CN1581663A - 于待机状态下节省电源消耗的电源侦测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电源侦测电路，其优点在于能够在待机状态下减少不必要的功率损失以节省电源消耗。本发明的电源侦测电路用以接收一输入电压并将输入电压转换成具有与输入电压不同电压电平的一输出电压，且由下列组件组成：一电磁干扰滤波器，用以消除输入电压的共模噪声；一桥式整流器，连接至电磁干扰滤波器，用以对输入电压进行全波整流；一晶体管开关，连接至桥式整流器；一驱动器，连接至晶体管开关，用以根据输出电压的一回授值来驱动晶体管开关的开/关操作；以及一电路方块(circuit box)，连接至电磁干扰滤波器、桥式整流器以及驱动器，用以提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对输入电压进行取样以便侦测输入电压的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源侦测电路，特别涉及一种能够在待机状态下操作时节省电源消耗的电源侦测电路。
背景技术
一般而言，一交流/直流转接器，用来接收输入的市用交流电，并将交流电转换成高电压电平的直流电，以提供直流/直流转换器将高电压电平转换成不同的低电压电平，以便提供用来操作一电子装置，如桌上型计算机的电力电源。
公知的交流/直流转接器的电路组态显示于图1。图1的交流/直流转接器包含一输入交流电源Vin，一电磁干扰滤波器(EMI filter)11，一桥式整流器(bridge rectifier)12，一输入电压侦测电路13，一储能组件14，一晶体管开关Q1，一驱动器15，以及一输出滤波器16。电磁干扰滤波器11由一输入电源滤波电容X-cap所组成，其用来消除输入电压Vin的差模噪声(differential-mode noise)。输入电源滤波电容X-cap与三个互相串联的放电电阻Rx并联，而由放电电阻Rx提供输入电源滤波电容X-cap的放电路径。桥式整流器12由数个二极管所组成，其用来将交流电源Vin的输入电压进行全波整流。由桥式整流器12所输出的交流电压再经过交流/直流转接器，而输出一直流电压。储能组件14在晶体管开关Q1为ON时储存能量，并且在当晶体管开关Q1为OFF时释放能量至输出滤波器16。输出滤波器16由二极管D1以及电容C1所组成，其用以对输出直流电压进行滤波。驱动器15用以根据输出直流电压的回授值来驱动晶体管开关Q1导通与截止，进而稳定输出直流电压的电压值。此外，图1的交流/直流转接器还包含一输入电源侦测电路13，其对输入交流电压进行取样以便侦测输入电压的变化，并将输入电压的变化提供予驱动器15。一般而言，输入电源侦测电路13由电阻R与r所组成的分压器(voltage divider)所构成，并且电阻r的电阻值远小于电阻R的电阻值。
现今的可携式电子装置大部分都具备电源管理功能，并且能够因应使用者的需求来调节电源的分配并且设定待机工作模式的参数。因此目前的可携式电子装置会更为省电并且可以工作较长的一段时间。然而在系统进入待机状态时，虽然电压转换器内部大部分的主动电子组件，如晶体管开关Q1与驱动器15等都已经进入电源关闭(shut down)的状态而停止操作，但是一些被动电子组件，如放电电阻3Rx以及输入电源侦测电路13的电阻R与r都会持续接收输入交流电源而产生功率消耗。这些在待机状态下操作时所造成的无谓功率损失，将会大幅增加系统的电源消耗。
因此，如何让电压转换器在待机状态下操作时减少因为电阻所引起的功率损失，以节省电源消耗便是本发明所要追求的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种能够在待机状态下操作时节省电源消耗的电源侦测电路。
根据本发明的较佳实施例，为了达到本发明的目的，提供了一种电源侦测电路，其用以接收一输入电压并将该输入电压转换成具有与该输入电压不同电压电平的一输出电压，其包含：一电磁干扰滤波器，用以消除该输入电压的差模噪声；一桥式整流器，连接至该电磁干扰滤波器，用以对该输入电压进行全波整流；一晶体管开关，连接至该桥式整流器；一驱动器，连接至该晶体管开关，用以根据该输出电压的一回授值来驱动该晶体管开关的开/关操作；以及一电路方块，连接至该电磁干扰滤波器、该桥式整流器以及该驱动器，用以提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对该输入电压进行取样以便侦测该输入电压的变化。
根据上述构想的电源侦测电路，其为一种交流/直流转接器。
根据上述构想的电源侦测电路，其中该电磁干扰滤波器包含至少一个输入电源滤波电容。
根据上述构想的电源侦测电路，其中该桥式整流器由数个二极管所组成。
根据上述构想的电源侦测电路，还包含一储能组件，连接于该桥式整流器及该晶体管开关之间，其根据该晶体管开关的开/关操作来传送一直流电压。
根据上述构想的电源侦测电路，还包含一输出滤波器，连接至该储能组件，用以对该输出电压进行滤波，且该输出滤波器包含一二极管以及一电容。
根据上述构想的电源侦测电路，其中该电路方块包含：一第一电阻，具有一第一端连接至该电磁干扰滤波器，以及一第二端；一第二电阻，具有一第一端连接至该第一电阻的第二端，以及一第二端；一第三电阻，具有一第一端连接至该第二电阻的第二端，以及一第二端连接至该电磁干扰滤波器；一第一二极管，具有一第一端连接至该第二电阻的第一端与该第一电阻的第二端，以及一第二端；一第二二极管，具有一第一端连接至该第三电阻的第一端与该第二电阻的第二端，以及一第二端；一第四电阻，具有一第一端连接至该第一二极管的第二端与该第二二极管的第二端，以及一第二端连接至该驱动器；以及一第五电阻，具有一第一端连接至该第四电阻的第二端，以及一第二端连接至一接地端。
本发明还提供一种节省待机电源的电源侦测电路，用以接收一输入电压并将该输入电压转换，其包含：一电磁干扰滤波器，用以消除该输入电压的差模噪声；一桥式整流器，连接至该电磁干扰滤波器，用以对该输入电压进行全波整流；一晶体管开关，连接至该桥式整流器；一驱动器，连接至该晶体管开关，用以根据该输出电压的一回授值来驱动该晶体管开关的开/关操作；以及一电源侦测电路，连接至该电磁干扰滤波器、该桥式整流器以及该驱动器，用以提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对该输入电压进行取样以便侦测该输入电压的变化；其中该电路方块包含：一第一电阻，具有一第一端连接至该电磁干扰滤波器，以及一第二端；一第二电阻，具有一第一端连接至该第一电阻的第二端，以及一第二端；一第三电阻，具有一第一端连接至该第二电阻的第二端，以及一第二端连接至该电磁干扰滤波器；一第一二极管，具有一第一端连接至该第二电阻的第一端与该第一电阻的第二端，以及一第二端；一第二二极管，具有一第一端连接至该第三电阻的第一端与该第二电阻的第二端，以及一第二端；一第四电阻，具有一第一端连接至该第一二极管的第二端与该第二二极管的第二端，以及一第二端连接至该驱动器；以及一第五电阻，具有一第一端连接至该第四电阻的第二端，以及一第二端连接至一接地端。
根据上述构想的电源侦测电路，其为一种交流/直流转接器。
根据上述构想的电源侦测电路，其中该电磁干扰滤波器包含至少一个输入电源滤波电容，而该桥式整流器由数个二极管所组成。
根据上述构想的电源侦测电路，还包含一储能组件，连接于该桥式整流器及该晶体管开关之间，其根据该晶体管开关的开/关操作来传送一直流电压。
根据上述构想的电源侦测电路，还包含一输出滤波器，连接至该储能组件，用以对该输出电压进行滤波，且该输出滤波器包含一二极管以及一电容。
附图说明
本发明将在通过范例配合附图来做更详细地解释，其中：
图1显示公知交流/直流转接器的电路组态；
图2显示与公知的交流/直流转接器相关的电压波形图；
图3至图6显示图1的公知交流/直流转接器的等效电路；以及
图7显示本发明的一较佳实施例的电压转接器的电路组态。
11：电磁干扰滤波器
12：桥式整流器
13：输入电压侦测电路
14：储能组件
15：驱动器
16：输出滤波器
22：第一二极管
24：第二二极管
具体实施方式
本发明的主要特征在于将用来侦测输入电压变化的输入电源侦测电路内部的电阻与用来提供输入端的电磁干扰滤波器的放电路径的电阻相结合，以减少在待机状态下操作时由于电阻所导致的功率损失。关于本发明的一较佳实施例的详细说明叙述如下。
请参见图2，其显示与图1的公知交流/直流转接器相关的电压波形图，图2(A)为输入交流电压Vin的电压波形图，图2(B)为输入交流电压Vin经过桥式整流器12进行全波整流后所得到的电压波形图，而图2(C)为经过输入电源侦测电路13所得到的取样输入电压的电压波形图。由图2(B)的电压波形图可以看出在输入交流电压Vin经过全波整流后，其所形成的电压的相位与输入交流电压Vin相似，然而其振幅却为一正值，不论输入交流电压Vin是在正半周或是负半周期间。在图2(C)中，输入电源侦测电路13利用电阻R与r所组成的分压器来对输入交流电压进行取样以便侦测输入电压的变化，因此所得到的取样输入电压的振幅将会等于r×Vin/(r+R)。驱动器15会使用这个取样的电压来调整输入交流电的功率因子，及决定工作电压的范围。
图7显示本发明的一较佳实施例的电压转接器的电路组态。然而接下来我们欲先参照图3至图6来说明如何由图1的公知电压转接器的电路组态推演出图7的电压转接器的电路组态，使得熟悉本技术领域的人士能够据此了解本发明的创作精神与原理，从而基于此间的教导来实现本发明的电路设计基准。
请参见图3，其为图1的电压转接器的第一种等效电路。根据图3的电路组态，在输入交流电压Vin的正半周期间，输入电流会流经一第一二极管22、连接于电磁干扰滤波器11与第一二极管22之间的电阻R，以及连接于第一二极管22、一第二二极管24与接地端之间的电阻r。因此在输入交流电压Vin的正半周期间，输入电源侦测电路所得到的取样输入电压的振幅便会为r×Vin/(r+R)，且其值为一正值。同样的，在输入交流电压Vin的负半周期间，输入电流会流经第二二极管24、连接于放电电阻Rx与第二二极管24之间的电阻R，以及连接于第一二极管22、第二二极管24与接地端之间的电阻r。因此在输入交流电压Vin的负半周期间，输入电源侦测电路所得到的取样输入电压的振幅也会为r×Vin/(r+R)，且其值为一正值。因此根据图3的电路组态，输入至驱动器15的取样输入交流电压的电压波形便会产生如图2(C)一般的轮廓，并且图3的电压转接器的电路组态便可视为图1的电压转接器的等效电路。
请参见图4，其为图1的电压转接器的第二种等效电路。由图4可清楚看出在输入交流电压Vin的正半周期间，输入电流会流经第一二极管22、连接于电磁干扰滤波器11与第一二极管22之间的电阻1/2R，连接于第一二极管22和驱动器15之间的电阻1/2R，以及连接于驱动器15与接地端之间的电阻r。由于两电阻1/2R互相串联，其等效电阻值为R，故可视为与图3中连接于电磁干扰滤波器11与第一二极管22之间的电阻R相耦接的等效电阻。因此在输入交流电压Vin的正半周期间，所得到的取样输入电压的振幅也会为r×Vin/(r+R)，且其值为一正值。同样的，在输入交流电压Vin的负半周期间，输入电流会流经第二二极管24、连接于放电电阻Rx与第二二极管24之间的电阻1/2R，连接于第二二极管24和驱动器15之间的电阻1/2R，以及连接于驱动器15与接地端之间的电阻r。由于两电阻1/2R互相串联，其等效值也为R。故可视为与连接于放电电阻Rx与第二二极管24之间的电阻R相耦接且电阻值为r的等效电阻。因此在输入交流电压Vin的负半周期间，所得到的取样输入电压的振幅也会为r×Vin/(r+R)，且其值为一正值。因此根据图4的电路组态，输入至驱动器15的取样输入交流电压的电压波形便会产生如图2(C)一般的轮廓，并且图4的电压转接器的电路组态便可视为图1与图3的电压转接器的等效电路。
请参见图5，其为图1的电压转接器的第三种等效电路。在图5的电压转接器中，第一二极管22、第二二极管24与接地端相连接的两组R与2r，经过并联连接后其等效电路为1/2R与r，故图5的电源侦测电路组态便可视为与图1、图3与图4互相等效的电路。
请参见图6，其为图1的电压转接器的第四种等效电路。根据图6的电路组态，在输入交流电压Vin的正半周期间，输入电流会流经一第一二极管22、连接于电磁干扰滤波器11与第一二极管22之间的电阻1/2R，并分流于连接第一二极管22、第二二极管24与接地端之间的电阻R+2r及第一二极管22至电磁干扰滤波器11之间的1/2R+2r+1/2R。由1/2R+2r+1/2R和R+2r相等效，故可知第一二极管22至电磁干扰滤波器11之间的1/2R+2r+1/2R其串连结果和图5中的第一二极管22、第二二极管24与接地端相连接的其中一组R与2r相等效。在输入交流电压Vin的负半周期间，输入电流会流经第二二极管24、连接于电磁干扰滤波器11与第二二极管24之间的电阻1/2R，并分流于连接第一二极管22、第二二极管24与接地端之间的电阻R+2r及第二二极管24至电磁干扰滤波器11之间的1/2R+2r+1/2R。由1/2R+2r+1/2R和R+2r相等效，故可知第二二极管24至电磁干扰滤波器11之间的1/2R+2r+1/2R其串连结果和图5中的第一二极管22、第二二极管24与接地端相连接的其中一组R与2r相等效。故图6的电源侦测电路组态便可视为图1、图3、图4与图5的等效电路。
在此我们将连接于电磁干扰滤波器11(输入电源滤波电容X-cap)与第一二极管22的阳极端之间的电阻1/2R称做第一电阻，将连接于第一二极管22的阳极端与第二二极管24的阳极端之间的电阻1/2R+2r称为第二电阻，将连接于第二二极管24的阳极端与电磁干扰滤波器11(输入电源滤波电容X-cap)之间的电阻1/2R称为第三电阻，将连接于第一二极管22的阴极端、第二二极管24的阴极端与驱动器15之间的电阻R称为第四电阻，将连接于驱动器至接地端的电阻2r称为第五电组。
接下来，在图6的电路组态中，由于三个串联的放电电阻Rx仅作为提供输入电源滤波电容X-cap放电路径之用，其可与第一电阻、第二电阻及第三电阻相结合并减少电路中所使用的电阻数目，意即，三个放电电阻Rx可完全省略，而以第一电阻、第二电阻及第三电阻所形成的电路区块来取代成为提供输入电源滤波电容X-cap的放电电阻。并且由于第二电组中1/2R远大于2r，故可以近似成1/2R，经由上述的步骤，便可以得到图7所示的本发明的较佳实施例的电压转接器的电路组态。
以上的说明已经充分地解释如何通过一列的等效电路，来将公知的电压转接器的电路组态进行组件置换与合并以推导出本发明的电压转接器的电路组态的程序步骤。因此从图6可知，本发明的电压转换器提供了减少在待机模式下操作时由于电阻的功率损失所引起的电源消耗，并且本发明的电压转换器的特征在于具有一个电路方块(circuit box)，该电路方块可提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对该输入电压进行取样以便侦测该输入电压的变化。详而言之，该电路方块的组成包含有一第一电阻1/2R，具有一第一端连接至该电磁干扰滤波器11，以及一第二端；一第二电阻1/2R，具有一第一端连接至该第一电阻1/2R的第二端，以及一第二端；一第三电阻1/2R，具有一第一端连接至该第二电阻1/2R的第二端，以及一第二端连接至该电磁干扰滤波器11；一第一二极管22，具有一第一端连接至该第二电阻1/2R的第一端与该第一电阻1/2R的第二端，以及一第二端；一第二二极管24，具有一第一端连接至该第三电阻1/2R的第一端与该第二电阻1/2R的第二端，以及一第二端，以及一第四电阻R，具有一第一端连接至该第一二极管22的第二端与该第二二极管24的第二端，以及一第二端连接至驱动器15；以及一第五电阻2r，具有一第一端连接至该第四电阻R的第二端，以及一第二端连接至接地端。与第一图的公知电压转接器相比较可知，在本发明的电压转接器内部中导致在待机状态操作时的功率损失为Vin2/(1/2R+1/2R+r)，然而公知电压转接器内部中导致在待机状态操作时的功率损失为Vin2/(3RX)+Vin2/(R+r)。由于电阻1/2R+1/2R+r须等于3RX的电阻值，故本线路将省下Vin2/(R+r)的待机功率消耗。所以本发明的确可大幅改善在待机状态下操作时由电阻所引起的功率损失，而可进一步节省内部的电源消耗。
将可了解的是上述的实施例可加以改变，而不脱离其宽广的发明概念。因此，本发明并非被限制于所揭示的特殊实施例中，而欲包含由所附的权利要求来界定的本发明的精神与范围内的所有修饰。
Claims (12)
1.一种节省待机电源的电源侦测电路，用以接收一输入电压并将该输入电压转换成具有与该输入电压不同电压电平的一输出电压，其包含：
一电磁干扰滤波器，用以消除该输入电压的差模噪声；
一桥式整流器，连接至该电磁干扰滤波器，用以对该输入电压进行全波整流；
一晶体管开关，连接至该桥式整流器；
一驱动器，连接至该晶体管开关，用以根据该输出电压的一回授值来驱动该晶体管开关的开/关操作；以及
一电路方块，连接至该电磁干扰滤波器、该桥式整流器以及该驱动器，用以提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对该输入电压进行取样以便侦测该输入电压的变化。
2.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于为一种交流/直流转接器。
3.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于该电磁干扰滤波器包含至少一个输入电源滤波电容。
4.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于该桥式整流器由数个二极管所组成。
5.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于还包含一储能组件，连接于该桥式整流器及该晶体管开关之间，其根据该晶体管开关的开/关操作来传送一直流电压。
6.如权利要求5所述的电源侦测电路，其特征在于还包含一输出滤波器，连接至该储能组件，用以对该输出电压进行滤波，且该输出滤波器包含一二极管以及一电容。
7.如权利要求1所述的电源侦测电路，其特征在于该电路方块包含：
一第一电阻，具有一第一端连接至该电磁干扰滤波器，以及一第二端；
一第二电阻，具有一第一端连接至该第一电阻的第二端，以及一第二端；
一第三电阻，具有一第一端连接至该第二电阻的第二端，以及一第二端连接至该电磁干扰滤波器；
一第一二极管，具有一第一端连接至该第二电阻的第一端与该第一电阻的第二端，以及一第二端；
一第二二极管，具有一第一端连接至该第三电阻的第一端与该第二电阻的第二端，以及一第二端；
一第四电阻，具有一第一端连接至该第一二极管的第二端与该第二二极管的第二端，以及一第二端连接至该驱动器；以及
一第五电阻，具有一第一端连接至该第四电阻的第二端，以及一第二端连接至一接地端。
8.一种节省待机电源的电源侦测电路，用以接收一输入电压并将该输入电压转换，其包含：
一电磁干扰滤波器，用以消除该输入电压的差模噪声；
一桥式整流器，连接至该电磁干扰滤波器，用以对该输入电压进行全波整流；
一晶体管开关，连接至该桥式整流器；
一驱动器，连接至该晶体管开关，用以根据该输出电压的一回授值来驱动该晶体管开关的开/关操作；以及
一电源侦测电路，连接至该电磁干扰滤波器、该桥式整流器以及该驱动器，用以提供一放电路径予该电磁干扰滤波器，同时对该输入电压进行取样以便侦测该输入电压的变化；
其中该电路方块包含：
一第一电阻，具有一第一端连接至该电磁干扰滤波器，以及一第二端；
一第二电阻，具有一第一端连接至该第一电阻的第二端，以及一第二端；
一第三电阻，具有一第一端连接至该第二电阻的第二端，以及一第二端连接至该电磁干扰滤波器；
一第一二极管，具有一第一端连接至该第二电阻的第一端与该第一电阻的第二端，以及一第二端；
一第二二极管，具有一第一端连接至该第三电阻的第一端与该第二电阻的第二端，以及一第二端；
一第四电阻，具有一第一端连接至该第一二极管的第二端与该第二二极管的第二端，以及一第二端连接至该驱动器；以及
一第五电阻，具有一第一端连接至该第四电阻的第二端，以及一第二端连接至一接地端。
9.如权利要求8所述的电源侦测电路，其特征在于为一种交流/直流转接器。
10.如权利要求8所述的电源侦测电路，其特征在于该电磁干扰滤波器包含至少一个输入电源滤波电容，而该桥式整流器由数个二极管所组成。
11.如权利要求8所述的电源侦测电路，其特征在于还包含一储能组件，连接于该桥式整流器及该晶体管开关之间，其根据该晶体管开关的开/关操作来传送一直流电压。
12.如权利要求11所述的电源侦测电路，其特征在于还包含一输出滤波器，连接至该储能组件，用以对该输出电压进行滤波，且该输出滤波器包含一二极管以及一电容。
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