TWI259947B - Voltage regulator for microcomputer - Google Patents

Description

1259947 五、發明說明（1) 發明背景 發明範圍 、亩耗ί ΐ日:關於—微電腦之調節B ’特別關於具有低功率 沩耗及改進之功率因數之微電腦之調節器。 相關技藝之說明 Μ _ ^括電子用具之所有系統有一微電腦及一獨立之電源 i、應衣置’即，供操作微電腦之調節器。 ’、 哭，腦之傳統調節器可分為二型式；一種採用一變壓 、 種則選擇電容性分離電路。 -變以節器將自電源輸入之額定電壓，利用 至-微；= 直流電壓，及提供調整之直流電壓 消耗ρ I但此型調節器有一缺點，因為當其在大功率 為耗日:尺寸變大，及高製造成本。 路姓t ΐ容性分離電路之調節器已廣被使用，因為其電 路m構間單及降低之製造成本。 八电 腦^彳λ έώ圖頒示電路圖，說明採納電容性分離電路之微電 月包之傳統調節器之結構。 < Μ电 u，圖，微電腦之調節器10°包括-第-電容器 二極；D1、’ Ϊ ί f至一交流電源供應之輸入終端，-第- 極_之第二電極一 接至第二二 <險極，其另一終端連接至接地，

二電容器C2，直一炊"ί電谷為另一終端，-第 -終端連接至地，：第Ϊ接至第一二極體D1之陰極，其另 極體D1之陽極一；：極體D2 ’其陰極連接至第-二

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第6頁 1259947 五、發明說明（2) 及一電阻器R1並聯連接至第三電容哭C3。 二雷該微電腦1與第二電容器C2並聯，及接收加在第 下，ίi之7終端之電壓V〇，作為其驅動電壓。此情況 ^ ^ 〇電壓由第一電容器C1與第二電容器C2之電容比 之^丨。二常。，調節器⑽本身之鍋 ? $凋即為’ 1 00係由複數個電容器組成，其具有缺點， 為加在微電腦1上之電壓與電流間之相位差變大。 本發明概述 本發明之目的為微電腦之調節，、_ ^ 相關技藝引起之限制及缺點之一或數問題：際上了減輕因 功率為提供微電腦之一調節器，②有一低 力“耗及供應至微電腦功率之改進之功率因數。- 為達成本發明之此一目的及其他優點， 明者，備有一微電腦，复包合一 幵及所況 用交流電壓整流，及輸：!：；流： = 工之商 便在預定時間將整流單元之輸 切^ = :單：，供將切換單元輪出之交流電壓平 &，及將该直流電壓輸出至微電腦，及一 ：ρ 信號，生單元，以輸出PWM信號以在微電腦之以= 切換單元開啟及關閉。 彳下斷績將 車乂佳為’本發明之調節一 接收及轉換整流單元之輪出電壓為ϊ當輸:：

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換之電壓至平滑單 腦發射之控制信號 較佳為，平滑 電谷器充電之時間 = 時間到達後’由一自微 早元包含一電容器 黑占 〇 及一預定時間係指 較佳實施例之詳細說明 明。可能日夺，：5車c施例之細節，其例證於附圖中說 件。 °中之相同號碼用以代表相同或相似零 調節 ί^, ^ Μ I η ^^ ^ "，J ^ ^ t ^ ^ 夂 為第2圖中调卽器之細節電路圖； 朽、t二第圖，微電腦之調節器2〇〇包括一二極體D，ί陽 :連：至商用交流電源供應之一輸入終端，一切：= 2二、:1連接至二極體D之陰極。—PWM控制器14連接至切 串：Γϋ另一終端’以供應一PWM信號至切換單元10，- 作日/周Z:12連接至二極體D之陰極，以便在調節器開始操 =寸，供應一驅動功率至微電腦16，一電容器C，其—终沪 /、同連接至切換單元10及串接調節器12，及其另一終端連而 ^至地。此處，一節點（以下稱為，’輸出節點，，）之電壓共 J接至切換單元10，串接調節器12，該電容器C供應至微 月自1 6作為其驅動電壓。 θ該二極體半波整流自商用交流電源供應輸入之交流電 ^ 及供應遠整流之電壓至切換單元1 0及調節器1 2。 该串接調節器1 2自二極體d接收半波整流之電壓，及提

Μ 1259947 五、發明說明（4) 供驅動電壓至微電腦16。當預定時間過後，串接 由一自Μ電腦1 6發射之特定控制信號所鈍化。 參考第3圖，該串接調節器12包括第一及第二電阻諸 及R2共冋連接至：極體D之陰極，第一雙極電晶體qi之集極 連接至第一電阻器R 1之另一終端，其射極連接至輸° ，，其基極連接至第二電阻器以之另一終端，一第三= 器R3 ^ —終端連接至第一雙極電晶體…之基極，其射 地’第二雙極電晶體Q2之集極連接至第三電阻器R3之一炊 端，其射極接地，一第四電阻器^之一終端連接至雙級雷 晶體Q2 =基極，纟另一終端連接至微電腦之一輸出終端。 /此处，串接调卽器1 2之輸出電壓經由輸出節點丨7供應 至微電腦16作為驅動電壓。同時，自微電腦16發射之不 動之控制信號，經由第四電阻器R4輸入至第二雙極電曰曰俨 Q2，以將串接調節器12關閉。 曰曰 再參考第2圖，電容器C將自切換單元10及該串接調節 裔1 2供應之交流信號平滑，及供應該平滑之電壓至微電腦 16° 當調節器200初始作業時，微電腦16自串接調節器12接 :驅動功率，在預定時間過後，其將串接調節器除激勵 ^ 士自切換單元1 0接收驅動功率。較佳為，預定時間係指 ^，，，電容器C之充電在該時間點由串接調節器1 2供應 之功率完成。 4PWM控制斋1 4由微電腦1 6控制，及輸出PWM信號以斷 、、更將切換單元1 0開啟/關閉。

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忒切換單元1 〇將自二極體D輪出之半波整流電壓斷續切 換，並響應自PWM控制器14輸入之pWM信號開啟及關閉以輸 出切換之電壓至電容器C。 芩考第3圖，該切換單元1〇包括一M〇s電晶體M，其汲極 連，至二極體D之陰極，其閘極連接至pwM控制器14之輸出 終端’ 一第五電阻器R5之一終端連接至M〇s電晶體μ之源 極，其另一終端連接至電容器c，及一第六電阻器以之一終 端連接至MOS電晶體μ之閘極，其另一終端接地。 七^處’該MOS電晶體μ斷續切換自其汲極輸出之半波整 机，壓，及開啟/關閉以響應經閘極輸入之pwM信號波幅值 之變化，以輸出切換之電壓至其源極。此輸出電壓經由第 五電阻器R5降低一預定值，再輸出至該電容器。 ^ f 士述結構之微電腦調節器之作業，說明如下。 〆”當调卽器初始作業期間，自串接調節器丨2輸出之驅動 電壓供應至微電惱1 6。此係因為在調節器之初始作業時， 驅動，壓未供應至微電腦，因此，在微電腦1 6控制下之Μ% 控制:1 4及切換單元丨〇，無法正常作業。 “當驅動電壓自串接調節器12供應時，電容器14被充 電，如充電作業完成，微電腦1 6使串接調節器丨2停止。此 係口為串接凋節器包括複數個電阻器，因此有一大功率消 耗及一低效率。 此後，自切換單元1 〇輸出之驅動電壓供應至微電腦 1 〇 ° 第4 A圖及第4B圖為曲線，其顯示根據第3圖之結構實施

1259947 五、發明說明（6) 之模擬結果。 在模擬作業中，設定R1 = 1M Ω，R2 = 5〇M Ω，R3 —1Κ Ω， : = ，= 9.5ΚΩ，R6 = 500KQ，C = 5/zF，為3·， 々 第4Α圖顯示PWM控制器14輸出之PWM信號之波形。參考 =4 A圖’ PWM仏號為一方形脈波，其有一波幅為6 v，及週期 、、勺為0;017S。該PWM信號顯示在t-0·3s區之正常波形。’ 第4β圖顯示在輸出節點1 7測量之輸出電壓v0。參考第 加圖hi壓ν〇在0s ^0· 3s區形成小紋波時，漸漸增 定值並在七=0.仏區，當其形成一約2.5V之紋波時顯示一穩 βΛ出r電壓二在〇S心〇.3V區自串接調節器1 &0.3V區之輸出電壓自切換單元1〇輸出。 切拖!?別^，串接調節器12在仁0.仏時未啟動，之後，自 、早7C1 0、之輸出電壓供應至微電腦〗6。 腦之&圖調ΥΛ’/Λ顯數示本發明微電腦之調節器及微電 ΐ ί J ί ； ί ί π ί ^# 1 κι,Ω，AC=340V，60Ηζ·。艸，C2 = 5"F，C3=5"F， 率，‘::5車圖，：篁及計算之結果，傳統調節器之視在功 本發明之調節器，其各功；=::，°.6mv，及°·。1，以 根據本發明，與相關i:: f36mv，23心及°·63 9。 技☆比較，視在功率降低及功率 1259947 五、發明說明（7) 因數大幅改進。此係因為供應至微電腦之驅動功率之電壓 及電流具有相同相位。 如上所述，根據本發明，因為自商用AC電源輸入之電 壓係經切換單元斷續供應，供應至微電腦之電壓及電流實 際上具有相同相位，功率因數因此大幅改進，功率消耗亦 降低。 以上之實施例僅係範例，不能解釋為對本發明之限 制。本發明之原理可易於應用於其型式裝置。本發明之說 明意為說明性，並不構成對申請專利範圍之限制。許多修 改及變化對精於此技藝人士均屬可行。

第12頁 1259947 圖式簡單說明 第1圖為一電路圖，說明採納一電容性分離電路之微電腦之 傳統調節器之結構； 第2圖為一方塊圖，說明根據本發明一實施例之微電腦之調 節器之結構； 第3圖為第2圖之調節器之詳細電路圖； 第4 A圖及第4B圖為圖形顯示根據第3圖之結構實施之模擬之 結果； 第5圖為一表，其顯示本發明之微電腦調節器及傳統微電腦 調節器之計算功率因數。 元件符號說明： 100、20 0微電腦調節器 C1第一電容器 D1第一二極體 D2第二二極體 R1電阻器 1、16微電腦 1 0切換單元 14 PWM控制器 1 7輸出節點 R2第二電阻器 R3第三電阻器 R4 第四電阻器 R5第五電阻器 C2第二電容器 C3第三電容器 Vo輸出電壓 D二極體 1 2串接調節器 C 電容器 R1第一電阻器 Q1第一雙極電晶體 Q2第二雙極電晶體 M M0S電晶體 R6第六電阻器

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Claims (1)

1259947 •丄厶/案號 93128773_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 . 一種供微電腦使用之電壓調節整流器，包含： 一整流單元，用以整流一商用交流電輸入電壓並輸出一整 流之電壓； 一切換單元，供將整流單元之一輸出電壓以預定之間隔斷 續切換； 一平滑單元，供將自切換單元輸出之一交流電壓平滑為一 直流電壓，並輸出該直流電壓至該微電腦；以及 一脈波寬調變（PWM)信號產生單元，供輸出一 PWM信號，以 在該微電腦之控制下，斷續開啟/關閉該切換單元。

2. 如申請專利範圍第1項之電壓調節整流器，更包含一序 列調節器，以供接收及轉換該整流單元之輸出電壓為一適 當之大小，以輸出轉換之電壓至該平滑單元，及在一預定 時間過後，由一自微電腦所發射之控制信號使其停止。 3. 如申請專利範圍第1項之電壓調節整流器，其中該切換 單元包括一 MOS電晶體。 4. 如申請專利範圍弟2項之電壓調郎整流杰、’其中該平滑 單元包含一電容器，及該預定時間係指電容器被充電之一 時間點。

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