CN1375919A - 电源控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制电源的装置及其方法,用来减少包括开关型电源(SMPS)的***的功率消耗。在用来控制提供给包括***控制器的***各个部分的电源的装置中,该装置包括由用户的接触而设置成接通状态的开关,与开关并联的检测部分,此部分用来检测请求预定操作的信号是否从外部施加到***,以及电源部分,在开关暂时设置为接通状态或者从检测部分输入用于指示信号检测的信号的状态下,此部分向***的各个部分供电,并且在开关被设置为断路状态的而且没有从检测部分输入用于指示信号检测的信号的状态下,当从***控制器施加一个断电信号时,此部分用来停止向***的各个部分供电。因此,可以使用SMPS对***供电以减少***中不必要的功率消耗。

Description

电源控制装置及其方法
                           技术领域
本发明涉及到一种利用开关型电源(switching mode power supply，SMPS)提供电源的***，更具体地，涉及到一种电源控制装置及其方法，在诸如传真机那样的用于传送、接收并输出数据的***中，此装置能够利用SMPS减少功率消耗。
                           背景技术
开关型电源(SMPS)利用开关操作将电能提供给电路负载。图1显示了一种常规SMPS，它被包含在用来输出数据的***中，例如传真机。图1说明了一个实例，其中，由包括在***中的***控制器(CPU)以及包括在***中的SMPS的***设备提供电能。
参考图1，在常规SMPS中，当AC开关SW1被接通时，通过整流电路101将交流(AC)电压转变成直流(DC)电压，并且传送到驱动电压施加部分105和初级线圈Np。在这种情况下，驱动电压没有被施加到脉冲宽度调制集成电路PWM-IC 110，从而使电能被导入初级线圈Np。驱动电压施加部分105由启动电阻器R1和R2、电容器C1、电阻器R3以及二极管D1组成，并且将驱动电压(Vcc)提供给PWM-IC 110。也就是说，当DC电压被施加到驱动电压施加部分105时，通过启动电阻器R1和R2使电容器C1充电。由于电容器C1中的电压，驱动电压(Vcc)被提供给PWM-IC 110的端子P1。从而，通过终端P3，PWM-IC 110输出用于控制场效应晶体管(FET)的开关操作的信号。通过电阻器R4，输出开关控制信号被施加到FET的门端。当FET导通时，变压器115中的初级线圈Np允许将电源导入次级线圈Ns1和Ns2以及辅助线圈Na中。
当电源被导入变压器115的辅助线圈Na中时，通过驱动电压施加部分105中的二极管D1以及电阻器R3，驱动电压(Vcc)被提供给PWM-IC 110。在FET被断开从而电源没有被导入到辅助线圈Na的情况下，通过电容器C1中的充电电压，驱动电压(Vcc)被提供给PWM-IC 110。
如上所述，按照FET的开关操作确定被导入到辅助线圈Na及次级线圈Ns1与Ns2中的电源。按照负载周期来完成FET的开关操作，按照由端子P4从反馈部分120提供的信号，PWM-IC 110确定开关操作。反馈部分120感应输出到***控制器(未显示)的电压Vo1并且将反馈信号提供给PWM-IC110的端子P4，以便输出电压Vo1维持在恒定的能级上。PWM-IC 110测量通过端子P2流入FET的电流的峰值，从而防止过电流流入FET。也就是说，在按照测量过的电流的峰值判断出过电流流入FET的情况下，PWM-IC 110关闭FET。
其间，分别通过二极管D2和D3以及电容器C2、C3、C4和C5，导入到次级线圈Ns1和Ns2的AC电源被平稳的转变成DC电压，从而被提供给***设备(未显示)和***控制器(未显示)。
然而，如上所述，在AC开关SW1被断开的情况下，图1所示SMPS停止将电源提供给***设备和***控制器。
同样地，在AC开关SW1被断开的情况下，常规SMPS连续不断地将电源提供给***控制器和***设备。因而，为了减少功率消耗，在没有使用本***的情况下，AC开关SW1必须被断开。然而，在***例如传真机中，什么时候需要输出数据是未知的，从而***总是接通AC开关SW1。因此，甚至在没有使用***时，电源还连续不断地被施加到***控制器和***设备，从而不必要地耗费电源。
为了解决此问题，在先有技术中，已经提出了一种休眠方式，在由***控制器判断***在预定的一段时间没有操作的情况下，此方式切断从SMPS提供给除***控制器之外的包括在***中的所有***设备的电源。然而，甚至在设置休眠方式的情况下，SMPS也连续不断地将电源提供给控制器，并且，即使是切断了从SMPS提供到***设备的电源，还是连续不断地完成把电源从SMPS提供给***设备的工作。因此，即使在设置休眠方式的情况下，电源还是连续的在SMPS中被耗费。
                          发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种电源控制装置，此装置控制开关型电源(SMPS)的操作，以减少包括SMPS的***中的功率消耗。
本发明第二个目的是提供一种无需交流(AC)开关的电源控制装置及其方法，此装置只有在***需要电源时才控制SMPS的操作。
本发明的第三个目的是提供一种电源控制装置及其方法，此装置能使***例如传真机只有在需要数据输出时才可以自动地接通。
因此，为了完成上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种装置，此装置用来控制提供给包括***控制器的***中各个部分的电源。本装置包括：由用户接触来设置接通状态的开关；与开关并联的检测部分，此部分用来检测用于请求预定操作的信号是否从外部施加到***；以及，电源部分，在开关暂时设置为接通状态或者从检测部分输入用于指示信号检测的信号的状态下，向***的各个部分供电，并且在开关被设置为断路状态而且没有从检测部分输入用于指示信号检测的信号的状态下，当从***控制器施加一个断电信号时，电源部分用来停止向***的各个部分供电。
为了完成上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种装置，此装置用来控制提供给***中的***控制器以及需要电源的***设备的电源。本装置包括：由用户控制接通/断开的开关；第一开关装置；脉冲宽度调制(PWM)部分，在施加驱动电压时，此部分提供用来控制第一开关装置的开关操作顺序的脉冲信号，根据第一开关装置的操作提供电源的变压器；驱动电压施加部分，此部分在接通开关时将驱动电压施加给PWM部分，以及断电信号检测部分，此部分在检测到断电信号时停止PWM部分的操作。在施加了从变压器输出的电源之后，***控制器在经过预定的时间的点上产生断电信号，由此设置休眠方式。
更为优越的是，此装置还包括用来检测用于请求预定操作的信号是否从外部施加到***，以及连接到检测部分的驱动电压施加部分，以便在施加了来自检测部分的用来指示信号检测的信号时，施加驱动电压到PWM部分。
为了完成上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种控制***电源的方法，此方法把从电源功能部分输出的电能提供给***控制器以及***设备。  本方法包括：电源控制步骤，当用户与要设置成接通状态的开关进行接触从而使该开关被设置成接通状态时，或者当用于请求预定操作的信号从外部施加到***时，就从电源功能部分提供电源给***设备及***控制器；以及，停止供电步骤，在电源被提供给***设备和***控制器的状态下，当从***控制器产生断电信号时，通过停止电源功能部分的操作停止向***设备及***控制器提供电源。
                          附图说明
参考附图，通过详细描述其中一个最优方案，本发明的上述目的和优点会变得更加明显，其中：
图1是常规开关型电源(SMPS)的电路图；
图2是根据本发明的电源控制装置的电路详图；以及
图3A至3E是根据本发明的电源控制装置的定时图。
                       具体实施方式
图2是根据本发明包括电源控制装置的***的详细电路图，并且说明了具有通过电话线传送和接收数据功能的***的一个实例，例如传真机。
参考图2，按照本发明的包括电源控制装置的***包括SMPS功能部分200、开关SW2、***设备225以及***控制器230。SMPS功能部分200包括整流电路201、驱动电压施加部分205、变压器215、脉冲宽度调制集成电路PWM-IC 210、与开关装置相应的场效应晶体管(FET)、反馈部分220、断电信号检测与防过压部分240、振铃信号检测部分250、电阻器R4和R9，以及电容器C7和C8。
由用户来控制开关SW2的接通/断开状态。开关W2具有与接触式开关相同的结构。因此，只有在用户完成接触行为如用户压下开关SW2时，开关SW2才被设置为接通状态，而在用户没有完成接触行为的情况下(在用户没有压下开关SW2的情况下)，开关SW2被设置为断路状态。
与图1所示的整流电路101一样，整流电路201在AC电压被施加到整流电路201时整流交流(AC)电压，并且输出直流(DC)电压。输出的DC电压被传送到驱动电压施加部分205和变压器215。然而，在此情况下，驱动电压(Vcc)没有被施加到PWM-IC 210，从而FET处于断路状态，而且没有将电源导入变压器215。因此，即使AC电压被施加到SMPS功能部分200，SMPS功能部分200也不能对***控制器230和***设备225提供电源。***设备225是***中除***控制器230之外的零件，并且需要电源，例如马达。
驱动电压施加部分205由电阻器R1、R2、R3、R6、R7和R8、电容器C1和C6、以及PNP型晶体管Q1组成，并且提供驱动电压(Vcc)给PWM-210。然而，不同于图1所示，在启动期间开关SW2没有被接通的情况下，不能将驱动电压(Vcc)提供给PWM-IC 210。其理由是在开关SW2没有被接通的情况下，晶体管Q1保持断路状态。从而，SMPS功能部分200处于断电模式。
以此方式，在用户于断电模式压下开关SW2的情况下，晶体管Q1就处于导电状态，因此施加的DC电压通过晶体管Q1和电容器C6之间的接触点A由启动电阻器R1和R2提供给PWM-IC 210的端子P1。因而，PWM-IC 210通过端子P3输出FET的转换控制信号。
在FET被切换的情况下，通过流过变压器215的初级线圈Np的电流，电力被导入次级线圈Ns1和Ns2及辅助线圈Na。因而，通过电容器C2、C3、C4和C5、以及二极管D2和D3而导入的电能被平稳地送到***设备225和***控制器230，二极管D2和D3分别与次级线圈Ns1和Ns2连接。
然后，即使开关SW2没有被用户压下，如图1所示，通过将电能导入辅助线圈Na并且将电压充入电容器C1，驱动电压(Vcc)被提供给PWM-IC 210的端子P1。此外，如图1所示，PWM-IC 210依照一个信号来调整FET的负载周期，此信号从反馈部分220传送到端子P4。
照这种方式，在给SMPS功能部分200的电能被接通从而使电能被施加到***控制器230和***设备225的情况下，***控制器230检查该***的***设备225是否工作。作为检查结果，在***设备不工作的时间超过***能够被设置为休眠模式的时间的情况下，***控制器230在激活状态下输出断电信号。在当前的实施例中，激活状态意谓着高电平。
因此，断电信号检测与防过压部分240检测断电信号。断电信号检测与防过压部分240由光电耦合器、晶体管Q2、电阻器R10、R11、R13和R14以及稳压二极管ZD组成，而光电耦合器由光电二极管PhD2和光电晶体管PhQ2组成。因此，在以高电平从***控制器230施加断电信号的情况下，晶体管Q2处于导电状态，从而使光电二极管PhD2发光。因而，光电晶体管phQ2变成导电状态，从而使施加到端子P1的驱动电压(Vcc)连接到PWM-IC210的接通/断开控制端子P5。在这样的情况下，由电容器C7施加到PWM-IC210的接通/断开控制端子P5的信号的级别就会变高。因此，断开PWM-IC210，从而停止FET的切换控制。因而，SMPS功能部分200就处于断电状态。
同样地，从图3A至3E所示定时图的“通电-断电”间隔可以更容易地了解SMPS功能部分200在被设置成通电状态之后再被设置成断电的状态的步骤。也就是说，在如图3D所示的开关SW2被控制在接通状态的情况下，在如图3A所示的AC电源被施加到SMPS功能部分200的状态下，如图3C所示，从SMPS功能部分200传送到***设备225及***控制器230的输出电压的电平Vo1和Vo2就从低电平状态转变成高电平状态。这就意味着将电能提供给***设备225和***控制器230。以此方式，***在电力被提供给***设备225和***控制器230后没有进行任何操作，从而***被设置成休眠方式，而在休眠方式持续时间超过预定基准时间的情况下，从***控制器230输出的断电信号就从低电平变成高电平，如图3B所示。结果，如上所述，SMPS功能部分200处于断电模式，从而输出到***设备225和***控制器的输出电压Vo1和Vo2就从高电平变成低电平，如图3C所示。
上述的断电信号检测和过电压防护部分240可能被驱动，以便防止在SMPS功能部分处于通电模式时给***设备225施加过电压。也就是说，在输出电压Vo2高于稳压二极管ZD两端电压的情况下，晶体管Q2变成导电状态，从而使光电二极管PhD2发光。结果，如上所述，光电晶体管PhQ2变成导电状态，而PWM-IC 210就停止操作。因此，SMPS功能部分200被设置成断电模式，从而切断提供给***设备225和***控制器230的电能。
如上所述，在用户压下开关SW2以便于在SMPS功能部分200被设置成断电模式状态中传送任意数据的情况下，象启动期间那样，SMPS功能部分200分别驱动并且提供输出电压Vo1及Vo2给***设备225及***控制器210。
也就是说，如图3A至3E所示定时图的“通电-断电”间隔所显示的，在如图3D所示由用户在某时压下开关SW2的情况下，从SMPS功能部分200输出的输出电压Vo1和vo2就从低电平变成高电平，如图3C所示。
如图3B所示，完成有关处理并且***被设置成休眠方式之后，在经过预定时间(用于设置休眠方式的时间)的情况下，就产生了断电信号，从而SMPS功能部分200被设置成断电，并且从SMPS功能部分200输出的输出电压Vo1和Vo2被转变成低电平，如图3C所示。
照此方式，在由振铃信号检测部分250于SMPS功能部分被设置成断电模式状态中检测到振铃信号的情况下，驱动电压施加部分205的晶体管Q1就处于导电状态，从而，如在启动期间那样，驱动电压(Vcc)被提供给PWM-IC210。因此，SMPS功能部分200被设置成通电模式并且将电能提供给***设备225和***控制器230，并由此完成接收数据的功能。
光电二极管PhD3和光电晶体管PhQ3组成的光电耦合器构成了振铃信号检测部分250。光电二极管PhD3可以被包括在SMPS功能部分200之外。例如，在线路接口单元(line interface unit，LIU)(未显示)被纳入***的情况下，光电二极管PhD3可以包括LIU。振铃信号检测部分250将光电二极管PhD3连接到振铃信号输入部分(未显示)，以便检测通过提示/振铃线路发送的振铃信号。振铃信号具有通过感应电压来传送的特征，从而甚至当***电源断开时，也能接收到振铃信号。
如上所述，如在SMPS功能部分被设置成断电模式的状态下，参考图3A至3E所示定时图的“依照振铃信号产生的通电→断电”间隔，可以更容易地理解将SMPS功能部分200设置成通电状态的过程。也就是说，如图3E所示，在SMPS功能部分200被设置成休眠方式一段预定时间之后，在其被设置成断电模式的状态下而检测振铃信号的情况下，SMPS功能部分200被设置成通电模式，从而输出电压Vo1和Vo2从低电平变成高电平。
可以用上述的实施例解释在外部施加振铃信号的情况下完成的操作。然而，在断开***电源的状态下使用与振铃信号检测部分250的相同结构的设备检测出的信号(***外部施加的任意操作请求信号)可以应用于本实施例。此外，本实施例提及的晶体管Q1、Q2和Q3被用作开关装置。
根据本发明，按照***的工作状态相应控制***中SMPS的电源状态的断开/接通，其中，利用SMPS对***供电，由此减少不必要的功率消耗以及无需额外的AC开关完成SMPS的通电/断电。无需额外辅助功率，就可在断开***电源的状态下检测振铃信号。
具体地，例如传真机，在***中没有传送数据的情况下，断开从SMPS到***控制器及***设备的必要电源，由此减少***中的功率消耗。
上面，参考其最佳实施例已经对本发明进行了特别说明，应该注意的是，在不脱离以下权利要求定义的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对形式和内容进行改变。

Claims (14)

1.一种用于控制提供给***中各个部分的电源的装置，其中，所述***包括***控制器，所述装置包括：
通过用户的接触来被设置为接通状态的开关；
与开关并联的检测部分，用于检测用于请求预定操作的信号是否从外部施加到***；以及
电源部分，在开关暂时被设置为接通状态或者从检测部分输入用于指示信号检测的信号的情况下，对***的各个部分供电，而在开关被设置成断路状态并且没有从检测部分输入用于指示信号检测的信号的状态下，当从***控制器施加断电信号时，停止对包括***控制器的***的各个部分供电。
2.如权利要求1所述的装置，其中，电源部分由开关型电源(SMPS)组成，当施加断电信号时，开关型电源用来断电以使电源不会被导入次级线圈和辅助线圈中。
3.如权利要求1所述的装置，其中，检测部分由用于检测振铃信号的振铃信号检测部分组成。
4.一种用于控制提供给***中的***控制器和***设备的电源的装置，该装置包括：
由用户控制接通/断开的开关；
第一开关装置；
脉冲宽度调制(PWM)部分，在施加驱动电压时，此部分提供脉冲信号用来控制第一开关装置的切换操作；
依照第一开关装置的操作而提供电源的变压器；
驱动电压施加部分，在接通开关时，此部分施加驱动电压到PWM部分；以及
断电信号检测部分，在检测到断电信号时，此部分停止PWM部分的操作；以及
其中，在施加了来自变压器的电源输出之后，***控制器在经过预定的时间点上产生断电信号，由此来设置休眠方式。
5.如权利要求4所述的装置，其中，即使开关在施加驱动电压之后被设置成断路状态，驱动电压施加部分和变压器也会在断电信号产生之前提供电源给***控制器及***设备。
6.如权利要求4所述的装置，其中，只有当用户与开关接触时，开关才保持接通状态。
7.如权利要求4所述的装置，其中，驱动电压施加部分包括第二开关装置，此装置提供一个路径，其中，当接通开关时，在驱动电压施加部分处于导电状态之后，驱动电压通过该路径被传送到PWM部分。
8.如权利要求4所述的装置，其中，信号检测部分包括第三开关装置和光电耦合器，当断电信号被施加时，第三开关装置就处于导电状态，而当第三开关装置处于导电状态时，光电耦合器就停止PWM部分的操作。
9.如权利要求4所述的装置，还包括检测部分，此部分用来检测用于请求预定操作的信号是否从外部施加到***，其中，驱动电压施加部分连接检测部分，以便在施加用于指示信号检测的信号时将驱动电压施加到PWM部分，此信号来自于检测部分。
10.如权利要求9所述的装置，其中，驱动电压施加部分连接到检测部分，以便当检测到信号时，将驱动电压施加到PWM部分，而不考虑开关的操作如何。
11.如权利要求9所述装置，其中，信号为振铃信号。
12.一种用于在***中控制电源的方法，其中，所述***将从电源功能部分输出的电源提供给***控制器和***设备，所述方法包括以下步骤：
电源控制步骤，所述电源在下述两种情况下从电源功能部分提供给***设备及***控制器，即当用户与开关接触而将要被设置为接通状态的开关设置成接通状态时，或者当用于请求预定操作的信号从外部施加到该***时；以及
停止供电步骤，在电源被提供给***设备及***控制器的状态下，当从***控制器产生断电信号时，通过停止电源功能部分的操作，而停止向***设备及***控制器提供电源。
13.如权利要求12所述方法，其中，在停止供电的步骤中，在***被设置成休眠方式之后，在经过预定的时间点上产生断电信号。
14.如权利要求12所述方法，其中，用于请求预定操作的信号是振铃信号。
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