專利名稱：切換式自我耦合輔助電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種切換式自我耦合輔助電源裝置，可于低負(fù)載下，提供一高壓電源給一控制器使用的輔助電源裝置。
背景技術(shù)：
以目前資訊家電類的產(chǎn)品趨勢(shì)來(lái)看，除了功能強(qiáng)大價(jià)格便宜外，產(chǎn)品的省電亦是當(dāng)今重要議題之一。為了符合省電的要求，許許多多的規(guī)范也制定了標(biāo)準(zhǔn)，像是歐洲的GEEA規(guī)定電源轉(zhuǎn)換器若是搭配在液晶電視(LCD TV)上，待機(jī)時(shí)必須要小于1瓦。而美國(guó)的ENERGY STAR也規(guī)定當(dāng)輸出瓦數(shù)介于10至250瓦之間的電源轉(zhuǎn)換器，其單體在空載時(shí)必須小于0.75瓦。因此除了系統(tǒng)廠商的材料進(jìn)步來(lái)達(dá)成省電的功效外，電源轉(zhuǎn)換器亦是在省電的議題上為不可匆略的重要產(chǎn)品之一。但是以舊有包含功率因數(shù)修正器(PFC)線路的電源供應(yīng)器，在撘配資電產(chǎn)品上大多都會(huì)遇到不符合省電(power saving)規(guī)范的要求或是非常接近規(guī)范的要求值，因此造成一些困擾。
請(qǐng)參考圖1-A到圖1-B，系為習(xí)知電源轉(zhuǎn)換器電路示意圖，電源轉(zhuǎn)換器電路利用變壓器T的隔離功能，進(jìn)而區(qū)分成為一次側(cè)電路10與一二次側(cè)電路20，位于一次側(cè)電路10中的控制器108系控制功率開關(guān)Q10的切換動(dòng)作，使得輸入電力可以間斷的經(jīng)過(guò)變壓器T以提供二次側(cè)電路負(fù)載使用。
控制器108系用來(lái)控制電源轉(zhuǎn)換器的切換動(dòng)作，并且提供穩(wěn)定調(diào)整的輸出。然而，控制器108需要一供應(yīng)電壓始能提供其內(nèi)部控制電路的正常動(dòng)作。如圖1所示，一旦輸入電壓VIN施加于電源轉(zhuǎn)換器的變壓器T時(shí)，系會(huì)于變壓器T的輔助繞組Na上感應(yīng)電壓，輔助繞組Na上感應(yīng)的電壓系會(huì)對(duì)一維持電容C28進(jìn)行充電以提供控制器108動(dòng)作所需。
以目前市面上而言，為了符合省電power saving的需求，因此電源轉(zhuǎn)換器的控制器108大多均使用變頻方式來(lái)達(dá)到環(huán)保模式(green mode)，也就是說(shuō)，當(dāng)二次側(cè)電路負(fù)載在不同情況底下，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)根據(jù)負(fù)載的變化，而調(diào)整最佳的工作頻率，以達(dá)到最佳省電效果。所以電源轉(zhuǎn)換器在滿載輸出時(shí)希望效率高，而在空載時(shí)希望本體損失低。但依目前技術(shù)而言，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器輸出負(fù)載在非常低的時(shí)候，控制器108均以突沖模式(burst mode)來(lái)控制功率開關(guān)Q10的切換方式，使得電源轉(zhuǎn)換器可以自動(dòng)降低功率開關(guān)Q10切換頻率進(jìn)而達(dá)到降低在空載時(shí)的損失，其空載時(shí)的切換頻率隨設(shè)計(jì)者而定，有些甚至低于500Hz以下以符合廠商的需求。
但就目前的技術(shù)而言，省電power saving技術(shù)具有一定的門檻，其中主要原因在于變壓器T的輔助繞組Na所提供給控制器108工作電壓的方式。因此若是我們把一些變壓器T二次側(cè)電路中不必要的假負(fù)載降低，像是把LED電源指示燈的亮度減少并調(diào)整變壓器T二次測(cè)電路中所使用的IC周邊電阻參數(shù)，使得只須維持IC正常工作的電流來(lái)降低不必要的損失，以此種方式來(lái)降低損失即有可能會(huì)在控制器108所須電源的輔助繞組Na上感應(yīng)一個(gè)低于控制器108正常工作的電壓，進(jìn)而造成輸出電壓跳動(dòng)，其原因在于所有的能量傳遞都使用同一個(gè)變壓器鐵心，若變壓器T二次側(cè)電流減小時(shí)輔助繞組Na的感應(yīng)電流亦感應(yīng)一個(gè)較小的電流，進(jìn)而造成對(duì)于維持電容C28充電的電流隨之變小(即Vc28降低)。因此以傳統(tǒng)方式的電源供應(yīng)線路來(lái)供應(yīng)控制器108，在解決省電powersaving上必然會(huì)遭受到一些先天上的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種切換式自我耦合輔助電源裝置，系于變壓器中多繞一組高壓輔助繞組，并于傳統(tǒng)電路的一次側(cè)電路中進(jìn)一步增加有一控制線路與一能量傳輸線路。當(dāng)負(fù)載過(guò)低時(shí)，控制線路根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)而控制能量傳輸線路動(dòng)作，使得高壓輔助繞組感應(yīng)的電壓可以透過(guò)能量傳輸線路傳送給一控制器使用。
本實(shí)用新型使用于一電源供應(yīng)器中，用來(lái)對(duì)一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，本實(shí)用新型使用的變壓器系由一主繞組、一次繞組、輔助繞組及高壓輔助繞組纏繞于同一鐵芯組合而成，變壓器的主繞組與次繞組將電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其輔助繞組連接于該維持電容。本實(shí)用新型使用一控制線路取得電源供應(yīng)器的一負(fù)載訊號(hào)，根據(jù)該負(fù)載訊號(hào)進(jìn)而輸出一控制訊號(hào)；本實(shí)用新型并使用一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組。該能量傳輸線路受控于該控制訊號(hào)，用以切換該高壓輔助繞組上的電壓用以對(duì)該維持電容進(jìn)行充電。
如上述說(shuō)明，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為高負(fù)載或正常負(fù)載下，該輔助繞組上的電壓系對(duì)該維持電容充電，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為低負(fù)載下，該高壓輔助繞組上的電壓對(duì)該維持電容充電。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，用來(lái)對(duì)一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，其包括有一變壓器，其一主繞組與一次繞組將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其一輔助繞組連接于該維持電容，該變壓器更包括有一高壓輔助繞組；一控制線路，系取得一負(fù)載訊號(hào)，用以輸出一控制訊號(hào)；一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組，受控于該控制訊號(hào)用以切換該高壓輔助繞組上的電壓對(duì)該維持電容進(jìn)行充電；其中，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為高負(fù)載或正常負(fù)載下，該輔助繞組上的電壓系對(duì)該維持電容充電，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為低負(fù)載下，該高壓輔助繞組上的電壓的對(duì)該維持電容充電。
所述的控制線路透過(guò)一偵測(cè)電容連接到一功率因數(shù)修正器，該功率因數(shù)修正器依據(jù)電路負(fù)載輕重，用以輸出該負(fù)載訊號(hào)。
所述的控制線路亦可透過(guò)一光耦合器連接到二次側(cè)電路的一比較器，該比較器擷取該二次側(cè)電路的負(fù)載電流，并依據(jù)負(fù)載電流輕重，用以輸出該負(fù)載訊號(hào)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以解決電源供應(yīng)器于低負(fù)載供電下，變壓器的輔助繞組感應(yīng)一個(gè)低于控制器正常工作的電壓所造成輸出電壓跳動(dòng)的問(wèn)題及缺點(diǎn)。


圖1-A到圖1-C為習(xí)知電源轉(zhuǎn)換器電路示意圖圖2-A到圖2-C為本實(shí)用新型第一實(shí)施例電路示意圖圖3-A到圖3-C為本實(shí)用新型第二實(shí)施例電路示意圖具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖2-A到圖2-C，為本實(shí)用新型第一實(shí)施例電路示意圖。一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于電源供應(yīng)器中，用來(lái)對(duì)一維持電容C28充電，以提供一控制器108工作所需的電源，包括有一變壓器Tr，其一主繞組Np與一次繞組Ns將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路10與二次側(cè)電路20，其一輔助繞組Na連接于該維持電容C28，該變壓器Tr更包括有一高壓輔助繞組Nb；一控制線路102透過(guò)一偵測(cè)電容C18連接到一功率因數(shù)修正器106，該功率因數(shù)修正器106依據(jù)電路負(fù)載輕重，用以輸出一負(fù)載訊號(hào)給控制線路102?？刂凭€路102根據(jù)該負(fù)載訊號(hào)，用以輸出一控制訊號(hào)。一能量傳輸線路104，連接于該控制線路102、該維持電容C28及該高壓輔助繞組Nb，受控于該控制訊號(hào)用以切換該高壓輔助繞組Nb上的電壓對(duì)該維持電容C28進(jìn)行充電。能量傳輸線路104包括有一二極管D15、一第二開關(guān)元件Q13及至少一電阻器R85、R81連接組成。
上述中，當(dāng)功率因數(shù)修正器106輸出的負(fù)載訊號(hào)為高負(fù)載或正常負(fù)載下，該輔助繞組Na上的電壓系對(duì)該維持電容C28充電，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為低負(fù)載下，該高壓輔助繞組Nb上的電壓對(duì)該維持電容C28充電。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D2-A到圖2-C，當(dāng)輔助繞組Na上的電壓不正常時(shí)(即輸出負(fù)載過(guò)低)，維持電容C28上的電壓會(huì)不足以供應(yīng)控制器108正常的工作電壓。同時(shí)，連接于維持電容C28的穩(wěn)壓二極管Z13不會(huì)動(dòng)作(崩潰)，電阻R77上無(wú)壓降，所以晶體管Q16為截止(OFF)，晶體管Q17為導(dǎo)通(ON)，由于導(dǎo)通的晶體管Q17會(huì)將功率因數(shù)開關(guān)Q15控制端的電壓拉到接地，所以功率因數(shù)開關(guān)Q15為截止(OFF)。因而功率因數(shù)開關(guān)Q15的截止(OFF)，使得電容器C55上存放的電壓無(wú)法傳送給偵測(cè)電容器C18，而讓功率因數(shù)修正器106關(guān)閉。
本實(shí)用新型則利用由一穩(wěn)壓二極管Z12、一電阻器R78及一第一開關(guān)元件Q14連結(jié)組成的控制線路102，來(lái)偵測(cè)功率因數(shù)修正器106的狀態(tài)(即偵測(cè)電容器C18上的電位)。當(dāng)控制線路102偵測(cè)到偵測(cè)電容器C18上的電位為低電位時(shí)，控制線路102會(huì)輸出一個(gè)控制訊號(hào)至能量傳輸線路104并且讓新增加的高壓輔助繞組Nb上的能量傳遞至維持電容C28上，得以維持電容C28有足夠的電壓來(lái)供應(yīng)控制器108工作。而新增的高壓輔助繞組Nb系比輔助繞組Na感應(yīng)更高的電壓，(即高壓輔助繞組Nb的繞組圈數(shù)比輔助繞組Na大)，以維持足夠的控制器108所須的電壓。
在取控制訊號(hào)方面，我們可以在一次側(cè)或是二次側(cè)取其控制訊號(hào)，以取一次側(cè)當(dāng)控制訊號(hào)為例子，我們是取功率因素修正器106的開啟(HI)或關(guān)閉(LO)當(dāng)訊號(hào)，若偵測(cè)電容器C18上有電壓訊號(hào)則功率因素修正器106開啟，反之若偵測(cè)電容器C18上沒(méi)有電壓訊號(hào)則功率因素修正器106關(guān)閉。在目前的設(shè)計(jì)中，若電源轉(zhuǎn)換器是工作在較輕的輸出負(fù)載時(shí)，功率因素修正器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。因此若是偵測(cè)電容器C18為低(LOW)時(shí)，即工作在較輕的負(fù)載，穩(wěn)壓二極管Z12無(wú)法崩潰導(dǎo)通，使得第一開關(guān)元件Q14閘極上沒(méi)有電位的存在無(wú)法使導(dǎo)通，迫使第二開關(guān)元件Q13的通道D-S之間導(dǎo)通，使得新增的高壓輔助繞組Nb上的電壓可以傳遞至維持電容C28(C28上的電壓由新增的高壓輔助繞組接管)，讓維持電容C28有足夠的電壓來(lái)供應(yīng)控制器108工作。
反之，若偵測(cè)電容器C18為高(HIGH)時(shí)，穩(wěn)壓二極管崩潰導(dǎo)通，使得第一開關(guān)元件Q14閘極上得到一電位，迫使第二開關(guān)元件Q13的閘極拉至零電位，使第二開關(guān)元件Q13通道D-S之間無(wú)法導(dǎo)通，即沒(méi)有任何的能量從新增的高壓輔助繞組Nb傳遞至維持電容C28(維持電容C28的電壓由輔助繞組Na接管)。
以此種切換的方式來(lái)達(dá)到不管在輕載或是滿載時(shí)控制器108都可以正常的工作，若是都以新增的高壓輔助繞組Nb來(lái)供應(yīng)控制器108的工作電壓時(shí)，在較輕的輸出負(fù)載在供應(yīng)上都沒(méi)問(wèn)題，但是一旦輸出負(fù)載加重時(shí)，新增的高壓輔助繞組Nb所感應(yīng)的電壓會(huì)比傳統(tǒng)式的輔助繞組Na電壓來(lái)的高(因電壓大小取決于線圈的圈數(shù)比值)，因此一旦輸出負(fù)載在最重載時(shí)，維持電容C28上的電壓很可能會(huì)超過(guò)控制器108工作電壓的上限值進(jìn)而造成控制器108的燒毀。
請(qǐng)參考圖3-A到圖3-C，為本實(shí)用新型第二實(shí)施例電路示意圖。在第二實(shí)施例中的電路其與前述的第一實(shí)施例差異處在于該控制線路102取得負(fù)載訊號(hào)的來(lái)源。本第二實(shí)施例中控制線路102系透過(guò)一光耦合器204連接到二次側(cè)電路20的一比較器202，該比較器202擷取該二次側(cè)電路20的負(fù)載電流，并依據(jù)負(fù)載電流輕重，用以輸出一負(fù)載訊號(hào)。
一旦輸出的電流小至讓維持電容C28上的電壓供應(yīng)不足以讓控制器108工作正常時(shí)，比較器202會(huì)送一個(gè)負(fù)載訊號(hào)至光耦合器204，使一次側(cè)控制線路102中的穩(wěn)壓二極管Z12無(wú)法崩潰導(dǎo)通，進(jìn)而使第一開關(guān)元件Q14的通道D-S之間無(wú)法導(dǎo)通，以傳送一HIGH的控制訊號(hào)到能量傳輸線路104，使第二開關(guān)元件Q13的通道D-S之間的導(dǎo)通，并由新增的高壓輔助繞組Nb上接管維持電容C28上的電壓，以得到足夠的工作電壓。若是負(fù)載電流大于某個(gè)程度且傳統(tǒng)式輔助繞組Na所供應(yīng)的電壓也足夠供應(yīng)給控制器108時(shí)，則光耦合器204會(huì)輸出負(fù)載訊號(hào)至一次側(cè)控制線路102中的穩(wěn)壓二極管Z12，并使穩(wěn)壓二極管Z12崩潰導(dǎo)通，使維持電容C28上的電壓只給原傳統(tǒng)的輔助繞組Na接管。
以上所述僅為本實(shí)用新型最佳的具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型的特征并不局限于此，任何熟悉該項(xiàng)技藝者在本實(shí)用新型的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在本案的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，用來(lái)對(duì)一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，其特征在于包括有一變壓器，其一主繞組與一次繞組將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其一輔助繞組連接于該維持電容，該變壓器更包括有一高壓輔助繞組；一控制線路，系取得一負(fù)載訊號(hào)，用以輸出一控制訊號(hào)；一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組，受控于該控制訊號(hào)用以切換該高壓輔助繞組上的電壓對(duì)該維持電容進(jìn)行充電；其中，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為高負(fù)載或正常負(fù)載下，該輔助繞組上的電壓系對(duì)該維持電容充電，當(dāng)負(fù)載訊號(hào)為低負(fù)載下，該高壓輔助繞組上的電壓對(duì)該維持電容充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路透過(guò)一偵測(cè)電容連接到一功率因數(shù)修正器，該功率因數(shù)修正器依據(jù)電路負(fù)載輕重，用以輸出該負(fù)載訊號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路透過(guò)一光耦合器連接到二次側(cè)電路的一比較器，該比較器擷取該二次側(cè)電路的負(fù)載電流，并依據(jù)負(fù)載電流輕重，用以輸出該負(fù)載訊號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路由一穩(wěn)壓二極管、一電阻器及一第一開關(guān)元件連結(jié)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該能量傳輸線路由一二極管、一第二開關(guān)元件及至少一電阻器連接組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種切換式自我耦合輔助電源裝置，系于變壓器中增加一組高壓輔助繞組，并于傳統(tǒng)電路的一次側(cè)電路中進(jìn)一步增加有一控制線路與一能量傳輸線路。當(dāng)負(fù)載過(guò)低時(shí)，控制線路根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)而控制能量傳輸線路動(dòng)作，使得高壓輔助繞組感應(yīng)的電壓可以透過(guò)能量傳輸線路傳送給一控制器使用。本實(shí)用新型不受限于變壓器二次側(cè)假負(fù)載(dummy load)大小的脈波寬度調(diào)變控制器(PWM controller)輔助電源電路設(shè)計(jì)，以符合國(guó)際規(guī)范的法規(guī)并開發(fā)出具有商業(yè)用途且符合環(huán)保的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)G05B19/04GK2819622SQ200520011040
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者林峰旭, 呂文煜 申請(qǐng)人:力信興業(yè)股份有限公司