专利名称：开关式电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及将交流电源电压转换为直流(DC)电源电压的开关式电源，特别是涉及具有响应于二次侧输出电压针对的负载电路的情况来控制一次侧电路的操作的功能的开关式电源。
背景技术：
目前，开关式电源广泛应用于各种类型的电子装置中。开关式电源包括连接到交流电源(商业电源)的整流电路、平滑来自整流电路的整流输出的平滑电容、由来自平滑电容的DC电压供电的变压器、由来自平滑电容器的DC电压通过变压器的一次绕组供电的开关器件。通过由开关器件的开/关控制来控制二次绕组上产生的电压，生成了 DC电压输出。 在例如日本专利临时公开号2009-153234A(以下称为专利文献#1)中公开的电源控制IC 用于开关器件的开/关控制。专利文献#1中公开的电源控制IC被配置为监控二次侧上的 DC电压输出的波动，以及根据DC电压输出的波动控制开关器件的开/关时间，从而可获得稳定的DC电压输出。
发明内容
对于专利文献#1中公开的电源控制IC，尽管当二次侧上的负载电路处于备用状态从而不必给该负载电路电源的时候，或者当负载电路未连接到二次侧的时候，电源控制 IC仍然不断驱动，从而消耗功率。本发明的优点在于提供了一种高效的开关式电源，能够通过响应于二次侧的负载电路的情况来控制电源控制IC，从而避免浪费的功耗。根据本发明的一方面，提出了一种开关式电源，该开关式电源具有一次侧电路和二次侧电路。所述一次侧电路包括第一 DC生成电路，对交流电压进行整流和平滑；一次绕组，具有施加有来自所述第一 DC生成电路的电压的一末端；开关装置，连接到所述一次绕组的另一末端并打开或关闭流过所述第一绕组的电流；控制电路，开/关控制所述开关装置；以及电源单元，提供用于驱动所述控制电路的电源。所述二次侧电路包括二次绕组； 第二 DC生成电路，对二次绕组上生成的电压进行整流和平滑；以及传输单元，配置为接收来自负载电路的关于负载电路操作状态的控制信号并将所述控制信号传输到所述电源单元，所述负载电路被第二 DC生成电路的输出电压驱动。在该结构中，所述传输单元和所述电源单元彼此绝缘；以及所述电源单元响应于从所述传输单元传输的所述控制信号打开或关断用于驱动所述控制电路的电源。利用这种结构，能够响应于与所述负载电路的操作状态相关的控制信号，仅在需要为所述控制电路供电时驱动所述控制电路。因此，能够实现与传统结构相比具有低功率损失度性能的高效率的开关式电源。在至少一方面中，所述开关式电源包括辅助一次绕组；第三DC生成电路，对所述辅助一次绕组上生成的电压进行整流和平滑；以及激活电路，当所述第三DC生成电路的电压低于预定电压时，所述激活电路提供来自第一 DC生成电路的电流给第三DC生成电路。在这种情况下，响应于从所述传输单元传输的所述控制信号来开/关控制所述第三DC生成电路和所述激活电路的输出。在至少一方面中，其中当所述第三DC生成电路的电压高于所述预定电压时，所述激活电路可以停止将来自所述第一 DC生成电路的电流提供给所述第三DC生成电路。利用这种结构，能够稳定地激活所述控制电路，并且当关断用于驱动所述控制电路的电源时，能够抑制所述激活电路消耗的功率损失。在至少一方面中，所述传输单元可以包括第一和第二发光元件，所述第一和第二发光元件中的每一个具有基于控制信号的预定的光量。所述电源单元可以包括第一感光器和第二感光器，该第一感光器响应于从第一发光元件接收的光的光量开/关控制所述第三 DC生成电路的输出，所述第二感光器响应于从第二发光元件接收的光的光量开/关控制所述激活电路的输出。在至少一方面中，所述第一发光元件和所述第一感光器可以构成第一光电耦合器，所述第二发光元件和所述第二感光器可以构成第二光电耦合器。利用该结构，能够安全地将从负载电路输入到二次侧电路的控制信号传输到一次侧电路，同时确保一次侧电路和二次侧电路之间的绝缘。在至少一方面中，所述传输单元可以检测所述控制信号的电压是否低于预定电压值。当所述控制电路的电压低于所述预定电压值时，电源单元关断用于驱动所述控制电路的电源。在至少一方面中，所述传输单元可以检测所述控制信号的电压是否高于预定电压值。在此情况下，当所述控制电路的电压高于所述预定电压值时，电源单元关断用于驱动所述控制电路的电源。在至少一方面中，所述传输单元可以包括继电器单元，其根据控制信号切换至开或关。该继电器单元开/关控制所述第三DC生成电路和所述激活电路的输出。在至少一方面中，所述传输单元可以包括脉冲变压器，根据来自负载电路的控制信号输出电压。所述脉冲变压器输出的电压用于开/关控制用于驱动控制电路的电源。在至少一方面中，所述传输单元可以包括脉冲变换单元，将控制信号变换为脉冲信号。所述脉冲变换单元输出的脉冲信号被输入到所述脉冲变压器。
图1是描述根据本发明的第一实施例的开关式电源的结构的电路图。图2是描述根据第一实施例的变形的开关式电源的结构的电路图。图3是描述根据第一实施例的第二变形的开关式电源的结构的电路图。图4是描述根据第一实施例的第三变形的开关式电源的结构的电路图。图5是描述根据第一实施例的第四变形的开关式电源的结构的电路图。图6是描述根据本发明的第二实施例的开关式电源的结构的电路图。图7是描述根据第二实施例的变形的开关式电源的结构的电路图。图8是描述根据第二实施例的第二变形的开关式电源的结构的电路图。图9是描述根据第二实施例的第三变形的开关式电源的结构的电路图。
图10是描述根据第二实施例的第四变形的开关式电源的结构的电路图。
具体实施例方式以下参考附图来描述根据本发明的实施例。第一实施例图1是根据本发明的第一实施例的开关式电源1的电路图。该开关式电源1配置为利用变压器400转化输入到第一次电路的交流电源，并从二次侧电路输出恒定的DC电源。变压器400包括一次绕组120、辅助一次绕组150以及二次绕组220。一次侧电路包括二极管桥电路110、电容115、一次绕组120、FET 125、电阻1 和127、控制IC 130、辅助一次绕组150、二极管155和160、电容145和光电晶体管140、165、170。开关式电源1的二次侧电路包括二次绕组220、二极管210、电容215、电阻225、发光二极管230、分路调节器 235、电阻240和M5、以及构成信号检测电路300的电阻310和发光二极管320和330。发光二极管230和光电晶体管140构成光电耦合器200，在图1中用虚线表示，发光二极管230 发射的光被光电晶体管140接收并进行光电转换。此外，发光二极管320和光电晶体管170 构成图1中用链线表示的光电耦合器325。发光二极管330和光电晶体管165构成图1中用链线表示的光电耦合器335。发光二极管320发出的光以及发光二极管335发出的光分别被光电耦合器170和165接收，并进行光电转换。尽管开关式电源1的实际电路包括诸如噪声滤波器等元件，为了简化这些元件在图1中没有描绘。施加到二极管桥电路100的商业电源(AC100-220V)被二极管桥电路110整流，并被平滑电容115平滑，并由此在电容115的端子之间生成了一次DC电压VI。电容115的负端子连接到二极管桥电路110的负端子侧，并被定义为一次侧电路的接地电平(GNDl)。 一次DC电压Vl被施加到变压器400的一次绕组120的一末端以及光电晶体管170的集电极。光电晶体管170的发射极连接到控制IC 130的VH端子。一次绕组120的另一末端连接到FET 125的漏极。FET 125的源极分别通过电阻1 和127连接到GNDl (接地)和控制IC 130的IS端子。FET 125的栅极连接到控制 IC130的OUT端子。FET 125例如是功率MOS FET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。通过施加到FET 125栅极端子的电压来控制FET 125的漏极和源极之间的电流。在该实施例中，FET 125 是N型M0SFET，并配置为当施加到栅极的电压增大时，电流在漏极和源极之间流动(即，导通)。控制IC 130是用于开/关控制FET 125的IC。控制IC 130生成预定频率的开关脉冲，并从OUT端子输出开关脉冲。当开关脉冲输入到FET 125的栅极端子时，FET 125导通并且由一次DC电压Vl产生的电流(一次电流)通过一次绕组120、FET 125和电阻126 流到一次侧电路的GNDl (接地)。通过利用控制IC 130间歇地开/关控制FET 125，在辅助一次绕组150和二次绕组220上产生了间歇电压。在辅助一次绕组150上产生的电压被二极管155整流、被电容145平滑、并施加到光电晶体管165的集电极。光电晶体管165的发射极连接到控制IC 130的Vcc端子。二极管160连接在光电晶体管165的发射极和集电极之间。也就是说，控制IC 130是以这样的方式驱动的通过光电晶体管165将被电容145平滑的电压施加给控制IC 130。由于当开关电源1被激活时在辅助一次绕组150上没有产生电压，控制IC 130是被一次DC电压 Vl引起的电流激活的，该一次DC电压Vl通过光电晶体管170施加到控制IC 130的VH端子。FET 125的源极通过电阻127连接到控制IC 130的IS端子。FET125和电阻126 构成了所谓的源极跟随器，FET 125的源极的电压与流经FET 125的电流成比例。控制IC 130通过监控施加给其IS端子的电压来检测额外的电流。光电晶体管140的集电极连接到控制IC 130的FB端子，光电晶体管140的发射极连接到GND1。如后文所述，光电晶体管140接收来自发光二极管230的光，并通过对接收的光进行光电转换而响应于接收的光的量从中传输电流，发光二极管的输出光的量根据二次DC电压V2 (DC输出)的电压值而改变。控制IC 130从流过光电晶体管140的电流来检测二次DC电压V2的电压值，并改变施加给FET 125的开关脉冲的占空比，使得二次DC电压V2的电压值保持在恒定值(即，使得流过发光二极管230的电流是恒定的)。如上文所述，二次DC电压V2的电压值被反馈到一次侧电路，该一次侧电路与二次侧电路电绝缘。在二次绕组220的两个端子上间歇地产生的电压被二极管210整流、并被电容215 平滑以生成二次DC电压V2。然后该二次DC电压V2作为DC输出(V端子和GND端子之间的电压差)施加给负载电路(未示出)。发光二极管230、分路调节器235和电阻225、240和245构成了二次DC电压监控电路。分路调节器235是配置为通过参考端子的电压控制流过分路调节器235的电流的元件。电阻240和245插在二次侧电路的二次DC电压V2和GND2 (接地)之间，电阻MO 和245的连接点处的电压施加给分路调节器235的参考端子。当分路调节器235的参考端子的电压低于预定值时，流过分路调节器235的电流变小。另一方面，当分路调节器235的参考端子的电压高于预定值时，流过分路调节器235的电流变大。在该实施例中，由于用电阻240和245分压二次DC电压V2所定义的电压被施加给分路调节器235的参考端子，发光二极管230发射的光的量根据二次DC电压V2的电压值而改变。信号检测电路300包括电阻310和发光二极管320和330。由二次DC电压V2激活的负载电路连接到根据本实施例的开关式电源1的二次侧电路。负载电路配置为输出用于指示是否需要从开关式电源1向负载电路供电的电源控制信号。电源控制信号根据负载电路的操作状态改变。例如，当负载电路的功耗小，因此不需要给负载电路供电的时候(例如当负载电路处于休眠状态或备用状态)，从负载电路输出电源控制信号“低”(Low)。另一方面，当负载电路的功耗大，因此需要给负载电路供电的时候(例如当需要充电或当负载电路处于正常状态时)，从负载电路输出电源控制信号“高”(High)。根据本实施例的开关式电源1配置为基于从负载电路输入到SIG端子的电源控制信号在正常模式和备用模式之间切换，在正常模式中向控制IC 130供电，在备用模式中停止向控制IC供电，SIG端子是电阻310的一个末端。当从负载电路输出电源控制信号“低”时，开关式电源1变为备用模式，从而抑制开关式电源1的功耗。信号检测电路300是用于检测电源控制信号的电路。后文中，详细解释了根据本实施例的开关式电源1的正常模式和备用模式。信号检测电路300的电阻310和发光二极管320和330串联连接。当电源控制信号高于预定电压时(即，当电源控制信号为“高”)时，电流通过电阻310和发光二极管320和330从负载电路流到二次侧电路的GND2 (接地)。通过该电流，发光二极管320和330中的每一个发射具有预定光量的光。如上文所述，发光二极管320和光电晶体管170构成光电耦合器325， 发光二极管330和光电晶体管165构成光电耦合器335。发光二极管320发出的光被光电晶体管170接收，从而使光电晶体管170导通。发光二极管330发出的光被光电晶体管165 接收，并且从而使光电晶体管165导通。当光电晶体管170和165导通时，开关式电源1进入正常模式，其中控制IC 130被激活，且提供DC输出(为负载电路供电)。另一方面，当电源信号低于预定电压(即，当电源控制信号为“低”)时，通过电阻 310和发光二极管320和330从负载电路流到二次侧电路的GND2 (接地)的电流变为零， 因此发光二极管320和330熄灭。由于光电晶体管165和170截止，给控制IC 130的供电停止，并且开关式电源1进入备用状态，其中给负载电路的供电停止。由于根据安全标准要求一次侧电路和二次侧电路之间的绝缘性能，根据本实施例的开关式电源1配置为从负载电路输入到信号检测电路300的电源控制信号通过光电耦合器325和335传输到一次侧电路。如上文所述，在正常模式中，由一次DC电压Vl弓丨起的电流(一次电流)通过光电晶体管170提供给控制IC 130的VH端子，电容145通过光电晶体管165连接到控制IC130 的电源端子Vcc。由于在控制IC 130激活的时候辅助一次绕组150上没有引起电压，因此在电容145的两个端子之间没有产生电压。在这种情况下，不能够操作控制IC130。因此， 在控制IC 130激活的时候，采用了由一次DC电压Vl引起的提供给VH端子的电流(一次电流)。特别地，控制IC 130调节激活电路(未示出)，并且控制IC 130向电源端子Vcc 输出通过光电晶体管170提供给VH端子的电流。从电源端子Vcc输出的电流通过二极管 160流入电容145，使电容145充电，从而提高电容145+侧端子的电势。当电容145+侧端子的电势提高并达到控制IC 130的操作电压时，控制IC 130适当地开始操作，并且如上文所述，在辅助一次绕组150上引起电压。当通过辅助一次绕组150上引起的电压在电容145 的+侧端子上生成稳定的电压时，控制IC 130的激活电路停止对电容145的充电，并且控制IC 130被通过辅助一次绕组150上引起的电压在电容145的+侧端子上生成的电压驱动。因此，控制IC 130被激活，开关式电源1以正常模式操作，其中如上文所示提供DC输出ο另一方面，在备用模式中，光电晶体管170和165截止。其结果是，通过光电晶体管 170提供给控制IC 130的VH端子的电流被切断，并且提供给控制IC 130的电源端子Vcc 的电压也被切断。也就是说，控制IC 130的大多数电路停止操作了，控制IC 130中的功耗几乎变为零。如上文所述，在根据本实施例的开关式电源1中，基于从负载电路输入到信号检测电路300的电源控制信号，操作模式在正常模式和备用模式之间切换。因此，能够通过在不必要为负载电源供电时转移到备用状态来使功耗最小化。前文是根据本发明的第一实施例的开关式电源1的描述。然而，应理解在本发明的范围内可对上述实施例进行变形。例如光电晶体管165和170的每一个可由光MOSFET 构成。在上述实施例中，控制IC130具有用于激活控制IC 130的VH端子。然而，本发明并不限于这种结构。图2是描述根据第一实施例的开关式电源1的变形的电路图。该变形(开关式电源1M)和上述第一实施例(开关式电源1)之间的区别是采用了不具有VH端子的控制IC 130M、未采用二极管160、以及在光电晶体管170的集电极侧加入了电阻175。在下文中，对该变形的描述主要集中在该变形和上述第一实施例之间的区别。在图2中，对与图1中所述的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在该变形的正常模式中，在激活时控制IC 130M的操作与第一实施例不同。当光电晶体管170和165导通时，由一次DC电压Vl引起的电流(一次电流)通过电阻175和光电晶体管170提供给电容145，电容145的+侧端子通过光电晶体管165连接到控制IC 130M的电源端子Vcc。由于在控制IC 130M激活时在辅助一次绕组150上没有引起电压，因此在电容145的两个端子之间没有产生电压，且控制IC 130M不能被激活。在根据该变形的开关式电源IM中，采用了由一次DC电压Vl引起的提供给电容145的电流(一次电流) 来激活控制IC 130M。特别地，当控制IC 130M被激活时，电容145被流过电阻175和光电晶体管170的电流充电，并且电容145的+侧端子的电势提高。当电容145的+侧端子的电势提高且从而达到控制IC 130M的操作电压时，控制IC 130M开始正常操作。因此，在辅助一次绕组150上引起电压。但通过在辅助一次绕组150上引起的电压在电容145的+侧端子上生成稳定的电压时，控制IC 130M被在辅助一次绕组150上引起的电压生成的电容 145的+侧端的电压驱动。因此，与第一实施例相似，控制IC130M被激活，且开关式电源IM 操作进入正常模式，其中提供DC输出。因为开关式电源IM在备用模式中的操作与第一实施例相同，因此其描述不再重复。如上文所述，根据该变形，即便控制IC(130)不具有VH端子，也能够配置开关式电源，从而基于从负载电路输入到信号检测电路300的电源控制信号使模式在正常模式和备用模式之间切换。因此，可获得与第一实施例相同的优点。图3描述了根据图1中的第一实施例的开关式电源1的第二变形。该第二变形 (开关式电源la)与开关式电源1的不同之处在于采用光MOSFET 170a和16 分别替代了光电晶体管170和165，并且未使用二极管160。因此，对与图1所示的实质相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在下文中，描述集中于第二变形和第一实施例之间的区别。光MOSFET 170a以与光电晶体管170相同的方式操作，光MOSFET 16 以与光电晶体管165相同的方式操作。二极管160被光MOSFET 16 的体二极管替代。因此，在第二变形中可获得与第一实施例相同的优点。图4描述了根据图1所示的第一实施例的开关式电源1的第三变形。该第三变形(开关式电源lb)与开关式电源1的不同之处在于采用继电器Rl (包括继电器Rl_l和 Rl_2)替代了光电晶体管170和165，并且信号检测电路300b被配置来驱动继电器1。因此，对与图1所示的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在下文中，描述集中于第三变形和第一实施例之间的区别。如图4所示，继电器Rl配置为双极开关。因此，当驱动继电器Rl时，继电器Rl_l 和Rl_2都接通。当不驱动继电器Rl时，继电器Rl_l和Rl_2都切断。如图4所示，信号检测电路300b包括继电器R1、二极管；341、电阻351到353以及晶体管361。在该配置中，当电源控制型号SIG为“高”时，晶体管361导通，且继电器Rl被驱动。在这种情况下，继电器Rl_l和Rl_2接通，从而控制IC 130的VH端子连接到一次DC电压VI，控制IC 130的电源端子Vcc连接到电容145的+侧端子。另一方面，当开关控制信号SIG为“低”时，晶体管361截止(也就是说，晶体管361 不驱动继电器Rl)。因此，在这种情况下，继电器Rl_l和Rl_2切断。根据开关式电源Ib的上述配置，可获得与第一实施例相同的优点。图5描述了根据图1所示的第一实施例的开关电源1的第四变形。该第四变形 (开关式电源Ic)与开关式电源1的不同之处在于采用了脉冲变压器Tl将一次侧相对于二次侧绝缘。因此，对与图1所示的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在下文中，描述集中在第四变形和第一实施例之间的区别。如图5所示，晶体管501的集电极连接到控制IC 130的VH端子，晶体管501的发射极连接到一次DC电压VI，晶体管501的基极通过电阻512连接到晶体管500的集电极。 电阻511连接在晶体管501的基极和发射极之间。晶体管500的发射极连接到GND1，晶体管500的基极通过电阻513连接到电容392的端子。晶体管503的集电极连接到控制IC130 的电源端子Vcc，晶体管503的发射极连接到电容145的+侧端子，晶体管503的基极通过电阻522连接到晶体管502的集电极。电阻521连接到晶体管503的发射极和基极之间。 晶体管502的发射极连接到GND1，晶体管502的基极通过电阻523连接到电容392的端子。脉冲变换电路371配置为在电源控制信号SIG “高”输入到该脉冲变换电路371 时生成具有预定频率的脉冲。当电源控制信号SIG为“低”时，脉冲变换电路371不输出脉冲。在图5中，还用虚线表示的小矩形区域描述了该脉冲变换电路371的示例。在该配置中，当电源控制信号为“高”时，脉冲通过电阻395和电容391输入到脉冲变压器Tl，脉冲变压器Tl向电容392侧输出具有通过二极管381变换的振幅的脉冲。然后，对电容392充电，且将高电平信号施加到晶体管500和502。然后，晶体管500和502导通，从而晶体管501和503导通。也就是说，当电源控制信号SIG为“高”时，控制IC 130的 VH端子连接到一次DC电压VI，控制IC 130的电源端子Vcc连接到电容145的+侧端子。另一方面，当电源控制信号为“低”时，没有脉冲从脉冲变压器Tl中输出，晶体管 500,501,502 和 503 截止。根据上述开关式电源Ic的配置，可获得与第一实施例相同的优点。应注意的是， 如果电源控制信号SIG作为脉冲信号从负载电路输入到二次侧电路，则可以省略脉冲变换电路371。第二实施例图6是描述了根据本发明的第二实施例的开关式电源2的结构的电路图。图6中， 对与图1所示的实质上相同的元件标注了相同的附图标记且其描述不再重复。第二实施例与第一实施例的区别在于开关式电源2具有包括晶体管171和电阻172和173的第一反向电路，以及包括晶体管166和电阻167的第二反向电路，当电源控制信号为“高”时开关式电源2进入备用模式，当电源控制信号为“低”时，开关式电源2进入正常模式。也就是说， 在根据第二实施例的开关式电源2的二次侧电路中，能够输出电源控制信号的负载电路像第一实施例那样连接。但是，当不需要电源时(例如，当负载电路处于休眠状态或处于备用状态时)负载电路提供电源控制信号“高”，当需要电源时(例如当负载电路处于正常操作状态时)，负载电路提供电源控制信号“低”。在下文中，描述集中于第二实施例和第一实施例之间的区别。
晶体管171的发射极连接到根据第二实施例的控制IC 130的VH端子。晶体管 171的集电极连接到一次DC电压VI。电阻172连接在晶体管171的集电极和基极之间，电阻173连接在晶体管171的发射极和基极之间。晶体管171的基极连接到光电晶体管170 的集电极，光电晶体管170的发射极连接到一次侧电路的GNDl (接地)。由于当晶体管170 截止时，由一次DC电压Vl通过电阻172提供的电流流入晶体管171的基极，晶体管171导通，且由一次DC电压Vl引起的电流(一次电流)流入VH端子。另一方面，当光电晶体管 170导通时，由一次DC电压Vl通过电阻172提供的电流通过光电晶体管170流入一次侧电路的GNDl (接地)，晶体管171截止，且流入VH端子的电流被切断。晶体管166的发射极连接到根据第二实施例的控制IC 130的电源端子Vcc。晶体管166的集电极连接到电容145的+侧端子。电阻167连接在晶体管166的集电极和基极之间。晶体管166的基极连接到光电晶体管165的集电极，光电晶体管165的发射极连接到一次侧电路的接地GNDl (接地)。和第一实施例一样，电源IC 130的电源端子Vcc通过二极管160连接到电容145的+侧端子。由于当光电晶体管165截止时，从电容145的+侧端子通过电阻167提供的电流流入晶体管166的基极，晶体管166导通，且电容145的+侧端子的电压施加到控制IC130的电源端子Vcc。另一方面，当光电晶体管165导通时，从电容 145的+侧端子通过电阻167提供的电流通过光电晶体管165流入一次侧电路的GNDl (接地)，晶体管166截止，电容145的+侧端子的电压不施加给控制IC 130的电源端子Vcc。如上文所示，根据第二实施例，通过导通光电晶体管170和165，晶体管171和166 的基极电流被切断(电流在光电晶体管170和165侧流动)，晶体管171和166截止。因此，在第二实施例中，当电源控制信号高于预定电压时(即，当电源控制信号为“高”时)，给控制IC130的电源被切断，开关式电源2进入备用模式，其中给负载电路的电源停止。因为第二实施例在备用状态的操作与第一实施例相同，其描述不再重复。另一方面，当电源控制信号低于预定电压时(S卩，电源控制信号为“低”时)，从负载电路通过电阻310和发光二极管320和330流入二次侧电路GND2 (接地)的电流变为零， 发光二极管320和330熄灭。然而，由于光电晶体管170和165截止，分别通过电阻172和 167提供晶体管171和166的基极电流，从而晶体管171和166导通。因此，在第二实施例中，当电源控制信号低于预定电压时(即电源控制信号为“低”)时，控制IC 130被激活，且开关式电源2进入正常状态，其中提供DC输出(为负载电路供电)。由于正常模式中的操作与第一实施例基本相同，其描述不再重复。如上文所述，在根据第二实施例的开关式电源中，当来自负载电路的电源控制信号为“高”时，开关式电源2进入备用模式，当来自负载电路的电源控制信号为“低”(或开路)时，开关式电源2进入正常模式。因此，即便不输出电源控制信号的负载电路连接到开关式电源2，开关式电源2也能够以正常模式操作，并且能够向负载电路供电。上文描述了根据第二实施例的开关式电源2。然而，第二实施例并不限于上述结构，且可在本发明的范围内进行变化。例如，晶体管171和166可以由MOSFET构成。根据第二实施例的控制IC 130被配置为具有如第一实施例那样的VH端子。然而，第二实施例并不限于这种结构。图7是描述根据第二实施例的开关式电源2的变形的电路图。在图7中，对与图 6所示的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在该变形中，采用的像第一实施例的变形那样的不具有VH端子的控制IC 130M。图7所示的变形与第二实施例的区别在于未采用二极管160。该变形的正常模式与第一和第二实施例的不同之处在于控制IC130M在激活时的操作。当光电晶体管170和165截止时，晶体管171和166导通，由一次DC电压Vl弓丨起的电流(一次电流)通过晶体管171提供给电容145，电容145的+侧端子的电压通过晶体管166提供给控制IC 130M的电源端子Vcc。由于当控制IC 130M被激活时辅助一次绕组 150上没有产生电压，因此在电容145的两个端子之间没有生成电压，从而不能激活控制IC 130M。因此，根据该变形的开关式电源2M采用了由一次DC电压Vl产生的提供给电容145 的电流从而激活控制IC 130M。特别地，当控制IC 130M被激活时，电容145被流经晶体管 171的电流充电，从而提高电容145的+侧端子的电势。当电容145的+侧端子的电势提高并达到控制IC 130M的操作电压时，控制IC 130M开始适当地操作，从而在辅助一次绕组 150上产生电压。当通过在辅助第一绕组150上产生的电压在电容145的+侧端子上生成稳定的电压时，由通过在辅助第一绕组150上产生的电压在电容145的+侧端子上生成的电压来驱动控制IC 130M。因此，像第一和第二实施例的情况一样，控制IC 130M被激活，开关式电源2M以正常模式操作，其中提供DC输出。因为该变形在备用模式下的操作与第一和第二实施例基本相同，其描述不再重复。如上文所述，根据该变形，能够基于从负载电路提供给信号检测电路300的电源控制信号在备用模式和正常模式之间切换，即便控制IC 300M不具有VH端子。因此，能够获得与第一和第二实施例相同的优点。在上述第一和第二实施例中，从被开关式电源1和2的二次DC电压V2激活的负载电路输出电源控制信号。然而，并发明不限于这种结构。例如，可由不同于被二次DC电压V2激活的负载电路的电路来生成电源控制信号。图8描述了根据图6所示的第二实施例的开关式电源2的第二变形。该第二变形 (开关式电源2a)与开关式电源2的不同之处在于分别采用了光MOSFET 170a和16 替代了光电晶体管170和165。因此，对与图6所示的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，其表述不再重复。在下文中，描述集中于第二变形和第二实施例之间的区别。光MOSFET 170a以与光电晶体管170相同的方式操作，光MOSFET 16 以与光电晶体管165相同的方式操作。因此，第二变形可以获得与图6所示的第二实施例相同的优点ο图9描述了根据图6所示的第二实施例的开关式电源2的第三变形。该第三变形 (开关式电源2b)与开关式电源2的不同之处在于采用了继电器Rl (包括继电器Rl_l和 Rl_2)替代光电晶体管170和165，且信号检测电路300b被配置来驱动继电器1。因此，对与图6所示的元件实质相同的元件标注了相同的附图标记，其描述不再重复。下文中，描述集中于第三变形和第二实施例之间的区别。如图9所示，继电器Rl配置为双极开关。因此，当驱动继电器Rl时，继电器Rl_l 和Rl_2都接通。当不驱动继电器Rl时，继电器Rl_l和Rl_2都切断。如图9所示，信号检测电路300b包括继电器R1、二极管；341、电阻351到353以及晶体管361。在该配置中，当电源控制型号SIG为“高”时，晶体管361导通，且继电器Rl被驱动。在这种情况下，继电器Rl_l和Rl_2接通，晶体管171和166切换到截止。因此，在这种情况下，控制IC 130的VH端子未连接到一次DC电压Vl，控制IC 130的电源端子Vcc未连接到电容145的+侧端子。另一方面，当电源控制信号SIG为“低”时，晶体管361截止(也就是说，晶体管361 不驱动继电器R1)。因此，在这种情况下，继电器Rl_l和Rl_2切断。在这种情况下，继电器Rl_l和Rl_2切断，晶体管171和166导通。因此，在这种情况下，控制IC 130的VH端子连接到一次DC电压VI，控制IC 130的电源端子Vcc连接到电容145的+侧端子。根据上文所述的开关式电源2b的结构可获得与第二实施例相同的优点。图10描述了根据图6中的第二实施例的开关式电源2的第四变形。该第四变形 (开关是电源2c)与开关式电源2的不同之处在于采用了脉冲变压器Tl将一次侧相对于二次侧绝缘。因此，对与图6所示的元件实质上相同的元件标注了相同的附图标记，且其描述不再重复。在下文中，描述集中于第四变形和第二实施例之间的区别。在图10中，晶体管171的发射极连接到控制IC130的VH端子，晶体管171的集电极连接到一次DC电压VI，晶体管171的基极连接到晶体管500的集电极。电阻172连接在晶体管171的集电极和基极之间。晶体管500的发射极连接到GND1，晶体管500的基极通过电阻513连接到电容392的端子。晶体管166的发射极连接到控制IC 130的电源端子Vcc，晶体管166的集电极连接到电容145的+侧端子，晶体管166的基极连接到晶体管 502的集电极。电阻167连接在晶体管166的集电极和基极之间。晶体管502的发射极连接到GND1，晶体管502的基极通过电阻523连接到电容392的端子。脉冲变换电路371配置为在电源控制信号SIG “高”输入到该脉冲变换电路371 时生成具有预定频率的脉冲。当电源控制信号SIG为“低”时，脉冲变换电路371不输出脉冲。在图10中，还用虚线表示的小矩形区域描述了该脉冲变换电路371的示例。在该配置中，当电源控制信号为“高”时，脉冲通过电阻395和电容391输入到脉冲变压器Tl，脉冲变压器Tl向电容392侧输出具有通过二极管381变换的振幅的脉冲。然后，对电容392充电，且将高电平信号施加到晶体管500和502。然后，晶体管500和502导通，从而晶体管171和166截止。也就是说，当电源控制信号SIG为“高”时，控制IC 130的 VH端子未连接到一次DC电压Vl，控制IC 130的电源端子Vcc未连接到电容145的+侧端子。另一方面，当电源控制信号为“低”时，没有脉冲从脉冲变压器Tl输出，晶体管500 和502截止。在这种情况下，晶体管171和166导通，从而控制IC 130的VH端子连接到一次DC电压VI，控制IC 130的电源端子Vcc连接到电容145的+侧端子。根据上述开关式电源2c的结构，可获得与第二实施例相同的优点。应注意的是， 如果电源控制信号SIG作为脉冲信号从负载电路输入到二次侧电路，可省略脉冲变换电路 371。
权利要求
1.一种开关式电源，该开关式电源具有一次侧电路和二次侧电路， 所述一次侧电路包括第一 DC生成电路，对交流电压进行整流和平滑，一次绕组，具有施加有来自所述第一 DC生成电路的电压的一个末端，开关装置，连接到所述一次绕组的另一末端并打开或关闭流过所述第一绕组的电流，控制电路，开/关控制所述开关装置，以及电源单元，提供用于驱动所述控制电路的电源；所述二次侧电路包括二次绕组；第二 DC生成电路，对二次绕组上生成的电压进行整流和平滑，以及传输单元，配置为接收来自负载电路的关于负载电路操作状态的控制信号并将所述控制信号传输到所述电源单元，所述负载电路被第二 DC生成电路的输出电压驱动； 其中所述传输单元和所述电源单元彼此绝缘；以及所述电源单元响应于从所述传输单元传输的所述控制信号打开或关断用于驱动所述控制电路的电源。
2.根据权利要求1所述开关式电源， 其中所述电源单元包括辅助一次绕组，第三DC生成电路，对所述辅助一次绕组上生成的电压进行整流和平滑，以及激活电路，当所述第三DC生成电路的电压低于预定电压时，所述激活电路提供来自第一 DC生成电路的电流给第三DC生成电路；其中响应于从所述传输单元传输的所述控制信号来开/关控制所述第三DC生成电路和所述激活电路的输出。
3.根据权利要求2所述的开关式电源，其中当所述第三DC生成电路的电压高于所述预定电压时，所述激活电路停止将来自所述第一 DC生成电路的电流提供给所述第三DC生成电路。
4.根据权利要求2或3所述的开关式电源， 其中所述传输单元包括第一和第二发光元件，所述第一和第二发光元件中的每一个具有基于控制信号的预定的光量；以及所述电源单元包括第一感光器和第二感光器，该第一感光器响应于从第一发光元件接收的光的光量开/关控制所述第三DC生成电路的输出，所述第二感光器响应于从第二发光元件接收的光的光量开/关控制所述激活电路的输出。
5.根据权利要求4所述的开关式电源，其中所述第一发光元件和所述第一感光器构成第一光电耦合器，所述第二发光元件和所述第二感光器构成第二光电耦合器。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的开关式电源， 其中所述传输单元检测所述控制信号的电压是否低于预定电压值； 其中当所述控制电路的电压低于所述预定电压值时，电源单元关断用于驱动所述控制电路的电源。
7.根据权利要求1到5中任意一项所述的开关式电源， 其中所述传输单元检测所述控制信号的电压是否高于预定电压值； 其中当所述控制电路的电压高于所述预定电压值时，电源单元关断用于驱动所述控制电路的电源。
8.根据权利要求2所述的开关式电源， 其中所述传输单元包括继电器单元，根据所述控制信号切换至开或关， 所述继电器单元开/关控制所述第三DC生成电路和所述激活电路的输出。
9.根据权利要求1所述的开关式电源， 其中所述传输单元包括脉冲变压器，根据来自所述负载电路的控制信号输出电压；以及所述脉冲变压器输出的电压用于开/关控制用于驱动所述控制电路的电源。
10.根据权利要求9所述的开关式电源， 其中所述传输单元包括脉冲变换单元，用于将控制信号变换为脉冲信号；以及所述脉冲变换单元输出的脉冲信号被输入到所述脉冲变压器。
全文摘要
本发明提出了一种开关式电源，该开关式电源具有一次侧电路和二次侧电路，其中一次侧电路包括对交流电压进行整流和平滑的第一DC生成电路、一次绕组、开关装置、开/关控制所述开关装置的控制电路、以及提供用于驱动所述控制电路的电源的电源单元，二次侧电路包括二次绕组、对二次绕组上生成的电压进行整流和平滑的第二DC生成电路、以及传输单元，该传输单元配置为接收关于负载电路操作状态的控制信号并将所述控制信号传输到所述电源单元，以及其中所述传输单元和所述电源单元绝缘；所述电源单元响应于所述控制信号打开或关断用于驱动所述控制电路的电源。
文档编号H02M3/335GK102480235SQ201110381808
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月26日
发明者青木弘利, 高田启明 申请人:株式会社田村制作所