專利名稱：切換式自我耦合輔助電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種切換式自我耦合輔助電源裝置，可于低負載下，提供一高壓電源給一控制器使用的輔助電源裝置。
背景技術(shù)：
以目前資訊家電類的產(chǎn)品趨勢來看，除了功能強大價格便宜外，產(chǎn)品的省電亦是當今重要議題之一。為了符合省電的要求，許許多多的規(guī)范也制定了標準，像是歐洲的GEEA規(guī)定電源轉(zhuǎn)換器若是搭配在液晶電視(LCD TV)上，待機時必須要小于1瓦。而美國的ENERGY STAR也規(guī)定當輸出瓦數(shù)介于10至250瓦之間的電源轉(zhuǎn)換器，其單體在空載時必須小于0.75瓦。因此除了系統(tǒng)廠商的材料進步來達成省電的功效外，電源轉(zhuǎn)換器亦是在省電的議題上為不可匆略的重要產(chǎn)品之一。但是以舊有包含功率因數(shù)修正器(PFC)線路的電源供應(yīng)器，在撘配資電產(chǎn)品上大多都會遇到不符合省電(power saving)規(guī)范的要求或是非常接近規(guī)范的要求值，因此造成一些困擾。
請參考圖1-A到圖1-B，系為習(xí)知電源轉(zhuǎn)換器電路示意圖，電源轉(zhuǎn)換器電路利用變壓器T的隔離功能，進而區(qū)分成為一次側(cè)電路10與一二次側(cè)電路20，位于一次側(cè)電路10中的控制器108系控制功率開關(guān)Q10的切換動作，使得輸入電力可以間斷的經(jīng)過變壓器T以提供二次側(cè)電路負載使用。
控制器108系用來控制電源轉(zhuǎn)換器的切換動作，并且提供穩(wěn)定調(diào)整的輸出。然而，控制器108需要一供應(yīng)電壓始能提供其內(nèi)部控制電路的正常動作。如圖1所示，一旦輸入電壓VIN施加于電源轉(zhuǎn)換器的變壓器T時，系會于變壓器T的輔助繞組Na上感應(yīng)電壓，輔助繞組Na上感應(yīng)的電壓系會對一維持電容C28進行充電以提供控制器108動作所需。
以目前市面上而言，為了符合省電power saving的需求，因此電源轉(zhuǎn)換器的控制器108大多均使用變頻方式來達到環(huán)保模式(green mode)，也就是說，當二次側(cè)電路負載在不同情況底下，電源轉(zhuǎn)換器會根據(jù)負載的變化，而調(diào)整最佳的工作頻率，以達到最佳省電效果。所以電源轉(zhuǎn)換器在滿載輸出時希望效率高，而在空載時希望本體損失低。但依目前技術(shù)而言，當電源轉(zhuǎn)換器輸出負載在非常低的時候，控制器108均以突沖模式(burst mode)來控制功率開關(guān)Q10的切換方式，使得電源轉(zhuǎn)換器可以自動降低功率開關(guān)Q10切換頻率進而達到降低在空載時的損失，其空載時的切換頻率隨設(shè)計者而定，有些甚至低于500Hz以下以符合廠商的需求。
但就目前的技術(shù)而言，省電power saving技術(shù)具有一定的門檻，其中主要原因在于變壓器T的輔助繞組Na所提供給控制器108工作電壓的方式。因此若是我們把一些變壓器T二次側(cè)電路中不必要的假負載降低，像是把LED電源指示燈的亮度減少并調(diào)整變壓器T二次測電路中所使用的IC周邊電阻參數(shù)，使得只須維持IC正常工作的電流來降低不必要的損失，以此種方式來降低損失即有可能會在控制器108所須電源的輔助繞組Na上感應(yīng)一個低于控制器108正常工作的電壓，進而造成輸出電壓跳動，其原因在于所有的能量傳遞都使用同一個變壓器鐵心，若變壓器T二次側(cè)電流減小時輔助繞組Na的感應(yīng)電流亦感應(yīng)一個較小的電流，進而造成對于維持電容C28充電的電流隨之變小(即Vc28降低)。因此以傳統(tǒng)方式的電源供應(yīng)線路來供應(yīng)控制器108，在解決省電powersaving上必然會遭受到一些先天上的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種切換式自我耦合輔助電源裝置，系于變壓器中多繞一組高壓輔助繞組，并于傳統(tǒng)電路的一次側(cè)電路中進一步增加有一控制線路與一能量傳輸線路。當負載過低時，控制線路根據(jù)負載的變化進而控制能量傳輸線路動作，使得高壓輔助繞組感應(yīng)的電壓可以透過能量傳輸線路傳送給一控制器使用。
本實用新型使用于一電源供應(yīng)器中，用來對一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，本實用新型使用的變壓器系由一主繞組、一次繞組、輔助繞組及高壓輔助繞組纏繞于同一鐵芯組合而成，變壓器的主繞組與次繞組將電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其輔助繞組連接于該維持電容。本實用新型使用一控制線路取得電源供應(yīng)器的一負載訊號，根據(jù)該負載訊號進而輸出一控制訊號；本實用新型并使用一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組。該能量傳輸線路受控于該控制訊號，用以切換該高壓輔助繞組上的電壓用以對該維持電容進行充電。
如上述說明，當負載訊號為高負載或正常負載下，該輔助繞組上的電壓系對該維持電容充電，當負載訊號為低負載下，該高壓輔助繞組上的電壓對該維持電容充電。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，用來對一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，其包括有一變壓器，其一主繞組與一次繞組將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其一輔助繞組連接于該維持電容，該變壓器更包括有一高壓輔助繞組；一控制線路，系取得一負載訊號，用以輸出一控制訊號；一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組，受控于該控制訊號用以切換該高壓輔助繞組上的電壓對該維持電容進行充電；其中，當負載訊號為高負載或正常負載下，該輔助繞組上的電壓系對該維持電容充電，當負載訊號為低負載下，該高壓輔助繞組上的電壓的對該維持電容充電。
所述的控制線路透過一偵測電容連接到一功率因數(shù)修正器，該功率因數(shù)修正器依據(jù)電路負載輕重，用以輸出該負載訊號。
所述的控制線路亦可透過一光耦合器連接到二次側(cè)電路的一比較器，該比較器擷取該二次側(cè)電路的負載電流，并依據(jù)負載電流輕重，用以輸出該負載訊號。
本實用新型的優(yōu)點是可以解決電源供應(yīng)器于低負載供電下，變壓器的輔助繞組感應(yīng)一個低于控制器正常工作的電壓所造成輸出電壓跳動的問題及缺點。


圖1-A到圖1-C為習(xí)知電源轉(zhuǎn)換器電路示意圖圖2-A到圖2-C為本實用新型第一實施例電路示意圖圖3-A到圖3-C為本實用新型第二實施例電路示意圖具體實施方式
請參考圖2-A到圖2-C，為本實用新型第一實施例電路示意圖。一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于電源供應(yīng)器中，用來對一維持電容C28充電，以提供一控制器108工作所需的電源，包括有一變壓器Tr，其一主繞組Np與一次繞組Ns將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路10與二次側(cè)電路20，其一輔助繞組Na連接于該維持電容C28，該變壓器Tr更包括有一高壓輔助繞組Nb；一控制線路102透過一偵測電容C18連接到一功率因數(shù)修正器106，該功率因數(shù)修正器106依據(jù)電路負載輕重，用以輸出一負載訊號給控制線路102?？刂凭€路102根據(jù)該負載訊號，用以輸出一控制訊號。一能量傳輸線路104，連接于該控制線路102、該維持電容C28及該高壓輔助繞組Nb，受控于該控制訊號用以切換該高壓輔助繞組Nb上的電壓對該維持電容C28進行充電。能量傳輸線路104包括有一二極管D15、一第二開關(guān)元件Q13及至少一電阻器R85、R81連接組成。
上述中，當功率因數(shù)修正器106輸出的負載訊號為高負載或正常負載下，該輔助繞組Na上的電壓系對該維持電容C28充電，當負載訊號為低負載下，該高壓輔助繞組Nb上的電壓對該維持電容C28充電。
請再參考圖2-A到圖2-C，當輔助繞組Na上的電壓不正常時(即輸出負載過低)，維持電容C28上的電壓會不足以供應(yīng)控制器108正常的工作電壓。同時，連接于維持電容C28的穩(wěn)壓二極管Z13不會動作(崩潰)，電阻R77上無壓降，所以晶體管Q16為截止(OFF)，晶體管Q17為導(dǎo)通(ON)，由于導(dǎo)通的晶體管Q17會將功率因數(shù)開關(guān)Q15控制端的電壓拉到接地，所以功率因數(shù)開關(guān)Q15為截止(OFF)。因而功率因數(shù)開關(guān)Q15的截止(OFF)，使得電容器C55上存放的電壓無法傳送給偵測電容器C18，而讓功率因數(shù)修正器106關(guān)閉。
本實用新型則利用由一穩(wěn)壓二極管Z12、一電阻器R78及一第一開關(guān)元件Q14連結(jié)組成的控制線路102，來偵測功率因數(shù)修正器106的狀態(tài)(即偵測電容器C18上的電位)。當控制線路102偵測到偵測電容器C18上的電位為低電位時，控制線路102會輸出一個控制訊號至能量傳輸線路104并且讓新增加的高壓輔助繞組Nb上的能量傳遞至維持電容C28上，得以維持電容C28有足夠的電壓來供應(yīng)控制器108工作。而新增的高壓輔助繞組Nb系比輔助繞組Na感應(yīng)更高的電壓，(即高壓輔助繞組Nb的繞組圈數(shù)比輔助繞組Na大)，以維持足夠的控制器108所須的電壓。
在取控制訊號方面，我們可以在一次側(cè)或是二次側(cè)取其控制訊號，以取一次側(cè)當控制訊號為例子，我們是取功率因素修正器106的開啟(HI)或關(guān)閉(LO)當訊號，若偵測電容器C18上有電壓訊號則功率因素修正器106開啟，反之若偵測電容器C18上沒有電壓訊號則功率因素修正器106關(guān)閉。在目前的設(shè)計中，若電源轉(zhuǎn)換器是工作在較輕的輸出負載時，功率因素修正器會自動關(guān)閉。因此若是偵測電容器C18為低(LOW)時，即工作在較輕的負載，穩(wěn)壓二極管Z12無法崩潰導(dǎo)通，使得第一開關(guān)元件Q14閘極上沒有電位的存在無法使導(dǎo)通，迫使第二開關(guān)元件Q13的通道D-S之間導(dǎo)通，使得新增的高壓輔助繞組Nb上的電壓可以傳遞至維持電容C28(C28上的電壓由新增的高壓輔助繞組接管)，讓維持電容C28有足夠的電壓來供應(yīng)控制器108工作。
反之，若偵測電容器C18為高(HIGH)時，穩(wěn)壓二極管崩潰導(dǎo)通，使得第一開關(guān)元件Q14閘極上得到一電位，迫使第二開關(guān)元件Q13的閘極拉至零電位，使第二開關(guān)元件Q13通道D-S之間無法導(dǎo)通，即沒有任何的能量從新增的高壓輔助繞組Nb傳遞至維持電容C28(維持電容C28的電壓由輔助繞組Na接管)。
以此種切換的方式來達到不管在輕載或是滿載時控制器108都可以正常的工作，若是都以新增的高壓輔助繞組Nb來供應(yīng)控制器108的工作電壓時，在較輕的輸出負載在供應(yīng)上都沒問題，但是一旦輸出負載加重時，新增的高壓輔助繞組Nb所感應(yīng)的電壓會比傳統(tǒng)式的輔助繞組Na電壓來的高(因電壓大小取決于線圈的圈數(shù)比值)，因此一旦輸出負載在最重載時，維持電容C28上的電壓很可能會超過控制器108工作電壓的上限值進而造成控制器108的燒毀。
請參考圖3-A到圖3-C，為本實用新型第二實施例電路示意圖。在第二實施例中的電路其與前述的第一實施例差異處在于該控制線路102取得負載訊號的來源。本第二實施例中控制線路102系透過一光耦合器204連接到二次側(cè)電路20的一比較器202，該比較器202擷取該二次側(cè)電路20的負載電流，并依據(jù)負載電流輕重，用以輸出一負載訊號。
一旦輸出的電流小至讓維持電容C28上的電壓供應(yīng)不足以讓控制器108工作正常時，比較器202會送一個負載訊號至光耦合器204，使一次側(cè)控制線路102中的穩(wěn)壓二極管Z12無法崩潰導(dǎo)通，進而使第一開關(guān)元件Q14的通道D-S之間無法導(dǎo)通，以傳送一HIGH的控制訊號到能量傳輸線路104，使第二開關(guān)元件Q13的通道D-S之間的導(dǎo)通，并由新增的高壓輔助繞組Nb上接管維持電容C28上的電壓，以得到足夠的工作電壓。若是負載電流大于某個程度且傳統(tǒng)式輔助繞組Na所供應(yīng)的電壓也足夠供應(yīng)給控制器108時，則光耦合器204會輸出負載訊號至一次側(cè)控制線路102中的穩(wěn)壓二極管Z12，并使穩(wěn)壓二極管Z12崩潰導(dǎo)通，使維持電容C28上的電壓只給原傳統(tǒng)的輔助繞組Na接管。
以上所述僅為本實用新型最佳的具體實施例，但本實用新型的特征并不局限于此，任何熟悉該項技藝者在本實用新型的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在本案的專利保護范圍。
權(quán)利要求1.一種切換式自我耦合輔助電源裝置，使用于一電源供應(yīng)器中，用來對一維持電容充電，以提供一控制器工作所需的電源，其特征在于包括有一變壓器，其一主繞組與一次繞組將該電源供應(yīng)器分成一次側(cè)電路與二次側(cè)電路，其一輔助繞組連接于該維持電容，該變壓器更包括有一高壓輔助繞組；一控制線路，系取得一負載訊號，用以輸出一控制訊號；一能量傳輸線路，連接于該控制線路、該維持電容及該高壓輔助繞組，受控于該控制訊號用以切換該高壓輔助繞組上的電壓對該維持電容進行充電；其中，當負載訊號為高負載或正常負載下，該輔助繞組上的電壓系對該維持電容充電，當負載訊號為低負載下，該高壓輔助繞組上的電壓對該維持電容充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路透過一偵測電容連接到一功率因數(shù)修正器，該功率因數(shù)修正器依據(jù)電路負載輕重，用以輸出該負載訊號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路透過一光耦合器連接到二次側(cè)電路的一比較器，該比較器擷取該二次側(cè)電路的負載電流，并依據(jù)負載電流輕重，用以輸出該負載訊號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該控制線路由一穩(wěn)壓二極管、一電阻器及一第一開關(guān)元件連結(jié)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換式自我耦合輔助電源裝置，其特征在于其中該能量傳輸線路由一二極管、一第二開關(guān)元件及至少一電阻器連接組成。
專利摘要本實用新型公開了一種切換式自我耦合輔助電源裝置，系于變壓器中增加一組高壓輔助繞組，并于傳統(tǒng)電路的一次側(cè)電路中進一步增加有一控制線路與一能量傳輸線路。當負載過低時，控制線路根據(jù)負載的變化進而控制能量傳輸線路動作，使得高壓輔助繞組感應(yīng)的電壓可以透過能量傳輸線路傳送給一控制器使用。本實用新型不受限于變壓器二次側(cè)假負載(dummy load)大小的脈波寬度調(diào)變控制器(PWM controller)輔助電源電路設(shè)計，以符合國際規(guī)范的法規(guī)并開發(fā)出具有商業(yè)用途且符合環(huán)保的產(chǎn)品。
文檔編號G05B19/04GK2819622SQ200520011040
公開日2006年9月20日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者林峰旭, 呂文煜 申請人:力信興業(yè)股份有限公司