CN1184734C - 切换型电源系统的轻负载检测方法及检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种切换型电源系统的轻负载检测方法及检测电路，该切换型电源系统包含第一绕组、第二绕组、第三绕组、以及一个信号转换电路，第一绕组与第二绕组操作时，第三绕组与第二绕组的输出成比例，而在切换型电源系统操作时，借助于第三绕组的电压变化影响信号转换电路的输出电压，以便在信号转换电路输出的电压小于设定电压时，判定切换型电源系统处於轻负载状态。
Description
本发明涉及一种切换型电源系统的轻负载检测方法及检测电路，特别是涉及利用控制电路中的辅助绕组来检测系统轻负载的方法及电路。
切换型电源系统可提供稳定的直流电源，广为使用在一般的电器系统中，例如计算机系统或一些测量仪器系统。随著系统要求的日益提高，随之产生一种具有轻负载节能设计的切换型电源系统。
公知的切换型电源系统用来切换轻负载省能电路的方法，一般都是使用特制的专用集成电路(ASIC)来切换操作模式，如切换其它相关电路或降低切换频率。当系统负载过轻时，高级的电器通常会要求电源系统进入省电模式，以免电源系统无谓的浪费，并可增长电源系统的使用年限。因此，一个能够进入省电模式的电源系统已在高级电器系统的领域里成为主流。
如上所述，公知的使用特制的控制积体电路(ASIC)切换电路的方法是通过检测控制电路中的反馈电压信号的变化实现的，但是这样的做法有下列缺点：
一、使用特定的集成电路(IC)可能造成元件短缺，且元件的成本难以控制。
二、该反馈电压信号变化较小，效果较差，如要求在较大负载下切换会造成振荡和杂音。
本发明的目的是针对上述现有技术的缺点提出改进，利用一般切换式电源控制电路经常使用的辅助绕组电源电路，借助于它在极轻负载时辅助电源电压(V)相对于输出功率(Wo)具有图1中标号10处所示的高dV/dWo的特性，来判断系统负载进入极轻负载状态以启动轻负载省能电路模式(如关断部份电路或降低系统的切换频率)；由於此判断方式利用图1中的高dV/dWo特性，所以设计者只要将轻负载判断条件置於高dV/dWo段中，即可确保轻负载节能电路可於极小的负载下切换，以避免控制系统的振荡产生杂音。
为达到上述目的，本发明提出一种切换型电源系统的轻负载检测方法，该切换型电源系统包含第一绕组、第二绕组、第三绕组、以及信号转换电路，第一绕组与该第二绕组操作时，第三绕组电压与该第二绕组的输出电压成比例，而在切换型电源系统操作时，切换型电源系统的一个检测电路的操作包含下列步骤：
检测该信号转换电路的电压变化；以及
在该信号转换电路的电压小於一个设定电压时，判定该切换型电源系统处於轻负载状态。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其中第三绕组为一辅助绕组，它的输出信号经信号转换电路整形後提供检测电路以判别系统是否进入轻负载状态。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其中第一绕组与第二绕组分别为切换型电源系统的一个变压器的初级输入绕组与次级输出绕组。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其中第三绕组的电压变化可反映切换型电源系统的负载的大小。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其中第三绕组电连接至信号转换电路。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其中若判定切换型电源系统处於轻负载状态，便可借此触发一个节能电路，如：关断部份电路或降低频率。
另外，本发明提供一种切换型电源系统的轻负载检测电路，该切换型电源系统系包含第一绕组、第二绕组、第三绕组、以及一个整流电路，第一绕组与第二绕组操作时，第三绕组与第二绕组的输出成比例，而在切换型电源系统操作时，检测电路检测整流电路的电压变化，并在该整流电路之电压小於设定电压时，输出一个代表切换型电源系统处於轻负载状态的信号。
当然，如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其中第三绕组系为一个辅助绕组。
如以上所的切换型电源系统的轻负载检测电路，其中第一绕组与第二绕组分别为切换型电源系统的一个变压器的初级输入绕组与次级输出绕组。
如以上所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其中第三绕组的电压变化可反映切换型电源系统的负载大小。
借助于下列附图及说明描述本发明：
图1表示一般的切换型电源的辅助绕组在整流后的电压V与输出侧的负载曲线；
图2表示本发明的优选实施例的轻负载检测电路；
图3表示本发明的优选实施例的轻负载检测电路的应用。
本发明涉及一种切换型电源系统，特别是涉及一种切换型电源系统的轻负载节能电路设计的方法。
在节约能源的要求下，电源系统的设计大多必须有轻负载省能的要求。而由於辅助电压源的电压大小与输出的负载大小成比例，它们之间的关系如图1所示。
本发明即利用了图1，系统在极轻负载时，辅助电压源具有高的电压(V)对输出功率(Wo)的变化率(高的dV/dWo)的特性，如标号10所示；将轻负载判断的电压条件定於这一高的dV/dWo段中，再借助于检测整流电路D1输出至电容C1(参见图2)的电压值，当这个电压值低於此设定值时，即判定系统为轻负载或空载。由於整流电路电压在轻负载时急剧变化，故可确保轻负载节能电路的切换在极轻负载的状况下进行，不致使系统振荡产生杂音。
图2为本发明的一个优选实施例。在切换型电源系统里，通常有一个系统变压器，系统变压器上有初级绕组11，次级绕组12、及辅助绕组13，初级绕组11接至系统电源，次级绕组12接至负载，辅助绕组则用来提供专用集成电路14的电源并同时反馈负载状况供轻负载判别电路识别。
图2中利用一齐纳二极管控制辅助电压源Va在多大电压时切换电晶体的导通与截止，即控制电源系统是否操作在轻负载节能模式中。其中齐纳二极管电压的选定最好在高的变化率dV/dWo段的中点，以减轻各元件的误差对轻负载方式切换的影响。
图3为一个应用实例，其中以R1，R2分压信号转换电路输出的如图1的电压信号以触发Q2与Q1，从而将R4动态地与R5并联，以影响专用集成电路的时钟脉冲，从而达到重负载时为高频(R4与R5并联)，轻负载时为低频(R4不与R5并联)之效果。
综上所述，本发明的特徴在於所提供的轻负载省能电路检测方法及电路，适用於切换型电源系统上，该系统具有一个可反馈负载状况的辅助绕组，利用该辅助绕组反馈的能量大小(即电压高低)与该电源系统输出的能量(负载大小)成比例的特性，可检测出电源系统是否处於轻负载状态，其优点如下：
一、辅助绕组除可反馈负载状况供检测电路判别外，还可成为系统控制电路的辅助电源。
二、由於此种反馈方式，在极轻负载时具有如图一所示的高dV/dWo的特性，故可轻易地将轻、重负载电路的切换点设计在极低输出功率处，即可确保系统不太容易因振荡而引起杂音。
本发明可由本领域的普遍技术人员进行各种修改和改进，但都不会脱离本发明的权利要求书确定的保护范围。
Claims (16)
1、一种切换型电源系统的轻负载检测方法，该切换型电源系统包含第一绕组、第二绕组、第三绕组及一个信号转换电路，第一绕组与第二绕组操作时，第三绕组电压与第二绕组的输出电压成比例，而在切换型电源系统操作时，切换型电源系统的一个检测电路的操作包含下列步骤：
该信号转换电路输出一电压，当该电压小于设定电压时，判定切换型电源系统处于轻负载状态，其中，该设定电压是以切换型电源系统内的电压对输出功率的变化率为设定标准。
2、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于第三绕组为一个辅助绕组，它的输出信号经信号转换电路整形后，提供给检测电路，以判别系统是否进入轻负载状态。
3、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于第一绕组与第二绕组分别为切换型电源系统的一个变压器的初级输入绕组与次级输出绕组。
4、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于第三绕组的电压变化反映切换型电源系统的负载大小。
5、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于第三绕组电连接至信号转换电路。
6、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于信号转换电路输出电连接至检测电路，以判断系统是否为轻负载。
7、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于若判定切换型电源系统处于轻负载状态，则触发一个节能电路。
8、如权利要求1所述的切换型电源系统的轻负载检测方法，其特征在于以该电压对输出功率的变化率的中点处的该电压作为该设定电压的数值，以减轻各元件因误差而对轻载模式的切换造成影响。
9、一种切换型电源系统的轻负载检测电路，该切换型电源系统包含第一绕组、第二绕组、第三绕组以及一个信号转换电路，第一绕组与第二绕组操作时，第三绕组与第二绕组的输出成比例，而在切换型电源系统操作时，其特征在于，该信号转换电路输出一电压，当该电压小于一设定电压时，判定切换型电源系统处于轻负载状态，而该设定电压是以切换型电源系统内的电压对输出功率的变化率为设定标准。
10、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于第三绕组为一个辅助绕组。
11、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于第一绕组与第二绕组分别为切换型电源系统的一个变压器的一个初级输入绕组与次级输出绕组。
12、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于第三绕组的电压变化反映切换型电源系统的负载大小。
13、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于第三绕组电连接至信号转换电路。
14、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于信号转换电路输出电连接至检测电路以判断系统是否为轻负载。
15、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于判定切换型电源系统处于轻负载状态便触发一个节能电路。
16、如权利要求9所述的切换型电源系统的轻负载检测电路，其特征在于以该电压对输出功率的变化率的中点处的该电压作为该设定电压的数值，以减轻各元件因误差而对轻载模式的切换造成影响。
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