专利名称：供电设备和方法
技术领域：
本发明涉及能够抑制备用模式下的电功率的供电设备和方法。
背景技术：
近些年，为供电设备(例如交流适配器)提供了一种备用模式，这种模式对应于这样一种情况个人计算机或蜂窝式电话(下面它们被通称为电子设备)没有连接或者即使连接时，电源也几乎不消耗。交流适配器从备用模式转换到用于输出(消耗)电源的供电模式，或者从供电模式转换到备用模式。此时，在备用模式中，执行的是电功率消耗被抑制的工作方式。
在备用模式中，一个信号从次级侧向初级侧发送，而在供电模式中，从次级侧向初级侧发送的信号被停止。这是因为，如果从次级侧向初级侧发送的信号由于某种错误操作而没有被发送，通过工作于供电模式，可保证较高的安全性。
近些年，在从变压器的次级侧向初级侧发送一个信号的情况下，作为保持绝缘的反馈电路的一个例子，已使用光电耦合器。例如，如图1所示，两个信号分别通过光电耦合器253和254从次级电源装置252发送到初级电源装置251，即，从次级侧到初级侧。当如上所述的从次级侧发送到初级侧的信号有两种或更多种时，光电耦合器是对应于每一种信号来使用的。
例如，存在这样一个问题，在备用模式下在从次级侧向初级侧发送的信号停止而在供电模式下该信号从次级侧向初级侧发送的情况下，如果从次级侧向初级侧发送的信号由于某种错误操作没有被发送，工作模式就不能再设定为供电模式。
然而，有这样一个问题由于在备用模式下用于抑制电功率消耗的信号是通过光电耦合器从次级侧向初级侧发送的，则在备用模式下电功率消耗增加。
不过，由于光电耦合器的形状没有变小，还就有这样一个问题通过使用多个光电耦合器，这些光电耦合器的外壳形状会增大。
另外，还有这样的问题由于信号是通过处于绝缘状态下的一部分发送的，如果使用许多光电耦合器，安全性就会变差。
发明内容
因此，本发明的第一个目的就是提供一种供电设备和方法，所述供电设备和方法能够充分抑制在备用模式下的电功率消耗并且按预定的间隔来提供电源。
本发明的第二个目的是提供一种供电设备和方法，所述供电设备和方法能够通过一个光电耦合器从次级侧向初级侧发送两种或更多信号。
根据本发明的第一方面，提供了一种供电设备，它的初级侧和次级侧是绝缘的，它包括检测装置，用于检测次级侧的模式；信号发送装置，用于在绝缘状态下将检测装置的检测结果发送到初级侧；和控制装置，用于根据通过信号发送装置接收的检测结果来转换供电模式(power generating mode)和断电模式(power stop mode)，其中，该设备被如此控制当有一个信号通过信号发送装置发送时，工作模式被设定为供电模式，当该信号没有通过信号发送装置发送时，工作模式被设定为断电模式，并且当断电模式持续一个长的时间周期时，它就转换成供电模式。
根据本发明的第二方面，提供了一种供电设备，它可以执行间歇振荡来抑制电功率消耗，其中，初级侧具有时间常数装置，它的周期被设定为长于间歇振荡的周期；信号发送装置，用于从次级侧发送一个信号；和开关装置，用于如此控制该设备根据所接收的信号来执行间歇振荡，并且次级侧具有检测装置，用于检测连接的负载的状态。
根据本发明的第三方面，提供了一种供电设备的供电方法，该供电设备的初级侧和次级侧是绝缘的，该供电方法包括以下步骤检测次级侧的模式；在绝缘状态下向初级侧发送检测结果；根据发送和接收的检测结果来转换供电模式和断电模式；如此控制该设备当有一个信号通过信号发送装置发送时，设定为供电模式，当该信号没有通过信号发送装置发送时，设定为断电模式；和当断电模式持续一个长的时间周期时，将断电模式转换成供电模式。
根据本发明的第四方面，提供了一种供电方法，它可执行一种间歇振荡来抑制电功率的消耗，其中，在初级侧，一个时间常数被设定为周期比间歇振荡的周期长，接收从次级侧发送的一个信号，和如此执行转换操作根据接收信号执行间歇振荡，并且，在次级侧，对输出的电压和电流进行整流，检测输出的电压和/或电流，向初级侧发送信号，和以检测的电压和/或检测的电流为基础，控制要发送的信号。
如上所述，为了抑制电功率的消耗，在从次级侧向初级侧发送信号时所用的电压和/或电流小于一个参考值的情况下，发送信号。通过将时间常数设定为其周期比间歇振荡的周期长，即使从次级侧向初级侧发送的信号不能被发送，也可以输出一个电源。
根据本发明的第五方面，提供了一种供电设备，它的初级侧和次级侧是绝缘的，它包括检测装置，用于检测次级侧的电压和/或电流；合成装置，用于合成至少两个电压和/或电流；信号发送装置，用于在绝缘状态下向初级侧发送一个合成后的合成信号；分离装置，用于从发送和接收的合成信号中分离至少两个电压和/或电流；以及控制装置，用于根据至少分离的两个电压和/或电流中的每一个来控制初级侧的工作。
根据本发明的第六个方面，提供了一种供电设备的供电方法，该供电设备的初级侧和次级侧是绝缘的，该供电方法包括如下步骤检测次级侧的电压和/或电流；合成至少两个电压和/或电流；在绝缘状态下向初级侧发送一个合成后的合成信号；从发送和接收的合成信号中分离至少两个电压和/或电流；以及根据至少分离的两个电压和/或电流中的每一个来控制初级侧的工作。
根据本发明的第七个方面，提供了一种供电设备的供电方法，该供电设备的初级侧和次级侧是绝缘的，该供电方法包括如下步骤检测次级侧的电压和/或电流；合成至少两个电压和/或电流；在绝缘状态下向初级侧发送一个合成后的合成信号；从发送和接收的合成信号中分离至少两个电压和/或电流；以及根据至少分离的两个电压和/或电流中的每一个来转换供电模式和断电模式。
通过合成至少两个信号(电压和/或电流)所获得的合成信号被发送，并且所发送的信号被接收，并且此后该信号可以被分离。供电模式和断电模式可根据所分离的信号来转换和控制。因此，信号可由少量的电路来发送。
从下面参照附图所做的详细说明和所附权利要求中，本发明的上述和其它的目的和特征会变得更加清楚。
图1是一个方框图，显示出现有的电源设备的示意性结构；图2是第一发明的第一实施例的方框图；
图3是第一发明的第二实施例的方框图；图4是用于解释第一发明的第二实施例的工作的流程图；图5是第一发明的第三实施例的方框图；图6是用于解释第一发明的电压特性的一个例子的特性图；图7是第一发明的第四实施例的方框图；图8是第一发明的第四实施例的另一个例子的方框图；图9是用于解释第一发明的电压特性的一个例子的特性图；图10是用于解释第一发明的定时的一个例子的示意图；图11是一个方框图，显示出第二发明的示意性结构；图12是第二发明的一个实施例的方框图；图13是用于解释第二发明的示意图；图14是用于第二发明的光电耦合器的一个例子的特性图；图15是用于解释第二发明的方框图；图16是用于解释第二发明的光电耦合器的一个例子的特性图；图17是第二发明的一个实施例的流程图；图18是第二发明的一个实施例的流程图；图19是第二发明的一个实施例的流程图。
具体实施例下面将参照附图来说明第一发明的一个实施例。在每个图中，具有大致相同功效的组成元件用相同的参考数字来指示，并且省略了对它们的重复说明。图2显示出第一发明的第一实施例。图2涉及到交流适配器的一个例子，这种交流适配器用于将交流电源转换成所需的电压和所需的电流并且输出。变压器T的初级绕组T1和开关电路1串联到输入端子Ti1和Ti2之间，交流电源供给输入端子Ti1和Ti2。构成一个时间常数电路的二极管2、电阻器3和电容器4串联，并且它们与变压器T的初级绕组T1并联。检测电路5连接到电容器4的两端，并且连接到光电耦合器7的光电晶体管7b的发射极和集电极。控制电路6根据由检测电路5所提供的检测结果来控制开关电路1。
变压器T的次级绕组T2设有由二极管电桥8和电容器9构成的整流电路。用于第一实施例的电容器9被假定为一种具有大电容的电容器。输出端子To1和To2连接到电容器9的两端。另外，电压检测电路10与电容器9并联。电压检测电路10检测从输出端子To1和To2输出的电压。所检测的电压从电压检测电路10供给控制电路11。控制电路11根据所供给的电压来控制光电耦合器7的发光二极管7a。电子设备的一个负载连接到输出端子To1和To2。在电子设备的主体内设有一个充电装置，用于给蓄电池充电。
当初级侧的工作停止，从而停止电压和电流的供给时，通过使用电容器9就可在一定时间周期内产生一电压。在第一实施例中，当电容器9的电压高于例如5V的第一参考电压时，为了停止初级侧的工作，通过光电耦合器7从次级侧向初级侧的信号发送就停止。当电容器9的电压低于例如4V的第二参考电压时，为了使初级侧工作，信号就通过光电耦合器7从次级侧向初级侧发送。
因此，当电容器9的电压低于4V时，信号通过光电耦合器7从次级侧向初级侧发送。在初级侧，当检测到次级侧电容器9的电压低于4V时，一个控制模式就转换为一个供电模式(supply mode)，以向次级侧供给电压和电流。当电容器9的电压达到5V时，通过光电耦合器7从次级侧向初级侧发送的信号就停止。如上所述，在第一实施例中，在备用模式(standby mode)中可执行间歇振荡。
一个具有大的负载电功率的电子设备连接到输出端子To1和To2，并且即使开关电路1由于该设备的连接而不能被立即接通，开关电路1也可在由电阻器3和电容器4形成的一个时间常数Δt经过之后而接通。
在第一实施例中，当在变压器T的初级绕组T1中流动的电流I1与在二极管2、电阻器3和电容器4中流动的电流I2做比较时，所具有的关系是I1＞I2。
图3显示出本发明的第二实施例。图3显示出一个开关型的电源电路。在输入端子Ti1和Ti2之间，设有一个二极管电桥21作为一个整流电路。二极管电桥21的一个输出端与变压器T’的初级绕组T1’的一端连接，而另一个输出端接地。
电阻器22和23连接在二极管电桥21的一个输出端和一个npn型晶体管24的集电极之间。晶体管24的发射极接地，而基极通过电阻器31连接到pnp型晶体管32的发射极。电阻器25连接在二极管电桥21的一个输出端和npn型晶体管26的集电极之间。晶体管26的基极连接到电阻器22和23的节点，而发射极通过电容器27接地。电容器28连接在二极管电桥21的一个输出端和地之间。
晶体管32的集电极连接到晶体管26的发射极，而基极通过电阻器33连接到二极管34的阳极。二极管34的阴极连接到晶体管24的基极。光电耦合器7的光电晶体管7b的集电极连接到二极管34的阴极。光电晶体管7b的发射极接地。
晶体管26的发射极连接到一个振荡器和脉宽调制(OSC/PWM)电路29。二极管电桥21的一个输出端和变压器T’的初级绕组T1’的一端连接。在变压器T’的初级绕组T1’的另一端与接地之间设有一个FET(场效应晶体管)30。FET30的栅极连接到OSC/PWM电路29并且它的转换操作由OSC/PWM电路29来控制。FET30设有一个寄生二极管30a。
变压器T’的次级绕组T2’设有一个整流电路，它包含电容器35、电阻器36和二极管37。二极管37的阴极连接到晶体管32的发射极。
为变压器T’的第三绕组T3’设有一个整流电路，它由二极管41和电容器42构成。二极管41的阴极通过电阻器44连接到输出端子To1。输出端子To2接地。
控制电路46连接到二极管41的阴极。电压和电流供给控制电路46。电压检测电路43检测从输出端子To1输出的电压。所检测的电压供给控制电路46。一个电流检测电路45检测从输出端子To1输出的电流，所检测的电流供给控制电路46。控制电路46以所供给的电压和电流为基础向光电耦合器7的发光二极管7a供给信号。发光二极管7a根据从控制电路46供给的信号来发光。
下面将说明第二实施例的工作原理。当晶体管26导通并执行转换操作时，如果没有负载(备用模式)，一个指示没有负载的信号从电流检测电路45供给控制电路46。控制电路46控制发光二极管7a使它不发光。因此，光电晶体管7b关断。晶体管24导通。晶体管26和32关断。由于晶体管26关断，对OSC/PWM电路29的电源供给停止。OSC/PWM电路29的工作就停止了。
由于噪音、雷鸣等，信号不能通过光电耦合器7向初级侧发送，在这种非正常的状态下，晶体管24关断，并且通过由电阻器31和电容器35形成的时间常数晶体管26导通。由于晶体管26导通，电源就供给OSC/PWM电路29。OSC/PWM电路29得以工作。
如果一个负载连接到输出端子To1和To2(供电模式)，一个指示负载已经连接的信号就从电流检测电路45供给控制电路46。控制电路46控制发光二极管7a，使它发光。因此，光电晶体管7b就导通。晶体管24关断。晶体管26和32导通。由于晶体管26导通，电源就供给OSC/PWM电路29。OSC/PWM电路29得以工作。
在电压检测电路43中，判别所检测的电压是否偏离了所需的电压范围。一个信号供给控制电路46，以使电压处于所需的电压范围内。
现在将参照图4所示的流程图来说明第二实施例的工作原理。在步骤S1中，晶体管26导通。在步骤S2中，在电流检测电路45中检测输出的电流。在步骤S3中，从检测电流来判别工作模式是否处于备用模式。当检测到一个预定值的或更大的电流时，就可确定工作模式为负载已经连接的供电模式。处理程序又返回到步骤S2。当检测到小于预定值的电流时，就可确定工作模式是没有负载连接的备用模式。处理程序前进到步骤S4。在步骤S4中，光电耦合器7关断。在步骤S5中，晶体管26关断。在步骤S6中，时间常数电路工作。
在步骤S7中，输出的电流由电流检测电路45检测。在步骤S8中，从检测的电流来判别工作模式是否处于供电模式。当检测到一个预定值的或更大的电流时，就可确定工作模式为负载已经连接的供电模式。处理程序前进到步骤S9。当检测到小于预定值的电流时，就可确定工作模式为没有负载连接的备用模式。处理程序返回到步骤S1。在步骤S9中，光电耦合器7导通。在步骤S10，晶体管26导通。处理程序返回到步骤S7。
图5显示出本发明的第三实施例。图5只显示出交流适配器的次级侧。变压器T的次级绕组T2设有两个整流电路，即，包含二极管51和电容器52的一个整流电路和包含二极管53和电容器54的一个整流电路。二极管51的阴极通过开关电路55和电阻器56连接到发光二极管7a的阳极。一个检测电路57设在二极管51的阴极和地之间。检测电路57检测从这个整流电路输出的电压。检测到的电压供给一个控制电路58。一个电压检测电路59设在二极管53的阴极和地之间。电压检测电路59检测从这个整流电路输出的电压。检测到的电压供给控制电路58。二极管53的阴极通过一个电流检测电路60连接到输出端子To1。电流检测电路60检测从输出端子To1输出的电流。检测到的电流供给控制电路58和电压检测电路59。
通过电流检测电路60可判别工作模式是处于供电模式还是备用模式。当确定工作模式为供电模式时，信号就通过控制电路58和光电耦合器7向初级侧发送，并且电压和电流得以输出。当确定工作模式为备用模式时，信号就供给控制电路58和电压检测电路59。向初级侧发送的信号停止。此时，累积在电容器52中的电压(电荷)由检测电路57所检测。当检测到的电压等于一个预定值或小于该值时，控制电路58就向初级侧发送信号。在信号已经发送到的初级侧，转换操作执行，并且输出所需的电压和所需的电流。即，当电容器52的电压小于预定值时，信号就从次级侧向初级侧发送，并且可以输出电压和电流。
如上所述，在第三实施例中，提供了第二整流电路(二极管51和电容器52)，它不同于用于将电源供给电子设备的第一整流电路(二极管53和电容器54)。当构成第二整流电路的电容器52的电压高于第一参考电压(例如，5V)时，开关电路55就断开了，这样，光电耦合器7就关断了。当它(电容器52的电压)低于第二参考电压(例如，4V)时，开关电路55接通，于是光电耦合器7导通。如上所述，由于指示电源(电压)下降的信号发送到初级侧，初级侧检测电容器电源(电压)的下降，并且信号向初级侧发送。即，在第三实施例中，根据电容器52的电压执行间歇振荡。
如图5中虚线所示，一个二极管61的阳极可连接到二极管53的阴极，而二极管61的阴极可连接到二极管51的阴极。
在第三实施例中，尽管检测电路57的检测结果和电压检测电路59的检测结果供给控制电路58，但它们中的一个也可供给控制电路58。
另外，在图3所示的上述变压器T’的情形中，在转换操作停止后，在经过了时间常数Δt后，该转换操作也可复活。在这种情况下，同样可以对次级绕组T2’或初级绕组T1’中产生的脉冲进行整流并使用它们。也可使用在初级侧的一个线圈中产生的一个脉冲电压。
当设备进入一种类似于输出端子To1和To2被短路的状态时，电容器54就瞬时放电。然而，在第三实施例中，信号可通过使用电容器52从次级侧向初级侧发送。此时，由于需要降低备用模式中电功率的消耗，不需要从输出端子To1和To2输出电压和电流，这样，信号就不能通过使用电容器54向初级侧发送。
同样可以按这种方式来控制设备，即，检测在初级侧的晶体管26的关断，并且在经过时间常数Δt后，晶体管26导通。例如，如图6所示，晶体管26在时间点a处关断，并且晶体管26在经过时间常数Δt后在时间点b处导通。晶体管26在时间点c处关断。
图7显示出本发明的第四实施例。图7只显示出交流适配器的初级侧，并涉及到在初级侧使用三端双向可控硅开关元件的一个例子。构成时间常数电路的电容器71和电阻器77设在输入端子Ti1和二极管78的阳极之间。电容器71和电阻器77的节点连接到npn型晶体管72的发射极。电阻器73和75以及电容器74是串联连接在晶体管72的基极和发射极之间。晶体管72的集电极通过电阻器83连接到三端双向可控硅开关元件88的栅极。电阻器73和75的节点连接到齐纳二极管76的阳极。该齐纳二极管76的阴极连接到三端双向可控硅开关元件88的一个端子。三端双向可控硅开关元件88的一个端子连接到输入端子Ti1。电阻器87连接在三端双向可控硅开关元件88的一个端子和它的栅极之间。三端双向可控硅开关元件88的另一端子连接到二极管78的阴极。
电容器79和电阻器80串联连接在输入端子Ti1和闸流管81的阳极之间。闸流管81的阴极连接到输入端子Ti2，并且栅极连接到npn型晶体管86的集电极。电阻器82连接在电容器79和电阻器80的节点与三端双向可控硅开关元件88的栅极之间。电阻器84连接在晶体管86的集电极和输入端子Ti1之间。电阻器85连接在晶体管86的基极和输入端子Ti1之间。晶体管86的发射极连接到输入端子Ti2。光电晶体管7b的集电极连接到晶体管86的基极，并且发射极连接到输入端子Ti2。变压器T的初级绕组T1设置在三端双向可控硅开关元件88的另一个端子和输入端子Ti2之间。
根据第四实施例，当光电晶体管7b导通时，晶体管86关断，而闸流管81导通。由于闸流管81导通，三端双向可控硅开关元件88导通。当光电晶体管7b关断时，晶体管86导通，而闸流管81关断。由于闸流管81关断，三端双向可控硅开关元件88就关断了。
在三端双向可控硅开关元件88从ON(导通)变成OFF(关断)时，在由包含电容器71和电阻器77的时间常数电路所设定的时间常数和由包含电容器74和电阻器75的时间常数电路所设定的时间常数满期之后，齐纳二极管76导通。当齐纳二极管76导通时，晶体管72导通，并且三端双向可控硅开关元件88导通。即，电容器71通过二极管78充电。类似地，电容器74也充电。当电容器74充电到一个预定的值时，齐纳二极管76导通。
图8显示出第四实施例的另一个例子。图8只显示出交流适配器的初级侧。输入端子Ti1连接到三端双向可控硅开关元件105的一个端子。电容器91和电阻器99串联连接在三端双向可控硅开关元件105的一个端子和二极管100的阳极之间。电容器91和电阻器99的节点连接到npn型晶体管92的发射极。晶体管92的集电极连接到三端双向可控硅开关元件105的一个端子。电阻器93连接在晶体管92的基极和发射极之间。晶体管92的基极连接到齐纳二极管102的阳极。
npn型晶体管94的集电极连接到晶体管92的发射极，并且其发射极通过电阻器101连接到三端双向可控硅开关元件105的栅极。构成一个时间常数电路的电阻器95和电容器96连接在晶体管94的基极和集电极之间。电阻器95和电容器96的节点连接到齐纳二极管97的阳极。齐纳二极管97的阴极连接到三端双向可控硅开关元件105的一个端子。齐纳二极管97的阳极通过电阻器98连接到齐纳二极管104的阳极。
齐纳二极管102的阴极通过电阻器103连接到齐纳二极管104的阴极。齐纳二极管104的阴极连接到齐纳二极管106的阴极。齐纳二极管106的阳极连接到三端双向可控硅开关元件105的另一个端子和二极管100的阴极。齐纳二极管106与电容器107并联。电阻器108连接在齐纳二极管106的阴极和二极管109的阴极之间。二极管109的阳极连接到输入端子Ti2。变压器T的初级绕组T1设置在三端双向可控硅开关元件105的另一个端子和输入端子Ti2之间。
齐纳二极管102的齐纳电压V102和齐纳二极管104的齐纳电压V104或齐纳二极管106的齐纳电压V106被选择为满足关系V102＞V104(或V106)。
当三端双向可控硅开关元件105导通时，一个电压从电容器107输出。当从电容器107输出的电压等于齐纳电压V102或大于它时，齐纳二极管102导通并且电容器107放电。例如，电容器91的电压特性由图9中的特性曲线a示出，电容器107的电压特性由图9中的特性曲线b示出。
现在将说明第四实施例的工作原理。首先，由于三端双向可控硅开关元件105关断，电压和电流通过电容器91、电阻器99和二极管100供给变压器T的初级绕组T1。此时，电容器91充电。同时，当构成时间常数电路的电容器96的电压超过了齐纳二极管97的齐纳电压时，齐纳二极管97导通。当齐纳二极管97导通时，晶体管94导通。由于晶体管94导通，电容器91的电压供给三端双向可控硅开关元件105的栅极，因此三端双向可控硅开关元件105导通。由于三端双向可控硅开关元件105导通，电容器91的充电停止。
由于三端双向可控硅开关元件105导通，电压和电流就通过二极管109、电阻器108、电容器107和三端双向可控硅开关元件105供给。在这种情况下，电容器107充电。此时，由于齐纳二极管104导通，晶体管94的ON状态得以保持。晶体管92由二极管109导通。当晶体管92导通时，电容器91放电。当电容器91放电并且电容器91的电压低于适合导通三端双向可控硅开关元件105的电压时，三端双向可控硅开关元件105就关断。
如上所述，转换操作执行，检测到工作模式是备用模式，并且在由定时器或CR时间常数设定的时间常数Δt过去之后，转换操作再次执行。
在第四实施例中，如图10所示，由一个自动复活定时器或时间常数设定的自动复活周期Tb被选择为比由低振荡或定时器所设定的周期Ta要长。例如，当假定周期Ta是10秒时，周期Tb就设定为15到20秒。如上所述，由于复活周期被设定为长于从工作模式由供电模式转换为备用模式的时间点到工作模式再被设定为供电模式的时间点的时间周期，即使由于错误工作导致信号不从次级侧向初级侧发送，初级侧也可工作而提供电压和电流。
在上述的实施例中，例如，当电容器的电压超过5V时，停止供电电源的输出，而当电容器的电压低于4V时，信号从次级侧向初级侧发送，用以提供电源。然而，也可使用一个蓄电池来代替电容器。在使用蓄电池的情况下，例如，当蓄电池的电压超过4.5V时，停止供电电源的输出，而当蓄电池的电压低于2.5V时，信号就从次级侧向初级侧发送，用以提供电源。
下面将参照附图来说明第二发明的一个实施例。在每个图中，具有大致相同功效的组成元件用相同的参考数字表示，并且在此省略重复的说明。图11显示出本发明所适用的一个完整结构。变压器T的初级绕组T1’连接到初级电源装置单元201，而次级绕组T2’连接到次级电源装置202。用于使光电耦合器203的发光二极管203a发光的一个信号从次级电源装置202供给发光二极管203a。当发光二极管203a发光时，光电耦合器203的一个光电晶体管203b就导通。由于光电晶体管203b导通所产生的一个信号由初级电源装置201接收。此时，至少两种信号从次级侧向初级侧发送。
现在参照图12来说明本发明的一个实施例。一个电源从输入端子Ti1’和Ti2”供给。通过包含二极管电桥211和电容器212的一个整流电路，所供电源连接到变压器T”的初级绕组T1”。为初级绕组T1”设有一个开关装置213。
接收电路217接收由于光电晶体管203b导通所产生的信号。接收电路217将所接收的信号供给一个分离电路216。分离电路216来判别所供信号是供给通/断信号产生电路214的信号还是供给电压/电流控制电路215的信号。如果确定该信号是供给通/断信号产生电路214的信号，该信号就从分离电路216供给通/断信号产生电路214。如果确定该信号是供给电压/电流控制电路215的信号，该信号就从分离电路216供给电压/电流控制电路215。
在通/断信号产生电路214中，响应于从分离电路216供给的信号，一个用于接通或断开开关装置213的信号供给开关装置213。在电压/电流控制电路215中，响应于从分离电路216供给的信号，一个用于控制开关装置213的占空因数的信号供给开关装置213。
变压器T的次级绕组T2”设有一个整流电路，它包含二极管221和电容器222。在二极管221的阴极和输出端子To1”之间设有一个开关电路223和一个电压/电流检测电路224。输出端子To2”接地。一个电流检测电路225与开关电路223并联设置。电流检测电路225检测从输出端子To1”输出的电流。所检测的电流从电流检测电路225供给一个控制电路226。开关电路223的通/断操作是根据检测的电流来控制的。控制电路226根据来自于电流检测电路225的电流来控制开关电路223的通/断操作。信号从控制电路226供给一个信号发送电路227。
电压/电流检测电路224检测从输出端子To1”输出的电压和/或电流。检测到的电压和/或电流从电压/电流检测电路224供给一个信号合成电路228。一个电压检测电路229设置在输出端子To1”和地之间，并检测从输出端子To1”输出的电压。检测到的电压从电压检测电路229供给信号合成电路228。电压检测电路229在该电路本身停止工作的备用模式中使用，或者在判别负载是否已经连接时使用。
信号合成电路228合成来自于电压/电流检测电路224的电压和/或电流和来自于电压检测电路229的电压，并向信号发送电路227提供一个合成的电压。以来自于控制电路226的信号和来自于信号合成电路228的信号为基础，信号发送电路227向发光二极管203a输出一个信号。以从信号发送电路227供给的信号为基础，发光二极管203a发光。当发光二极管203a发光时，光电晶体管203b导通，并且信号由接收电路217接收。
图13显示出这种情况下的示意图信号被合成和发送，并且发送的信号被分离。例如，一个A信号从控制电路226供给信号发送电路227，并且一个B信号从信号合成电路228供给信号发送电路227。信号发送电路227将通过合成A信号和B信号得到的一个合成信号供给发光二极管203a。发光二极管203a根据所供给的合成信号而发光。光电晶体管203b根据发光二极管203a的光发射而导通或关断。由于光电晶体管203b导通或关断，所发送的合成信号就被接收电路217所接收。所接收的合成信号供给分离电路216。分离电路216将供给的合成信号分离成A信号和B信号。分离的A信号供给通/断信号产生电路214。分离的B信号供给电压/电流控制电路215。如上所述，两个信号就能够通过一个光电耦合器从次级侧向初级侧发送。
图14显示出光电耦合器203的一个例子的特性图。在该图中，纵坐标表示输入到光电耦合器203的发光二极管203a的电流。横坐标表示光电耦合器203的光电晶体管203b的内部电阻(阻抗)。图14中的特性曲线a是一个理想的特性曲线，而特性曲线b是一个实际的特性曲线。在该实施例中，通过使用该光电耦合器的这些特性，通过合成两个信号而获得的合成信号就从次级侧向初级侧发送。在接收合成信号的初级侧，合成信号被分离，并且开关装置213根据分离的信号来控制。在图14中A信号的一个区域是用作模拟开关信号的区域。B信号的一个区域是模拟信号被发送时所使用的区域。
图15显示出一个例子，其中，通过合成两个信号而获得的合成信号被发送和接收。在初级侧，电源装置231的+端连接到一个端子232，而一端连接到一个端子237。光电晶体管203b的集电极连接到端子232，而发射极通过电阻器233和235连接到端子237。一个端子234从光电晶体管203b的发射极引出，并且一个端子236从电阻器233和235的节点引出。
在次级侧，发光二极管203a的阳极连接到一个端子245，而阴极连接到一个npn型晶体管241的集电极和一个npn型晶体管243的集电极。晶体管241的发射极和晶体管243的发射极连接到一个端子247。一个端子242从晶体管241的基极引出，并且一个端子244从晶体管243的基极引出。一个电源装置246的+端连接到端子245，而一端连接到端子247。
A信号从端子242输入。当A信号输入时，晶体管241导通。作为一个例子，用作图16中所示的A信号的一个区域的一个200μA的电流流入发光二极管203a中。当发光二极管203a发光时，光电晶体管203b导通。此时，当200μA的电流流动时，如图16所示，光电晶体管203b的内阻增大，并且，例如，可从端子234获得200μA的电流。因此，尽管A信号可从端子234导出，但B信号不能从端子236获得。
B信号从端子244输入。当B信号被输入时，晶体管243导通，并且，例如，用作图16中所示的B信号的一个区域5mA的电流流入发光二极管203a中。当发光二极管203a发光时，光电晶体管203b导通。此时，如果5mA的电流流动，如图16所示，光电晶体管203b的内阻就减小。例如，5mA的电流可从端子236获得，而200μA的电流可同样从端子234获得。因此，A信号可从端子234导出，而B信号可从端子236导出。
如上所述，当A信号被输入并且晶体管241导通时，可从电阻器233和235取出一个小的信号。当B信号被输入并且晶体管243导通时，该信号被电阻器233和235所分离。B信号不能被发送，除非如图16所示，该信号(电流)比A信号大。由于当信号从A信号改变为B信号时工作运行良好，这样使用该信号就足够了。
现在将参照图17所示的流程图来说明本发明的算法的一个例子。在步骤S1中，启动该电路并且使该开关电源工作。在步骤S2中，电压检测电路229检测连接到输出端子To1”和To2”的负载上电压，从而判别负载是否已连接，即，工作模式是备用模式还是供电模式。在步骤S3中，判别检测结果是否指示备用模式。如果确定工作模式是备用模式，那么处理程序就前进到步骤S4。如果确定工作模式是供电模式，处理程序就前进到步骤S7。
在步骤S4中，A信号从控制电路226供给信号发送电路227。在步骤S5中，A信号通过光电耦合器203被接收电路217接收。当A信号被接收电路217接收时，在步骤S6中，它就通过分离电路216供给通/断信号产生电路214，并且开关装置213工作在备用模式下。处理程序返回到步骤S2。
在步骤S7中，B信号从信号合成电路228供给信号发送电路227。在步骤S8中，A信号和B信号通过光电耦合器203被接收电路227接收。当A信号和B信号被接收电路217接收时，在步骤S9中，它们通过分离电路216供给通/断信号产生电路214和电压/电流控制电路215。
此时，当A信号被接收电路217接收时，通/断信号产生电路214就通过分离电路216来控制。开关装置213工作在备用模式下，抑制了电功率消耗。另外，当B信号被接收电路217接收时，电压/电流控制电路215就通过分离电路216来控制。开关装置213以恒定电压和恒定电流工作在供电模式下。当B信号从次级侧发送时，A信号和B信号就在初级侧被接收。当A信号和B信号被接收时，在备用模式下的工作被取消，而优先执行在供电模式下的工作。因此，在步骤S9中，开关装置213工作在供电模式下。当在步骤S9中的控制完成时，处理程序返回到步骤S2。
在本实施例中，当光电耦合器203导通时，开关装置213工作；而当光电耦合器203关断时，开关装置213的工作停止。然而，同样可以按这种方式来构成该设备当光电耦合器203导通时，开关装置213的工作停止；而当光电耦合器203关断时，开关装置213工作。不过，当光电耦合器203导通时，由于开关装置213的工作停止，如果A信号和B信号从次级侧向初级侧发送，开关装置213的工作是停止的。
因此，下面将参照图18的流程图来说明一种算法的一个例子，其中，即使A信号和B信号被发送并且光电耦合器203导通，开关装置213的工作也不停止。
在步骤S11中，该电路被启动，并且该开关电源工作。在步骤S12中，开关装置213工作在备用模式下。在步骤S13中，判别信号是否被接收电路217接收。当信号被接收时，处理程序就前进到步骤S14。当信号没被接收时，处理程序就前进到步骤S20。在步骤S20中，处理程序在一个预定的时间常数经过之后返回到步骤S12。
在步骤S14，判别所接收的信号是A信号还是B信号。如果确定所接收的信号是A信号，处理程序就前进到步骤S15。如果确定所接收的信号是B信号，处理程序就前进到步骤S21。在步骤S15中，开关装置213在备用模式下工作。在步骤S16中，处理程序在一个预定的时间常数经过之后前进到步骤S17。在步骤S17中，判别是否有A信号。如果确定有A信号，就继续步骤S18。如果确定没有A信号，处理程序就返回到步骤S15。
在步骤S21中，开关装置213在供电模式下工作。在步骤S22中，处理程序在一个预定的时间常数经过之后前进到步骤S23。在步骤S23中，判别是否有B信号。如果确定有B信号，就继续步骤S18。如果确定没有B信号，处理程序就返回到步骤S21。
在步骤S18中，开关装置213的工作停止。在步骤S19中，处理程序在一个预定的时间常数经过之后返回到步骤S14。
通过以上操作，即使用作供电模式的B信号被提供并且光电耦合器203在备用模式下导通，该装置也可以工作，而不用停止开关装置213的工作。
下面将参照图19的流程图来说明当B信号从信号合成电路228供给信号发送电路227时的一种算法的一个例子。在步骤S31中，B信号从信号合成电路228供给信号发送电路227。在步骤S32中，A信号和B信号被接收电路217所接收。当A信号和B信号被接收时，在步骤S33中，信号通过上述的分离电路216供给电压/电流控制电路215。开关装置213被电压/电流控制电路215控制。在步骤S34中，信号延迟时间常数Δt。
在步骤S35中，判别B信号是否被接收。如果确定B信号已经被接收，处理程序就返回到步骤S33。如果确定B信号没有被接收，处理程序就前进到步骤S36。在步骤S36中，判别A信号是否已经被接收。如果确定A信号已经被接收，处理程序就前进到步骤S37。如果确定A信号没有被接收，处理程序就返回到步骤S35。在步骤S37中，信号通过分离电路216供给通/断信号产生电路214，并且开关装置213被通/断信号产生电路214控制。
尽管在图19所示的流程图中B信号首先产生，但A信号也可以首先产生。
在本实施例中，开关装置213被控制为当输出电压高于一个预定值时暂时停止输出电压的输出。
如上所述，可通过一个光电耦合器(反馈电路)来实现供电模式下(其中从电源电路产生的电源被设定为恒定的电压和恒定的电流)的信号和备用模式下(其中电源被设定为小的电功率模式)的信号。
在本实施例中，在电源电路不工作时，停止用于抑制电功率消耗的信号的发送，并且发送用于使该设备按供电模式工作的信号和用于使该设备按备用模式工作的信号。不过，也可发送一个用于转换电压和电流或电功率的信号。
在本实施例中，A信号和B信号这两个信号被合成，并且合成信号被发送，在发送完成后，合成信号被分离成两个信号。不过，也可以合成三个或更多的信号，发送合成信号，并且在发送完成后将所合成的信号分离为三个或更多的信号。
根据第一发明，可降低在备用模式中的电功率消耗。另外，即使由于大负载导致信号不能从次级侧向初级侧发送，该设备仍可复活。
根据第二发明，可减少用于发送信号同时保持绝缘状态的反馈电路的数量。由于要保持绝缘状态的电路的数量可以减少，就可实现更安全的工作。
本发明不局限于上述的实施例，而是在不超出所附本发明的权利要求的精神和范围的情况下还可能有许多更改和变化。
权利要求
1.一种供电设备，它的初级侧和次级侧是绝缘的，它包括检测装置，用于检测次级侧的模式；信号发送装置，用于在绝缘状态下将所述检测装置的检测结果发送到初级侧；和控制装置，用于根据通过所述信号发送装置接收的所述检测结果来转换供电模式和断电模式，其中，该设备被如此控制当有一个信号通过所述信号发送装置发送时，工作模式被设定为所述的供电模式，当该信号没有通过所述信号发送装置发送时，工作模式被设定为所述的断电模式，并且当所述的断电模式持续一个长的时间周期时，它就转换成所述的供电模式。
2.一种供电设备，它可以执行间歇振荡来抑制电功率消耗，其中初级侧具有时间常数装置，它的周期被设定为长于间歇振荡的周期；信号发送装置，用于从次级侧发送一个信号；和开关装置，用于如此控制该设备根据所接收的信号来执行间歇振荡，并且所述次级侧具有检测装置，用于检测连接的负载的状态。
3.根据权利要求2的设备，其中，所述次级侧还包括整流装置，用于对输出的电压和电流进行整流；电压/电流检测装置，用于检测输出的所述电压和/或所述电流；和控制装置，用于以所述的检测电压和/或所述的检测电流为基础，控制通过所述信号发送装置的所述发送信号。
4.根据权利要求2的设备，其中，所述时间常数装置包括一个二极管和一个电容器，并且当所述电容器的电压等于或小于一个参考值时，执行所述开关装置的转换操作。
5.根据权利要求2的设备，其中，所述次级侧还具有一个二极管和一个电容器，并且当所述电容器的电压等于或大于第一参考值时，停止所述信号向所述初级侧的发送，当所述电容器的电压等于或小于第二参考值时，向所述初级侧发送所述信号。
6.一种供电设备的供电方法，该供电设备的初级侧和次级侧是绝缘的，该供电方法包括以下步骤检测所述次级侧的模式；在绝缘状态下向初级侧发送检测结果；根据所述发送和接收的检测结果来转换供电模式和断电模式；如此控制该设备当有一个信号通过信号发送装置发送时，设定为所述的供电模式，当该信号没有通过所述信号发送装置发送时，设定为所述的断电模式；和当所述的断电模式持续一个长的时间周期时，将所述的断电模式转换成所述的供电模式。
7.一种供电方法，它可执行一种间歇振荡来抑制电功率的消耗，其中在初级侧，一个时间常数被设定为周期比间歇振荡的周期长，接收从次级侧发送的一个信号，和如此执行转换操作根据所述的接收信号执行所述的间歇振荡，并且，在所述次级侧，对输出的电压和电流进行整流，检测输出的所述电压和/或所述电流，向所述初级侧发送信号，和基于所述检测的电压和/或所述检测的电流，控制要发送的所述信号。
8.一种供电设备，它的初级侧和次级侧是绝缘的，它包括检测装置，用于检测次级侧的电压和/或电流；合成装置，用于合成至少所述的两个电压和/或电流；信号发送装置，用于在绝缘状态下向初级侧发送一个合成后的合成信号；分离装置，用于从所述发送和接收的合成信号中分离至少所述的两个电压和/或电流；以及控制装置，用于根据至少所述分离的两个电压和/或电流中的每一个来控制所述初级侧的工作。
9.根据权利要求8的设备，其中，所述合成信号是至少由第一电流和第二电流构成的。
10.根据权利要求8的设备，其中，所述初级侧的工作是根据备用模式、供电模式或断电模式的工作。
11.一种供电设备的供电方法，该供电设备的初级侧和次级侧是绝缘的，该供电方法包括如下步骤检测次级侧的电压和/或电流；合成至少所述的两个电压和/或电流；在绝缘状态下向初级侧发送一个合成后的合成信号；从所述发送和接收的合成信号中分离至少所述的两个电压和/或电流；以及根据至少所述分离的两个电压和/或电流中的每一个来控制所述初级侧的工作。
全文摘要
初级绕组T1和开关电路1串联连接在被输入端子Til和Ti2之间。二极管2、电阻器3和电容器4串联连接,并且与初级绕组T1并联。检测电路5连接到电容器4的两端并且连接到光电晶体管7b的发射极和集电极。控制电路6控制开关电路1。为次级绕组T2设有二极管电桥8和电容器9。输出端子To1和To2连接到电容器9的两端。电压检测电路10与电容器9并联设置。电压检测电路10检测从输出端子输出的电压,并将检测的电压供给控制电路11。控制电路11控制发光二极管7a。
文档编号H02M3/335GK1327289SQ0112288
公开日2001年12月19日 申请日期2001年6月1日 优先权日2000年6月1日
发明者永井民次, 池田多闻, 山崎和夫 申请人:索尼公司