CN101325377A - 电源输入设备 - Google Patents

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Abstract

一种电源输入设备，包括：放电电阻转换单元的第一电阻器，其并联连接放电电阻单元；以及放电电阻转换单元的开关单元，其连接到所述第一电阻器并且根据外部接收的控制信号执行开关操作，从而最小化当系统处于备用模式时产生的功率损耗。

Description

电源输入设备
技术领域
本发明的方面涉及一种电源装置，更具体地，涉及一种用于转换电源装置中的放电电阻器的电源输入设备。
背景技术
由于矿物燃料的损耗和环境问题，现在强制限制降低使用电子或电子设备的备用电源，从而降低不必要的能量消耗。因而，用来降低备用电源的技术正被用作吸引用户的营销点。
图1是示出具有放电电阻器的传统电源输入设备的框图。该传统的电源输入设备包括交流(AC)电源单元10、线滤波器20、桥式二极管30、直流(DC)电容器40和放电电阻单元50，该放电电阻单元50连接到传统电源输入设备的DC电容器40的两端。
放电电阻单元50具有下面的功能。如果瞬间施加正在操作的电源装置的输入电源电压，则存储在DC电容器40中的电能仅被其有效串联电阻器(ESR)消耗。因而，DC电容器40的电势逐渐降低。
然而，根据用来控制电源装置的脉宽调制(PWM)集成电路(IC)的特征，只有当DC电势降低到预定电压或更低时，该电源装置才被重置并正常操作。因而，当用户在DC电势降低到重置电压或更低之前为了重新运行该系统而施加输入电源电压时，存在所述PWM IC不被重置并不能重新运行的问题。
为了解决上述问题，向DC电容器40的两端提供放电电阻单元50，以使得能够对DC电容器40进行快速放电。然而，当如上所述使用放电电阻单元50并且系统处于备用模式时，电源装置的放电电阻单元50浪费大量的能量。当系统具有较高的输入电压或使用倍压器时，能量损耗进一步增加，并且可能进一步降低系统的备用电流效率。
发明内容
本发明的一方面提供了一种当系统处于备用模式时能够最小化电流损耗的电源输入设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种电源输入设备，其具有交流(AC)电源单元、线滤波器、桥式二极管、直流(DC)电容器、放电电阻单元以及放电电阻转换单元，包括：放电电阻转换单元的第一电阻器，并联连接到所述放电电阻单元；以及放电电阻转换单元的开关单元，连接到所述第一电阻器，并且根据外部接收的控制信号执行开关操作。
根据本发明的另一方面，所述第一电阻器的电阻值比所述放电电阻单元的电阻值低预定的值。
根据本发明的另一方面，所述开关单元可以包括：双极结晶体管，连接到所述第一电阻器；第二电阻器，连接在所述双极结晶体管的基极和所述第一电阻器之间；第一光电耦合器，连接到所述第二电阻器；以及第三电阻器，连接到所述第一光电耦合器。
根据本发明的另一方面，所述第二电阻器可以具有得以操作所述双极结晶体管的值。
根据本发明的另一方面，所述控制信号可以在正常操作模式中充当地信号，并在备用模式中充当高阻抗信号。
根据本发明的另一方面，在正常操作模式中，可以阻止流经所述第一光电耦合器的电流，并且可以导通所述双极结晶体管。
根据本发明的另一方面，在备用模式中，可以向所述第一光电耦合器提供电流，并且可以截止所述双极结晶体管。
根据本发明的另一方面，所述开关单元可以包括：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，连接到所述第一电阻器；第四电阻器，连接到所述MOSFET的栅极；第五电阻器，连接到所述第四电阻器；第二光电耦合器，连接到所述第四电阻器和第五电阻器；以及第六电阻器，连接到所述第二光电耦合器。
根据本发明的另一方面，所述第五电阻器可以具有得以操作所述MOSFET的电阻值。
根据本发明的另一方面，所述控制信号可以在正常操作模式中充当地信号，并在备用模式中充当高阻抗信号。
根据本发明的另一方面，在正常操作模式中，可以阻止流经所述第二光电耦合器的电流，并且可以导通所述MOSFET。
根据本发明的另一方面，在备用模式中，可以向所述第二光电耦合器提供电流，并且可以截止所述MOSFET。
本发明的其他方面和/或优点将在下面的描述中得到部分阐述，并且其部分地从所述描述中是显而易见的，或可以通过对本发明的实践儿而了解到。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明显，并且更容易理解，其中：
图1是用于解释传统电源输入设备的框图；
图2A和图2B是用于解释根据本发明的实施例的电源输入设备的电路图；
图3是用于解释根据本发明的实施例的在图2A和图2B中所示的放电电阻转换电路的电路图；以及
图4是用于解释根据本发明的另一实施例的在图2A和图2B中所示的放电电阻转换电路的电路图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，在附图中示出了其示例，其中，通篇中类似的附图标记指代类似的元件。下面参考附图来描述实施例，以解释本发明。
图2A和图2B是用于解释根据本发明的实施例的电源输入设备的电路图。
在图2A或图2B中所示的交流(AC)电源单元100、线滤波器110、桥式二极管120、直流(DC)电容器130和放电电阻单元140的功能与如上所述的传统电源输入设备的组件的功能相同，从而省略了对其的详细描述。详细描述与本发明的实施例对应的放电电阻转换电路150。如图2B中所示，放电电阻转换电路150并联连接到放电电阻单元140的电阻器RR1，或如图2A中所示，放电电阻转换电路150并联连接到放电电阻单元140的电阻器RR2。
图3是用于解释根据本发明的实施例的在图2A中所示的放电电阻转换电路150的电路图。然而，图3也可以应用于图2B中所示的放电电阻转换电路150。
第一电阻器RP并联连接到放电电阻单元140的电阻器RR2。第一电阻器RP具有比放电电阻单元140的等效电阻的电阻值小预定值的电阻值。当第一电阻器RP比放电电阻单元140的电阻RR2足够小时，在备用模式中消耗的功率足够小于在正常操作模式中消耗的放电功率。因而，可以获得所希望的放电性能，并且可以充分减少在电源装置的备用模式中由放电电阻单元140消耗的功率。
开关单元连接到第一电阻器RP，并且根据外部接收的控制信号执行开关操作。如图3中所示，该开关单元包括双极结晶体管(BJT)、第二电阻器Rb、第一光电耦合器PC1和第三电阻器Rc。
所述BJT是npn型或pnp型BJT。根据本发明的当前实施例，采用了npn型BJT，并且该npn型BJT包括串联连接到第一电阻器RP的集流器(collector)。此外，第二电阻器Rb连接在npn型BJT的基极和第一电阻器RP之间，并且该第二电阻器Rb具有得以操作npn型BJT的电阻值。第一光电耦合器PC1连接到第二电阻器Rb和npn型BJT的基极。第三电阻器Rc连接到第一光电耦合器PC1。此外，通过用于连接第三电阻器Rc和第一光电耦合器PC1的节点来接收控制信号。控制器(未示出)输出与正常操作模式或备用模式对应的控制信号，并且该控制信号在正常操作模式中充当地信号，而在备用模式中充当高阻抗信号。所述正常操作模式是其中执行系统的功能的模式。例如，打印机的正常操作模式是用于执行打印操作的模式。正常操作模式中的控制信号提供接地状态的信号。备用模式是用于节约系统的功率的睡眠模式。在备用模式中，控制信号提供具有较高阻抗的负载信号。
在正常操作模式中，接收充当地信号的控制信号，以使得电流不流经第一光电耦合器PC1，并且因此不导通第一光电耦合器PC1。这样，向npn型BJT的基极提供流经第二电阻器Rb的电流，使得导通npn型BJT。因此，通过下面的等式1得到所消耗的功率。
[等式1]
P normal = V 2 DC R R 1 + ( R R 2 / / R P )
这里，Pnormal表示在正常操作模式中消耗的功率。
然而，在备用模式中，接收充当高阻抗信号的控制信号，以使得电流流经第一光电耦合器PC1，并且因此导通第一光电耦合器PC1，并使npn型BJT的基极接地并截止。因此，通过下面的等式2得到所消耗的功率。
[等式2]
P s tan dby - BJT = V 2 DC R R 1 + [ R R 2 / / ( R P + R b ) ]
这里，Pstandby-BJT表示在备用模式中消耗的功率。
如通过等式2所表示的，与传统系统相比，可以最小化备用模式中消耗的功率。
图4是用于解释根据本发明的另一实施例的在图2A中所示的放电电阻转换电路150的电路图。图4示出了图2A中所示的实施例。然而，图4也可以应用于图2B中所示的放电电阻转换电路150。
与图3类似，第一电阻器RP并联连接到放电电阻单元140的电阻器RR2，并且第一电阻器RP具有比放电电阻单元140的等效电阻的电阻值小预定值的电阻值。当第一电阻器RP比放电电阻单元140的电阻RR2足够小时，在备用模式中消耗的功率足够小于在正常操作模式中消耗的放电功率。
开关单元连接到第一电阻器RP，并且根据外部接收的控制信号执行开关操作。如图4中所示，该开关单元包括金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、第四电阻器Rd、第五电阻器Re、第二光电耦合器PC2和第六电阻器Rf。
所述MOSFET连接到第一电阻器RP，并且第四电阻器Rd连接到MOSFET的栅极。第五电阻器Re连接到第四电阻器Rd，并且具有得以操作MOSFET的电阻值。
第二光电耦合器PC2连接到第四电阻器Rd和第五电阻器Re。第六电阻器Rf连接到第二光电耦合器PC2。此外，通过用于连接第六电阻器Rf和第二光电耦合器PC2的节点来接收控制信号。控制器(未示出)输出与正常操作模式或备用模式对应的控制信号，并且该控制信号在正常操作模式中充当地信号，而在备用模式中充当高阻抗信号。在正常操作模式中，控制信号提供接地状态的信号。在备用模式中，控制信号提供具有较高阻抗的负载信号。
在正常操作模式中，接收充当地信号的控制信号，以使得电流不流经第二光电耦合器PC2，并且因此不导通第二光电耦合器PC2。这样，电源电压Vcc未施加到MOSFET的栅极，并且导通MOSFET。因此，通过上述的等式1得到所消耗的功率。
然而，在备用模式中，接收充当高阻抗的控制信号，以使得向第二光电耦合器PC2提供电流，并导通第二光电耦合器PC2，并且电源电压被施加到MOSFET的栅极，从而MOSFET截止。因此，通过下面的等式3得到所消耗的功率。
[等式3]
P s tan dby - MOSFET = V 2 DC R R 1 + R R 2 + V 2 cc R e
这里，Pstandby-MOSFET表示在备用模式中消耗的功率。
如通过等式3所表示的，与传统系统相比，可以最小化在备用模式中消耗的功率。
当将图3中所示的实施例与图4中所示的实施例进行比较时，第二实施例的电压Vcc比第一实施例的电压VDC足够小，使得第二实施例中损耗的功率小于第一实施例中损耗的功率。
根据本发明的实施例的电源输入设备包括与放电电阻单元并联连接的电阻，并且根据控制信号执行开关操作，从而最小化了系统处于备用模式时产生的功率损耗。
已参考附图中所示的示范性实施例具体示出和描述了根据本发明的实施例的电源输入设备。然而，本领域技术人员应当明白，在不背离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其在形式和细节上做出各种改变。
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年6月13日向韩国知识产权局提交的韩国申请No.2007-58008的优先权，其公开通过引用而被合并于此。

Claims (20)

1.一种电源输入设备，其具有交流AC电源单元、线滤波器、桥式二极管、直流DC电容器、以及放电电阻单元，包括：
第一电阻器，并联连接到所述放电电阻单元；以及
开关单元，连接到所述第一电阻器，并且根据外部接收的控制信号执行开关操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一电阻器的电阻值比所述放电电阻单元的电阻值低预定的值。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关单元包括：
双极结晶体管，连接到所述第一电阻器；
第二电阻器，连接在所述双极结晶体管的基极和所述第一电阻器之间；
第一光电耦合器，连接到所述第二电阻器；以及
第三电阻器，连接到所述第一光电耦合器。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二电阻器具有得以操作所述双极结晶体管的值。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制信号在正常操作模式中充当地信号，并在备用模式中充当高阻抗信号。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，在正常操作模式中，阻止流经所述第一光电耦合器的电流，并且导通所述双极结晶体管。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，在备用模式中，向所述第一光电耦合器提供电流，并且截止所述双极结晶体管。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关单元包括：
金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，连接到所述第一电阻器；
第四电阻器，连接到所述MOSFET的栅极；
第五电阻器，连接到所述第四电阻器；
第二光电耦合器，连接到所述第四电阻器和第五电阻器；以及
第六电阻器，连接到所述第二光电耦合器。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第五电阻器具有得以操作所述MOSFET的电阻值。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述控制信号在正常操作模式中充当地信号，并在备用模式中充当高阻抗信号。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，在正常操作模式中，阻止流经所述第二光电耦合器的电流，并且导通所述MOSFET。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，在备用模式中，向所述第二光电耦合器提供电流，并且截止所述MOSFET。
13.一种包括电阻单元的电源设备，包括：
第一电阻器，并联连接到所述电阻单元；以及
开关单元，连接到所述第一电阻器，
其中，当所述第一电阻器的电阻值小于所述电阻单元的电阻值时，在备用模式中由所述电源单元消耗的功率小于在正常操作模式中由该电源单元消耗的放电功率。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述开关单元包括：
双极结晶体管，连接到所述第一电阻器；
第二电阻器，连接在所述双极结晶体管的基极和所述第一电阻器之间；
第一光电耦合器，连接到所述第二电阻器；以及
第三电阻器，连接到所述第一光电耦合器。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述开关单元包括：
金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，连接到所述第一电阻器；
第四电阻器，连接到所述MOSFET的栅极；
第五电阻器，连接到所述第四电阻器；
第二光电耦合器，连接到所述第四电阻器和第五电阻器；以及
第六电阻器，连接到所述第二光电耦合器。
16.一种电源输入设备，包括：
交流AC电源单元；
线滤波器，耦接到所述AC单元；
桥式二极管，耦接到所述线滤波器；
直流DC电容器，耦接到所述桥式二极管；
放电电阻单元，耦接到所述DC电容器；以及
放电电阻转换单元，耦接到所述放电电阻单元，其中所述放电电阻转换单元包括：
第一电阻器，并联连接到所述放电电阻单元；以及
开关单元，连接到所述第一电阻器，并且根据外部接收的控制信号执行开关操作。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述开关单元包括：
双极结晶体管，连接到所述第一电阻器；
第二电阻器，连接在所述双极结晶体管的基极和所述第一电阻器之间；
第一光电耦合器，连接到所述第二电阻器；以及
第三电阻器，连接到所述第一光电耦合器。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述第二电阻器具有得以操作所述双极结晶体管的值。
19.根据权利要求16所述的设备，其中，所述开关单元包括：
金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，连接到所述第一电阻器；
第四电阻器，连接到所述MOSFET的栅极；
第五电阻器，连接到所述第四电阻器；
第二光电耦合器，连接到所述第四电阻器和第五电阻器；以及
第六电阻器，连接到所述第二光电耦合器。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述第五电阻器具有得以操作所述MOSFET的值。
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