專利名稱：用于微型計算機的調節(jié)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于微型計算機的調節(jié)器，尤其是涉及一種用于微型計算機的具有低能耗和提高的功率因數(shù)的調節(jié)器。
背景技術：
含有電子設備的所有系統(tǒng)基本地具有一個微型計算機和一個單獨的電源器件，即調節(jié)器，來操作微型計算機。
常規(guī)的用于微型計算機的調節(jié)器分成兩類一種采用變壓器，另一種采用電容性分壓電路。
采用變壓器的調節(jié)器使用變壓器將從電源單元輸入的額定電壓調節(jié)到指定的直流(DC)電壓，并將調節(jié)后的直流(DC)電壓提供給微型計算機。然而這種類型的調節(jié)器的缺點在于它的尺寸很大，需要巨大的能耗和很高的生產成本。
采用電容性分壓電路的調節(jié)器由于不需要變壓器從而電路結構簡化生產成本降低而得到了廣泛的應用。
圖1是說明用于微型計算機的采用電容性分壓電路的常規(guī)調節(jié)器的結構的電路圖。
參照圖1，用于微型計算機的調節(jié)器100包括第一電容器C1，其一端連接到工業(yè)交流(AC)電源的輸入端；第一二極管D1，其陽極連接到第一電容器C1的另一端；第二電容器C2，其一端連接到第一二極管D1的陰極，另一端接地；第二二極管D2，其陰極連接到第一二極管D1的陽極；第三電容器C3，其一端連接到第二二極管D2的陽極，另一端接地；以及第一電阻R1，與第三電容器C3并聯(lián)。
這里，微型計算機1并聯(lián)到第二電容器C2上，并接收施加在第二電容器C2兩端的電壓Vo作為其驅動電壓。在這種情況下，驅動電壓由第一電容器C1的電容和第二電容器C2的電容之比決定，并且通常在220V的工業(yè)交流(AC)電源下，調節(jié)器100自身的功率消耗超過100mW。
由于調節(jié)器100由多個電容器組成，它的缺點在于提供給微型計算機1的電壓和電流之間的相位差變得很大。

發(fā)明內容
本發(fā)明致力于一種用于微型計算機的調節(jié)器，其充分地排除了由于相關技術的局限和缺點而產生的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于微型計算機的調節(jié)器，其提供給該微型計算機電源，并具有低能耗和提高的功率因數(shù)。
按照本發(fā)明的目的，為了實現(xiàn)這個目標以及其他優(yōu)點，如同這里所實施和廣泛描述的那樣，提供了一種用于微型計算機的調節(jié)器，包括整流單元，用于整流工業(yè)交流(AC)輸入電壓并輸出整流后的電壓；開關單元，用于以預定時間間隔，間隔地切換整流單元的輸出電壓；平滑單元，用于將開關單元輸出的交流(AC)電壓平滑成直流(DC)電壓并且將該直流(DC)電壓輸出給微型計算機；以及脈寬調制(PulseWidth Modulation，簡稱PWM)信號發(fā)生單元，用于在微型計算機的控制下輸出PWM信號以間隔地打開/關閉開關單元。
根據本發(fā)明的調節(jié)器最好還包括串聯(lián)調節(jié)器，用于接收整流單元的輸出電壓并將其轉換到適當?shù)拇笮?，以將轉換后的電壓輸出到平滑單元，并在經過預定時間后，由微型計算機發(fā)送來的控制信號使其不激活。
平滑單元最好包括電容器，并且所述的預定時間指的是電容器充電的時間點。


所含的附圖提供對本發(fā)明的進一步的理解并且構成本申請的一部分，說明了本發(fā)明的實施例并與描述一起用來說明本發(fā)明的原則。其中圖1是說明用于微型計算機的采用電容性分壓電路的常規(guī)調節(jié)器結構的電路圖；圖2是說明用于微型計算機的根據本發(fā)明的實施例的調節(jié)器結構的方框圖；圖3是圖2所示的調節(jié)器的詳細電路圖；圖4A和4B是顯示基于圖3所示結構的執(zhí)行仿真的結果的圖；以及圖5是顯示計算出的用于微型計算機的根據本發(fā)明的調節(jié)器和用于微型計算機的常規(guī)調節(jié)器的功率因數(shù)的表。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細地闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的優(yōu)選實施例的例子如附圖中所說明的。將盡可能地在全部附圖中使用同樣的標號以指示相同的或類似的部分。
圖2是說明用于微型計算機的根據本發(fā)明的實施例的調節(jié)器結構的方框圖。圖3是圖2所示的調節(jié)器的詳細電路圖。
參照圖2，用于微型計算機的調節(jié)器200包括二極管D，其陽極連接到工業(yè)交流(AC)電源的輸入端；開關單元10，其一端連接到二極管D的陰極；PWM控制器14，連接到開關單元10的另一端，為開關單元10提供PWM信號；串聯(lián)調節(jié)器12，連接到二極管D的陰極，在調節(jié)器初始操作時為微型計算機16提供驅動功率；以及電容器C，其一端公共地連接到開關單元10和串聯(lián)調節(jié)器12，另一端接地。這里，公共地連接到開關單元10、串聯(lián)調節(jié)器12和電容器C的節(jié)點(以下稱“輸出節(jié)點”)的電壓被提供給微型計算機16作為其驅動電壓。
二極管D對工業(yè)交流(AC)電源輸入的交流(AC)電壓半波整流，并將整流后的電壓提供給開關單元10和串聯(lián)調節(jié)器12。
串聯(lián)調節(jié)器12從二極管D接收半波整流后的電壓并將驅動電壓提供給微型計算機16。在經過預定時間后，微型計算機16發(fā)送的特定控制信號使得串聯(lián)調節(jié)器12不激活。
參照圖3，串聯(lián)調節(jié)器12包括第一和第二電阻R1和R2，公共地連接到二極管D的陰極；第一雙極晶體管Q1，其集電極連接到第一電阻R1的另一端，其發(fā)射極連接到輸出節(jié)點并且其基極連接到第二電阻R2的另一端；第三電阻R3，其一端連接到第一雙極晶體管Q1的基極；第二雙極晶體管Q2，其集電極連接到第三電阻R3的另一端，發(fā)射極接地；以及第四電阻R4，其一端連接到雙極晶體管Q2的基極，另一端連接到微型計算機的一個輸出端。
這里，串聯(lián)調節(jié)器12的輸出電壓作為驅動電壓通過輸出節(jié)點17提供給微型計算機16。同樣，微型計算機16發(fā)出的不激活的控制信號通過第四電阻R4輸入到第二雙極晶體管Q2的基極，以關閉串聯(lián)調節(jié)器12的操作。
再次參照圖2，電容器C對開關單元10和串聯(lián)調節(jié)器12所提供的交流(AC)電壓信號進行平滑，并將平滑后的電壓提供給微型計算機16。
在調節(jié)器200初始操作期間，微型計算機16接收來自串聯(lián)調節(jié)器12的驅動功率，但是在經過預定時間后，微型計算機16在使得串聯(lián)調節(jié)器不激活之后，從開關單元10接收驅動功率。這里，預定時間最好指的是來自串聯(lián)調節(jié)器12的電源對電容器C充電結束的時間點。
PWM控制器14由微型計算機16控制，并輸出PWM信號以用于間隔地打開/關閉開關單元10。
開關單元10響應于PWM控制器14輸入的PWM信號而打開/關閉，以間隔地切換從二極管D輸出的半波整流后的電壓，并將切換后的電壓輸出給電容器C。
參照圖3，開關單元10包括MOS晶體管M，其漏極連接到二極管D的陰極，其柵極連接到PWM控制器14的輸出端；第五電阻R5，其一端連接到MOS晶體管M的源極，另一端連接到電容器C；以及第六電阻R6，其一端連接到MOS晶體管M的柵極，另一端接地。
這里，MOS晶體管M通過響應從其柵極輸入的PWM信號的幅度值的變化而打開/關閉，以間隔地切換到從其漏極輸出的半波整流后的電壓，并將切換后的電壓輸出到其源極。這個輸出電壓通過第五電阻R5下降到預定值，然后被輸出給電容器。
現(xiàn)在將說明具有上述結構的用于微型計算機的調節(jié)器的操作。
在調節(jié)器初始操作期間，從串聯(lián)調節(jié)器12輸出的驅動電壓被提供給微型計算機16。這是因為在調節(jié)器初始操作期間，驅動電壓未被提供給微型計算機，所以在微型計算機16控制下操作的PWM控制器14和開關單元10不能正常地操作。
當串聯(lián)調節(jié)器12提供驅動電壓時，電容器C被充電，如果該充電操作完成，微型計算機16使得串聯(lián)調節(jié)器12不激活。這是因為串聯(lián)調節(jié)器包括多個電阻，從而具有高能耗，低效率。
其后，從開關單元10輸出的驅動電壓被提供給微型計算機16。
圖4A和4B是顯示基于圖3所示結構的執(zhí)行仿真的結果的圖。
在仿真的過程中，設R1＝1MΩ，R2＝50MΩ，R3＝1KΩ，R4＝100KΩ，R5＝9.5KΩ，R6＝500KΩ，C＝5μF，AC是340V，60Hz。
圖4A顯示了PWM控制器14輸出的PWM信號的波形。參照圖4A，該PWM信號是一個幅度為6V，周期大約為0.017s的方波脈沖。該PWM信號顯示了在t≥0.3s區(qū)域里的標準波形。
圖4B顯示了在輸出節(jié)點17測量到的輸出電壓Vo的波形。參照圖4B，在0s≤t≤0.3s的區(qū)域里面，輸出電壓Vo逐漸增加，并且形成了小的波動，而在t≥0.3s的區(qū)域里面，其顯示穩(wěn)定的值，并且在2.5V附近形成小的波動。
這里，在區(qū)域0s≤t≤0.3s內的輸出電壓Vo是從串聯(lián)調節(jié)器12輸出的，在區(qū)域t≥0.3s內的輸出電壓Vo是從開關單元10輸出的。
特別地，串聯(lián)調節(jié)器12在t＝0.3s時不激活，繼而從開關單元10輸出的電壓提供給微型計算機16。
圖5是顯示計算出的用于微型計算機的根據本發(fā)明的調節(jié)器和用于微型計算機的常規(guī)調節(jié)器的功率因數(shù)的表。
用于微型計算機的常規(guī)調節(jié)器的功率因數(shù)基于圖1所示的電路計算出來，以供參考，設C1＝0.025μF，C2＝5μF，C3＝5μF，R1＝25KΩ，AC是340V，60Hz。
參照圖5，作為測量和計算的結果，常規(guī)調節(jié)器的視在功率(apparent power)、平均功率和功率因數(shù)分別是54mV，0.6mV和0.01，而根據本發(fā)明的調節(jié)器的那些參數(shù)分別是36mV，23mV和0.639。
工業(yè)適用性如上所述，根據本發(fā)明，與相關技術相比，所述的視在功率降低并且功率因數(shù)得到極大的提高。這是因為提供給微型計算機16的驅動功率的電壓和電流事實上具有相同的相位。
同樣，由于從工業(yè)交流(AC)電源輸入的電壓是通過開關單元間隔地提供的，并且提供給微型計算機的電壓和電流事實上具有相同的相位，因此功率因數(shù)得到極大的提高并且能耗降低。
前述的實施例只是示例性的，而不能理解成限制本發(fā)明的。本方法可以輕易地應用到其他類型的設備上。本發(fā)明的描述只是說明性的，并不限制權利要求的范圍。許多替換、修改和變化對于本領域技術人員來說是非常顯然的。
權利要求
1.一種用于微型計算機的調節(jié)器，包括整流單元，用于整流工業(yè)交流(AC)輸入電壓，并輸出整流后的電壓；開關單元，用于以預定時間間隔，間隔地切換所述整流單元的輸出電壓；平滑單元，用于將從所述開關單元輸出的交流(AC)電壓平滑為直流(DC)電壓，并將該直流(DC)電壓輸出給所述微型計算機；以及脈寬調制(PWM)信號發(fā)生單元，用于在所述微型計算機的控制下輸出PWM信號，以間隔地打開/關閉所述開關單元。
2.根據權利要求1所述的調節(jié)器，還包括串聯(lián)調節(jié)器，用于接收所述整流單元的輸出電壓并將其轉換到適當?shù)拇笮。韵蛩銎交瑔卧敵鲈撧D換后的電壓，并在經過預定時間后，由所述微型計算機發(fā)送的控制信號使其不激活。
3.根據權利要求1所述的調節(jié)器，其中所述開關單元包括MOS晶體管。
4.根據權利要求2所述的調節(jié)器，其中所述平滑單元包括電容器，并且所述預定時間指的是所述電容器充電的時間點。
全文摘要
公開了一種用于微型計算機的具有低能耗和提高的功率因數(shù)的調節(jié)器。該調節(jié)器包括整流單元，用于整流工業(yè)交流(AC)輸入電壓并輸出整流后的電壓；開關單元，用于以預定時間間隔，間隔地切換整流單元的輸出電壓；平滑單元，用于將開關單元輸出的交流(AC)電壓平滑為直流(DC)電壓，并將該直流(DC)電壓輸出給微型計算機；以及脈寬調制(PWM)信號發(fā)生單元，用于在微型計算機的控制下，輸出PWM信號以間隔地打開/關閉開關單元。
文檔編號G06F1/26GK1784645SQ200480012392
公開日2006年6月7日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權日2003年10月7日
發(fā)明者金炳禧, 樸忍子 申請人:德州儀器韓國有限公司