CN201947178U - 可降低待机功耗的电源供应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种可降低待机功耗的电源供应器,包括输出检测电路、误差放大电路和切换式电源转换器。输出检测电路包括第一至第三电阻器和开关,第一电阻器耦接于第一供电电压和检测输出端之间,第二电阻器耦接于检测输出端和地端之间,第三电阻器和开关串联耦接于检测输出端和地端之间,开关在正常工作模式时导通并在待机模式时断开。误差放大电路耦接检测输出端,用于根据检测输出端的电压和参考电压的差异以产生误差信号。切换式电源转换器耦接误差放大电路,用于输出第一供电电压,并根据误差信号进行调整以稳定第一供电电压。本实用新型通过待机模式下降低电源供应器输出的供电电压,因此降低待机功耗。

Description

可降低待机功耗的电源供应器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电源供应器,特别涉及一种可降低待机功耗的电源供应器。 背景技术
[0002] 图1为一种现有的电源供应器的电路图。请参见图1,电源供应器10包括电磁干扰(ElectroMagnetic Interference,简称EMI)滤波器11、输入整流滤波电路12、切换式电源转换器13、输出检测电路14和误差放大电路15。EMI滤波器11用于滤除EMI噪声。输入整流滤波电路12用于将经过EMI滤波器11的交流电源Vac整流并滤波成稳定的直流电压Vdc。切换式电源转换器13用于将不具调整性的直流电压Vdc转换成具调整性的供电电压Vol和Vo2,并根据误差信号ER进行调整来稳定供电电压Vol和Vo2。输出检测电路14 用于检测供电电压Vol和Vo2,使误差放大电路15据此产生误差信号ER,切换式电源转换器13再根据误差信号ER进行调整以稳定供电电压Vol和Vo2。
[0003] 电源供应器10所应用到的电子产品若设计有正常工作模式(normal mode)和用于节能省电的待机模式(standby mode),则会设计电源供应器10输出的供电电压Vol和 Vo2在正常工作模式下均有输出,来供电给电子产品内的组件,但在待机模式下例如仅供电电压Vo 1仍有输出而仅供电给电子产品中的监控模块,这个监控模块用于监控是否有要求从待机模式变回正常工作模式的命令,例如用户可通过按压遥控器的电源钮的动作使电子产品进入正常工作模式。随着全球越来越重视节能减碳,电子产品在待机模式下的功率损耗(或称为待机功耗)要求日趋严格,如何使待机功耗更低是电源供应器设计上一个很重要的课题。
实用新型内容
[0004] 针对现有技术中的不足,本实用新型的目的就是提出一种电源供应器,该电源供应器可降低待机功耗。
[0005] 本实用新型提出一种可降低待机功耗的电源供应器,用于输出第一供电电压。本实用新型的电源供应器包括输出检测电路、误差放大电路和切换式电源转换器。输出检测电路包括第一至第三电阻器和开关,第一电阻器耦接于第一供电电压和检测输出端之间, 第二电阻器耦接于检测输出端和地端之间,第三电阻器和开关串联耦接于检测输出端和地端之间,开关在正常工作模式时导通并在待机模式时断开。误差放大电路耦接检测输出端, 用于根据检测输出端的电压和参考电压的差异来产生误差信号。切换式电源转换器耦接误差放大电路,用于输出第一供电电压,并根据误差信号进行调整来稳定第一供电电压。
[0006] 具体地,误差放大电路包括并联稳压器、补偿电路和光耦合器。并联稳压器的参考端耦接检测输出端,并联稳压器的阳极端耦接地端,并联稳压器的阴极端输出误差信号。补偿电路耦接于并联稳压器的阴极端和参考端之间。光耦合器耦接于并联稳压器的阴极端和切换式电源转换器之间,用于将误差信号传送到切换式电源转换器。
[0007] 附图说明
4[0008] 具体地,切换式电源转换器包括反激式转换器和脉宽调制控制器。反激式转换器用于输出第一供电电压。脉宽调制控制器用于根据误差信号和反激式转换器的初级侧电流产生脉宽调制信号,脉宽调制信号控制反激式转换器调整从初级侧传送到次级侧的能量, 来稳定第一供电电压。
[0009] 本实用新型在待机模式下降低电源供应器输出的供电电压(即第一供电电压), 因此可降低待机功耗。
[0010] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011] 图1为一种现有的电源供应器的电路图;
[0012] 图2为本实用新型实施例提供的电源供应器的电路图;
[0013] 图3为本实用新型实施例提供的电源供应器应用于液晶显示器的一实施例的电路图。
[0014] 附图中,各标号所代表的组件列表如下:
[0015] 具体实施方式
[0016] 3.液晶显示器,10.电源供应器,11. EMI滤波器,12.输入整流滤波电路,13.切换式电源转换器,14.输出检测电路,15.误差放大电路,20.电源供应器,24.输出检测电路, 241.检测输出端,31.电源板单元,32.升压板单元,33.面板单元,34.主板单元;
[0017] BDl.桥式整流器,Cl〜C4.电容器,D1、D2. 二极管,Ql.功率开关,Q2.开关,Rl.第一电阻器,R2.第二电阻器,R3.第三电阻器,R4.第四电阻器,R5〜R7.电阻器,Tl.变压器, Ul. PWM控制器,U2.并联稳压器,A.并联稳压器的阳极端,K.并联稳压器的阴极端,R.并联稳压器的参考端,U3.光耦合器,IR.光耦合器的发光二极管,PT.光耦合器的光敏晶体管, Vac.交流电源,Vdc.直流电压,Vol.第一供电电压,Vo2.第二供电电压,Vo3.第三供电电压,DIM.调光信号,ER、ER’ .误差信号,ON/OFF.电源开关信号。
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0019] 图2为本实用新型实施例的电源供应器的一实施例的电路图。请参见图2,电源供应器20包括EMI滤波器11、输入整流滤波电路12、切换式电源转换器13、输出检测电路 24和误差放大电路15。在本实施例中,电源供应器20和图1所示的电源供应器10具有相同的组件符号表示具有相同电路构造的组件,但并不用于限制本实用新型。EMI滤波器11 用于滤除EMI噪声。输入整流滤波电路12包括桥式整流器BDl和电容器Cl。桥式整流器 BDl用于将经过EMI滤波器11的交流电源Vac整流成脉动直流电压,电容器Cl用于将脉动直流电压滤波成稳定的直流电压Vdc。
[0020] 切换式电源转换器13包括脉宽调制(Pulse-Width Modulation,简称PWM)控制器 Ul和反激式(flyback)转换器,其中反激式转换器包括变压器Tl、功率开关Q1、电阻器R5、 二极管Dl和D2、电容器C2和C3。反激式转换器用于将不具调整性的直流电压Vdc转换成具调整性的第一供电电压Vol和第二供电电压Vo2,PWM控制器Ul例如是型号LD7575的集成电路,用于根据误差信号ER和通过电阻器R5检测到的变压器Tl的初级侧电流产生PWM 信号来控制功率开关Ql的切换,进而调整从变压器Tl的初级侧传送到次级侧的能量,来稳定第一供电电压Vol和第二供电电压Vo2。
[0021] 输出检测电路M包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器 R4和开关Q2,其中第一电阻器Rl耦接于第一供电电压Vol和检测输出端241之间,第二电阻器R2耦接于检测输出端241和次级侧的地端之间,第三电阻器R3和开关Q2串联耦接于检测输出端241和次级侧的地端之间,第四电阻器R4耦接于第二供电电压Vo2和检测输出端241之间。在本实施例中,开关Q2为NPN双极结型晶体管,但并不用于限制本实用新型, 例如开关Q2还可为N通道场效晶体管。
[0022] 若电源供应器20所应用到的电子产品在正常工作模式下,则开关Q2通过电阻器 R7接收到的电源开关信号0N/0FF为高电平,开关Q2导通,耦接次级侧的地端的下地电阻器包括并联耦接的第二电阻器R2和第三电阻器R3,此时检测输出端Ml的电压V241为
[0023] V241 = VolX (Rgl//R4)/(Rl+Rgl//R4)
[0024] +Vo2X (Rgl//Rl)/(R4+Rgl//Rl) (1)
[0025]其中,Rgl = R2//R3,Rgl//R4 = R2//R3//R4 = 1/(1/R2+1/R3+1/R4),Rgl//Rl = R1//R2//R3 = 1/(1/R1+1/R2+1/R3),公式中的Rgl为在正常工作模式下的下地电阻器(其包括并联耦接的第二电阻器R2和第三电阻器R3)的电阻值,Vol和Vo2分别为第一供电电压Vol和第二供电电压Vo2的电压大小,Rl〜R4分别为第一至第四电阻器Rl〜R4的电阻值。
[0026] 若电源供应器20所应用到的电子产品在待机模式下,则开关Q2通过电阻器R7 接收到的电源开关信号0N/0FF为低电平,开关Q2断开,耦接次级侧的地端的下地电阻器 (Rg2)仅包括第二电阻器R2,此时检测输出端Ml的电压V241为
[0027] V241 = VolX (Rg2//R4)/(Rl+Rg2//R4)
[0028] +Vo2X (Rg2//Rl)/(R4+Rg2//Rl) (2)
[0029]其中,Rg2 = R2, Rg2//R4 = R2//R4 = 1/(1/R2+1/R4),Rg2//Rl = R1//R2 = 1/ (1/R1+1/R2),公式中的Rg2为在待机模式下的下地电阻器(其仅包括第二电阻器R2)的电阻值,Rgl < Rg2。
[0030] 误差放大电路15包括并联稳压器U2、补偿电路和光耦合器U3,其中补偿电路包括电容器C4,光耦合器U3包括发光二极管顶和光敏晶体管PT。并联稳压器U2例如是型号 TL431的集成电路,具有参考端R、阳极端A和阴极端K,其中参考端R耦接检测输出端M1, 阳极端A耦接次级侧的地端,阴极端K输出误差信号ER’。电容器C4的补偿电路耦接于并联稳压器U2的阴极端K和参考端R之间形成负反馈架构,使检测输出端241的电压V241 追随并联稳压器U2内建的参考电压(如2.5V)。第一供电电压Vol通过电阻器R6提供发光二极管顶和并联稳压器U2工作电压,使发光二极管顶根据误差信号ER’发光,进而光敏晶体管PT通过检测发光二极管顶的发光输出与误差信号ER’相应的误差信号ER。
[0031] 在电源供应器20设计完成后,检测输出端241的电压V241追随并联稳压器U2内建的参考电压(如2. 5V),因此电压V241相当于为固定值,且第一至第四电阻器Rl〜R4的电阻值为固定值,因此根据公式(1)、(2)和Rgl < Rg2可知:在正常工作模式下的第一供电电压Vol (如5V)会大于在待机模式下的第一供电电压Vol (如4V),而在正常工作模式下的第二供电电压Vo2(如14. 5V)会大于在待机模式下的第二供电电压Vo2(如13. 95V)。 所以,在待机模式下,仅第一供电电压Vo 1仍有输出(如30mA),但第一供电电压Vo 1会从正常工作模式下的电压大小(如5V)进一步降低(如降低为4V),进而降低待机功耗。
[0032] 对图1所示现有的电源供应器10和图2所示本实用新型实施例的电源供应器20 进行实测,实测条件为:输入交流电源Vac为^4Vrms,第一至第四电阻器Rl〜R4的电阻值分别为3. 65ΚΩ.5. 1ΚΩ、4. 7ΚΩ和43. 2ΚΩ,并联稳压器U2采用型号TL431集成电路, 第一供电电压Vol吃载恒为30mA。在待机模式下,电源供应器10的供电电压Vol和Vo2 分别为5V和16V,待机功耗为0. 43W,而电源供应器20的供电电压Vol和Vo2分别为4V和 13. 95V,待机功耗为0. ^W,因此实测证明本实用新型实施例的电源供应器20可减少0. 17W 待机功耗。
[0033] 图3为图2所示电源供应器20应用于液晶显示器的一实施例的电路图。请参见图3,液晶显示器3例如是液晶屏幕(LCD Monitor)、液晶电视(LCD TV)、液晶屏幕和计算机一体机(All-in-one PC)等电子产品。液晶显示器3包括电源板单元31、升压板单元32、 面板单元33和主板单元34。电源板单元31设有本实用新型的电源供应器20,电源供应器 20用于接收交流电源Vac (如^HVrms),并在正常工作模式下转换输出较高的第一供电电压Vol (如5V)和第二供电电压Vo2(如14. 5V),且在待机模式下转换输出较低的第一供电电压Vol (如4V)和第二供电电压Vo2(如13. 95V)而仍可使液晶显示器3运作。
[0034] 升压板单元32设有逆变器(inverter),逆变器用于根据电源开关信号0N/0FF决定工作与否,在工作时将第二供电电压Vo2转换输出来驱动采用冷阴极荧光灯管背光的背光模块提供背光,并根据调光信号DIM调整背光模块的背光亮度,在不工作时第二供电电压Vo2因空载而没有输出。面板单元33设有背光模块和液晶面板,背光模块用于提供背光给液晶面板。在另一实施例中,升压板单元32设有的逆变器改为直流至直流转换器,直流至直流转换器用于在工作时将第二供电电压Vo2转换输出来驱动采用发光二极管背光的背光模块。
[0035] 主板单元34设有多个低压差(Low-DropOut,简称LD0)稳压器、信号处理器和微控器。这些LDO稳压器用于将第一供电电压Vo 1各自转换成不同电平的第三供电电压Vo3 (如 3.3V、1.8V、1.2V等)来供电给信号处理器、微控器和液晶面板。信号处理器用于将输入的 VGA或DVI等类型的影像信号进行模拟至数字转换或差补缩放等的信号处理后,输出TTL或 LVDS等类型的信号到液晶面板显示影像。微控器用于输出电源开关信号0N/0FF和调光信号 DIM。
[0036] 综上所述,本实用新型实施例的电源供应器在待机模式下降低电源供应器有输出的供电电压(即第一供电电压),因此可降低待机功耗。
[0037] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该电源供应器用于输出一第一供电电压,该电源供应器包括:一输出检测电路,包括一第一电阻器、一第二电阻器、一第三电阻器和一开关,该第一电阻器耦接于该第一供电电压和一检测输出端之间,该第二电阻器耦接于该检测输出端和一地端之间,该第三电阻器和该开关串联耦接于该检测输出端和该地端之间,该开关在正常工作模式时导通并在待机模式时断开;一误差放大电路,耦接该检测输出端,用于根据该检测输出端的电压和一参考电压的差异来产生一误差信号;以及一切换式电源转换器,耦接该误差放大电路,用于输出该第一供电电压,并根据该误差信号进行调整来稳定该第一供电电压。
2.根据权利要求1所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该开关包括一双极结型晶体管或一场效晶体管。
3.根据权利要求1所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该误差放大电路包括:一并联稳压器,其参考端耦接该检测输出端,其阳极端耦接该地端,其阴极端输出该误差信号;一补偿电路,耦接于该阴极端和该参考端之间;以及一光耦合器,耦接于该并联稳压器的阴极端和该切换式电源转换器之间,用于将该误差信号传送到该切换式电源转换器。
4.根据权利要求1所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该切换式电源转换器包括一反激式转换器和一脉宽调制控制器,该反激式转换器用于输出该第一供电电压,该脉宽调制控制器用于根据该误差信号和该反激式转换器的初级侧电流产生一脉宽调制信号,该脉宽调制信号控制该反激式转换器调整从初级侧传送到次级侧的能量,来稳定该第一供电电压。
5.根据权利要求1所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,还用于输出一第二供电电压,该输出检测电路还包括一第四电阻器,该第四电阻器耦接于该第二供电电压和该检测输出端之间。
6.根据权利要求5所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该电源供应器用于连接一液晶显示器,该液晶显示器包括一面板单元、一主板单元和一升压板单元,该面板单元包括一背光模块和一液晶面板,该背光模块用于提供背光给该液晶面板,该主板单元包括多个低压差稳压器、一信号处理器和一微控器,该多个低压差稳压器用于将该第一供电电压各自转换成不同电平的第三供电电压来供电给该信号处理器、该微控器和该液晶面板,该信号处理器用于将输入的影像信号处理输出到该液晶面板显示,该微控器用于输出一电源开关信号和一调光信号,该升压板单元用于根据该电源开关信号决定工作与否, 在工作时将该第二供电电压转换输出来驱动该背光模块提供背光,并根据该调光信号调整该背光模块的背光亮度。
7.根据权利要求6所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该升压板单元包括一逆变器,该逆变器用于将该第二供电电压转换输出来驱动采用冷阴极荧光灯管背光的该背光模块。
8.根据权利要求6所述的可降低待机功耗的电源供应器,其特征在于,该升压板单元包括一直流至直流转换器,该直流至直流转换器用于将该第二供电电压转换输出来驱动采用发光二极管背光的该背光模块。
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