CN1256544A - 电源供电电路 - Google Patents

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Abstract

电源供电电路,具有:第一整流平滑器;产生多个DC输出的备用电源;第二整流平滑器;将第二整流平滑器的DC输出转换为DC电压的主电源;主开关;设在主、备用电源初级侧的继电控制器,由备用电源的第一DC输出启动;设在主、备用电源初级侧的继电开关,将AC电源连到第二整流器;设在主、备用电源次级侧的控制装置,由备用电源的第二DC输出所驱动。该电路具有较小的基板,能减小次级到初级电路的附加辐射噪声。

Description

电源供电电路
本发明是关于一种用于图像投影机或电视接收机等电子设备的电源供电电路。
目前，在图像投影机、电视接收机等用于图像投影的电子设备中，采用一种这样的装置，即其主电源停止工作时，用户可利用遥控器等装置再次闭合该设备的主电源开关而接通该主电源。
这里所述的这种类型的电源供电电路，具有如图3所示的电路结构。图3中的电源供电电路具有一电源插头1000，一初级电路1001和一次级电路1002。该电源插头1000可以***市电AC电源插座，用以供给AC输入电压。该电源插头1000与变压器1020和1021的初级电路1001中的继电开关1003、二极管整流桥路1004等相连接。二极管整流桥路1004与主开关电源电路1005连接。电源通过一由二极管1031和电容器1032组成的半波整流电路供给到一备用开关电源电路1006。
变压器1020和1021的次级电路1002设有一继电控制器1007和一微机1009，用于闭合和断开继电开关1003。该继电开关1003设置在与主开关电源电路1005和备用开关电源电路1006相关的初级电路1001中。同时，继电控制线圈1008设置在与主开关电源电路1005和备用开关电源电路1006相关的次级电路1002上。
上述图3所示的现有电源供电电路中，必须在次级电路1002一侧对于备用开关电源电路1006设置次级线圈、整流器和稳压器，而且还要在同一侧设置继电控制线圈1008和电源开关1010，以闭合主开关电源电路1005，更要在初级电路1001中设置继电开关1003和主开关电源电路1005。当微机1009向晶体管1030的基极提供一接通控制信号的状态下电源开关1010闭合，该晶体管1030导通，使电流流到继电控制线圈1008，从而闭合继电开关1003，因之主开关电源电路1005被启动而给出所需的主电源输出1011。
由于继电开关1003和继电控制线圈1008通常是装设在一个壳体中，具有继电控制线圈1008的次级电路1002靠近设置于具有局部入口的初级电路1001中。
然而，从符合所要求的安全标准来看，必须确保在初级电路1001和次级电路1002之间具有一定的电绝缘距离。
为此，必须使装设该具有继电开关1003的初级电路1001和该具有继电控制器1007的次级电路1002的基板的面积增大，从而使初级电路结构和次级电路结构彼此分开。
同样，为了符合所要求的安全标准，必须将电子设备所产生的任何附加辐射噪声水平及经其电源线所带来的漏电降到一预定值以下。为避免次级电路1002所产生的以及感应到初级电路1001的附加辐射噪声的有害影响，就出现这样一个问题，即必须增大基板的面积，以减小从次级线圈1002到初级线圈1001的附加辐射噪声的泄漏水平。
因此，本发明的目的就是提供一种电源供电电路，它可以减小电路基板的面积、降低从次级电路到初级电路的任何附加辐射，并确保在次级和初级电路之间具有良好的电绝缘距离。
本发明的一个方面是提供一种电源供电电路，用于将输入AC电源的AC电压转换为所需的DC输出电压，该电路包括：
第一整流平滑器，用于从所述被供给的AC电源产生一DC电压；
备用电源，从所述第一整流平滑器得到所述DC电压，并具有多个DC输出端；
第二整流平滑器，用于将所述AC电压转换为DC电压；
主电源，用于将所述第二整流平滑器的DC电压转换为所述的所需DC输出电压；
主开关，用于接通所述主电源；
继电控制器，设置在所述主电源和备用电源的初级侧，响应于所述主开关的闭合，被来自所述备用电源的多个DC输出的第一个所启动；和
继电开关，设置在所述主电源和备用电源的初级侧，在所述继电控制器启动的驱动下将所述第二整流平滑器连接到所述AC电源。
由于继电控制器和继电开关都设在主电源和备用电源的初级侧，所以它们的位置彼此靠近，但主电源和备用电源的初级侧和它们的次级侧并不靠近，而不需具有任何特别用于电磁绝缘的部分。因此可以减小基板的面积。并且，这种结构还可有效地降低从继电控制器到继电开关的附加辐射噪声的泄漏水平。
上述电源供电电路，还包括一设置在所述主电源和所述备用电源的次级一侧的控制装置，在该控制装置输入一指示所述主电源开关的闭合或断开状态的输入信号，其中，所述备用电源提供所述多个DC输出中的第二个输出作为启动所述控制装置的电压。
在这种情况下，所述备用电源可以提供电压以启动所述控制装置。
上述电源供电电路，还进一步包括一第一光开关，用于传输一指示所述主开关的闭合/断开状态的信号给所述控制装置；其中，所述第一光开关包括一发光元件和一接收从所述发光元件发出的光的光接收元件，所述第一光开关是一设置在所述主电源及备用电源的初级侧和它们的次级侧之间的电磁绝缘元件。
这样，在主电源和备用电源的初级侧和次级侧就可以实现电磁绝缘。
在上述电源供电电路中，所述继电控制器具有一继电控制线圈，并接收来自所述控制装置的控制信号，当所述主开关闭合时，所述继电控制器工作，使其继电控制线圈闭合所述继电开关。
上述电源供电电路中，所述继电控制器有一第二光开关，该第二光开关由来自所述控制装置的控制信号闭合，所述第二光开关包括一发光元件和一接收来自所述发光元件的光的光接收元件；所述第二光开关是一设置在所述主电源及备用电源的初级侧和它们的次级侧之间的电磁绝缘元件。
上述的电源供电电路中，所述控制装置还具有一用以检测所述主电源的DC输出电压的输入端，用于鉴别所述主电源的DC输出电压是否存在，从而可判断主电源的工作是否正常。
如上所述的本发明，可减小电路基板的面积，还可降低从次级电路到初级电路的附加辐射。
本发明上述的和其他的特点及优点，通过下面结合附图所作的说明，将更为明了。
图1举例示出一装设有本发明电源供电电路的较佳实施例的投影机。
图2是本发明电源供电电路的较佳实施例的电路图。
图3是一已知的现有技术电源供电电路的电路图。
下面将结合附图详细说明本发明的一些较佳实施例，相同的部件将用相同或相近的数字标注。
下面的各实施例只是本发明的具体实例，故其中给出了一些技术上较佳的限制条件。然而，可以理解，本发明的范围将不局限于这些实施例，除非在后面的叙述中给出了特别的说明。
图1举例示出一背向投影机，它是一种装设有本发明电源供电电路较佳实施例的电子设备。该投影机10在其机箱12内装有反射镜14，投影装置16等。从投影装置16射出的彩色图像通过透镜18放大，然后到达反射镜14，该图像被反射镜14反射而投射到机箱12内的屏幕20的内表面上，这样，观察者就可以看到投射到屏幕20的背侧的图像。
图2示出一用于图1所示投影装置16的电源供电电路的较佳实施例。电源供电电路30可对投影装置16的光源或液晶显示板(光管)供给一主电源输出99。
该电源供电电路30，主要具有电源插头32，初级电路34，次级电路36等部件。
初级电路34表示有关主电源40的变压器102的初级侧的电路，也是备用电源42变压器101的初级线圈64和次级线圈66的相关电路。次级电路36表示关于主电源40的变压器102的次级侧的电路，也是备用电源42变压器101次级绕组82的相关电路。
电源插头32是一种可从市电AC电源44***或拔出的插头，比如，可以用于从市电AC电源得到100V电压。
初级电路34包括继电开关46，继电控制器94，整流平滑器(整流器)48，主开关电源电路(主电源电路)50，二极管111，电容122，备用开关电源电路52，电源开关(主电源开关)54，光耦合器(初级光开关)56的发光二极管56A，晶体管142，电阻130，光耦合器(次级光开关)58的光晶体管58B，二极管112，继电控制线圈60，初级线圈62和64，次级线圈66，二极管113和电容123。该初级电路34处于图中用单点划线包围的图框中。
次级电路36处于双点划线所包围的图框中。该电路36包括光耦合器56的光晶体管56B，光耦合器58的发光二极管58A，晶体管141，稳压器70，二极管116，电容126，电阻131和132，作为控制装置的微机72，二极管114和115，电容124和125，以及次级线圈80和82。
初级电路34中，整流平滑器48包括整流二极管桥路48A和平滑电容121。电源插头32的一端与整流二极管桥路48A的一输入端相连，电源插头32的另一端通过继电开关46与二极管桥路48A的另一输入端相连。
整流二极管桥路48A的一个输出端和电容121的一端与主开关电源电路50的输入端相连接，该二极管桥路48A的另一输出端和平滑电容121的另一端与一次侧地线90相连。
电源插头32的另一端和继电开关46的连结点通过二极管111和初级线圈64与备用开关电源电路52的输出端相连。二极管111和初级线圈64的连接点还与电容122的一端相连，同时电容122的另一端连接到一次侧地线90。
继电开关46和继电控制线圈60构成继电器92。初级电路34的继电控制器94是一控制电路，通过激励继电控制线圈60以使继电开关46闭合来控制主开关电源电路50。
继电控制器94的继电控制线圈60与二极管112相连，该二极管112位于晶体管142的集电极和光耦合器58的光晶体管58B的发射极之间，晶体管142的发射极经电源开关54和二极管113连接到初级线圈66的一端，初级线圈66的另一端与一次侧地线90连接。电容123的一端连接到二极管113和电源开关54的连接点，电容123的另一端与一次侧地线90相连。光耦合器56的发光二极管56A的正极经电阻133连接到晶体管142的发射极，发光二极管56A的负极与初级接地线90相连接。电阻130连接于晶体管142的发射极和基极之间。
晶体管142的基极与光耦合器58的光晶体管58B的集电极相连。
在次级电路36中，次级线圈82的一端与二次侧地线98相连，该次级线圈82的另一端经二极管116与电容126相连，电容126的另一端连接到二次侧地线98。二极管116和电容126的连接点与稳压器70的输入端相连，源电压Vcc从稳压器70的输出端供给到微机72。
电阻132连接在控制端96和稳压器70的输出端之间，电阻131连接在电源开关56的on/off检测信号输入端97与稳压器70的输出端之间。
光耦合器56的光晶体管56B的一端连接到微计算机的检测信号输入端97，光晶体管56B的另一端连接到光晶体管56B的二次侧地线98。
二极管116和电容126的连接点与光耦合器58的发光二极管58A的一端相连，发光二极管58A的另一端连接到晶体管141的集电极。
晶体管141的基极与为微机72的控制端96相连，晶体管141的发射极与二次侧地线98相连。
次级线圈80具有两个绕组，各绕组的一端连接到二次侧地线98，它们的另一端分别连接到二极管114和115的正极。
二极管114和115的负极分别连接到平滑电容124和125的一端，平滑电容124和125的另一端与二次侧地线相连，由此，主电源输出99(DC输出电压)由此传送。
二极管114的负极经信号线100与微机72的输出电压检测输入端95相连。
变压器102包括初级线圈62和次级线圈80，变压器101包括初级线圈64、66和次级线圈82。
如图2所示的电压供电电路30的特点在于，其继电开关46和继电控制线圈60均设置在初级电路34中。光耦合器56和58都是电磁绝缘元件，它们作为光开关具有在初级电路34和次级电路36之间实现电磁绝缘的作用。
微计算机72，响应于从光耦合器56送到检测信号输入端97的电压开关on/off检测信号SD，可检测电压开关54是处于闭合状态还是处于断开状态。
随后，微机72从其控制端96输出一控制信号CS至晶体管141。
微机72，响应于在其输出电压检测端95接收到的信息信号IS，可检测主电压输出99是否经信号线100正确地接通。
电压开关54不直接连接到电源插头32。
当电源插头32连接于市电AC电源44时，备用开关电源电路(备用电源)52和微机72处于其正常工作状态。
现在，说明图2中电源供电电路30的工作实例。
当电源插头(AC插头)32连接于市电AC电源44的输出端时，经电源插头32输入的AC电源供给到由二极管111和电容122所构成的第一整流平滑器，然后从其输出的平滑的DC输出经变压器101的初级线圈64供给到备用开关电源电路52。
在变压器101的次级线圈82上产生的AC电流经由二极管116和电容126构成的整流平滑器送至稳压器70，以使具有一预定值的电源电压Vcc从稳压器70供给到微机72，由此使微机72处于正常工作状态。
当微机72这样处于其工作状态时，其控制端96为高电平，并提供给晶体管141的基极从而使其导通。
然后，光耦合器58的发光二极管58A发光照射到光晶体管58B，于是它被所接收到的光导通，从而使晶体管142的基极从高电位变到低电位。
如果电源开关54在这一状态下闭合，则电源接通初级线圈66，使晶体管142的发射极-集电极导通，由此在继电控制线圈60中感生电流并最终使继电开关46闭合。
然后通过电源插头32所接通的市电电源供给到第二整流平滑器48。第二整流平滑器的DC输出送到主开关电路从而启动主开关电源电路50，这样，主电源输出99即经变压器102传送至次级电路36。
当电源开关54闭合时，电流通过电阻133而流入光耦合器56的发光二极管56A，从该发光二极管56A发射的光照射到光晶体管56B而使其导通，从而使微机72的电源开关on/off检测端97从高电位变为低电位。
也就是，电源开关on/off检测信号SD从高电平变为低电平。
由此，微机72可以检测电源开关54是处于其接通状态。
同时，微机72的控制端96处于高电位，从而使主开关电源电路50保持其工作状态。
当电源开关54处于断开状态时，电源未接通至继电控制线圈60，因而继电开关46断开，从而使主开关电源电路50停止工作。
由于没有电流供给光耦合器56的发光二极管56A，光晶体管56B断开，于是高电平信号输入至微机72的电源开关on/off检测端97。
这样，微机72可以检测电源开关54是处于其断开状态。
在电源开关54处于接通状态并且主开关电源电路50处于工作状态下，从遥控指令器等发出备用命令时，从微机72的控制端96输出一低电平控制信号CS到晶体管141的基极。
由此，晶体管141断开，以使不再有电流流过光耦合器58的发光二极管58A，于是发光二极管58A断开。
结果使晶体管142截止，无电流供给继电控制线圈60，最终使继电开关46断开，从而使主开关电源电路50停止工作。
下面将叙述本发明的特点。
图2中所述的本发明的电源供电电路30中，继电开关46和包括了继电控制线圈60的继电控制器94都设置在初级电路34中，这和已知的传统电路不同。
由于本发明具有这种与现有技术不同的电路结构，所以不必再担心从次级电路36发出的附加辐射噪声，也没有次级电路36的某个部分设在初级电路34中，因此，可实现降低附加辐射噪声和减小基板尺寸。
光耦合器56和58具有使初级电路34和次级电路36彼此间电磁绝缘的功能，从而增强了初级电路34和次级电路36之间的电磁绝缘性能。
微机72可以利用控制端96发出的控制信号CS通过光耦合器58执行从次级电路36到初级电路34的控制。
微机72具有一电源控制***，其中初级电路34的电源开关54的on/off状态可以根据光耦合器56输出的电源开关on/off检测信号SD来鉴别。
在图3所示现有技术的例子中，在初级电路1001的继电开关1003和次级电路1002的继电控制线圈1008之间的间隙和爬电距离，根据欧洲和某些亚洲地区(那里的市电AC电源电压是220V)的安全标准，应该大于6mm，；根据美国(那里的市电AC电源电压是120V)的安全标准，应该大于3mm；根据日本(那里的市电AC电源电压是100V)，应该大于3mm。
否则，继电开关1003和继电控制线圈1008一定要采用安全标准所规定的必要绝缘结构(即，所规定的材料，厚度，绝缘强度，和不可燃性)。
在本发明中，继电控制线圈60和继电开关46均设置在初级电路中，就不必如安全标准所规定的必须在初级和次级电路之间设置一定的间隙和蠕缓放电距离，不需要现有技术的绝缘结构，因而，可以缩短内部端子间和内部电路布置之间的距离。
由此，在基板上设置继电器92和设计电路布置的自由度增加了，于是减小了基板所需面积。
在传统技术中继电控制器制作在次级电路中，所以必须确保在各电路结构之间有足够的距离，以降低附加辐射噪声的水平。而且，由于次级电路部分地进入到初级电路中，就必须具有一定的绝缘距离，因此而难于做到基板面积的有效利用。
然而，在本发明中，继电开关46和继电控制器94都设置在同一初级电路中，这就可以减小基板面积，从而可以大大地降低次级电路到初级电路的附加辐射噪声。
根据本发明，微机72能检测电源故障状态。即，如果备用开关电源电路52有输出，微机72就可以判断电源插头32是与市电AC电源44相连接。
如果主开关电源电路50无输出，即，即使在鉴别电源开关54为接通状态、控制端96输出的控制信号CS已变为高电平时，信息信号IS仍未经次级电路36的信号线100送至微机72的输出电压检测端95，则微机72就可以判断主开关电源电路50处于异常状态。
这样，利用微机72就可以检测主开关电源电路50是处于正常状态还是处于非正常状态。
进一步还可以对于电源供电电路的故障进行复位。特别是，当主电源电路因其保护电路的作用而停止工作时，可通过改变控制信号CS的输出电平，即从微机72的控制端96输出高/低/高控制信号，对主开关电源电路50的故障状态进行复位而使其重新启动。
当主开关电源电路50不能重新启动时，微机72可判断主开关电源电路50不能重新启动到它的正常工作状态。在这种状况下，这一非正常状态可由微机72控制的发光二极管(LED)的闪烁来指示。
对于雷电浪涌对继电器的影响，这里不必考虑初级电路34和次级电路36之间的绝缘会被破坏，因为，对于继电器92，其继电开关46和继电控制线圈60都设置在初级电路中，所以，不需要按安全标准中规定的初级和次级电路间所需的已知的绝缘结构。也就是说，可使用更小尺寸的继电器从而降低成本。
而且，初级和次级电路间的任何浪涌都不会在线圈中引起过压。
电源开关(主电源电路中)只要符合小信号的需要就可以了，而为实现减小尺寸和降低成本，任何AC电源供电标准都是不必要的。
由于不采用AC电源开关，所以本发明没有庞大的带导线***的AC电源供电线路，在具有减小结构尺寸和降低生产成本的优点的同时，也减小了辐射噪声等不利影响。
可以理解，本发明不只局限于上述实施例，本发明的电源供电电路还可以用于除所述投影机之外的某些其他类型的电子设备中。

Claims (7)

1.一种电源供电电路，用于将输入AC电源的AC电压转换为所需的DC输出电压，包括：
第一整流平滑器，用于从所述被供给的AC电源产生一DC电压；
备用电源，从所述第一整流平滑器得到所述DC电压，并具有多个DC输出端；
第二整流平滑器，用于将所述AC电压转换为DC电压；
主电源，用于将所述第二整流平滑器的DC电压转换为所述所需的DC输出电压；
主开关，用于接通所述主电源；
继电控制器，设置在所述主电源和备用电源的初级侧，响应于所述主开关的闭合，被来自所述备用电源的多个DC输出的第一个所启动；和
继电开关，设置在所述主电源和备用电源的初级侧，在所述继电控制器启动的驱动下将所述第二整流平滑器连接到所述AC电源。
2.如权利要求1所述的电源供电电路，进一步包括一设置在所述主电源和所述备用电源的次级一侧的控制装置，在该控制装置输入一指示所述主电源开关的闭合或断开状态的输入信号，其中，所述备用电源提供所述多个DC输出中的第二个输出作为启动所述控制装置的电压。
3.如权利要求2所述的电源供电电路，进一步包括一第一光开关，用于传输一指示所述主开关的闭合/断开状态的信号给所述控制装置；其中，所述第一光开关包括一发光元件和一接收从所述发光元件发出的光的光接收元件，所述第一光开关是一设置在所述主电源及备用电源的初级侧和它们的次级侧之间的电磁绝缘元件。
4.如权利要求3所述的电源供电电路，其中，所述继电控制器具有一继电控制线圈，并接收来自所述控制装置的控制信号，当所述主开关闭合时，所述继电控制器工作，使其继电控制线圈闭合所述继电开关。
5.如权利要求4所述电源供电电路，其中，所述继电控制器有一第二光开关，该第二光开关由来自所述控制装置的控制信号闭合，所述第二光开关包括一发光元件和一接收来自所述发光元件的光的光接收元件；所述第二光开关是一设置在所述主电源及备用电源的初级侧和它们的次级侧之间的电磁绝缘元件。
6.如权利要求5所述的电源供电电路，其中，所述控制装置具有一用以检测所述主电源的DC输出电压的输入端，用于鉴别所述主电源的DC输出电压是否存在。
7.如权利要求6所述的电源供电电路，其中，所述第一和第二光开关是光耦合器。
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