CN101577483A - 具有时序切换变压选择电路的变压器 - Google Patents

Abstract

一种具有时序切换变压选择电路的变压器，用以将一输入电能经由设置于该转换器主体内、两端分别电连接输入端及输出端的时序切换变压选择电路，转换为多个输出电压之一的电能输出。并且在调整输出电压时，需将一组连接装置插入转换器主体上的一插接部，经反馈而驱动选择控制单元变化导接至变压单元的电讯号，从而依序改变输出电能的电压，直到显示装置显示需要的输出电压，使用者拔除连接装置，而将输入电能电压固定转换成对应该选择的预定电压而输出电能。

Description

具有时序切换变压选择电路的变压器

技术领域

本发明是关于一种变压器，尤其是一种具有时序切换变压选择电路的变压器。

背景技术

变压器对于现代人的生活已成为不可或缺的装置，尤其是目前电器产品充斥的时代，凡随身听、手机、MP3、笔记型计算机等大小电器用品，几乎都会用到变压器，其规格更是林林总总，输入电压为由110伏特至220伏特交流电，输出规格则随产品不同，有更多不同的输出电压、电流、及接头尺寸的规格。

较新型的变压器已可承受各种常见输入电压，并将此范围区间内的输入电能，转换成其它输出电压而输出电能，但因输出电压为特定，应每一电器产品所需，每个家庭都会备有各种大小不同的变压器。如果单一的变压器可具有多种输出电压的选项，即可应付多种不同需求，大幅减少变压器的数量，节省不必要的困扰，特别是携带多种不同电器产品出国旅游或出差洽谈业务时，减少许多麻烦，使用便利性也大为增加。

常见可调整输出的变压器如图1所示，在电源输入端11输入一固定电压Vin的电能，经由变压器本体12内的变压电路，即可由电源输出端13产生一固定电压Vout的输出电能，若需要改变输出的电压值，只需将输出电压选择开关14上的输出电压选择钮15调整至一对应位置，即可导接变压电路至分别具有不同电阻值的电阻器，产生一相对应的输出电压。

但此类选择开关易因频繁切换造成磨损，使得电压选择钮15的切换定位效果逐渐松弛或接触不良，造成电压输出不稳定或甚至输出错误的电压，严重时，将会导致电器用品的损坏。尤其，由于输出电压数值多数仅凭贴纸标示，贴纸也可能因长期使用而移位或脱落，更误导消费者的使用，而产生错误输出；尤其，变压器供电输出时仍可由开关14切换改变输出电压，一旦误触切换开关，可能导致的不安全及损坏用电产品风险更为严重。

图2为本发明申请人所提出第11/798,661号美国专利申请的变压器，主要是在壳体23上形成有多个插槽25，搭配数种分别具有不同形状、位置不同的突出部241的插销24，且每一插槽25中，分别设置有一对应的机械致动开关；通过装置各自不同的插销24，让突出部241进入插槽25中，推抵对应的触压件而激活不同的机械致动开关，从而调整对应的输出电压Vout。此种结构设计虽可避免操作中的电压意外改变，但此结构可能因插销24较多而不易携带且易遗失。

图3是第5,347,211号美国专利申请案的变压器，该变压器具有本体30、及多个分别设置有不同电路组件34在内的锁钥32。每一锁钥32具有两片导接用的导电片36，当把不同锁钥32插入本体30所形成的锁道(图中未示)中，便可导通至本体中的变压电路，所以改变插入的锁钥32，其中的电路组件34数值将决定变压电路的输出电压值。同样地，多个锁钥也会造成携带的困扰，一旦遗失也会造成使用的不便。

另有外表面设置有机械式按键的微控制器变压器，按压不同按键便可选择调整输出电压；但一方面误触的几率不低；尤其在供电时还可能误触按键而改变输出电压，造成用电产品寿命减短、甚至安全性问题，可靠性不佳；且较昂贵的机械式按键将增加变压器的成本。

发明内容

因此，本发明的一个目的，在于提供一种安全性极高，切换改变电压时不予供电的具有时序切换变压选择电路的变压器。

本发明的另一目的，在于提供一种经反馈才能切换改变输出电压，供电时不会误触切换的具有时序切换变压选择电路的变压器。

本发明又一目的，在于提供一种输出电压被明确显示，不易误判的具有时序切换变压选择电路的变压器。

本发明再一目的，在于提供一种输出电压可反馈检验、自我校正的具有时序切换变压选择电路的变压器。

因此，本发明具有时序切换变压选择电路的变压器，用于将一个输入电能的电压转换为多个预定输出电压之一而输出电能，它包括：一个形成有至少一个插接部、并具有一个供承受该输入电能的输入端、及一个供输出具有该多个预定输出电压之一的输出电能的输出端的主体；一个供对应插接该插接部的连接装置；设置于该主体内、两端分别电连接该输入端及输出端的时序切换变压选择电路，包括变压单元；及电气连接该变压单元及该插接部，并具有供产生时脉讯号的时脉产生器，致使当该连接装置插接该插接部时，受该时脉讯号驱动而时序性地改变至该变压单元的电讯号(voltage value)的选择控制单元(micro control unit)；及供显示该输出端口输出电能电压的显示装置。

进一步，该选择控制单元包括一组选择性电气连接该不同电路组件之一的切换开关，及电气连接该插接部与致动该切换开关的微处理器。

借助连接装置的反馈驱动，切换开关将逐一导接不同电路组件至变压单元，从而改变输出电压。此动作必须经由使用者操作，根本不用担心误触；且连接装置本身可为输出端口连接至用电产品的接头，使切换输出电压时，完全无法同时供电，解决损害产品的风险；没有外部零件，也可降低携带与遗失零件的困扰。尤其电压显示器可设置于供电端，提供使用者清楚信息；且切换输出电压时，更可反馈检测、自我校正输出电压值，可谓一举数得。

附图说明

图1为常见可调整输出变压器的立体示意图；

图2为常见壳体上形成多种不同突出插销变压器的立体示意图；

图3为常见本体上设置有不同电路组件在内的锁钥变压器的立体示意图；

图4为本发明第一实施例的立体示意图；

图5为本发明第一实施例的电路示意图；

图6为本发明图4实施例连接装置插回插接部的立体示意图，说明调整电压的操作；

图7为本发明第二实施例的电路示意图；

图8为本发明第三实施例的电路示意图；

图9为本发明第四实施例的电路示意图；

图10为本发明第四实施例另一种可改变输出电压转换器示意图；

图11为本发明第五实施例变压器的立体示意图。

附图中，各标号所代表组件列表如下

4、4⁽⁵⁾...主体

5、5⁽⁵⁾...连接装置        7...显示装置

12、30...本体    11...电源输入端    13...电源输出端

14、76、646、646”、646’”...开关

15...电压选择钮  23...壳体

24...插销        25...插槽    32...锁钥

34、628、628’、628”、628’”、644、644’、644”、644’”...电路组件

36...导电片      40、40’、40⁽⁵⁾...插接部

42...输入端      44...输出端

52...插接座      62...变压单元

64...控制单元        66...输入侧电路

68...变压线圈        74...发光二极管(LED)

241...突出部         620、620””...电压调变电路

622、622’、622”、622’”、622””...放大器

640、640’、640”、640’”、640””...微处理器

642、642’...时脉产生器    648...电压传感器

6220、6220’...输出端

6222、6222’、6222”、6222’”、6222””...反相输入端

6224、6224’、6224”、6224’”、6224””...非反相输入端

6400””...输出端    6402...电压控制端

6404...显示控制端    6402’、6404’...接点

7⁽⁵⁾...液晶显示器

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

图4及图5分别为本发明变压器第一较佳实施例的外观及电路示意图。本实施例中，是以一般室内电力供应为例，输入电压为110伏特交流电。当然，本领域普通技术人员都可轻易理解，此输入电压也可为220伏特的交流电，或例如车用12伏特直流电。

本实施例中，是将上述输入电压为Vin的电能，经由作为输入端口42的插头，输入该主体4内的电路，并经时序切换变压选择电路作用而产生一电压变化后的输出电压Vout，由输出电能的输出端口44经输出导线电连接至连接装置5，并透过一组特定插接座52供应给使用该输出电能的用电产品。当然，如本领域普通技术人员所能轻易理解的，此处的连接装置5本身即可设计成与用电产品对接，不一定需要额外的插接座。

本实施例中，时序切换变压选择电路除输入侧电路66及变压线圈68外，主要包括变压单元62、选择控制单元64。并且在本实施例中的变压单元62更包括具有放大器622的电压调变(voltage regulator)电路620，其具有一个经由例如一个电阻器628而导接至输出端44的反相输入端6222、一个提供参考电压的非反相输入端6224、及一个回馈连接至反相输入端6222的输出端6220。

选择控制单元中则具有微处理器640、一组切换开关646及多个分别具有不同电气性能(如电阻值)的不同电路组件，本实施例中例释为五个分别以一端电气连接上述放大器622反相输入端6222例如为电阻器644的电路组件。主体4上形成有至少一处作为插接部的插接部40，且插接部40中设置有电气连接微处理器640的端子，当连接装置5插入插接部40内，将激活微处理器640。当然，实际使用时，也可选择在本体上形成一个凸出的插接部，而在连接装置处设置一个对应插接的母头。

本实施例中，微处理器640一方面由电压控制端6402电气连接该切换开关646，以促使切换开关轮流切换将不同数值的电阻器644的另一端导通至接地，由于反相输入端6222处的电压会与非反相输入端6224的参考电压连动，并且前述被切换开关646所选择导接电阻器644的另一端接地，所以电阻器644与电阻器628间的电阻值比例，将可决定输出端口处的电压值；并且改变导接至变压单元的电阻器644时，也改变此比例而造成输出电能的电压变化。

另一方面，则由微处理器640的显示控制端6404电气连接并驱动显示装置7。微处理器640配有时脉产生器642，可产生标准时脉讯号。所以当上述连接装置5如图6所示插入插接部40而激活微处理器640时，将依照该标准时脉讯号，驱动切换开关646，使其依照时序以例如每3秒变化一次的速度，轮流切换导接各电路组件导通于接地点与上述放大器622的反相输入端6222间，输出电压Vout随之改变，直到切换至理想的电压，使用者将连接装置5拔离插接部40而终止微处理器640的驱动讯号输出为止。此时，切换开关646停止切换，固定与一个择定的电路组件导接，因而保持一个特定输出电压输出电能。当然，此处亦可采用诸如一个停止按键等类似结构，终止微处理器640的讯号输出，而无碍于本发明的实施。

为提供使用者输出电压值的正确信息，本实施例中显示装置7包括多个设置于主体4的发光二极管74，主体4的表面上标示有例如15V、16V、18V、20V及ERR(异常)等对应的输出电压值。由此，当电压控制端6402驱动切换开关646切换，使输出电压Vout随时序轮流切换变化时，显示控制端6404也同步驱动显示装置7内的显示切换开关76，致使对应的LED发光，使输出电压被正确轮换显示，直到使用者见到输出电压符合需求，由插接部40中拔除连接装置5，此时输出电压被选定，则LED74也同步被选定而不再轮换。

为进一步提供反馈监控功效，本实施例的微处理器640更连接有电气连接插接部40的电压传感器648，当连接装置5插接于插接部40时，输出电压值将被反馈至电压传感器648，由微处理器640监控该输出电压Vout是否精确，若偏离预定数值时，将驱动显示切换开关76跳接至标示ERR的LED以警告使用者，甚至同时驱动切换开关646断路，以排除输出错误电压而损及用电产品的风险。

如此，当用电产品被供电时，连接装置5必然在供电回路中，无法被插回插接部40，因此确保输出电能的电压不会在使用过程中被错误变换。相反地，要改变输出电压时，连接装置需被插回插接部40，无法同时供电。不仅排除常用技术按压误动作的风险，更减少使用昂贵的机械式开关组件的成本。

再者，由于集成电路组件的功能日新月异，前述微处理器与切换开关并非必须分离设置，也可如图7所示，将其整合在微处理器640’中，微处理器640’则以多根接脚分别电气连接至不同数值的电路组件644’，使得例如接点6402’输出零电位，从而选择导接与其对应的电路组件644’。此时，放大器622’的非反相输入端6224’电位为参考电位V_ref，并由输出端6220’回馈导接至反相输入端6222’，使其追随非反相输入端6224’的电位V_ref，并依照对应的电路组件644’与电路组件628’的比值决定输出电压。

当连接装置(图中未示)插接至插接部40’后，选择控制单元中的微处理器依照时脉产生器642’输出的标准时脉讯号，循序将导接的接点改为例如6404’，则电路组件644’数值随之不同，与电路组件628’的比值也改变，从而变化变压单元输出的电压而输出电能。

当然，如本领域普通技术人员所能轻易理解的，前述多个不同电路组件并非局限于轮流导接在放大器的反相输入端与接地之间，也可如图8本发明第三实施例所示，电压调变电路620”中，同样由放大器622”的非反相输入端6224”输入参考电压V_ref，并固定接地与反相输入端6222”间的电阻器628”，而以微处理器640”控制切换开关646”轮流将不同电阻器644”导接于输出端与反相输入端6222”间，同样可达成改变两侧电阻值比例的效果，而变化输出电压值。

再者，如图9本发明第四实施例所示，电压调变电路中，也可固定放大器622’”反相输入端6222’”两侧的电阻值比例，而将多个受切换开关646’”导接至微处理器640’”的不同电阻器644’”改连接至非反相输入端6224’”，藉此改变非反相输入端6224’”两侧电阻器644’”与628’”的电阻值比例，以决定非反相输入端6224’”处的参考电压值，并带动反相输入端6222’”的电压，而改变最终输出电压值。

又者，如图10本发明第四实施例所示，考虑微处理器640””具有一个输出端6400””，当上述连接装置插接至插接部时，输出端6400””会依照时序，调整变化其每一周期中的高电平(high level)脉宽(pulse width)，从而改变任务周期比(duty cycle ratio)，使得电压调变电路620””中，非反相输入端6224””处的参考电压随之升降，带动反相输入端6222””处的电压值。当然，此脉宽调变也可施加至放大器622””的反相输入端，通过改变其任务周期比而达成类似的变化输出电压功效。

当然，如本领域普通技术人员所能轻易理解的、由多个LED作为显示装置并非唯一选择，且考虑变压器多半被插接于例如墙边的室内插座，或车辆的点烟器附近，若显示装置设置于主体上，对使用者观看未必方便，故如图11第五实施例所示，也可将液晶显示器7⁽⁵⁾选择设置于主体4⁽⁵⁾外、接近连接装置5⁽⁵⁾的连接线上，让使用者随手握持连接装置5⁽⁵⁾插回插接部40⁽⁵⁾或自插接部40⁽⁵⁾中拔除时，均可轻易看到输出电压显示，以提供更符合人体工程的设计；尤其显示装置会发热，将其设置于主体外，也可避免对原本就会发热的主体产生不良影响。

经由本发明的揭示，变压器不仅结构形状简单，更能有效防止各零部件不慎遗失，尤其在供电使用时不会误触而切换输出电压，切换输出电压时不供电，安全性从而大幅提升。再者，通过明确显示输出电压，且输出电压的选择必须由使用者拔除连接装置而完成，大幅降低误判的可能性；加以，显示装置可设置于手持位置附近而不限于变压器本体，符合人体工程学设计。特别是输出电压可反馈检验、自我校正，更降低错误输出的风险，提供使用者高度安全性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (15)

1.一种具有时序切换变压选择电路的变压器，用于将一个输入电能的电压转换为多个预定输出电压之一而输出电能，包括：

一个形成有至少一个插接部、并具有一个供承受该输入电能的输入端、及一个供输出具有该等多个预定输出电压之一的输出电能的输出端的主体；

一个供对应插接该插接部的连接装置；

设置于该主体内、两端分别电连接该输入端及输出端的时序切换变压选择电路，包括：

变压单元；及

电气连接该变压单元及该插接部，并具有供产生时脉讯号的时脉产生器，致使当该连接装置插接该插接部时，受该时脉讯号驱动而时序性地改变至该变压单元的电讯号的选择控制单元；及

供显示该输出端口输出电能电压的显示装置。

2.根据权利要求1所述的变压器，其中所述选择控制单元更具有电气连接该插接部的微处理器。

3.根据权利要求2所述的变压器，其中所述选择控制单元更具有多个彼此数值不同、且受该微处理器致动而时序性轮流导接至该变压单元的电路组件。

4.根据权利要求2所述的变压器，其中所述选择控制单元更具有：

多个彼此数值不同的电路组件；

及一组分别电气连接该电路组件、并受该微处理器致动而选择性电气连接该不同电路组件之一至该变压单元的切换开关。

5.根据权利要求2所述的变压器，其中所述变压单元包括具有一个反相输入端、一个非反相输入端、及一个回馈连接至该反相输入端的输出端的放大器，且该微处理器具有一个当该连接装置插接该插接部时输出一个时序性变化其任务周期比的脉宽调变输出端。

6.根据权利要求3或4所述的变压器，其中所述变压单元包括具有一个反相输入端、一个非反相输入端、及一个回馈连接至该反相输入端的输出端的放大器，且该等电路组件是分别电气连接至该放大器的该反相输入端。

7.根据权利要求3或4所述的变压器，其中所述变压单元包括具有一个反相输入端、一个非反相输入端、及一个回馈连接至该反相输入端的输出端的放大器，且该等电路组件是分别电气连接至该放大器的该非反相输入端。

8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其中所述选择控制单元更具有电气连接该插接部、用于当该连接装置插接于该插接部时反馈监控该输出电压的电压传感器。

9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其特征在于，更包括一个一端连接该连接装置、另一端供连接一个用电产品的插接座。

10.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，更包括一条一端电气连接该输出端、另一端设置该连接装置的输出电能连接线。

11.根据权利要求10所述的变压器，其中所述显示装置是设置于该输出电能连接线上。

12.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其中所述显示装置是设置于该连接装置上。

13.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其中所述显示装置是液晶显示器。

14.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其中所述显示装置包括多个发光二极管、及对应该等发光二极管的标示。

15.根据权利要求1、2、3、4或5所述的变压器，其中所述显示装置是设置于该主体。

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