TW200423525A - Device and method for converting an AC voltage - Google Patents

Description

200423525 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 針對充電膝上型電腦、行動電話與類似者之目的，對 於小巧且低價位的裝置之快速提高的需求係存在，以供轉 換一幹線（mains)電壓至預定值之期望的直流電壓，例如： 12、24或36伏特，選用而言，其具有變平的波形於直流 電壓側。 【先前技術】 美國專利第3,660, 724號係揭示一種改良的保護電路 ’其中’當存在過量的輸出電㈣’―隸整流器係切換 成具有-電源供應器之電路，以保護其正常為由該電源供 應裔所供以能量之電子設備。 德國專利DE_A_3427221係揭示一種電路，於其中，輸 出電壓係與於一個二次側電路之參考電壓相比較：、 吴國專利第4,272,805號係揭示一種切換調節器，於 其中，—輸人錢電|係被截波，且㈣為施加以驅動一 變壓器，自其中，一亦泣φ, 又/瓜電壓係引出，其接著為整流於一 整流器電路之中。 現存之所$胃的線性型式韓拖哭 八锊換态係大且重且消耗可觀量 令功率，甚者是當並無電壓為消耗時。 【發明内容】 本發明之目的係為排除上述問題之一或多者。

本發明係提出-^ J_L 鹿哭之-M — ’ 其 轉換來自幹線電力供 — 父桃電壓成為預定位準（與波形)之一直流電壓， 200423525 匕3 ·整流器電路，其用於連接至該幹磕t + γ 切換雨敗^ ^ 4幹線電力供應器；一 刀奥：路，連接至該整流器電路;一主要變麼器一連接 :、電路，·及-輔助變㈣，其為連接至該切換電路， 二二：側繞組為搞接至主要變壓器之二次側繞 使通過切換電路與主要變_之電流係受_於 本發明之結果係在於，一重 ，、有相當小數目的構 件之订動電話與類似者的裝 /罝係了為以相§低的成本價位 而得到。 於一個較佳實施例中，幹線電麼係藉由相當小數目之 低成本價位的二極體與單-個電容器與自感元件而渡波， 例如··於所謂的巴特沃茲（Butterworth)配置。 3切換褒置係較佳為操作於64千赫⑽Z)或更高之一 頻率，使得人類與動物係遭受由於其之較小的不便。 於-個較佳實施例中，一種所謂的共基極(C咖〇n— Ba=)功率電晶體係被運用，其為於更佳實施例以保護免於 過咼的電流與過高的溫度。 保漠係較t為藉由輔助變塵器的二次側之一個二極 體而達成，雖心辅助變廢器的—次側繞組之一個相當低 成本價位的（齊納，Zener)二極體係可以類似方式思及以保 持功率電晶體之溫度於約為攝氏80 i 85度，無論於任何 情形下係明確為低於攝& 1〇〇纟。於此功率電晶體之溫度 上升的限制係部分為取決於變壓器的一次側或二次側之（ 弘納）一極體的特性之陡峭度、或是於其特性之尖銳彎曲 6 200423525 藉以限制電流值。 於 數 該電晶體係較佳為一 M0SFET型式之常見的功 雙極電曰曰體’其成本價位係相較 率電晶體而較低為約2.5之一因 ’使得成本價位 本發明係需要相當少的標準製造構件 係可維持為低。 之 本發明之進一步的優點 一個較佳實施例之以下說明 [實施方式] 、特點、與細節係將基於其 且參照隨附圖式而作解說。 -裝置10係於-側為設有連接端子u、12以供連接 至幹線供應器，且於另一側為設有連接端子13與14，一 行動電話、膝上型電腦與類似者之—電池係可連接至端子 !3與14。裝置10係設有一炼絲15與四個二極體16、17 、18與19，以供整流一交流電壓（例如為12〇伏特）成為一 所謂的軌道或匯流排電壓（約為17〇伏特）。電路1〇更包含 ••於巴特沃茲配置之二個電容器21與22 '以及連接於其間 的一自感元件23，針對濾波已整流後的電壓之目的。一變 麼器26之一次側繞組係進而連接至線路25，變壓器26之 ~次側繞組的另一側係連接至一功率電晶體27,其連接於 所謂的共基極配置且其之射極為連接至一輔助變壓器之 -人側繞組’其另一側為經由電阻器2 9與〆温度靈敏的 NTC電阻器30而連接至電晶體27之基極。於功率電晶體 27的基極與線路25之間係進而連接至一個二極體31與一 個自感元件32。具有閘流體（thyr：istor)作用之一個二端 ZUU423525 件CDIAC) 33係進而連接至功率電晶體^的 土極，DIAC 33係經由一電阻器、34而依次連接至線路25。 於DUC 33與電阻器34之間的節點35係經由相當小容旦 的，器36而更連接至功率電晶體27的射極且經由： 個〃極體37而連接至其集極。輔助變壓器28之二次側繞 後係、工由個一極體38而連接至主要變壓器26之二次側 _、 第一個一極體39與二極體38係串聯連接至變壓 ::之二次側繞組，而且於所示的較佳實施例中，二個電 谷為40、41係連接。經由—電容器42，連接端子14係連 接至功率電晶體27的基極。 在連接端子11與12之供以能量後，例如：高達120伏 特之：交流電壓，電容器21與22係可充電為高達例如 170伏特之一電壓。電容器、36係將經由電阻器、34而充電 丄直到DIAC 33成為操作於例如45伏特之一電壓為止。電 容器36係將放電至電晶體27的射極，藉此，一電壓係將 出現於主要變壓器26之一次側繞組。輸出電容器W與〇 ，'字為立即充電’而且此等電容器所充電之電流係可反饋 至電晶體27的射極，藉此，後者係維持於導通的狀態。 電曰曰體27係繼續導通，只要射極電流係大於基極電流 。一旦主要變壓器26或輔助變壓器28係成為飽和或電流 開始机通於二極體38，該電晶體係將切換為不導通。 於低負載下，電晶體係將歸因於主要變壓器26之飽和 而切換為不導通。於較高負載下，於輔助變壓器28之一次 側繞組的電壓係將升高，其中，電晶體27係必須在當辅助 200423525 麦G杰28為飽和時而切換為不導 π个等通。功率電晶體27係亦 將在§二極體38為開始導通（ ^ ^ ^ ^ 斋29與30)而切換為不導通。者 忒丨 田閉迴路放大為已經充分 滅小，功率電晶體27係將切換為不邋^ ^ 俠馬不導通。隨著電晶體27 為加熱，電阻器3。之電阻值係將增大，藉此，功率電晶體 27係將最終切換為不導通。 。電晶體㈣之再次啟動係運用自感元件32而自動進行 -旦-相當小的電流係開始為流通於主要變㈣ 組’於功率電晶體27的射極之—對應的小電流係 將立即再次將其切換為導通。 根據本發明之一種裝置的上 耳杖* , ^平乂1 土實施例（具有15 - 20 瓦特之一輸出）係可為配置於一標準 + Μ5型式之殼體。重量 係可為小於1 00公克，而若無負 貝戰為連接至端子13、14， 该裝置係將消耗小於〇」瓦特 。 刀干且輸出電壓係維持 藉著相當小數目的構件，即：輔助變壓胃Μ、二 ^與溫度靈敏的電阻器30,根據本發明之裝置的 =憾將達成轉換器之保護，免於過大的輸出以及其功 率调郎。於諸多情形中，溫度靈敏 者欢班m丄 电丨且态30係將可能為 ，略，舉例而吕，取決於連接端 1L 0 ^ 1 4所已經可利用 的保護裝置。 a用 然而，本發明係不限於上述 以… 八^佳貫施例，·所求取之 核利係由以下的申請專利範圍所 疋碏夕的修改係可為 200423525 於其範疇内而思及。 [圖式簡單說明] 第一圖係根據本發明之一個較佳實施例的電路圖。 [主要元件符號說明] 10 裝置（電路） 11、12、13、14 連接端子 15 熔絲 16、17、18、19、31、37、38 二極體 21、22、36、40、4卜 42 電容器 23、32 自感元件 25 線路 26 主要變壓器 27 功率電晶體 28 輔助變壓器 29、34 電阻器 30 NTC電阻器 33 二端交流開關元件（DIAC) 35 節點 10

Claims (1)

1. 200423525 拾、申請專利範圍： 1. 一種用於轉換交流電壓之裝置， 壓 包含： 電力供應器之交流電壓成為預定位準與轉：來自幹線 、及形之直流電 一整流器電路，其係用於連接至該榦 发秤線電力供應器； 一切換電路，其係連接至該整流器電路； 且其之二次 俾使通過該 定值。 一濾波器電 該濾波器電 一主要變壓器，其係連接至該切換電路;’及 一輔助變壓器，其為連接至該切換電路 側繞組為耦接至該主要變壓器之二次側繞組 切換電路與主要變壓器之電流係受限制於一】 2. 如申請專利範圍第丨項之裝置，其中 路係連接於整流器電路與切換電路之間。 3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中 路包含多個二極體。 4. 如申請專利範圍第2 器電路包含至少-個電容^ 4置其中’該遽波 夕 调冤谷态與一個自感元件。 5·如申請專利範圍第1 王4項〒任一項之裝置，苴中 ，該切換電路包含一功傘雷曰 八 功丰菟日日體，其為於共基極配置。 6. 如申請專利範圍第…項中任一項之裝置，兑中 ，該切換電路包含一個二端交流開關元件（diac)。” 7. 如申請專利範圍第5或6項之裝置，其中，該辅助 變壓器係連接至該功率電曰俨夕隹I > 稀助 刀手^日日體之集極或射極。 8. 如申請專利範圍第！ i 7項中任一項之裝置，其中 -體係連接於該輔助變墨器之二次側繞組的連接 200423525 端子之間。 9·如申請專利範圍第1至8項中任一項之裝置，其中 ，一電阻器係連接於該功率電晶體的基極與集極或射極之 1〇·如申請專利範圍第5至9項中任一項之裝置，其中 托具有溫度相依值之-電阻H係連接於該功率電晶體^ 極與集極或射極之間。 11.-種用於操作—個裝置之方法， 利範圍^至㈣的—或多項所述之裝置。專 j2·如申請專利範圍第5至1〇項中任一項之裝置，苴 中’该功率電晶體係一雙極電晶體。 八 拾壹、圓式： 如次頁 12