CN102594122B - 电源适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电源适配器，包括：一个包含一火线、一中性线及一地线的交流电源输入端，一个变压器，一个对该变压器的初级侧绕组激磁的初级侧电路，以及一个将该变压器的次级侧绕组之感应电压转换成一直流电压输出的次级侧电路；特别是，该电源适配器还包括一个电耦接在该交流电源输入端的地线与该初级侧电路的一第一接地端之间的第一电容，以及一个电耦接在该交流电源输入端的地线与该次级侧电路的第二接地端之间的第二电容。本发明可以有效降低电源适配器的市场不良率。
Description
技术领域
本发明是有关于一种电源适配器，特别是指一种将交流电源转换成直流电源的电源适配器。
背景技术
参见图1所示，习知一种液晶显示器用的电源适配器（adapter）主要包含一个接受AC交流电源(市电)输入的交流电源输入端11（如：AC Socket），其具有一火线(Line，简称L)、一中性线(Neutral，简称N)及一与所在建筑物下方的接地点G1连接以导接至大地的地线(Earth，简称E)；一个对由交流电源输入端11的火线L及中性线N输入的交流电源进行EMI差模噪声和共模噪声滤波的EMI滤波电路12，以隔离电网的EMI噪声与电源转换器内部的EMI噪声互相串扰，一个对EMI滤波电路12输出的交流电源进行全波整流以产生一直流脉动电压的桥式整流电路13，一个利用滤波电路(图未示)对直流脉动电压进行滤波，以产生具有较低电压纹波的直流电对变压器T1的初级侧绕组Np激磁，使转换能量到变压器T1的次级侧绕组Ns的初级侧电路14，一个将次级侧绕组Ns的感应电压整流成一直流电并滤除其中的电压纹波成份后，输出一直流电压供液晶显示器的主机板电路以及液晶面板灯管的驱动电路使用的次级侧电路15，以及一反馈电路16，其取样该直流电压，并最终经由一光耦(图未示)输出一控制讯号控制初级侧电路14中的PWM控制芯片，使变压器T1输出的电压经次级侧电路15整流滤波之后产生稳定的直流电压。
其中初级侧电路14的一第一接地端P1与一第一基准电位G2连接，而次级侧电路15的一第二接地端P2与一第二基准电位G3连接，且因为初级侧电路14与次级侧电路15之间有变压器T1及光耦隔离，使得第一基准电位G2与第二基准电位G3不同。然由于初级侧电路14中的MOS开关电子零件(图未示)、变压器T1等电子零件在工作时产生的di/dt和dv/dt高频噪声，会在电路走线(trace)之间到处相互串扰，若这些高频噪声不能被及时导出，可能使初级侧电路14中的PWM控制芯片(图未示)受到干扰而不能稳定工作，以及可能通过交流输入端11中的火线L和中性线N串扰到附近的电网系统中，最终干扰到附近电网的其它电气设备而使其它设备无法正常使用。因此，习知做法通常在初级侧电路14的接地端P1与次级侧电路15的接地端P2之间串接一颗耐高压的安规Y电容CY，使将初级侧电路14产生的高频噪声导到次级侧电路的接地端P2，再经由接地端P2与电源转换器的地线E相连接，而最终电源转换器的地线E再与接地点G1连接而导至大地。
此外，为了防止因部分共享建筑物的接地点G1的接地阻抗较大（接地不良）或是没有接至大地时，附近电网其它电子产品产生的低频噪声可能经由电源转换器的地线E通过次级侧电路15的接地端P2到达液晶显示器的主机板的接地端，最终低频的噪声干扰到主机板中的图像处理电路，造成液晶显示画面出现如：水纹波干扰或是网状条纹干扰问题;现行做法通常在地线E和次级侧电路15的接地端P2之间串接由一电阻R1和一电容C1并联组成的高通滤波电路17，以阻挡低频噪声经由接地端P2进入液晶显示器的主机板电路。
然而当建筑物电网被雷击，如：雷击经由接地点G1及地线E向火线端L打入一高电压时，如图2的等效电路所示，其放电路径为地线Eà高通滤波电路17à桥式整流器13其中的一整流二极管D1àEMI滤波器12中的一共模电感L1à交流输入端11的火线L，即：雷击时从接地点G1对火线端L打一脉冲高压（需要说明的是：图2中的共模电感L1只画出连接火线端L的1/2绕组，桥式整流电路中其中的一整流二极管D1的正端经由接地端P2与接地点G2相电连接，其负端与连接火线端L的1/2共模电感L1相电连接），此时，因接地点G1对火线端L雷击的脉冲电压或能量太大则有可能超出电阻R1及电容C1两端的最大耐压值，或是电阻R1及电容C1无法承受瞬间较大电流，电阻R1及/或电容C1就有可能炸裂，且其产生的导电粉尘会附着在附近的反馈电路16的电子零件，导致电源适配器1输出不稳定或无法输出，使得设置在液晶显示器中的电源适配器1在雷雨季节时，因被雷电击中而导至R1/C1炸裂，而最终导至电源适配器1无输出，同时增加了液晶显示产品市场不良维修费用。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种电源适配器，其让该电源适配器初级侧电路和次级侧电路产生的高频EMI噪声可分别通过第一电容Cy及第二电容C1泄放到电网大地中，降低了EMI噪声从交流输入端的火线端L和中性端N串扰到附近的电网系统而干扰到电网系统其它电气设备的正常使用;以及可阻隔因部分共享建筑物的接地点G1的接地阻抗较大（接地不良）或是没有接至大地时，附近电网其它电子产品产生的低频噪声可能经由电源适配器的地线E通过次级侧电路15的接地端P2到达液晶显示器的主机板的接地端而造成液晶画面干扰问题;同时避开了雷击时能量经过第二电容C1而最终导至电源适配器市场不良率上升问题。
为达到上述目的，本发明的电源适配器包括一个包含一火线、一中性线及一地线并接受一交流电源输入的交流电源输入端，一个变压器，一个对该变压器的初级侧绕组激磁的初级侧电路，以及一个对该变压器的次级侧绕组的感应电压进行整流滤波以输出一直流电压的次级侧电路，其中该初级侧电路具有一第一接地端，该次级侧电路具有一第二接地端；特别是，该电源适配器还包括一电耦接在该交流电源输入端的地线与该初级侧电路的第一接地端之间的第一电容，及一电耦接在该交流电源输入端的地线与该次级侧电路的第二接地端之间的第二电容。
较佳地，该电源适配器还包括一与该第二电容并联的电阻。
较佳地，该第一电容是符合安规要求的Y电容。
较佳地，该电源适配器还包括一个与该交流电源输入端的火线及中性线电耦接以接受该交流电源输入的EMI滤波电路，一个对该EMI滤波电路输出的交流电源进行全波整流的桥式整流电路，以及一取样该直流电压以控制该初级侧电路，使该次级侧电路输出稳定的直流电压的反馈电路，且该初级侧电路对该桥式整流电路输出的整流后电压进行滤波之后提供给变压器进行电压能量转换并和反馈电路一起控制该变压器能量转换。
本发明的功效在于藉由在交流电源输入端的地线与初级侧电路的第一接地端P1之间串接第一电容CY，将初级侧电路中产生的高频噪声经由地线导引至大地，并藉由在交流输入端的地线与次级侧电路的第二接地端之间设置第二电容(以及与第二电容并联的电阻)，而阻挡因共享建筑物的接地点G1的接地阻抗较大（接地不良）或是没有接至大地时，附近电网其它电子产品的低频噪声经由地线通过次级侧电路的第二接地端串扰到达液晶显示器的主机板的接地端，最终低频的噪声干扰到主机板中的图像处理电路，造成液晶显示画面出现如：水纹波干扰或是网状条纹干扰问题，同时次级侧电路产生的EMI高频噪声可透过第二电容泄放至地线而导引至大地;并能避免雷击产生的高压及瞬间大电流通过第二电容或电阻，使不致因遭受脉冲高压及瞬间脉冲大电流而炸裂并导致电源适配器输出不稳定或无法输出，而可以有效降低电源适配器（adapter）的市场不良率，达到本发明的目的。
附图说明
图1是习知电源转换器的主要电路方块图；
图2是习知电源转换器遭受雷击时的放电路径等效电路；
图3是本发明电源转换器的一较佳实施例的主要电路方块图；及
图4是本实施例的电源转换器遭受雷击时的放电路径等效电路。
【主要组件符号说明】
21 交流电源输入端 22 EMI滤波电路
23 桥式整流电路 24 初级侧电路
25 次级侧电路 26 反馈电路
27 高通滤波电路
L 火线 N 中性线
E 地线 G1 接地点
T1 变压器 Np 初级侧绕组
Ns 次级侧绕组 P1 第一接地端
P2 第二接地端 G2 第一基准电位
G3 第二基准电位 CY 第一电容
C1 第二电容 R1 电阻
D1 整流二极管 L1 共模电感。
具体实施方式
本发明电源适配器（adapter）是一交/直流转换器，其可将电源适配器直流输出插头插入在液晶显示器或其它需要直流电源的电子设备的输入供电端，为液晶显示器或其它需要直流电源的电子设备提供电能。参见图3所示，本发明电源适配器的第一较佳实施例主要包括依序串接的一交流电源输入端21、一EMI(电磁干扰)滤波器22、一桥式整流电路23、一变压器T1、一设在变压器T1的初级侧绕组Np与桥式整流电路23之间的初级侧电路24、一设在变压器T1的次级侧绕组Ns的次级侧电路25，以及一反馈电路26。
交流电源输入端21是例如电源适配器的AC Socket，其包含一火线L、一中性线N及一地线E，其中火线L及中性线N接受交流电源(例如市电)输入，地线E用以与所在建筑物下方的一接地点G1连接以接大地。
EMI滤波器22与交流电源输入端21的火线L及中性线N电耦接，以接受该交流电源输入，并滤除交流电源中的EMI噪声以输出一交流电压。
桥式整流电路23是一桥式全波整流器，用以对EMI滤波器22输出的交流电压进行全波整流而产生一直流脉动电压。
初级侧电路24主要包含一滤波电路、一由MOS功率开关组成的开关电路及一驱动该开关电路导通与否的PWM控制电路。全波整流之后的直流脉动电压经过初级侧电路24中的滤波电路(滤波电容)将直流脉动电压转换为具有较低电压纹波的直流电压，并提供给变压器T1的初级侧绕组Np，由变压器T1进行电压能量转换，使变压器T1的次级侧绕组Ns产生一感应电压。次级侧电路25是一整流滤波电路，其将该感应电压整流成直流电压并滤除其中的电压纹波成份后，输出一直流电压给一负载端，例如上述的液晶显示器，其中直流电压的一部分供应液晶显示器的液晶面板灯管的驱动电路，直流电压的另一部分经由液晶显示器的主机板电路中的直流-直流转换器转换成例如5V电压，做为主机板上各个电路模块的工作电源以及作为液晶面板驱动电路中的工作电源。
反馈电路26取样次级侧电路25输出的直流电压，并最终经由一光耦(图未示)输出一控制讯号控制初级侧电路24的PWM控制电路，使改变MOS功率开关的导通时间，最终使次级侧电路25得以输出稳定的直流电压。且由于上述的EMI滤波电路22、桥式整流电路23、初级侧电路24、次级侧电路25及反馈电路26皆为习知电路且非本发明重点，故于此不详述其组成及工作方式。
此外，初级侧电路24的一第一接地端P1与一第一基准电位G2连接，次级侧电路25的一第二接地端P2与一第二基准电位G3连接，并与液晶显示器的主机板的接地端相耦接。且因为初级侧电路24与次级侧电路25之间有变压器T1及光耦隔离，故第一基准电位G2与第二基准电位G3不同。但由于初级侧电路24中的MOS功率开关及变压器T1等电子零件在工作时产生的di/dt和dv/dt高频噪声会在电路走线(trace)之间到处相互串扰，若这些高频噪声不能被及时导出，可能使PWM控制电路受到干扰而不能稳定地工作，以及可能通过交流输入端21中的火线L和中性线N串扰到附近的电网系统中，最终干扰到附近电网的其它电气设备而使其它设备无法正常使用。
因此，为解决上述问题，本实施例电源转换器1还包括一电耦接在交流电源输入端21的地线E与初级侧电路24的第一接地端P1之间的第一电容CY，且在本实施例中第一电容CY是采用一符合安规等级的耐高压的Y电容，它可将初级侧电路24中产生的高频噪声经由地线E导引至接地点G1而导入大地。而第一电容Cy的容值会根据EMI测试结果及安规漏电流测试结果来决定，通常在220pF~4700pF之间做选择。
此外，当建筑物下方的接地点G1没有做良好的接地或甚至不接地时，若还有其它抑制电磁干扰能力较弱的电子设备共享建筑物的接地点G1时，该电子设备产生的低频噪声就很容易从接地点G1经由电源转换器的地线E通过次级侧电路25的第二接地端P2到达液晶显示器的主机板的接地端而干扰液晶显示器的显示画面，造成液晶显示画面出现如：水纹波干扰或是网状条纹干扰问题。
因此，为了防止电网附近其它电子产品的低频噪声经由电网终端用户的电源插座或是插排地端通过地线E，而串扰液晶显示器的电路系统，本实施例还包括连接在交流电源输入端21的地线E和次级侧电路25的第二接地端P2之间的一电阻R1和一与电阻R1并联的第二电容C1，该电阻R1和第二电容C2组成一高通滤波电路27，可阻挡其它电子产品的低频噪声经由地线E通过次级侧电路25的第二接地端P2而串扰液晶显示器的电路系统。其中第二电容C1通常采用容值1nF~0.47μF左右，耐压50V或100V，体积小、成本低的MLCC(贴片)电容，且电阻R1的阻值约在1K~1M左右。
此外，当建筑物遭受雷击，雷击通过接地点G1朝交流电输入端21的地线E向火线L打入一高电压时，如图4的等效电路所示，其放电路径为地线Eà第一电容CYà桥式整流器23其中的一整流二极管D1àEMI滤波器12中的一共模电感L1à交流电输入端21的火线L，使高通滤波电路27中的电阻R1和第二电容C1避开雷击放电路径，而免于承受雷击的瞬间强大电压及电流，避免电阻R1和第二电容C1因耐压不足或无法承受瞬间大电流而炸裂，可进一步避免电阻R1和第二电容C1炸裂产生的导电粉尘附着在附近的反馈电路26的电子零件上而导致电源适配器1输出不稳定或无法输出，因此，可以有效降低电源适配器1的市场不良率。
值得一提的是，高通滤波电路27中的电阻R1亦可以被省略。
综上所述，上述实施例藉由在交流电源输入端21的地线E与初级侧电路24的第一接地端P1之间串接第一电容(安规Y电容)CY，将初级侧电路24中产生的高频噪声经由地线E导引至接地点G1而导入大地，并藉由在交流电源输入端21的地线E与次级侧电路25的第二接地端P2之间设置高通滤波电路27，阻挡因共享的建筑物的接地点G1的接地阻抗较大（接地不良）或是没有接至大地时，附近电网其它电子产品的低频噪声经由地线通过次级侧电路的第二接地端串扰到达液晶显示器的主机板的接地端，而串扰液晶显示器的显示画面，造成液晶显示画面出现如：水纹波干扰或是网状条纹干扰问题，同时次级侧电路25中产生的高频EMI噪声亦可通过高通滤波电路27泄放至地线E导引至接地点G1而导入大地。并能避免雷击产生的高压及瞬间大电流通过高通滤波电路27，使高通滤波电路27中的电阻R1及/或电容C1免于遭受高压及瞬间大电流而炸裂并导致电源适配器1输出不稳定或无法输出，可以有效降低电源适配器1的市场不良率，达到本发明的功效和目的。
惟以上所述者，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，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (1)
1.一种电源适配器，包括一个包含一火线、一中性线及一地线并接受一交流电源输入的交流电源输入端，一个变压器，一个对该变压器的初级侧绕组激磁的初级侧电路，以及一个对该变压器的次级侧绕组的感应电压进行整流滤波以输出一直流电压的次级侧电路，其中该初级侧电路具有一第一接地端，该次级侧电路具有一第二接地端；其特征在于：
该电源适配器还包括：
一第一电容，电耦接在该交流电源输入端的地线与该初级侧电路的第一接地端之间；及
一第二电容，电耦接在该交流电源输入端的地线与该次级侧电路的第二接地端之间；
还包括一与该第二电容并联的电阻；
其中该第一电容是安规Y电容；
其中该电源适配器还包括一个与该交流电源输入端的火线及中性线电耦接以接受该交流电源输入的EMI滤波电路，一个对该EMI滤波电路输出的交流电源进行全波整流，以输出一直流脉动电压的桥式整流电路，以及一取样该直流电压以控制该初级侧电路，使该次级侧电路输出稳定的直流电压的反馈电路，且该初级侧电路对该桥式整流电路输出的整流后电压进行滤波以产生一具有较低电压纹波的直流电，并提供给变压器进行电压能量转换。
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