CN1217603A - 具有节电备用模式的电源 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的开关型电源包括一电路30,其功能是在向包括该电源的电子设备的微处理器供给最小的必需功率的情况下,在节电备用模式时减少电源变压器2的次级绕组40的电压输出。在优选实施例中,电路30包括在从变压器2的次级绕组输出端到开关晶体管14的极化装置17,29的反馈回路15中。电路30的作用是减少所述晶体管14的接通时间、从而在变压器2的次级绕组上产生更少的输出能量。

Description

具有节电备用模式的电源
本发明涉及一种具有备用模式的开关型电源，在备用模式下可减少能耗。
在开关型电源中，如图1所示的那种电源，直流源1连接到场效应晶体管(FET)14等开关装置的主电路上。当开关MOSFET接通时，电流从直流源1流出，经回扫变压器2的初级绕组3流过所述晶体体管14的漏极37到源极38，然后经电阻28接地。众所周知，加在正向或回扫变压器2的初级绕组3上的脉动电流会在变压器2的次级绕组40中产生脉动电流。次级绕组9，10,11和这些绕组的抽头12,13上的不同值的电压经整流器4,5,6,7整流并经如电路8等滤波电路平滑后，输出给电子设备等负载(未示出)如录像机(VCR)或电视机(TV)等。FET 14的接通时间与其整个转换周期的比值由反馈回路15控制。反馈回路15取自变压器2的经平滑和整流后的次级绕组输出端的一个电压值或几个电压的综合值。该电源具有不同的工作模式，如下面将描述的正常模式和备用模式。在正常模式时，设备接通，电源向设备供给其正常工作所需的平均功率；在备用模式时，设备关闭，但其一部分仍然通电。在TV和VCR等电子设备中，这一部分是设备的遥控接收器。该遥控接收器应首先能够使控制设备的微处理器复位，微处理器变位后，利用软件逐步地激活电源，直到该电源输出足以使已激活的设备实现其功能的功率。一般地说，要使所述微处理器复位，必须施加的最小电压为5伏。而且电源的所谓5伏电源的输出端的电压值一般大于5伏，例如5.3伏，这样，当在铜线和开关上产生压降后，在需要至少5伏电压的电路的输入端的电压还能高于5伏。
本发明的目的是降低备用模式下的功耗。输出功率是输出电流和输出电压的积。通过减少供给所需电压如5V、14V、33V、27V等的次级绕组的输出线路上的电流值或电压值，可以降低输出功率，因此，减少了输入功率。在变压器2的次级绕组的输出端上的电压值等于该电压输入的电路的输入端上的最小电压值加上在所述输出端和输入端之间的最大压降。如果有多个电路由变压器的同一输出端供电，那么，所述输出端上的最小电压值是各个电路所需各最小电压值中的大值。这种情况是可能发生的，而且多发生在当一电路在正常模式下需要供电，而在备用模式下不需要供电时的情况。如果这样的话，当在备用模式无需供电的电路所需的最小输出电压导致电压值高于在备用模式下各电路所需电压时，在备用模式下就有余量来减小所述电压值，从而减小在该模式下的功耗。当然，在这种情况下，为利用这种余量，电源应配置一种能使电源在其至少一个输出端在备用模式输出的电压值低于正常模式输出的电压值的电路。
本发明总起来说是一种电子设备的开关型电源，该电子设备具有不同的电路，能根据设备的控制模式进行供电或不供电。电源至少具有两种模式，第一种模式是备用模式，这时只有一部分电路通电；第二种是正常工作模式，这时，设备的电路根据设备的正常工作模式供电。电源配置有带初级绕组和次级绕组的变压器，变压器的初级绕组能和一直流电源连接。开关有源电子装置有一带极化装置的驱动电极，当开关装置接通时，使电流流经变压器的初级绕组，变压器的次级绕组连接到整流和平滑装置，以提供设备不同电路所需的电压，其中至少一个供给的电压加在至少2个不同的电路第一电路和第二电路上，第一电路在正常模式下通电而在备用模式下断电，所述第一电路所需的输出电压设定为高于第二电路的，所述第二电路在正常模式和备用模式都通电，其中，电源接通时间缩短电路连接在开关装置驱动电极的极化装置上，其功能是将正常模式的较高值中的至少一个输出电压变成备用模式的较低值，所述较低值为供给第二电路所需的电压值。
所述不同方式并未体现本发明的发明点，本发明是关于一种电子设备的开关型电源，该电源可以具有至少两种工作模式，即备用模式和正常模式，电源配置有带初级绕组和次级绕组的变压器，变压器的初级绕组能连在直流电源上，开关有源电子装置有一带极化装置的驱动电极，开关装置接通时能使电流流过变压器的初级绕组，次级绕组连接到整流和平滑装置上，供给设备不同电路所需的输出电压，其中电源接通时间缩短电路连接到开关装置驱动电极的极化装置，其功能是减少所述开关装置接通时间，将正常模式的较高值中的一个输出电压设定为备用模式下的较低值。
接通时间缩短电路的作用是减少开关晶体管的接通时间。因此，尽管将输出电压降低到一个电路、如微处理器等所需的最小值，通过缩短开关装置的接通时间，降低所述电压会对所有输出电压产生降低的效果。这将有助于降低备用模式下的电能的电损耗。
在本发明的优选实施例中，接通时间缩短电路的一个输入端连接到提供输出电子的一个端子上，还有一个输入端连接到驱动电极上。这意味着接通时间缩短电路是电源的反馈回路。
下面参照附图描述本发明的一个实施例。其中，
图1是根据本发明的电源的电路图，已经对其进行了部分详述；
图2是用于解释本发明如何工作的一组齐纳二极管的特性曲线。
参见图1，已经解释了从变压器2的初级绕组传递到次级绕组的功率取决于开关晶体管14的接通时间。接通时间取决于MOSFET 14的栅极16的电压值，该电压值与电容器26两端的电压有直接的关系，电容器26的充电电路由晶体管17和18控制。晶体管18的基极19由光耦合器20控制，光耦合器电绝缘地从次级绕组侧取回一反馈电流。变压器的初级侧和次级侧通常称作电源的热侧和冷侧。在冷侧，光耦合器20经晶体管21供电。电容器26、晶体管17、18、光耦合器20和晶体管21是反馈回路15的主要元件。
下面解释所述反馈回路的工作情况。晶体管21的基极22经齐纳二极管32极化。基极22的极化电压取决于流过变压器2次级绕组的端子24的电流值。若由于某种原因，如一个较小的电流从端子24流出并经过齐纳二极管32，齐纳二极管32上产生的压降减小。参见图2所示的齐纳二极管特性。这意味着晶体管21基极22的极化电压降低。在图1所示的情况下，晶体管21为PNP小信号晶体管。由于基极电压较小，使晶体管可接通更长的时间，这使得更大的集电极电流流经晶体管21。这意味着更大的电流流向光耦合器20的冷侧。在光耦合器20冷侧的更大的电流意味着在热侧也产生更大的电流。所述热侧的电流加到从漏极37流向晶体管14的源极38和电阻39的电流中，在更高的电平上极化晶体管18的基极19。从而晶体管18的极化被调整到更高电平。这使得此处为NPN晶体管的晶体管18可以接通更长的时间。晶体管18的集电极发射极通路连到晶体管17的基极27上。因此，晶体管17也能接通更长的时间。晶体管18的集电极发射极通路使开关晶体管14的栅极16的极化电阻29旁路，并下拉所述栅极16的电压。栅极16被下拉越长，所述MOSFET晶体管14接通时间越短。此后为了缩短长的过程，当在次级侧的绕组端子24处检测到电流高于预定值时，反馈回路15被激活，而减小MOSFET 14的接通时间。所述反馈回路控制极化装置，此处，极化装置为旁路MOSFET 14栅极16的极化电阻的晶体管17。注意到，严格意义上讲，MOSFET 14的极化装置为电阻29。当晶体管固定工作于连续的接通或关闭状态时，在本申请中，认为旁路所述电阻29以在满足接通晶体管所需最小值的情况下减小栅极16电压值的晶体管17也是极化装置的一部分。上面所介绍的反馈回路15及其工作方式为正常和公知的反馈环。下面介绍一种电路实例，增设该电路可获得本发明的电源。
根据本发明增设的电路在图1．中表示为30，电路30连在变压器2次级绕组的抽头31处的端子31和齐纳二极管32的阴极之间。电路30由二极管33和电阻34串联构成。连接着电路30输入端35的抽头31在正常操作模式下，所加电压值高于反馈回路15起点的端子24上的电压。所述的电路30的输出端36连接到二极管32的阴极23，所述阴极32经电阻连接到变压器2的端子24上。端子31以比端子24更高的电压工作在正常模式，这意味着，在正常模式下，电流经电路30的二极管33流向齐纳二极管32。所述电流流过所述二极管32，因此，根据图2所示特性，齐纳二极管的附加电流意味着更高的压降。以上对电路30的解释意味着在正常模式下，晶体管21的基级22的压降是由于齐纳二极管中的两附加电流引起的，一个附加电流来自于端子24，一个附加电流来自于端子31。如上所述，转换MOSFET 14的接通和关闭时间取决于晶体管21的极化。对所述正常模式极化的调整必须考虑电路30和附加电流的影响。
之所以选用抽头31是因为在备用模式端子31关闭，不再有电流流过电路30的二极管33。忽略在晶体管21的基极22上产生压降的两个电流之一，如上面参照回路15对现有技术工作的描述，MOSFET 14接通时间将会减少，并使变压器2的次级绕组40的各个端子或抽头上的输出电压减小。具体地说，只产生5伏并恰好足够供给微处理器。从而较少的能量传递给变压器的次级绕组40。根据优选实施例实现的开关型电源可带来下述结果：由于下列电压值的减小，在备用模式下较少的能量传递给次级绕组侧：
5.3VE电平从5.3V降至5.1V；
14VE电平从14.5V降至12V；
-27VE电平从-27V降至-22.5V；
33VE电平从33V降至26V；
4.2VE电平从4.2V降至2.9V。
最终的结果，所测的输入功率在备用模式，即现在称为节电备用模式从4.5W降至3.5W，降低了大约1W或22％。
上面所描述的本发明的实施例是非常简单并且具有经济效益。它的一个特点是全自动的，并能将反馈回路调整成一个新的状态，当一达到备用状态时就能减小电压输出。但可以看到，任何连到MOSFET 14栅极16的控制电路17上的电路具有两种输出状态，第一种为正常模式，第二种为备用模式。电路30的第二种状态使晶体管17接通，而旁路驱动电极16的极化电阻29。按更一般的方式，任何连到驱动电极的极化装置上并在正常模式下为第一状态而在备用模式下为第二状态的电路为如上述实施例中的电路30的接通时间缩短电路，所述第二状态减少晶体管的接通时间。

Claims (6)

1．一种电子设备的开关型电源，具有至少两种工作模式，即备用模式和正常模式，该电源配置有带初级绕组和次级绕组的变压器(2)，变压器的初级绕组连到直流电源(1)上，带驱动电极(16)的开关有源电子装置，驱动电极配置有极化装置(29,17)，开关装置(14)在接通时使电流流经变压器(2)的初级绕组(3)，变压器(2)的次级绕组连接到整流和平滑装置(4,5,8)以提供设备的不同电路所需的输出电压，其特征在于，接通时间缩短电路(30)连接到开关装置(14)驱动电极(16)的极化装置(29,17)上，其功能是将一个输出电压从正常模式的较高值调整成备用模式的较低值。
2．如权利要求1所述的开关型电源，其中，接通时间缩短电路(30)有一输入端(35)和输出端(36)，所述输出端(36)有两种状态，第一种状态是电源处于正常模式，第二种状态是电源处于备用模式，所述第二种状态具有缩短开关晶体管接通时间的作用。
3．如权利要求2所述的开关型电源，其中，所述接通时间缩短电路(30)的所述输入端(35)连接到变压器(2)的次级绕组(40)的第一端子(31)上。
4．如权利要求3所述的开关型电源，其中，所述接通时间缩短电路(30)的所述输出端(36)连接到变压器(2)的次级绕组(40)的第二端子(24)上。
5．如权利要求4所述的开关型电源，其中，连接着所述接通时间缩短电路(30)的所述输入端(35)的变压器(2)的所述第一端子(31)在正常模式下的电压输出高于连接着所述接通时间缩短电路(30)的所述输出端(36)的变压器(2)次级绕组(40)的所述第二端子(24)电压输出，而在备用模式下，电压输出低于连接着所述接通时间缩短电路的所述输出端(36)处的电压输出。
6．如权利要求5所述的开关型电源，其中，接通时间缩短电路(30)包括整流装置(33)，该整流装置与一电阻(34)串联联接。
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