TWI339483B - Device and method for converting an ac voltage - Google Patents

Description

1339483 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 電壓侧。 【先前技術】 美國專利第3,660,724號係揭示-種改良的保護電路 ’其中’當存在過量的輪出電㈣，一矽控整流器係切換 成具有-電源供應器之電路’以保護其正常為由該電源供 應器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， 出電愿係與於-個二次側電路之參考電廢相比較。 w 美國專利第4, 272, 805號係揭示一種切換調節器，於 f中，-輸入直流電堡係被截波’且然後為施 二 其中，一交流電㈣引出，其接著為整流於- 1 blL窃電路之中。 現存之所謂的線性型式韓 的Μ * m 1式轉換盗係大且重且消耗可觀量 ，力率，甚者疋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。 本發明係提出一錄# ¥ m 應器之-交流電壓成失 轉換來自幹線電力供 糾電屢成4預定料（與㈣）之-直流電塵， 包整流器電路’其用於連接至該幹線電力供應器;一 、電路連接至該整流器電路；一主要變壓器，其連接 至：換電路;及-輔助變壓器’纟為連接至該切換電路， 且、之二次側繞組為耦接至主要變壓器之二次側繞組，俾 使通過切換電路與主要變壓器之電流係受限制於一預定值 本發月之結果係在於，一種用於具有相當小數目的構 7行動電話與類似者的裝置係可為以相當低的成本價位 而得到。 、於-個較佳實施例中’幹線電壓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遽波， 例如：於所謂的巴特沃兹（Butterworth)配置。 4切換I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(common_ ㈣功率電晶體係被運用，其為於更佳實施例以保護免於 過高的電流與過高的溫度。 此保濩係較佳為藉由輔助變壓器的二次側之一個二極 體而達成，$然於輔助變壓器的-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至85度，無論於任何 /下係月痛為低於攝氏丨〇 〇度。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（ 齊納）二極體的特性之陡峭度、或是於其特性之尖銳彎曲 1339483 ’藉以限制電流值。 該電晶體係較佳為-雙極電晶體’其成本價位係相較 於MOSFET型式之常見的功率電晶體而較低為約2. 5之一因 數。 本發明係需要相當少的標準製造構件，使得成本價位 係可維持為低。 本發明之進-步的優點、特點、與細節係將基於其之 —個較佳實施例之以下說明且參照隨附圖式而作解說。 [實施方式] 一裝置10係於一側為設有連接端子丨丨、丨2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一電池係可連接至端子 14哀置1 〇係设有一溶絲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—自感7L件23，針對濾波已整流後的電壓之目的。一變 壓器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 所明的共基極配置且其之射極為連接至一輔助變壓器託之 -人側繞組’其另一側為經由電阻器29與一溫度靈敏的 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 個自感兀件32。具有閘流體（thyristor)作用之一個二端 1339483 =机開關凡件（DIAC) 33係進而連接至功率電晶雜Μ的 土極，DIAC 33係、經由一電阻器34而依次連接至線路. 於DIAC 33與電阻器34之間的節點％係經由相當小容量 的一電容器36而更連接至功率電晶體27的射極且經由一 個二極體37而連接至其集極。輔助變屋器28之二次側繞 ，係經由-個二極體38而連接至主要㈣器Μ之二次側 ，組…第二個二極體39與二極體38❹聯連接至變壓 =6之二次側繞矣且，而且於所示的較佳實施例中，二個電 谷益4G、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。 在連接知子11與12之供以能量後，例如：高達J 2〇伏 特之:交流電壓’電容器21與22係可充電為高達例如 Π0伏特之t壓。電容器36係將經由電阻器^而充電 ’直到DIAC 33成為操作於例如45伏特之一電愿為止。電 Μ %㈣放電至電晶體27的射極’藉此，—電壓係將 出現於主要變壓器26之-次側繞組。輸出電容器4〇與41 係將為立即充電，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。 電晶體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 開始流通於二極體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2 6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係必須在當輔助 1339483 二28為飽和時而切換為不導通”力率電晶體π係亦 阻器= 為開始導通（此意味著—電流為流通於電 了 29與30)而切換為不導通。當閉迴路放大為已經充分 Α二功率電晶體27係將切換為不導通。隨著電晶體a 為加熱，電阻器30之電阻值係將增大， 27係將最終切換為不導通。 错此，功率電晶體 。電晶體⑽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壓器託之 二次側繞組，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述較佳實施例（具有15_別 瓦特之-輪出)係可為配置於-標準M5型式之殼體。重量 係可為小於100公克’而若無負載為連接至端子13、"， 該裝置係將消耗小力（M瓦特之功率，且輸出電壓係維持 藉著相s小數目的構件，即：辅助變壓器、二極體 38與溫度靈敏的電阻器30’根據本發明之裝置的上述較佳 實施例係將達成轉換器之保護，免於過大的輸出以及立功 率調節。於諸多情形中’溫度靈敏的電阻器3〇係將可能為 省略，舉例而言’取決於連接端子13與14所已經可利用 的保護裝置。 然而，本發明係不限於上述之其較佳實施例；所求取之 權利係由以下的申請專利範圍所界定，諸多的修改係可為 1339483 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、41、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. Γ339483 --- • 年月日修(更)正替換頁 ^ 9ίλ_ 拾、申請範固：_ 種心轉換來自幹線 電力供應器之交流電壓成為預定位準與波形之直流 包含· ",L电坚 一整流器電路，其係用於連接至該幹線電力供應器 —切換電路，其係連接至該整流器電路； 一遽波器電路，係連接於整流器電路與切換電路之間 該’慮波盗電路包含多個二極體； 、 一辅助變壓器，其為速接 丹兩埂接至該切換電路，且其之二次 侧繞組為麵接至該主要變壓 #變壓^之一次側繞組’俾使通過該 切換電路與主要㈣器之電流係受限制於一預定值。 w 2甘如申請專利範圍帛1項所述用於轉換交流電壓之裝 置’其中’該濾波器電路包合s ,丨、y _ ^ ^ 电峪匕3至少一個電容器與一個自感 7L件。 3.如申請專利範圍第1 .項所述用於轉換交流電壓 之裝置，其中’該切換電路包 ^ ^ 匕3 —功率電晶體，其為共基 配置。

   4.如申請專利範圍第 之裝置，其中，該切換 (DIAC) 〇 2項所述用於轉換交流電壓 含一個二端交流開關元件 5 ·如申請專利範圍第3馆& 署甘山 項所述用於轉換交流電壓之裝 R ^ ^ ^ 固一鸲交流開關元件（DIAC )。 6.如申請專利範圍第 項所述用於轉換交流電壓之裝 置 其中’ s亥辅助變壓器係毺拉 器係連接至該功率電晶體之集極或 射極 年月(更i. m. 3. 2 3-- 々換頁 置7装t申請專利範圍第5項所述用於轉換交流電廢之裝 射極該輔助變壓器係連接至該功率電晶體之集極或 之“如申甘請專利範圍第1或2項所述用於轉換交流電壓 側4“认、中4固-極體係連接於該輔助變壓器之二次 側，-堯組的連接端子之間。 9立如申請專利範圍第3項所述用於轉換交流電壓之裝 組的連接端二極體係連接於該輔助變壓器之二次側繞 :·如申請專利範圍第4項所述用於轉換交流電壓之裝 …、中，-個二極體係連接於該輔助變壓器之二次側繞 、.且的連接端子之間。 如巾請專利㈣第5項所述詩轉換交流電壓之褒 f中 個一極體係連接於該輔助變壓器之二次側繞 、，且的連接端子之間。 12.如中請專利範圍第6項所述用於轉換交流電壓之裝 中 個一極體係連接於該輔助變壓器之二次側繞 組的連接端子之間。 13’如申β月專利範圍第7項所述用於轉換交流電壓之裝 置，其中，-個二極體係連接於該輔助變壓器之二次側繞 組的連接端子之間。 14.如申明專利範圍第3項所述用於轉換交流電壓之裝 置，、中 電阻器係連接於該功率電晶體的基極與集極 或射極之間。 12 Γ339483 年月日修(更)正替換頁 1 5 ·如申請專利範圍第5馆 項所述用於轉換交流電壓之 置，其中，一電阻器係連接 、 接於该功率電晶體的基極與 或射極之間。 呆检 所述用於轉換交流電壓之裝 該功率電晶體的基極與集極 16·如申請專利範圍第6項 置，其中，一電阻器係連接於 或.射極之間。 所述用於轉換交流電壓之裝 該功率電晶體的基極與集極 1 7.如申請專利範圍第7項 置’其中，一電阻器係連接於 或射極之間。 1 8.如申明專利範圍第9項所述用於轉換交流電壓之裝 置，其中，-電阻器係連接於該功率電晶體的基極與隼極 或射極之間。 19·如申請專利_ u項所述用於轉換交流電壓之 A置其中’-電阻器係、連接於該功率電晶體的基極與集 極或射極之間。 、 2〇·如申請專利範圍第12項所述用於轉換交流電壓之 裝置其中’ 一電阻器係連接於該功率電晶體的基極與集 極或射極之間。 ^ 21·如申請專利_ 13項所述用於轉換交流電壓之 裝置其中，一電阻器係連接於該功率電晶體的基極與集 極或射極之間。 22.如中έ奮專利範圍帛3項所述用於轉換交流電堡之裝 ^其中，具有溫度相依值之一電阻器係連接於該功率電 晶體的基極與集極或射極之間。 23·如申清專利範圍第5項所述用於轉換交流電壓之裝 Γ339483 _ * 99于3^3日修(更}正替换頁 f ’其中，具有溫度相依值之—電阻器係連接於該功 晶體的基極與集極或射極之間。 24.如申請專利範圍"項戶斤述用於㈣交流電壓之裝 置’其中，具有溫度相依值之一電阻器係連接於該功 晶體的基極與集極或射極之間。 盆如申叫專利範圍第7項所述用於轉換交流電壓之裝 置’其中’具有溫度相依值之一電阻器係連接於該功 晶體的基極與集極或射極之間。 ，2^.如_請專利範圍第9項所述詩轉換交流電壓之裝 置其中，具有溫度相依值之一電阻器係連接於該功 晶體的基極與集極或射極之間。 27.如申凊專利範圍第^項所述用於轉換交流電壓之 =置其中’具有溫度相依值之—電阻器係連接於該功率 電晶體的基極與集極或射極之間。 28·如申請專利範圍第12項所述用於轉換交流電壓之 :置’其中有溫度相依值之—電阻器係連接於該功率 電晶體的基極與集極或射極之間。 29·如申請專利範圍第13項所述用於轉換交流電壓之 電曰體〃有恤度相依值之—電阻器係連接於該功率 電日日體的基極與集極或射極之間。 置 3〇.如申請專利範圍第3項所述用於轉換交流電壓之裝 /、中，該功率電晶體係一雙極電晶體。 置 31.如申請專利範圍第5項所述用於轉換交流電壓之裝 ，、中，該功率電晶體係一雙極電晶體。 32·如申請專利範圍第6項所述用於轉㈣流電壓之裝 詈，甘 一— --—I ，"中，該功率電晶體係一 ^ ^ 雙極電晶體。 .如申請專利範圍第7項 置，J:中_ , ^ 斤述用於轉換交流電壓之裝 /、中’该功率電晶體係一雙極電晶體。 1 如申請專利範圍第9項所述用於轉換交流電壓之裝 /、中’該功率電晶體係_雙極電晶體。 35·如申請專利_ ^項所述用於轉換交流電壓之 裝置’其中，該功率電晶體係一雙極電晶體。 如申印專利範圍第12項所述用於轉換交流電壓之 裝置，其中，該功率電晶體係一雙極電晶體。 37.如申請專利範圍第13項所述用於轉換交流電壓之 裝置’其中，該功率電晶體係一雙極電晶體。 拾壹、囷式： 如次頁 15