專利名稱：具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將交流巿電變換為低壓直流的電源裝置，尤其是一種可以滿足用電設(shè)備 待機(jī)要求且待機(jī)時(shí)電源本身耗電極低的電源裝置。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)的電子設(shè)備為了延長使用壽命和節(jié)約能源，都設(shè)置了待機(jī)(STAND-BY)模 式，即在設(shè)備暫時(shí)不工作時(shí)，讓設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)，在待機(jī)模式下，電子設(shè)備的耗電做到 最低。為了保證電子設(shè)備隨時(shí)能夠恢復(fù)工作，電源必須處于工作狀態(tài)，給主機(jī)電路供電，以 便設(shè)備可以隨時(shí)收到開機(jī)信號(hào)?，F(xiàn)在，主機(jī)電路待機(jī)時(shí)的耗電可以做到極低，比如做到微瓦 級(jí)，這樣設(shè)備待機(jī)時(shí)能耗的主要矛盾就轉(zhuǎn)到了電源上。由于開關(guān)電源的高效率，它正在取代 線性電源被廣泛使用在電子設(shè)備的電源電路中，在大電流輸出時(shí)，開關(guān)電源的輸出效率可以 很容易做到90%以上，但當(dāng)輸出功率很低小如小于1W時(shí)，開關(guān)電源的功率就變得很低，很 難做到超過50%。
由于現(xiàn)在許多電子設(shè)備如顯示器、電視機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、傳真機(jī)等大部分時(shí)間都工 作在待機(jī)狀態(tài)，所以，電源在待機(jī)時(shí)的輸出效率就變得尤為重要。為此，國際能源組織(正A, International Energy Agency)提出了 1W計(jì)劃，就是指電子設(shè)備在待機(jī)時(shí)的消耗功率控制在 1W以下，目前美國、歐盟已經(jīng)開始執(zhí)行嚴(yán)格的待機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。為了提高待機(jī)時(shí)開關(guān)電源在小功 率輸出時(shí)的效率，目前常用的方法有1、降低開關(guān)電源工作頻率；2、間歇模式，讓開關(guān)電 源工作在脈沖輸出狀態(tài)；3、在待機(jī)工作供電時(shí)用另外一套小功率的隔離電源供電。這樣做的 結(jié)果是可以將開關(guān)電源在幾乎沒有電流輸出的情況下，將開關(guān)電源本身的功耗降到1W以下。
目前普遍認(rèn)可的待機(jī)解決方案有兩種 一種是，正常輸出功率100-150W以下的電源， 在待機(jī)時(shí)直接釆用間歇模式工作，待機(jī)功耗可以滿足正A提出的待機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，如安森美、Phiphs、 TI的綠色電源芯片都采用這種方式，但采用間歇模式降低待機(jī)功耗是有限的，且工作在間歇 模式時(shí)輸出電源波動(dòng)很大；另一種是，對(duì)正常工作時(shí)輸出功率200W以上的電源，在待機(jī)時(shí) 采用另外一套小功率電源供電的方式，但采用附加電源來降低待機(jī)功耗的辦法無疑是大大增 加了電源的成本。所以，待機(jī)問題迄今為止還沒有完全滿意的解決方案。
對(duì)于開關(guān)電源，其損耗主要由三部分組成1、開關(guān)管在導(dǎo)通和截止過程中的損耗；2、高頻變壓器損耗；3、整流二極管損耗。這三種損耗在每個(gè)開關(guān)周期過程中是固定的，額定輸 出功率越大的開關(guān)電源其固定損耗就越大，但輸出功率越大，固定功耗與輸出功率比例就越 小，這也就是高壓、大功率開關(guān)電源在滿負(fù)荷輸出時(shí)效率相對(duì)較高的原因。可以通過選用導(dǎo) 通、截止特性好的MOFET、高頻損耗小的變壓器和耗散功率小的控制電路來減小開關(guān)電源的 固定損耗，以達(dá)到減少待機(jī)功耗的目的，但這樣做的結(jié)果會(huì)增加電路的成本。降低開關(guān)電源 的工作頻率也可以達(dá)到減小待機(jī)損耗的目的，但減少是比較有限的。
目前開關(guān)電源降低待機(jī)功耗公認(rèn)可行的辦法是在待機(jī)時(shí)讓開關(guān)電源工作在間歇狀態(tài)， 即減少輸出的占空比，但這種辦法降低待機(jī)功耗的效果還是有限的。開關(guān)電源的特點(diǎn)是輸 出功率越大，效率就越高，而輸出功率越小，效率就越低。所以，如果用減小開關(guān)電源面定 功耗的方法來實(shí)現(xiàn)降低開關(guān)電源的待機(jī)功耗，這是從原理上就不容易實(shí)現(xiàn)的高成本提高待機(jī) 輸出效率之路，即不是解決待機(jī)功耗的有效方法。
現(xiàn)有的開關(guān)電源都含有電源管理芯片，為了解決上電電阻的功耗問題，目前普遍采用的 辦法是在芯片里設(shè)置一個(gè)高壓電流源開關(guān)，'當(dāng)開關(guān)電源正常啟動(dòng)后關(guān)閉開關(guān)，但這增加了電 源芯片的工藝難度，也增加了電源管理芯片的成本。 '
現(xiàn)有的電源中的整流濾波電路在電源接通的瞬間有可能產(chǎn)生巨大的濾波電容充電電流， 這個(gè)大電流會(huì)減少濾波電解電容器、電源開關(guān)以及電源插頭、插座的使用壽命，并對(duì)交流巿 電產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。為了解決這個(gè)問題，可采用的措施是在濾波回路加一個(gè)電感線圈或一 個(gè)浪涌電流限制電阻，由于電感線圈的成本、重量和體積的限制，只有在特殊要求的場合才 會(huì)采用電感線圈作為限制浪涌充電電流的解決方案。比較簡單的解決辦法是使用串聯(lián)熱敏 電阻或普通電阻限流，用繼電器、可控硅或其它電子開關(guān)在上電結(jié)東后將電阻短路。但實(shí)際 上由于成本的因素，且許多電子設(shè)備接通巿電后很少再斷開電源(工作在待機(jī)狀態(tài))，所以一 般小功率電子設(shè)備基本不考慮限制浪涌充電電流限制措施。現(xiàn)在的電子設(shè)備在朝著取消機(jī)械 電源開關(guān)的方向發(fā)展，許多'電子設(shè)備只使用輕觸開關(guān)來打開、關(guān)閉電源，在插拔電源插頭時(shí) 有可能在瞬時(shí)造成整流濾波電路的多次上電過程， 一方面是對(duì)上電過程的控制提出了更高的 要求，另一方面也給解決待機(jī)問題提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。
開關(guān)電源中壽命最短(工作負(fù)荷最大)的元件是濾波鋁電解電容器、開關(guān)管和輸出大電 流整流二極管，元器件的壽命是和工作的溫度有密切關(guān)系的，工作溫度每降低1(TC，壽命就 增加一倍，反之，工作溫度每增加1(TC,壽命就減少一倍。從成本和使用壽命等方面考慮， 電源中負(fù)荷最大的幾個(gè)元件的工作溫度一般為40-5(TC,最大不超過6(TC，現(xiàn)有的用電器處 在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由于電源部分還在工作，待機(jī)工作的時(shí)間一般是工作時(shí)間的IO倍以上，如果 假設(shè)工作時(shí)的溫度為55'C，待機(jī)時(shí)的工作溫度為25°C，由于待機(jī)可以延長8倍;的壽命，但由于10倍的工作時(shí)間，顯然待機(jī)時(shí)消耗的壽命時(shí)間是與工作時(shí)消耗的壽命相當(dāng)?shù)摹?綜上所述，現(xiàn)有電子設(shè)備的電源系統(tǒng)的缺點(diǎn)如下
① 滿足不了趨于O待機(jī)功耗的要求；
② 開機(jī)時(shí)，浪涌充電電流影響元器件的壽命；
③ 若取消上電電阻則必須接入高壓開關(guān)，無法降低集成電路的成本。
待機(jī)時(shí)，開關(guān)電源的許多元件處于工作狀態(tài)，大大縮短電源的壽命；
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的電子設(shè)備在待機(jī)時(shí)電源消耗功率較大的問題，本發(fā)明提供一種微功耗(接 近零功耗)待機(jī)的電源，這種電源在設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，主機(jī)電路不消耗任何電能，而電 源的耗電也降到了幾乎可以忽略不計(jì)的水平(最低可做到微瓦級(jí)的耗電)，并且設(shè)備處于等待 啟動(dòng)信號(hào)并隨時(shí)可以重新開機(jī)的狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種全新的電源和實(shí)現(xiàn)待機(jī)功能的設(shè)計(jì)，其技術(shù)方案如下 本發(fā)明的微功.耗待機(jī)電源是由巿電隔離電源、電容降壓整流濾波電源和電源管理電路組成。 設(shè)備正常工作時(shí)，電源管理電路控制巿電隔離電源正常工作，巿電隔離電源提供設(shè)備主機(jī)電 路工作所需的電流；設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，電源管理電路淳制市電隔離電源停止工作，設(shè)備 的待機(jī)任務(wù)完全由電源管理電路完成；電源管理電路工作在與巿電不隔離的區(qū)域，其工作電 流由電容降壓整流濾波電源提供。本發(fā)明的微功耗待機(jī)電源是一種包含了具有處理待機(jī)/啟動(dòng) 信號(hào)和處理開關(guān)電源反饋控制功能的電源管理電路、電容降壓整流濾波電源和巿電隔離電源 的混合電源系統(tǒng)，因此稱之為"具有微功耗待機(jī)功能的容開電源"。在以往的電器設(shè)備中，待 機(jī)功能是由主電路執(zhí)行和完成的，而本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源是由電源中的 電源管理電路執(zhí)行和完成待機(jī)功能的。 ，
本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)使巿電隔離電源停止工作的方 法有多種選擇，常用的有控制開關(guān)管使之停止工作；控制可控硅橋式整流電路使之停止工作； 控制橋式整流器后面的單向可控硅或控制巿電輸入端的繼電器或雙向可控硅使市電隔離電源
停止工作；控制橋式整流器后面的高壓大功率三極管或IGBT或高壓MOS管使市電隔離電源 停止工作；控制由可控硅或高壓'大功率三極管或IGBT或高壓MOS管與繼電器組成的組合開
關(guān)使巿電隔離電源停止工作。
本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的待機(jī)電路在待機(jī)功能啟動(dòng)前和恢復(fù)到正常工 作狀態(tài)后，電源管理電路可以和主機(jī)交換待機(jī)和開機(jī)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明可以使用工作在電容降壓整流濾波電源供電的低電壓開關(guān)電源管理芯片來控制主機(jī)開關(guān)電源的開關(guān)管工作，實(shí)現(xiàn)在沒有上電電阻的情況下完成開關(guān)管的上電軟啟動(dòng)、正常開 關(guān)狀態(tài)的控制及開關(guān)管的保護(hù)。
為了安全方便的控制電源管理電路的工作狀態(tài)，本發(fā)明提供一種雙脈沖變壓器電路，使 用這種電路，用普通的低壓按鍵開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的關(guān)機(jī)(待機(jī))或啟動(dòng)的搡作。
本發(fā)明提供一種用交流巿電的頻率校準(zhǔn)待機(jī)控制芯片內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)的方法用交流電的 周期計(jì)算所需時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的內(nèi)部振蕩的次數(shù)?？梢圆皇褂檬⒕д竦玫捷^高的射間基準(zhǔn)， 有利于簡化電路和降低成本。
'本發(fā)明提供的開關(guān)電源管理芯片，是一種低電壓工藝的芯片，可以解決上電電阻的功耗 問題，因而具有成本低廉和可靠性高的特點(diǎn)。
本發(fā)明具有微功耗待機(jī)功能的容開電源具有如下優(yōu)點(diǎn)
安裝有本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的電子設(shè)備，可以完成各種待機(jī)功能， 并且在待機(jī)狀態(tài)電能的消耗最低可達(dá)到微瓦的數(shù)量級(jí)，這個(gè)待機(jī)能耗大大小于國際能源組織 (IEA)提出的待機(jī)參考標(biāo)準(zhǔn)。使用本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的電子設(shè)備還 可延長設(shè)備的使用壽命。
圖1為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源結(jié)構(gòu)方框示意圖2為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的開關(guān)管控制巿電隔離電源實(shí)施例示意圖； 圖3為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源.的可控硅橋式整流電路控制巿電隔離電源實(shí)施例 示意圖4為可控硅整流濾波電路上電啟動(dòng)時(shí)波形時(shí)序圖5為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的繼電器開關(guān)控制巿電隔離電源實(shí)施例示意圖； 圖6為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的雙向可控硅控制巿電隔離電源實(shí)施例示意圖； 圖7為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的單向可控硅控制巿電隔離電源實(shí)施例示意圖； 圖8為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的一支晶體管控制巿電隔離電源實(shí)施例示意圖； 圖9為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的兩支雙向可控硅的橋式整流電路控制巿電隔離 電源實(shí)施例示意圖10為具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的兩支單向可控硅的橋式整流電路控制巿電隔 離電源實(shí)施例示意圖.；
'圖11為輕觸開關(guān)啟動(dòng)電源管理電路的雙脈沖變壓器信號(hào)耦合電路； 圖12為微功耗待機(jī)電源管理芯片的開關(guān)電源原理圖之一；圖13為微功耗待機(jī)電源管理芯片的開關(guān)電源原理圖之二； 圖14為紅外遙控電視機(jī)微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖之一； 圖15為紅外遙控電視機(jī)微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖之二 . 圖16為傳真機(jī)微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖一； 圖17為傳真機(jī)微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖二； 圖18為計(jì)算機(jī)電源微功耗待機(jī)電路$施例原理圖； 圖19為計(jì)算機(jī)監(jiān)視器微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖； 圖20為打印機(jī)微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖； 圖21為充電器微功耗待機(jī)電路實(shí)施例原理圖。
具儂實(shí)施方式
圖1所示為本發(fā)明具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的結(jié)構(gòu)方框示意圖，該容開電源是由 市電隔離電源(現(xiàn)在一般的電子設(shè)備都選用高效率的開關(guān),源)、電容降壓整流濾波電源和電 源管理電路組成。車機(jī)正常工作時(shí)，市電隔離電源提供主機(jī)所需的電源，巿電隔離電源是開 關(guān)電源的，其工作狀態(tài)可以由電源管理電路控制巿電隔離電源提供給電源管理電路反饋信 號(hào)，電源.管理電路控制開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；主機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，電源管理電路接收到來自 主機(jī)電路或外部的待機(jī)信號(hào)，控制市電隔離電源完全停止工作，這時(shí)，主機(jī)電路由于沒有電 源也停止工作，等待待機(jī)啟動(dòng)信號(hào)的工作交給電源管理電路。當(dāng)電源管理電路接收到恢復(fù)工 作的信號(hào)后(或是電源管理電路產(chǎn)生的定時(shí)開機(jī)信號(hào))，將啟動(dòng)巿電隔離電源使其進(jìn)入工作狀 態(tài)，隨之主機(jī)電路也恢復(fù)工作狀態(tài)，電源管理電路還可將在待機(jī)期間收到的信息發(fā)送給主機(jī) 電路。本發(fā)明的重要特點(diǎn)是待機(jī)任務(wù)不是由主機(jī)電路完成，而是由設(shè)在電源內(nèi)的電源管理 電路完成。 .
現(xiàn)代大規(guī)模CMOS集成電路中待機(jī)(STAND-BY或SLEEP)狀態(tài)的工作電流可以降到 幾個(gè)pA,甚至做到一個(gè)pA以下，但這幾個(gè)pA電流如果通過隔離電源提供，雖然主機(jī)電路 的待機(jī)功率僅幾個(gè)微瓦(pW),但一般隔離電源本身的耗電則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸出的功率。本發(fā)明'
的解決方案是把待機(jī)的任務(wù)交給工作在與巿電未隔離區(qū)域的電源管理電路，而上述電源管理 電路的電源由電容降壓整流濾波電源供給。電容降壓整流濾波電源包括電容降壓電路和整流 濾波電路，電容降壓電路由于電容器本身的有功功率消耗極小，輸出效率高，并且由于電源 管理電路中的待機(jī)芯片在待機(jī)時(shí)工作電流極小，使用幾百PF甚至幾十PF的高壓小容量降壓 電容，即可提供電源管理電路所需的電流，這樣小的電容量對(duì)巿電電源的功率因數(shù)產(chǎn)生的影 響是很小的，因此電容降壓電路的功耗低、'電路簡單、成本低、體積小和輸出效率高的優(yōu)點(diǎn)就充分的發(fā)揮出來了。
巿電隔離電源可選用高效率的開關(guān)電源，當(dāng)電源輸出大電流大功率時(shí)，是由開關(guān)電源輸
出能量；當(dāng)主機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，主機(jī)將發(fā)出指令給電源管理電路來關(guān)閉開關(guān)電源，因此，
開關(guān)電源將不產(chǎn)生任何功耗，主機(jī)電路也不消耗任何電能。主機(jī)將待機(jī)待命的任務(wù)交給電源
里的電源管理電路，該電源管理電路包括有待機(jī)芯片或是電源管理芯片，這時(shí)電源管理電路
將工作在待機(jī)(STAND-BY)狀態(tài)，并隨時(shí)準(zhǔn)備接收重新啟動(dòng)恢復(fù)工作的信號(hào)。電源管理電
路的工作電流由電容降壓整流濾波電源提供，由于電容降壓整流濾波電源自身幾乎不消耗有
功功率，所以僅是電源管理電路消耗電能，可以輕易的做到耗電幾個(gè)mW以下。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)
來到時(shí)，電源管理電路接收啟動(dòng)信號(hào)，并輸出信號(hào)來啟動(dòng)開關(guān)電源，使開關(guān)電源進(jìn)入工作狀
態(tài)，隨后主機(jī)電路也恢復(fù)正常工作。
本發(fā)明具有微功耗待機(jī)功能的容開電源充分地發(fā)揮了開關(guān)電源大功率輸出時(shí)效率高，電
容降壓電路絕對(duì)損耗小的特點(diǎn)，而把待機(jī)電路轉(zhuǎn)移到非隔離電源區(qū)域，這里充分地結(jié)合了
CMOS低功耗IC工作電流小和電容降壓電路提供微小電流功耗小及電容成本低、體積小的優(yōu)
點(diǎn)，并且由于接入的電容量很小，對(duì)交流巿電電源的功率因數(shù)幾乎沒有影響的優(yōu)點(diǎn)。幾種電
路的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到了一起達(dá)到了完美的組合。
圖2是本發(fā)明具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的一個(gè)實(shí)施例。要使巿電隔離電源(開關(guān)
電源)停止工作，最簡單的辦法就是切斷開關(guān)管的激勵(lì)信號(hào)。圖2中開關(guān)管Tl和變壓器的
Ll、 L2、 L4構(gòu)成最簡單的RCC開關(guān)電源；降壓電容C1、橋式整流器Q、穩(wěn)壓f ZD和濾波
電容器C3構(gòu)成電容降壓整流濾波電源；電源管理電路由雙穩(wěn)態(tài)電路、光耦N1和晶體管T2
組成。當(dāng)主機(jī)電路正常工作時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出低電平，T2截止，開關(guān)電源正常工作。當(dāng)光
耦N1收到主機(jī)或外來的待機(jī)信號(hào)時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出高電平，T2導(dǎo)通，開關(guān)管T1將停止
工作，開關(guān)電源沒有輸出。因此，.待機(jī)時(shí)，主機(jī)電路和主開關(guān)電源不消耗任何能量。當(dāng)啟動(dòng)
信號(hào)到達(dá)時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出高電平，開關(guān)電源恢復(fù)工作，主機(jī)電路也隨"之恢復(fù)工作。
圖3是采用可控硅橋式整流電路控制巿電隔離電源實(shí)施例的示意圖?？煽毓铇蚴秸麟?
路在控制電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載的電路中已經(jīng)廣泛的使用。在本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功
能的容開電源中,.在巿電隔離電源正常工作狀態(tài)，橋式整流電路中的可控硅相當(dāng)于一個(gè)二極
.管，實(shí)際上只是在交碌電的峰值附近導(dǎo)通，即在交流峰值大于濾波電容上電壓時(shí)導(dǎo)通，待
機(jī)電路中的待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5不斷發(fā)出觸發(fā)脈沖，通過脈沖變壓器B2加
到單向可控硅S的控制極，當(dāng)巿電電壓高于濾波電容C上的電壓時(shí)，加正向電壓的可控硅輪
流導(dǎo)通，給濾波電容C充電；當(dāng)待機(jī)芯片通過光耦N1接收到待機(jī)信號(hào)后，將停止發(fā)出可控
硅觸發(fā)脈沖，可控硅橋式整流電路停止工作，巿電隔離電源也停止工作，待機(jī)控制電路的工作電流由電容降壓全波整流電路提供，這時(shí)可控硅起到的是開關(guān)作用。
可控硅在控制電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載方面的使用是廣泛的，但在控制電容負(fù)載方面從 未見過介紹資料，這里主要的問題就是在開機(jī)瞬間，當(dāng)濾波電容上的電壓為零時(shí)，如何防止 通過可控硅的電流過大燒毀可控硅，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的方法是控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，使濾誕電 容上的充電電壓分若干個(gè)周期達(dá)到正常工作時(shí)的電壓，即控制每個(gè)周期內(nèi)的充電電流，直到 濾波電容進(jìn)入正常工作狀態(tài)為止。通過圖4可以說明在t控硅整流濾波電路在接通交流電源 的瞬間，外接交流巿電、'可控硅的觸發(fā)脈沖以及濾波電容器的充電電壓之間的時(shí)序關(guān)系。圖 4a是外加交流電壓波形，有效值為220V、周期為20mS，圖4b是單片機(jī)輸出的可控硅觸發(fā) 脈沖時(shí)序，脈沖的周期小于交流電的周期，如果要在50個(gè)周期內(nèi)使濾波電容上的電壓從0到 交流電壓的最大值Um,可設(shè)置觸發(fā)脈沖的周期為9.95mS,啟動(dòng)時(shí)第一個(gè)脈沖出現(xiàn)9.95mS 處即交流電壓過零前50|aS處，對(duì)應(yīng)的交流電壓瞬時(shí)值為4.87V,即相當(dāng)于4.87V的脈沖電 壓對(duì)初始電壓為零的濾波電容器充電。假設(shè)470nF的電解電容器的ESR(等效串聯(lián)電阻)為0.4 Q,考慮到整流二極管和可控硅的正向?qū)▔航禐?.7V和1.8V,則充電的峰值電流不會(huì)超 過5.9A,由于觸發(fā)選在交流的下降段，充電電流迅速下降。第二個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在19.90mS 處即交流電壓過零前100pS處，對(duì)應(yīng)的交流電壓瞬時(shí)值為9.74V,這時(shí)濾波電容器經(jīng)過上半 周的充電已經(jīng)有一定的電壓，瞬時(shí)的充電電流就不會(huì)太大。這樣經(jīng)過IOO個(gè)充電周期，濾波 電容器上的電壓逐步達(dá)到交流電的峰值，這既保護(hù)了可控硅不會(huì)由于瞬時(shí)過電流燒毀，同時(shí) 又避免電解電容器在上電時(shí)由于大電流沖擊造成壽命縮短。圖4c是對(duì)應(yīng)的濾波電容器充電電 壓的波形圖，可以看到濾波電容器上的充電電壓是逐漸上升的。'采用圖4所示的脈沖時(shí)序， 可以限制開機(jī)時(shí)的浪涌電流，用單片機(jī)或數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)這樣的脈沖是很容易的，故在此 不詳細(xì)敘述?？刂茷V波電容器上電過程也可以采用大功率三極管、IGBT或高壓大功率MOS 管，也是采用控制導(dǎo)通時(shí)間的辦法控制濾波電容器的充電電流。
可控硅的觸發(fā)可采用光耦，也可采用變壓器觸發(fā)，本實(shí)施例釆用的是變壓器觸發(fā)方式。 電源管理電路主要由待機(jī)芯片、脈沖變壓器B2和光耦N1組成，它的任務(wù)是觸發(fā)可控硅S、 接收和識(shí)別待機(jī)和啟動(dòng)信號(hào)，并控制巿電隔離電源的是否工作。待機(jī)芯片可以是單片機(jī)，也 可以制成專用電路以降低成本。圖4b所示的可控硅觸發(fā)脈沖是周期不變的脈沖組，這種脈沖 可以有效的減小開機(jī)上電時(shí)濾波電容的浪涌充電電流，但不能保證在每個(gè)充電周期內(nèi)的充電 電流時(shí)相同的。通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，可以得到最佳的可控硅觸發(fā)脈沖的周期，以保證濾波電容 在每個(gè)周期都可以均勻的充電。本實(shí)施例使用50Hz交流電，對(duì)于其它頻率和電壓的交流電 可采用不同的脈沖周期和脈沖個(gè)數(shù)啟動(dòng)濾波電容的上電過程。
當(dāng)隔離電源控制電路接收到啟動(dòng)信號(hào)后，待機(jī)芯片將控制可控硅在若干個(gè)周期內(nèi)專通，間逐步延長，直到整流濾波電路正常工作為止，交流同步信號(hào)加到待機(jī)電路的輸入端6,保 證待機(jī)控制信號(hào)提供的觸發(fā)信號(hào)能精確地控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間。
與其它方式相比，采用可控硅橋式整流器控制巿電隔離電源的優(yōu)點(diǎn)在于①采用開關(guān)管 控制巿電隔離電源時(shí)，當(dāng)開關(guān)管截止工作時(shí)，實(shí)際上整流濾波電路和晶體管T2還處于工作狀 態(tài)，電阻Rl、 R2和濾波電容的漏電流還會(huì)產(chǎn)生一部分功耗，而可控硅全波整流電路不工作 時(shí)，整流濾波電路和開關(guān)電源不消耗電能；②采用開關(guān)管控制巿電隔離電源時(shí)，濾波電容器 C長期處于工作狀態(tài)會(huì)減少電容器的使用壽命，而本實(shí)施例的可控硅橋式整流電路可以避免 這個(gè)問題；③在以往的橋式整流電路濾波電路中，在開機(jī)的瞬間巨大的充電電流對(duì)濾波電解 電容器的壽命也會(huì)造成損害，使用本發(fā)明的可控硅全波橋式整流電路在電源接通的初期控制 電解電容器的充電電流，可以延長電解電容的使用壽命。因此，使用可控硅關(guān)斷橋式整流電 路，可大大延長濾波電容的使用壽命，這將是全波整流濾波電路的發(fā)展方向。
圖5所示為采用繼電器控制巿電隔離電源的通斷的容開電源示意圖。該實(shí)施例是在巿電 輸入端加繼電器J,繼電器的優(yōu)點(diǎn)是可以可靠地切斷電源。在家用電器(如電視機(jī)、DVD、 音響等)上都有一個(gè)按鍵式電源開關(guān)，如果將這個(gè)電源開關(guān)換成由繼電器操作控制的按鍵開 關(guān)，這既符合人們手動(dòng)開關(guān)機(jī)的習(xí)慣，又可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)和遙控開關(guān)機(jī)的功能。
圖6所示為采用雙向可fe硅加在巿電隔離電源輸入端來控制市電隔離電源的通斷的方 案，圖6中降壓電容C1、 二極管D1和D2、穩(wěn)壓管ZD和濾波電容C3組成半波整流濾波電 路，構(gòu)成電容降壓整流濾波電源。待機(jī)芯片和光耦N1組成電源管理電路。本方案比圖3可 控硅全波橋式整流電路的優(yōu)越之處在于由于采用了電容降壓半波整流濾波電路及觸發(fā)雙向 可控硅，使得可控硅的觸發(fā)電路簡單，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5可以直接接到雙 向可控硅BCR的控制極，這就提高了觸發(fā)可靠性并降低了觸發(fā)功率。本實(shí)施例同樣是在待機(jī) 狀態(tài)時(shí)完全切斷巿電隔離電源的巿電輸入，更具有體積小、成本低的特點(diǎn)。因此，可以做成 獨(dú)立的模塊電路方便地改造現(xiàn)有各種電子設(shè)備，以達(dá)到節(jié)能的目的。同樣，與可控硅全波整 流電路一樣，在雙向可控硅接通的瞬間，需要控制雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，即在啟動(dòng)時(shí)使雙 向可控硅在每一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間逐漸增加，以防止由于濾波電容的充電電流燒毀雙向可 控硅。
另外，也可以采用在橋式鲞流電路和濾波電容器之間加一支高壓三極管或MOS管的方 法來控制開關(guān)電源的通斷，圖7是采用高壓三極管的原理示意圖，待機(jī)芯片、N1和N4組成 電源管理電路。'芷常工作時(shí)待機(jī)芯片的輸出端5輸出高電平，光耦N4導(dǎo)通，T3、 T4也導(dǎo)通， 整流濾波電路正常工作。當(dāng)光耦N1收到待機(jī)信號(hào)后，待機(jī)芯片輸出端5輸出低電平，N4、 T3、 T4截止，主開關(guān)電源停止工作。當(dāng)N1收到開機(jī)信號(hào)時(shí)，待機(jī)芯片輸出端5輸出一連串預(yù)先設(shè)置的脈沖，通過N4控制T3工作在放大狀態(tài)，完成濾波電容C的上電過程，上電結(jié)東 后，待機(jī)芯片輸出端5輸出高電平，使T3進(jìn)入飽和狀態(tài)，開關(guān)電源正常工作。同樣T3起到 兩個(gè)作用 一個(gè)是在待機(jī)時(shí)切斷主電源的輸入，另一個(gè)是在主電源通電時(shí)限制濾波電容的浪 涌充電電流。使用高壓三極管或/高壓MOS管的優(yōu)點(diǎn)在于上電時(shí)三極管或MOS管表現(xiàn)為串聯(lián) 電阻，可使濾波電容的上電更加平緩，并縮短上電的時(shí)間，另外導(dǎo)通時(shí)三極管和MOS管的 功耗大大小于可控硅，'因而可以減少損耗和發(fā)熱。
圖8所示為一個(gè)單向可控硅和一個(gè)雙向可控硅組成的可控硅橋式整流電路控制市電隔離 電源的方案。圖8中待機(jī)芯片、光耦N1構(gòu)成電源管理電路，電容降壓整流濾波電源提供電 源管理電路的工作電流。主機(jī)電路正常工作時(shí)，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5和7輪 流輸出脈沖使雙向可控硅BCR和單向可控硅S輪流導(dǎo)通，保證雙向可控硅BCR、單向可控 硅S、 二極管D5和D6組成的橋式整流電路正常工作。待機(jī)時(shí)，待機(jī)芯片停止發(fā)送可控硅觸 發(fā)脈沖，雙向可控硅BCR和單向可控硅S關(guān)斷，開關(guān)電源也停止工作。當(dāng)待機(jī)芯片接收到光 耦N1傳來的開機(jī)信號(hào)后，將觸發(fā)雙向可控硅BCR和單向可控硅S使橋式整流電路恢復(fù)工作 狀態(tài)。同樣，為了限制濾波電容器C上電時(shí)過大的浪涌充電電流，待機(jī)芯片需控制雙向可控 硅BCR和單向可控硅S在每各周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間逐漸增加，以限制每個(gè)周期內(nèi)的充電電流。 在控制濾波電容器C的上電過程中，也可采用待機(jī)芯片只觸發(fā)單向可控硅S的辦法實(shí)現(xiàn)濾波 電容器的逐步充電，濾波電容器的上電過程完成后，待機(jī)芯片輪流控制雙向可控硅BCR和單 向可控硅S導(dǎo)通使整流電路正常工作。
圖9所示為兩個(gè)個(gè)雙向可控硅組成的可控硅橋式整流電路控制巿電隔離電源的方案。圖 中待機(jī)芯片、光耦N1構(gòu)成電源管理電路，電容器C1、 C2、 二極管D9-12、 Dl、 D2、 D3和 C3組成的電容降壓全波整流濾波電源提供電源管理電路的工作電源。主機(jī)電路正常工作時(shí)， 待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5和7輪流輸出脈沖使雙向可控硅BCR1和BCR2輪流導(dǎo) 通，保證D5、 D6、 BCR1和BCR2組成可控硅全波橋式整流電路正常工作，該電路的特點(diǎn)是， 雙.向可控硅采用第三象限觸發(fā)，如果采用正脈斗的的第四象限觸發(fā)，需要的觸發(fā)功率較大， 這將增加待機(jī)時(shí)的功耗，而采用第三象限觸發(fā)，觸發(fā)功率成倍的減小，本發(fā)明中利用的是電 容器放電產(chǎn)生觸發(fā)電流，從而實(shí)現(xiàn)了第三象限觸發(fā)。待機(jī)時(shí)，待機(jī)芯片停止發(fā)送可控硅觸發(fā) 脈沖，橋式整流電路停止工作，開關(guān)電源也停止工作。
圖10所示為兩個(gè)個(gè)單向可控硅組成的可控硅橋式整流電路控制巿電隔離電源的方案。 本實(shí)施例與圖3的實(shí)施例的區(qū)別在于單向可控硅的觸發(fā)電路非常簡單,由于將電源控制電路 的地接在整流電路的高壓輸出端上，可以實(shí)現(xiàn)待機(jī)芯片輸出直接觸發(fā)兩個(gè)單向可控硅，更適 合于大功率控制的場合。在一些電子設(shè)備上，常使用薄膜開關(guān)或微動(dòng)開關(guān)等低壓開關(guān)啟動(dòng)或關(guān)閉設(shè)備，由于這類 開關(guān)是不具有巿電隔離能力的低壓開關(guān)，所以不能直接連接在容開電源的電源管理電路上控 制電子設(shè)備的待機(jī)或啟動(dòng)。圖ll所示為本發(fā)明提供的一種用普通低壓開關(guān)或按鍵控制本發(fā)明 的電源管理電路的方法，以實(shí)現(xiàn)用低壓開關(guān)啟動(dòng)或關(guān)閉電子設(shè)備的功能，而低壓開關(guān)或按鍵 不能直接操控工作在非巿電隔離的電源管理電路，必須通過脈沖變壓器電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)電源管 理電路的控制。本實(shí)施例中采用了由脈沖變壓器Bl、 B2組成的雙脈沖變壓器電路來控制電 源管理電路的。脈沖變壓器Bl的信號(hào)輸入線圈Lll為信號(hào)輸入端與待機(jī)芯片的信號(hào)輸出端1 相連，脈沖變壓器B2的信號(hào)輸出線圈L21為信號(hào)輸出端與待機(jī)芯片信號(hào)輸入端2相連，只 有在信號(hào)傳遞線圈L12和L22形成回路的情況下，信號(hào)才能從輸入端到達(dá)輸出端。信號(hào)傳遞 線圈L12和L22與信號(hào)輸入線圈Lll及信號(hào)輸出線圈L21之間有足夠的絕緣強(qiáng)度，以保證在 接觸到信號(hào)傳遞線圈L12和L22時(shí)不會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。待機(jī)芯片的信號(hào)輸出端1不斷發(fā)出脈 沖信號(hào)，如果信號(hào)傳遞線圈L12和L22形成不了回路，待機(jī)芯片的信號(hào)輸入端2接收不到信 號(hào)，芯片沒有動(dòng)作， 一旦按下開關(guān)K,信號(hào)傳遞線圈形成回路，待機(jī)芯片信號(hào)輸入端2接收 到脈沖信號(hào)，芯片可以執(zhí)行啟動(dòng)或待機(jī)的指令。在待機(jī)芯片信號(hào)輸出端1發(fā)出的脈沖信號(hào)可 以是編碼的信號(hào)，以避免信號(hào)輸入端2接收到誤動(dòng)作信號(hào)。待機(jī)芯片發(fā)出的脈沖信號(hào)可以是 占空比很小的脈沖，即可保證芯片在待機(jī)時(shí)的消耗功率很小。
電源管理電路在接收紅外遙控信號(hào)以及整流濾波電路上電啟動(dòng)可控硅時(shí)，都需要比較準(zhǔn) 確的時(shí)間基準(zhǔn)， 一般的單片機(jī)都是采用石英晶振提供準(zhǔn)確時(shí)間基準(zhǔn)，而在本發(fā)明的微功耗待 機(jī)電源系統(tǒng)中，可以使用交流電50Hz作為時(shí)間基準(zhǔn)，在本發(fā)明的使用待機(jī)芯片和電源管理 芯片的實(shí)施例中，交流電時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)是通過R3送的信號(hào)輸入端6的。經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)證明， 交流電的周期作為時(shí)間基準(zhǔn)是完全可以滿足識(shí)別紅外遙控信號(hào)和觸發(fā)可控硅啟動(dòng)整流濾波電 路的時(shí)間基準(zhǔn)的要求。不使用石英晶振，既簡化了電路，又降低了電路成永。
使用市電交流電作為待機(jī)芯片的時(shí)間基準(zhǔn)可釆用兩種方式 一種是用50Hz交流電的頻 率檢測芯片的振蕩頻率后，如發(fā)現(xiàn)與初始設(shè)置的內(nèi)部時(shí)鐘頻率不一樣，就調(diào)整振蕩頻率。一 般芯片內(nèi)部的振蕩都是采用RC振蕩，隨時(shí)間、溫度、工作電壓的變化，振蕩頻率會(huì)有所變 化；當(dāng)頻率變化后，采用調(diào)整振蕩器內(nèi)部電阻或振蕩器工作電壓的辦法，可以將芯片內(nèi)部時(shí) 鐘的振蕩頻率調(diào)整到初始的設(shè)置值，目前大部分的單片機(jī)都具有這種功能.。另一種方法是用 50Hz交流電的周期對(duì)芯片的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩進(jìn)行記數(shù)，算出一個(gè)或若干個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)所需的時(shí)鐘 周期，在每次使用時(shí)間基準(zhǔn)前進(jìn)行測量和計(jì)算，雖然內(nèi)部時(shí)鐘的振蕩.頻率會(huì)隨時(shí)間變化，但 在短時(shí)間內(nèi)還應(yīng)該是很穩(wěn)定的，所以芯片的時(shí)間基準(zhǔn)在使用前進(jìn)行測量和計(jì)算，然后馬上使 用，應(yīng)該是很準(zhǔn)確的。比較上面兩種方法，如果使用的時(shí)間基準(zhǔn)很接近時(shí)鐘的振蕩周期，采用第一種方法比較簡單；若使用的時(shí)間基準(zhǔn)是內(nèi)部時(shí)鐘周期的數(shù)百倍或上千倍以上，則采用
第二種方法更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。 一般待機(jī)芯片的時(shí)鐘周期都在微秒級(jí)，而所使用的時(shí)間基準(zhǔn)都' 在亳秒以上，所以采用第二種方案是比較好的。
巿電隔離電源可采用開關(guān)電源，而開關(guān)電源正在向使用電源管理芯片的方向發(fā)展，使用 電源管理芯片可使開關(guān)電源具有軟啟動(dòng)、變換頻率以及過流、過壓和欠壓保護(hù)等開關(guān)電源管 理功能。在本發(fā)明的待機(jī)芯片中也可增加開關(guān)電源管理的功能，形成電源管理芯片，所謂管 理是使開關(guān)電源具有軟啟動(dòng)、變換頻率以及過流、過壓和欠壓保護(hù)等功能。
圖12是微功耗待機(jī)的電源管理芯片的開關(guān)電源原理圖。Cl、 Dl'、 D2、 ZD、 C3組成電 容降壓整流濾波電源，提供待機(jī)時(shí)的電源；電源管理芯片、Nl和雙向可控硅BCR完成待機(jī) 控制功能；電源管理芯片、脈沖變壓器B2、光耦N2和N3完成開關(guān)電源的電源管理功能。 這個(gè)電源的特點(diǎn)是沒有上電電阻，電源管理芯片與主機(jī)開關(guān)電源不共地，待機(jī)時(shí)主機(jī)開關(guān)電 源完全停止工作。電源啟動(dòng)時(shí)，電源管理芯片提供可控硅BCR啟動(dòng)的脈沖，使二極管D5-D8 和濾波電容C組成的主機(jī)開關(guān)電源的整流濾波電路進(jìn)入正常工作；同時(shí)，電源管理芯片的開 關(guān)管控制信號(hào)輸出端3通過脈沖電壓器B2提供開關(guān)管T1導(dǎo)通的脈沖，可以使開關(guān)管軟啟動(dòng) 進(jìn)入工作狀態(tài)。開關(guān)電源正常工作時(shí)，光耦N3將檢測到開關(guān)電源的輸出電壓信號(hào)送到電源 '管理芯片的信號(hào)輸入端4,通過改變電源管理芯片開關(guān)管控制信號(hào)輸出端3輸出脈沖寬度， 控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)穩(wěn)壓的目的。在開關(guān)管Tl的源極電阻兩端并聯(lián)光耦N2，可以檢 測開關(guān)管的工作電流，電流信號(hào)送到電源管理芯片的反饋信號(hào)輸入端9,'電源管理芯片根據(jù) 不同的負(fù)載來控制開關(guān)電源工作在最佳的頻率上，并對(duì)開關(guān)管進(jìn)行過流保護(hù)；電源管理芯片 的工作電流主要由脈沖變壓器的線圈L3、 二極管D4提供，電源管理芯片通過電源端口 l檢 測到開關(guān)電源的工作電壓，可以對(duì)開關(guān)管進(jìn)行過壓或欠壓保護(hù)，以上的各種對(duì)開關(guān)電源的管 理功能都是通過調(diào)整信號(hào)輸出端3輸出脈沖的寬度改變開關(guān)管T1的工作頻率和導(dǎo)通時(shí)間實(shí)現(xiàn) 的。當(dāng)光耦N1接收到待機(jī)信號(hào)時(shí)，電源管理芯片停止發(fā)送雙向可控硅BCR觸發(fā)脈沖和開關(guān) 管T1柵極導(dǎo)通脈沖，相應(yīng)的橋式整流濾波電路和主開關(guān)電源都停止工作，電源管理芯片的工 作電流由電容降壓整流濾波電源提供，電源管理芯片等待開機(jī)信號(hào)。本發(fā)明的電源管理芯片 實(shí)際上是使用了電容降壓整流濾波電源作為輔助電源來提供主機(jī)開關(guān)電源上電的電源，這樣 就用低壓電源管理芯片解決了上電電阻的功耗問題。低壓芯片具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，這將更容 易普及使用電源管理芯片，提高開關(guān)電源的輸出效率。
圖13是微功耗待機(jī)的電源管理芯片的開關(guān)電源的另一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖12的實(shí) 施例的主要區(qū)別在于電源管理電路釆用電容降壓全波橋式整流電路供電，電源管率芯片與主 開關(guān)電源共地。雖然電容降壓整流電路比較復(fù)雜，但電源管理電路和主開關(guān)電源之間的反饋和控制信號(hào)是直接耦合，故電路大大簡化。由于是電源管理電路和主開關(guān)電源之間可以直接 偶合，所以電源管理芯片可以從主開關(guān)電源得到更多的反饋信號(hào)，如通過R8可以得到主開 關(guān)電源的輸入電壓的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的過壓、欠壓保護(hù)以及工作在不同電壓下時(shí)開關(guān)管 工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換等功能，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源在更寬的電壓范圍下工作。
圖14是本發(fā)明微功耗待機(jī)的容開電源應(yīng)用于紅外遙控電視機(jī)的實(shí)施例。待機(jī)芯片、紅 外信號(hào)接收模塊M、光耦N1、雙脈沖變壓器B1和B2組成電源管理電路，雙向可控硅BCR 接在橋式整流濾波電路的前面，用于待機(jī)時(shí)切斷主開關(guān)電源的巿電交流輸入，相當(dāng)于電源開 關(guān)的作用。電容降壓半波整流濾波電源提供待機(jī)芯片和紅外遙控信號(hào)接板模塊的工作電流。 當(dāng)紅外接收模塊接收到紅外遙控信號(hào)后，輸出到待機(jī)芯片的紅外信號(hào)輸入端4,待機(jī)芯片將 對(duì)其進(jìn)行解碼并判斷其是否是開機(jī)信號(hào)，若為開機(jī)信號(hào)，則執(zhí)行主機(jī)開關(guān)電源整流濾波電路 上電程序，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5輸出觸發(fā)脈沖，在若干個(gè)周期內(nèi)控制可控硅 BCR在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間逐步增加，避免濾波電容器承受巨大的充電電流。啟動(dòng)程序完 成后，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)脈沖輸出端5在交流峰值到達(dá)前2mS內(nèi)發(fā)一個(gè)可控硅觸'發(fā)脈沖 組，即可保證可控硅在每個(gè)周'期內(nèi)都可以導(dǎo)通，從而開關(guān)電源正常工作，電視機(jī)也進(jìn)入正常 工作狀態(tài)。紅外遙控信號(hào)由紅外接收模塊接收后，送到待機(jī)芯片的紅外信號(hào)輸入端4,經(jīng)待 機(jī)芯片整形后從紅外信號(hào)輸出端8.輸出并通過光耦N5發(fā)送到電視機(jī)內(nèi)的MCU芯片的紅外信 號(hào)接收端。當(dāng)紅外接收模塊收到關(guān)機(jī)信號(hào)時(shí)，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)輸出端5將停止發(fā)送可 控硅觸發(fā)信號(hào)，雙向可控硅BCR停止工作，周時(shí)，開關(guān)電源和電視機(jī)也停止工作，電視機(jī)進(jìn) 入持機(jī)狀態(tài)。電視機(jī)可以通過輕觸開關(guān)K啟動(dòng)或關(guān)閉，待機(jī)芯片的待機(jī)信號(hào)輸出端l不斷發(fā) 出脈沖，當(dāng)按下輕觸開關(guān)K后，脈沖信號(hào)將通過脈沖變壓器B1、 B2到達(dá)待機(jī)芯片的待機(jī)信 號(hào)輸入端2，待機(jī)芯片收到脈沖后，為了防止誤動(dòng)作，可以讓待機(jī)信號(hào)輸出端l改變時(shí)間或 改變脈寬再發(fā)一組脈沖，確認(rèn)輕觸開關(guān)K按下后便可啟動(dòng)雙向可控硅BCR。本實(shí)施例中待 機(jī)芯片使用單片機(jī)，單片機(jī)和紅外接收模塊的工作電流為2mA,工作電壓為4V,所以待機(jī) 時(shí)的功耗為8mW。這個(gè)電路同樣適用于紅外遙控的各種家用電器如DVD、機(jī)頂盒、空調(diào)、 家庭影院等。使用本發(fā)明的方案，可以省掉電源開關(guān)，并達(dá)到待機(jī)時(shí)基本不耗電的效果，大 大的方便使用者。 -
大屏幕的電視機(jī)，開關(guān)電源的功率一般在200-300W以上，主電源的輸入濾波電容在 1000uF以上，如果使用可控硅控制整流濾波電路，必須采用大電流可控硅，這將增加電源的 成本。圖15所示為由可控硅與繼電器組成的組合開關(guān)控制巿電隔離電源的方案。本實(shí)施例是 采用可控硅和繼電器同時(shí)控制橋式整流濾波電路，待機(jī)時(shí)繼電器釋放，繼電器接點(diǎn)J1打開，
可控硅BCR也處于關(guān)斷狀態(tài)，主開關(guān)電源沒有電源輸入，處于停止工作狀態(tài)。當(dāng)電源管理芯片收到開機(jī)信號(hào)時(shí)，電源管理芯片的5端輸出一串脈沖，控制可控硅的導(dǎo)通完成主電源橋式
整流濾波電路的上電過程，然后電源管理芯片的3端輸出脈沖控制開關(guān)管完成軟啟動(dòng)過程，
開關(guān)電源的輔助電源有輸出，電源管理芯片控制三極管T2導(dǎo)通、繼電器J吸合，可控硅BCR
被短路不起作用，開關(guān)電源進(jìn)入正常工作狀態(tài)，在J1接通的過程中，接點(diǎn)承受的電壓僅是可
控硅的導(dǎo)通電壓，故不會(huì)產(chǎn)生拉弧打火的現(xiàn)象。當(dāng)電源管理芯片收到待機(jī)信號(hào)時(shí)，電源開始
斷電程序.，首先電源管理芯片的3端輸出可控硅的觸發(fā)脈沖，電源管理芯片的3端輸出低電
平，繼電器J釋放，接點(diǎn)J1打開，可控硅BCR導(dǎo)通，隨后電源管理芯片的3端停止輸出觸
發(fā)脈沖，可控硅截止，橋式整流濾波電路沒有輸入，開關(guān)電源停止工作，在這一過程中，繼
電器接點(diǎn)Jl同樣不會(huì)產(chǎn)生拉弧、打火。繼電器也可使用自鎖繼電器，以減少繼電器吸合時(shí)的
耗電?？煽毓璧膬?yōu)點(diǎn)是無觸點(diǎn)開關(guān)，但缺點(diǎn)是過載能力差；繼電器有觸點(diǎn)開關(guān)，特點(diǎn)是過載
能力強(qiáng)，本實(shí)施例正是充分結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在高壓、大電流的場合可以大大降低
單獨(dú)使用一種開關(guān)元件時(shí)的要求。同樣也可以使用大功率三極管、IGBT或高壓大功率MOS
管與繼電器組成的組合開關(guān)，在待機(jī)和開機(jī)的瞬間讓大功率三極管、IGBT或高壓大功率MOS
管工作，以減少繼電器的接點(diǎn)在開關(guān)瞬間的負(fù)荷。
圖16是本發(fā)明微功耗待機(jī)的容開電源應(yīng)用于傳真機(jī)的實(shí)施例，電源管理電路主要由待
機(jī)芯片和光耦N2組成。當(dāng)電話話簡摘機(jī)、電話線有振鈴信號(hào)時(shí)，通過光耦N2將信號(hào)加到待
機(jī)芯片的輸入端2,待機(jī)芯片判定是電話線內(nèi)有振鈴或忙音信號(hào)后，待機(jī)芯片的可控硅觸發(fā)
輸出端5發(fā)出可控硅啟動(dòng)信號(hào)，接通主機(jī)開關(guān)電源的交流電輸入，使主機(jī)開關(guān)電源進(jìn)入正常
工作狀態(tài)，傳真機(jī)也迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，和電話線交換信號(hào)，開始接收或發(fā)送傳真，傳真結(jié)
東后電話線內(nèi)沒有信號(hào)，待機(jī)芯片的輸入端口 2沒有信號(hào)輸入，待機(jī)芯片判定傳真機(jī)需進(jìn)入
待機(jī)狀態(tài)，經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)后，待機(jī)芯片停止發(fā)出可控硅觸發(fā)脈沖，傳真機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀
態(tài)，等待下一次工作信號(hào)的到來。本實(shí)施例中的待，芯片可以由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
由于待機(jī)芯片的工作電流很小，比如lmA以下，所以待機(jī)芯片也可以使用電話線的電
源供電，圖17是微功耗待機(jī)電路用于傳真機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例原理圖，由于待機(jī)芯片由電話線
供電，待機(jī)芯片不能直接控制可控硅而要通過一個(gè)脈沖變壓器B2觸發(fā)可控硅。脈沖變壓器
Bl的作用是給待機(jī)芯片提供交流巿電的同步信號(hào)，以提供時(shí)間為基準(zhǔn)。在本實(shí)施例.中使用'￥
向可控硅是為了減小觸發(fā)電流從而減小待機(jī)芯片的工作電流，來減少電話線上消耗的電流。
圖18是微功耗待機(jī)電路用于計(jì)算機(jī)電源的實(shí)施例原理圖，電源管理電路由待機(jī)芯片、光
耦N1和N2、雙脈沖變壓器B1和B2組成。在主開關(guān)電源處于關(guān)機(jī)(待機(jī))狀態(tài)時(shí)，通過設(shè)
置在計(jì)算機(jī)主機(jī)上的電源按鈕K1可以接通待機(jī)芯片上的啟動(dòng)信號(hào)，從而啟動(dòng)主機(jī)開關(guān)電源。
另外本發(fā)明還提供了 一種通過計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)上的專門按鍵啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的方案將鍵盤或鼠標(biāo)的5V電源線并聯(lián)在雙脈沖變壓器Bl、 B2的信號(hào)傳遞線圈上，按下鍵盤上的專用開關(guān)
K2以形成脈沖的信號(hào)通路來完成啟動(dòng)信號(hào)的傳遞，鍵盤內(nèi)單向可控硅S在主機(jī)開關(guān)電源不工
作時(shí)是不導(dǎo)通的，以防止形成待機(jī)啟動(dòng)信號(hào)的回路，當(dāng)主機(jī)開關(guān)電源啟動(dòng)后，單向可控硅S
導(dǎo)通，提供鍵盤工作所需.的+5V電源。而在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行中，誤觸到開關(guān)K2時(shí)，由于沒
有直流通路所以不會(huì)短路電源。關(guān)機(jī)時(shí)待機(jī)芯片通過N1收到計(jì)算機(jī)主板的關(guān)機(jī)信號(hào)，電源
管理電路切斷主機(jī)開關(guān)電源的交流電源輸入，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。另外，持續(xù)按計(jì)算機(jī)
主機(jī)上的電源按鈕K1，待機(jī)芯片判定是關(guān)機(jī)信號(hào)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)。同樣也可以使用遠(yuǎn)程信
號(hào)控制計(jì)算機(jī)的開機(jī)和關(guān)機(jī)(待機(jī))。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都具有遠(yuǎn)程信號(hào)控制的功能，即用電信號(hào)
可以開機(jī)或關(guān)機(jī)，當(dāng)遠(yuǎn)程開機(jī)或關(guān)機(jī)信號(hào)到達(dá)光耦N2的輸入端后，從N2輸出端送到待機(jī)芯
片，經(jīng)識(shí)別后即可執(zhí)行開機(jī)或關(guān)機(jī)信號(hào)。 V
圖19是微功耗待機(jī)電路用于顯示器的實(shí)施例原理圖。當(dāng)計(jì)算機(jī)待機(jī)、休眠、關(guān)機(jī)或視.
頻電纜沒有插好時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器收不到行、場同步信號(hào)，監(jiān)視器便進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)待機(jī)
芯片探測到場同步信號(hào)是即刻恢復(fù)工作狀態(tài)。使用監(jiān)視器上的電源開關(guān)鍵也可以方便的開關(guān)
監(jiān)視器，實(shí)際上如果沒有計(jì)算機(jī)來的視頻信號(hào)，即使按了開機(jī)鍵，監(jiān)視器將顯示"沒有計(jì)算
機(jī)信號(hào)"，然后顯示一定時(shí)間后監(jiān)視器又回到待機(jī)(關(guān)機(jī))狀態(tài)。配合前例的微功耗待機(jī)的計(jì)
算機(jī)使用，關(guān)閉計(jì)算機(jī)后顯示器自動(dòng)關(guān)閉，幾乎不耗電，而打開計(jì)算機(jī)后顯示器也會(huì)自動(dòng)打
開，這樣的監(jiān)視器使用將是使用非常方便而且又最節(jié)能的。
圖20是微功耗待機(jī)電路用于打印機(jī)的實(shí)施例原理圖。這樣的打印機(jī)可以隨時(shí)在線，待
機(jī)時(shí)N5定時(shí)輸出打印機(jī)在線信號(hào)，當(dāng)待機(jī)芯片收到計(jì)算機(jī)的打印指令，即可啟動(dòng)打印機(jī)完
成打印任務(wù)。同樣原理可應(yīng)用于掃描儀等計(jì)算機(jī)外設(shè)。這樣的計(jì)算機(jī)外設(shè)在沒有計(jì)算機(jī)發(fā)出
的工作指令時(shí)，處于待機(jī)狀態(tài)，消耗的功率極低，可以容易的做到mW以下。
圖21是具有微功耗待機(jī)和充電電流控制的充電器的實(shí)施例原理圖。電源管理芯片、脈沖
變壓器B1、 B2完成電源管理電路的功能，當(dāng)電池不充電時(shí)，充電電池與充電插頭分離，電
源管理芯片待機(jī)信號(hào)輸入端2接收不到待機(jī)信號(hào)輸出端7發(fā)出的脈沖，雙向可控硅BCR不導(dǎo)
通，充電器開關(guān)電源停止工作。當(dāng)充電插頭與充電電池或用電器連接時(shí)，形成待機(jī)脈沖回路，
雙向可控硅BCR導(dǎo)通，二極管D5-D8組成的整流電路工作，電源管理芯片端口 3輸出的脈
沖通過脈沖變壓器B3加到開關(guān)管Tl的柵極，開關(guān)電源開始工作。'C5的作用是保證雙向可
控硅在小負(fù)載電流的情況下也可以可靠的導(dǎo)通，因?yàn)樾⌒统潆娖鞴ぷ魇堑碾娏骺赡苤挥?br>
l-2mA,這個(gè)電流不足以維持可控硅的導(dǎo)通，所以需要在回路中加入一個(gè)交流電容器維持可
控硅的導(dǎo)通。運(yùn)放A和電阻R組成充電電流取樣電路，將充電電流的信號(hào)反饋到電源管理芯
片的輸入端4，電源管理芯片控制開關(guān)管T1保證開關(guān)電源輸出最合適的充電電流。使用這樣.的充電器可大大延長充電電池的使用壽命。當(dāng)電池充滿電后，充電電流趨于零，電源管理芯 片將控制雙向可控硅BCR使充電器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。這樣的充電器可以成年累月的插在交流電 源上，當(dāng)不充電時(shí)充電器不會(huì)發(fā)熱且消耗的電能也是微f"其微的。
本發(fā)明具有微功耗待機(jī)功能的容開電源是對(duì)電子設(shè)備的電源舉統(tǒng)在節(jié)能的要求下的新的 發(fā)展，智能化電子設(shè)備在我們的日常工作和生活中大量的使用，電子設(shè)備處理的速度增快， 以及要求電子設(shè)備能夠全天候的為人服務(wù)，電子設(shè)備果多的時(shí)間是工作在待機(jī)準(zhǔn)備工作狀態(tài), 設(shè)備的待機(jī)功耗已經(jīng)成了不可忽視的問題。只有將電子設(shè)備的處理電路和待機(jī)電路分開，采 用不同的供電方式，才能有效地將待機(jī)功耗減到最小的程度。該電源系統(tǒng)用在電視機(jī)、視盤 機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院等家用電子設(shè)備上，在遙控關(guān)機(jī)后真正實(shí)現(xiàn)家用電器的交流關(guān)機(jī)，并 且可甩遙控器重新開機(jī)；用在傳真機(jī)上，在沒有傳真信號(hào)時(shí)傳真機(jī)不耗電，有傳真信號(hào)時(shí)自
動(dòng)開啟傳真機(jī)，對(duì)這類絕大部分時(shí)間是工作在待機(jī)狀態(tài)的電子設(shè)備，將最大限度的節(jié)省能源；
在打印機(jī)、掃描儀、監(jiān)視器等計(jì)算機(jī)外設(shè)上使用本發(fā)明的電源系統(tǒng)，可以容易的控制計(jì)算機(jī)
外設(shè)在不用時(shí)進(jìn)入幾乎不耗電的待機(jī)狀態(tài)，并可隨時(shí)接收計(jì)算機(jī)指令回到工作狀態(tài)。這不但
節(jié)省能源，而且更方便使用者。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，該容開電源包括市電隔離電源，用于提供所屬設(shè)備主機(jī)電路的工作所需電流；電源管理電路，用于從主機(jī)或外部電路接收待機(jī)/開啟信號(hào)，并向市電隔離電源發(fā)送待機(jī)/開啟指令，控制其通斷；用于從市電隔離電源接收電壓或電流信號(hào)，向市電隔離電源發(fā)出控制信號(hào)；電容降壓整流濾波電源，用于為電源管理電路提供工作電流。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述巿電隔離 電源包括開關(guān)管，所述開關(guān)管根據(jù)從電源管理電路接收的待機(jī)/開啟指令而開啟、關(guān)閉。
3、 如權(quán)利要求1所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述巿電隔離 電源包括可控硅橋式整流電路，所述可控硅橋式整流電路根據(jù)從電源管理電路接收的待機(jī)/開 啟指令而開啟、關(guān)閉。
4、 如權(quán)利要求1所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述巿電隔離 電源包括大功率三極管或IGBT或高壓大功率MOS管，用來根據(jù)從電源管理電路接收的待機(jī) /開啟指令而開啟、關(guān)閉。
5、 如權(quán)利要求1所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述巿電隔離 電源包括由可控硅或大功率三極管或IGBT或髙壓大功率MOS管與繼電器組成的組合開關(guān)， 所述的組合開關(guān)根據(jù)從電源管理電路接收的待機(jī)/開啟指令而開啟、關(guān)閉。
6、 如權(quán)利要求1所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述巿電隔離 電源包括雙向可控硅、或單向可控硅，用來根據(jù)從電源管理電路接收的待機(jī)/開啟指令而開啟、 關(guān)閉。
7、 如權(quán)利要求l至6任一項(xiàng)所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所 述電容降壓整流濾波電源為半波整流濾波電路、或橋式全波整流濾波電路.
8、 _如權(quán)利要求7所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其^征在于，所述電源管理 電路包括待機(jī)芯片或電源管理芯片，用于從主機(jī)或者外部電路接收待機(jī)/開啟信號(hào)，并向巿電 隔離電源發(fā)送待機(jī)/開啟指令，控制其通斷；或從從巿電隔離電源接收電壓或.電流信號(hào)，并輸 出信號(hào)控制市電隔離電源的工作狀態(tài)。
9、 如權(quán)利要求8所述的具有微功耗待機(jī)功能的容幵電源，其特征在于，所述電源管理 電路包括雙脈沖變壓器電路，用來控制電源管理電路。
10、 如權(quán)利要求9所述的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，其特征在于，所述待機(jī)芯片 或電源管理芯片采用巿電交流電作為時(shí)間基準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有微功耗待機(jī)功能的容開電源，該電源包括有市電隔離電源、電源管理電路和電容降壓整流濾波電源；其中，市電隔離電源用于提供設(shè)備主電路工作所需的電流，電源管理電路用于接收待機(jī)/開啟信號(hào)，控制市電隔離電源的通斷，電容降壓整流濾波電源用于為電源管理電路提供工作電流。安裝有本發(fā)明的具有微功耗待機(jī)功能的容開電源的電子設(shè)備，可以完成各種待機(jī)功能，并且在待機(jī)狀態(tài)電能的消耗最低可達(dá)到微瓦的數(shù)量級(jí)，這個(gè)待機(jī)能耗大大小于國際能源組織提出的待機(jī)參考標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可延長設(shè)備的使用壽命。
文檔編號(hào)H02M5/08GK101419434SQ20071016530
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者海 王 申請(qǐng)人:海 王