TWI285014B - A capacitance voltage sensor and the method thereof used in capacitance charger - Google Patents

Description

1285014 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電容充電器’特別是有關一種應用 於電容充電器的電容電壓感測裝置及方法。 【先前技術】 由於可攜式裝置越來越普遍，電容充電器也逐漸廣泛 地被使用。閃光燈的電源便是電容充電器的一個典型的應 用。如第一圖所示，在閃光燈電容充電器1 00中，變壓器 102具有匝數比Np : Ns的一次側線圈L1及二次侧線圈L2， 藉以將一次側線圈電壓Vbat轉換為二次側線圈電壓Vs，經二 極體104對電容Co充電，進而供應電力給連接在輸出端 Vout的閃光燈模組106，積體電路108藉控制電路110透過 驅動器112切換連接在線圈L1及接地GND之間的電晶體 Ml，以控制變壓器102的功率傳遞。為感測電容Co的電壓 Vout，電阻R1及R2串聯在輸出端Vout及接地GND之間，將 電壓Vout分壓而產生迴授信號Vfb給積體電路108，利用比 較器114比較參考信號Vref及迴授信號VFB，以輸出信號S給控 制電路110，在電容Co的電壓Vout到達一預定值時，停止 對電容Co充電。 第一圖的充電器電路傳遞功率的操作過程如第二圖 及第三圖所示。當電晶體Ml導通時電流II對線圈L1儲能， 如第二圖所示，此時電壓VS及電流12為零。而當電晶體M1 截止時，電流12對電容Co充電，如第三圖所示。當電容C〇 1285014 的電壓Vout達到或超過一預定值時，將使迴授信號Vfb等於 或大於參考信號Vref，此時比較器114的輸出S將使控制電路 110停止對電容C〇充電。然而，由於電阻R1及R2係串聯在 輸出端Vout及接地GND之間，因而成為漏電路徑，如第四 圖所示，漏電流ILqss從電容Co經電阻R1及R2流向接地GND， 造成電壓Vout下降，導致功率損失。 為減少此功率耗損，Schenkel等人在美國專利號 6, 518, 733中提出一種電容充電器的電路，藉由感測變壓 器的一次侧線圈電壓來決定停止對電容的充電。雖然此改 良的電容充電器避免電容電壓感測裝置造成功率損耗，但 是卻使得電路變得複雜且龐大。 因此，一種應用於電容充電器，簡單且可防止電容從 其漏電的電容電壓感測裝置，乃為所冀。 【發明内容】 本發明的目的之一，在於提出一種應用於電容充電器 的電容電壓感測裂置及方法，其可以防止電容從該感測裝 置漏電。 在一電容充電器中，一變壓器將一次侧線圈電壓轉換 為二次側線圈電壓，並經一充電端對一電容性元件充電， 使達到一預定的電壓，根據本發明，一種電容電壓感測裝 置及方法藉由分壓電路感測該電容性元件的電壓，以產生 一迴授信號給該電容充電器，以及一防止逆流電路阻止由 該電容性元件至充電端的逆流電流，因而避免該電容性元 6 1285014 件從該感—置漏電而造成功率的損耗。 1m始的貝她例中’一種電容電壓感測裝置及方法從 :;二:遞圈電壓中引出-抽頭端，再利用分壓電路感測 该抽頭細上的電壓，以產生—迴授信號給該電容充電器， 2了防止逆流電路阻止由該電容性元件至充電端的逆 机電’因而避免該電容性元件從該感測裝置漏電而造成 功率的拍耗’而且此電容電壓感測方式，可以大幅地減小 感測電壓與分壓電路的電阻值，同時可以減小分電阻的體 積0 【實施方式】 第五圖係本發明的第一實施例。在閃光燈電容充電器 200中，知:壓器202具有匝數比為Np : Ns的一次侧線圈 一次側線圈L2，藉以將一次侧線圈電壓‘*轉換為二次侧線 圈電壓Vs，經充電端204對電容c〇充電，以產生輸出電壓 Vout供應給閃光燈模組2〇8，積體電路21〇藉控制電路214 透過驅動器216切換連接在線圈li及接地GND之間的電晶 體212，以控制變壓器202的功率傳遞。為感測輸出電壓 Vout，電阻Rl、R3及R4串聯在充電端2〇4及接地GND之間， 分壓輸出電壓Vout，在此二極體206的順向偏壓忽略不 計，以產生迴授信號VFB給積體電路21〇，利用比較器218比 較參考信號Vref及迴授信號VFB，以輸出信號S給控制電路 214，在輸出電壓Vout到達一預定值時，停止對電容Co充 電。為防止電流由電容Co向充電端204逆流，二極體206連 7 1285014 接在充電端204及電容Co之間。 參照第五圖，當電晶體212導通電流II時，輸出電壓 公式1

Vout=('Vbat)><^ 由於此時輸出電壓Vout為負壓，故電流12由接地GND通過 電阻Rl、R3及R4流向變壓器202，根據分壓公式可以得到 迴授信號 VFB= R1 + R3 + R4 公式2 將公式1代入公式2可得 —V R1 VFB=— batX^XR^R3+R4 公式3 此時迴授信號Vei為負壓。當電晶體212截止時，電流12由 變壓器202流向電容Co，因而對電容Co充電，此時，迴授 信號如公式2所示，當迴授信號VFB等於或大於參考信號Vref 時，比較器218的輸出S將使控制電路214停止對電容Co充 電。二極體206能防止從電容Co經由電阻Rl、R3及R4漏電 至接地GND。 8 1285014 參照第一圖及第五圖，在閃光燈電容充電器200中， 電阻R3及R4的和等於第一圖中的電阻R2，由於每一電阻都 具有一寄生電容，且該寄生電容的值與該電阻的大小成正 比，因此，電阻R2的寄生電容C1將大於電阻R3及R4的寄生 電容C2及C3，但愈大的電容所產生的電容效應愈高，也愈 容易產生錯誤的判斷，例如，原本是在輸出電壓Vout到達 300V時，才停止電流12對電容Co充電，但若電容效應過 大，有可能在輸出電壓Vout到達300V之前，就停止電流12 對電容Co充電，因此，在閃光燈電容充電器2〇〇中，以二電 阻R3及R4取代電阻R2，根據電容串聯的公式可得到寄生電 容C2及C3串聯的等效電容 丄=j__ 公式4 進而推得 c卜⑵ C2 + C3 公式5 由公式5可知，等效電容C4的值將小於寄生電容C2及C3， 故等效電容C4小於寄生電容C1，因此，閃光燈電容充電器 200具有較小的電容效應。 第六圖係本發明的第二實施例。在閃光燈電容充電器 9 1285014 300中，變壓器302具有一次侧線圈L1及二次侧線圈L2，藉 以將一次侧線圈電壓Vbat轉換為二次側線圈電壓VL2,經二極 體304對電容Co充電產生輸出電壓Vout，以供應電力給閃 光燈模組306，積體電路308藉控制電路312透過驅動器314 切換連接在線圈L1及接地GND之間的電晶體310，以控制變 壓器302的功率傳遞。為感測輸出電壓Vout，由二次側線 圈L2中引出一抽頭端3022，且抽頭端3022將線圈L2分為兩 區段’ *--區段具有1阻’另^區段具有Ns-1阻’電阻R1及 R2串聯在抽頭端3022及接地GND之間，將抽頭端3022上的 電壓Vout’分壓以產生迴授信號VFB給積體電路308，利用比 較器316比較參考信號Vref及迴授信號VFB以輸出信號S給控 制電路312，在輸出電壓Vout到達一預定值時，停止對電 容Co充電。 當電晶體310截止時，電容Co被電流12充電，此時迴 授信號 VFB = Vout’x R1 R1 + R2 公式6 又線圈L2兩區段的匝數比為1 : Ns-1，故

Vout’ =

Vout

公式7 1285014 將公式7代入公式6可得 v —V气 R1 FB Ns R1 + R2 公式8 由公式8可知，迴授信號Vfb與電壓Vout具有一比例關係。 在此實施例中，由於二極體304係連接在輸出電壓Vout及 線圈L2之間，以防止電流由電容Co逆流至變壓器302，故 閃光燈電容充電器300沒有漏電的問題。 以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明 之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於 以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是 可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技 術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘 述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均 等來決定。 【圖式簡單說明】 對於熟習本技藝之人士而言，從以下所作的詳細敘述 配合伴隨的圖式，本發明將能夠更清楚地被瞭解，其上述 及其他目的及優點將會變得更明顯，其中： 第一圖係習知閃光燈電容充電器之示意圖； 第二圖係第一圖的充電器中電晶體Ml在導通時之示 意圖； 11 1285014 第三圖係第一圖的充電器中電晶體Ml在截止時之示 意圖； 第四圖係第一圖的充電器的漏電示意圖； 第五圖係本發明應用在閃光燈電容充電器之第一實 施例；以及 第六圖係本發明應用在閃光燈電容充電器之第二實 施例。 【主要元件符號說明】 100 閃光燈電容充電器 102 變壓器 104 二極體 106 閃光燈模組 108 積體電路 110 控制電路 112 驅動器 114 比較器 200 閃光燈電容充電器 202 變壓器 204 充電端 206 二極體 208 閃光燈模組 210 積體電路 212 電晶體 12 1285014 214 控制電路 216 驅動器 218 比較器 300 閃光燈電容充電器 302 變壓器 304 二極體 306 閃光燈模組 308 積體電路 310 電晶體 312 控制電路 314 驅動器 316 比較器 13

Claims (1)

1285014 十、申請專利範圍： 1· 一種應用於電容充電器的電容電壓感測裝置，該電 容充電器藉一變壓器以從--次側線圈電壓轉換為一二 次側線圈電壓，俾經一充電端對連接在一輸出端的電容性 元件充電使達一預定的電壓，該電容電壓感測裝置係用來 產生一迴授彳§號從一迴授端給談電容充電器，使其在該電 容電壓等於或大於該預定的電壓時停止對該電容性元件 充電，該電容電壓感測裝置包括·· 一抽頭端，由該二次侧線圈中引出； 多個分壓元件串聯的組合，連接在該抽頭端及一參考 電位之間，該組合含有-迴授裝置以導出該迴授信號；以 及 一防止逆流電路，連接在該充電端及輸出端之間，以 防止由β亥電谷性元件至該充電端的逆流電流。 2. 如申請專利範圍第1項之電容電壓感測裝置，其中 該防止逆流電路包括一二極體。 3. 如申請專利範圍第丨項之電容電壓感測裝置，其中 該迴授裝置包括一第二電阻性元件。 4. 一種應用於電容充電器的電容電壓感測方法，該電 谷充電器藉一變壓器以從--次侧線圈電壓轉換為一二 次側線圈電壓，俾經一充電端對連接在一輸出端的電容性 元件充電使達-預定的電壓，該電容電壓感測方法係用來 14 1285014 產生一迴授信號給該電容充電器，使其在該電容電壓等於 或大於该預定的電壓時停止對該電容性元件充電，該方法 包括下列步驟： 阻，由该電容性元件至該充電端的逆流電流； 由該二次側線圈中引出一抽頭端；以及 分壓該抽頭端的電員^，以及 包&以產生該迴授信號。 15 1285014 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（五）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 200 閃光燈電容充電器 202 變壓器 204 充電端 206 二極體 208 閃光燈模組 210 積體電路 212 電晶體 214 控制電路 216 驅動器 218 比較器