接于控制電路203，而光檢測(cè)元件2053則電性連接于脈沖寬度調(diào)制器207，光檢測(cè)元件2053用以接收光發(fā)射元件2051所產(chǎn)生的光信號(hào)，并且反饋電路205所輸出的反饋信號(hào)為一電流信號(hào)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，反饋電路205根據(jù)接收到的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的電流大小。在一實(shí)施例中，光發(fā)射元件2051可以為一發(fā)光二極管(LED),而光檢測(cè)兀件2053為光電二極管及光晶體管的其中之一,本發(fā)明并不以此為限。
[0045]脈沖寬度調(diào)制器207電性連接于反饋電路205以及切換開(kāi)關(guān)SW之間，脈沖寬度調(diào)制器207用以產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PffM以控制切換開(kāi)關(guān)SW其開(kāi)關(guān)切換，其中脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM的占空比受控于反饋信號(hào)。
[0046]簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，借由脈沖寬度調(diào)制器207所輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PffM來(lái)控制切換開(kāi)關(guān)SW導(dǎo)通或截?cái)?，而其中脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM的占空比主要根據(jù)反饋信號(hào)而決定。由于反饋電路205根據(jù)接收到的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出反饋信號(hào)的電流大小，脈沖寬度調(diào)制器207借由判斷光檢測(cè)元件2053的電流準(zhǔn)位，而決定出輸出脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM的占空比，進(jìn)而間接控制交流/直流轉(zhuǎn)換器2的輸出電壓大小。
[0047]在本實(shí)施例中，脈沖寬度調(diào)制器207具有一個(gè)FB接腳，F(xiàn)B接腳用以接收反饋信號(hào)，脈沖寬度調(diào)制器207并根據(jù)FB接腳接收到的電流準(zhǔn)位，調(diào)整輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PffM的占空比。因此，根據(jù)反饋信號(hào)的電流準(zhǔn)位在不同的情況下，脈沖寬度調(diào)制器207輸出不同占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM，以控制切換開(kāi)關(guān)SW其開(kāi)關(guān)切換的頻率，進(jìn)而達(dá)到控制交流/直流轉(zhuǎn)換器2穩(wěn)壓的目的。
[0048]切換開(kāi)關(guān)SW —般為金氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)，其漏極連接于一次線圈Wp，其柵極連接于脈沖寬度調(diào)制器207，用以接收脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM。一般來(lái)說(shuō)，交流/直流轉(zhuǎn)換器2 —次側(cè)所儲(chǔ)存的能量主要根據(jù)切換開(kāi)關(guān)SW的開(kāi)關(guān)切換而傳送至一次線圈Wp。
[0049]在實(shí)際應(yīng)用上，由于反饋電路205大多采用光