CN100458463C - 待机状态下节省电源消耗的高压检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压检测电路，用于电源供应器中，所述高压检测电路包括高压检测模块、开关模块以及控制模块。所述高压检测模块是由多个电阻所构成，用以检测高压电源；所述控制模块的控制端受所述电源供应器的控制，当所述电源供应器处于待机时关闭所述开关模块，以消除高压检测模块处于待机时所具有的电力损耗。

Description

待机状态下节省电源消耗的高压检测电路

技术领域

本发明涉及一种用来检测高压电源的高压检测电路，特别涉及一种能够在待机状态下操作时节省电源消耗的高压检测电路。

背景技术

一般而言，电源供应器(Power Supply)是利用交流/直流转换器接收输入的市用交流电，并将交流电转换成具有高电压准位的直流电，再利用直流/直流转换器将具有高电压准位的直流电转换成具有低电压准位的直流电，以用来操作电子装置；例如作为桌上型计算机或笔记本计算机等装置的电力电源之用。

常用的电源供应器的部分电路组态如图1所示，在图1中，电源供应器10是由主电路11、放电电路12以及高压检测电路13所构成；其中，主电路11还包括功率因子校正集成电路(PFC IC)111，而高压检测电路13的作用是用来检测高压电源，以提供反馈(feedback)、保护(protect)或检测(detect)电路的功能给主电路11的诸多集成电路，确保电源供应器10运作时发挥正常的交流/直流转换功能，其通常是由多个电阻以串联方式构成。值得一提的是，功率因子校正集成电路111所在位置若还包括其它具有不同功能的集成电路，则高压检测电路13的电阻配置则会更加复杂(不只是图中串联的三个电阻)，但基本上可将所述电阻视为整体(即高压检测电路13)。

此外，在电源供应器10待机(standby)时，除了留下用以进行关闭的集成电路(IC)(图中未示出)保持运作之外，控制主电路11中包括功率因子校正集成电路(PFC IC)111在内的所有集成电路皆会关闭以节省待机时的电力；然而，仅由电阻所组成的高压检测电路13用以检测高压电源，因此处于待机的状态下会消耗大量的电力，此缺点无法符合商业市场上对于降低电子装置的待机电力损耗的强烈需求。

以实际数值进行估算可清楚了解，在此假设放电电路12中各电阻的总阻值为1.2MΩ、高压检测电路13中各电阻的总阻值为1.5MΩ，主电路11中用以进行关闭的集成电路(IC)的待机电力损耗为70mW：

(1)当电源供应器10的输入端接收240V的交流电Vin，由电阻的功率决定公式P＝V2/R以及交/直流电概略转换因子1.4可知：

放电电路12的待机电力损耗为2402(V)/1.2(MΩ)＝48(mW)

高压检测电路13的待机电力损耗为(240·1.4)2(V)/1.5(MΩ)＝75(mW)

因此，电源供应器10的待机电力损耗为

48(mW)+75(mW)+70mW＝0.193(W)

(2)当电源供应器10的输入端接收100V的交流电Vin，由电阻的功率决定公式P＝V2/R以及交/直流电概略转换因子1.4可知：

放电电路12的待机电力损耗为1002(V)/1.2(MΩ)＝8.3(mW)

高压检测电路13的待机电力损耗为(100·1.4)2(V)/1.5(MΩ)＝13(mW)

因此，电源供应器10的待机电力损耗为

8.3(mW)+13(mW)+70mW＝0.091(W)

目前商业市场上对于降低电子装置的待机电力损耗较为严格的标准(如日本市场)是在240V的输入交流电下低于0.2W及在100V的输入交流电下低于0.1W，由前述试算结果可知，如图1的常用电源供应器10中的高压检测电路13是常用技术无法降低待机电力损耗的主要原因。

为了改善图1的电源供应器10的缺点，常用技术中出现了另一种解决方案，如图2所示。与图1相同的部分是，电源供应器20仍由主电路21、放电电路22以及高压检测电路23所构成；主电路21同样包括功率因子校正集成电路(PFC IC)211。然而，与图1不同的部分在于，放电电路22在输入端还并联了一只继电器(Relay)24；通过继电器24在待机状态时的控制，便能够完全消除电源供应器20中放电电路22及高压检测电路23的待机电力损耗，因此，其惟一的待机电力损耗仅为主电路21中用以进行关闭的集成电路(IC)的待机电力损耗70mW。

虽然图2的电源供应器20已经改善了图1的电源供应器10的缺点，但其却具有其它无法消除的阻碍如下：

(1)继电器的成本与电阻、晶体管开关等组件比较起来相对较高，对于厂商进行成本控制(cost down)的计划造成不良影响；及

(2)继电器具有可靠度的问题；即，随着产品寿命及使用时间的增加，继电器24的电路接点会产生老化现象，影响系统表现。

因此，申请人鉴于现有技术中所产生之缺陷，经过悉心试验与研究，并本着锲而不舍的精神，构思出本发明“待机状态下节省电源消耗的高压检测电路”，以下为本发明之简要说明。

发明内容

本发明的构想是利用电源供应器中功率因子校正集成电路的命令来控制高压检测电路的导通与否，以消除电源供应器处于待机时、高压检测模块所具有的电力损耗。

根据本发明的构想，提出一种高压检测电路，包括：高压检测模块、开关模块以及控制模块。所述高压检测模块是由多个电阻所构成，用以检测高压电源；所述控制模块的控制端受所述电源供应器的控制，当所述电源供应器处于待机时关闭所述开关模块，以消除所述高压检测模块处于待机时所具有的电力损耗。

本发明由下列附图及详细说明，可得更深入的了解。

附图说明

图1为一种常用电源供应器的部分电路组态的示意图；

图2为另一种常用电源供应器的部分电路组态的示意图；以及

图3为本发明所提高压检测电路的优选实施例及使用所述高压检测电路的电源供应器的部分电路组态的示意图。

主要组件符号说明

10、20、30电源供应器

11、21、32主电路

12、22、33放电电路

13、23、31高压检测电路

24继电器

111、211、321功率因子校正集成电路

311高压检测模块

312开关模块         313控制模块

3121第一开关        3122第一电阻

3131第二电阻        3132第二开关

3133第三电阻

具体实施方式

请参阅图3，为本发明所提高压检测电路的优选实施例及使用所述高压检测电路的电源供应器的部分电路组态的示意图。

在图3中，电源供应器30用于接收交流电，并将所述交流电转换成具有高电压准位的第一直流电，再将所述第一直流电转换成具有低电压准位的第二直流电；其包括了主电路32以及放电电路33，主电路32同样包括功率因子校正集成电路(PFC IC)321。

本发明的技术特征在于，提供高压检测电路31连接至主电路32的高压检测端，其中高压检测电路31是由高压检测模块311、开关模块312以及控制模块313所构成。

高压检测模块311的作用是用于检测高压电源，以提供反馈(feedback)、保护(protect)或检测(detect)电路的功能给主电路32的诸多集成电路，确保电源供应器30运作时发挥正常的交流/直流转换功能，其通常是由多个电阻以串联方式构成。本实施例中功率因子校正集成电路321所在位置若还包括其它具有不同功能的集成电路，则高压检测模块311的电阻配置则会更加复杂(不只是图中串联的三个电阻)，但基本上可将所述等电阻视为整体(即高压检测模块311)。

开关模块312在本实施例中是由第一开关3121及第一电阻3122所构成。第一开关3121的第一端电连接电源、第二端电连接高压检测模块311，第一电阻3122的一端电连接所述电源、另一端电连接第一开关3121的控制端。

控制模块313在本实施例中是由第二电阻3131、第二开关3132及第三电阻3133所构成。第二电阻3131的一端电连接第一电阻3122的另一端及第一开关3121的控制端，第二开关的第一端电连接第二电阻的另一端、第二端电连接地、控制端则受功率因子校正集成电路321的控制，第三电阻的一端电连接第二开关3131的控制端、另一端则电连接地。

需要注意的是，第一开关3121与第二开关3132的极性必须相反；以图3的实施方式来说，第一开关3121为pnp晶体管，第二开关3132为npn晶体管。同样地，若第一开关3121为PMOS晶体管，则第二开关3132须使用NMOS晶体管。

以下说明高压检测电路31在电源供应器30处于待机状态下节省电源消耗的方法。

在电源供应器30开启运作的状态下，功率因子校正集成电路321发出高准位信号至第二开关3132的控制端，此时第二开关3132导通，使得第一开关3121也导通，于是高压检测模块311可正常执行检测高压电源的功能。然而，当电源供应器30处于待机状态时，功率因子校正集成电路321的关闭使得第二开关3132的控制端所收到的是低准位信号，此时第二开关3132关闭，使得第一开关3121无法导通，于是由多个电阻串联而成的高压检测模块311便会形成断路，因此可彻底消除高压检测模块311处于待机时所具有的电力损耗。

以实际数值进行估算可清楚了解，在此假设放电电路33中各电阻的总阻值为1.2MΩ、高压检测模块中各电阻的总阻值为1.5MΩ，主电路32中用以进行关闭的集成电路(IC)的待机电力损耗为70mW：

(1)当电源供应器30的输入端接收240V的交流电Vin，由电阻的功率决定公式可知：

放电电路33的待机电力损耗为2402(V)/1.2(MΩ)＝48(mW)

高压检测电路31的待机电力损耗为0(mW)

因此，电源供应器10的待机电力损耗为

48(mW)+0(mW)+70mW＝0.118(W)

(2)当电源供应器30的输入端接收100V的交流电Vin，由电阻的功率决定公式P＝V2/R可知：

放电电路33的待机电力损耗为1002(V)/1.2(MΩ)＝8.3(mW)

高压检测电路31的待机电力损耗为0(mW)

因此，电源供应器30的待机电力损耗为

8.3(mW)+0(mW)+70mW＝0.0783(W)

对照目前商业市场上对于降低电子装置的待机电力损耗较为严格的标准，本发明所提出的高压检测电路既远低于在240V的输入交流电下低于0.2W的标准(0.118W)，也可满足在100V的输入交流电下低于0.1W的标准(0.0783W)。由此可知，本发明所提出的高压检测电路完美地改善了图1的电源供应器10的缺点。

除此之外，本发明所提出的高压检测电路也能取代图2的电源供应器20的改善方案。除了与图2同样能够满足降低电子装置的待机电力损耗的要求之外；本发明的高压检测电路也能够消除图2的电源供应器20所具有成本较高以及可靠度不佳的问题：

(1)以2004年第二季为标准，一个继电器的成本大约是美金一元，然而，本发明所述高压检测电路所使用的电阻及晶体管开关等组件的成本总和仅为其十分之一左右，可提升厂商进行成本控制的成效；及

(2)继电器为机械式组件，随着产品寿命及使用时间的增加将存在可靠度的问题，然而，本发明所述高压检测电路所使用的电阻及以半导体制程所制作的晶体管开关等组件的可靠度极佳，可有效提高系统的表现。

综上所述，本发明是通过半导体开关来控制高压检测电路的导通与否，能够有效消除电源供应器处于待机时、高压检测模块所具有的电力损耗。

本发明可以由本领域技术人员做任何修改，但不脱离如附加的权利要求所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种高压检测电路，用于电源供应器中，包括：

高压检测模块，由多个电阻所构成，用以检测高压电源，所述高压检测模块的一端电连接所述电源供应器；

开关模块，具有第一端、第二端及控制端，所述开关模块的第一端电连接电源，所述开关模块的第二端电连接高压检测模块的另一端；以及

控制模块，具有第一端、第二端及控制端，所述控制模块的第一端电连接所述开关模块的控制端，所述控制模块的第二端电连接地；

其中，所述控制模块的控制端受所述电源供应器的控制，当所述电源供应器处于待机时关闭所述开关模块，以消除高压检测模块处于待机时所具有的电力损耗。

2.根据权利要求1所述的高压检测电路，其中，所述电源供应器是用来接收交流电，并将所述交流电转换成具有高电压准位的第一直流电，再将所述第一直流电转换成具有低电压准位的第二直流电。

3.根据权利要求1所述的高压检测电路，其中，所述高压检测模块是由多个电阻串联所构成。

4.根据权利要求1所述的高压检测电路，其中，所述电源供应器至少具有功率因子校正集成电路，所述控制模块的控制端受所述功率因子校正集成电路的控制。

5.根据权利要求4所述的高压检测电路，其中，所述开关模块包括：

第一开关，具有第一端、第二端及控制端，所述第一开关的第一端电连接所述电源，所述第一开关的第二端电连接所述高压检测模块的另一端；以及

第一电阻，一端电连接所述电源，另一端电连接所述第一开关的控制端。

6.根据权利要求5所述的高压检测电路，其中，所述控制模块包括：

第二电阻，一端电连接所述第一电阻的另一端及所述第一开关的控制端；

第二开关，具有第一端、第二端及控制端，所述第二开关的第一端电连接所述第二电阻的另一端，所述第二开关的第二端电连接地，所述第二开关的控制端受所述功率因子校正集成电路的控制；以及

第三电阻，一端电连接所述第二开关的所述控制端，另一端电连接地。

7.根据权利要求6所述的高压检测电路，其中，所述第一开关及所述第二开关极性相反。

8.根据权利要求7所述的高压检测电路，其中，所述第一开关和第二开关为双极性晶体管。

9.根据权利要求7所述的高压检测电路，其中，所述第一开关和第二开关为金属氧化物半导体场效应晶体管。

10.根据权利要求7所述的高压检测电路，其中，所述功率因子校正集成电路是当待机时通过关闭所述第二开关使得所述第一开关不导通，以消除所述高压检测模块处于待机时所具有的电力损耗。

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