專利名稱：交換式電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交換式電源供應(yīng)器，特別是包含電源線濾波器的交換式電源供應(yīng)器。
一般而言，電磁干擾由一交流電源的三條電線意即火線(live supply line，亦可稱為hot line)、中性線(neutral line)以及地線(ground line)之間的電荷電位差(charge difference)所產(chǎn)生的輻射所引起。其中一種為共模噪音(commonmode noise)，由火線與中性線間相對于地線的電荷電位差所引起的輻射。另外一種為差模噪音(differential mode noise)，由火線與中性線間的電荷電位差所引起的輻射。
電磁干擾已經(jīng)證實(shí)其為嚴(yán)重劣化電源供應(yīng)裝置的品質(zhì)因子并且為電源供應(yīng)系統(tǒng)帶來有害影響的偶然的副產(chǎn)物。為了解決在電源傳輸期間由于電磁輻射所承受的這些不希望得到的干擾，S.Okochi與T.Takoda在他們的美國專利U.S.Patent No.5,179,362中說明一種用來減少出現(xiàn)于電源線間的正模噪音(normal mode noise)以及出現(xiàn)于一電源線與一地線間的共模噪音的一電源線濾波器(power line filter)。在這個范例中所揭示的電磁干擾濾波器(EMIfilter)包含多個第一電感設(shè)置于火線以及中性線之間，一第一X-電容設(shè)置于相對于第一電感的負(fù)載側(cè)上的火線以及中性線的間，多個第二電感設(shè)置于相對于第一X-電容的負(fù)載側(cè)上的火線以及中性線之間，以及一Y-電容設(shè)置于相對于第二電感的負(fù)載側(cè)上的火線以及地線與中性線以及地線之間，其中Y-電容組成第一電感以及第二電感之間的一共模噪音濾波器，以對共模噪音做出響應(yīng)。
雖然在這篇公知技術(shù)參考文獻(xiàn)中的電磁干擾濾波器適合于電磁干擾噪音的消除，但在這篇公知技術(shù)參考文獻(xiàn)中所提出的電磁干擾濾波器卻包括為數(shù)眾多的電感與電容。對一位電源供應(yīng)器工程師而言，使用具有電感或電容特性的電子裝置通常是代表高成本與空間浪費(fèi)的問題。若是這些體積龐大的組件欲安裝于一電路板上，在空間使用率上是不切實(shí)際的作法并且其經(jīng)濟(jì)效益會大打折扣。
因此有其強(qiáng)烈要求提供一交換式電源供應(yīng)器，其包括以成本低廉且節(jié)省空間的方式來實(shí)現(xiàn)的一簡易電源線濾波器，以減少出現(xiàn)于火線以及中性線之間的差模噪音。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種交換式電源供應(yīng)裝置，包括一整流器，用以將一交流電源所提供的一交流電壓轉(zhuǎn)換成一經(jīng)過整流的直流電壓；一功率變壓器，耦接至該整流器，用以自一次側(cè)繞組輸入該經(jīng)過整流的直流電壓，并且經(jīng)由該一次側(cè)繞組(primaty winding)在二次側(cè)繞組(secondarywinding)上感應(yīng)出一經(jīng)過整流的電壓；一開關(guān)單元，串接于該一次側(cè)繞組，用以將提供至該一次側(cè)繞組的直流電壓通過開啟/關(guān)閉操作轉(zhuǎn)換成交流電壓；以及一電源線濾波器，包括一限流裝置，用以減少出現(xiàn)于該交流電源的火線以及中性線之間的差模噪音。
該裝置還包括一輸出電路，耦接于該變壓器的二次側(cè)繞組，用以提供一輸出電壓至一負(fù)載。
該裝置還包括一輸出電壓反饋控制電路，用以提供脈沖信號以驅(qū)動該開關(guān)單元。
該輸出電壓反饋控制電路還包括一振蕩器電路，用以產(chǎn)生一高頻振蕩信號作為該開關(guān)單元的一切換控制信號。
該限流裝置為一單向電子組件。
該單向電子組件為一二極管。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種交換式電源供應(yīng)裝置，包括一整流器，用以將一交流電源所提供的一交流電壓轉(zhuǎn)換成一經(jīng)過整流的直流電壓；一功率變壓器，耦接至該整流器，用以自一次側(cè)繞組輸入該經(jīng)過整流的直流電壓，并且經(jīng)由該一次側(cè)繞組在二次側(cè)繞組上感應(yīng)出一經(jīng)過整流的電壓；一開關(guān)單元，串接于該一次側(cè)繞組，用以將提供至該一次側(cè)繞組的直流電壓通過開啟/關(guān)閉操作轉(zhuǎn)換成交流電壓；一輸出電路，耦接于該二次側(cè)繞組，用以提供一輸出電壓至一負(fù)載；一輸出電壓反饋控制電路，耦接至功率變壓器以及該開關(guān)單元，用以通過控制該開關(guān)單元的一切換任務(wù)周期(switching duty cycle)以維持該輸出電壓于一預(yù)定值；以及一電源線濾波器，包括一單向限流裝置，用以減少出現(xiàn)于該交流電源的一火線以及一中性線之間的一差模噪音。
該輸出電壓反饋控制電路還包括一振蕩器電路，用以產(chǎn)生一高頻振蕩信號作為該開關(guān)單元的一切換控制信號。
該單向限流裝置為一二極管。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器，通過將電源線濾波器設(shè)于中性線的中性節(jié)點(diǎn)以及整流器之間，可有效地減少一火線以及一中性線之間的一差模噪音，具有較低的電磁干擾；并且電路簡單易于控制。
圖2B為本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器的一電磁干擾測試曲線圖。
參見

圖1，其顯示根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的交換式電源供應(yīng)器。如圖1所描述，一市面輸入交流電源Vin，其由自其延伸出去的電線，即火線與中性線所提供，輸入包含一整流二極管以及一濾波電容(smoothingcapacitor)(為簡化說明起見，這些組件并不欲標(biāo)示于圖中，然而，可迅速了解的是這些組件對熟悉技術(shù)人士乃屬顯而易見者)的一整流器21。輸入的交流線電壓Vin由整流器21整流與濾波而轉(zhuǎn)換成一直流電壓，并且接著提供至一功率變壓器22的一次側(cè)繞組。功率變壓器22在二次側(cè)繞組上經(jīng)由一次側(cè)繞組感應(yīng)出經(jīng)過整流的電壓，并將之轉(zhuǎn)換成負(fù)載30所需要的電壓。此外，一開關(guān)單元26串接于功率變壓器22的一次側(cè)繞組，并且提供至功率變壓器22的一次側(cè)繞組的直流電壓通過開關(guān)單元26的切換動作而轉(zhuǎn)變成交流電壓，并且將之傳送至功率變壓器22的二次側(cè)繞組。該交流電壓則經(jīng)由一輸出電路23轉(zhuǎn)換成一直流電壓并且接著提供給一負(fù)載30。進(jìn)一步的，輸出電壓的控制由一輸出電壓反饋控制電路25來達(dá)成。
輸出電壓反饋控制電路25由一電阻電容振蕩器(RC oscillator)所組成，其利用一自振蕩轉(zhuǎn)換器電路布局而自發(fā)性地產(chǎn)生高頻振蕩信號。在該自振蕩轉(zhuǎn)換器電路中，開關(guān)單元26的切換操作由來自功率變壓器22的一輔助繞組的正反饋來控制。振蕩信號的頻率由輸出電壓反饋控制電路25的一驅(qū)動箝制動作(drive clamping action)來控制，其響應(yīng)開關(guān)單元在關(guān)閉期間(OFF period)磁化電流(magnetizing current)的增加。在磁化電流關(guān)閉時的振蕩信號振幅以及輸入能量將可受到控制，以維持輸出電壓恒定且能夠管理。
如前所述，為了減少由一交換式電源供應(yīng)器中的電磁干擾現(xiàn)象所引起的惱人噪音，由龐大且昂貴的電感性以及電容性組件所組成的一電磁干擾濾波器(EMI filter)有必要連接于中性線的中性節(jié)點(diǎn)以及整流器電路之間。若此種電磁干擾濾波器欲設(shè)置于一電路板上時，一電源供應(yīng)器工程師將會迅速發(fā)現(xiàn)若干在電路設(shè)計(jì)上的不利因素。為了以一種簡單又方便的方法來對抗發(fā)生于火線L以及中性線N之間的差模噪音本發(fā)明提出一種用于交換式電源供應(yīng)器中的簡易電源線濾波器20。請轉(zhuǎn)見圖1，本發(fā)明的電源線濾波器20由連接于中性線N的一中性節(jié)點(diǎn)以及整流器21之間的一單向限流裝置如二極管D2所組成。利用一單向限流裝置D2來濾除差模噪音的原理將會在底下的說明中提出。
在輸入交流電源Vin的正半周操作期間，即火線L的電位相對于中性線N的電位而言為正值，整流器電路21的整流二極管與二極管D2皆為順向偏壓，并且從而使交換式電源供應(yīng)器電源激活。在輸入交流電源Vin的負(fù)半周操作期間，即火線L的電位相對于中性線N的電位而言為負(fù)值，整流器電路21的整流二極管與二極管D2皆為逆向偏壓，并且因此沒有電流流過二極管D2。然而，因?yàn)槎O管D2為逆向偏壓，來自電源供應(yīng)器的電流在二極管D2的陽極受到阻擋，并且因此電流將被禁止流入中性線。在這種方式下，差模噪音可維持在一最小值且電磁干擾效應(yīng)可大幅度的消除。
為了要進(jìn)一步說明本發(fā)明在減少差模噪音上的優(yōu)點(diǎn)，請見圖2A與圖2B，分別顯示未使用電源線濾波器以及將本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器的電磁干擾測試曲線圖(EMI test curve)。觀察這兩張電磁干擾測試曲線圖，很明顯的是在二極管D2并未有效地連接于中性線的中性節(jié)點(diǎn)N以及整流器電路輸入端之間的情況下，交換式電源供應(yīng)器的電磁干擾處理效能將會比二極管D2有效地連接于中性節(jié)點(diǎn)N以及整流器電路輸入端之間的情況下，要差上個大約5dBs。很容易了解的是包括一單向限流裝置的電源線濾波器是能夠充份減少出現(xiàn)于火線與中性線之間的差模噪音，同時其電路組態(tài)極為簡易且其操作方式乃是相當(dāng)?shù)闹苯印?br> 由以上說明可了解的是本發(fā)明具體表現(xiàn)于一電源線濾波器(或稱為一電磁干擾濾波器)，將一個二極管設(shè)置于一中性線N的一中性節(jié)點(diǎn)以及一整流器電路的一輸入端之間的電路組態(tài)來建構(gòu)。這個作用為一單向限流組件的串接二極管能夠在輸入交流電源Vin的負(fù)半周運(yùn)作期間，限制電流自輸入交流電源Vin流向中性線。利用本發(fā)明的電源線濾波器，差模噪音可維持的盡量小并且電源供應(yīng)器的電源傳輸品質(zhì)可提升至一較高的等級。
權(quán)利要求
1.一種交換式電源供應(yīng)裝置，包括一整流器，用以將一交流電源所提供的一交流電壓轉(zhuǎn)換成一經(jīng)過整流的直流電壓；一功率變壓器，耦接至該整流器，用以自一次側(cè)繞組輸入該經(jīng)過整流的直流電壓，并且經(jīng)由該一次側(cè)繞組在二次側(cè)繞組上感應(yīng)出一經(jīng)過整流的電壓；一開關(guān)單元，串接于該一次側(cè)繞組，用以將提供至該一次側(cè)繞組的直流電壓通過開啟/關(guān)閉操作轉(zhuǎn)換成交流電壓；以及一電源線濾波器，包括一限流裝置，用以減少出現(xiàn)于該交流電源的火線以及中性線之間的差模噪音。
2.如權(quán)利要求1所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該裝置還包括一輸出電路，耦接于該變壓器的二次側(cè)繞組，用以提供一輸出電壓至一負(fù)載。
3.如權(quán)利要求2所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該裝置還包括一輸出電壓反饋控制電路，用以提供脈沖信號以驅(qū)動該開關(guān)單元。
4.如權(quán)利要求3所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該輸出電壓反饋控制電路還包括一振蕩器電路，用以產(chǎn)生一高頻振蕩信號作為該開關(guān)單元的一切換控制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該限流裝置為一單向電子組件。
6.如權(quán)利要求5所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該單向電子組件為一二極管。
7.一種交換式電源供應(yīng)裝置，包括一整流器，用以將一交流電源所提供的一交流電壓轉(zhuǎn)換成一經(jīng)過整流的直流電壓；一功率變壓器，耦接至該整流器，用以自一次側(cè)繞組輸入該經(jīng)過整流的直流電壓，并且經(jīng)由該一次側(cè)繞組在二次側(cè)繞組上感應(yīng)出一經(jīng)過整流的電壓；一開關(guān)單元，串接于該一次側(cè)繞組，用以將提供至該一次側(cè)繞組的直流電壓通過開啟/關(guān)閉操作轉(zhuǎn)換成交流電壓；一輸出電路，耦接于該二次側(cè)繞組，用以提供一輸出電壓至一負(fù)載；一輸出電壓反饋控制電路，耦接至功率變壓器以及該開關(guān)單元，用以通過控制該開關(guān)單元的一切換任務(wù)周期以維持該輸出電壓于一預(yù)定值；以及一電源線濾波器，包括一單向限流裝置，用以減少出現(xiàn)于該交流電源的一火線以及一中性線之間的一差模噪音。
8.如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該輸出電壓反饋控制電路還包括一振蕩器電路，用以產(chǎn)生一高頻振蕩信號作為該開關(guān)單元的一切換控制信號。
9.如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)裝置，其特征在于，該單向限流裝置為一二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交換式電源供應(yīng)器，包括一整流器，用以將一交流電源所提供的交流電壓轉(zhuǎn)換成一經(jīng)過整流的直流電壓；一變壓器，耦接至該整流器，用以自一次側(cè)繞組接收該直流電壓以及經(jīng)由該一次側(cè)繞組在二次側(cè)繞組上感應(yīng)出一經(jīng)過整流的電壓；一開關(guān)單元，與該一次側(cè)繞組串接，用以將提供至一次側(cè)繞組的直流電壓藉由開啟/關(guān)閉操作轉(zhuǎn)換成交流電壓；一輸出電壓反饋控制電路，用以提供脈沖信號以驅(qū)動開關(guān)單元而控制開關(guān)單元的一切換任務(wù)周期；以及一單向限流裝置，如一個二極管，用以減少出現(xiàn)于交流電源的火線與中性線的間的差模噪音；本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器具有較低電磁干擾效果。
文檔編號H02M1/12GK1461098SQ0312228
公開日2003年12月10日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者雅各瓊哈艾威 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司, 泰商泰達(dá)電子公司