TW420899B - Switching power supply - Google Patents

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A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關將直流電源以藉變壓器、半導體開閼來 供應被絕緣之功率（電力）給予負載之轉換電源，尤其’ 包括待命模態之省功率運轉成爲可能之切換（轉換）運轉 電路有關。 〔習知技術〕 將在圖3顯示如此之習知例的電路。 該電路係以連接電容器C0於整流器RE CT 1之_ 出；以與電容器C 0成並聯來連接變壓器TR 1之一次繞 組N 1和M〇 S F E T等之半導體開關Q 1之串聯電路： 在變壓器TR 1之二次繞組N 2 1以藉二極體D 1來連接 電容器C 1 ;在另一方之二次繞組N 2 2則藉二極體D 2 來連接電容器C 2 :主電源負載則並聯於電容器C 1 ;胃 於電容器C 2則並聯微電腦負載；藉二極體D 3來連接電 容器C3於變壓器TR1之三次繞組N3 ;在於變壓器 TR1之四次繞組N4則藉二極體D4，電晶體T4來連 接著電容器C 4。 又在電容器C1連接有成並聯之電阻R2〜R5，光 耦合器（Photocoupler ) PC1，分路（並聯）整流器 I C 3，以電晶體T 3所構成之電壓偵測電路：在於二極 體D 1和D 2之輸出間乃連接有以電晶體T 1、T 2所構 成之開關電路，而對於電晶體T2、 T3及光耦合器 P C 2則輸入省功率信號。又對於Q 1之閘極連接有正常 ^^1 I —^^1 ^1 -1 I— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -4- 4匕-19 9 1一 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 時之控制電路I c 1和省功率控制電路I C 2之輸出；而 I C1和I C2之輸入則連接有光耦合器PCI ，PC2 之輸出，電阻R6、 R7及電容器C3。再者，控制電路 IC1、 IC2、通常使用著做爲功率IC(參照圖 3之虛線）予以封裝化者爲其一般。 上述電路係將交流電壓以藉整流器P E C T 1來施力卩 直流電壓至電容器c 0。而以接通Q 1來使電容器之電力 移轉至變壓器一次繞組N 1，且以斷路Q 1來使藉變壓器 二次繞組N 2 1、N 2 2所儲存於變壓器之能量釋放至電 容器Cl、 C2之同時，供應電力給予與Cl、 C2成並 聯之負載。又此一電路能以變化Q 1之斷一續（〇N — OFF)比來調節輸出電壓（電容器Cl之電壓VC1) >該輸出電壓控制係以電阻R2〜R6，分路調整器 I C 3，光耦合器P C 1之電路來偵測輸出電壓，並藉控 制電路I C 1、 I C 2來調整Q1之斷一續比，以保持該 偵測電壓成爲一定。 接著，對於偵測電路之動作加以說明。 分路調整器I C 3係流電流給予電阻R 2，以令控制 端子電壓{於此爲以R3〜R5所決定之電壓VClx〔 R4-R5/(R3-R4 + R4-R5+R5-R3) 〕}成爲一定。爲此，在於光耦合器pci之輸入，將會 流動一定之電流。則在於p C 1之輸出，亦會流動由 P C 1之放大作用所決定之一定電流。其結果，與PC 1 之輸出成串聯之電阻R 6之電壓亦成爲一定，而形成在於 {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -5- 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印衷 ' 9 4 A7 _____B7_ _五、發明説明（3 ) 電阻R6可獲得成比例於輸出電壓VC 1之電壓。 其次，將對於控制電源之動作加以說明。 將在變壓器TR 1之三次繞組N 3會產生使輸出電壓 VC1成爲匝比倍之電壓（VC1XN3/N21)，並 藉二極體D 3來儲存直流電力於電容器c 3。而由該電容 器C3來供應控制電路IC1、 IC2之控制電力。又同 時，將藉二極體D 4從繞組N4供直流電力給予電容器 C4。惟使電容器C3之電壓VC3和被連接於電晶體 T4之基極之恆壓二極體ZD 1之電壓使之形成相同之時 « ，來自C 4之放電電荷可從電阻R 8流給予恆壓二極體 ZD 1 ，而不會在T4之基極流動亀流，因而，T4成爲 斷路，而不會供電力給予電容器C 3 ^ 接著，對於要輸入省功率信號之省功率運轉加以說明 當有省功率信號之輸入時，電晶體T 3會成斷路而電 阻R 5會被切斷。則分路調整器I C 3之控制端子電壓因 形成一定，因而電阻R 3之分擔電壓會減少，致使輸出電 壓會降低。又電晶體ΤΙ、 T2會接通，致使所儲存於電 容器C 1之主電源電力會供應給予電容器C 2之微電腦電 源。在於正常運轉時，一般在於微電腦電源電壓之一方會 形成較主電源電壓更小，惟在該省功率運轉時，主電源電 壓會降低至微電腦電源電壓之大小。 又省功率信號會藉光耦合器P C 2來輸入於控制電路 I C 1 , 1C 2之模態切換端子。則由該信號而使省功率 I------TTI.----冬-- {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-

MX 本紙張尺度通用中國國家標準（匚呢）八4规格（210><297公釐> -6- 經濟部中央橾牟局貝工消費合作杜印製 420899' A7 _____B7五、發明説明（4 ) 控制電路I C 2會開始動作，至於正常時控制電路I C 1 會停止動作。該省功率運轉時，控制電路I C 2會較正常 運轉時予以減低動作（工作）頻率，以構成爲可減低變壓 器Q1之所產生之損失。 最後，將對於I c之控制電源加以說明。 繞組N 3之電壓亦會伴隨著主電源電壓之下降而降低 °則由繞組N 4之電壓來儲存於電容器C 4之電荷，會以 電阻R 8 — T 4之基極—電容器C 3之路徑來流動，使 丁 4成爲接通。其結果，控制電源（電容器C 3 )可藉二 I 極體D 4從繞組N4來供應。又該時之電容器C 3之電壓 ，倘若成爲較恆壓二極體Z D 1更大之時，就不會供應基 極電流給予T 4而使T 4斷路，因而電容器C 3之電壓會 成爲相等於恆壓二極體Z D 1之電壓。以如此地，將正常 運轉時之繞組N 3電壓使之會與恆壓二極體Z D 1成爲相 等，控制電壓（C 3之電壓）就在正常運轉時，省功率運 轉時均會成爲相等。 亦即，以圖3之電路言，當要供應正常之電力給予主 電源負載時，就以能使變壓器T R 1外形等成爲小形化之 高頻來產生動作，而在省功率（電力）運轉時，就僅供電 力給予微電腦，則亦可實施減低動作頻率之運轉。尤其’ 近年來，會限制（規範）省功率時之輸入電力，爲此，有 需要以如圖3地來切換省功率時之運轉和正常時之運轉° 〔發明擬解決之課題〕 (請先W讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家楯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（5 ) 然而，在如圖3之電路，有需要使用光耦合器P C 2 來使正常運轉時和省功率運轉時的切換信號從二次側（微 電腦側）傳遞給予控制電路I C 1、 I C 2側。 一般，光耦合器等必得確保依據絕緣規格之絕緣距離 ，致使Pt (印刷電路）板等之構造體會變大，而具有所 謂裝置會成爲大形化，高價位之問題。 又亦具有所謂增加內裝有控制電路1C 1、 1C 2及 Q1之功率I C的端子數量，致使功率I C之外形增大， 成爲高價位之問題。 因此，本發明之課題係意圖裝置或功率I c之小形化 ，低價位化者。 〔解決課題用之手段〕 爲了解決如此之課題，在於申請專利範圍第1項（以 下簡稱爲請求項1，其他亦以同樣來簡稱），係一種轉換 電源，主要連接變壓器之一次繞組和半導體開關於直流電 源，而連接整流電路於變壓器之二次繞組，並由控制電路 來對於前述半導體開關進行斷一續（ON - OFF)控制 ，以輸出被絕緣之直流電壓者，其特徵爲： 配設予以整流前述變壓器之三次繞組輸出來供電力（ 功率）給予前述半導體開關之控制電路用之電力供應電路 ，及偵測要供應於前述半導體開關之控制電路的電壓用之 電壓偵測電路，並在偵測電壓値成爲所定値以下之時，就 由前述控制電路來使半導體開關之動作（工作）頻率減低 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中圉國家標準（CMS ) A4洗格（210X297公釐） _8- 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印策 A7 ________ 五、發明説明（6 ) ，且切換（轉換）成省功率運轉模態。 在請求項2，係一種轉換電源，主要連接變壓器之~ 次繞組和半導體開關於直流電源，而連接整流電路於變壓 器之二次繞組，並由控制電路來對於前述半導體開關進行 斷一續控制，以輸出被絕緣之直流電壓者，其特徵爲： 配設予以整流前述變壓器之三次繞組輸出來供正常運 轉時之電力給予前述半導體開關之控制電路用之第1的電 力供應電路，和予以整流前述變壓器之四次繞組輸出來拱 省功率（電力）運轉時之電力給予前述半導體開關之控制

I 電路用之第2的電力供應電路，及由前述三次繞組和四次 .繞組之輸出電壓差來偵測所要供應予前述半導體開關之控 制電路的電壓用之電壓偵測電路，並在偵測電壓値成爲所 定値以下之時，就由前述控制電路來使半導體開關之工作 頻率減低，且切換成省功率運轉模態。 依據請求項1之發明，在於省功率運轉時，變壓器之 三次繞組之電壓會伴隨著主電源電壓之降低而降低，致使 控制電源電壓會降低。因此，以監視該控制電壓，且以偵 測電壓之降低而可切換成省功率控制。又該電路，可藉三 次繞組來傳遞省功率信號，因而，可構成爲不需要使用信 號傳遞用之光耦合器。再者，亦可不需要省功率信號之輸 入端子，因而，功率I C之端子數量亦可減少。 又如請求項2之發明，予以設定省功率運轉時之變壓 器四次繞組之輸出電壓成爲較正常運轉時之變壓器三次繞 組之輸出電壓爲低，並以偵測該控制鼈源電壓，就可切換 ^ - I n n I rl — ϋ tn - I n I T n ϋ I ——I % - * 4 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS >A4规格（210X297公釐） -9- 42 Q39 y 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（7 ) 成省功率控制》 〔發明之實施形態〕 圖1係顯示本發明之第1實施形態的電路圖。將與圖 3爲相同者，予以附上同一符號並省略其說明。 與圖3之相異處，係省略變壓器四次繞組N4，二極 體D4、電阻R7、R8、電晶體T4、恆壓二極體 ZD1、電容器C4、光耦合器PC2等，並在功率1C 內，裝設了比較器I C 5之處。因在正常時之動作係與圖 I 3爲相同，因而，僅對於省功率運轉時之動作來加以說明 〇 於圖1中，當輸入了省功率信號時，電晶體T3會成 斷路而輸出電壓會降低。又伴隨著主電源電壓V C 1之電 壓降低，繞組N 3之電壓會降低|使之控制電壓V C 3亦 會降低。將以比較器I C 5來偵測該控制電壓V C 3之降 低，以停止正常時控制電路I C 1之運轉，以運轉省功率 控制電路I C2。而以動作控制電路I C2來使之成爲較 在控制電路I C 1之動作時更爲低之頻率，以減低在於變 壓器或轉換（開關）元件<3 1所產生之損失。亦即，在圖 1之電路時，將形成爲並不需要傳遞省功率信號給予功率 I C用之光耦合器P C 2 ，以致不需要功率I C之模態切 換端子。 圖2係顯示本發明之第2實施形態的電路圖。對於此 實施形態，將對於與圖3同樣者/附上同一符號並省略其 本紙張尺度適用中固圉家梯準（CNS) A4规格（2Ι〇Χ2Μ公釐) -10- (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 4 2 089 9 ^ A? B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印装 五、發明説明（8 ) 說明。 而與圖3之相異處’係省略電阻R 7及光耦合器 p C 2等，並在功率I C內配設了比較器I C 5之處’及 替代恆壓二極體z D 1 ’配設了較正常時之三次繞組電壓 (N 3電壓）爲小之電壓値的恆壓二極體Z D 2之處。又 正常時之動作因亦與圖3爲相同，因而，僅對於省功率運 轉時之動作來加以說明。 於圖2中，當輸入了省功率信號時，電晶體T3會成 斷路而輸出電壓會降低。又伴隨著主電源電壓VC 1之電 < 壓降低，繞組N 3之電壓會降低，使之控制電壓VC 3亦 會降低。則所儲存於電容器C4之電荷，將以電阻R8 — T4之基極—電容器C 3之路徑來流通，使T4接通。其 結果，電容器C 3會從繞組N4藉二極體D4，電晶體 T 4來供應電力。又該時電容器C 3之電壓V C 3會成爲 恆壓二極體Z D 2之電壓。將該恆壓二極體Z D 2之電壓 予以設定成較正常運轉時之三次繞組N 3電壓更小之時， 省功率運轉時之控制電壓V C 3就會成爲較正常運轉時更 小。並以比較器I C 5來偵測該控制電壓V C 3之降低， 就可停止正常時控制電路I C 1之運轉，並運轉省功率控 制電路I C 2之切換爲省功率運轉成爲可行。 當主電源電壓和微電腦電源電壓之電壓差爲大•則在 於圖1之狀態時，雖有可能省功率時之控制電壓變成過小 ，以致無法充分地來驅動Μ 0 S F E T之Q 1之場合，惟 構成爲如圖2之狀態時，就可去除之掛慮。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -11 - Ο A7 B7 經濟部中央樣準局男工消費合作社印家 五、發明説明（9 ) 〔發明之效果〕 依據本發明，因能以不使用如習知例之光耦合器 p c 2來使正常運轉時和省功率運轉時之切換（轉換）信 號進行從二次側（微電腦側）信號傳遞至控制電路I C 1 、I c 2側，因而，可縮小裝載光耦合器等之P t (印刷 電路）板等之構造體，而具有所謂可實現裝置之小形化及 廉價化之優點。 又可減少內裝有將要適用於如此電路之控制電路 IC1 ，IC2及爲MOSFET的Q1之功率1C之端 子數量，並且具有亦可同時達成功率I C之小形化及低價 格化之優點。 〔圖式之簡單說明〕 圖1係顯示本發明之第1實施形態的電路圖。 圖2係顯示本發明之第2實施形態的電路圖。 圖3係顯示習知例的電路圖。 〔符號之說明〕 Q1 ：MOSFET > D1 〜D4:二極體， T R 1 :變壓器’ C1〜C4:電容器， P E C T 1 :整流器， PCI，PC2 :光（電變換元件）耦合器， T1〜T4:電晶體， R1〜R8:電阻， -------：--J---^------訂---..---^ J— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -12- 420只99 五、發明説明（10 )

Z D 1、Z D I C 1 〜I C A7 B7 :恆壓二極體 :控制電路。 ^^^1 ^^^1 ^^^1 Ji^i f ^^^1 ^1 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13-

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 六、申請專利範園 1 - 一種轉換電源，主要連接變壓器之一次繞組和半 導體開關於直流電源，而連接整流電路於變壓器之二次繞 組，並由控制電路來對於前述半導體品關進行斷一續（ ON — OF F )控制，以輸出被絕緣之直流電壓者，其特 徵爲： 配設予以整流前述變壓器之三次繞組輸出來供電力（ 功率）給予前述半導體開關之控制電路用之電力供應電路 ，及偵測要供應於前述半導體開關之控制電路的電壓用之 電壓偵測電路，並在偵測電壓値成爲所定値以下之時，就 V 由前述控制電路來使半導體開關之動作.（工作）頻率減低 ，且切換（轉換）成省功率運轉模態。 2 . —種轉換電源，主要連接變壓器之一次繞組和半 導體開關於直流電源，而連接整流電路於變壓器之二次繞 組，並由控制電路來對於前述半導體開關進行斷一續控制 ，以輸出被絕緣之直流電壓者，其特徵爲： 配設予以整流前述變壓器之三次繞組輸出來供正常運 轉時之電力給予前述半導體開關之控制電路用之第1的電 力供應電路，和予以整流前述變壓器之四次繞組輸出來供 省功率（電力）運轉時之電力給予前述半導體開關之控制 電路用之第2的電力供應電路，及由前述三次繞組和四次 繞組之輸出電壓差來偵測所要供應予前述半導體開關之控 制電路的電壓用之電壓偵測電路，並在偵測電壓値成爲所 定値以下之時，就由前述控制電路來使半導體開關之工作 頻率減低，且切換成省功率運轉模態。 本紙張尺度適用t困國家標準< CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁)