CN100521480C - 可减小尺寸降低外形的ac适配器 - Google Patents

Abstract

在装备有在厚度方向上具有彼此相对的第一和第二面的电路板的AC适配器中，变压器部分被安装在电路板上。次级电容器连接到变压器部分的输出端。次级电容器具有低外形并且平行于电路板伸展。于是，总体上减小了AC适配器的外部尺寸。优选地，变压器部分被安装在第一面上而次级电容器被安装在第二面上。

Description

可减小尺寸降低外形的AC适配器

本申请要求在先的日本申请JP2004-289631和JP2005-178112的优先权，通过引用将其所公开的结合在此。

技术领域

本发明涉及一种供开关电源电路等使用的AC适配器。

背景技术

例如，典型的AC适配器包括安装在电路板上的各种电子部件和元件，包括变压器部分、连接到变压器部分输入端的初级电容器和连接到变压器部分输出端的次级电容器(例如，见日本未审查的专利申请出版物(JP-A)2001-268904)。

当在电路板上安装各种电子元件时，企图以各种方式减小AC适配器的尺寸或降低AC适配器的外形。例如，根据电子元件中的最高的一个，将剩余的电子元件设计成高，从而减小安装电子元件需要的安装面积。或者，根据电子元件中的最底的一个，将剩余的电子元件设计成低，从而降低AC适配器的外形。

然而，变压器部分和次级电容器中的每一个形状是复杂的，且需要大的安装面积或大的安装体积。因此，困难的是在电路板上有效地布置那些元件。此外，相对于安装电子元件可利用的面积或体积，许多电子元件并不小。因此，困难的是完全地响应近来对AC适配器的小尺寸和低外形的需求。

参考图1A和1B，将描述现有的AC适配器(其不是来自出版物的已知的发明，而是通用的技术)中的各种电子元件的安装结构。

在印刷电路板20的一个面上设置有大部分电子元件，也就是三个滤波器部分21、初级整流器电路部分22、开关电路部分23、变压器部分24、次级整流器电路部分25、初级电容器26a、次级电容器26b、以及两个电压变化检测电路部分27。在印刷电路板20的相对面于预定部位，也就是基本面对滤波器部分21中的一个的部位，设置作为电子元件的剩余部分的控制电路部分28。

一旦在印刷电路板20上设置电子元件，由电子元件的安装面的总尺寸确定印刷电路板20的安装面积。由电子元件中的最高的一个(在这里是变压器部分24)的高度确定总体上的AC适配器的高度。因此，即使可减小印刷电路板20的安装面积，也不能减小AC适配器的高度，并且留下无用的空间。于是，难于总体上减小AC适配器的外部尺寸。

参考图2A和2B，将描述另一种现有的AC适配器(其不是来自出版物的已知的发明，而是通用的技术)中的各种电子元件的另一种安装结构。与在图1A和1B说明的印刷电路板20比较，印刷电路板20’具有更宽的安装面积。

在印刷电路板20’的一个面上设置大部分电子元件，也就是三个滤波器部分21’、初级整流器电路部分22’、开关电路部分23’、变压器部分24’、次级整流器电路部分25’、初级电容器26a’、次级电容器26b’、以及两个电压变化检测电路部分27。在印刷电路板20’的相对面于预定部位，也就是基本面对滤波器部分21’中的一个的部位，设置作为电子元件的剩余部分的控制电路部分28。

滤波器部分21’、初级整流器电路部分22’、开关电路部分23’、变压器部分24’、次级整流器电路部分25’、初级电容器26a’、以及次级电容器26b’中的每一个被设计成具有低外形，并被布置成以使AC适配器具有低外形，通过图1B与2B之间的比较将会明白。

然而，尽管AC适配器总体上可减小厚度并降低外形，由于所有的电子元件被表面安装在印刷电路板上，所以不可避免地增加了安装面积。因此，难于总体上减小AC适配器的外部尺寸。

发明内容

因此，本发明的目的是提供可减小尺寸并且降低外形的AC适配器。

本发明的另一个目的是通过适当地设计次级电容器的形状和容量、变压器部分的形状、以及在印刷电路板上这些元件的安装模式实现上述的目的。

随着描述的进行本发明的其他目的将变得清楚。

按照本发明的一个方面，提供AC适配器，其包括：电路板，在电路板的厚度方向上具有彼此相对的第一和第二面；安装在电路板上的变压器部分；以及连接到变压器部分的输出端的次级电容器，该电容器具有低外形并平行于电路板伸展，总体上减小了AC适配器的外部尺寸。

附图说明

图1A是示出现有的AC适配器中的各种电子元件的安装结构的俯视图；

图1B是与图1A对应的侧视图；

图2A是示出另一种现有的AC适配器中的各种电子元件的另一种安装结构的俯视图；

图2B是与图2A对应的侧视图；

图3是示出按照本发明的第一实施例的AC适配器的电路框图；

图4A是示出各种电子元件所安装到的图3中的AC适配器的俯视图；

图4B是与图4A对应的侧视图；

图5是示出按照本发明的第二实施例的AC适配器的电路框图；

图6A是示出各种电子元件所安装到的图5中的AC适配器的俯视图；以及

图6B是与图6A对应的侧视图。

具体实施方式

参考图3，将描述按照本发明的第一实施例的AC适配器。

在该图中说明的AC适配器供开关电源电路等使用，包括各种电子元件，诸如滤波器部分1、初级整流器电路部分2、开关电路部分3、变压器部分4、次级整流器电路部分5、次级电容器6、电压变化检测部分7、以及控制电路部分8。尽管在图3中没有示出，AC适配器实际包括其他片状部件或元件，诸如电阻器、电容器、以及二极管作为电子元件一部分。

滤波器部分1用来防止来自输入端的噪声的引入，以及抑制从开关电源生成的并且馈送回输入电源的噪声。滤波器部分1产生a.c.滤波器输出。初级整流器电路部分2被连接到滤波器部分1，并且通过滤波器输出的全波或半波整流产生整流电压。

开关电路部分3被连接到初级整流器电路部分2和控制电路部分8。响应从控制电路部分8提供的控制信号，开关电路部分3控制整流电压的开和关，以产生具有与控制信号对应的脉冲宽度的a.c.电压。开关电路部分3包括开关装置部分。变压器部分4被连接到开关电路部分3，并且将来自开关电路部分3的a.c.电压变换成具有预定值的a.c.电压。

次级整流器电路部分5被连接到变压器部分4，并且整流通过变压器部分4获得的a.c.电压以产生脉冲电压。次级电容器6被连接到次级整流器电路部分5，并且平滑脉动电压以产生d.c.电压。例如，作为次级电容器6，可使用具有大尺寸和900μF或更多(具体地为约1000μF)的大容量的铝电解电容。

电压变化检测部分7检测作为输出电压的d.c.电压的变化并产生检测信号。控制电路部分8基于检测信号产生具有脉冲宽度的控制信号，并且向开关电路部分3提供该控制信号。

参考图4A和4B，将描述在图3说明的AC适配器中的电子元件的安装状态。在这里，在图中没有示出小尺寸的部件，诸如片状电阻器和片状电容器。

在AC适配器中，次级电容器6具有2mm或更小的厚度的低外形和约1000μF的大容量。变压器部分4具有20mm或更小的厚度的扁平形状。除适当地设计变压器部分4和次级电容器6中的每一个的形状外，适当地确定在印刷电路板10上的电子元件的安装模式以便增加安装密度，从而实现总体上AC适配器的轻重量和小外部尺寸，并且增加功率密度(每单位体积输出的功率)。印刷电路板10具有在厚度方向上彼此相对的第一和第二面。

将进行更详细的描述。在印刷电路板10的第一面的预定部位上，设置作为电子元件的一部分的三个滤波器构件1a、1b和1c，初级整流器电路部分2，开关电路部分3，次级整流器电路部分5和两个电压变化检测构件7a和7b。彼此邻近定位滤波器构件1a-1c中的两个。三个滤波器构件1a-1c的组合用作滤波器部分1。两个电压变化检测构件7a和7b的组合用作电压变化检测部分7。

在印刷电路板10的第二面的预定部位上，设置作为电子元件的另一部分的其中的每一个具有低外形的次级电容器6和控制电路部分8。此外，作为电子元件的剩余部分，具有低外形的变压器部分4被放置或堆叠在两个邻近的滤波器构件1a和1b上。于是，获得了总体上具有25mm或更小的厚度的低外形、小尺寸和轻重量的AC适配器。这里要注意，印刷电路板10的第一和第二面中的每一个具有面积，也就是安装面积，其比在图1A和1B中说明的印刷电路板20的安装面积小得多。

在上述的AC适配器中，变压器部分4被设置在印刷电路板10的第一面上，而次级电容器6被设置在第二面上。在各具有低外形的变压器部分4与次级电容器6之间，插入至少包括两个滤波器构件1a和1b的几个电子元件。于是，AC适配器具有双层或三层结构的一部分，以便于减小安装面积。另外，电子元件在外形上的降低和尺寸上的减小，以便减小安装体积。因此，增加安装密度是可能的。此外，在变压器部分4的输入端不需要提供初级电容器。在这方面，也可减小AC适配器的尺寸和重量。

与图1A和1B中说明的AC适配器相比较，在图4A和4B中说明的AC适配器外部尺寸总体上被减小到约40％。在图1A和1B中说明的AC适配器具体约0.27W/cc的功率密度(每单位体积的输出功率)。另一方面，在图4A和4B中说明的AC适配器具体0.3W/cc或更多(具体地为0.69W/cc)的功率密度。此外，在图4A和4B中说明的AC适配器相当大地减小了重量。

在图4A和4B中说明的AC适配器具有仅仅在变压器部分4的输出端提供电容器(也就是次级电容器6)的结构。无初级电容器的这样的开关电源电路的AC适配器可称为无C转换器(C-1ess convertor)。作为次级电容器6，可使用近来开发并且具有约1000μF的容量的大容量电容器。

如果变压器部分4和次级电容器6中的至少一个在外形上被降低，总体上可减小AC适配器的尺寸。前面的描述针对其中在变压器部分4与次级电容器6之间插入印刷电路板10的结构。然而，印刷电路板10不需要设置在这些电子元件之间。例如，次级电容器6可被设置在变压器部分4上。至于具有能够减小在印刷电路板10上电子元件的安装面积、降低外形以及总体上减小AC适配器的外部尺寸的三层结构的AC适配器，可以以任何顺序堆叠次级电容器6、变压器部分4和印刷电路板10。至于次级电容器6，可适当使用电双层电容器或电解电容器。

参考图5，将描述按照本发明的第二实施例的AC适配器。用相同的附图标记标示相似的部件，并且将省略对其的描述。

在该图中说明的AC适配器也是供开关电源电路等使用，并且包括各种电子元件，诸如滤波器部分1、初级整流器电路部分2、包括开关装置部分的开关电路部分3、变压器部分4、次级整流器电路部分5、次级电容器6’、电压变化检测部分7、控制电路部分8、以及初级电容器9。尽管在图5中没有显示，AC适配器实际包括其他片状部件或元件，诸如电阻器、电容器、以及二极管作为电子元件一部分。

初级电容器9被连接在作为变压器部分4的输入端的初级整流器电路部分2与开关电路部分3之间，并且用作平滑脉动电压。具体地，初级电容器9被插在初级整流器电路部分2的下游，并且用来分担平滑脉动电压的负载，脉动电压在图3中仅仅施加在次级电容器6上。具体地，用具有100μF或更小的容量的铝电解电容器实现初级电容器9。具有过大容量的初级电容器9是不利的，因为增加它的尺寸使得难于总体上减小AC适配器的外部尺寸。

假设初级电容器9和次级电容器6’的总能量等于图3中的次级电容器6的能量。在这种情况下，可将次级电容器6’的容量减少与初级电容器9的容量相对应的量。因此，可能的是进一步减小次级电容器6’的尺寸(降低外形)。例如，如果初级电容器9具有80μF的容量，则可将次级电容器6’的容量减小到920μF。

参考图6A和6B，将描述在图5说明的AC适配器中的电子元件的安装状态。在这里，在图中没有示出小尺寸部件，诸如片状电阻器和片状电容器。

在AC适配器中，次级电容器6’具有2mm或更小厚度(比次级电容器6稍厚)的低外形，并具有900μF或更多的大容量。变压器部分4具有20mm或更小厚度的扁平形状。此外，适当地设计变压器部分4和次级电容器6’中的每一个的形状。关于初级电容器9，使用具有相对小的外部尺寸和具有约100μF容量的电容器。通过适当地确定在印刷电路板10上的电子元件的安装模式，增加安装密度以便总体上减小AC适配器的外部尺寸和重量。初级电容器9可具有超过100μF的容量，但是，最好具有比图1A中的初级电容器26a的尺寸或者图2A中的初级电容器26a’的尺寸更小的尺寸。

与图4A和4B中的次级电容器6比较，类似地布置的图6A和6B中的次级电容器6’外形稍微更低且容量稍微更小。此外，在印刷电路板10的第一面上，直接在变压器部分4的下面设置的两个滤波器构件1a和1b是彼此紧密地邻近的，并且与两个电压变化检测构件7a和7b一起稍微移向更接近开关电路部分3和次级整流器电路部分5的部位。初级电容器9被设置在由直接设置在变压器部分4下面的两个滤波器构件1a和1b中的一个、剩余的滤波器构件1c和初级整流器电路部分2围成的空间中。三个滤波器构件1a-1c的组合用作滤波器部分1。两个电压变化检测构件7a和7b的组合用作电压变化检测部分7。

除了初级电容器9被设置在印刷电路板10上由一些其他电子元件围成的空间中之外，图6A和6B中的AC适配器与图4A和4B中说明的AC适配器在结构上基本类似。因此，外部形状基本没有变化，总体上厚度类似地没有变化并且等于25mm或更小。于是，AC适配器的外形降低、尺寸减小，并且进一步增加了安装密度。结果，减小了图6A和6B中的AC适配器的尺寸和重量，并且在标准和性能上与图4A和4B中说明的AC适配器还是等价的。关于次级电容器6’，可适当使用电双层电容器或电解电容器。

虽然迄今关于本发明的几个优选的实施例描述了本发明，但是，对于本领域的那些技术人员可以很容易地以各种其他方式实施本发明。虽然在图4B和6B的每一个中变压器部分被堆叠在滤波器构件上，但是，滤波器构件可堆叠在变压器部分上。

Claims (14)

1.一种AC适配器，包括：

电路板，在所述电路板的厚度方向上具有彼此相对的第一和第二面；

在所述电路板上安装的变压器部分；以及

连接到所述变压器部分的输出端的次级电容器，所述次级电容器具有低外形并且平行于所述电路板伸展，总体上减小了所述AC适配器的外部尺寸，其中所述变压器部分被安装在所述第一面上，而所述次级电容器被安装在所述第二面上。

2.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述次级电容器具有900μF或更大的大电容量。

3.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述变压器部分具有20mm或更小的厚度的扁平形状。

4.按照权利要求1所述的AC适配器，还包括连接到所述变压器部分的输入端的初级电容器。

5.按照权利要求4所述的AC适配器，其中所述初级电容器具有100μF或更小的电容量。

6.按照权利要求4所述的AC适配器，其中所述变压器部分和初级电容器被安装在所述第一面上而所述次级电容器被安装在所述第二面上。

7.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述AC适配器在所述厚度方向上具有25mm或更小的尺寸。

8.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述次级电容器是电双层电容器。

9.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述次级电容器是电解电容器。

10.按照权利要求1所述的AC适配器，其中所述AC适配器具有0.3W/cc的每单位体积功率效率。

11.按照权利要求1所述的AC适配器，还包括安装在所述第一面上且彼此邻近的多个滤波器构件，所述变压器部分被堆叠在所述滤波器构件上。

12.按照权利要求1所述的AC适配器，还包括：

安装在所述电路板上的滤波器部分；

连接到所述变压器部分的输入端的开关电路部分；

连接在所述开关电路部分与所述滤波器部分之间的初级整流器电路部分；

连接到所述变压器部分的输出端的次级整流器电路部分；

连接到所述次级电容器的电压变化检测部分；以及

连接到所述电压变化检测部分和所述开关电路部分的控制电路部分；

所述开关电路部分、所述初级整流器电路部分、所述次级整流器电路部分、以及所述电压变化检测部分中的每一个被安装在所述第一面上；

所述次级电容器和所述控制电路部分中的每一个被安装在所述第二面上。

13.按照权利要求12所述的AC适配器，还包括连接在所述开关电路部分与所述初级整流器电路部分之间的初级电容器，所述初级电容器被安装在所述第一面上。

14.按照权利要求13所述的AC适配器，其中所述滤波器部分包括安装在所述第一面上且彼此邻近的多个滤波器构件，所述变压器部分被堆叠在所述滤波器构件上，所述初级电容器被放置在所述初级整流器电路部分与位于所述变压器部分下面的所述滤波器构件中的一个之间。

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