專利名稱：具有開關(guān)型電源和微處理器的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有微處理器和帶控制環(huán)的開關(guān)型電源的裝置，該開關(guān)型電源具有一正常方式和一帶有突發(fā)方式的低功率方式，例如，一備用方式。該類型的裝置例如用在電視機或錄像機中。
在低功率方式下，開關(guān)型電源頻繁使用一種所謂的突發(fā)方式，其中在關(guān)斷階段開關(guān)晶體管在低時鐘頻率，例如100Hz下完全截止。在突發(fā)方式的接通階段，開關(guān)型電源在其正常開關(guān)頻率下工作，例如16kHz，在該頻率下存在有效控制。這表明突發(fā)方式確保開關(guān)型電源僅在接通階段的短間隔內(nèi)將功率傳送到次級側(cè)，其中所述開關(guān)型電源能夠在高開關(guān)頻率下工作；因此，一開關(guān)型電源、尤其是絕緣變壓器開關(guān)型電源可用于獲得很低的備用功率。例如，在EP-A0386989和DE-A-19518863中公開了具有突發(fā)方式的開關(guān)型電源。
要么用特殊開關(guān)型電源集成電路，要么用在開關(guān)型電源初級側(cè)的附加電路裝置來產(chǎn)生該突發(fā)方式。
本發(fā)明的目的是提供一種具有非?？煽康耐话l(fā)方式的裝置，另外，減小電路復(fù)雜性。
按照本發(fā)明，具有一控制環(huán)、一正常方式和一帶有突發(fā)方式的低功率方式的開關(guān)型電源連接到微處理器連接線路，借助于該線路所述微處理器控制開關(guān)型電源的突發(fā)方式。由于像電視機或錄像機一類的設(shè)備通常已具有微處理器，突發(fā)方式的電路復(fù)雜性非常低。在具有市電電源隔離的開關(guān)型電源中，如果該開關(guān)型電源的控制環(huán)路監(jiān)視次級輸出電壓，則尤其是如此，因此微處理器的輸出能夠經(jīng)由一個或多個電阻器或一可能的晶體管級直接連接到控制環(huán)。在無市電電源隔離的電池供電設(shè)備中，可以同樣的方式設(shè)計該裝置。
這表明微處理器能夠例如利用TTL邏輯電路直接控制突發(fā)方式的時鐘頻率和占空比，而無需模數(shù)變換器。
可用微處理器為突發(fā)方式定義一固定占空比，其甚至以很低的備用功率，例如2瓦，提供穩(wěn)定的突發(fā)方式操作。通過改變時鐘頻率和占空比，開關(guān)型電源能夠快速與狀態(tài)變化匹配。無論何時用戶將適當(dāng)設(shè)備切換到低功率方式，突發(fā)方式可在受控方式下啟動，并且不是間接產(chǎn)生的，正如目前電視機中的情形，例如，其中關(guān)斷偏轉(zhuǎn)和視頻級，引起開關(guān)型電源的輸出電壓上升，啟動低功率方式。
在低功率方式下，微處理器控制的突發(fā)方式還可顯著降低輸出電壓，例如到50％。在電視機中，這可能產(chǎn)生軟圖像失穩(wěn)(collapse)。對于這類用途，當(dāng)用戶將電視機切換為低功率方式時，微處理器首先降低系統(tǒng)電壓，然后，在一延時之后，僅關(guān)斷偏轉(zhuǎn)和視頻電路。若沒有該過程，電視機的顯像管將會簡短地點亮。當(dāng)從低功率方式切換為正常方式時，偏轉(zhuǎn)和視頻級在延時后接通，并僅在開關(guān)型電源的輸出電壓已穩(wěn)定之后。這意味著偏轉(zhuǎn)電路中的故障不會在它接通時發(fā)生，因為，當(dāng)它接通時，其功耗明顯加載于開關(guān)型電源的輸出電壓上，因此可能出現(xiàn)電壓波動。
此外，微處理器控制的突發(fā)方式可靠地管理由例如短路引起的過載。在先前的突發(fā)方式下，開關(guān)型電源將在短路時轉(zhuǎn)換為正常方式，因為較高的功率需求致使它假定電視機已切換為正常方式。另一方面，在微處理器控制的突發(fā)方式下，將突發(fā)方式定義為固定的，并僅由于通過微處理器的用戶命令而可能轉(zhuǎn)換。例如，如果正常方式下的功耗在短時間內(nèi)很低，開關(guān)型電源也不可能無意識地變?yōu)橥话l(fā)方式。由于在先前的設(shè)計中是間接地啟動突發(fā)方式，而從來不是由用戶直接啟動，開關(guān)型電源變?yōu)樗璧凸β史绞降倪壿嬇卸ㄓ肋h(yuǎn)不如具有通過微處理器的直接輸入時可靠。
下面利用附圖中所示示范實施例，通過實例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。


圖1示出具有連接到微處理器的控制環(huán)的開關(guān)型電源，以及圖2示出用于將微處理器的輸出連接到控制環(huán)的驅(qū)動級。
圖1所示開關(guān)型電源按回掃變換器原理工作，其輸入端連接到市電電源電壓UN，該市電電源電壓通過整流器G1和電容器3轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓(電壓U1)。該開關(guān)型電源包含一具有初級繞組W1的變壓器，該初級繞組W1與電壓U1和開關(guān)晶體管T1串聯(lián)連接。在該實施例中，開關(guān)晶體管T1的驅(qū)動級由集成電路7產(chǎn)生，盡管在其他解決辦法中，采用能夠在不同步和同步方式下工作的離散晶體管級也是可能的。連接到電壓U1的電阻器8用于使開關(guān)型電源啟動。在工作期間，該開關(guān)型電源自身由輔助繞組W4、二極管D12、電容器9和電阻器10提供有電壓。開關(guān)晶體管T1由集成電路7操作，例如利用頻率通常高于16kHz方波信號6，因為該開關(guān)型電源不會引起在該頻率范圍的任何可聽到的噪聲，且變壓器在較高頻率時變得更為緊湊。
該開關(guān)型電源利用變壓器Tr的次級繞組W2和W3產(chǎn)生輸出電壓U2和U3，它們由整流器G2和G3以及電容器17、18平滑。用一控制環(huán)使輸出電壓U2和U3穩(wěn)定，在該示范實施例中該控制環(huán)連接到輸出電壓U3。在這種情況下，控制環(huán)用一電阻器14和一光耦合器13以簡化的形式表示，并將模擬信號傳送到集成電路7的控制輸入端1。微處理器16可采用一數(shù)字信號，例如TTL信號，以直接從其輸出端19啟動開關(guān)型電源的突發(fā)方式和正常方式。
在圖1所示示范實施例中，由Tr和光耦合器13產(chǎn)生市電電源隔離，繞組W1和W4設(shè)置在初級，繞組W2和W3設(shè)置在次級。其他改進(jìn)，例如用變壓器代替光耦合器13，或者在開關(guān)晶體管T1的截止階段經(jīng)變壓器Tr傳送控制信號，也是可能的。在電池供電的設(shè)備中，利用微處理器16和沒有市電電源隔離的開關(guān)型電源產(chǎn)生該裝置。
圖2示出基于待調(diào)整電壓U3的次級控制環(huán)，和光耦合器13的次級電路。兩個晶體管級T2和T3用于放大輸出電壓U3中的波動并將它們傳送到光耦合器的輸入端24。在該示范實施例中，微處理器16的輸出端19經(jīng)一個包含晶體管T4和兩個電阻器22、23的簡單晶體管級21連接到控制環(huán)。利用一TTL信號，微處理器器16可在低功率方式和正常方式之間切換當(dāng)輸出端19切換為“0”或“低”時，則晶體管T4截止，晶體管T3的基極電壓U4為高，從而晶體管T2接通，因此，有效控制輸出電壓U3。如果來自輸出端19的輸出信號為“高”，則晶體管T4導(dǎo)通，從而下拉基極電壓U4。這使晶體管T3完全導(dǎo)通，因此經(jīng)光耦合器13傳送最大信號，其結(jié)果是使開關(guān)型電源截止。
權(quán)利要求
1.一種具有一微處理器器和一帶有控制環(huán)的開關(guān)型電源的裝置，所述開關(guān)型電源具有一正常方式和一帶突發(fā)方式的低功率方式，其特征在于微處理器經(jīng)由一輸出端連接到控制環(huán)，借助于該輸出端微處理器控制開關(guān)型電源的突發(fā)方式。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于開關(guān)型電源具有市電電源隔離，開關(guān)型電源的控制環(huán)監(jiān)視次級輸出電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于微處理器設(shè)置在次級側(cè)，微處理器的輸出端連接到次級側(cè)上的環(huán)路，微處理器利用一電阻網(wǎng)絡(luò)和/或一晶體管級，例如利用TTL邏輯電路，直接控制突發(fā)方式的時鐘頻率和占空比。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于突發(fā)方式的時鐘頻率和占空比永久存儲在微處理器中。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于選擇突發(fā)方式的占空比，使得開關(guān)型電源的輸出電壓顯著地降低，例如到50％。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于該裝置位于電視機中，僅在開關(guān)型電源的輸出電壓顯著降低時，偏轉(zhuǎn)電路和視頻電路在啟動低功率方式時關(guān)斷，當(dāng)從突發(fā)方式轉(zhuǎn)換為正常方式時，偏轉(zhuǎn)電路和視頻電路在延遲后接通。
全文摘要
在包含帶有控制環(huán)的開關(guān)型電源和微處理器的裝置中，開關(guān)型電源具有正常方式和帶有突發(fā)方式的低功率方式。微處理器經(jīng)一輸出端連接到控制環(huán)，由此直接控制開關(guān)型電源的突發(fā)方式。尤其，開關(guān)型電源的控制環(huán)監(jiān)視次級輸出電壓，從而微處理器的輸出經(jīng)一簡單的電阻網(wǎng)絡(luò)或一晶體管級連接到控制環(huán)。突發(fā)方式的時鐘頻率和占空比永久性地存儲在微處理器中，并可例如利用TTL邏輯電路直接為開關(guān)型電源定義。
文檔編號H02M7/12GK1239346SQ9910842
公開日1999年12月22日 申請日期1999年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者馬庫斯·雷姆, 托馬斯·里斯勒, 喬斯－伊格納西奧·羅德里格斯－杜蘭, 徐欽榮, 曾俊明 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司