專利名稱：電源電路和信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電路和信息處理裝置。
背景技術(shù)：
例如將PFC(功率因數(shù)校正)電路設(shè)置在由諸如50Hz或60Hz之類的AC (交流)電 源(所謂的商用電源)驅(qū)動的信息處理裝置中，以便高效地從AC電源獲得電能而不會使功 率因數(shù)惡化。例如，在Baba，Seitaro. "8_Pins Continuous Conduction Mode PFC :Power of IC. "TransistorTechnology， Mar. 2008 :213-214中描述了針對PFC電路的一種技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在針對PFC電路的相關(guān)技術(shù)中，例如將非絕緣斬波器電路(choppercircuit)用來 實現(xiàn)PFC電路。用非絕緣斬波器電路實現(xiàn)的PFC電路例如稱為有源PFC電路。除有源PFC 電路以外，一些PFC電路也可以稱為無源PFC電路。無源PFC電路致力于使用低頻電感器 改變電流的相位，由此來校正功率因數(shù)。無源PFC電路被配置為使用低頻電感器并且因此 需要大的電感。因此，無源PFC電路在其形狀和重量方面都制造得較大，這在縮小襯底設(shè)計 和/或結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)模方面是一個大問題。下面，將針對有源PFC電路以及無源PFC電路 的相關(guān)技術(shù)總稱為"相關(guān)技術(shù)"。 此外，在使用相關(guān)技術(shù)PFC電路的信息處理裝置(以下稱為"相關(guān)技術(shù)中的信息處 理裝置")中，需要將諸如變壓器之類的絕緣電路(主電源電路)設(shè)置在PFC電路之后。上 述結(jié)構(gòu)致力于防止出現(xiàn)突入電流(inrushcurrent)并且穩(wěn)定地獲得用于驅(qū)動相關(guān)技術(shù)中 的信息處理裝置的預定電壓(電源)。由于PFC電路用作一種電源電路，因此，在上面的情 況中，相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置包括多個電源。因此，由于包括相關(guān)技術(shù)PFC電路的相關(guān) 技術(shù)中的信息處理裝置包括了多個電源，與包括一個電源電路的結(jié)構(gòu)相比，其成本增加了 許多。包括相關(guān)技術(shù)PFC電路的相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置例如需要控制PFC電路與主電 源電路之間的激活定時或負載，以便穩(wěn)定地獲得用于驅(qū)動的電源。因此，包括相關(guān)技術(shù)PFC 電路的相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置與包括一個電源電路的結(jié)構(gòu)相比，在不執(zhí)行更復雜控制 的情況下，不能穩(wěn)定地獲得用于驅(qū)動的電源。 鑒于前面的問題，希望提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對功率因數(shù)進行校正以及對電源的穩(wěn)定 供應的新穎的經(jīng)改進的電源電路和信息處理裝置。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了 一種電源電路，該電源電路包括整流單元，用 于對交流電源整流以輸出經(jīng)整流的輸入電壓；絕緣變壓器，該絕緣變壓器具有初級線圈和 次級線圈，從整流單元輸出的經(jīng)整流的輸入電壓被選擇性地輸入初級線圈，并且基于輸入 到初級線圈的經(jīng)整流輸入電壓的感應電壓從次級線圈輸出；第一平滑單元，用于平滑感應 電壓以輸出第一輸出電壓；檢測單元，用于輸出與第一輸出電壓和基準電壓之差相對應的 誤差信號；絕緣單元，該絕緣單元具有輸入誤差信號的輸入端子，以及輸出與輸入的誤差信 號相對應的信號的輸出端子，輸出端子與輸入端子絕緣；控制單元，用于基于從輸出端子輸出的信號，輸出用于選擇性地將經(jīng)整流的輸入電壓輸入到初級線圈的控制信號；以及開關(guān) 單元，該開關(guān)單元連接到初級線圈，用于基于控制信號選擇性地將經(jīng)整流的輸入電壓輸入 到初級線圈。 通過如上所述那樣布置的這種電源電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對功率因數(shù)的校正以及對電源 的穩(wěn)定供應。 整流單元可以對交流電源整流而不進行平滑。 絕緣變壓器可以包括多個次級線圈，用于基于施加到初級線圈的經(jīng)整流的輸入電 壓輸出感應電壓。第一平滑單元可以包括多個平滑電路，各個平滑電路連接到多個次級線 圈中的各個次級線圈，并且對從各個次級線圈輸出的感應電壓進行平滑。
多個次級線圈中的各個次級線圈的匝數(shù)可能彼此不同。 電源電路還可以包括第二平滑單元，該第二平滑單元用于對從初級線圈輸出的經(jīng)
整流的輸入電壓進行平滑并且輸出與經(jīng)整流的輸入電壓相對應的第二輸出信號。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種信息處理裝置，該信息處理裝置包括電源
電路，用于輸出基于交流電源的第一輸出電壓；并且還包括負載電路，該負載電路由第一輸
出電壓供電。電源電路包括整流單元，用于對交流電源進行整流以輸出經(jīng)整流的輸入電
壓；絕緣變壓器，絕緣變壓器具有初級線圈和次級線圈，從整流單元輸出的經(jīng)整流的輸入電
壓被選擇性地輸入初級線圈，并且基于輸入到初級線圈的經(jīng)整流輸入電壓的感應電壓從次
級線圈輸出；第一平滑單元，用于平滑感應電壓以輸出第一輸出電壓；檢測單元，用于輸出
與第一輸出電壓和基準電壓之差相對應的誤差信號；絕緣單元，該絕緣單元具有輸入誤差
信號的輸入端子，以及輸出與輸入的誤差信號相對應的信號的輸出端子，輸出端子與輸入
端子絕緣；控制單元，用于基于從輸出端子輸出的信號，輸出用于選擇性地將經(jīng)整流的輸入
電壓輸入到初級線圈的控制信號；以及開關(guān)單元，該開關(guān)單元連接到初級線圈，用于基于控
制信號選擇性地將經(jīng)整流的輸入電壓輸入到初級線圈。 通過如上所述那樣布置的這種信息處理裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對功率因數(shù)的校正以及對 電源的穩(wěn)定供應。 根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對功率因數(shù)的校正以及對電源的穩(wěn)定供應。


圖1是用于說明應用相關(guān)技術(shù)時的問題的說明圖； 圖2是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電源電路的一種結(jié)構(gòu)示例的說明圖；
圖3A是用于說明包括圖1所示的PFC電路和主電源電路的結(jié)構(gòu)中的效率的一個 示例的說明圖； 圖3B是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路中的效率的一個示例的說明圖；
圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的變體的電源電路的一個結(jié)構(gòu)示例的說 明圖；以及 圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電源電路的一個結(jié)構(gòu)示例的說明圖。
具體實施例方式
下面，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。注意，在本說明書和附圖中，用相同的標號來表示具有基本上相同的功能和結(jié)果的結(jié)構(gòu)元件，并且省略對這些結(jié)構(gòu)元件的 重復描述。 下面，將按如下順序來進行描述
1.根據(jù)本發(fā)明實施例的方法
2.根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電源電路
3.根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電源電路
(根據(jù)本發(fā)明實施例的方法) 在對根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路進行說明之前，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例用于 實現(xiàn)對功率因數(shù)進行校正以及對電源的穩(wěn)定供應的方法。根據(jù)本發(fā)明實施例對功率因數(shù)的 校正致力于使功率因數(shù)(0《功率因數(shù)《1)更接近"l(理想狀態(tài))"。
[相關(guān)技術(shù)的問題] 在對根據(jù)本發(fā)明實施例的方法進行說明之前，將首先更詳細地描述應用相關(guān)技術(shù) 時的問題。 [1]包括相關(guān)技術(shù)PFC電路的相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10的結(jié)構(gòu)示例
圖1是用于說明應用相關(guān)技術(shù)時的問題的說明圖。圖1示出了包括相關(guān)技術(shù)PFC 電路的相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10的一個結(jié)構(gòu)示例。圖1所示的AC電源12例如表示 將經(jīng)由插座(未示出)被輸入到信息處理裝置10中的電源。AC電源12例如可以包括諸如 50Hz或60Hz (所謂的商用AC電源)之類的AC電源。 信息處理裝置10包括濾波器14、整流電路16、PFC電路18、主電源電路20以及負 載電路22。 濾波器14例如由帶通濾波器等構(gòu)成，并且對AC電源12濾波以從AC電源12移除
噪聲等。 整流電路16對在濾波器14中經(jīng)過濾波的AC電源進行整流，并且輸出輸入整流電 壓。整流電路16例如對AC電源執(zhí)行半波整流或全波整流，以輸出輸入整流電壓。圖1示 出了整流電路16由包括四個二極管D10a至D10d的橋式全波整流電路構(gòu)成的示例。
PFC電路18連接在整流電路16與主電源電路20之間，以基于從整流電路16輸出 的輸入整流電壓校正功率因數(shù)并輸出非絕緣電壓。更具體地，PFC電路18使得流經(jīng)PFC電 路18的電流中的、是諸如50Hz或60Hz之類的AC電源的頻率的整數(shù)倍的頻率分量(下面 稱為"基頻")接近正弦波，從而校正功率因數(shù)。圖1示出了這樣的一個示例，其中，PFC電 路18由升壓斬波器電路構(gòu)成，其中，將輸入的輸入整流電壓(電壓信號)被選擇性地施加 到扼流線圈(線圈L10)，以限制一次流過的電流并校正功率因數(shù)。PFC電路18控制開關(guān)單 元36的開關(guān)以對輸入整流電壓進行升壓，從而輸出經(jīng)升壓的非絕緣電壓。
[PFC電路18的結(jié)構(gòu)示例] PFC電路18包括線圈L10、平滑單元30、檢測單元20、控制單元34以及開關(guān)單元 36。 線圈L10例如防止具有超過基頻的高頻的電流。換言之，線圈L10用作扼流線圈。 從整流電路16輸出的輸入整流電壓通過開關(guān)單元36的開關(guān)操作而被選擇性地輸入到線圈 LIO。在PFC電路18中，例如通過開關(guān)單元36的開關(guān)操作來限制一次流過的電流，并且控 制增壓(pressure rising)(或減壓(pressurelowering))。
6
平滑單元30對從線圈L10輸出的輸入整流電壓(經(jīng)升壓的輸入整流電壓)進行 平滑，并且輸出平滑了輸入整流電壓的非絕緣電壓。 基準電壓Vref和非絕緣電壓被輸入檢測單元32，并且輸出與非絕緣電壓和基準 電壓Vref之差相對應的誤差信號NF。圖1示出了檢測單元32由差分放大器構(gòu)成的一個示 例。 控制單元34基于誤差信號NF輸出控制信號，用于控制開關(guān)單元36的開關(guān)?？刂?單元34例如基于誤差信號NF是否超過所設(shè)置的閾值來輸出高電平和低電平控制信號。
開關(guān)單元36包括開關(guān)元件Q10，并且根據(jù)從控制單元34輸出的控制信號的信號電 平，選擇性地接通/關(guān)斷(開關(guān)操作)。 PFC電路18例如利用上述結(jié)構(gòu)，基于從整流電路16輸出的輸入整流電壓對功率因 數(shù)進行校正，并且輸出具有經(jīng)升壓(或降壓)的輸入整流電壓的非絕緣電壓。因此，PFC電 路18可以是一種電源電路。 主電源電路20由諸如變壓器之類的絕緣電路構(gòu)成，以向負載電路22提供具有預
定大小的輸出電壓Eo'。主電源電路20基于輸入到變壓器的初級線圈中的非絕緣電壓來平
滑將在變壓器的次級線圈中感應出的電壓，從而輸出輸出電壓Eo' (DC電壓)。主電源電路
20包括預先調(diào)節(jié)了線圈匝數(shù)的變壓器，從而輸出具有預定大小的輸出電壓Eo'。 負載電路22是用于實現(xiàn)包括在信息處理裝置10中的各個功能的各種電路的示意
性示例，并且由從主電源電路20提供來的輸出電壓Eo'作為電源進行驅(qū)動。 AC電源12例如可以將被轉(zhuǎn)換為DC電壓的輸出電壓Eo'用作電源來驅(qū)動圖1結(jié)構(gòu)
中的信息處理裝置10。上面已描述了主電源電路20包括變壓器的結(jié)構(gòu)，然而，結(jié)構(gòu)不限于此。 [2]相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10的問題 AC電源12可以將被轉(zhuǎn)換為DC電壓的輸出電壓Eo'用作電源來驅(qū)動圖1結(jié)構(gòu)中的 信息處理裝置10。然而，信息處理裝置10需要另外地在PFC電路18(—種電源電路)之后 設(shè)置由諸如變壓器之類的絕緣電路構(gòu)成的主電源電路20，以用于輸出非絕緣電壓，如圖1 所示。因此，在圖1所示結(jié)構(gòu)中的信息處理裝置10中，例如仍存在如下的問題(i)和(ii)。
(i)第一個問題成本增加的問題 由于例如具有圖1所示結(jié)構(gòu)的信息處理裝置10需要包括兩個電源電路，如PFC電 路18和主電源電路20，因此，與包括一個電源電路的結(jié)構(gòu)相比，其成本增加了許多。
(ii)第二個問題復雜控制的問題 例如具有圖1所示結(jié)構(gòu)的信息處理裝置10需要分別控制PFC電流18和主電源電 路20，以便穩(wěn)定地獲得用作電源的輸出電壓Eo'。對穩(wěn)定地輸出輸出電壓Eo'的控制例如 可以包括對PFC電路18與主電源電路20之間的激活定時的控制或負載的控制。因此，例
如具有圖l所示結(jié)構(gòu)的信息處理裝置io與包括一個電源電路的結(jié)構(gòu)相比，在不執(zhí)行更復雜
控制的情況下，不能穩(wěn)定地獲得用于驅(qū)動負載電路22的電源。
[根據(jù)本發(fā)明實施例的方法] 注意如下事實上面的問題(i)和(ii)例如是由多個電源電路引起的，以在本發(fā) 明實施例中，在一個電源電路中實現(xiàn)對功率因數(shù)的校正以及對電源的穩(wěn)定供應。更具體地， 本發(fā)明的實施例用絕緣變壓器取代了構(gòu)成圖1的PFC電路18的升壓斬波器電路的扼流線圈(對應于線圈L10)，從而實現(xiàn)了將PFC電路和主電源電路集成在一起的電源電路。
下面將描述能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路 的結(jié)構(gòu)。下面將以根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路被設(shè)置在信息處理裝置中的情況為例，然 而，結(jié)構(gòu)不限于此。例如，根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路可以被實現(xiàn)為與信息處理裝置不同 的電源裝置，例如AC(交流)適配器。 [oose](根據(jù)第一實施例的電源電路) 圖2是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電源電路100的一個結(jié)構(gòu)示例的說明 圖。圖2示出了根據(jù)包括電源電路100的第一實施例的信息處理裝置500的一個結(jié)構(gòu)示例。 圖2所示的AC電源102例如是經(jīng)由插座(未示出)等被輸入到信息處理裝置500中的電 源。AC電源102可以包括諸如50Hz或60Hz之類的AC電源(所謂的商用AC電源)，但不 限于此。 信息處理裝置500包括濾波器104、電源電路100和負載電路106。 濾波器104對AC電源102濾波以從AC電源102移除噪聲等。濾波器104例如由
帶通濾波器或低通濾波器等構(gòu)成，但不限于此。 電源電路100用作PFC電路和主電源電路。更具體地，電源電路100基于在濾波 器104中經(jīng)濾波的AC電源來校正功率因數(shù)，以輸出能夠用作驅(qū)動負載電路106的電源的第 一輸出電壓Eo(DC電壓)。
[電源電路100的結(jié)構(gòu)示例] 電源電路IOO包括整流單元110、絕緣變壓器112、平滑單元114(第一平滑單元)、 檢測單元116、絕緣單元118、控制單元120以及開關(guān)單元122。 整流單元110對在濾波器104中經(jīng)濾波的AC電源進行整流，并且輸出輸入整流電 壓。整流單元110例如對AC電源執(zhí)行半波整流或全波整流，以輸出輸入整流電壓。
圖2示出了如下示例整流電路110由包括四個二極管Dla至Did的橋式全波整 流電路構(gòu)成，并且對AC電源整流而不進行平滑。例如，由于電源電路100可以利用不對整 流單元110進行平滑的結(jié)構(gòu)來防止可能由用于平滑的電容器引起的AC電源的相位改變，因 此，可以防止功率因數(shù)的惡化(功率因數(shù)接近"0")。因此，電源電路100包括具有不執(zhí)行 平滑的結(jié)構(gòu)(即，不輸出DC電壓的結(jié)構(gòu))的整流單元110，從而進一步校正了功率因數(shù)。當 然，根據(jù)本發(fā)明實施例的整流單元110不限于采用橋式全波整流電路的結(jié)構(gòu)。
絕緣變壓器112具有連接到整流單元110和開關(guān)單元122的初級線圈Ll，以及次 級線圈L2。響應于開關(guān)單元122的開關(guān)操作來選擇性地向初級線圈Ll輸入從整流單元110 輸出的輸入整流電壓。次級線圈L2基于施加到初級線圈L1的輸入整流電壓通過電磁感應 來輸出感應電壓。 平滑單元114對從絕緣變壓器112的次級線圈L2輸出的感應電壓進行平滑，并且 輸出第一輸出電壓Eo(DC電壓)。第一輸出電壓Eo例如用作驅(qū)動負載電路106的電源。圖 2示出了平滑單元114由包括二極管D2和電容器Cl的半波整流電路構(gòu)成的示例，然而，平 滑單元114不限于此。 電源電路IOO包括絕緣變壓器112和平滑單元114，從而輸出能夠用作驅(qū)動負載電 路106的電源的第一輸出電壓Eo(DC電壓)。因此，電源電路IOO例如可以用作與圖1的主 電源電路20相似的主電源電路。
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基準電壓Vref和第一輸出電壓Eo被輸入檢測單元116，以輸出與第一輸出電壓 Eo和基準電壓Vref之差相對應的誤差信號(取決于第一輸出電壓Eo和基準電壓Vref之 差的誤差信號)。圖2示出了檢測單元116由差分放大器構(gòu)成的示例，然而，檢測單元116 不限于此。 絕緣單元118具有輸入了從檢測單元116輸出的誤差信號的輸入端子以及與輸 入端子絕緣的輸出端子，并且從輸出端子輸出與輸入到輸入端子的誤差信號相對應的信號 (下面稱為"信號NF")。絕緣單元118由光耦合器構(gòu)成，該光耦合器包括輸入端子側(cè)的發(fā) 光二極管以及輸出端子側(cè)的用于接收從發(fā)光二極管發(fā)出的光的光敏晶體管，然而，絕緣單 元118不限于此。 提供絕緣變壓器112和絕緣單元118以使得電源電路100可以將輸入了AC電源的 輸入側(cè)與輸出第一輸出電壓Eo的輸出側(cè)絕緣。因此，電源電路100包括絕緣變壓器112和 絕緣單元118，從而例如防止產(chǎn)生突入電流，并且穩(wěn)定地獲得用作電源的第一輸出電壓Eo。
控制單元120基于信號NF輸出控制信號，用于控制開關(guān)單元122的開關(guān)?？刂茊?元120例如基于信號NF是否超過所設(shè)置閾值來輸出具有高電平和低電平脈沖的控制信號， 但不限于此。從控制單元120輸出的控制信號在一個信號電平時接通開關(guān)單元122，并且在 另一信號電平時關(guān)斷開關(guān)單元122。開關(guān)單元122的接通狀態(tài)例如是指輸入整流電壓被輸 入到絕緣變壓器112的初級線圈Ll。從控制單元120輸出的控制信號例如對應于占空比受 控的信號。控制單元120例如包括用于輸出與信號NF和具有預定大小的基準信號(未示 出)之誤差相對應的信號的差分放大器，并且輸出控制信號，但是不限于此。
控制單元120例如通過占空比控制，輸出振蕩頻率為50kHz或更大的控制信號。開 關(guān)單元122基于其振蕩頻率高于如上所述的基頻的控制信號來執(zhí)行開關(guān)操作，以使得電流 根據(jù)控制信號的振蕩頻率間歇地流過絕緣變壓器112的初級線圈Ll。換言之，絕緣變壓器 112的初級線圈Ll將起與圖1所示的PFC電路18的線圈L10(扼流線圈)相似的作用。因 此，電源電路100可以基于AC電源102校正輸入電流的功率因數(shù)，因而用作PFC電路。
開關(guān)單元122包括開關(guān)元件Ql，以根據(jù)從控制單元120輸出的控制信號的信號電 平來選擇性地接通/關(guān)斷(開關(guān)操作)。開關(guān)元件Ql例如可以是n溝道MOSFET(金屬氧化 物半導體場效應晶體管)或P溝道M0SFET，但不限于此。例如，開關(guān)單元122可以包括雙極 型晶體管來作為開關(guān)元件Ql。 電源電路100可以利用上述結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)圖1的PFC電路18以及主電源電路20的 功能。因此，電源電路100可以實現(xiàn)對功率因數(shù)的校正以及對電源的穩(wěn)定供應。
電源電路100在檢測單元116中檢測從第一平滑單元114輸出的第一輸出電壓 Eo，并且響應于基于檢測結(jié)果(誤差信號)的控制信號來選擇性地將輸入整流電壓輸入到 絕緣變壓器112的初級線圈Ll中。因此，電源電路100可以使第一輸出電壓Eo穩(wěn)定，以使 得包括電源電路100的信息處理裝置500無需另外地在電源電路100之后設(shè)置穩(wěn)定化電源 (stabilizingpower supply)。 此外，電源電路100包括使用絕緣變壓器112的反激式變換器電路，從而容易對第 一輸出電壓Eo進行增壓/減壓設(shè)置。
[電源電路100的效率] 將把電源電路100的效率與由PFC電路18和主電源電路20構(gòu)成的相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu)(圖1的結(jié)構(gòu))的效率相比較，以用于說明。根據(jù)本發(fā)明實施例的"效率"是指示從 AC電源獲搏的功率中的多少功率可以被轉(zhuǎn)換而不被浪費的一種指數(shù)，例如通過0[% ]到 100 [% ](理想狀態(tài))來表示。 圖3A是用于說明包括圖1所示的PFC電路18和主電源電路20的結(jié)構(gòu)的效率的 一個示例的說明圖。此外，圖3B是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路100的效率的一 個示例的說明圖。圖3A示出了主電源電路20包括絕緣變壓器的結(jié)構(gòu)的效率的一個示例， 而圖3B示出了當電源電路100包括與圖3A的主電源電路20類似的絕緣變壓器時的效率 的一個示例。 如圖3A所示，在由PFC電路18和主電源電路20構(gòu)成的相關(guān)技術(shù)結(jié)構(gòu)中，提供了 兩個電源電路，如PFC電路18和主電源電路20。因此，圖3A所示的相關(guān)技術(shù)結(jié)構(gòu)的效率 (總效率)約為74.7[% ]到83.6[% ]。 作為對比，電源電路100由如圖3B所示的一個電源電路構(gòu)成。因此，電源電路100 的效率例如與圖3A的主電源電路20相似，約為83[% ]至IJ 88[% ]。 因此，電源電路100實現(xiàn)與由PFC電路18和主電源電路20構(gòu)成的相關(guān)技術(shù)結(jié)構(gòu) 中的效率相等或更大的效率。 再次參考圖2，將描述包括電源電路100的信息處理裝置500的構(gòu)成。負載電路 106是用于實現(xiàn)信息處理裝置500中所提供的各個功能的各種電路的示意性示例，其由從 電源電路100提供來的第一輸出電壓Eo作為電源來驅(qū)動。負載電路106可以包括諸如 MPU(微處理單元)和GPU(圖形處理單元)之類的各種處理電路、諸如硬盤之類的磁記錄 介質(zhì)、各種設(shè)備等。各種設(shè)備可以包括諸如LCD(液晶顯示器)之類的顯示設(shè)備、諸如藍光 (注冊商標Blu-ray)盤驅(qū)動器之類的光盤設(shè)備等等，但不限于此。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電源電路100利用絕緣變壓器來取代構(gòu)成圖 1所示的PFC電路18的升壓斬波器電路的扼流線圈(對應于線圈L10)，從而實現(xiàn)了將PFC 電路和主電源電路集成在一起的電源電路。因此，電源電路100可以實現(xiàn)功率因數(shù)的校正 以及對電源的穩(wěn)定供應。 此外，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的信息處理裝置500包括電源電路100。因此，由于 與相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10不同，信息處理裝置500不需要包括多個電源電路，因此
與信息處理裝置io相比，可以進一步地減少電源電路中的部件數(shù)目，從而提高電源電路的
可靠性(例如，減小故障率)。此外，由于與相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10不同，信息處理
裝置500不需要包括多個電源電路，因此，與信息處理裝置10相比，可以進一步減小電源電
路的成本，從而容易控制電源電路。[根據(jù)第一實施例的電源電路100的變體] 上面已描述了根據(jù)第一實施例用于輸出一個輸出電壓(第一輸出單元Eo)的諸如 電源電路100之類的結(jié)構(gòu)。然而，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電源電路不限于上面的結(jié)構(gòu)，而 是可以采用用于輸出多個輸出電壓的結(jié)構(gòu)。 圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的變體的電源電路150的一個結(jié)構(gòu)示例的 說明圖。在圖4中，從根據(jù)變體的電源電路150中省略了與圖2所示的電源電路100類似 的結(jié)構(gòu)。更具體地，圖4示出了構(gòu)成電源電路150的絕緣變壓器152和平滑單元154(第一 平滑單元)。在下面的說明中，將參考圖4描述電源電路150的結(jié)構(gòu)，并省略對與電源電路
10100類似的結(jié)構(gòu)的描述。雖然未在圖4中示出，然而，電源電路150將從平滑單元154輸出的多個輸出電壓中的一個輸出電壓輸入到檢測單元116。該一個輸出電壓可以是用作主電源的輸出電壓或者需要最好穩(wěn)定性的輸出電壓。 絕緣變壓器152具有初級線圈Ll和多個次級線圈L2， L3， . . . ， Ln(n是等于或大于3的整數(shù))。多個次級線圈L2，L3，. . . ，Ln基于施加到初級線圈Ll的輸入整流電壓通過電磁感應分別輸出感應電壓。絕緣變壓器152改變多個次級線圈L2， L3，. . . ， Ln彼此的線圈匝數(shù)，以分別從次級線圈L2， L3， . . . ， Ln輸出不同的感應電壓，但不限于此。例如，絕緣變壓器152例如可以使部分或所有次級線圈的線圈匝數(shù)相同。 根據(jù)設(shè)置在依據(jù)包括電源電路150的變體的信息處理裝置中的負載電路(未示出)所需要的電源的數(shù)目以及輸出電壓的大小，來設(shè)置絕緣變壓器152中所提供的次級線圈的數(shù)目以及每個次級線圈的線圈匝數(shù)。 平滑單元154與絕緣變壓器152的次級線圈L2，L3，. . . ， Ln相連，并且包括用于分別平滑從次級線圈L2， L3， . . . ， Ln輸出的感應電壓的多個平滑電路156A， 156B， . . . ， 156N。
構(gòu)成平滑單元154的每個平滑單元對從相對應次級線圈輸出的感應電壓進行平滑，并且輸出第一輸出電壓Eol至Eom(m = n-l)。與圖2所示的平滑單元114類似，構(gòu)成平滑單元154的每個平滑單元例如是由包括二極管和電容器的半波整流電路構(gòu)成的，但不限于此。 電源電路150例如包括圖4所示的絕緣變壓器152和平滑單元154，從而輸出多個輸出電壓(Eol至Eom)。 除圖4所示的絕緣變壓器152和平滑單元154之夕卜，電源電路150具有與圖2所示的根據(jù)第一實施例的電源電路100類似的結(jié)構(gòu)。因此，電源電路150可以獲得與電源電路IOO類似的效果。(根據(jù)第二實施例的電源電路) 上面已描述了用于輸出與包括在絕緣變壓器112中的次級線圈中的感應電壓相對應的第一輸出電壓Eo(所謂的感應電壓)的電源電路，作為根據(jù)第一實施例的電源電路100。然而，根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路不限于用于輸出經(jīng)由絕緣變壓器112(絕緣電路)輸出的絕緣電壓的結(jié)構(gòu)，而是可以輸出不經(jīng)由絕緣電路輸出的非絕緣電壓。因此，將示出能夠輸出絕緣電壓和非絕緣電壓的電源電路，作為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電源電路。
圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電源電路200的一個結(jié)構(gòu)示例的說明圖。圖5示出了根據(jù)包括電源電路200的第二實施例的信息處理裝置600的一個結(jié)構(gòu)示例。與圖2所示的AC電源102類似，圖5所示的AC電源102示出了例如經(jīng)由插座(未示出)等輸入到信息處理裝置600中的電源。 信息處理裝置600包括濾波器104、電源電路200和負載電路202。 與圖2所示的濾波器104類似，濾波器104對AC電源102濾波以從AC電源102
移除噪聲等。 電源電路200具有基本上與圖2所示的根據(jù)第一實施例的電源電路IOO類似的結(jié)構(gòu)，并且用作PFC電路和主電源電路兩者。更具體地，電源電路200基于在濾波器104中經(jīng)濾波的AC電源來校正功率因數(shù)，并且輸出能夠用作電源的第一輸出電壓Eo (DC電壓)以及第二輸出電壓Einv (DC電壓)。第一輸出電壓Eo是與絕緣變壓器絕緣的電壓，而第二輸出電壓Einv是非絕緣電壓。[電源電路200的結(jié)構(gòu)示例] 電源電路200包括整流單元110、絕緣變壓器112、平滑單元114(第一平滑單元)、檢測單元116、絕緣單元118、控制單元120、開關(guān)單元122以及平滑單元204(第二平滑單元)。當在圖2與圖5之間進行比較時，可見，電源電路200具有基本上與圖2所示的電源電路100類似的結(jié)構(gòu)，并且還包括平滑單元204。 設(shè)置在電源電路200中的整流單元110、絕緣變壓器112、平滑單元114、檢測單元116、絕緣單元118、控制單元120以及開關(guān)單元122分別具有與圖2所示的電源電路100類似的結(jié)構(gòu)。因此，如下這樣來配置電源電路200 :與圖2所示的電源電路IOO類似地使PFC電路和主電源電路被集成在電源電路200中，并且獲得與圖2所示的電源電路100類似的效果。 平滑單元204響應于控制信號對選擇性地從絕緣變壓器112的初級線圈Ll輸出的輸入整流電壓進行平滑，并且輸出與輸入整流電壓相對應的第二輸出信號Einv。圖2示出了平滑單元204例如從構(gòu)成開關(guān)單元122的開關(guān)元件Ql的源極和漏極(在開關(guān)元件Ql是MOSFET的情況中)提取絕緣變壓器112的初級線圈L1的輸出的示例，然而，平滑單元204不限于此。此外，第二輸出信號Einv是與從絕緣變壓器112的初級線圈Ll輸出的輸入整流電壓相對應的電壓，因此，是非絕緣電壓。圖5示出了平滑單元204由包括二極管D9和電容器C9的半波整流電路構(gòu)成的示例，然而，平滑單元204不限于此。 與圖2所示的電源電路100類似，電源電路200可以利用上述結(jié)構(gòu)實現(xiàn)圖1的PFC電路18以及主電源電路20兩者的功能。因此，與圖2所示的電源電路100類似，電源電路200可以實現(xiàn)功率因數(shù)的校正以及對電源的穩(wěn)定供應。此外，電源電路200具有基本上與圖2所示的電源電路100類似的結(jié)構(gòu)，因而獲得了與電源電路100類似的效果。
此外，電源電路200輸出與從絕緣變壓器112的次級線圈L2輸出的感應電壓相對應的第一輸出電壓Eo，以及與從絕緣變壓器112的初級線圈Ll輸出的輸入整流電壓相對應的第二輸出電壓Einv。因此，電源電路200可以用作輸出絕緣電壓(第一輸出電壓Eo)以及非絕緣電壓(第二輸出電壓Einv)的混合電源。 負載電路202是用于實現(xiàn)信息處理裝置600的各個功能的各種電路的示意性示例，并且是由從電源電路200提供來的第一輸出電壓Eo和第二輸出電壓Einv作為電源來驅(qū)動的。以第一輸出電壓Eo驅(qū)動的、構(gòu)成負載電路202的元件例如可以包括各種處理電路，例如MPU、諸如硬盤之類的磁記錄介質(zhì)以及各種設(shè)備，但不限于此。例如，以第二輸出電壓Einv驅(qū)動的、構(gòu)成負載電路202的元件可以采用諸如絕緣反相器之類的電路，但不限于此。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電源電路200具有基本上與圖2所示的根據(jù)第一實施例的電源電路IOO類似的結(jié)構(gòu)。因此，與根據(jù)第一實施例的電源電路100類似，電源電路200可以實現(xiàn)功率因數(shù)的校正以及對電源的穩(wěn)定供應。電源電路200具有基本上與圖2所示的電源電路100類似的結(jié)構(gòu)，因此，獲得了與電源電路100類似的效果。
電源電路200輸出與從絕緣變壓器112的次級線圈L2輸出的感應電壓相對應的第一輸出電壓Eo，以及與從絕緣變壓器112的初級線圈Ll輸出的輸入整流電壓相對應的第二輸出電壓Einv。因此，電源電路200可以用作輸出絕緣電壓(第一輸出電壓Eo)以及非絕緣電壓(第二輸出電壓Einv)的混合電源。
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根據(jù)本發(fā)明第二實施例的信息處理裝置600包括電源電路200。因此，與相關(guān)技術(shù)
中的信息處理裝置10不同，信息處理裝置600不需要包括多個電源電路，因此與信息處理
裝置500類似，與信息處理裝置10相比可以進一步地減少電源電路中的部件數(shù)目，并且提
高電源電路的可靠性。與相關(guān)技術(shù)中的信息處理裝置10不同，信息處理裝置600不需要包
括多個電源電路，因此與信息處理裝置500類似，與信息處理裝置10相比可以進一步減小
電源電路的成本，并且容易控制電源電路。[根據(jù)第二實施例的電源電路200的變體] 根據(jù)第二實施例的電源電路不限于圖5所示的結(jié)構(gòu)，并且例如可以與圖4所示的根據(jù)第一實施例的變體的電源電路150類似地被配置為輸出多個第一輸出電壓(絕緣電壓)。 上面通過電源電路100、 150和200描述了本發(fā)明的實施例，然而，本發(fā)明的實施例
不限于此。本發(fā)明的實施例還可以應用于能夠包括用于向外部裝置提供電能的電源裝置或電源電路的各種設(shè)備，例如AC適配器。 上面通過信息處理裝置500和600描述了本發(fā)明的實施例，然而，本發(fā)明的實施例不限于此。本發(fā)明的實施例還可以應用于能夠包括根據(jù)本發(fā)明實施例的電源電路的各種設(shè)備，例如包括諸如PC(個人計算機)或筆記本型PC之類的計算機、能夠接收數(shù)字廣播/模擬廣播的TV接收機等等。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當明白，可以根據(jù)設(shè)計要求和其它因素進行各種修改、組合、子組合和變更，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。 本申請包含與2009年2月3日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請JP2009-22802中公開的主題有關(guān)的主題，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種電源電路，包括整流單元，用于對交流電源整流以輸出經(jīng)整流的輸入電壓；絕緣變壓器，所述絕緣變壓器具有初級線圈和次級線圈，從所述整流單元輸出的所述經(jīng)整流的輸入電壓被選擇性地輸入所述初級線圈，并且基于輸入到所述初級線圈的所述經(jīng)整流的輸入電壓的感應電壓從所述次級線圈輸出；第一平滑單元，用于平滑所述感應電壓以輸出第一輸出電壓；檢測單元，用于輸出與所述第一輸出電壓和基準電壓之差相對應的誤差信號；絕緣單元，所述絕緣單元具有輸入所述誤差信號的輸入端子，以及輸出與輸入的所述誤差信號相對應的信號的輸出端子，所述輸出端子與所述輸入端子絕緣；控制單元，用于基于從所述輸出端子輸出的信號，輸出用于選擇性地將所述經(jīng)整流的輸入電壓輸入到所述初級線圈的控制信號；以及開關(guān)單元，所述開關(guān)單元連接到所述初級線圈，用于基于所述控制信號選擇性地將所述經(jīng)整流的輸入電壓輸入到所述初級線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中，所述整流單元對所述交流電源整流而不進行平滑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中，所述絕緣變壓器包括多個次級線圈，用于基于施加到所述初級線圈的所述經(jīng)整流的輸入電壓輸出感應電壓，以及其中，所述第一平滑單元包括多個平滑電路，各個平滑電路連接到所述多個次級線圈中的各個次級線圈，并且對從各個次級線圈輸出的感應電壓進行平滑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源電路，其中，所述多個次級線圈中的各個次級線圈的匝數(shù)彼此不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，還包括第二平滑單元，所述第二平滑單元用于對從所述初級線圈輸出的所述經(jīng)整流的輸入電壓進行平滑并且輸出與所述經(jīng)整流的輸入電壓相對應的第二輸出信號。
6. —種信息處理裝置，包括電源電路，用于基于交流電源輸出第一輸出電壓；以及負載電路，所述負載電路由所述第一輸出電壓供電，其中，所述電源電路包括整流單元，用于對交流電源進行整流以輸出經(jīng)整流的輸入電壓，絕緣變壓器，所述絕緣變壓器具有初級線圈和次級線圈，從所述整流單元輸出的所述經(jīng)整流的輸入電壓被選擇性地輸入所述初級線圈，并且基于輸入到所述初級線圈的所述經(jīng)整流的輸入電壓的感應電壓從所述次級線圈輸出，第一平滑單元，用于平滑所述感應電壓以輸出第一輸出電壓，檢測單元，用于輸出與所述第一輸出電壓和基準電壓之差相對應的誤差信號，絕緣單元，所述絕緣單元具有輸入所述誤差信號的輸入端子，以及輸出與輸入的所述誤差信號相對應的信號的輸出端子，所述輸出端子與所述輸入端子絕緣，控制單元，用于基于從所述輸出端子輸出的信號，輸出用于選擇性地將所述經(jīng)整流的輸入電壓輸入到所述初級線圈的控制信號，以及開關(guān)單元，所述開關(guān)單元連接到所述初級線圈，用于基于所述控制信號選擇性地將所述經(jīng)整流的輸入電壓輸入到所述初級線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了電源電路和信息處理裝置。一種電源電路包括整流單元，用于輸出經(jīng)整流的輸入電壓；變壓器，用于接收電壓并基于輸入電壓輸出感應電壓；第一平滑單元，用于平滑感應電壓以輸出第一輸出電壓；檢測單元，用于輸出與第一輸出電壓和基準電壓之差相對應的誤差信號；以及絕緣單元，用于接收誤差信號并輸出與誤差信號相對應的信號。絕緣單元的輸入和輸出端子被絕緣。電路還包括控制單元，用于基于來自絕緣單元的信號輸出用于選擇性地將輸入電壓輸入到變壓器的控制信號，并且還包括連接到變壓器以用于基于控制信號選擇性地將輸入電壓輸入到變壓器。
文檔編號H02M5/40GK101795079SQ20101010429
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者八卷基 申請人:索尼公司