专利名称：开关式电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以作为电子设备的DC电源使用的开关式电源装置。
背景技术：
近来，除了在工作时期以外，在待机时期也需要一定电源的诸如传真设备、电话机、复印机的电子设备，其它办公自动化设备，家用电气设备，或者类似的设备一直在增加。因为这类电子设备需要一个稳定的恒定的工作电压，所以一直是使用能输出恒定电压的开关式电源装置。针对近年来能源资源保护的背景，除了减小有开关式电源装置的功率消耗，对这类在所有时间都需要功率的电子设备来说，考虑到待机时期与其本身的工作时期相比占有更长的时间比例，因此减小在待机周期中的功率消耗就变得越来越重要。
开关式电源装置通过其本身的整流电路整流AC电压和通过其本身的平滑电路平滑所产生的波动电压将一个交流(AC)电压转变成直流(DC)电压。通过开关元件来导通和关闭所获得的DC电压并且馈送至输出整流平滑电路，进行整流和平滑处理，以获得任一预先确定的DC电压。
在以上所讨论的这类开关式电源装置中，如果在输入边的平滑电路是电容器一输入型的，则就会存在着功率因子降低的问题，因为只有当整流电压变得高于输入平滑电容器的充电电压时，才有输入电流流动，并因此使得输入电流的导通角变得很小。为了能解决这一问题，已经普遍地采用了具有功率因子改善功能的升压斩波电路装备的开关式电源装置。
同样，日本专利申请特许公告No.2001-95236披露了一种开关式电源装置，该器件具有功率因子改善的功能，通过使用一个输出功率传感器电路来输出一个控制信号，使得当输出功率小于预定的数值时升压斩波电路的功率因子改善功能就不工作，而当输出功率大于预定的数值时则升压斩波电路的功率因子改善功能就工作。
这些常规开关式电源装置装备了具有功率因子改善功能的升压斩波电路，这有利于减小功率消耗，因为通过提高功率因子减小了感应的功率。然而，与没有功率因子改善功能的开关式电源装置相比，这些常规的开关式电源装置增加了用于升压斩波电路工作的功率因子改善功能工作所需的功率消耗，因此降低了该器件的功率转换效率。该常规开关式电源装置浪费了由于功率因子改善功能工作所不需要的功率，特别是在低功率消耗状态中，在这类与电子设备的待机周期相似的周期中并不一定要改善功率因子。
在日本专利申请特许公告No.2001-95236中所披露的常规技术，通过停止在低功率消耗状态中的功率因子改善功能的工作，从而避免功率因子改善功能的工作消耗所需的功率浪费。为了能做到这点，开关式电源装置就需要一个用于检测低一功率消耗状态的输出功率检测电路和一个用于根据输出功率检测电路所输出的控制信号来停止功率因子改善功能的功率因子改善控制功能控制电路，这样就使得整个电路变得更加复杂。
发明内容
本发明的一个目的时解决上述问题，并提供一种能够停止在低功率消耗状态下的功率因子改善控制电路的工作以及有利于进一步节能的开关式电源装置。
为了能达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种开关式电源装置，该器件包括一个用于接受一个第一DC电压并将该第一DC电压转换成一个可输出的第二DC电压的升压斩波电路，该升压斩波电路可以包括一个用于改善功率因子的功率因子改善控制电路；一个提供第二输出DC电压并包括变压器的初级绕组和开关元件的串连电路；一个用于进行振荡功能以驱动和控制开关元件使得变压器的次级绕组能感应出随后整流、平滑并以第三DC电压提供负载所需电压的开关控制电路，该开关控制电路也可以在负载小于预定数值时执行间隙的振荡功能，通过这样的间隙振荡来重复一个振荡周期和一个非振荡周期；一个辅助电源，它可用于提供在开关元件采用开关控制电路驱动时的变压器辅助绕组中所感应的电压，通过整流和平滑来处理该感应电压，作为提供给功率因子改善控制电路和开关控制电路的驱动电压；以及一个电压降低电路，它可以用于减小驱动电压，其中，在非振荡周期中，当负载小于预定的数值时，开关控制电路就执行间隙振荡功能，提供给功率因子改善控制电路的驱动电压通过由电压降低电路所产生的电压下降使之降低至低于其工作电压，并使得功率因子改善控制电路能停止工作，从而减小功率消耗。
根据本发明的另一方面，在开关式电源装置处于正常的工作负载的情况下，向功率因子改善控制电路提供工作电压。因此，由功率因子改善控制电路来控制升压斩波电路，从而改善器件的功率因子。通过比较，在非振荡周期中，当开关式控制电路在功率消耗较小时处于间隙振荡模式的情况下，在辅助绕组中所感应的电压就降低。因此，辅助电源的电压也就降低。此外，当提供给功率因子改善控制电路的驱动电压通过电压降低电路减小至低于工作电压时，功率因子改善控制电路就会停止其功能，从而相应地减小功率的消耗。
根据本发明的另一方面，提供了一种开关式电源装置，在该器件中，辅助电源包括一个用于驱动功率因子改善控制电路的第一辅助电源和一个用于驱动开关控制电路的第二辅助电源。因此，所提供给开关控制电路和功率因子改善电路的电压不会相互干扰，从而有可能实现较容易的控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种开关式电源装置，在该器件中，辅助绕组两端的电压馈送至第二辅助电源，并且在辅助绕组中所设置的抽头上输出的电压馈送至第一辅助电源，以及在功率因子改善控制电路和第一辅助电源之间设置电压降低电路。根据这样的结构，就有可能减小由电压降低电路所消耗的不必要的功率。
根据本发明的另一方面，提供了一种开关式电源装置，在该器件中，辅助绕组两端的电压馈送至第一辅助电源，并且在辅助绕组中所设置的抽头上输出的电压馈送至第二辅助电源，以及在功率因子改善控制电路和第一辅助电源之间设置电压降低电路。根据这样的结构，就有可能减小由开关控制电路所消耗的不必要的功率。
根据本发明的另一方面，提供了一种开关式电源装置，在该器件中，辅助绕组两端的电压馈送至第二辅助电源，并且在辅助绕组中所设置的抽头上输出的电压馈送至第一辅助电源。因此，就有可能将提供给功率因子改善控制电路的驱动电压减小至低于其工作电压以及停止功率因子改善控制电路的工作。
根据本发明的另一方面，电压降低电流包括用于降低驱动电压的齐纳(Zener)二极管。因此，就有可能了选择一个具有等于所需电压降的特殊齐纳电压的齐纳二极管。这就能使得电路设计更加简单。
根据本发明的另一方面，电压降低电路包括一个用于降低驱动电压的电阻器。因此，该电路就变得更加简单并因此而降低成本。
根据本发明的另一方面，电压降低电路包括一个与形成第一辅助电源的二极管相并联的电阻器，用于降低驱动电压。因此，该电路就变得更加简单并因此而降低成本。
从以下结合参照附图的推荐实施例的讨论中，将使本发明的各种目的和性能变得更加清晰，附图包括图1是显示嵌入本发明的开关式电源装置结构的电路方框图；图2是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第一实施例的电路图；图3是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第二实施例的电路图；图4是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第三实施例的电路图；图5是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第四实施例的电路图；图6是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第五实施例的电路图；图7是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第六实施例的电路图；图8是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第七实施例的电路图；图9是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第八实施例的电路图；图10是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第九实施例的电路图；图11是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第十实施例的电路图；以及，图12是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的第十一实施例的电路图。
具体实施例方式
现在，参照附图来讨论本发明的实施例。图1是显示嵌入本发明的开关式电源装置的结构的电路方框图。该开关式电源装置所具有的结构能通过一个间隙振荡的工作来达到低功率消耗，它包括一个桥式整流器2，它用于对由AC电源所输出的AC电压进行全波整流；一个升压斩波电路5，它具有功率因子改善功能，分别通过正线L1和负线L2与桥式整流器2的输出端相连接，用于升压通过使用斩波控制电路将由桥式整流器2所输出的整流输出；一个平滑电容器6，连接在正线L3和负线L2之间，用于平滑升压斩波电路5所输出的输出；一个电压转换电路7，它具有一个未说明变压器的辅助绕组11或相类似的绕组，并连接在正线L3和负线L2之间；以及一个正的输出端8和一个负的输出端9，用于将由电压转换电路7所提供的电压馈送至一个未说明的负载。
采用一个未说明的二极管和一个未说明的电容器来整流和平滑在辅助绕组11中所感应的电压，并且提供给升压斩波电路5，作为一个辅助电源10。当负载是轻的时，就可降低所整流和平滑的电压。基于这一理论，就有可能当负载是轻的时候通过将电压减小至升压斩波电路5不能工作的电压，从而调制升压展播电路5的功率因子改善功能。其结果是，桥式整流器2的输出电压完整无缺地输入至平滑电容器6。在这一过程中，其功率因子和功率损耗的特性等于不具有功率因子改善功能的开关式电源装置的特性。
图2是显示图1所示开关式电源装置的一种特殊结构的电路图。该开关式电源装置采用了与PWM(脉宽调制)控制系统相一致的回扫转换电路。该开关电源装置包括一个桥式整流器2，一个升压斩波电路5，一个平滑电容器6，以及一个电压转换电路7。
一个AC电源1连接着桥式整流器2的输入边，并且正线L1和负线L2分别连接在它的一个输出边。一个串联电路包括电阻器14和15，并连接在正线L1和负线L2之间。包括斩波器线圈12和二极管13的正线L1与正线L3相连接。一个FET 16连接在斩波线圈和二极管13的连接点和负线L2之间。一个平滑电容器6和一个包括电阻器17和18的串联电路连接在正线L3和负线L2之间。
一个变压器26具有一个初级绕组26a，一个次级绕组26b，以及一个分组绕组26c。初级绕组26a的一端与正线L3相连接，而另一端则通过FET 23与负线L2相连接。次级绕组26b的一端通过一个二极管27与正的输出端8相连接，而其另一端则连接着负的输出端9。平滑电容器28连接在正的输出端8和负的输出端9之间。
分组绕组26c的一端通过二极管25连接着一个“+”功率端和一个齐纳二极管19的阴极，而其另一端则连接着负线L2。FET 23的栅极连接着一个PWM控制电路22的控制输出端。一个平滑电容器24连接在二极管25的阴极和负线L2之间。平滑电容器21的一端和齐纳二极管19的阳极连接着功率因子改善控制电路20的“+”功率端。FET 16的栅极连接着功率因子改善控制电路20的控制输出端。功率因子改善控制电路20的“-”功率端和PWM控制电路22的“-”功率端都连接着负线L2。
当AC电源1连接着该开关式电源装置时，从桥式整流器2输出整流后的电压。因为在这瞬间功率因子改善控制电路20并没有工作，所以该整流后的电压就完整无缺地馈送至平滑电容器6。
当一个未说明的启动电源对平滑电容器24充电并且使得在该平滑电容器24两端的电压变得等于或高于预定的电压时，则PWM控制电路22就开始工作。FET 23被PWM控制电路22所驱动并且对流过变压器26的初级绕组26a的电流进行开关控制。于是，所感应的电压在FET 23的截止状态下被二极管27和平滑电容器28整流和平滑，并且作为电源电压从正的输出端8和负的输出端9馈送至一个未说明的负载。
一个未说明的输出电压检测电路检测在正的输出端8和负的输出端9之间的电压，并且通过一个未说明的光电耦合器将该检测电压馈送至PWM控制电路22。这样，PWM控制电路22就控制着FET 23，从而调整在正的输出端8和负的输出端9之间的一个输出电压。当驱动FET 23时，就在变压器26的辅助绕组26中感应电压。由二极管25和平滑电容器24来整流和平滑感应的电压所产生的电流，并且作为一个辅助功率10提供给PWM控制电路22。因此，在待机工作过程中，PWM以辅助功率10所提供的电压进行工作，并且驱动FET 23。
当齐纳二极管19的齐纳电压和辅助绕组26c设置成由辅助绕组26c输出的和由二极管25和平滑电容器24整流和平滑的输出电压变得高于齐纳二极管19的齐纳电压和功率因子改善控制电路20的工作电压的之和时，则提供用于功率因子改善控制电路20的工作所需的功率。其结果是，升压斩波电路5进行工作，并且改善开关式电源装置的功率因子。
此外，当开关式电源装置以低功率消耗的状态和PWM控制电路22处于间隙振荡模式工作时，在PWM控制电路22停止其功能的期间，辅助绕组26c所感应的电压就会降低。当该电压由于齐纳二极管19的齐纳电压和由于平滑电容器21的消耗而进一步减小并且变得低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能。这样，就能进一步降低功率损耗。换句话说，在该开关电源装置中，可通过功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态期间停止工作，在该期间中不需要功率因子的改善，从而可获得功率消耗的辅助减小。
图3是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第二实施例的电路图。在图3中，如同在图2中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图3所显示的开关式电源装置具有电阻器29，它取代了在图2中所示开关式电源装置中的齐纳二极管19。当这类开关式电源装置处于低功率消耗状态并且PWM控制电路22处于间隙振荡模式工作时，在PWM控制电路22停止其功能的期间，辅助绕组26c所感应的电压就会降低。当该电压由于电阻器29两端的电压降和由于平滑电容器21的消耗而进一步减小并且变得低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能。这样，就能进一步降低功率损耗。换句话说，在该开关电源装置中，可通过功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态期间停止工作，在该期间中不需要功率因子的改善，从而可获得功率消耗的辅助减小。
图4是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第三实施例的电路图。在图4中，如同在图2中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图4所显示的开关式电源装置，除了二极管25之外，还提供了一个二极管30。二极管30的阳极连接着变压器26的辅助绕组26c的一端，而二极管30的阴极连接着齐纳二极管31的阴极。这意味着为功率因子干涉控制电路20所设置的功率因子改善辅助功率38a是与为PWM控制电路22所设置的开关控制辅助功率38b分开提供的。在辅助绕组26c中所感应的电压采用二极管30和平滑电容器21来整流和平滑，并且作为驱动电压提供给功率因子改善控制电路20。
辅助绕组26c所输出的电压采用可产生等效于齐纳二极管31的齐纳电压的电压降的二极管30进行整流以及采用平滑电容器21进行平滑。当以这样的方式来设置齐纳二极管31和辅助绕组26c的齐纳电压并使得在平滑电容器21两端的电压高于功率因子改善控制电路20的工作电压时，则提供用于功率因子改善控制电路工作所需的功率。其结果是，升压斩波电路5就能进行工作，从而提高这类开关式电源装置的功率因子。
此外，当这类开关式电源装置处于低功率消耗状态并且PWM控制电路22处于间隙振荡模式工作时，在PWM控制电路22停止其功能的期间，辅助绕组26c所感应的电压就会降低。当该电压由于齐纳二极管19的齐纳电压和由于平滑电容器21的消耗而进一步减小并且变得低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能。这样，就能进一步降低功率损耗。换句话说，在该开关电源装置中，可通过功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态期间停止工作，在该期间中不需要功率因子的改善，从而可获得功率消耗的辅助减小。
图5是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第四实施例的电路图。在图5中，如同在图4中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图5所显示的开关式电源装置具有电阻器33，以取代图4所示开关式电源装置中的齐纳二极管31。当这类开关式电源装置处于低功率消耗状态并且PWM控制电路22处于间隙振荡模式工作时，在PWM控制电路22停止其功能的期间，辅助绕组26c所感应的电压就会降低。当该电压由于电阻器33的两端电压降和由于平滑电容器21的消耗而进一步减小并且变得低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能。这样，就能进一步降低功率损耗。换句话说，在该开关电源装置中，可通过功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态期间停止工作，在该期间中不需要功率因子的改善，从而可获得功率消耗的辅助减小。
图6是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第五实施例的电路图。在图6中，如同在图5中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图6所显示的开关式电源装置是基于图5所示的结构构成的，去除了电阻器33以及电阻器34与二极管30相并联。在辅助绕组26c中所感应的电压由二极管30和平滑电容器21来整流和平滑，并以DC电压的形式提供额给功率因子改善控制电路20作为驱动电压。其结果是，功率因子改善控制电路20开始其功能，且升压斩波电路5开始工作，从而提高该开关式电源装置的功率因子。
当这类开关式电源装置处于低功率消耗状态并且PWM控制电路22处于间隙振荡模式工作时，在PWM控制电路22停止其功能的期间，向平滑电容器21的充电电压就会提供电阻器34向辅助绕组26c放电。随后，当功率因子改善辅助功率44a的电压下降并且低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就停止功能。这样，就能进一步降低功率损耗。换句话说，在该开关电源装置中，可通过功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态期间停止工作，在该期间中不需要功率因子的改善，从而可获得功率消耗的辅助减小。
图7是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第六实施例的电路图。在图7中，如同在图4中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图7所显示的开关式电源装置是图4所示开关式电源装置的一个改进版本。在图4所示的开关式电源装置中，我们假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率38的电压为15V，以及低至和低于使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止功能的电压为12V。当功率因子改善辅助功率38a的电压在低功率消耗状态下降低至13V时，如果所选择的齐纳二极管31具有的齐纳电压等于或大于1V，则提供给功率因子改善控制电路20的驱动电压就会低于12V。其结果是，有可能停止功率因子改善控制电路20的工作。
我们假定使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止工作的电压分别为5V和12V。当辅助绕组26c单独用于提供驱动电压时，用于停止功率因子改善控制电路20工作所必需的电压降为8V(13V，在低功率消耗状态-5V下的功率因子改善辅助功率38的电压；这是使功率因子改善控制电路20停止其功能的电压)。这就意味着齐纳二极管31具有一个等于或大于8V的齐纳电压是必须的。
然而，如果齐纳二极管31具有等于或大于8V的齐纳电压，则齐纳二极管31所消耗的功率就会变得更大。为了能克服这一问题，正如图7所示，开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生用于功率因子改善辅助功率39a的电压，以提供功率因子改善控制电路20。为了能做到，采用一个二极管35和一个电容器21来整流和平滑从抽头26t输出的电压。
我们假定在正常的工作负载的情况下，功率因子改善辅助功率39a的电压为9V。当功率因子改善辅助功率39a的电压在低功率消耗状态下降低至7V时，如果所选择的齐纳二极管31具有的齐纳电压等于或大于2V，则提供给功率因子改善控制电路20的电压就会变得低于5V。其结果是，功率因子改善控制电路20停止其功能，齐纳二极管31所消耗的功率减小，以及所输入的功率损耗也减小。换句话说，在这类开关式电源装置中，有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，以减小齐纳二极管31所消耗的功率，从而获得功率的进一步减小。
图8是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第七实施例的电路图。在图8中，如同在图5中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图8所显示的开关式电源装置是图5所示开关式电源装置的一个改进版本。在图5所示的开关式电源装置中，我们假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率38的电压为15V，以及低至和低于使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止功能的电压为12V。当功率因子改善辅助功率38a的电压在低功率消耗状态下降低至13V并且功率因子改善控制电路20所消耗的电流为100mA时，则电阻器36应该具有的电压降为1V(13V，在低功率消耗状态-12V下的功率因子改善辅助功率38的电压；这是使功率因子改善控制电路20停止其功能的电压)。这就意味着电阻器36所必需具有的阻值为10欧姆(1V/100mA)。因此，通过将电阻器36的阻值设置成等于或高于10欧姆，则提供给功率因子改善控制电路20的驱动电压就会低于12V。其结果是，有可能停止功率因子改善控制电路20的工作。
然而，我们假定使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止其功能的电压分别为5V和12V。当辅助绕组26c单独用于提供驱动电压时，用于停止功率因子改善控制电路20工作所必需的电压降为8V(13V，在低功率消耗状态-5V下的功率因子改善辅助功率38的电压；这是使功率因子改善控制电路20停止其功能的电压)。这就意味着电阻器36应该具有的电压降等于或高于8V，因而其阻值将为80欧姆(8V/100mA)或大于80欧姆，并因此而消耗的功率将为0.8W(8V×100mA)。
为了能克服这一问题，正如图8所示，开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生用于功率因子改善辅助功率39a的电压，以提供功率因子改善控制电路20。为了能做到，采用一个二极管35和一个电容器21来整流和平滑从抽头26t输出的电压。
我们假定在正常的工作负载的情况下，功率因子改善辅助功率39a的电压为9V。当功率因子改善辅助功率39a的电压在低功率消耗状态下降低至7V时，如果电阻器36的阻值设置成20欧姆或大于20欧姆，使得提供给功率因子改善控制电路20的电压减小至2V或大于2V，则提供给功率因子改善控制电路20的电压就会变得低于5V。其结果是，功率因子改善控制电路20停止其功能，电阻器36所消耗的功率减小至0.2W，以及所输入的功率损耗也减小。换句话说，在这类开关式电源装置中，有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，因为在低功率消耗状态中不需要功率因子改善，以减小电阻器36所消耗的功率，从而获得功率的进一步减小。
图9是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第八实施例的电路图。在图9中，如同在图6中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图9所显示的开关式电源装置是图6所示开关式电源装置的一个改进版本。在图6所示的开关式电源装置中，我们假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率44a的电压为15V，以及低至和低于使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止功能的电压为12V。当功率因子改善辅助功率44a的电压在低功率消耗状态下降低至13V时，通过将电阻器34的阻值设置在PWM控制电路22处于低功率消耗状态的间隙振荡模式中不工作而功率因子改善辅助功率44a通过电阻器34进行放电所产生的电压降为1V时的数值上，就有可能停止功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态过程中的工作。
然而，在这种情况下，使功率因子改善控制电路20停止工作的电压低至或低于，例如，5V，为了能停止功率因子改善控制电路20的工作，当通过电阻器34放电且PWM控制电路22处于低功率消耗状态的间隙振荡模式中不工作时，功率因子改善辅助功率44a所产生的电压降应该为8V。这就意味着电阻器34的阻值应该设置在一个较小的数值上，因为该数值最终会使电阻器34所消耗的功率变大。
为了能克服这一问题，正如图9所示，开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生功率因子改善辅助功率40a所用的电压。假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率40a的电压为9V。当功率因子改善辅助功率40a的电压在低功率消耗状态下降低至7V时，就有可能通过使电阻器37两端的电压降等于或大于2V并减小电阻器37所消耗的功率来停止功率因子改善控制电路20的工作。
当PWM控制电路22进入低功率消耗状态中的间隙振荡模式且PWM控制电路22不工作时，功率因子改善辅助功率40a的电压降低，因为在平滑电容器21中的充电会通过电阻器37向辅助绕组26c放电。当功率因子改善辅助功率40a的电压降低至或低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能并从而减小其功率损耗。换句话说，在这类开关式电源装置中，有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，因为在低功率消耗状态中不需要功率因子改善，以减小电阻器37所消耗的功率，从而获得功率的进一步减小。
图10是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第九实施例的电路图。在图10中，如同在图4中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图10所显示的开关式电源装置是图4所示开关式电源装置的一个改进版本。在图4所示的开关式电源装置中，我们假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率38a的电压为15V，以及低至和低于使功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22停止功能的电压为12V。当功率因子改善辅助功率38a的电压在低功率消耗状态下降低至13V时，通过提供具有齐纳电压为1V或高于1V的齐纳二极管，使得提供给功率因子改善控制电路20的电压将为12V或小于12V，就有可能停止功率因子改善控制电路20在低功率消耗状态过程中的工作。
然而，在这种情况下，功率因子改善控制电路20和PWM控制电路22的工作电压分布为12V和6V。当驱动电压是由公用辅助绕组26c提供时，则会向PWM控制电路22提供一不需要的高电压并因此而消耗的功率也会增加。
为了能克服这一问题，图10所示的开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生PWM控制电路22工作所需的电压。假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率39b的电压为9V。通过抽头26t电压的设置，使得PWM控制电路22即使在功率因子改善辅助功率39b的电压在低功率消耗状态中降低至诸如7V时仍能工作，就有可能减小PWM控制电路22所消耗的功率。此外，通过提供具有齐纳电压为1V或高于1V的齐纳二极管31，并将齐纳二极管31设置在功率因子改善辅助功率39b到功率因子改善控制电路20的引线上，就有可能在低功率消耗状态中，将功率因子改善辅助功率39b的电压减小至13V左右，使得施加在功率因子改善控制电路20的输入电压变成为低于停止功率因子改善控制电路20工作的工作电压，并从而减小其所消耗的功率。
然而，在这类开关式电源装置中，就有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，在低功率消耗状态中不需要功率因子改善，减小在低功率消耗状态中的PWM控制电路22所消耗的功率，并从而获得功率的进一步减小。
图11是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第十实施例的电路图。在图11中，如同在图5中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图11所显示的开关式电源装置是图5所示开关式电源装置的一个改进版本。在图5所示的开关式电源装置中，我们假定功率因子改善控制电路和PWM控制电路22的工作电压分别为12V和6V。当驱动电压是由公用辅助绕组26c提供时，则会向PWM控制电路22提供一不需要的高电压并因此而消耗的功率也会增加。
为了能克服这一问题，图11所示的开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生开关控制辅助功率39b工作所需的电压，以提供给PWM控制电路22。假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率39b的电压为9V。通过调节抽头26t的电压，使得PWM控制电路22即使在功率因子改善辅助功率39b的电压在低功率消耗状态中降低至诸如7V时仍能工作，就有可能减小PWM控制电路22所消耗的功率。
此外，通过提供可产生电压降为1V或高于1V的电阻器36，并将电阻器36设置在功率因子改善辅助功率39b到功率因子改善控制电路20的引线上，就有可能在低功率消耗状态中，将功率因子改善辅助功率39b的电压减小至13V左右，使得施加在功率因子改善控制电路20的输入电压变成为低于停止功率因子改善控制电路20工作的工作电压，并从而减小其所消耗的功率。换句话说，在这类开关式电源装置中，就有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，在低功率消耗状态中不需要功率因子改善，减小在低功率消耗状态中的PWM控制电路22所消耗的功率，并从而获得功率的进一步减小。
图12是显示图1所示的开关式电源装置的一种特殊结构的第十一实施例的电路图。在图12中，如同在图6中所能发现的这类元件都采用相同的符号或数字来标示并因此而不再重复其讨论。
图12所显示的开关式电源装置是图6所示开关式电源装置的一个改进版本。在图6所示的开关式电源装置中，我们假定功率因子改善控制电路和PWM控制电路22的工作电压分别为12V和6V。当驱动电压是由公用辅助绕组26c提供时，则会向PWM控制电路22提供一不需要的高电压并因此而消耗的功率也会增加。
为了能克服这一问题，图11所示的开关式电源装置具有在辅助绕组26c上带有抽头26t的变压器26，用于产生开关控制辅助功率39b工作所需的电压，以提供给PWM控制电路22。假定例如，在正常的工作负载下，功率因子改善辅助功率39b的电压为9V。通过调节抽头26t的电压，使得PWM控制电路22即使在功率因子改善辅助功率39b的电压在低功率消耗状态中降低至诸如7V时仍能工作，就有可能减小PWM控制电路22所消耗的功率。
当PWM控制电路22进入低功率消耗状态中的间隙振荡模式且PWM控制电路22不工作时，功率因子改善辅助功率39a的电压降低，因为在平滑电容器21中的充电会通过电阻器45向辅助绕组26c放电。当功率因子改善辅助功率39a的电压降低至或低于功率因子改善控制电路20的工作电压时，功率因子改善控制电路20就会停止其功能，并从而减小其功率损耗。换句话说，在这类开关式电源装置中，有可能停止在低功率消耗状态中的功率因子改善控制电路20的工作，因为在低功率消耗状态中不需要功率因子改善，以减小PWM控制电路22在低功率消耗状态中所消耗的功率，从而获得功率的进一步减小。
根据本发明，当开关式电源装置处于正常的工作负载下工作时，向功率因子改善控制电路提供工作电压。因此，由功率因子改善控制电路来控制升压斩波电路，以便于改善器件的功率因子。相比较，在非振荡周期中，当开关控制电路采用间隙振荡模式时，这时功率消耗较小，在辅助绕组中感应的电压就会降低。因此，辅助电源的电压也会降低。此外，当提供给功率因子改善控制电路的驱动电压提供电压降低电路减小至低于其工作电压时，功率因子改善控制电路就会停止其功能，从而相应减小功率的消耗。
权利要求
1.一种开关式电源装置，它包括一个升压斩波电路，用于接受第一DC电压并将所述第一DC电压转换成输出的第二DC电压，该升压斩波电路包括一个用于改善功率因子的功率因子改善控制电路；一个串联电路，将第二DC电压提供给该串联电路并且该串联电路还包括一个变压器的初级绕组和一个开关元件；一个开关控制电路，用于进行振荡功能使之驱动和控制开关元件，以便于变压器的次级绕组能感应出一个电压且随后进行整流、平滑和以第三DC电压提供给负载，该开关控制电路也能在负载小于预定的数值时进行间隙振荡功能，通过该开关控制电路来重复振荡周期和非振荡周期；一个辅助电源，用于当开关元件由开关控制电路来驱动时，将在变压器的辅助绕组中所感应的电压，通过整流和平滑来处理所感应的电压并作为驱动电压提供给功率因子改善控制电路和开关控制电路；以及，一个电压降低电路，用于降低驱动电压；其中，在负载小于预定的数值和开关控制电路进行间隙振荡功能的非振荡周期中，提供给功率因子改善控制电路的驱动电压通过由电压降低电路所产生的电压降减小至低于工作电压，并使得功率因子改善控制电路能停止其工作，从而减小功率消耗。
2.如权利要求1所述的开关式电源装置，其特征在于，所述辅助电源包括一个用于驱动所述功率因子改善控制电路的第一辅助电源和一个用于驱动所述开关控制电路的第二辅助电源。
3.如权利要求2所述的开关式电源装置，其特征在于，所述辅助绕组两端的电压输入所述第二辅助电源，并且从设置在所述辅助绕组上的抽头所输出的电压馈送至所述第一辅助电源，以及，其中，所述电压降低电路设置在所述功率因子改善控制电路和所述第一辅助电源之间。
4.如权利要求2所述的开关式电源装置，其特征在于，所述辅助绕组两端的电压输入所述第一辅助电源，并且从设置在所述辅助绕组上的抽头所输出的电压馈送至所述第二辅助电源，以及，其中，所述电压降低电路设置在所述功率因子改善控制电路和所述第一辅助电源之间。
5.如权利要求2所述的开关式电源装置，其特征在于，所述辅助绕组两端的电压输入所述第二辅助电源，并且从设置在所述辅助绕组上的抽头所输出的电压馈送至所述第一辅助电源。
6.如权利要求1所述的开关式电源装置，其特征在于，所述电压降低电路包括一个用于降低所述驱动电压的齐纳二极管。
7.如权利要求1所述的开关式电源装置，其特征在于，所述电压降低电路包括一个用于降低所述驱动电压的电阻器。
8.如权利要求2所述的开关式电源装置，其特征在于，所述电压降低电路包括一个电阻器，它与一个构成所述第一辅助电源的二极管相并联，用于降低所述驱动电压。
全文摘要
在一种开关式电源装置中，当开关式电源装置是在正常的工作负载下工作时，向功率因子改善控制电路提供其工作电压。因此，可以通过改善控制电路来控制升压斩波电路，以便于提高器件的功率因子。相比较，在非振荡周期中，当开关控制电路处于间隙振荡模式时，这时功率消耗是小的，在辅助绕组中所感应的电压就会降低。因此，辅助电源的电压也会降低。此外，当提供给功率因子改善控制电路的驱动电压提供电压降低电路减小至低于其工作电压时，功率因子改善控制电路就停止其功能，从而相应减小功率的消耗。
文档编号H02M3/28GK1518200SQ20041000163
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月7日 优先权日2003年1月7日
发明者小 博隆, 小辻博隆, 北野三郎, 郎 申请人:夏普株式会社