TW595270B - High voltage regulator and operating method thereof - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 發明說明 本發明是有關於一種高壓穩壓電路及其運作方法， 特別是有關於一種可攜式電器内之高壓穩壓電路及其運^ 方法。 八 Ύ 科技不斷在進步，各類的家電用品正朝向輕薄短小 趨勢發展。可攜式電器除了體積的考量之外，電源管理也 成為另一種挑戰，如何利用較少的電量達成電器用σ各弋 功能的正常使用也是所有廠商所必須解決的問題。扣 ^

舉例來說，請參照第1圖，其所繪示為習知數位相機 内閃光燈的高壓穩壓電路。變壓器100的一次側為一具有 中間抽頭的三個輸入端點。其中，中間抽頭端點~與」端點 連接至一減幅振盪節流轉換器（Ringing-ChQke

Converter ’RCC)102 ’另一端點連接至一電源電壓（Vs)。 變壓器100的二次側一端接至接地電壓，另一端連接一整 流二極體104 —端，一電容器（C)連接於整流二極體1〇4之 另一端與接地電壓之間，因此，整流二極體以及電容器 (c)即可形成一整流電路。串接之二電阻（&與h)與電^^器 (C)並聯。比較器1 〇 6的負極輸入端連接至&與匕的接點， 正，輸入端連接至一參考電壓（Vref)，輸出端連接至三微控 制器（Micro processor，uP) 108與一及閘11〇輸入端。及 閘110另一輸入端連接至微控制器108，輸出端連接至減幅 振盪郎流轉換斋（Ringing-Choke Converter，RCC) 102。 當整個系統開始運作時，電容器（C)上沒有電壓。因

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此，比較器106的正極輸入端的電壓大於負極輸入端的電 壓，所以比較器1 〇 6輸出一高準位。而微控制器丨〇 8與及閘 11 〇輸入端可收到一高準位。當微控制器丨08收到高準位時 可提供另一高準位至及閘丨丨〇。因此，及閘丨丨〇的輸出端也 可輸出高準位。而減幅振盪節流轉換器（Ringing — Ch〇ke Converter，RCC) 1 02接收到高準位後即可開始動作。 當減幅振遭節流轉換器（Ringing-Ch〇ke Cc)nvertei_ RCC)102接收到及閘lio所送出之高準位時，減幅振盪節流 轉換器（Ringing-Choke Converter，RCC)102 會開始震

盪，並在變壓器1 〇 〇 —次侧的二接點之間產生脈波訊號。 而此脈波訊號在減幅振盪節流轉換器“丨叫丨叩―Ch〇ke

Converter，RCC)102震盪的初期其責任週期（Duty Cycle)

較小並且慢慢增加，在經過一段時間達到穩態之後其責任 週期就會固定。由第1圖可知，當變壓器丨〇 〇 一次側有脈波 訊號時，二次侧也會產生感應電流，而經由整流二極體 104的作用即可對電容器（〇開始充電（Charge)。當電容器 (C)充到一固定電壓（ 330V)時，經由&、&分壓並與參考電 壓（Vref)比較後，比較器1 〇 6輸出一低準位，因此，及閘1 i 〇 輸出端會輸出低準位’停止減幅振盪節流轉換器 (Ringing-Choke Converter，RCC) 102 的繼續震盪。此 時’即代表充電完成，電容器（C)上所儲存之電荷就可以 用來使用於閃光燈上。 現在市面上的數位相機除了閃光燈會耗電之外，其他 系統資源（例如LCD顯示裝置）也是另一個高耗電的裝置。

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^是說，由於電源供電的限制，習知數位相機不能夠在 ^看LCD顯示裝置的同時又啟動閃光燈的高壓穩壓電路。 μ Ϊ带習知的數位相機通常都會先啟動啟動閃光燈的高壓 ΑΑ路，等到電容器（C )充電完成微控制器1 0 8停止閃光 馬壓穩壓電路之後，LCD顯示裝置才可被啟動，而使 者才可以開始作對焦照相的工作。 …、、而，所有的電子裝置都會有漏電的問題。假如使用 在電谷器（C)充電完成之後，對焦照相所花費的時間過 S使得電谷器（C)因為漏電而導致電壓下降過大。 時，微控制器108會強迫終止使用者作對焦照相的動作， 亦即關閉LCD顯示裝置’重新啟動閃光燈的高壓穩壓電 路’在電容器(C)電壓充電完成後，冑用者才能夠重 焦照相的動作。這是因為減幅振盪節流轉換器（Ringi Choke Converter，RCC)1〇2的重新啟動會耗費相當多 能，而習知數位相機的電源並不能夠同時負擔LCD顯示 置與閃光燈的高壓穩壓電路同時動作所需之電能。 、 再者，當減幅振盪節流轉換器（Ringing_Ch〇ke Converter，RCC) 102到達穩態時，脈波訊號為一固 任週期，因此，在習知沒有任何辦法可控制減幅振貝法 轉換器（Ringing-Choke converter，RCC)1〇2 的震盪机 來改變脈波訊號的責任週期。 w 因此，本發明提出一種高壓穩壓電路，包括：具一 次側與二次側的變壓器；開關電路具有一控制端用 開關電路，使得一次側上具有可變動電流；整流電路 595270 五、發明說明（4) 於二次側，用以根據 器根據充電的動作產 再者，本發明係 用以提供充電電流至 驟··當電容器的電壓 任週期之脈波訊號提 直到電容器之電壓達 電壓介於臨限電壓與 期之脈波訊號提供至 各器之電壓達到最大 為讓本發明之上 懂，下文特舉較佳實 如下： 微控制 方法， 列步 以大責 電流9 容器的 責任週 直到電 顯易 細說明 感應電流作充電的動作；以及 生PWM脈波訊號至控制端。 提出一種高壓穩壓電路的運作 整流電路内之電容器，包括下 小於臨限電壓時，充電電流係 供至變壓器，用以感應出充電 到最大電壓為止；以及，當電 最大電壓時，充電電流係以小 變壓器，用以感應充電電流， 電壓為止。 述目的、特徵、和優點能更明 施例，並配合所附圖式，作詳 圖式之簡單說明 第1圖其所繪不為習知數位相機内閃光燈的高壓穩壓 路； 第2圖其所繪示為本發明數位相機内閃光燈的高壓穩壓 路；以及 第3圖為本發明閃光燈的高壓穩壓電路中電容器（c)的電壓 變動波形。 標號說明：

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100、200 變壓器 1 0 2減幅振盪節流轉換器 103104、204 整流二極體 I 0 6、2 0 6 比較器 10 8 ' 208 微控制器 II 0、21 0 及閘 2〇2 開關電路 較佳實施例說明

的所繪示為本發明數位相機内閃光燈 =穂j電路。變壓器200的一次侧一端連接至電源電 H 連接至—開關電路m。開關電路2_由

.."'，可控制一次側另一端與接地電壓之間的開啟 (jpen)與關閉（Close)。變壓器2〇〇的二次侧一端接至接地 。、望，另一端連接一整流二極體2 〇4 一端，一電容器（c)連 f於整流二極體2〇4之另一端與接地電壓之間，因此，整 流一極體以及電容器（C )即可形成一整流電路。串接之二 電阻（R!與I)與電容器（C)並聯。比較器2〇6的負極輸入端 連接至Ri與匕的接點，正極輸入端連接至一參考電壓 (Vref )’輸出端連接至一微控制器（uP )2〇8與一及閘210輸入 端。及閘210另一輸入端連接至微控制器208，輸出端連接 至開關電路2〇2之控制端。 當整個系統開始運作時，電容器（C)上沒有電壓。因

第9頁 595270 五、發明說明（6) 此，比較器206的正極輸入端的電壓大於負極輸入端的 壓，所以比較器206輸出一高準位。而微控制器2〇8與及 2 1 0輸入端可收到一高準位。當微控制器丨〇8收到比較器f 20 6輸出的高準位時，微控制器208可開始輪出高準位^ 準位交錯之脈波訊號，經由及閘110輸出可控制開關電路& 在本實施例中，微控制器208所輸出之脈波訊號係 一脈波寬度調變訊號（Pulse Width Modulation，以下簡 稱PWM)，亦即，經由韌體的控制，微控制器2〇8所輸出^ 脈波訊號之責任週期可以被改變。 當開關電路202，經由控制可以使變壓器2〇〇 一次侧 有變動的電流產生’所以二次側也會產生感應電流，而經 由整流二極體204的作用即可對電容器（c)開始充電 (Charge)。當電容器（C)充到一固定電壓（33〇v)時，經由 Ri、匕分壓並與參考電壓（Vref )比較後，比較器2〇6輸出一 低準位，因此，及極210輸出端會輸出低準位，開關電路 202繼續作一次側與接地電壓之間的開啟與關閉❶此時， 即代表充電完成，電容器（C)上所儲存之電荷就可以用 使用於閃光燈上。 由於微控制器208所輸出PWM脈波訊號可以改變責任週 期，因此，當使用者對焦照相所花費的時間過久使得電容 因為漏電而導致電壓下降過大時，微控制器2〇8可提 :貝任週期較小的PWM脈波訊號來補償電容器的漏電電 〜。而由於此PWM脈波訊號責任週期小，其耗電較低，因

第10頁 595270 五、發明說明（7) 此可同時負擔系統資源（例如LCD顯示裝置）與閃光燈的高 壓穩壓電路同時動作所需之電能。使用者也可以免去電容 器（C )重新充電所導致不能夠對焦照相的不便。 請參照第3圖，為本發明閃光燈的高壓穩壓電路中電 容器（C)的電壓變動波形。依照本實施例，如I之曲線，在 電容器（C)充電的初期，以慢速啟動（s〇ft st art)的方式 充電，此慢速啟動可讓微控制器2〇8輸出之PWM脈波訊號模 擬習知RCC 102震盪的初期責任週期（Duty Cycle)較小並 且慢慢增加的動作。

如11曲線所示，經過一段時間之後，微控制器2 〇 8可 輪出貝任週期隶大的PWM時脈訊號來全速充電，直到 時，停至輸出PWM時脈訊號。 如III曲線所示’當電容器（c)由於漏電導致電壓下降 至30 0V時，微控制器208可開始重新啟動並輸出PWM時脈訊 號。 如IV曲線所示，此時微控制器係以較小責任週期的 PWM脈波訊號來對電容器（C)作半速充電，因此電容器（c) 的電壓可再次緩慢的上升，直到33 ov為止，所以電容器 (C)的電壓可在330V與30 0V之間變動。根據本實施例，此 半速充電的PWM脈波訊號之責任週期係經過控制，使得數 位相機的電源可同時提供LCD顯示裝置與閃光燈的充電。 如V曲線所示，閃光燈被啟動，此時電容器（c)快速放 電。之後，微控制器208又重新以脈速啟動來充電電容器 (c)，如此週而復始。

第11頁 595270 五、發明說明（8) 依照本發明閃光燈的高壓穩壓電路，利用開關電路 2 0 2與微控制器2 0 8的可調責任週期的pwM脈波訊號，達到 數位相機的電源可同時驅動LCD顯示裝置與電容器（C)的充 電的功效。 •再者，由於本發明並未使用到減幅振盪節流轉換器 (Ringing-Choke Convertei:，RCC)，因此更可減少數位相 機的體積以及節省數位相機的生產成本。 s然’本發明之閃光燈的高壓穩壓電路並不限定僅使 用於數位相機，所有可攜式電器内之高壓穩壓電路皆可以 利用本發明所揭露的高壓穩壓電路來實現。 、、、不上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 2並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，纟不脫離本 ::之精神和範圍π，當可作各種之更動與潤飾，因此本 月之保護範圍當視後附之中請專利範圍所界定者為準。

第12頁 595270 圖式簡單說明 第1圖其所繪示為習知數位相機内閃光燈的高壓穩壓電 路； 第2圖其所繪示為本發明數位相機内閃光燈的高壓穩壓電 路；以及 第3圖為本發明閃光燈的高壓穩壓電路中電容器（C)的電壓 變動波形。

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Claims (1)

1. 595270 六、申請專利範圍 1· 一種高壓穩壓電路，應用於一可攜式電子裝置之充電裝 置中，該穩壓電路包含·· 、 一變壓器，該變壓器具有一 一次側與一二次側； 開關電路’該開關電路具有一控制端用以控制該開 關電路’使得該一次側上具有一可變動電流； 一整流電路，該整流電路連接於該二次侧，用以根據 一感應電流作一充電的動作；以及 一微控制器，該微控制器根據該充電的動作產生一 PWM脈波訊號至該控制端。 2·如申請專利範圍第i項所述之高壓穩壓電路，其中該pwM 脈波訊號具有可變之一責任週期。 / 3·如申請專利範圍第2項所述之高壓穩壓電路，其中一韌 體控來制該微控制器用以產生可變之該責任週期。 ^如申請專利範圍第1項所述之高壓穩壓電路/其中該整 流電路係由一整流二極體與一電容器串接後連接至該二次 側。 5·如申請專利範圍第4項所述之高壓穩壓電路，其中更包 ί動:2連接於該電容器’ $以提供該微控制器該充 电動作之運作情形。 6二3 =壓電路的運作方法，用以提供-充電電流至 整/二電路内之一電容器，包括下列步驟： 以_ ί Ϊ:容器的電壓小於一臨限電壓時，該充電電流係 出兮古iΪ期之一脈波訊號提供至一變麼器，用以感應 以充電電流’直到該電容器之電壓達到一最大電麼為 第〗4頁 595270 六、申請專利範圍 止；以及 S該電谷的電麼介於該6¾限電壓與該最大電壓時， 該充電電流係以一小責任週期之該脈波訊號提供至該變壓 器’用以感應該充電電流，直到該電容器之電壓達到該最 大電壓為止。 7·如申請專利範圍第6項所述之高壓穩壓電路的運作方 法，其中該脈波訊號係由一微控制器所產生。 8·如申請專利範圍第7項所述之高壓穩壓電路的運作方 法，其中一韌體控來制該微控制器用以產生該大責任週期 與該小責任週期。 9·如申請專利範圍第6項所述之高壓穩壓電路的運作方 法，其中該脈波訊號係輸入該變壓器之 次側。 10·如申請專利範圍第6項所述之高壓穩壓電路的運作方 法，其中該整流電路係由〆整流二極體與該電容器串接後 連接至該變壓器之一二次側。