專利名稱：電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備的電源和向電子設(shè)備供電的方法。具體地說，本發(fā)明涉及具有低功耗的電源。
背景技術(shù)：
節(jié)約能源、減小電力損耗已經(jīng)變得越來越重要，并且具有低功耗的電源也正變得越來越重要。這種電源可應(yīng)用于多種情況，例如作為電子設(shè)備(例如電視機(jī)、洗衣機(jī))中的待機(jī)電源；外部電源中的待機(jī)電源，用于提供電力以檢測電子設(shè)備是否連接到外部電源，并且接通主電源(例如在便攜電話充電器中，其中電話被放入插槽中充電)；或者需要低功耗的電子設(shè)備(例如插入AC墻壁插座中以提供微光的夜燈)的獨(dú)立電源。
在第一種已知設(shè)置中，電源(用于多種應(yīng)用)包括變壓器，該變壓器的初級繞組直接連接到AC電源，其次級繞組提供用于電子設(shè)備的輸出電壓。為了在此設(shè)置中得到低功耗，通過變壓器的初級繞組(其直接連接到AC電源)的電流必須很小。為了得到小電流，從AC電源看到的初級繞組阻抗必須很大。在典型的AC電源頻率(50或60Hz)的情形下，要得到大的初級繞組阻抗，將需要很大的電感。為了獲得這樣的大初級繞組電感，則需要更多的圈數(shù)，而這將使得變壓器變得不切實(shí)際地大?；蛘?，為了避免大變壓器，可在繞圈時使用更細(xì)的線，但這意味著更高的電阻，即更大的損耗。總之，為了在此設(shè)置中得到很低的功耗，我們需要具有高電感的完美電感器，而這是行不通的。
第二種已知設(shè)置稱為開關(guān)模式電源(SMPS)，其有多種不同的實(shí)現(xiàn)方式。雖然SMPS較第一種設(shè)置而言具有某些優(yōu)點(diǎn)，但是這種設(shè)置中的快速開關(guān)制造了大量的噪聲。此外，SMPS在設(shè)計(jì)上更為復(fù)雜，成本也更高。
目前，上述的待機(jī)電源一般都有幾百毫瓦甚至高達(dá)幾瓦的功耗。但是，用于將設(shè)備從待機(jī)中“喚醒”的控制電路所需的典型功率可能只有幾毫瓦那么低。因此，待機(jī)模式的設(shè)備所需的實(shí)際功率與所消耗的功率之間存在著極大的失配。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，提供了一種用于電子設(shè)備的電源，所述電源包括a)變壓器，包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，初級繞組可連接到AC電壓源，次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓；b)變壓器的初級繞組與AC電壓源之間的開關(guān)；c)用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器；以及d)限流器；其中開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，其中限流器被設(shè)置為限制流過初級繞組的電流量，并且其中開關(guān)被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
在此設(shè)置中，在開關(guān)導(dǎo)通前，沒有通過變壓器繞組的電流消耗。一旦開關(guān)導(dǎo)通，電流就從AC電源被傳輸?shù)匠跫壚@組，這提供了足夠大的電壓降以提供DC輸出電壓。但是，限流器限制了通過初級繞組的電流，從而可控制功耗。經(jīng)整流的AC電壓所達(dá)到的非零值優(yōu)選地是峰值電壓的一大部分，甚至優(yōu)選地是峰值電壓。
AC電源通常是市電電源，例如50或60Hz的110VAC、120VAC、230VAC或240VAC。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置還包括用于接通和關(guān)斷開關(guān)的開關(guān)定時器。開關(guān)定時器可被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時的某個時刻接通開關(guān)。開關(guān)定時器還可被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高前關(guān)斷開關(guān)。
開關(guān)定時器可以是包括位于節(jié)點(diǎn)與地之間的電阻器和電容器的RC定時器，該節(jié)點(diǎn)的電壓與經(jīng)整流的AC電壓匹配。在此情形下，電容器可被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時充電。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，電容器可被放電，存儲在電容器中的能量被傳輸?shù)匠跫壚@組。
開關(guān)優(yōu)選地被設(shè)置為在接近經(jīng)整流AC電壓的每個峰值時導(dǎo)通。如果該裝置包括RC開關(guān)定時器，則電阻器和電容器的值可被選擇，以使得開關(guān)在接近經(jīng)整流的AC信號的每個峰值時導(dǎo)通。這通過在開關(guān)導(dǎo)通時提供變壓器的初級繞組兩端的最大化電壓，從而最大化了通過變壓器初級繞組的電流。
在一個實(shí)施例中，限流器包括至少一個電荷存儲器件。在優(yōu)選實(shí)施例中，限流器包括兩個電荷存儲器件。該(或每個)電荷存儲器件可以是電容器。所述一個或多個電容器的值可以被適當(dāng)?shù)剡x擇，以將通過初級繞組的電流限制為所希望的電流水平。
電源可以被安排為一旦限流器的至少一個電荷存儲器件已幾乎被充滿，電流就不再流過初級繞組，即，開關(guān)可被安排為一旦限流器的一個或多個電荷存儲器件已幾乎被充滿，開關(guān)就關(guān)斷。如果該設(shè)置包括開關(guān)定時器，則開關(guān)定時器可被設(shè)置為一旦限流器的一個或多個電荷存儲器件已被充滿，開關(guān)定時器就關(guān)斷開關(guān)，而且這優(yōu)選地發(fā)生在經(jīng)整流的AC信號從其峰值向零下降時的某個時刻。一旦開關(guān)被關(guān)斷，就沒有電流從變壓器的繞組流過，因此，如上所述，流過繞組的電流量可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置限流器的一個或多個電荷存儲器件的值來設(shè)定。
在一個實(shí)施例中，開關(guān)定時器可與開關(guān)定時器重置器一起工作，開關(guān)定時器重置器被設(shè)置為在開關(guān)關(guān)斷后(即一旦電流已停止流過變壓器繞組時)重置開關(guān)定時器。重置開關(guān)使得開關(guān)可以在經(jīng)整流的AC信號從零向其下一最大值升高時再次導(dǎo)通。如果開關(guān)定時器是RC定時器，則開關(guān)定時器可在電容器被完全放電時被重置，這可發(fā)生在經(jīng)整流的AC電壓從其最大值向零下降時。
因此，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，操作如下。當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時，RC開關(guān)定時器的電容器被充電，一旦其充電到某個量(其優(yōu)選地與經(jīng)整流的AC電壓的峰值同時到來)，開關(guān)定時器就導(dǎo)通開關(guān)，從而提供通過繞組的電流，該電流對應(yīng)于從AC電源流入的電流，也對應(yīng)于RC開關(guān)定時器電容器的放電，但后一種對應(yīng)較不重要。與通過繞組的電流一起，還有通過限流器的一個或多個電荷存儲器件的電流。當(dāng)電流流過繞組時，限流器中的一個或多個電荷存儲器件充電，并在被充滿時，開關(guān)關(guān)斷，于是電流不再流經(jīng)繞組，功耗被限制。一旦RC開關(guān)定時器電容器通過將其存儲的能量經(jīng)過繞組傳輸而被完全放電，開關(guān)定時器就被重置。這發(fā)生在經(jīng)整流的AC信號再次從其最大值向零下降時，從而開關(guān)做好當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓再次升高時導(dǎo)通的準(zhǔn)備。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，開關(guān)被設(shè)置為使用正反饋來實(shí)現(xiàn)從關(guān)斷到導(dǎo)通的快速切換。從關(guān)斷到導(dǎo)通的快速切換意味著電壓通過開關(guān)而降落的時間被最小化，并且這減小了開關(guān)自身中的電力損耗。
在該實(shí)施例中，開關(guān)可包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的集電極耦合到第二晶體管的基極。此外，第二晶體管的集電極可耦合到第一晶體管的基極，這可經(jīng)由反饋電容器實(shí)現(xiàn)。該設(shè)置可提供正反饋，因?yàn)楫?dāng)?shù)诙w管的集電極電壓升高時，第一晶體管的基極電壓也升高，這進(jìn)一步升高了第二晶體管集電極的電壓，依此類推。
該電源還可包括限壓器，用于防止設(shè)備在高電壓下?lián)舸?。限壓器可包括電荷存儲器件，其被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時充電。電荷存儲器件可以是限壓電容器。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，整流器被設(shè)置為對AC電壓進(jìn)行全波整流。這意味著經(jīng)整流的AC電壓在原始AC信號的每個周期中有兩次從零升高到峰值。
雖然在優(yōu)選實(shí)施例中描述了整流器對AC電壓進(jìn)行全波整流，但是當(dāng)然，整流器可僅對AC電壓進(jìn)行半波整流。在此情形下，經(jīng)整流的AC電壓在每個AC周期中僅有一次從零升高到最大值。
次級側(cè)電路可經(jīng)由電荷存儲器件(例如電容器)提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓，所述電荷存儲器件在每個AC周期中充電。在該設(shè)置中，電容器優(yōu)選地位于地和輸出節(jié)點(diǎn)之間，從而當(dāng)電容器在每個AC周期中充電時，輸出節(jié)點(diǎn)的電壓都會向著穩(wěn)定狀態(tài)DC電壓升高。
電源還可包括用于減小開關(guān)在導(dǎo)通和關(guān)斷模式之間切換所造成的電磁輻射的電路。被稱為振鈴(ringing)的電磁輻射可由快速的導(dǎo)通關(guān)斷切換造成，并且可通過使用適當(dāng)?shù)碾娐范粶p小。在一個實(shí)施例中，所述電路包括電容器和電阻器，它們被適當(dāng)?shù)夭贾迷诖渭壚@組和輸出節(jié)點(diǎn)之間。
電源還可包括用于穩(wěn)定DC輸出電壓的穩(wěn)壓器。當(dāng)負(fù)載需要非常穩(wěn)定的DC電壓時，這是十分有用的。穩(wěn)壓器可以位于輸出電壓與開關(guān)之間，并且可被設(shè)置為在輸出電壓超過選定閾值時關(guān)斷開關(guān)。穩(wěn)壓器可包括齊納二極管。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種包括上述電源的電子設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，還提供了一種用于電子設(shè)備的電源，該電源包括a)變壓器，包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，初級繞組可連接到AC電壓源，次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓；b)變壓器的初級繞組與AC電壓源之間的開關(guān)；c)用于對AC電壓進(jìn)行全波整流的整流器；以及d)包括第一電容器和第二電容器的限流器；其中開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)在經(jīng)整流的AC電壓的每個半周期內(nèi)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高，并且當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，其中限流器被設(shè)置為通過在第一和第二電容器被充滿時阻止電流流過初級繞組，來限制流過初級繞組的電流量，并且其中開關(guān)被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓的每個半周期內(nèi)，在經(jīng)整流的AC電壓從最大值向零降低時關(guān)斷。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于向電子設(shè)備供電的方法，所述方法包括以下步驟a)提供變壓器，所述變壓器具有初級繞組和次級繞組，初級繞組經(jīng)由開關(guān)連接到AC電壓源；b)提供用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器；c)當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時，當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時，導(dǎo)通所述開關(guān)，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，流過初級繞組的電流量由限流器限制；d)將通過次級繞組的電流轉(zhuǎn)換為用于電子設(shè)備的DC輸出電壓；以及e)在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷開關(guān)。
在此方法中，在開關(guān)導(dǎo)通前沒有通過變壓器繞組的電流消耗。一旦開關(guān)導(dǎo)通，來自AC電源的電流就被傳輸?shù)匠跫壚@組，其提供足夠大的電壓降，以提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓。但是，流過初級繞組的電流被限流器限制，從而可控制功耗。
AC電源一般是市電電源，例如50或60Hz的110VAC、120VAC、230VAC或240VAC。
接通開關(guān)的步驟c)可包括由開關(guān)定時器接通開關(guān)。關(guān)斷開關(guān)的步驟e)可包括由開關(guān)定時器關(guān)斷開關(guān)。開關(guān)定時器可被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時的某時刻處接通開關(guān)。開關(guān)定時器可被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高前關(guān)斷開關(guān)。
開關(guān)定時器可以是包括節(jié)點(diǎn)與地之間的電阻器和電容器的RC定時器，其中所述節(jié)點(diǎn)的電壓與經(jīng)整流的AC電壓匹配。在此情形下，電容器可被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時充電。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，電容器可被放電，存儲在電容器中的能量被傳輸?shù)匠跫壚@組。
優(yōu)選地，接通開關(guān)的步驟c)包括在接近經(jīng)整流的AC電壓的每個峰值時接通。如果接通開關(guān)的步驟包括由RC定時器接通開關(guān)，則所述電阻器和電容器的值可被選擇，以使得開關(guān)在經(jīng)整流的AC信號的峰值處導(dǎo)通。這通過在開關(guān)導(dǎo)通時在變壓器初級繞組兩端提供最大化的電壓，從而使得通過初級繞組的電流最大化。
在一個實(shí)施例中，限流器包括至少一個電荷存儲器件。在優(yōu)選實(shí)施例中，限流器包括兩個電荷存儲器件。所述電荷存儲器件或每個電荷存儲器件可以是電容器。
在一個實(shí)施例中，關(guān)斷開關(guān)的步驟e)可包括在限流器的一個或多個電荷存儲器件已幾乎充滿時關(guān)斷開關(guān)。如果該設(shè)置包括開關(guān)定時器，則開關(guān)定時器可被設(shè)置為在限流器的一個或多個電荷存儲器件已充滿時關(guān)斷開關(guān)。在該設(shè)置中，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時，沒有電流流過繞組。因此，通過繞組的電流消耗量可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電荷存儲器件的大小來控制。
該方法還包括在經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時對電荷存儲器件充電的步驟，電荷存儲器件充當(dāng)限壓器，以防止設(shè)備在高壓下?lián)舸?。在此情形下，?dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，存儲在電荷存儲器件中的能量被傳輸?shù)阶儔浩鞯某跫壚@組。
在一個實(shí)施例中，開關(guān)定時器可與開關(guān)定時器重置器一起工作，所述開關(guān)定時器重置器用于在開關(guān)已被關(guān)斷后重置開關(guān)定時器。如果開關(guān)定時器是RC開關(guān)定時器，則開關(guān)定時器重置器可被設(shè)置為在RC定時器的電容器已被完全放電時重置開關(guān)。重置開關(guān)允許開關(guān)在經(jīng)整流的AC信號再次從零向最大值升高時導(dǎo)通。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，開關(guān)被設(shè)置為使用正反饋來實(shí)現(xiàn)從關(guān)斷到導(dǎo)通的快速切換。從關(guān)斷到導(dǎo)通的快速切換意味著開關(guān)上電壓的降落時間被最小化，這減少了開關(guān)自身中的功率損耗。
在該實(shí)施例中，開關(guān)可包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的集電極耦合到第二晶體管的基極。此外，第二晶體管的集電極可耦合到第一晶體管的基極，這可經(jīng)由反饋電容器實(shí)現(xiàn)。該設(shè)置可提供正反饋，因?yàn)楫?dāng)?shù)诙w管的集電極電壓升高時，第一晶體管的基極電壓也升高，其進(jìn)一步升高了第二晶體管集電極的電壓，依此類推。
優(yōu)選地，整流器被設(shè)置為對AC電壓進(jìn)行全波整流。這意味著經(jīng)整流的AC電壓在原始AC信號的每個周期內(nèi)兩次從零上升至峰值。
在一個實(shí)施例中，將次級繞組中的電壓峰值轉(zhuǎn)換為用于電子設(shè)備的DC輸出電壓的步驟d)包括在每個AC周期內(nèi)對電容器充電，該電容器兩端的電壓就是DC輸出電壓。在該設(shè)置中，電容器優(yōu)選地位于地與輸出節(jié)點(diǎn)之間，從而當(dāng)電容器在每個AC周期中充電時，輸出節(jié)點(diǎn)的電壓向穩(wěn)定狀態(tài)的DC電壓升高。
該方法還可包括穩(wěn)定DC輸出電壓的步驟。當(dāng)負(fù)載需要非常穩(wěn)定的DC電壓提供時，這是很有用的。穩(wěn)壓器可位于輸出電壓與開關(guān)之間，并且可被設(shè)置為在輸出電壓超過選定閾值時關(guān)斷開關(guān)。
在一個實(shí)施例中，方法的步驟c)、d)和e)被重復(fù)，直到獲得用于電子設(shè)備的穩(wěn)定狀態(tài)的DC輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，還提供了一種用于向電子設(shè)備供電的方法，該方法包括以下步驟a)提供變壓器，所述變壓器具有初級繞組和次級繞組，初級繞組經(jīng)由開關(guān)連接到AC電壓源；b)提供用于對AC電壓進(jìn)行全波整流的整流器；c)當(dāng)在經(jīng)整流的AC電壓的每個半周期內(nèi)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時，當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已達(dá)到非零值時，導(dǎo)通所述開關(guān)，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，流過初級繞組的電流量由包括兩個電容器的限流器限制；d)將通過次級繞組的電流轉(zhuǎn)換為用于電子設(shè)備的DC輸出電壓；以及e)在經(jīng)整流的AC電壓的每個半周期內(nèi)，在經(jīng)整流的AC電壓從最大值向零下降時關(guān)斷開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供了一種用于對電子設(shè)備供電的方法，該方法包括以下步驟a)提供變壓器，所述變壓器具有初級繞組和次級繞組，初級繞組經(jīng)由開關(guān)連接到AC電壓源；b)提供用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器；c)在每個AC周期內(nèi)將以下步驟執(zhí)行至少一次i)當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時，當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時，導(dǎo)通所述開關(guān)，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，流過初級繞組的電流量由限流器限制；ii)通過對輸出電荷存儲器件充電來將通過次級繞組的電流轉(zhuǎn)換為用于電子設(shè)備的DC輸出電壓，所述電荷存儲器件兩端的電壓就是DC輸出電壓；以及iii)在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷開關(guān)。其中，輸出電荷存儲器件穩(wěn)定地充電，于是在多個AC周期后，輸出電荷存儲器件幾乎被充滿，從而提供用于電子設(shè)備的穩(wěn)定狀態(tài)的DC輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種可連接到AC電壓源并可工作在正常模式和待機(jī)模式中每種模式的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括主電源，用于在正常模式期間提供電力；控制裝置，用于切換主電源的導(dǎo)通和關(guān)斷；以及待機(jī)電源，用于在待機(jī)模式期間向所述控制裝置提供用于導(dǎo)通主電源的電力，所述待機(jī)電源包括a)變壓器，包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，所述初級繞組可連接到AC電壓源，所述次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓；b)變壓器的初級繞組與AC電壓源之間的開關(guān)；c)用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器；以及d)限流器；其中所述開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流，其中限流器被設(shè)置為限制流過初級繞組的電流量，并且其中開關(guān)被設(shè)置為在所述經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
主電源在正常模式期間提供電力(向設(shè)備自身以及控制裝置)，而待機(jī)電源在待機(jī)模式期間向控制裝置提供電力，從而當(dāng)設(shè)備從待機(jī)模式進(jìn)入正常模式時，控制裝置具有導(dǎo)通主電源所需的電力。
在待機(jī)電源中，在開關(guān)導(dǎo)通前沒有通過變壓器繞組的電流消耗。一旦開關(guān)導(dǎo)通，來自AC電源的電流就被傳輸?shù)匠跫壚@組，這提供了足夠大的電壓降，以提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓。限流器限制了通過初級繞組的電流，從而待機(jī)模式時的功耗可被控制。
在第一實(shí)施例中，控制裝置可以是用于接收導(dǎo)通和關(guān)斷主電源的指令的接收器。這可以是如下情形，即電子設(shè)備是在正常模式期間需要用于其自身操作的電力，而在待機(jī)模式期間需要使控制裝置可從待機(jī)模式切換回正常模式的設(shè)備。這種類型的設(shè)備示例有洗衣機(jī)、無線電或微波爐。該接收器可以是用于接收導(dǎo)通和關(guān)斷主電源的遠(yuǎn)程指令的遙控接收器。這可以是如下情形，即電子設(shè)備可工作在正常模式和待機(jī)模式中，并可通過使用遙控來在二者之間切換，例如電視機(jī)、DVD播放器或無線電或其他類型的具有正常和待機(jī)模式的電子設(shè)備。
在第二實(shí)施例中，電子設(shè)備是用于電器的外部電源，當(dāng)電器電連接到設(shè)備時，設(shè)備在正常模式中工作，當(dāng)電器未電連接到設(shè)備時，設(shè)備在待機(jī)模式中工作。這種外部電源的一些示例是電話(移動蜂窩電話或便攜式陸上線路電話)充電器和AC適配器。也可考慮其他類型的外部電源。
如果電子設(shè)備是外部電源，則該控制裝置可以是傳感器，用于感知電器何時電連接到設(shè)備。因此，當(dāng)傳感器感知到電器電連接到設(shè)備時(例如當(dāng)電話被放入插座以便充電時)，其可被設(shè)置為使用由待機(jī)電源提供的電力來導(dǎo)通主電源。當(dāng)傳感器感知到電器不再電連接時(例如電話已從充電插座移開)，其可被設(shè)置為關(guān)斷主電源，此時，電力將由待機(jī)電源提供。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，還提供了一種用于電器的外部電源，該外部電源可連接到AC電壓源，當(dāng)電器電連接到外部電源時，設(shè)備在正常模式中工作，當(dāng)電器未電連接到外部電源時，設(shè)備在待機(jī)模式中工作，該外部電源包括主電源，用于在正常模式期間提供電力；傳感器，用于感知電器何時電連接到外部電源，并且切換主電源的導(dǎo)通和關(guān)斷；以及待機(jī)電源，用于在待機(jī)模式期間向傳感器提供用于導(dǎo)通主電源的電力，所述待機(jī)電源包括a)變壓器，包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，所述初級繞組可連接到AC電壓源，所述次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于所述電子設(shè)備的DC輸出電壓；
b)變壓器的初級繞組與AC電壓源之間的開關(guān)；c)用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器；以及d)限流器；其中所述開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過所述初級繞組的電流，從而提供通過所述次級繞組的電流，其中限流器被設(shè)置為限制流過所述初級繞組的電流量，并且其中開關(guān)被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
已經(jīng)給出了一些電子設(shè)備的示例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可應(yīng)用于很多不同設(shè)備，并不限于所列出的這些。此外，應(yīng)當(dāng)理解，聯(lián)系本發(fā)明一個方案所述的特征也可應(yīng)用于本發(fā)明的另一方案。


結(jié)合附圖并通過參照下面的詳細(xì)說明，可更好、更容易地理解本發(fā)明的上述方面和很多其他優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的框圖；圖2示出了圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的電路實(shí)現(xiàn)方式；圖3是圖2的節(jié)點(diǎn)200的電壓-時間關(guān)系圖；圖4a是圖2的變壓器X1的初級繞組兩端的電壓-時間關(guān)系圖；圖4b是圖4a的一個周期的放大視圖；圖5a是通過圖2的變壓器X1的初級繞組的電流消耗-時間關(guān)系圖；圖5b是圖5a的一個周期的放大視圖；圖6a是圖2的變壓器X1的次級繞組兩端的電壓-時間關(guān)系圖；圖6b是圖6a的一個周期的放大視圖；圖7是圖2的輸出節(jié)點(diǎn)206的電壓-時間關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的框圖；圖9示出了圖8所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的第一電路實(shí)現(xiàn)方式；圖10示出了圖8所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的第二電路實(shí)現(xiàn)方式；圖11示出了在第一應(yīng)用中使用的本發(fā)明的待機(jī)電源；
圖12示出了包括圖8所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的圖11所示的第一應(yīng)用；以及圖13示出了在第二應(yīng)用中使用的本發(fā)明的待機(jī)電源。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的框圖，圖2示出了該實(shí)施例的電路實(shí)現(xiàn)方式。
參照圖1和2，輸入是AC電源V1。AC電源可以是任意頻率的任意AC電壓，例如50或60Hz的110VAC、120VAC、230VAC或240VAC。AC電源V1連接到包括兩個電容器C1和C2的限流器101。如下所述，可通過改變所述電容器的值來控制功耗。然后，AC信號被4個二極管D1、D2、D3和D4所形成的整流器103整流。注意，該整流器是全波整流器，其提供每個AC周期有兩個最大值的DC輸出。電容器C3充當(dāng)限壓器105，用于限制節(jié)點(diǎn)200的電壓，以防止過高電壓造成設(shè)備損壞。如果電路元件具有很高的擊穿電壓，即大于AC電源峰值電壓的最大值，則電容器C3可被省略。后面將進(jìn)一步討論電容器C3。
設(shè)置111是位于AC電源與變壓器X1的初級繞組之間的開關(guān)，因此，當(dāng)該開關(guān)導(dǎo)通時，有通過初級繞組的電流消耗，而當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時，沒有通過初級繞組的電流消耗。電阻器R1和電容器C4一起形成了RC定時器107，其控制開關(guān)111的開關(guān)定時，如下所述。此外，選擇大的電阻R1和小的電容C4，從而電流消耗很小，可避免損耗。二極管D5充當(dāng)RC定時器107的定時器重置器109，其在開關(guān)111導(dǎo)通后，節(jié)點(diǎn)200的AC信號低時，為電容器C4提供放電路徑。
開關(guān)111由兩個晶體管Q1和Q2、兩個電阻器R2和R3以及電容器C5形成，并連接到變壓器X1。開關(guān)111被設(shè)置為通過利用正反饋而極快地導(dǎo)通。后面將討論快速導(dǎo)通的優(yōu)點(diǎn)。
在變壓器X1的次級側(cè)，二極管D6充當(dāng)整流器，電容器C7是濾波電容器。電容器C7充電，從而在輸出節(jié)點(diǎn)206為負(fù)載Rload提供穩(wěn)定狀態(tài)的DC電壓。
圖2的設(shè)置的操作如下所述。在工作的第一個半周期內(nèi)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)200的經(jīng)整流的AC信號的電壓升高時，電容器C1和C2放電(從前一個半周期開始)，而電容器C4(以及電容器C3，如果存在的話)被充電。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)202的電壓(也是晶體管Q1的基極電壓)由于電容器C4的充電而足夠高時(這發(fā)生在AC信號的峰值附近)，晶體管Q1的基極-發(fā)射極被正向偏置，使得晶體管Q1導(dǎo)通。當(dāng)Q1導(dǎo)通時，節(jié)點(diǎn)203的電壓(也是晶體管Q2的基極電壓)下降。這使得晶體管Q2導(dǎo)通，導(dǎo)致通過變壓器X1的初級側(cè)和電阻器R3的快速電流消耗，這意味著節(jié)點(diǎn)204的電壓升高。該電壓的升高經(jīng)由反饋電容器C5被傳遞回節(jié)點(diǎn)202。這意味著節(jié)點(diǎn)202的電壓更快地升高，因而晶體管Q1的基極-發(fā)射極電壓更快地升高，使得更多的電流流過晶體管Q1的集電極-發(fā)射極，導(dǎo)致更多的電流通過晶體管Q2的發(fā)射極-集電極消耗，以及節(jié)點(diǎn)204的電壓進(jìn)一步升高。即，該設(shè)置提供了能產(chǎn)生極快的導(dǎo)通的正反饋系統(tǒng)。
快速開關(guān)是有好處的，其原因在于減少了開關(guān)本身的損耗。當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，有電流流過開關(guān)。開關(guān)兩端的電壓(在此情形下具體是指晶體管Q2的發(fā)射極-集電極電壓)將造成損耗。理想地，開關(guān)應(yīng)當(dāng)瞬時導(dǎo)通，從而將開關(guān)上的電壓降低到地所需的時間是瞬時的。(開關(guān)上的電壓在節(jié)點(diǎn)207指示。)但是，實(shí)際上，瞬時開關(guān)是不可能的，但是快速開關(guān)將縮短降低開關(guān)兩端電壓所需的時間，從而減少損耗。因此，使用正反饋來提高開關(guān)速度減少了開關(guān)本身中的損耗。
如上所述，一旦經(jīng)整流的信號電壓到達(dá)或接近其峰值，開關(guān)111就導(dǎo)通。這閉合了電路，并使得電流通過變壓器X1的初級側(cè)和C1、C2而快速流動，從而對C1和C2充電。當(dāng)此情形發(fā)生時，節(jié)點(diǎn)200的電壓迅速降落到地，因?yàn)楫?dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，節(jié)點(diǎn)200通過變壓器X1的初級繞組被短接到地，而且因?yàn)锳C輸入線中的電容器C1和C2充當(dāng)阻抗，當(dāng)節(jié)點(diǎn)200降落到地時，在C1和C2兩端有電壓降。一旦C1和C2被充滿，電流就停止流動(即開關(guān)實(shí)際上被關(guān)斷)。這限制了每個周期中流到變壓器的初級繞組的電流量。
當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，電容器C3和C4通過變壓器X1的初級繞組被放電。一旦電容器C4已被放電，RC定時器107就被重置，而且RC定時器107和開關(guān)111等待下一個半周期中節(jié)點(diǎn)200的來自經(jīng)整流的AC信號的下一峰值。在下一個半周期中，當(dāng)經(jīng)整流AC信號從0向最大值升高時，現(xiàn)在已被充電的電容器C1和C2可以放電。如上所述，選擇大電阻器R1，從而經(jīng)由它消耗的電流可被忽略。因此，所有電流都將通過變壓器X1的初級側(cè)消耗，這將損耗保持在最小值。應(yīng)當(dāng)理解，由于原始AC信號的電壓，C1和C2兩端電壓的方向在每個半周期都會進(jìn)行交替。
變壓器X1初級側(cè)的消耗電流的短脈沖造成了通過變壓器X1次級側(cè)的相應(yīng)電流脈沖。在變壓器X1的次級側(cè)，二極管D6充當(dāng)整流器，電容器C7是濾波電容器。在工作的每個半周期，都有電流脈沖通過變壓器X1的次級側(cè)，并且由于這些電流脈沖，電容器C7被逐漸充電，直到在輸出節(jié)點(diǎn)206達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的DC電壓。該DC電壓被提供給負(fù)載Rload(Rload例如可以是在待機(jī)模式中需要電力的遙控接收器)。輸出節(jié)點(diǎn)206提供必需的輸出電壓。電容器C7的值被適當(dāng)?shù)剡x擇，以確保Rload在所需電壓下正常工作。
如上所述，一旦電容器C1和C2被充滿，電流就不再通過繞組流動。因此，可選擇電容C1和C2的值，以將通過繞組的電流設(shè)定為所希望的水平。這控制了功耗量。
注意，在本實(shí)施例中，很重要的一點(diǎn)是存在二極管D5，這是因?yàn)槠涫沟瞄_關(guān)在每個周期都被重置。如果沒有二極管D5，則開關(guān)111將永遠(yuǎn)不能重置，從而該設(shè)置就不能工作，因?yàn)樵诘谝淮螌?dǎo)通后，它將不能關(guān)斷，該設(shè)置將僅僅像現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置那樣工作，其具有通過變壓器繞組的恒定電流消耗，并且繞組兩端的電壓不足以提供DC輸出電壓。
此外還要注意，優(yōu)選地，開關(guān)111在盡可能接近AC信號峰值處導(dǎo)通。這在開關(guān)111導(dǎo)通時，在繞組兩端制造了最大的電壓峰值。如果開關(guān)111在AC信號開始處(即當(dāng)AC電壓為0時)導(dǎo)通，則該設(shè)置將不起作用，這就僅僅是像沒有該開關(guān)一樣，而且也不會有來自AC電源的突然的電流流動，電容器C4(以及C3，如果存在的話)也沒有充電的時間。即，開關(guān)必須在經(jīng)整流的AC信號已經(jīng)升高一點(diǎn)之后導(dǎo)通，并且開關(guān)優(yōu)選地在接近經(jīng)整流的AC信號的峰值時導(dǎo)通，因?yàn)檫@使得電壓峰值最大化。
如上所述，C3充當(dāng)限壓器，并且在某些情形下可被省略。但是，如果C3存在，則當(dāng)經(jīng)整流的AC信號向其峰值升高時，它將與C4一起充電。因此，當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，存儲在C4和C3中的能量將被傳輸?shù)阶儔浩骼@組。實(shí)際上，C4(以及C3，如果存在的話)對電壓峰值的貢獻(xiàn)是很小的；電壓峰值主要由直接來自AC電源的電流流動提供。
電容器C6和電阻器R4一起形成了滯流電路(snubber circuit)117。滯流電路117的功能是減少開關(guān)造成的瞬態(tài)所導(dǎo)致的振鈴。這被添加在實(shí)際應(yīng)用中，以減少振鈴造成的來自電路的電磁輻射，但是本設(shè)置沒有滯流電路117也能工作。
圖3、4a、4b、5a、6b、6a、6b和7示出了圖2電路上各點(diǎn)關(guān)于時間的各種性質(zhì)。這些圖示出了當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)的電壓向穩(wěn)定狀態(tài)電壓升高時，在每個AC周期中發(fā)生的過程。
圖3是節(jié)點(diǎn)200的電壓-時間關(guān)系圖。在每個周期中，節(jié)點(diǎn)200的電壓都升高到峰值。然后，當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，導(dǎo)致通過變壓X1的初級側(cè)消耗電流，節(jié)點(diǎn)200的電壓降低到地。在此示例中，可以看出每個周期為10ms，即經(jīng)整流的AC信號的頻率為100Hz，因此AC電源工作在50Hz。
圖4a是變壓器X1的初級繞組兩端的電壓-時間關(guān)系圖。在每個周期中，當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，都有一個電壓峰值，其對應(yīng)于通過變壓器X1的初級側(cè)的電流消耗。圖4a所示的電壓峰值很尖銳。當(dāng)然，這些電壓峰值并不是瞬時的，圖4b示出了圖4a的一個周期的放大視圖。注意，利用此設(shè)置，電壓峰值很大(遠(yuǎn)大于其在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置下的峰值，在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)置中，變壓器初級繞組與AC電源之間沒有開關(guān))，因此DC輸出電壓可被提供給負(fù)載。
圖5a是通過變壓器X1的初級繞組的電流-時間關(guān)系圖。在每個周期中，當(dāng)開關(guān)111導(dǎo)通時，都有一個尖銳的消耗電流。消耗電流峰值對應(yīng)于圖4a的電壓峰值。當(dāng)然，消耗電流并不是瞬時的，圖5b示出了圖5a的一個周期的放大視圖。通過初級繞組的消耗電流的時間長度由電源電壓、變壓器繞組中的電感以及限壓器電容C3(如果存在的話)決定。
伴隨著通過變壓器X1的初級繞組的每個消耗電流，都有一個通過變壓器X1的次級繞組的對應(yīng)電流脈沖。圖6a是變壓器X1的次級繞組兩端的電壓-時間關(guān)系圖。可以看出，在每個周期中，都有一個對應(yīng)于電流脈沖的電壓峰值。圖6b示出了圖6a的一個周期的放大視圖。
如上所述，伴隨著通過變壓器X1的次級繞組的每個電流脈沖，電容器C7被少量地充電，即節(jié)點(diǎn)206的電壓升高少許。即，在幾個周期后，電容器C7被逐漸充電，節(jié)點(diǎn)206的電壓逐漸升高。圖7是節(jié)點(diǎn)206的電壓圖?？梢钥闯?，輸出節(jié)點(diǎn)206的電壓在每個開關(guān)周期都有所升高，并最終到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的DC電壓。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的框圖，圖9示出了該實(shí)施例的第一電路實(shí)現(xiàn)方式。
可以看出，圖8所示的第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同，除了增加了穩(wěn)壓器119。即，概括地說，該設(shè)置包括AC電源V1、限流器101(由兩個電容器C1和C2實(shí)現(xiàn))、整流器103(由4個二極管D1、D2、D3和D4實(shí)現(xiàn))，限壓器105(電容器C3)、用于開關(guān)111(由晶體管Q1和Q2、電阻器R2和R3以及電容器C5實(shí)現(xiàn))的RC定時器107(由電阻器R1和電容器C4實(shí)現(xiàn))和定時器重置器109(二極管D5)、變壓器X1、整流器113(二極管D6)、濾波器115(電容器C7)以及可選的滯流電路117(由電容器C6和電阻器R3實(shí)現(xiàn))。
該設(shè)置優(yōu)選地包括穩(wěn)壓器119。穩(wěn)壓器119的功能是減小輸出(節(jié)點(diǎn)206)到負(fù)載的DC電壓的波動。這對于需要好的電源電壓穩(wěn)定性的負(fù)載來說是很重要的。
圖9示出了圖8實(shí)施例的第一電路實(shí)現(xiàn)方式。在此實(shí)施例中，穩(wěn)壓器119包括晶體管Q3、電阻器R6和齊納二極管D7。如果節(jié)點(diǎn)206的輸出電壓(見圖7)變得過高，則齊納二極管D7將擊穿。這將正向偏置晶體管Q3的基極發(fā)射極，使得晶體管Q3導(dǎo)通。通過導(dǎo)通Q3，C4的充電將停止，這是因?yàn)殡娏鲝碾娮杵鱎1和晶體管Q3流到地。事實(shí)上，RC定時器107被關(guān)斷，因而開關(guān)111被關(guān)斷。這使得從變壓器X1的初級側(cè)到次級側(cè)的能量傳輸暫時停止，從而使得電容器C7的充電停止，直到節(jié)點(diǎn)206的輸出電壓降低到齊納二極管D7的擊穿電壓以下。
圖10示出了圖8實(shí)施例的第二電路實(shí)現(xiàn)方式。在此實(shí)現(xiàn)方式中，穩(wěn)壓器119中的晶體管Q3被光耦合器IC1所代替，并且電阻器R6和齊納二極管D7被適當(dāng)?shù)剡B接。使用光耦合器的好處在于在電路的初級側(cè)和次級側(cè)之間沒有物理連接。光耦合器充當(dāng)電路中的開關(guān)，就像圖9中的晶體管Q3一樣。當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)206的電壓足夠高，以使得齊納二極管D7擊穿時，光耦合器中的發(fā)光二極管(LED)發(fā)光，并且其中的光電晶體管導(dǎo)通。這使得電流通過電阻器R1和光耦合器的光電晶體管流到地。
如上所述，光電耦合器意味著電路的初級側(cè)和次級側(cè)沒有在物理上被連接，因?yàn)殚_關(guān)功能是利用光來實(shí)現(xiàn)的。出于安全需要(因?yàn)樵陔娐返某跫墏?cè)有很高的電壓)，使用光耦合器可能是更可接受的，因?yàn)殡娐返膬蓚?cè)被隨之隔離了。
圖11示出了在第一應(yīng)用中使用的本發(fā)明的電源，圖12示出了包括本發(fā)明第二實(shí)施例(如圖8所示)的應(yīng)用。圖11和12示出了在電器(例如電視機(jī)或洗衣機(jī))中被用作為待機(jī)電源的電源。該電器直接連接到AC電源，以在正常使用時為其自身的工作提供電力。(圖13示出了在外部電源例如移動蜂窩電話充電器中使用的電源，其將在下面討論。)圖11示出了連接到AC電源(例如市電電源)的電器1101。當(dāng)在工作模式中時，該電器依靠主電源工作，但是其可從工作模式切換到待機(jī)模式，也可從待機(jī)模式切換到工作模式。電器1101一般具有主電源1103和某種形式的控制。在此情形下，控制功能是利用電器中的遙控接收器1105實(shí)現(xiàn)的，該電器可具有外部控制裝置(例如遙控)和內(nèi)部控制裝置(例如在一段空閑時間后自動待機(jī))。該電器還包括用于在待機(jī)模式期間提供電力的根據(jù)本發(fā)明的電源1107和控制電路1109。
現(xiàn)在一般性地描述該設(shè)置的操作。在電器1101的正常工作期間，主電源1103向遙控接收器1105以及該電器的其他功能提供電力。當(dāng)向遙控接收器1105給出指令，以將系統(tǒng)置入待機(jī)模式時，主電源1103可被關(guān)斷，并且遙控接收器1105可經(jīng)由控制電路1109控制主電源1103關(guān)斷。然后，待機(jī)模式中對遙控接收器1105的電力提供將由待機(jī)電源1107負(fù)責(zé)，從而遙控接收器1105可等待接通系統(tǒng)的指令。當(dāng)從遙控接收器1105傳來接通系統(tǒng)的指令時，待機(jī)電源1107還可經(jīng)由控制電路1109提供用于接通主電源1103的電力，而且遙控接收器1105可經(jīng)由控制電路1109控制主電源1103接通。
圖12示出了使用圖8的電源(即已描述的第二實(shí)施例)作為待機(jī)電源1107的圖11的設(shè)置，現(xiàn)在將描述更具體的操作。
圖12示出了連接到主電源1103和待機(jī)電源1107的AC電源。主電源1103連接到輸出，以用于正常工作時電器的主要功能。主電源還連接到控制電路1109，控制電路1109連接到待機(jī)電源1107的輸出節(jié)點(diǎn)206和充當(dāng)待機(jī)電源1107的負(fù)載的遙控接收器1105。主電源1103還向遙控設(shè)備中的微控制器提供電力。
當(dāng)主電源1103接通時(即在正常工作期間)，在輸出節(jié)點(diǎn)206被提供給遙控接收器1105的電壓被設(shè)定為略高于穩(wěn)壓器119的齊納二極管D7的擊穿電壓。這將使得穩(wěn)壓器119中的晶體管Q3的基極-發(fā)射極被正向偏置，導(dǎo)致晶體管Q3導(dǎo)通。這意味著電流將經(jīng)由電阻器R1和晶體管Q3流到地，從而防止電容器C4被充電。因此，RC定時器107被關(guān)斷，因而開關(guān)111被關(guān)斷。這意味著在主電源1103導(dǎo)通的正常工作期間，待機(jī)電源1107被關(guān)斷。
當(dāng)主電源1103關(guān)斷時(即在待機(jī)工作期間)，輸出節(jié)點(diǎn)206的電壓將降低到齊納二極管D7的擊穿電壓以下。當(dāng)晶體管Q3關(guān)斷時，RC定時器107將導(dǎo)通，開關(guān)111將激活，即根據(jù)RC定時器107和定時器重置器109，在每個AC周期中導(dǎo)通和關(guān)斷兩次，以提供通過次級繞組的脈沖消耗電流，從而穩(wěn)定地對電容器C7充電。這意味著當(dāng)主電源1103關(guān)斷時，待機(jī)電源1107將接通，以在待機(jī)模式期間向遙控接收器1105提供電力(輸出節(jié)點(diǎn)206處的DC電壓)。如上所述，當(dāng)有來自遙控接收器1105的接通系統(tǒng)的指令時，待機(jī)電源1107還可經(jīng)由控制電路1109來提供用于接通主電源1103的電力。
圖13示出了第二應(yīng)用中使用的本發(fā)明的電源。圖13示出了在外部電源中使用的電源。外部電源是這樣的電源，其從AC電源獲得輸入，并以通常為DC電壓的形式向其負(fù)載提供電源。這種外部電源的一個示例是電話充電器。
圖13示出了用于提供外部電力的外部電源1301，其連接到AC電源(例如市電電源)。在正常工作期間，主電源1303將在輸出處向負(fù)載提供電力。傳感器1305可以是電流傳感器，其當(dāng)存在負(fù)載時(例如當(dāng)要充電的設(shè)備連接到充電器時)導(dǎo)通主電源1303，并且當(dāng)負(fù)載被移除時關(guān)斷主電源。在待機(jī)模式期間，電力由待機(jī)電源1307提供。
該設(shè)置以與參照圖11和12所述的設(shè)置類似的方式工作。當(dāng)主電源1303接通時(即在正常工作期間)，待機(jī)電源1307被關(guān)斷。當(dāng)負(fù)載被移除時(即在待機(jī)模式期間)，傳感器關(guān)斷主電源1303，而待機(jī)電源1307被接通。當(dāng)有負(fù)載連接到外部電源1301時，待機(jī)電源1307為傳感器1305提供電力，以將主電源1303從待機(jī)模式接通到正常模式。
從上面的描述可看出，本發(fā)明提供了具有低功耗的電源。該電源可用在其中低功耗很重要的許多應(yīng)用中。一些示例是作為電子設(shè)備(例如電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、立體聲音響和工作在正常模式和待機(jī)模式中的其他設(shè)備)中的待機(jī)電源；外部電源中的待機(jī)電源，用于提供電力以檢測電子設(shè)備是否連接和導(dǎo)通主電源(例如在便攜式電話充電器中)；或者需要低功耗的電子設(shè)備(例如插入AC墻壁插座中以提供微光的夜燈)的獨(dú)立電源，包括低功率外部電源。還可以設(shè)想出其他應(yīng)用示例。
上述電源的功耗可以很低，并且確定地可低至幾毫瓦，如上所述，幾毫瓦是將設(shè)備從待機(jī)中“喚醒”所需的典型功率。這與使用傳統(tǒng)方法的典型功耗形成了對比，后者通常從幾百毫瓦到幾瓦。所提供的實(shí)際功率可通過改變電路組件的值來根據(jù)需要設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一種用于電子設(shè)備的電源，所述電源包括變壓器，所述變壓器包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，所述初級繞組可連接到交流電壓源，所述次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于所述電子設(shè)備的直流輸出電壓；位于所述變壓器的初級繞組與所述交流電壓源之間的開關(guān)；用于對所述交流電壓進(jìn)行整流的整流器；以及限流器；其中所述開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的交流電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)所述經(jīng)整流的交流電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過所述初級繞組的電流，從而提供通過所述次級繞組的電流，其中所述限流器被設(shè)置為限制流過所述初級繞組的電流量，并且其中所述開關(guān)被設(shè)置為在所述經(jīng)整流的交流電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，其中所述開關(guān)被設(shè)置為在接近所述經(jīng)整流的交流電壓的每個峰值時導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括開關(guān)定時器。
4.如權(quán)利要求1所述的電源，其中所述限流器包括至少一個電荷存儲器件。
5.如權(quán)利要求4所述的電源，其中所述電源被設(shè)置為一旦所述限流器的至少一個電荷存儲器件已基本被充滿，則電流就停止流過所述初級繞組。
6.如權(quán)利要求3所述的電源，其中所述開關(guān)定時器可與開關(guān)定時器重置器一起工作，所述開關(guān)定時器重置器被設(shè)置為在所述開關(guān)已關(guān)斷后重置所述開關(guān)定時器。
7.如權(quán)利要求1所述的電源，其中所述開關(guān)被設(shè)置為使用正反饋來實(shí)現(xiàn)從關(guān)斷到導(dǎo)通的快速切換。
8.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括用于防止所述設(shè)備在高電壓下?lián)舸┑南迚浩鳌?br> 9.如權(quán)利要求8所述的電源，其中所述限壓器包括電荷存儲器件，所述電荷存儲器件被設(shè)置為當(dāng)所述經(jīng)整流的交流電壓從零向最大值升高時充電。
10.如權(quán)利要求1所述的電源，其中所述整流器被設(shè)置為對所述交流電壓進(jìn)行全波整流。
11.如權(quán)利要求1所述的電源，其中所述次級側(cè)上的電路經(jīng)由在每個交流周期充電的電荷存儲器件為所述電子設(shè)備提供所述輸出電壓。
12.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括用于減小所述開關(guān)的切換所造成的電磁輻射的電路。
13.如權(quán)利要求1所述的電源，還包括用于穩(wěn)定所述直流輸出電壓的穩(wěn)壓器。
14.一種包括如權(quán)利要求1所述的電源的電子設(shè)備。
15.一種向電子設(shè)備供電的方法，所述方法包括以下步驟提供變壓器，所述變壓器具有初級繞組和次級繞組，所述初級繞組經(jīng)由開關(guān)連接到交流電壓源；提供用于對所述交流電壓進(jìn)行整流的整流器；當(dāng)經(jīng)整流的交流電壓從零向最大值升高時，當(dāng)所述經(jīng)整流的交流電壓已升高到非零值時，導(dǎo)通所述開關(guān)，以提供通過所述初級繞組的電流，從而提供通過所述次級繞組的電流，流過所述初級繞組的電流量由限流器限制；將通過所述次級繞組的電流轉(zhuǎn)換為用于所述電子設(shè)備的直流輸出電壓；以及在所述經(jīng)整流的交流電壓再次開始升高之前關(guān)斷所述開關(guān)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中導(dǎo)通所述開關(guān)的步驟包括在接近所述經(jīng)整流的交流電壓的每個峰值時導(dǎo)通所述開關(guān)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述限流器包括至少一個電荷存儲器件。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中關(guān)斷所述開關(guān)的步驟包括一旦所述限流器的一個或多個電荷存儲器件已基本被充滿，則關(guān)斷所述開關(guān)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括當(dāng)所述經(jīng)整流的交流電壓從零向最大值升高時對電荷存儲器件充電的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述電荷存儲器件形成了用于所述開關(guān)的RC定時器的一部分。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述電荷存儲器件充當(dāng)用于防止所述設(shè)備在高電壓下?lián)舸┑南迚浩鳌?br> 22.一種可連接到交流電壓源并可工作在正常模式和待機(jī)模式中每種模式的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括主電源，用于在正常模式期間提供電力；控制裝置，用于接通和關(guān)斷所述主電源；以及待機(jī)電源，用于在待機(jī)模式期間向所述控制裝置提供用于導(dǎo)通所述主電源的電力，所述待機(jī)電源包括變壓器，所述變壓器包括初級側(cè)的初級繞組和次級側(cè)的次級繞組，所述初級繞組可連接到交流電壓源，所述次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于所述電子設(shè)備的直流輸出電壓；位于所述變壓器的初級繞組與所述交流電壓源之間的開關(guān)；用于對所述交流電壓進(jìn)行整流的整流器；以及限流器；其中所述開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的交流電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)所述經(jīng)整流的交流電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過所述初級繞組的電流，從而提供通過所述次級繞組的電流，其中所述限流器被設(shè)置為限制流過所述初級繞組的電流量，并且其中所述開關(guān)被設(shè)置為在所述經(jīng)整流的交流電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備的電源、包括這種電源的電子設(shè)備以及向電子設(shè)備供電的方法。所述電源包括具有初級繞組和次級繞組的變壓器。初級繞組可連接到AC電壓源，次級側(cè)的電路被設(shè)置為提供用于電子設(shè)備的DC輸出電壓。所述電源還包括變壓器的初級繞組與AC電壓源之間的開關(guān)、用于對AC電壓進(jìn)行整流的整流器，以及限流器。所述開關(guān)被設(shè)置為當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓從零向最大值升高時并且當(dāng)經(jīng)整流的AC電壓已升高到非零值時的某個時刻導(dǎo)通，以提供通過初級繞組的電流，從而提供通過次級繞組的電流。限流器被設(shè)置為限制流過初級繞組的電流量。所述開關(guān)被設(shè)置為在經(jīng)整流的AC電壓再次開始升高之前關(guān)斷。
文檔編號H02M3/335GK1881765SQ20051011498
公開日2006年12月20日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
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