专利名称：Ac/dc转换器及使用其的ac电源适配器以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将商用交流电压转换为直流电压的AC/DC (AlternatingCurrent/Direct Current,交流 / 直流)转换器。
背景技术：
以个人电脑或电视、录像机为代表的电子设备是将来自外部的交流电压作为电力而动作。这种电子设备中内置有对·商用交流电压进行AC/DC(交流/直流)转换的AC/DC转换器，或者外置有包含该AC/DC转换器的电源适配器(AC电源适配器)。图I是表示本发明者等人所研究的电源适配器IOOr的构成的电路图。图I的电源适配器IOOr为将交流电压Va。转换为直流电压Vdc的AC/DC转换器，其包括同心插头(concentric plug) 102、放电用电阻R1、滤波电路10、整流平滑电路20、DC/DC (DirectCurrent/Direct Current,直流/直流)转换器30r、设备侧连接器106。同心插头102在插入至配线用插入连接器的插座2中的状态下接受商用交流电压\c。滤波电路10去除商用交流电压Va。的噪音。整流平滑电路20的二极管电桥电路22对通过滤波电路10的交流电压Vac进行全波整流。整流平滑电路20的平滑用电容器C21使通过二极管电桥电路22整流的电压平滑化。DC/DC转换器30r对经平滑化的直流电压Vin的电压电平进行转换。将通过DC/DC转换器30r而稳定在某一电压电平的直流电压Vdc经由设备侧连接器106供给至电子设备
I。放电用电阻R1、滤波电路10、二极管电桥电路22、平滑用电容器C21、DC/DC转换器30r内置于电源适配器IOOr的筐体104内，筐体104与同心插头102之间、筐体104与设备侧连接器106之间分别以电缆连接。[先前技术文献][专利文献][专利文献I]日本专利特开2005-353306号公报[专利文献2]日本专利特开平9-098571号公报[专利文献3]日本专利特开平2-211055号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]在同心插头102插入至插座2中的状态下，在电源适配器100的L(Live，载电)线与N (Neutral,中性)线之间产生与商用交流电压Va。对应的电位差。当从插座2拔出同心插头102时,不会从外部施加商用交流电压VA。。但是，由于构成滤波电路10的电容器Cl I、C12继续保持电荷，因此L线与N线的电位差残留而不会立即成为零。将此称为残留电压。根据法规，要求残留电压在从插座2拔出同心插头102之后在既定时间以内变为既定电压以下。如果考虑EMC (Electro-Magnetic Compatibility,电磁兼容性)，则作为电容器Cll、C12，多数情况下利用O. I μ F O. 47 μ F左右，因此在未实施任何应对措施的情况下，残留电压的残留时间变长。在图I的电源适配器100中，为了缩短残留时间而在L线与N线之间插入放电用电阻R1。由此,通过放电用电阻Rl使电容器C11、C12的电荷释放，从而可降低残留电压。但是，放电用电阻Rl在同心插头102插入至插座2的状态下会多余消耗电力。由放电用电阻Rl所消耗的电力Pd以Pd = Vac2/R1求出。如果设为Vac = 240V、Rl = 4ΜΩ，则 Pd = 14. 4mW。另一方面，近年来强烈要求使电子设备在待机时的消耗电力为例如50mW以下。因 此，如果放电用电阻Rl始终消耗14. 4mff的电力，则难以将整体的消耗电力控制在50mW以下。同样的问题在内置于电子设备I中的AC/DC转换器上也会产生。本发明的一态样是鉴于所述问题而完成者，其例示性目的之一在于提供一种一面对残留电压采取应对措施一面降低消耗电力的AC/DC转换器。[解决问题的技术手段]本发明的一态样涉及一种经由同心插头接受交流电压并将其转换为直流电压的AC/DC转换器。々(/1)(转换器包括丄(1^代)线及N(Neutral)线，其被施加交流电压；滤波电路，其包含设于L线与N线之间的至少一个电容器，且过滤交流电压；整流平滑电路，其将滤波电路的输出整流、平滑化；以及DC/DC转换器，其接受整流平滑电路的输出电压而生成直流电压。DC/DC转换器包括输出电容器；二极管，其阴极与输出电容器连接；变压器，其包含连接于整流平滑电路的输出端子的一次线圈、及连接于二极管的阳极的二次线圈；开关晶体管，其连接于一次线圈；控制电路，其控制开关晶体管；以及检波电路，其生成与整流平滑电路的输入电压对应的检波电压。控制电路包括接地端子，其在使用状态下接地；放电用端子，其与L线、N线及整流平滑电路的输出端子的任一者连接；放电路径，其设于从放电用端子至接地端子的路径上，且可切换接通、断开地构成；检测端子，其接受由检波电路生成的检波电压；以及检测电路，其对检波电压与既定阈值电压进行比较，当检波电压连续在既定检测时间低于阈值电压时接通放电路径。当从插座拔出同心插头时，停止供给交流电压，检波电压的电平下降。因此，通过对检波电压与阈值电压进行比较而检测从插座拔出同心插头的情况。通过响应于该检测而接通放电路径，可释放蓄积于滤波电路的电容器中的电荷，可使残留电压在既定期间内下降至既定电平以下，从而可符合法规。此外，放电路径在同心插头插入至插座中的期间成为断开，因此可抑制在通常使用时多余消耗电力。此外，在同心插头插入至插座中的状态下，会产生交流电压因噪音等的影响达到交流的数个周期而被阻断，其后恢复的情况。对于此种达到数个周期的交流电压的阻断，放电路径不应接通。根据此态样，由于放电路径在检波电压连续既定检测时间低于阈值电压时接通，因此当阻断数个周期的交流时，可将放电路径保持为断开状态。检测电路可包括比较器，其对检波电压与阈值电压进行比较，当检波电压较低时生成有效的第一比较信号；定时器电路，其当第一比较信号有效的时间超过检测时间时，生成有效的第二比较信号；以及逻辑闸，其当第一比较信号与第二比较信号双方有效时接通放电路径。控制电路也可还包括接受电源电压的电源端子。放电路径也可包含第一放电用开关，其设于电源端子与接地端子之间，根据来自检测电路的控制信号而被控制；以及第二放电用开关，其设于放电用端子与电源端子之间，当电源端子的电位低于既定第二阈值电压时接通。由此，可在电源端子的电压充分下降之后，释放滤波电路的电容器的电荷。此外，本发明的另一态样也为AC/DC转换器。该么(/1)(转换器包括山(1^代)线及N(Neutral)线，其被施加交流电压；滤波电路，其包含设于L线与N线之间的至少一个电容器，且过滤交流电压；整流平滑电路，其将滤波电路的输出整流、平滑化；以及DC/DC转换器，其接受整流平滑电路的输出电压而生成直流电压。DC/DC转换器包括输出电容器；二极管，其阴极与输出电容器连接；变压器，其包含连接于整流 平滑电路的输出端子的一次线圈、及连接于二极管的阳极的二次线圈；开关晶体管，其连接于一次线圈；控制电路，其控制开关晶体管；以及检波电路，其生成与整流平滑电路的输入电压对应的检波电压。控制电路包括检测端子，其接受由检波电路生成的检波电压；以及检测电路，其对检波电压与既定阈值电压进行比较，当检波电压连续在既定检测时间低于阈值电压时接通开关晶体管。根据该态样，藉由将开关晶体管作为放电用开关加以利用而可削减电路面积。本发明的又一态样涉及一种AC电源适配器。该AC电源适配器包括所述任一种AC/DC转换器。本发明的又一态样涉及一种电子设备。电子设备也可包括所述AC/DC转换器。另外，将以上构成要素的任意组合及本发明的构成要素或表现在方法、装置、系统等之间相互替换而成者作为本发明的态样也有效。[发明的效果]根据本发明，可一面符合残留电压的法规一面降低多余的消耗电力。
图I是表示本发明者等人所研究的电源适配器的构成的电路图。图2是表示实施方式的电源适配器的构成的图。图3是表示控制IC的具体构成例的电路图。图4是表示图2的电源适配器的动作的时序图。图5是表示第一变形例的电源适配器的构成的电路图。图6是表示第二变形例的电源适配器的构成的电路图。图7是表示第三变形例的电源适配器的构成的电路图。[符号的说明]I 电子设备2 插座100电源适配器102 同心插头104 筐体106设备侧连接器
10滤波电路20整流平滑电路22二极管电桥电路C21平滑用电容器30DC/DC 转换器32检测电路 40控制 IC42检测电路44放电路径Sffl第一放电用开关SW2第二放电用开关46比较器48定时器电路49逻辑闸50检波电路Ml开关晶体管Tl变压器Cl输出电容器Dl二极管Wl一次绕组W2二次绕组W3辅助绕组Rs检测电阻Rl放电用电阻
具体实施例方式以下，基于优选实施方式并参照附图对本发明进行说明。对各附图中所示的相同或相等的构成要素、部件、处理标注相同的符号，并且适当省略重复的说明。此外，实施方式并非限定发明而是例示，实施方式中所记述的所有特征及其组合未必为发明的本质。在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”包含如下情况，即部件A与部件B物理性直接连接，或者部件A与部件B通过其他部件间接连接而不会对其等的电性连接状态造成实质性影响或不会损害因其等的结合而发挥的功能或效果。同样，所谓“部件C设于部件A与部件B之间的状态”，除了部件A与部件C、或部件B与部件C直接连接的情况以外，还包括如下情况，即通过其他部件间接连接而不会对其等的电性连接状态造成实质性影响、或不会损害因其等的结合而发挥的功能或效果。图2是表示实施方式的电源适配器100的构成的图。电源适配器100包含AC/DC转换器，经由同心插头102接受商用交流电压\c并将其转换为直流电压VD。后供给至未图示的电子设备。电子设备例示有膝上型电脑、桌上型电脑、手机终端、CD播放器等，但并无特别限定。
电源适配器100包括L线、N线、滤波电路10、整流平滑电路20、以及DC/DC转换器30。经由同心插头102对L线及N线施加交流电压VA。。滤波电路10包含设于L线与N线之间的电容器CU、C12以及变压器TH、T12，过滤交流电压Vac而去除噪音。整流平滑电路20将滤波电路10的输出电压整流及平滑化。整流平滑电路20的二极管电桥电路22对滤波电路10的输出电压进行全波整流。经全波整流的电压通过平滑用电容器C22而平滑化。DC/DC转换器30接受通过整流平滑电路20整流、平滑化的直流电压Vin而生成直流电压Vdc;。DC/DC转换器30主要包括输出电容器Cl、二极管D1、变压器Tl、开关晶体管Ml、控制IC(integrated circuit,集成电路)40、以及检波电路50。变压器Tl包含一次绕组W1、二次绕组W2、以及辅助绕组W3。二极管Dl的阳极与·二次绕组W2的一端连接。输出电容器Cl设于二次绕组W2的另一端与二极管Dl的阴极之间。开关晶体管Ml连接于一次绕组Wl。在开关晶体管Ml的电流路径上设置有检测电阻Rs。在检测电阻Rs中产生与流过开关晶体管Ml的电流Imi成比例的电压降\。二极管D2及电容器C2连接于变压器Tl的辅助绕组W3。辅助绕组W3、二极管D2及电容器C2在变压器Tl的一次侧形成生成直流电压Vrc的辅助转换器。检波电路50生成整流平滑电路20的输入电压，换言之生成与滤波电路10的输出电压对应的检波电压Vd。检波电路50包含二极管D11、D12以及电阻R11、R12。二极管D11、D12的阴极共用地连接，各自的阳极与L线及N线连接。电阻Rl I、Rl2将二极管D11、D12的阴极的电压分压而生成检波电压Vd。控制IC40包括接地端子GND、放电用端子DIS、开关端子OUT、电流检测端子CS、电源端子VCC以及检测电路42、放电路径44。接地端子GND在使用状态下接地。放电用端子DIS与L线及N线的任一者连接。在图2中，放电用端子DIS与L线连接。放电路径44设于从放电用端子DIS至接地端子GND的路径上，且可切换接通、断开地构成。对电源端子VCC供给在辅助转换器的电容器C2中所产生的直流电压V。。。控制IC40将该直流电压V。。作为电源而动作。对检测端子VAC输入通过检波电路50而生成的检波电压VcL检测电路42对检波电压Vd与既定阈值电压Vthi进行比较，当检波电压Vd连续既定检测时间τ d低于阈值电压VTHl时，接通放电路径44。通过未图示的反馈电路，对控制IC40输入与DC/DC转换器30的输出电压VD。对应的反馈信号，但在图2中省略。控制IC40的开关端子OUT与开关晶体管Ml的栅极连接，根据反馈信号及检测信号\而控制开关晶体管Ml的开关，由此使在输出电容器Cl中产生的直流电压稳定在目标电平。与开关晶体管Ml的开关相关的构成只要使用公知的技术便可，因此在本说明书中省略说明。图3是表示控制IC40的具体构成例的电路图。检测电路42包含比较器46、定时器电路48、以及逻辑闸49。比较器46对检波电压Vd与阈值电压Vthi进行比较，当检波电压Vd较低时生成有效(例如高电平)的第一比较信号SI。当第一比较信号SI有效的时间超过检测时间Td时，定时器电路48生成有效(例如高电平)的第二比较信号S2。当第一比较信号SI与第二比较信号S2双方有效时，逻辑闸49使控制信号S3有效。放电路径44以使控制信号S3有效为契机而成为接通状态。图3的放电路径44包含第一放电用开关SWl及第二放电用开关SW2。第一放电用开关SWl设于电源端子VCC与接地端子GND之间，当来自检测电路42的控制信号S3有效时接通。第二放电用开关SW2设于放电用端子DIS与电源端子VCC之间，当电源端子VCC的电位V。。低于既定第二阈值电压Vth2时接通。第二放电用开关SW2包含对电源端子VCC的电位Vcc与阈值电压Vth2进行比较的比较器CMPl、以及根据比较器CMPl的输出而进行控制的开关45。以上为电源适配器100的构成。下面说明其动作。图4是表示图2的电源适配器100的动作的时序图。从上方起依序表示L线与N线间的电位差Vm、检波电压Vd、第一比较信号SI、第二比较信号S2、控制信号S3。为容易理解，本说明书中的波形图及时序图的纵轴及横轴为经适当放大、缩小者，此外，为容易理解，所示的各波形也被简化。
·
在时刻tl之前同心插头102插入至插座2中，对L线与N线之间供给交流电压\c。即，L线与N线间的电压Vm实质上与交流电压Vac相等。如果在时刻tl从插座2拔出同心插头102，则在L-N线间未施加交流电压Va。，但在滤波电路10的电容器C11、C12中残留有电荷，因此在L-N线间产生残留电压。当停止供给交流电压VAC时，检波电压Vd下降。如果在时刻t2检波电压Vd低于阈值电压Vthi，则使第一比较信号SI有效。在使第一比较信号SI有效后经过检测期间Td之后，使第二比较信号S2有效，与此同时使控制信号S3有效。由此第一放电用开关SWl接通。当第一放电用开关SWl接通时，释放电源端子VCC的电荷，电源端子VCC的电位Vrc开始下降。当在时刻t3电源端子VCC的电位V。。低于阈值电压Vth2时，第二放电用开关SW2接通。当第二放电用开关SW2接通时，L线接地，因此滤波电路10的电容器C11、C12放电，残留电压下降。这样一来，根据实施方式的电源适配器100，从插座2拔出同心插头102之后，可使残留电压在既定期间内下降至既定电平以下，从而可满足法规。此外，第一放电用开关SWl及SW2在同心插头插入至插座的期间成为断开，因此可抑制在通常使用时多余消耗电力。在同心插头102插入至插座2中的状态下，会产生交流电压Va。因噪音等影响达到交流的数个周期而被阻断，其后恢复的情况。图4的期间t0表示该情况。对于这种达到数个周期的交流电压\c的阻断，放电路径44不应接通。根据图2的电源适配器100，当检波电压Vd连续既定检测时间低于阈值电压Vthi时接通放电路径44，因此可屏蔽数个周期的交流阻断，从而可将放电路径44保持为断开状态。以上，基于实施方式对本发明进行了说明。该实施方式为例示，在其等的各构成要素及各处理过程的组合中存在各种变形例，此外，本领域技术人员应当明白该变形例也包含在本发明的范围内。以下，说明所述变形例。(第一变形例)图5是表示第一变形例的电源适配器IOOa的构成的电路图。在图5中，控制IC40的放电用端子DIS与整流平滑电路20的输出端子NI连接。其他构成与图2的电源适配器100相同。
整流平滑电路20的输出端子NI与L线及N线经由二极管电桥电路22的二极管连接。因此,通过接通放电路径44，滤波电路10的电容器C11、C12的电荷经由二极管电桥电路22及放电路径44释放。由此，可获得与图2的电源适配器100相同的效果。(第二变形例)图6是表示第二变形例的电源适配器IOOb的构成的电路图。控制IC40b包含两个放电用端子DIS1、DIS2以及两个放电路径44a、44b。放电用端子DIS1、DIS2分别与L线及N线连接。放电路径44a设于放电用端子DISl与接地端子GND之间，放电路径44b设于放电用端子DIS2与接地端子GND之间。放电路径44a、44b通过来自共用的检测电路42的控制信号S3而控制。在该变形例中，滤波电路10的电容器C11、C12的电荷经由放电路径44a、44b释放，因此可缩短放电时间。 (第三变形例)图7是表示第三变形例的电源适配器IOOc的构成的电路图。在该变形例中，可将开关晶体管Ml作为放电路径加以利用，以代替将放电路径4内置在控制IC40c中。当通过检测电路42而生成的控制信号S3有效时，控制IC40c的驱动器43使开关晶体管Ml接通。根据该变形例，由于无需放电用端子DIS及放电路径44，因此可削减电路面积。在实施方式中，说明了 AC/DC转换器作为电源适配器构成的情况，但AC/DC转换器也可内置在电子设备中。根据实施方式并使用具体术语说明了本发明，但实施方式仅表示本发明的原理、应用，在实施方式中，可在不脱离权利要求中所规定的本发明的思想的范围内允许多种变形例及配置的变更。
权利要求
1.一种AC/DC转换器，经由同心插头接受交流电压并将其转换为直流电压，其特征在于包括 L(Live)线及N(Neutral)线,其被施加所述交流电压； 滤波电路，其包含设于所述L线与所述N线之间的至少一个电容器，且过滤所述交流电压； 整流平滑电路，其将所述滤波电路的输出整流、平滑化；以及 DC/DC转换器，其接受所述整流平滑电路的输出电压而生成直流电压；且 所述DC/DC转换器包括 输出电容器； 二极管，其阴极与所述输出电容器连接； 变压器，其包含连接于所述整流平滑电路的输出端子的一次线圈、及连接于所述二极管的阳极的二次线圈； 开关晶体管，其连接于所述一次线圈； 控制电路，其控制所述开关晶体管；以及 检波电路，其生成与所述整流平滑电路的输入电压对应的检波电压；且 所述控制电路包括 接地端子，其在使用状态下接地； 放电用端子，其与所述L线、所述N线及所述整流平滑电路的输出端子的任一者连接； 放电路径，其设于从所述放电用端子至所述接地端子的路径上； 检测端子，其接受由所述检波电路生成的所述检波电压； 检测电路，其对所述检波电压与既定阈值电压进行比较，当所述检波电压连续在既定检测时间低于所述阈值电压时使所述放电路径接通。
2.根据权利要求I所述的AC/DC转换器，其特征在于，所述检测电路包括 比较器，其对所述检波电压与所述阈值电压进行比较，当所述检波电压较低时生成有效的第一比较信号； 定时器电路，其当所述第一比较信号有效的时间超过所述检测时间时生成有效的第二比较信号；以及 逻辑闸，其当所述第一比较信号与所述第二比较信号双方有效时使所述放电路径接通。
3.根据权利要求I所述的AC/DC转换器，其特征在于， 所述控制电路还包括接受电源电压的电源端子，且 所述放电路径包含 第一放电用开关，其设于所述电源端子与所述接地端子之间，根据来自所述检测电路的控制信号而被控制；以及 第二放电用开关，其设于所述放电用端子与所述电源端子之间，当所述电源端子的电位低于既定第二阈值电压时接通。
4.一种AC/DC转换器，接受交流电压并将其转换为直流电压，其特征在于包括 L(Live)线及N(Neutral)线,其被施加所述交流电压； 滤波电路，其包含设于所述L线与所述N线之间的至少一个电容器，且过滤所述交流电压； 整流平滑电路，其将所述滤波电路的输出整流、平滑化；以及 DC/DC转换器，其接受所述整流平滑电路的输出电压而生成直流电压；且 所述DC/DC转换器包括 输出电容器； 二极管，其阴极与所述输出电容器连接； 变压器，其包含连接于所述整流平滑电路的输出端子的一次线圈、及连接于所述二极管的阳极的二次线圈； 开关晶体管，其连接于所述一次线圈； 控制电路，其控制所述开关晶体管；以及 检波电路，其生成与所述整流平滑电路的输入电压对应的检波电压；且 所述控制电路包括 检测端子，其被施加由所述检波电路生成的所述检波电压； 检测电路，其对所述检波电压与既定阈值电压进行比较，当所述检波电压连续在既定检测时间低于所述阈值电压时使所述开关晶体管接通。
5.一种AC电源适配器，其特征在于包括权利要求I至4中任一项所述的AC/DC转换器。
6.一种电子设备，其特征在于包括权利要求I至4中任一项所述的AC/DC转换器。
全文摘要
本发明提供一种一面对残留电压采取应对措施一面降低消耗电力的AC/DC转换器。AC/DC转换器经由同心插头(102)接受交流电压VAC，并且将其转换为直流电压VDC。放电路径(44)设于从放电用端子DIS至接地端子GND的路径上。检测电路(42)对检波电压Vd与既定阈值电压VTH1进行比较，当检波电压Vd连续在既定检测时间低于阈值电压VTH1时接通放电路径(44)。
文档编号H02M3/335GK102904465SQ201210256089
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月26日
发明者名手智, 林宏 申请人:罗姆股份有限公司