專利名稱：全球通用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全球通用(world wide)電源裝置，特別是涉及這樣一種全球通用電源裝置，其通過(guò)構(gòu)成一開(kāi)關(guān)繼電器，用于轉(zhuǎn)換為全波整流模式或倍壓整流模式，能降低功率消耗，并能提高電源裝置的可靠性。
全球通用民用交流電源大體分為110伏系統(tǒng)和220伏系統(tǒng)。但是由于各個(gè)國(guó)家的交流電源的質(zhì)量管理水平有很大的偏差，全球通用電源裝置必須覆蓋交流80伏到280伏的范圍。
因此，常規(guī)的全球通用電源裝置其構(gòu)成，當(dāng)對(duì)為110伏民用交流電源整流時(shí)其進(jìn)行倍壓整流，當(dāng)對(duì)220伏整流時(shí)其進(jìn)行全波整流。


圖1表示常規(guī)的全球通用電源裝置。民用交流電壓10經(jīng)過(guò)全波整流電路12加到倍壓整流電路14。利用在電源變壓器18的初級(jí)部分的一模式轉(zhuǎn)換控制芯片20將整流直流信號(hào)VIN轉(zhuǎn)換為一高頻信號(hào)。轉(zhuǎn)換的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)整流電路并通過(guò)電源變壓器18的次級(jí)部分輸出。
在110伏民用交流電壓的情況下，通過(guò)利用電壓檢測(cè)電路16使三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR導(dǎo)通，選到倍壓整流電路14。因此，正半波流過(guò)一個(gè)二極管、第一電容器C1和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR(用實(shí)線表示)，于是向第一電容器C1充電。負(fù)半波流過(guò)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR、第二電容器C2、地和一個(gè)二極管(用虛線表示)，于是向第二電容器C2充電。因此，由于第一電容器C1和第二電容器C2串聯(lián)，輸出作為輸入電壓的倍壓的直流電壓VIN。即，在110伏的情況下，按照220伏輸出直流電壓。
在220伏民用交流電壓的情況下，利用電壓檢測(cè)電路16使三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR導(dǎo)通，并因此選到全波整流電路12。因而，由于通過(guò)全波整流電路12對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行全波整流，直流電壓VIN變?yōu)?20伏。
類似上述的現(xiàn)有技術(shù)的全球通用電源裝置利用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR和電壓檢測(cè)電路16以轉(zhuǎn)換全波整流/倍壓整流。擔(dān)心的是，定制的電壓檢測(cè)芯片16向民用交流電源產(chǎn)生很強(qiáng)的浪涌電壓，或者在因?yàn)闀簯B(tài)異常強(qiáng)迫輸出的情況下，由于脫出控制區(qū)域的范圍可能錯(cuò)誤地操作。即，在由于在220伏區(qū)域錯(cuò)誤地操作，三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)TR接通的情況下，將交流220伏倍壓整流，因此出現(xiàn)440伏直流電壓VIN，類似于上述的高電壓可能嚴(yán)重?fù)p壞該模式轉(zhuǎn)換控制芯片20以及電容器C1和電容器C2，擔(dān)心的是，上述這些原因很可能引起可能導(dǎo)致火災(zāi)的爆燃的問(wèn)題。
因此，為了防止這些問(wèn)題的出現(xiàn)，需要一種雙倍或三倍安全的裝置，但是根據(jù)保護(hù)電路的可靠性要求，依然存在危險(xiǎn)。
此外，由于為了倍壓電路本身工作，需要從十分高電壓輸入端提供電流，將會(huì)有很大的功率消耗。整個(gè)倍壓整流電路自身的功率消耗的約80％是由驅(qū)動(dòng)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的控制極產(chǎn)生的。因此，需要以低電流驅(qū)動(dòng)高價(jià)的靈敏的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，但這可能是漲價(jià)的主要原因。
由于在交流輸入產(chǎn)生過(guò)大的電源噪聲，須使用可承受暫態(tài)電壓的高耐壓的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，這可能是漲價(jià)的主要原因。此外，需要一種三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，其要滿足兩種相互矛盾的條件需要低控制極電流，同時(shí)具有強(qiáng)的噪聲承受能力。因此，控制極驅(qū)動(dòng)電路必須消除在控制極端產(chǎn)生的任何噪聲。三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的不觸發(fā)電壓約為0.2伏。因此，不可能將噪聲消除到上述的程度。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種全球通用電源裝置，其通過(guò)利用繼電器取代三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，構(gòu)成一用于轉(zhuǎn)換全波整流模式或倍壓整流模式的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置，能降低功率消耗，并能實(shí)現(xiàn)降低成本及提高電源裝置的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該全球通用電源裝置包含全波整流電路，具有一對(duì)交流輸入端和一對(duì)直流輸出端；一對(duì)電容器，串聯(lián)在所述一對(duì)直流輸出端之間；一繼電器開(kāi)關(guān)，連接在所述一對(duì)電容器的公共連接點(diǎn)和一對(duì)交流輸入端中之一之間；以及繼電器驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)該繼電器開(kāi)關(guān)，從而在提供到所述一對(duì)交流輸入端的交流電壓為低電壓情況下，通過(guò)接通繼電器開(kāi)關(guān)，使繼電器開(kāi)關(guān)可以工作在倍壓模式，以及為高電壓情況下，通過(guò)斷開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān)，使繼電器開(kāi)關(guān)可以工作在全波整流模式。
根據(jù)結(jié)合附圖如下的詳細(xì)介紹，可以更充分地理解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的全波整流/倍壓電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的全球通用電源裝置優(yōu)選實(shí)施例，具有全波整流/倍壓整流工作模式。
下面參照附圖通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。
圖2是表示本發(fā)明的全球通用電源裝置優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，具有全波整流/倍壓整流工作模式。本發(fā)明的全球通用電源裝置包含全波整流電路12、一對(duì)電容器C1和C2、一繼電器開(kāi)關(guān)RSW、電源變壓器18、模式轉(zhuǎn)換控制芯片20、輔助電源電路22和繼電器驅(qū)動(dòng)電路100。
由二極管橋式電路構(gòu)成的全波整流電路12通過(guò)對(duì)民用交流整流，產(chǎn)生輸出。
一對(duì)電容器C1和C2串聯(lián)在全波整流電路12正輸出端和負(fù)輸出端的之間，它們的公共連接點(diǎn)通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)RSW連接到全波整流電路12的一對(duì)交流輸入端中之一，并組成倍壓整流電路。
電源變壓器18主初級(jí)繞組的一端連接到全波整流電路12正輸出端，主初級(jí)繞組的另一端通過(guò)一開(kāi)關(guān)晶體管接地。在電源變壓器18的次級(jí)部分感應(yīng)的高頻電壓經(jīng)過(guò)一整流電路輸出到一直流輸出電壓端VOUT。
電源變壓器18輔助初級(jí)繞組連接到輔助電源電路22，并輸出到一工作電源電壓VCC。提供的該工作電源電壓VCC作為模式轉(zhuǎn)換控制芯片20和繼電器驅(qū)動(dòng)電路100的工作電壓。
繼電器驅(qū)動(dòng)電路100包含一直流轉(zhuǎn)換部件110，將所述民用交流電壓輸出10轉(zhuǎn)換為直流電壓；操作延遲部件102，在起始操作時(shí)將所述繼電器開(kāi)關(guān)RSW持續(xù)一恒定時(shí)間維持在斷開(kāi)狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)部件104，在已經(jīng)過(guò)所述恒定時(shí)間后，響應(yīng)于所述直流轉(zhuǎn)換部件110驅(qū)動(dòng)所述繼電器開(kāi)關(guān)RSW，以及保護(hù)電路120。
操作延遲部件102包含第一反向二極管D3，連接在工作電源電壓VCC和第一節(jié)點(diǎn)N1之間；充電/放電電容器C3，連接在第一節(jié)點(diǎn)N1和第二節(jié)點(diǎn)N2之間；第二反向二極管D4，連接在第二節(jié)點(diǎn)N2和地之間；正向二極管D2，連接在工作電源電壓VCC和第三節(jié)點(diǎn)N3之間；以及電阻R4，連接在第一節(jié)點(diǎn)N1和第三節(jié)點(diǎn)N3之間。
驅(qū)動(dòng)部件104包含繼電器線圈RCO，連接在工作電源電壓VCC和第三節(jié)點(diǎn)N3之間；第一達(dá)林頓晶體管DT1，其集電極和發(fā)射極分別連接在第三節(jié)點(diǎn)N3和地之間，基極通過(guò)電阻R3接地；第二達(dá)林頓晶體管DT2，其集電極通過(guò)電阻R1連接到工作電源電壓VCC，還通過(guò)電阻R2，連接到第一達(dá)林頓晶體管DT1的基極，發(fā)射極接地，基極連接到第二節(jié)點(diǎn)N2；以及一齊納二極管ZD1，連接在第二節(jié)點(diǎn)N2和直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出端之間，并在高電壓下導(dǎo)通。齊納二極管ZD1的齊納電壓為200伏。還包含一個(gè)用于消除噪聲的電容器C4，連接在第二節(jié)點(diǎn)N2和地之間。
保護(hù)電路120包含低電壓檢測(cè)部件122，如果直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出低于一固定電平，則輸出一低電壓檢測(cè)信號(hào)；高電壓檢測(cè)部件124，如果公共連接點(diǎn)電壓電平上升超過(guò)一固定電平，則輸出一高電壓檢測(cè)信號(hào)；以及輸出部件126，通過(guò)將低電壓檢測(cè)信號(hào)和高電壓檢測(cè)信號(hào)混合產(chǎn)生輸出。
高電壓檢測(cè)部件124包含一齊納二極管ZD2，在一對(duì)電容器C1和C2的公共連接點(diǎn)電壓超過(guò)一所設(shè)高電壓(例如230伏)的情況下導(dǎo)通；一雙穩(wěn)閉鎖電路124a，當(dāng)齊納二極管ZD2關(guān)斷時(shí)維持第一狀態(tài)，當(dāng)齊納二極管ZD2導(dǎo)通時(shí)維持第二狀態(tài)；以及一緩沖器124b，對(duì)雙穩(wěn)閉鎖電路124a的輸出進(jìn)行緩沖。雙穩(wěn)閉鎖電路124a包含達(dá)林頓晶體管DT3和DT4、電阻R6-R10以及電容器C5。緩沖器124b包含電阻R11和晶體管Q1。
低電壓檢測(cè)部件122包含一齊納二極管ZD3，在直流轉(zhuǎn)換部件110輸出低于所設(shè)低電壓(例如80伏)的情況下關(guān)斷；達(dá)林頓晶體管，當(dāng)齊納二極管ZD3導(dǎo)通時(shí)輸出第一狀態(tài)的信號(hào)，當(dāng)齊納二極管ZD2關(guān)斷時(shí)輸出第二狀態(tài)的信號(hào)；以及電阻R12和R13。
輸出部件126是通過(guò)將兩個(gè)二極管D6和D7與一線路連接構(gòu)成的并通過(guò)對(duì)低電壓檢測(cè)信號(hào)和高電壓檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，將輸出提供到模式轉(zhuǎn)換控制芯片20。
下面將介紹按照上述構(gòu)成的本發(fā)明的工作情況和效果。
如果開(kāi)始施加民用交流電源，工作電源電壓VCC通過(guò)二極管Z2、電阻R4和電容器C3施加到達(dá)林頓晶體管DT2的基極，因此，達(dá)林頓晶體管DT2導(dǎo)通。于是，由于達(dá)林頓晶體管DT1關(guān)斷，沒(méi)有電流流過(guò)繼電器線圈RCO并因此繼電器開(kāi)關(guān)RSW維持在斷開(kāi)的狀態(tài)。通過(guò)利用電阻R4將電容器C3的充電電流例如限制到1毫安，如果電容器C3充電時(shí)間經(jīng)過(guò)約4秒之后，則通過(guò)電容器C3的電流供應(yīng)被中止。
由此繼續(xù)，直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出達(dá)到一固定的電平，由齊納二極管ZD1檢測(cè)這一電平，如果檢測(cè)的電平超過(guò)200伏，則齊納二極管ZD1導(dǎo)通，并因此達(dá)林頓晶體管DT2繼續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)。即，按現(xiàn)狀維持使繼電器開(kāi)關(guān)RSW斷開(kāi)，以選到全波整流模式的一種狀態(tài)。
如果直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出低于200伏，齊納二極管ZD1維持關(guān)斷狀態(tài)，以及因?yàn)橄蜻_(dá)林頓晶體管DT2提供的高電壓被中止，達(dá)林頓晶體管DT2關(guān)斷，于是，達(dá)林頓晶體管DT1導(dǎo)通，約40毫安的電流流過(guò)繼電器線圈RCO。因此，在輸入的民用交流電壓為120伏的情況下，繼電器開(kāi)關(guān)RSW接通，選到倍壓整流電路。
如果停止輸入民用交流電源，電容器C3維持起始狀態(tài)，立即通過(guò)二極管D4、電容器C3和二極管D4回路放電。因此，在工作期間，達(dá)林頓晶體管DT2總是維持導(dǎo)通狀態(tài)，達(dá)林頓晶體管DT2總是維持關(guān)斷狀態(tài)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，該電源裝置在開(kāi)始階段總是處在全波整流模式，其后響應(yīng)于輸入電壓電平，在全波整流模式和倍壓整流模式間自動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于利用齊納二極管ZD1檢測(cè)繼電器轉(zhuǎn)換操作，例如在10毫秒內(nèi)完成。因此可以充分地適應(yīng)突然的輸入電壓波動(dòng)。
在保護(hù)電路120中的高電壓檢測(cè)部件124中，達(dá)林頓晶體管DT4在開(kāi)始階段總是首先導(dǎo)通。因此，達(dá)林頓晶體管DT3維持關(guān)斷狀態(tài)。由于達(dá)林頓晶體管DT4處于導(dǎo)通狀態(tài)，緩沖器124b維持低的輸出狀態(tài)。在如上所述的正常狀態(tài)下，如果公共連接點(diǎn)的電壓VC升高超過(guò)230伏，齊納二極管ZD2導(dǎo)通，并因此使達(dá)林頓晶體管DT3導(dǎo)通，于是達(dá)林頓晶體管DT4關(guān)斷。因此，緩沖器124b由低的狀態(tài)變?yōu)楦叩臓顟B(tài)，并因此檢測(cè)到電源裝置的高電壓異常狀態(tài)。即，高電壓檢測(cè)部件124在高的狀態(tài)時(shí)輸出高電壓檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)異常高電壓。
在保護(hù)電路120中的低電壓檢測(cè)部件122中，由于直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出電壓在正常工作時(shí)至少維持80伏以上，齊納二極管ZD3導(dǎo)通，并因此達(dá)林頓晶體管DT5維持關(guān)斷狀態(tài)。因而輸出維持低的狀態(tài)。但是，如果直流轉(zhuǎn)換部件110的輸出電平下降到80伏以下，齊納二極管ZD3導(dǎo)通，于是由于達(dá)林頓晶體管DT5導(dǎo)通，輸出進(jìn)入高的狀態(tài)。即，低電壓檢測(cè)部件122在高的狀態(tài)時(shí)輸出低電壓檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)低電壓。
輸出部件126向模式轉(zhuǎn)換控制芯片20提供高狀態(tài)的高電壓檢測(cè)信號(hào)或低電壓檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)響應(yīng)于保護(hù)電路120的輸出信號(hào)模式轉(zhuǎn)換控制芯片20檢測(cè)到一高的狀態(tài)時(shí)，判斷為異常狀態(tài)并終止轉(zhuǎn)換操作。因此，由于終止模式轉(zhuǎn)換控制芯片20的操作，在電源變壓器18的初級(jí)部分的轉(zhuǎn)換操作被終止，不產(chǎn)生輔助電源電路22的工作電源電壓VCC，并因此終止繼電器驅(qū)動(dòng)電路100的操作。即，繼電器開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到斷開(kāi)狀態(tài)。
因此，在轉(zhuǎn)換到穩(wěn)定的全波整流模式并且操作延遲部件102的延遲時(shí)間已經(jīng)歷約4秒的時(shí)間之后，繼電器驅(qū)動(dòng)電路再次如上所述開(kāi)始操作。
因此，當(dāng)輸入220伏時(shí)，由于繼電器開(kāi)關(guān)RSW或驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生故障，或者在輸入電壓中產(chǎn)生浪涌電壓，通過(guò)立即檢測(cè)繼電器開(kāi)關(guān)RSW的異常狀態(tài)，終止模式轉(zhuǎn)換控制芯片20的操作，以維持導(dǎo)通狀態(tài)，可靠保護(hù)了該電源裝置防止過(guò)電壓或過(guò)電流。此外，在低電壓的過(guò)程中，可能有不希望產(chǎn)生的狀態(tài)，由于不穩(wěn)定的振蕩工作可能使模式轉(zhuǎn)換控制芯片20故障。
與上述相似，本發(fā)明可以降低功率消耗、可以通過(guò)利用繼電器替代三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)消除發(fā)熱問(wèn)題、通過(guò)替代現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置來(lái)轉(zhuǎn)換全波整流電路模式和倍壓整流模式而降低成本。
此外，通過(guò)構(gòu)成這樣一種電源裝置，起始模式總是從穩(wěn)定的全波整流電路模式開(kāi)始，可以解決在起始操作時(shí)產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題，以及持續(xù)4秒執(zhí)行全波整流電路模式以消除在起始操作時(shí)產(chǎn)生的噪聲效應(yīng)以及適應(yīng)輸入電壓電平自全波整流電路模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
此外，通過(guò)采用保護(hù)電路在高電壓或低電壓的過(guò)程中退出(downing)模式轉(zhuǎn)換控制芯片，可以防止電源裝置故障。
再者，通過(guò)使繼電器驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路的功率消耗降低到最少，可以降低電源裝置功率消耗。
已參照一些具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯，在不脫離根據(jù)如下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1．一種全球通用電源裝置，包含全波整流電路，具有一對(duì)交流輸入端和一對(duì)直流輸出端；一對(duì)電容器，串聯(lián)在所述一對(duì)直流輸出端之間；一繼電器開(kāi)關(guān)，連接在所述一對(duì)電容器的公共連接點(diǎn)和一對(duì)交流輸入端中之一之間；以及繼電器驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)，從而在提供到所述一對(duì)交流輸入端的交流電壓為低電壓情況下，通過(guò)接通繼電器開(kāi)關(guān)，使繼電器開(kāi)關(guān)可以工作在倍壓模式，以及為高電壓情況下，通過(guò)斷開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān)，使繼電器開(kāi)關(guān)可以工作在全波整流模式。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球通用電源裝置，其中所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路包含直流轉(zhuǎn)換部件，將所述民用交流電壓輸出10轉(zhuǎn)換為直流電壓；操作延遲部件，在起始操作時(shí)將所述繼電器開(kāi)關(guān)RSW持續(xù)一恒定時(shí)間維持在斷開(kāi)狀態(tài)，以及驅(qū)動(dòng)部件，在已經(jīng)過(guò)所述恒定時(shí)間后，響應(yīng)于所述直流轉(zhuǎn)換部件驅(qū)動(dòng)所述繼電器開(kāi)關(guān)RSW。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的全球通用電源裝置，其中所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路具有一保護(hù)電路，以及所述保護(hù)電路包含低電壓檢測(cè)部件，如果所述直流轉(zhuǎn)換部件的輸出低于一固定電平，輸出一低電壓檢測(cè)信號(hào)；高電壓檢測(cè)部件，如果所述公共連接點(diǎn)的電壓電平升高超過(guò)一固定電平，輸出一高電壓檢測(cè)信號(hào)；以及輸出部件，通過(guò)將所述低電壓檢測(cè)信號(hào)和所述高電壓檢測(cè)信號(hào)混合產(chǎn)生輸出。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的全球通用電源裝置，其中所述低電壓檢測(cè)部件的低電壓為80伏，高電壓為230伏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全球通用電源裝置,包含全波整流電路、一對(duì)電容器、一繼電器開(kāi)關(guān)以及繼電器驅(qū)動(dòng)電路,在交流輸入端的交流電壓為低電壓情況下,通過(guò)接通繼電器開(kāi)關(guān);可以工作在倍壓模式,以及為高電壓情況下,通過(guò)斷開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān),可以工作在全波整流模式。因此本發(fā)明能夠降低功率消耗和成本,并因利用繼電器替代三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)不發(fā)熱,通過(guò)轉(zhuǎn)換到倍壓電路,能提高電源裝置的可靠性。
文檔編號(hào)H02M7/06GK1303167SQ0013388
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月2日
發(fā)明者粱準(zhǔn)鉉, 福良義明 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社