CN1346211A - 在备用模式中降低功率消耗的电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源,包括:输出工作电压的工作电源电路;输出备用电压的备用电源电路;启动开关电路、控制器和反馈电路,该启动开关电路具有用于接收第一遥控信号并响应第一遥控信号向备用电源电路提供启动电源的第一遥控接收器,该控制器具有用于接收第二遥控信号并执行对应于第二遥控信号的功能的第二遥控接收器,该反馈电路处理控制信号以响应来自第二遥控接收器或电源开关的电源关断信号将启动开关电路切换到备用或节能模式。

Description

在备用模式中降低功率消耗的电源

根据35 U.S.C.§119本申请要求获得于2000年9月22日申请的韩国专利申请No.2000-56682的权益，在此引用该专利申请全部以供参考。

本发明涉及一种具有备用模式(standby mode)的电源，在该备用模式中降低电功率消耗。

电器比如电视和盒式录像机(VCR)应用开关型电源(SMPS)作为电源，并包括工作模式和备用模式以便实现较强的功能，例如遥控功能和定时功能。工作模式是电器接通的模式，电源提供该电器正常工作所需的平均功率。在备用模式中，该电器关断，但很少的功能电路比如定时器和微处理器都仍然通电。例如，当电视的主电源关断时电视进入备用模式，因此很少的功能电路比如微处理器都仍然通电。然后，当通过遥控器或定时器向电视提供主电源时，电功率提供到调谐器、声音/图像处理部分、CRT驱动部分等以输出电视广播。因此，在备用模式中一直在持续地消耗功率直到将插头完全从插座中拔出。

例如，如果假设在工作模式中的电功率为50瓦和在备用模式中电功率为2瓦，则在备用模式中消耗4％的电功率。如果假设电视机工作3个小时，则它有21小时处于备用模式。在工作模式中的功率消耗为3小时×50瓦＝150瓦小时，在备用模式中的功率消耗为21小时×2瓦＝42瓦小时。一天的功率消耗为192瓦小时。因此在备用模式中的功率消耗为192瓦小时的22％，大约为四分之一(1/4)。一台电视机每年在备用模式中的功率消耗多达15,330瓦小时。

近年来，为了节省能源人们非常需要节能型电器。因此，电器比如TV和VCR的制造商都进行大量的研究以降低在备用模式中的功率消耗。已有各种各样的常规技术来降低在备用模式中的功率消耗。常规的技术包括为在备用模式中节能加入了辅助的低功率端(terminal)的方法、输出电压降低法、输出端电流开路法、开关频率降低法(脉冲串式操作)等，这些常规的方法具有如下的问题。

在加入辅助低功率端的方法中，由于加入的辅助低功率端应该与主电源端分开，所以存在的问题是生产成本增加。此外，在降低输出电压的方法中，节能效率和可靠性都较低。在输出端电流开路方法中，由于增加了部件，所以增加了生产成本并且节能效率较低。最后，在开关频率降低方法(脉冲串式操作)中，接通损失降低但是产生了声频噪声。

附图1所示为依据常规的技术应用输出电压降低法的电源的电路图。该电源包括输入电源电路10、电源变压器12、工作电源电路14、备用电源电路16、辅助电源电路18、开关控制电路20、反馈电路22、控制器或微型计算机24以及遥控接收器26。

当施加交流(AC)电压时，通过启动电阻RS将一定的电平的启动电压施加到开关控制电路20的功率输入端VIN。启动开关控制电路20以接通或关断开关元件，该开关元件将连接到变压器12的第一绕组N1的驱动端DR接地。通过接通或关断该开关元件将施加到变压器12的第一绕组N1的第一直流(DC)电压信号V1感应到第二绕组N2。在辅助电源电路18中对感应到第二绕组N2的电压进行整流以产生第四直流电压信号V4，并施加到开关控制电路20的功率输入端VIN。

开关控制电路20通过辅助电源电路18接收稳定的工作电压以将流经第一绕组N1的电流切换到高频电流。在第一绕组N1上由于高频切换操作产生的高频电流被感应到第三和第四绕组N3和N4。在工作电源信号电路14中将感应到第三绕组N3的高频电流整流成直流(DC)，以便将几十到几百的第二直流电压信号V2作为工作电压输出。在备用电源电路16中将感应到第四绕组N4的高频电流整流成直流，以便将大约5伏的第三直流电压信号V3作为备用电压输出。

在工作模式中输出工作电压V2和备用电压V3。另一方面，在备用模式中，工作电压被阻断，只将备用电压V3输出以便向到微型计算机24和遥控接收器26提供电功率，由此保持备用模式。

反馈电路22包括误差放大器22a、光耦合器22b和电阻R1至R3。误差放大器22a将检测电压VD与参考电压VR进行比较以产生误差电压VE。这里通过电阻R1和R2对工作电压进行分压来获得检测电压VD和参考电压VR。误差电压VE通过光耦合器22b提供到开关控制电路20的反馈输入端FB。

当工作电压V2大于预定的电压电平时，检测电压VD增加，误差电压VE降低，由此增加了反馈电流。这就使开关控制电路20降低开关信号的接通时间周期，从而降低工作电压V2。

当工作电压V2小于预定的电压电平时，检测电压VD降低，误差电压VE增加，由此降低反馈电流。这就使开关控制电路20增加开关信号的接通时间周期以增加工作电压V2。因此，保持了超过预定的电压电平的工作电压V2。

在备用模式中，响应来自微型计算机24的控制信号S1来自工作电源电路14的工作电压V2被阻断。因此，通过来自备用电源电路16的备用电压V3来仅运行微型计算机24和遥控接收器26。

然而，由于上文所描述的电源设计集中在具有较高负载量的工作模式上，因此显著地降低了在备用模式中的功率转换效率。此外，虽然开关控制电路20具有降低输出电压的功能，但这仅仅只是降低了在变压器12的第二输出上的输出电压以便降低负载功率。因此，根据常规技术的电源在功率转换效率和节能效率方面较低。

为克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种具有较低的功率消耗和较高节能效率的电源。

为实现上述目的，本发明的优选实施例提供一种电源，包括：输出工作电压的工作电源电路、输出备用电压的备用电源电路、启动开关电路、控制器和反馈电路，该启动开关电路具有用于接收第一遥控信号并响应该第一遥控信号向备用电源电路提供启动电源(starting power)的第一遥控接收器，该控制器具有用于接收第二遥控信号并执行对应于第二遥控信号的功能的第二遥控接收器，该反馈电路处理控制信号以响应来自第二遥控接收器或电源开关的电源关断信号将启动开关电路切换到备用模式或节能模式。

本发明的优选实施例进一步提供一种电源，包括：输出工作电压的工作电源电路、输出备用电压的备用电源电路、启动开关电路、控制器和反馈电路，该启动开关电路具有用于接收第一和第二遥控信号并响应该第一遥控信号向备用电源电路提供启动电源的遥控接收器，该控制器执行对应于第二遥控信号的功能，该反馈电路处理控制信号以响应来自第二遥控接收器或电源开关的电源关断信号将启动开关电路切换到备用模式或节能模式。

该电源进一步包括：提供第一直流电压的电源输入电路、电源变压器、辅助电源电路和开关控制电路，该电源变压器具有第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组，该第三绕组连接到工作电源电路，该第四绕组电路连接到备用电源电路，该辅助电源电路连接到电源变压器的第二绕组并将从第一绕组感应到第二绕组的电压整流成第二直流电压，该开关控制电路接收辅助电源电路的第二直流电压并将流经电源变压器的第一绕组的电流转换成高频电流，其中在电源变压器的第一绕组上产生的高频电流被感应到电源变压器的第三绕组和第四绕组中。

启动开关电路进一步包括开关装置和启动电源装置，该开关装置具有启动电阻、与启动电阻串联的第一电阻、与第一电阻串联的第一电容器、一端串联到第一电容器，以及另一端连接到第一遥控接收器的一端的二极管，以及一端连接到该二极管的另一端和第一遥控接收器的一端以及另一端接地的齐纳二极管，该启动电源装置具有第一晶体管、第二晶体管、第三电阻、第四电阻和第二电容器，第一晶体管包括连接到启动电阻的发射极、连接到开关控制电路的集电极，以及基极，该第二晶体管包括接地的发射极、连接到第一晶体管的基极的集电极，以及基极，该第三电阻的一端连接到第一遥控接收器的另一端，以及另一端连接到第二晶体管的基极，该第四电阻的一端接地，以及另一端连接在第二晶体管和第三电阻之间，该第二电容器一端接地，以及另一端连接在第二晶体管和第三电阻之间。

反馈电路响应电源关断信号额外地增加反馈电流以降低开关控制电路的接通时间，以使辅助电源电路的电压下降到足够关断开关控制电路。

本发明的优选实施例进一步提供一种降低在电源中的功率消耗的方法，该电源具有备用模式、工作模式和节能模式。该方法包括在备用模式中从第一遥控接收器或电源开关接收电源接通信号；当接收到电源接通信号时通过向开关控制电路提供初始启动电压进行启动；通过开关控制电路的切换操作产生备用电压或工作电压；在工作模式中从第二遥控接收器或电源开关接收电源关断信号；以及响应该电源关断信号关断该开关控制电路。

该方法进一步包括响应该关断信号检查是否需要备用电压；以及当不需要备用电压时通过关断该开关控制电路来执行节能模式。

应用依据本发明的优选实施例的电源，由于在备用模式中只有功率消耗为几毫瓦小时的启动开关电路在运行，而其它的电路部分都不通电，所以可以使在根据遥控信号接收功率的备用状态中的功率消耗最小。此外，由于本发明的优选实施例可以通过增加几个部件和遥控接收器来构成节能模式，因此可以使生产成本最小并且节能效率最高。

为更完整地理解本发明及其优点，下文结合附图进行描述，在附图中同样的参考标号表示相同的部件，在附图中：

附图1所示为根据常规技术的电源的电路图；

附图2所示为根据本发明第一优选实施例的电源的电路图；

附图3所示为附图2的微型计算机的电源关断控制功能的流程图；以及

附图4所示为根据本发明第二优选实施例的电源的电路图。

下文参考本发明的优选实施例进行详细描述，这些优选实施例都在附图中示出。

附图2所示为根据本发明第一优选实施例的电源的电路图。依据本发明的第一优选实施例的电源应用输出电压降低法。依据本发明的第一优选实施例的电源包括输入电源电路10、电源变压器12、工作电源电路14、备用电源电路16、辅助电源电路18、开关控制电路20、第一遥控接收器26、反馈电路30、启动开关电路40和微型计算机50。与附图1相比较，反馈电路30和微型计算机50在结构上不同，并增加了启动开关电路40。相同的参考标号表示相同的部件，因此省去了与附图1相同的部件的解释。

反馈电路30包括误差放大器22a、光耦合器22b、电阻R1至R4和电源关断信号输入电路32。电源关断信号输入电路32包括晶体管Q1和Q2和电阻R5至R7。晶体管Q2包括通过电阻R7接收电源关断信号S2的基极、与晶体管Q1的基极相连接的集电极，以及接地的发射极。晶体管Q1包括连接到在电阻R5和R6之间的公共连接部分的发射极，以及连接到误差放大器22a的反相端“-”的集电极。电阻R5与第三直流电压信号V3连接，电阻R6接地。当电源关断信号S2进入逻辑高电平时，晶体管Q1和Q2都导通，于是电源关断信号输入电路32向误差放大器22a的反相端“-”提供通过电阻R5和R6分压的电压。

结果，在正常的运行状态中，由于具有逻辑高电平的电源关断信号造成提供给误差放大器22a的反相端“-”的检测电压VD显著地增加，因此作为误差放大器22a的输出电压的误差电压VE显著地降低。这就额外地增加了输入到开关控制电路20的反馈电流，因此开关控制电路20显著地降低了接通时间。因此，引入到辅助电源电路18中的电压显著地降低。然后，当施加到开关控制电路20的工作电压输入端VIN中的电压电平下降到低于预定的电平时，开关控制电路20停止工作。结果，除了启动开关电路40外，提供到其余的电路的电源都被阻断了，从而进入节能模式。换句话说，甚至没有电功率提供到开关控制电路20、微型计算机50和遥控接收器26。

启动开关电路40包括启动电阻RS、第二遥控接收器42、开关装置44和启动电源装置46。第二遥控接收器42的结构与同微型计算机50相连接的第一遥控接收器26的结构相同，但是仅在向其施加电源接通信号时输出脉冲信号。开关装置44包括电阻R8和R9、电容器C1、晶体管Q3和Q4以及第二电源开关SW2。晶体管Q3具有连接到启动电阻RS的发射极、连接到开关控制电路20的工作电压输入端VIN的集电极，以及连接到晶体管Q4的集电极的基极。晶体管Q4具有接地的发射极，以及连接到第二遥控接收器42的输出端的基极。电阻R9和电容器C1并联连接在晶体管Q4的基极和接地端之间。晶体管Q3的发射极和集电极都与第二电源开关SW2连接。该电源开关SW2与第一电源开关SW1一起工作。启动电源装置46包括电阻R10、电容器C2、二极管D1和齐纳二极管ZD。启动电源装置46通过电阻R10和电容器C2接收交流电流并通过二极管D1进行整流，并将5伏的静电压作为工作电压通过齐纳二极管提供给第二遥控接收器42。启动电源装置46通过电容器C2与交流电流连接并以交流信号的半波长的间隔周期性地提供第二遥控接收器42的工作电压，由此使在第二遥控接收器42中的功率消耗最小。这就是说，启动开关电路40通过启动电源装置46周期地接收工作电压。第二遥控接收器42接收表示电源接通的遥控信号并响应表示电源接通的遥控信号输出脉冲信号。脉冲信号在电容器C1中进行充电，并且当晶体管Q4寻通时，晶体管Q3寻通。因此，启动电流通过启动电阻RS提供到开关控制电路20。由于在电容器C1中充电的电压通过电阻R9放电，因此在开关控制电路20启动的一定的时间周期(例如几毫秒)内，晶体管Q4的导通时间按照由电阻R9和电容器C1的时间常数确定。因此，在开关控制电路20启动之后，由于晶体管Q3保持关断状态，启动电阻RS的功率消耗很小。此外，由于通过电源开关SW1和SW2的开关操作将电功率经过启动电阻RS提供给辅助电源电路18，因此可实现初始启动。

当在电源关断的状态中接通第一电源开关SW1时，微型计算机50执行复位操作以便可以运行电源。当在电源接通的状态中接通第一电源开关SW1时，微型计算机50检查要求备用电源的功能例如定时功能是否建立。这时，当不需要备用电源时，微型计算机50将电源关断信号S2提供给误差放大器22a。另外，当需要备用电源时，微型计算机52提供工作电源关断控制信号S1以关断工作电源电路14。

附图3所示为附图2的微型计算机的关断控制功能的流程图。微型计算机50通过第一遥控接收器26从遥控器100接收遥控信号或电源开关SW1的接通信号(步骤300)。确定遥控信号是电源关断信号或者在该电源接通的状态中电源开关SW1是接通的(步骤302)。在步骤302中，当遥控信号不是电源关断信号时，执行与所接收的遥控信号相对应的控制指令(步骤304)。此外，在步骤302中，当遥控信号是电源关断信号时，它检查是否需要备用电源(步骤306)。例如，在电视机中，当在设定电视机的接通时间时，为了使电视在所设定的时间开机，需要向微型计算机50提供备用电源。此后，当需要备用电源时，将电源关断控制信号S1提供到工作电源电路12以阻断工作电源V2的输出(步骤310)。换句话说，控制信号阻断提供到并联的输出晶体管的基极的并联驱动脉冲。另外，当不需要备用电源时，微型计算机50将内部数据存储在非易失性存储器比如闪速存储器中，然后向误差放大器22a输出具有逻辑高电平的工作电源关断控制信号S2(步骤308)。

在如上所描述的本发明的第一优选实施例中，通过三种模式控制电功率：工作模式、备用模式和节能模式。工作模式和备用模式与常规的技术都相同。然而，由于在节能模式中甚至微型计算机和开关控制电路都没有通电，所以在启动开关电路中的功率消耗仅为几毫瓦小时。

附图4所示为依据本发明的第二优选实施例的电源电路图。本发明的第二优选实施例仅应用一个遥控接收器，而本发明的第一实施例应用两个遥控接收器。这就是说，在本发明的第二优选实施例中将与微型计算机50相连接的第一遥控接收器26去除。

如附图4所示，启动开关电路60包括启动电阻RS、第三遥控接收器62、开关装置64、启动电源装置66和遥控信号发射部分68。第三遥控接收器6的结构与在附图2中与微型计算机50相连接的第一遥控接收器26的结构相同。换句话说，第三遥控接收器62产生了所建立的所有的遥控信号以及接通遥控信号。

开关装置64具有与附图2所示的本发明的第一优选实施例的开关装置相同的结构。

启动电源装置66包括电阻R10、电容器C2、齐纳二极管ZD、二极管D2和电容器C3。启动电源装置66通过电阻R10和电容器C2接收交流电流并通过齐纳二极管ZD箝位在某一电压。这里，电容器C2使交流电压下降，电阻R10限制了异常的电流。通过齐纳二极管ZD所获得的大约5.6伏的电压通过二极管D2进行整流，并通过滤波电容器C3对经整流的电压进行滤波以产生大约5伏的启动电压作为遥控接收器62的工作电压。

遥控信号发射部分68包括电阻R11和R12、晶体管Q4和光耦合器PC。晶体管Q4具有通过光耦合器PC的发射部分和电阻R11连接到5伏的工作电压的集电极、接地的发射极，以及通过电阻R8连接到遥控接收器62的输出端的基极。光耦合器PC具有连接到备用电源电压V3的一端(即光接收部分)和通过电阻R3连接到微型计算机50的遥控信号输入端的另一端。光耦合器PC起隔离作用以阻止在电源变压器的第一部分(即热态功率部分)和电源变压器的第二部分(即冷态功率部分)之间的电冲击。

因此，由于电源接通遥控信号的作用，依据本发明的第二优选实施例的电源执行与本发明的第一优选实施例的电源相同的操作。通过遥控信号发射部分68将其它的遥控信号都传输给微型计算机50。

如上文所述，应用依据本发明的优选实施例的电源，由于在备用模式中只有功率消耗为几毫瓦小时的启动开关电路在工作，而其它的电路部分都不工作，所以可以使在根据遥控信号接收功率的备用状态中的功率消耗最小。此外，由于本发明的优选实施例可以通过增加几个部件和遥控接收器来构成节能模式，因此可以使生产成本最小并且节能效率最高。

虽然已经具体示出并描述了本发明的优选实施例，但是本领域的熟练技术人员会理解到在不脱离本发明的精神范围的前提下可以在形式和细节上作出前述改变以及其它的改变。

Claims (10)

1.一种电源，包括：

输出工作电压的工作电源电路；

输出备用电压的备用电源电路；

启动开关电路，该启动开关电路具有用于接收第一遥控信号并响应该第一遥控信号向备用电源电路提供启动电源的第一遥控接收器；

控制器，该控制器具有用于接收第二遥控信号并执行对应于第二遥控信号的功能的第二遥控接收器；和

反馈电路，该反馈电路处理控制信号以响应来自第二遥控接收器或电源开关的电源关断信号将启动开关电路切换到备用模式或节能模式。

2.如权利要求1所述的电源，进一步包括：

提供第一直流电压的电源输入电路；

电源变压器，该电源变压器具有第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组，该第三绕组连接到工作电源电路，该第四绕组电路连接到备用电源电路；

辅助电源电路，该辅助电源电路连接到电源变压器的第二绕组并将从第一绕组感应到第二绕组的电压整流成第二直流电压；和

开关控制电路，该开关控制电路接收辅助电源电路的第二直流电压并将流经电源变压器的第一绕组的电流转换成高频电流，

其中在电源变压器的第一绕组上产生的高频电流感应到电源变压器的第三绕组和第四绕组中。

3.如权利要求1所述的电源，启动开关电路进一步包括：

开关装置，该开关装置具有启动电阻、与启动电阻串联的第一电阻、与第一电阻串联的第一电容器、一端串联到第一电容器和另一端连接到第一遥控接收器的一端的二极管、以及一端连接到该二极管的另一端和第一遥控接收器的一端和另一端接地的齐纳二极管；

启动电源装置，该启动电源装置具有第一晶体管、第二晶体管、第三电阻、第四电阻和第二电容器，第一晶体管包括连接到启动电阻的发射极、连接到开关控制电路的集电极，以及基极，该第二晶体管包括接地的发射极、连接到第一晶体管的基极的集电极，以及基极，该第三电阻的一端连接到第一遥控接收器的另一端和另一端连接到第二晶体管的基极，该第四电阻的一端接地和另一端连接在第二晶体管和第三电阻之间，该第二电容器一端接地，以及另一端连接在第二晶体管和第三电阻之间。

4.如权利要求2所述的电源，其中反馈电路响应电源关断信号额外地增加反馈电流以降低开关控制电路的接通时间，以使辅助电源电路的电压下降到足够关断开关控制电路。

5.一种电源，包括：

输出工作电压的工作电源电路；

输出备用电压的备用电源电路；

启动开关电路，该启动开关电路具有用于接收第一和第二遥控信号并响应该第一遥控信号向备用电源电路提供启动电源的遥控接收器；

控制器，该控制器执行对应于第二遥控信号的功能；和

反馈电路，该反馈电路处理控制信号以响应来自第二遥控接收器或电源开关的电源关断信号将启动开关电路切换到备用模式或节能模式。

6.如权利要求5所述的电源，进一步包括将第二遥控信号发送到控制器的遥控信号发射部分。

7.如权利要求5所述的电源，

提供第一直流电压的电源输入电路；

电源变压器，该电源变压器具有第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组，该第三绕组连接到工作电源电路，该第四绕组电路连接到备用电源电路；

辅助电源电路，该辅助电源电路连接到电源变压器的第二绕组并将从第一绕组感应到第二绕组的电压整流成第二直流电压；和

开关控制电路，该开关控制电路接收辅助电源电路的第二直流电压并将流经电源变压器的第一绕组的电流转换成高频电流，

其中在电源变压器的第一绕组上产生的高频电流感应到电源变压器的第三绕组和第四绕组中。

8.如权利要求7所述的电源，其中反馈电路响应电源关断信号额外地增加反馈电流以降低开关控制电路的接通时间，以使辅助电源电路的电压下降到足够关断开关控制电路。

9.一种降低在电源中的功率消耗的方法，该电源具有备用模式、工作模式和节能模式，该方法包括：

在备用模式中从第一遥控接收器或电源开关接收电源接通信号；

当接收了电源接通信号时通过向开关控制电路提供初始启动电压启动；

通过开关控制电路的切换操作产生备用电压或工作电压；

在工作模式中从第二遥控接收器或电源开关接收电源关断信号；以及

响应该电源关断信号关断该开关控制电路。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括，

响应该关断信号检查是否需要该备用电压；以及

当不需要备用电压时通过关断该开关控制电路来执行节能模式。

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