专利名称：切换模式电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及切换模式电源，更具体地，涉及具有模式切换单 元的电源，该模式切换单元通过从突发模式切换切换至正常模式切换 能够消除在突发模式切换期间产生的音频噪声，并且通过从正常模式 切换切换至突发模式切换能够使电源的待机功率最小化。
背景技术：
电子技术的进步引起用作家庭用具或办公设备的电子产品的发 展。必须为诸如计算机、电视机(TV)、盒式磁带录象机(VCR)、数 字化视频光盘(DVD)播放器、打印机以及复印机之类的电子设备供 电，以对它们进行操作。
然而，这样的电子设备包括大量的、由3至12伏直流(DC)电压 驱动的半导体设备，不能直接将100至220伏的交流(AC)电压施加到 电子设备。电源将100至220伏的AC电压转换为合适的DC电压，然后 将其施加到半导体设备。通常使用切换模式电源(SMPS)作为电源。
图1是传统切换模式电源100的方框图。传统切换模式电源100包 括输入电磁干扰(EMI)过滤单元IIO、 AC-DC整流器120、 DC-DC切 换变压器130和输出单元140。
输入EMI过滤单元llO防止AC输入线中的噪声流入电源lOO，并且 防止电源100中的切换噪声流入AC输入线。在将AC电压转换为可用于 家用电器的DC电压(例如3.3V、 5V或12V)之前，AC-DC整流器120 将经过输入EMI过滤单元110的AC电压转换为临时DC电压。DC-DC切换变压器130通过执行高速切换而将临时DC电压转换为AC电压，然后 通过使该AC电压经过变压器而将其转换为满足输出端需要的合适电 压。变压器的输出端通过使用低通滤波器消除由于切换而产生的波动 (ripple)和噪声。输出单元140对经过DC-DC切换变压器130转换和过 滤后的DC电压进行进一步过滤，然后根据标准输出纯净的电压。
随着最近对环境保护的大量关注，已经将大多数电子设备设计为 具有节能功能。通常，电子设备在待机模式下比在正常操作模式下消 耗更少的功率。然而，在大多数情况下，电子设备在待机模式下比在 正常操作模式下花费更多的时间，因此许多国家已经有力地调整了待 机功率，所述待机功率是指在待机模式下的功率消耗。
待机功率是指当电子设备与外部电源连接而不执行主要功能时 或者当电子设备进入待机模式以等待"接通(on)"信号时，由该电子 设备所消耗的功率。即，待机功率不仅包括在将设备切断时所消耗的 功率，还包括在设备处于待机模式时所消耗的功率。待机功率是指， 当电子设备待机时所消耗的功率，即，与电子设备的功能无关的、为 了等待计算机信号或远程控制信号或计时器/监视器显示而不必要地 使用的功率。国际能源机构(IEA)在1999年提出了旨在将待机功率 减小至小于1W的"1瓦特倡议"。因此，必须将出口至欧洲国家的电子 设备的待机功率减小至小于1W。
切换模式电源100总是遭受由于DC-DC切换变压器130的切换而 引起的功率损耗。使用了通过执行突发模式切换来输出电压的方法， 以将切换模式电源的待机功率减小至小于1W。即，如果输出端消耗大 量功率，则通过执行正常模式切换而将电压施加到输出端，如果输出 端消耗少量功率，则通过执行突发模式切换而将电压施加到输出端， 从而将切换模式电源100的待机功率减小至小于1W。然而，当切换模 式电源100通过执行突发模式切换来将电压施加到输出端时，突发模式 下切换频率落入20Hz至20kHz的音频带范围内，从而在切换模式电源 IOO的变压器中出现音频噪声
实用新型内容
本实用新型提供一种电源，其允许用户选择突发模式切换或正常 模式切换，其中，突发模式切换产生音频噪声然而减少电源的待机功 率消耗，正常模式切换不产生音频噪声然而增大电源的待机功率消耗。 因此，通过不仅满足使电源的待机功率最小化的要求还满足消除音频 噪声的要求，能够改善用户便利性。
根据本实用新型的一个方面，提供一种切换模式电源，其通过根 据输出端上的负载执行正常模式切换或突发模式切换，在输出端输出 电压，该电源包括模式切换单元，模式切换单元通过从突发模式切换 切换至正常模式切换来消除由于突发模式切换而产生的音频噪声，以 及通过从正常模式切换切换至突发模式切换来使电源的待机功率最小 化。
模式切换单元可以包括伪电阻器，在与输出端连接时消耗功率；
以及开关，允许电流流经伪电阻器或者防止电流流经伪电阻器。
输出端可以输出5V即+5Vsb的待机电压。
伪电阻器可以并联在输出端与接地端之间，以及开关可以与伪电 阻器串联。
开关可以被安装在电源的外部。
通过参照附图详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型的 以上和其他特征以及优点将变得更加明显，其中 图l是传统切换模式电源的方框图2是示意性示出了根据本实用新型实施例的、待机功率小于预
定值的切换模式电源的电路图3A是在正常模式切换期间的切换电压的波形图； 图3B是在突发模式切换期间的切换电压的波形图； 图4是根据本实用新型的实施例的电源的电路图；以及 图5是根据本实用新型的实施例的计算机电源的示意图，其中在
所述计算机电源的外部安装开关。
具体实施方式
现在将参照附图更加详细地描述本实用新型的具体实施例。
图2示意性示出了根据本实用新型实施例的、待机功率小于预定 值的切换模式电源200 (在下文中称为"电源")的电路图。
在下文中，将描述待机功率小于1W的电源200。
在本实用新型所属的技术领域中，待机功率小于1W的电源200是 公知的。因此，图2示意性地示出了电源200的一些内部组件。电源200 能够输出多个电压，然而为了便于说明仅示出了与本实用新型相关的 电压输出Vout。
经由电磁干扰(EMI)过滤单元(未示出)和AC-DC整流器(未 示出)将施加至电源200的AC电压转换为DC电压。经由DC-DC切换变 压器(未示出)的切换电路(未示出)将该DC电压转换为短时的脉冲 型切换电压。将该切换电压施加至变压器220的初级线圈，利用与变压 器220的次级线圈的一端耦合的二极管和电容将所述切换电压转换为 合适的DC电压Vout，然后将其输出。
根据前向式(forward type )和回扫式(flyback type)来例证DC-DC 切换变压器的切换电路。回扫式主要用于能够输出多个小于50W的电 压的小型切换电路。根据本实用新型可以将前向式和回扫式都应用于 电源200。
电源200总是具有由DC-DC切换变压器的电压切换而引起的功率 损耗。如果输出端240消耗的功率量大，则由电压切换引起的功率损耗 不明显大于传送至电子产品的功率。然而，当与输出端240连接的电子 设备进入节能模式或待机模式时，所以由电压切换引起的功率损耗变 大，这是因为对于保持所进入的模式操作而言仅仅最小数量的电路 是必须的，并且不需要大量的功率。因此，如果由电源200供电的电子 设备处于节能模式或待机模式，则通过执行突发模式切换而不是正常 模式切换来减少功率损耗，可以将电源200的待机功率减小至小于1W。
在由电源200供电的电子设备正常工作时，g口，在输出端240处消 耗的功率量大时，电源200通过执行正常模式切换将电压Vout施加至输 出端240。然而，在电子设备待机时，即在输出端240处消耗的功率量
6小时，电源200通过执行突发模式切换将电压Vout施加至输出端240， 以便将待机功率减小至小于1W，。
图3A是在正常模式切换期间的切换电压的波形图。x轴表示时间， y轴表示电压。参照图3A，在正常模式切换期间，以脉冲的形式快速 地对切换电压进行切换。经由变压器和输出电路在输出端将切换电压 转换为合适的电压。在正常模式切换期间使用的切换电压的频率高于 20kHz，因此在DC电压的转换期间不产生音频噪声。
图3B是在突发模式切换期间的切换电压的波形图。x轴表示时间， y轴表示电压。如图3B所示，如果由电源供电的电子设备进入节能模 式或待机模式，则与在正常模式切换期间不同，在突发模式切换(所 谓的间歇切换)期间，以脉冲的形式迅速地对切换电压的预定部分进 行切换，而不对切换电压的其他部分进行切换。因此，在突发模式切 换期间，切换后的DC电压部分的频率落入20Hz至20kHz的音频范围 内。这样，在切换电压的转换和输出过程中产生了音频噪声(振动声 音(oscillating sound)或蜂鸣(hum))。
图4是根据本实用新型的实施例的电源400的电路图。电源400是 切换模式电源，其通过根据输出端440的负载执行正常模式切换或突发 模式切换，在输出端440输出电压Vout。电源400包括模式切换单元450， 模式切换单元450通过从突发模式切换切换至正常模式切换来消除在 突发模式切换期间产生的音频噪声，以及通过从正常模式切换切换至 突发模式切换来使电源400的待机功率最小化。
如果由电源400供电的电子设备正常工作，即，如果输出端440上 的负载大，则电源400通过执行正常模式切换在输出端400输出电压 Vout。如果电子设备处于待机模式或节能模式，即，如果输出端440 上的负载小，则电源400通过执行突发模式切换在输出端440输出电压 Vout，以便将待机功率减小至小于1W。
电源400中的变压器220、 二极管以及电容的结构与图2中所示的 相同。
尽管未示出，然而电源400还可以包括除了输出端440以外的多个 输出端，并且可以在多个输出端输出不同大小的DC电压。电源400可以用于不同类型的电子设备，例如计算机。根据本实
用新型的实施例的电源400可以是计算机电源。这样，输出端440可以 输出5V (+5Vsb)的待机电压。计算机电源提供多个输出电压，例如 十12VDC、陽12VDC、十5VDC、十3.3VDC和+5Vsb，可以输出5V (+5Vsb) 待机电压的电源400即使在计算机处于待机模式的情况下也可以输出 +5￥的待机电压。
模式切换单元450包括伪电阻器460，在与输出端440连接时消 耗功率；以及切换470,允许电流流经伪电阻器460或者防止电流流经 伪电阻器460。
伪电阻器460可以连接在输出端440与接地端430之间。开关470与 伪电阻器460串联，以便允许电流流经伪电阻器460或者防止电流流经 伪电阻器460。
根据系统条件可以将伪电阻器460设计为具有不同容量，使得可 以在输出端440消耗电功率而不导致音频噪声的产生(使得可以将突发 模式切换转化为正常模式切换)。电源400通过检验在输出端440消耗的 电源电压(power voltage)来确定与输出端440连接的电子设备是正常 运行或是处于待机模式，然后根据确定结果来执行正常模式/突发模式 切换。如果将开关470导通以允许伪电阻器460消耗电功率，则电源400 也通过执行正常模式切换而不是突发模式切换来在输出端440输出电 压，即使由电源400供电的电子设备处于待机模式或节能模式。
伪电阻器460增大了输出端440处的功率消耗，因此电源400的待 机功率大于1W。然而，伪电阻器460可以通过从突发模式切换切换至 正常模式切换来消除电源400中产生的音频噪声。
开关470允许电流流经伪电阻器460或者防止电流流经伪电阻器 460。容易地，可以将切换470例证为交替转换开关(seesaw switch) 或按钮开关。
此外，开关470通过防止电流流经伪电阻器460来允许在电源400 中执行突发模式切换，由此将电源400的待机功率减小至小于1W。
如果将开关470切断以防止电流流经伪电阻器460，则可以将电源 400的待机功率减小至小于1W，而由于突发模式切换导致可能在电源400中产生音频噪声。这样，通过导通开关470以允许电流流经伪电阻 器460，可以消除音频噪声。如果电流流经伪电阻器460，则输出端440 的负载增大并且将突发模式切换切换至正常模式切换，由此消除了由 于突发模式切换而产生的音频噪声。
因此，通过导通或切断开关470，能够将电源400的待机功率减小 至小于1W，或者消除由于突发模式切换而产生的音频噪声。
可以将开关470安装在电源400的外部。这样，用户可以容易地选 择是将电源400的待机功率减小至小于1W，还是消除在突发模式中产 生的音频噪声。
图5是根据本实用新型的实施例的计算机电源500的示意图，其中 将开关510安装在计算机电源500的外部。参照图5，计算机电源500包 括插头550、散热单元530、多个输出端520、外壳500以及风扇单元540。 如图5所示，可以将开关510安装在计算机电源500的外部。用户通过选 择性地操作开关510可以容易确定是将计算机电源500的待机功率减小 至小于1W，还是消除由于突发模式切换而产生的音频噪声。
根据本实用新型的上述实施例，切换模式电源包括具有开关的模 式切换单元，使得用户可以容易确定是使切换模式电源的待机功率最 小化，还是消除由于突发模式切换而产生的音频噪声。
虽然已经参照本实用新型的具体实施例具体地示出并描述了本 实用新型，然而本领域技术人员应该理解，在不背离由所附权利要求 所限定的本实用新型的精神和范围的前提下，可以进行形式上和细节 上的各种改变。
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权利要求1. 一种切换模式电源，其通过根据输出端上的负载执行正常模式切换或突发模式切换，在输出端输出电压，该电源包括模式切换单元，所述模式切换单元通过从突发模式切换切换至正常模式切换来消除由于突发模式切换而引起的音频噪声，以及通过从正常模式切换切换至突发模式切换来使电源的待机功率最小化。
2. 根据权利要求l所述的电源，其中，模式切换单元包括 伪电阻器，在与输出端连接时消耗功率；以及开关，允许电流流经伪电阻器或者防止电流流经伪电阻器。
3. 根据权利要求2所述的电源，其中，输出端输出5V即+5Vsb的 待机电压。
4. 根据权利要求2所述的电源，其中伪电阻器并联在输出端与接 地端之间，以及开关与伪电阻器串联。
5. 根据权利要求2至4中的任一个所述的电源，其中，开关被安装 在电源的外部。
专利摘要提供一种切换模式电源，其通过根据输出端上的负载执行正常模式切换或突发模式切换，在输出端输出电压。该电源包括模式切换单元，模式切换单元通过从突发模式切换切换至正常模式切换来消除由于突发模式切换而产生的音频噪声，以及通过从正常模式切换切换至突发模式切换来使电源的待机功率最小化。该电源包括模式切换单元，模式切换单元具有伪电阻器和开关，使得用户可以确定是使电源的待机功率最小化还是消除由于突发模式切换而引起的音频噪声。
文档编号H02M7/02GK201307831SQ200820234080
公开日2009年9月9日 申请日期2008年10月22日 优先权日2007年10月23日
发明者徐玟焕, 李相周 申请人:扎尔曼技术株式会社