CN1106594A

CN1106594A - 电源装置

Info

Publication number: CN1106594A
Application number: CN94106693A
Authority: CN
Inventors: 上田光则; 児山丈夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-07-02
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: EP0651310A2; KR950012192A; EP0651310B1; EP0651310A3; CN1078406C; KR100217699B1; DE69434112T2; US5581453A; DE69434112D1; JPH07123709A

Abstract

一种由电源控制电路脉冲信号所激励开关晶体管的开关动作，控制电源变压器初级绕组电压通断，并在次级绕组输出所需电压的开关型电源装置，其中开关电路与启动电阻和电源控制电路串联，并备有该开关电路的控制电路。此开关控制电路做得当电源变压器第3绕组交流输出整流后的电压达到电源控制电路稳定动作的电压时，切断开关电路，因而本开关型电源装置起动后，减少起动电阻上的电力损耗，也减少节能动作中的电力消耗。

Description

本发明涉及计算机及显示器等计算机外围设备的电源装置。

近来，在计算机及诸如显示器之类的计算机外围设备中，提出了设备处于通电状态但不使用时降低电力消耗的节能要求。在上述设备中，使用开关型电源装置，为了用节能功能把电力消耗限制在几瓦以下，有必要降低初级侧的电力损耗。

以往，这种电源装置其构成如图5所示。下面对该构成作说明。图5是表示现有开关型电源装置的电路图，其中省略了用于稳定输出电压的稳压控制电路。

如图5所示，电源整流二极管1把交流电压整流成直流电压，平滑电容器2平滑该已整流的电压。起动电阻3把该整流、平滑后的电压提供给电源控制电路4。电源控制电路4输出脉冲信号，开关晶体管5的基极连接到该电源控制电路4，电源变压器6的初级绕组6a连接到该开关晶体管5的集电极，从而提供整流、平滑后的电压。电源变压器6除初级绕组6a外还有次级绕组6b和第3绕组6c。第3绕组6c产生的脉冲电压由二极管7及电容器8整流、平滑，该输出电压提供给电源控制电路4的两端。次级绕组6b产生的脉冲电压由二极管9及电容器10整流、平滑，由此得到输出电压。

说明上述构成的动作。首先，如果端子a输入交流电压，则由电源整流二极管1及平滑电容器2整流、平滑该交流电压，使点b的电压升高。随着b点电压升高，经起动电阻3，电压提供给电源控制电路4。如果电源控制电路4的电源端子c的电压达到规定电压，电源控制电路4就开始动作并输出脉冲信号，再利用该脉冲信号，使开关晶体管5进行开关动作。由于开关晶体管5的开关动作，在电源变压器6的初级绕组6a中产生脉冲电压，与此相应，在次级绕组6b和第三绕组6c上也产生脉冲电压。

次级绕组6b中产生的脉冲电压由二极管9及电容器10整流、平滑，然后提供直流电压至连接输出端子d的设备（未图示）。第3绕组6c中产生的脉冲电压由二极管7及电容器8整流、平滑后，所得直流电压提供给电源控制电路4的电源端子c。即，电源控制电路4的电源，在交流电压开始施加至端子a时，通过起动电阻3提供，而开关晶体管5的开关动作开始后，由电源变压器6的第3绕组6c提供。但起动电阻3上也有电流流过，也在消耗电力。

例如，假设端子a输入240V交流电压，电源控制电路4的电源端子c的电压为20V，起动电阻3的电阻值是50KΩ。如果忽略电源整流二极管1等的电压降，则

（

\sqrt{2}

×240V-20V）²÷50KΩ＝2.03W，

在起动电阻3上经常消耗约2W电力。这里，虽然可使起动电阻3的电阻值变大而使电力损耗减少，但由于这会使自端子a施加交流电压起至电源控制电路4动作止这段时间变长，因而也不能使电阻值增加得过大。

在使电力消耗降低的节能功能中，通过降低连接输出端子d的设备的电力消耗而减少设备的功耗。但，要求电力消耗低于5至8W，所以不能忽视起动电阻的电力损耗。

但是，在上述的现有技术构成中，存在电源动作状态下起动电阻3产生数瓦电力损耗的问题。

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种具有减少起动电阻电力损耗功能的电源装置。

为了达到该目的，本发明的电源装置备有与起动电阻和电源控制电路串联连接的开关电路以及控制上述开关电路通、断的开关控制电路，所述开关控制电路又做成当对来自电源变压器第3绕组的交流输出进行整流后的输出电压达到使所述电源控制电路稳定工作的电压时，切断所述开关电路。

通过上述构成，起动时，开关电路闭合，电压经起动电阻提供给电源控制电路，在电源控制电路动作状态或节能功能动作状态下，开关电路断开，从而能够减少起动电阻的电力损耗，减少节能状态的电力消耗。

图1是本发明第1实施例的电源装置的电路图。

图2是本发明第2实施例的电源装置的电路图。

图3是本发明第3实施例的电源装置的电路图。

图4是本发明第4实施例的电源装置的电路图。

图5是现有的电源装置的电路图。

以下，参照图1说明本发明的第1实施例。又，与现有技术例子构成相同的部分采用同一符号且略去说明。

图1是本发明第1实施例的开关型电源装置的电路图。其中少略了用于稳定输出电压的稳压控制部分。

图1中，开关电路11与起动电阻3及电源控制电路4串联，用于使提供给电源控制电路4的电源端子C的电压断续。开关控制电路12控制开关电路11的通、断。当不通过电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4供给电压时，或即使由第3绕组6c向电源控制电路4提供电压，但该电压低于电源控制电路4能稳定动作的电压时，接通开关电路;当由电源变压器的第3绕组6c向电源控制电路4提供能使其稳定动作的电压时，切断开关电路。

说明上述构成的动作。如果交流电压输入至端子a，则通过电源整流二极管1及平滑电容器2整流、平滑交流电压，b点的电压升高。此时，由于开关电路11接通，随着b点电压的升高，电压通过起动电阻3提供给电源控制电路。当电源控制电路4的电源端子c的电压达到规定电压时，电源控制电路4开始动作，利用脉冲信号使开关晶体管5进行开关动作。由于开关晶体管5的开关动作，电源变压器6的初级绕组6a上产生脉冲电压。随之，在次级绕组6b及第3绕组6c中也产生脉冲电压。在次级绕组6b中产生的脉冲电压，通过二极管9及电容器10整流、平滑，提供直流电压至连接输出端子d的设备（未图示）。第3绕组6c上产生的脉冲电压，由二极管7及电容器8整流、平滑，向电源控制电路4的电源端子c提供直流电压。如果电源控制电路4的电源端子c的电压达到电源控制电路4稳定动作的值，开关控制电路12就对此作检测，切断开关电路11。由此，便不能由b点经起动电阻3向电源控制电路4提供电压。

根据上述实施例，由于备有与起动电阻3及电源控制电路4串联连接的开关电路11以及控制开关电路11通、断的开关控制电路12，而且当对电源变压器6的第3绕组6c的交流输出加以整流后的输出电压达到使电源控制电路4稳定动作的电压时，开关控制电路12切断开关电路11，所以一变成进行稳定动作，起动电阻3供给电源控制电路的电力就变为零，能减少起动电阻3的电力损耗。

然后，参照图2说明本发明的第2实施例。又，与上述第1实施例构成相同的部分标以同一符号且省略其说明。

图2是本发明的第2实施例的开关型电源装置的电路图，与上述第1实施例同样，也省略了为稳定输出电压的稳压控制部分。

图2中，第1晶体管Q1构成开关电路11，其集电极连接起动电阻3，发射极连接电源控制电路4的电源端子c，基极经电阻R1连接端子b，它使电源控制电路4的电源端子c侧断续连接。第2晶体管Q2、电阻R1，R2及齐纳二极管D1构成开关控制电路12，用于控制第1晶体管Q1导通、截止。第2晶体管Q2的集电极连接到第1晶体管Q1的基极，其发射极经齐纳二极管D1连接至电源控制电路4的接地端，其基极连接到电阻R2，该电阻由对来自电源变压器6的第3绕组6c的交流输出进行整流后的输出电压提供基极电流。当不由电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4提供电压时，第1晶体管Q1导通，而当自电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4提供稳定动作的电压时，第1晶体管Q1截止。

所用齐纳二极管D1，其齐纳电压比电源控制电路4的起始动作电压高得多，但比电源变压器6提供的端子c的电压与第2晶体管Q2的基极-发射极正向电压V_be的差小。

对上述构成的动作作说明。当交流电压输入端子a时，通过电源整流二极管1及平滑电容2对该交流电压进行整流、平滑，b点电压升高。随着b点电压的升高，由于通过电阻R1向第1晶体管Q1提供基极电流，第1晶体管Q1为导通状态。电源控制电路4的电源端子c的电压为低的期间，第2晶体管Q2是截止状态。因此，与上述第1实施例同样，也通过起动电阻3向电源控制电路4提供电压，而且当电源控制电路4的电源端子c的电压达到规定的电压时，电源控制电路4开始动作。又，通过开关晶体管5的开关动作，由电源变压器6的第3绕组6c开始向电源控制电路4的电源端子c提供直流电压。

当电源控制电路4的电源端子c的电压升高，并超过齐纳二极管D1的齐纳电压与第2晶体管Q2的基极-发射极正向电压V_be之和时，第2晶体管Q2为导通状态，而第1晶体管Q1的基极电压变得比发射极电压（端子c的电压）低，构成开关电路11的第1晶体管Q1为截止状态。且，电源控制电路4的电源端子c的电压达到设定值后也保持该状态。

在第1晶体管Q1为截止状态时，虽然起动电阻3不消耗电力，但在构成开关控制电路12的电阻R1、R2、第2晶体管Q2、齐纳二极管D1中仍消耗电力。然而，设第1晶体管Q1的直流电流放大率h_FE为100，即使考虑能向第1晶体管Q1提供足够的基极电流的余量，电阻R1的值也可达起动电阻3的值的数十倍以上。因而，与起动电阻3的电力消耗相比，电阻R1、R2、第2晶体管Q2、齐纳二极管D1上的电力消耗能被抑制得非常小。

根据上述实施例，通过设置第一晶体管Q1和开关控制电路12，能减少起动电阻3的电力损耗。所述第1晶体管构成连接于起动电阻3和电源控制电路4之间的开关电路11;所述开关控制电路12仅在起动时使第2晶体管Q1为导通状态，起动后使之为截止状态。

然后，参照图3说明本发明的第3实施例。又，与上述第1实施例构成相同的部分采用同一符号并省略说明。

图3是本发明的第3实施例的开关型电源装置的电路图。与上述第1实施例同样，也省略了用于稳定输出电压的稳压控制部分。

图3中，第1晶体管Q1构成开关电路11，其集电极连接起动电阻3，发射极连接电源控制电路4的电源端子c，基极经电阻R1连接端子b，该开关电路用于断续电源控制电路4的电源端子c侧。电阻R1及齐纳二极管D2构成开关控制电路4的电源端子c侧。电阻R1及齐纳二极管D2构成开关控制电路12，控制第1晶体管Q1导通、截止。在第1晶体管Q1的基极和电源控制电路4的接地端间连接齐纳二极管D2，当不由电源变压器6的第3绕组6c提供电压给电源控制电路4时，第1晶体管Q1导通，而当由电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4提供电压时，第1晶体管Q1截止。

所用齐纳二极管D2，其齐纳电压比电源控制电路4的动作开始电压高得多，但低于电源变压器6提供的电源控制电路4的电源端子c的电压与第1晶体管Q1的基极-发射极正向电压V_be之和。

对上述构成说明其动作。首先，如果端子a输入交流电压，则通过电源整流二极管1及平滑电容器2对该交流电压进行整流、平滑，b点电压升高。随着b点电压的提高，由于通过电阻R1把基极电流提供给第1晶体管Q1，第1晶体管Q1为导通状态。因此，与第1实施例同样，也通过起动电阻3向电源控制电路4提供电压，而且当电源控制电路4的电源端子c的电压达到规定电压时，电源控制电路4开始动作。又，通过开关晶体管5的开关动作，由电源变压器6的第3绕组6c开始向电源控制电路4的电源端子c提供直流电压。

当电源控制电路4的电源端子c的电压升高，并超过齐纳二极管D2的齐纳电压与第1晶体管Q1的基极-发射极正向电压V_be之和时，第1晶体管Q1的基极电压比其发射极电压（端子c的电压）低，构成开关电路11的第1晶体管Q1为截止状态。又，电源控制电路4的电源端子c的电压达到设定值后，仍保持该状态。再者，此时，由于第1晶体管Q1的基极-发射极间施加反向电压，必须特别注意第1晶体管Q1的选定等事项。

第1晶体管Q1在截止状态时，起动电阻3不消耗电力，但作为开关控制电路的齐纳二极管D2产生电力消耗。然而，设第1晶体管Q1的直流电流放大率h_FE为100，即使考虑能向第1晶体管Q1提供足够的基极电流的余量，电阻R1的值也可为起动电阻3的值的数十倍以上。因而，与起动电阻3的电力消耗相比，电阻R1、齐纳二极管D2上的电力损耗能抑制得足够小。

根据上述实施例，通过设置构成开关电路11的第1晶体管及仅在启动时使第1晶体管Q1导通而启动后使之截止的开关控制电路12，能够减少起动电阻3上的电力损耗。上述开关电路11连接在起动电阻3和电源控制电路4之间。

然后，参照图4说明本发明的第4实施例。又，与上述第1实施例构成相同的部分标以同样的符号且省略其说明。

图4是本发明的第4实施例的开关型电源装置的电路图。与上述第1实施例同样，也省略用于稳定输出电压的稳压控制部分。

图4中，第1晶体管Q1构成开关电路11，其集电极连接到起动电阻3，发射极连接到电源控制电路4的电源端子c，基极经电阻R1连接到端子b;用于控制电源控制电路4的电源端子c处的断续。电阻R1、R3、R4、光隔离器pH1及第3晶体管Q3构成开关控制电路12，用于控制第1晶体管Q1导通、截止，光隔离器pH1的晶体管的集电极连接到第1晶体管Q1的基极，其发射极连接到电源控制电路4的电源端子c。当不通过电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4提供电压时，第1晶体管Q1导通;当由电源变压器6的第3绕组6c向电源控制电路4提供电压时，第1晶体管Q1截止。且，通过电源变压器6的次级绕组6b的输出电压，控制第1晶体管Q1导通、截止。

说明上述构成的动作过程。首先，当端子a输入交流电压时，由电源整流二极管1及平滑电容器2整流、平滑该交流电压，b点电压升高。随着b点电压的升高，由于通过电阻R1向第1晶体管Q1提供基极电流，第1晶体管Q1为导通状态。第3晶体管Q3保持截止状态直至输出端子d产生电压且电压被加至端子e止。因而，与上述第1实施例同样，也通过起动电阻3将电压提供给电源控制电路4，当电源控制电路4的电源端c的电压达到规定电压时，电源控制电路4开始动作。又，通过开关晶体管5的开关动作，从电源变压器6的次级绕组6b及第3绕组6c向连接到输出端子d的电路（未图示）及电源控制电路4的电源端子c提供直流电压，电源装置稳定动作。此时，电压不施加到端子e。

例如，转移到节能动作的低功耗态时，若把足够导通第3晶体管Q3的电压施加至端子e，则在光隔离器pH1的二极管中流过电流。然后，光隔离器pH1的晶体管为导通状态，第1晶体管Q1的基极电压降低，构成开关电路的第1晶体管Q1为截止状态。

虽然第1晶体管Q1在截止状态时，起动电阻3上不消耗电力，但在构成开关控制电路12的电阻R1、R3、R4、光隔离器pH1、第3晶体管Q3上产生电力消耗。可是，与上述第2实施例同样理由，和起动电阻3上的电力消耗相比，开关控制电路12上的电力消耗能抑制得足够小。

根据本实施例，通过设置第1晶体管Q1及控制第1晶体管Q1导通、截止的开关控制电路，且上述第1晶体管Q1构成起动电阻3和电源控制电路4之间的开关电路，能减少起动电阻3上的电力损耗，因而能减少节能动作中的电力消耗。

Claims

1、一种电源装置，其特征在于包括：通过来自电源控制电路的脉冲信号进行开关动作的开关晶体管；通过所述开关晶体管来接通或切断施加至初级绕组的电压且通过次级绕组提供输出电压的电源变压器；起动时向所述电源控制电路提供对交流电源进行整流后的输出电压的起动电阻；与所述起动电阻和所述电源控制电路串联连接的开关电路；控制所述开关电路导通或截止的开关控制电路；而且当对来自所述电源变压器第3绕组的交流输出进行整流后的输出电压达到使所述电源控制电路稳定工作的电压时，所述开关控制电路切断所述开关电路。

2、如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述开关电路由集电极连接到起动电阻、发射极连接到电源控制电路的电源端子、基极经电阻连接到交流电源整流输出的第1晶体管构成;所述开关控制电路由集电极连接到所述第1晶体管基极、发射极经齐纳二极管连接到所述电源控制电路的接地端、基极连接至电阻的第2晶体管构成;该电阻由对电源变压器第3绕组交流输出进行整流后的输出电压提供基极电流。

3、如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述开关电路由集电极连接到起动电阻、发射极连接到电源控制电路的电源端子、基极经电阻连接到交流电源整流输出的第1晶体管构成;所述开关控制电路由连接在所述第1晶体管的基极和电源控制电路的接地端之间的齐纳二极管构成。

4、如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述开关电路由集电极连接到起动电阻、发射极连接到电源控制电路的电源端子、基极经电阻连接到交流电源整流输出的第1晶体管构成;所述开关控制电路由光隔离器构成，该光隔离器集电极连接到上述第1晶体管的基极，发射极连接到电源控制电路的电源端子;由电源变压器的次级绕组的输出电压控制所述第1晶体管的导通、截止。