CN1149725C - 漏电流减小电路和使用该电路的电源 - Google Patents

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Abstract

在电子装置的电源中，第一和第二Y电容器串联连接在连接到电源的输入AC电缆的两条AC输入线之间，以便分压输入电压，用于防护EMI(电磁干扰)的第三Y电容器放置在电源变压器次级端的接地线上和第一和第二Y电容器间的连接点之间。第二Y电容器的电容量大于第一Y电容器的电容量，具有大电容量的第二Y电容器被连接到零线端AC输入线，该线连接到AC插座的零线端口。本发明减小了电震问题而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。

Description

漏电流减小电路和使用该电路的电源
技术领域
本发明涉及漏电流减小电路和采用漏电流减小电路的电源，特别涉及能够减小开关电源漏电流的漏电流减小电路。
背景技术
AC适配器被广泛用于电子装置的电源，特别是如笔记本计算机的便携式电子装置。AC适配器通常包括一个作为防护EMI(电磁干扰)元件的电容器Y。电子装置的电震问题主要来源于两个因素：漏电流和输入电压。如果我们假设输入电压是常数，漏电流由Y电容器的电容量确定。当减小Y电容器的电容量时，漏电流变得较小，因此，对于电子装置用户的电震也变得较小。为了把漏电流减小到可忽略电震的程度，必须把Y电容器的电容量减小到很低程度。如果把电容量减小到很低程度，那么，防护EMI就变得不完全。因此，在这种情况下，为减小漏电流和电震问题，Y电容器的电容量不能够减的很多。
图1是采用Y电容器的常规AC适配器的电路图。图1所示的作为逆向型(逆向变换器)的开关电源的AC适配器104A包括整流器41(整流器由二极管桥构成)、平流电容器42、变压器43、整流器44(由二极管构成)、平流电容器45、控制器46、开关单元47、Y电容器5。来自AC插座6的商业AC电源通过AC电缆7供电给AC适配器104A。
AC输入由整流器41整流，整流器41的整流输出由平流电容器42平流，因此，首先进行了输入AC电压到DC电压的转换。通过开关单元47的开-关动作，DC电压再一次被转换成为AC电压，AC电压被供给到变压器43的初级线圈。开关单元47的开-关动作由控制器46控制。
在变压器43的次级线圈获得的AC电压再一次由整流器44和平流电容器45转换成为DC电压。上述操作获得的DC电压通过DC输出线8供电给笔记本计算机9。防护EMI的Y电容器5插在变压器43的次级端的地线13和变压器初级端的整流器41的中点。
在每一个电子装置中，等效于Y电容器5的元件自然引起漏电流。因此，当AC插座6的电压是AC120V时，大约AC60V的电压差呈现在笔记本计算机9的金属部分11和地16之间，因此，与Y电容器5的电容量成比例并取决于金属部分11和地16之间电阻的漏电流通过金属部分11和地16之间(即，通过用户的笔记本计算机9)。当用户(图1所示的等效电阻12)正触摸笔记本计算机9的金属部分时，存在一种可能性，即，大约100μA的漏电流通过用户。这样低的漏电流对用户是安全的，但是，也存在用户感到电震的情况。
图2是另一个常规AC适配器的电路图。图2所示的AC适配器104B是一种逆向型的开关电源(逆向变换器)，包括两个Y电容器。也在图2所示的例子中，大约AC60V的电压差呈现在笔记本计算机的金属部分11和地16之间，存在一种可能性，即，接触金属部分11的用户感觉到电震。
图3是另一个常规AC适配器的电路图。图3所示的AC适配器104C是一种RCC型的开关电源(RCC变换器)。与图1所示的常规逆向型AC适配器104A比较，图3所示的AC适配器104C在变压器43的初级端有不同的结构。
图4是另一个常规AC适配器的电路图。图4所示的AC适配器104D是一种RCC型(RCC变换器)的开关电源，包括两个Y电容器。
图5是另一个常规AC适配器的电路图。图5所示的AC适配器104E是一种前向型的开关电源(前向变换器)。与图1所示的常规逆向型AC适配器104A比较，图5所示的AC适配器104E在变压器43的次级端有不同的结构。
图6是另一个常规AC适配器的电路图。图6所示的AC适配器104F是一种前向型(前向变换器)的开关电源，包括两个Y电容器。
同样，在图3至图6的例子中，大约AC60V的电压差呈现在笔记本计算机9的金属部分11和地16之间，存在一种可能性，即，接触金属部分11的用户感觉到电震。
漏电流的最大允许程度已经由UL(保险商试验所)确定，低于最大允许程度的漏电流一般被认为是安全的。但是，近年来发表了一些报告，即使漏电流是在最大允许范围内，某些用户也感觉带电震。因此，要求不牺牲EMI保护能力而减小或消除电震。
为满足该要求，通常采用3-端AC输入接地。图7是采用3-端AC输入和接地的常规逆向型AC适配器的电路图，在该图中，与图1相同的参考符号表示相同或对应图1的部分，因此，为简化描述省略了重复的描述。在图7所示的例子中，AC插座6由包括已经接地的GND端口的三端构成。通过使用接地线，通过把AC适配器104G的GND(接地)端口连接到AC插座6的GND端口消除电震。
但是，在大多数情况下，普通房子和办公室使用的AC插座6只具有两端口结构，因此，GND端口接地是很困难的。即使AC插座6提供了GND端口，自由携带的便携式电子装置(笔记本计算机)也不能使用接地线连接到GND端口。另一方面，如果总是要求便携式电子装置使用接地线连接到GND端口，则必须牺牲便携性，并损害了便携式电子装置的优点和商业价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种漏电流减小电路和使用该漏电流减小电路的电源，使用漏电流减小电路或电源可以减小电子装置的漏电流和电震的问题，而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。
按照本发明的第一方面，为电源提供了漏电流减小电路，该电源转换输入AC电压到DC电压，并间歇地把DC电压供给到变压器的初级端，把变压器的次级端上获得的AC电压转换成为DC电压，并输出获得的DC电压。漏电流减小电路包括第一电容器、第二电容器、第三电容器。第一电容器和第二电容器串联连接在两条AC输入线之间，两条AC输入线连接到电源的输入AC电缆，以便分压输入AC电压。用于防护EMI(电磁干扰)的第三电容器放置在变压器的次级端上的接地线和第一电容器和第二电容器间的连接点之间。第二电容器的电容量大于第一电容器的电容量，具有大电容量的第二电容器连接到两条AC输入线之一，该条AC输入线连接到输入AC电缆的零线。
按照本发明的第二方面，第一电容器和第二电容器之间的电容量比是1∶10。
按照本发明的第三方面，在逆向型电源中采用漏电流减小电路。
按照本发明的第四方面，在RCC型电源中采用漏电流减小电路。
按照本发明的第五方面，在前向型电源中采用漏电流减小电路。
按照本发明的第六方面，在电源中采用漏电流减小电路用于便携式电子装置。
按照本发明的第七方面，电源转换输入AC电压为DC电压，间歇地把DC电压供给到变压器的初级端，把变压器次级端获得的AC电压转换成DC电压，输出获得的DC电压，包括：
第一电容器和第二电容器，第一电容器和第二电容器串联连接在两条AC输入线之间，两条AC输入线连接到电源的输入AC电缆，以便分压输入AC电压。用于防护EMI(电磁干扰)的第三电容器放置在变压器的次级端上的接地线和第一电容器和第二电容器间的连接点之间。第二电容器的电容量大于第一电容器的电容量，具有大电容量的第二电容器连接到两条AC输入线之一，该条AC输入线连接到输入AC电缆的零线。
按照本发明的第八方面，第一电容器和第二电容器之间的电容量比是1∶10。
按照本发明的第九方面，电源是逆向型电源。
按照本发明的第十方面，电源是RCC型电源。
按照本发明的第十一方面，电源是前向型电源。
按照本发明的第十二方面，使用电源作为便携式电子装置的电源。
按照本发明的第十三方面，电源的输入AC电缆具有一个在零线和火线之间识别的标记，以便，具有大电容量的第二电容器正确地连接到AC插座的零线端。
按照本发明的第十四方面，在电源的输入AC电缆端的插头具有一个在零线和火线之间识别的标记，以便，具有大电容量的第二电容器正确地连接到AC插座的零线端。
附图说明
通过参考附图进行的详细描述，本发明的目的和特点将变得显而易见。
图1是使用Y电容器的常规逆向型AC适配器的电路图。
图2是另一个常规逆向型AC适配器的电路图，在该图中，两个Y型电容器被加到图1的常规逆向型AC适配器。
图3是使用Y电容器的常规RCC型AC适配器的电路图。
图4是另一个常规RCC型AC适配器的电路图，在该图中，两个Y型电容器被加到图3的常规RCC型AC适配器。
图5是使用Y电容器的常规前向型AC适配器的电路图。
图6是另一个常规前向型AC适配器的电路图，在该图中，两个Y型电容器被加到图5的常规前向型AC适配器。
图7是使用3-端口AC输入并接地的常规逆向型AC适配器的电路图。
图8是按照本发明第一实施例，使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。
图9是按照本发明第二实施例，使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。
图10是按照本发明第三实施例，使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。
具体实施方式
现在参考附图，将详细描述本发明的优选实施例。
图8是按照本发明第一实施例，使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。图8所示的AC适配器4是逆向型(逆向变换器)开关电源。图8的AC适配器包括整流器41(整流器由二极管桥构成)、平流电容器42、变压器43、整流器44(由二极管构成)、平流电容器45、控制器46、开关单元47、用于EMI(电磁干扰)防护的Y电容器5、类似于图2所示的常规AC适配器104B的两个附加的Y电容器2和3。来自AC插座6的商业AC电源通过AC电缆7供电给AC适配器4。类似于图2所示的常规AC适配器104B，Y电容器2和3串联连接在连接到输入AC电缆7的两条AC线之间，Y电容器2和3之间的连接点被连接到Y电容器5的初级端电极，Y电容器5的次级端电极连接到变压器43的次级端上的接地线13。
在第一实施例的AC适配器4中，Y电容器3的电容量必须大于Y电容器2的电容量，具有大电容量的Y电容器3必须连接到AC插座6的零线端。因此，具有小电容量的Y电容器2连接到AC插座6的火线端口。
例如，Y电容器2和3的电容量比被设置为1∶10。以便，Y电容器3将被正确定连接到AC插座6的零线端，标记(用于识别零线和火线)被放置在AC电缆7上或AC电缆7端点的插头上。用于零线端(AC 0V)的AC插座6的开口通常大于火线端(AC 120V)的开口，因此，在AC电缆7或插头上看到标记的AC适配器的用户可以容易地进行AC适配器4的正确连接。
AC适配器4通过AC适配器4的DC输出线8连接到笔记本计算机9，因此，变压器43的次级端上的接地线13通过DC输出线8连接到笔记本计算机9的金属部分11和GND(接地)端口10。当用户(等效图8所示的电阻12)正在接触笔记本计算机的金属部分时，较小的电压差发生在金属部分11和地16之间，因此，很小的漏电流通过用户。
下面将详细描述第一实施例的AC适配器的操作。
AC插座6的输入AC电压由整流器41整流，整流器41的整流输出由平流电容器42平流，因此，首先进行了输入AC电压到DC电压的转换。DC电压再一次由开关单元47的开-关动作转换成AC电压，然后，AC电压被供给到变压器43的初级线圈。开关单元47的开-关动作由控制器46控制。
在变压器43次级线圈上获得的AC电压再一次由整流器44和平流电容器45转换成为DC电压。上述操作获得的DC电压通过DC输出线8供电给笔记本计算机9。
由于Y电容器2和Y电容器3之间的电容量差，AC输入电压被分压，因此，减少了加到Y电容器5的电压。例如，在输入电压是AC 120V的情况下，Y电容器2两端之间的电压差大约是AC 109V，Y电容器3两端之间的电压差大约是AC 10.9V(省略标准计算的描述)，因此，大约AC 10.9V的AC电压被加到Y电容器5的初级端电极。因此，笔记本计算机9的金属部分和地16之间的电压差大约是AC 10.9V，而在图2的常规AC适配器104B的电压差大约是AC 60V。通过减少(这个例子是1/6)笔记本计算机9的金属部分11和地16之间的电压差，笔记本计算机9的电震问题可以消除或大大减小。
如上所述，根据本发明第一实施例的漏电流减小电路和电源，电子装置(例如，笔记本计算机9)的金属部分11和地16之间的电压差大大减小了(例如，1/6)，因此，电子装置的电震问题可以消除或大大减小。
通过本实施例可以减小电震问题，而没有牺牲EMI防护能力，并且不需要把AC适配器4固定连接到三端AC插座的GND端，因此，可以获得减小电震而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。
图9是按照本发明第二实施例，使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。在图9中，与图8相同的参考符号表示与图8相同或对应部分，因此，为简化描述省略了重复部分。图9所示的AC适配器4A是作为RCC型(RCC变换器)开关电源。在变压器43的初级端上，与图8的逆相形AC适配器4具有不同结构的图9的AC适配器4A包括开关晶体管50、电阻51和52、代替开关单元47的二极管53、图8的逆向型AC适配器4的控制器46。
类似于第一实施例的AC适配器4，Y电容器2和3串联连接在连接到输入AC电缆7的两条AC输入线之间，Y电容器2和3之间的连接点连接到Y电容器5的初级端电极。Y电容器5的次级端电极连接到变压器43的次级端上的接地线13。
同样，在第二实施例的AC适配器4A中，Y电容器3的电容量必须大于Y电容器2的电容量，具有大电容量的Y电容器3必须连接到AC插座6的零线端口。例如，Y电容器2和3之间的电容量比是1∶10。为把Y电容器3正确连接到AC插座6的零线端口，在AC电缆7上或AC电缆7的端点上的插头放置标记(用于分辨零线和火线)。
下面详细描述第二实施例的AC适配器4A的操作。
AC插座6的输入AC电压由整流器41整流，整流器41的整流输出由平流电容器42平流，因此，首先进行了输入AC电压到DC电压的转换。DC电压再一次由开关晶体管50的开-关动作转换成AC电压，然后，AC电压被供给到变压器43的初级线圈。
在变压器43次级线圈上获得的AC电压再一次由整流器44和平流电容器45转换成为DC电压。上述操作获得的DC电压通过DC输出线8供电给笔记本计算机9。
同样，在第二实施例中，由于Y电容器2和Y电容器3之间的电容量差，AC输入电压被分压，因此，减少了加到Y电容器5的电压。例如，在输入电压是AC 120V的情况下，Y电容器2两端之间的电压差大约是AC 109V，Y电容器3两端之间的电压差大约是AC 10.9V，因此，大约AC 10.9V的AC电压被加到Y电容器5的初级端电极。因此，笔记本计算机9的金属部分和地16之间的电压差大约是AC 10.9V，而在图4的常规AC适配器104D的电压差大约是AC 60V。通过减少(这个例子是1/6)笔记本计算机9的金属部分11和地16之间的电压差，笔记本计算机9的电震问题可以消除或大大减小。
如上所述，同样，根据本发明第二实施例的漏电流减小电路和电源，电子装置(例如，笔记本计算机9)的金属部分11和地16之间的电压差大大减小了(例如，1/6)，因此，电子装置的电震问题可以消除或大大减小。可以获得减小电震而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。
按照本发明第三实施例，图10是使用漏电流减小电路作为电源的AC适配器的电路图。在图10中，与图8相同的参考符号表示与图8相同或对应部分，因此，为简化描述省略了重复部分。图10所示的AC适配器4B是作为前向型(前向变换器)开关电源。在变压器43的初级端上，与图8的逆相形AC适配器4具有不同结构的图10的AC适配器4B还包括变压器43次级端的扼流圈60和二极管61。
类似于第一实施例的AC适配器4，Y电容器2和3串联连接在连接到输入AC电缆7的两条AC输入线之间，Y电容器2和3之间的连接点连接到Y电容器5的初级端电极。Y电容器5的次级端电极连接到变压器43的次级端上的接地线13。
同样，在第三实施例的AC适配器4B中，Y电容器3的电容量必须大于Y电容器2的电容量，具有大电容量的Y电容器3必须连接到AC插座6的零线端口。例如，Y电容器2和3之间的电容量比是1∶10。为把Y电容器3正确连接到AC插座6的零线端口，在AC电缆7上或AC电缆7的端点上的插头放置标记(用于分辨零线和火线)。
下面详细描述第三实施例的AC适配器4B的操作。
AC插座6的输入AC电压由整流器41整流，整流器41的整流输出由平流电容器42平流，因此，首先进行了输入AC电压到DC电压的转换。DC电压再一次由开关单元47的开-关动作转换成AC电压，然后，AC电压被供给到变压器43的初级线圈。开关单元47的开关动作由控制器46控制。
在变压器43次级线圈上获得的AC电压再一次由整流器44、扼流圈60、二极管61和平流电容器45转换成为DC电压。上述操作获得的DC电压通过DC输出线8供电给笔记本计算机9。
同样，在第三实施例中，由于Y电容器2和Y电容器3之间的电容量差，AC输入电压被分压，因此，减少了加到Y电容器5的电压。例如，在输入电压是AC 120V的情况下，大约AC 10.9V的AC电压被加到Y电容器5的初级端电极，笔记本计算机9的金属部分和地16之间的电压差大约是AC 10.9V，而在图6的常规AC适配器104E的电压差大约是AC 60V。通过减少(这个例子是1/6)笔记本计算机9的金属部分11和地16之间的电压差，笔记本计算机9的电震问题可以消除或大大减小。
如上所述，同样，根据本发明第三实施例的漏电流减小电路和电源，电子装置(例如，笔记本计算机9)的金属部分11和地16之间的电压差大大减小了(例如，1/6)，因此，电子装置的电震问题可以消除或大大减小。可以获得减小电震而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。
如上所述，根据本发明的漏电流减小电路和电源，电子装置(使用漏电流减小电路互电源)的金属部分11和地16之间的电压差大大减小了，因此，电子装置的电震问题可以消除或大大减小。
可以减小电震问题而不牺牲EMI防护能力，并不需要把电源固定连接到三端口AC插座的GND端口，因此，可以获得减小电震而没有破坏电子装置的便携性和EMI防护能力。
当Y电容器2和3之间的电容量比是1∶10时，在上述实施例中获得了减小电震问题和防护EMI，只要Y电容器3的电容量大于Y电容器2的电容量，电容量比可以适当变化。Y电容器2和3的实际电容量值应当适当设置，以便Y电容器2和3的尺寸不必要太大，这样可以确保EMI的防护能力。
本发明已经参考特殊的实施例进行了描述，但未局限于这些实施例，保护范围由所附权利要求确定。应当理解，本领域技术人员在没有脱离本发明的范围和精神内，可以改变和修改实施例。

Claims (14)

1.一种漏电流减小电路，电源转换输入AC电压到DC电压，并间歇地把DC电压供给到变压器的初级端，把变压器的次级端上获得的AC电压转换成为DC电压，并输出获得的DC电压，其特征在于漏电流减小电路包括：
第一电容器和第二电容器，第一电容器和第二电容器串联连接在两条AC输入线之间，两条AC输入线连接到电源的输入AC电缆，以便分压输入AC电压；
第三电容器，用于防护EMI(电磁干扰)，该电容器放置在变压器的次级端上的接地线和第一电容器和第二电容器间的连接点之间；
第二电容器的电容量大于第一电容器的电容量，具有大电容量的第二电容器连接到两条AC输入线之一，该条AC输入线连接到输入AC电缆的零线。
2.按权利要求1所述的漏电流减小电路，其特征在于第一电容器和第二电容器之间的电容量比是1∶10。
3.按权利要求1所述的漏电流减小电路，其特征在于电源是逆向型电源。
4.按权利要求1所述的漏电流减小电路，其特征在于电源是RCC型电源。
5.按权利要求1所述的漏电流减小电路，其特征在于电源是前向型电源。
6.按权利要求1所述的漏电流减小电路，其特征在于电源是用于便携式电子装置的电源。
7.一种电源，电源转换输入AC电压为DC电压，间歇地把DC电压供给到变压器的初级端，把变压器次级端获得的AC电压转换成DC电压，输出获得的DC电压，包括：
第一电容器和第二电容器，第一电容器和第二电容器串联连接在两条AC输入线之间，两条AC输入线连接到电源的输入AC电缆，以便分压输入AC电压；
第三电容器，用于防护EMI(电磁干扰)，该电容放置在变压器的次级端上的接地线和第一电容器和第二电容器间的连接点之间；
第二电容器的电容量大于第一电容器的电容量，具有大电容量的第二电容器连接到两条AC输入线之一，该条AC输入线连接到输入AC电缆的零线。
8.按权利要求7所述的电源，其特征在于第一电容器和第二电容器之间的电容量比是1∶10。
9.按权利要求7所述的电源，其特征在于电源是逆向型电源。
10.按权利要求7所述的电源，其特征在于电源是RCC型电源。
11.按权利要求7所述的电源，其特征在于电源是前向型电源。
12.按权利要求7所述的电源，其特征在于电源被用作为便携式电子装置的电源。
13.按权利要求7所述的电源，其特征在于电源的输入AC电缆具有一个在零线和火线之间识别的标记，以便，具有大电容量的第二电容器正确地连接到AC插座的零线端。
14.按权利要求7所述的电源，其特征在于在电源的输入AC电缆端的插头具有一个在零线和火线之间识别的标记，以便，具有大电容量的第二电容器正确地连接到AC插座的零线端。
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