專利名稱：Ac/dc轉換器及使用其的ac電源適配器以及電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將商用交流電壓轉換為直流電壓的AC/DC (AlternatingCurrent/Direct Current,交流 / 直流)轉換器。
背景技術：
以個人電腦或電視、錄像機為代表的電子設備是將來自外部的交流電壓作為電力而動作。這種電子設備中內置有對·商用交流電壓進行AC/DC(交流/直流)轉換的AC/DC轉換器，或者外置有包含該AC/DC轉換器的電源適配器(AC電源適配器)。圖I是表示本發明者等人所研究的電源適配器IOOr的構成的電路圖。圖I的電源適配器IOOr為將交流電壓Va。轉換為直流電壓Vdc的AC/DC轉換器，其包括同心插頭(concentric plug) 102、放電用電阻R1、濾波電路10、整流平滑電路20、DC/DC (DirectCurrent/Direct Current,直流/直流)轉換器30r、設備側連接器106。同心插頭102在插入至配線用插入連接器的插座2中的狀態下接受商用交流電壓\c。濾波電路10去除商用交流電壓Va。的噪音。整流平滑電路20的二極管電橋電路22對通過濾波電路10的交流電壓Vac進行全波整流。整流平滑電路20的平滑用電容器C21使通過二極管電橋電路22整流的電壓平滑化。DC/DC轉換器30r對經平滑化的直流電壓Vin的電壓電平進行轉換。將通過DC/DC轉換器30r而穩定在某一電壓電平的直流電壓Vdc經由設備側連接器106供給至電子設備
I。放電用電阻R1、濾波電路10、二極管電橋電路22、平滑用電容器C21、DC/DC轉換器30r內置于電源適配器IOOr的筐體104內，筐體104與同心插頭102之間、筐體104與設備側連接器106之間分別以電纜連接。[先前技術文獻][專利文獻][專利文獻I]日本專利特開2005-353306號公報[專利文獻2]日本專利特開平9-098571號公報[專利文獻3]日本專利特開平2-211055號公報
發明內容
[發明所要解決的問題]在同心插頭102插入至插座2中的狀態下，在電源適配器100的L(Live，載電)線與N (Neutral,中性)線之間產生與商用交流電壓Va。對應的電位差。當從插座2拔出同心插頭102時,不會從外部施加商用交流電壓VA。。但是，由于構成濾波電路10的電容器Cl I、C12繼續保持電荷，因此L線與N線的電位差殘留而不會立即成為零。將此稱為殘留電壓。根據法規，要求殘留電壓在從插座2拔出同心插頭102之后在既定時間以內變為既定電壓以下。如果考慮EMC (Electro-Magnetic Compatibility,電磁兼容性)，則作為電容器Cll、C12，多數情況下利用O. I μ F O. 47 μ F左右，因此在未實施任何應對措施的情況下，殘留電壓的殘留時間變長。在圖I的電源適配器100中，為了縮短殘留時間而在L線與N線之間插入放電用電阻R1。由此,通過放電用電阻Rl使電容器C11、C12的電荷釋放，從而可降低殘留電壓。但是，放電用電阻Rl在同心插頭102插入至插座2的狀態下會多余消耗電力。由放電用電阻Rl所消耗的電力Pd以Pd = Vac2/R1求出。如果設為Vac = 240V、Rl = 4ΜΩ，則 Pd = 14. 4mW。另一方面，近年來強烈要求使電子設備在待機時的消耗電力為例如50mW以下。因 此，如果放電用電阻Rl始終消耗14. 4mff的電力，則難以將整體的消耗電力控制在50mW以下。同樣的問題在內置于電子設備I中的AC/DC轉換器上也會產生。本發明的一態樣是鑒于所述問題而完成者，其例示性目的之一在于提供一種一面對殘留電壓采取應對措施一面降低消耗電力的AC/DC轉換器。[解決問題的技術手段]本發明的一態樣涉及一種經由同心插頭接受交流電壓并將其轉換為直流電壓的AC/DC轉換器。々(/1)(轉換器包括丄(1^代)線及N(Neutral)線，其被施加交流電壓；濾波電路，其包含設于L線與N線之間的至少一個電容器，且過濾交流電壓；整流平滑電路，其將濾波電路的輸出整流、平滑化；以及DC/DC轉換器，其接受整流平滑電路的輸出電壓而生成直流電壓。DC/DC轉換器包括輸出電容器；二極管，其陰極與輸出電容器連接；變壓器，其包含連接于整流平滑電路的輸出端子的一次線圈、及連接于二極管的陽極的二次線圈；開關晶體管，其連接于一次線圈；控制電路，其控制開關晶體管；以及檢波電路，其生成與整流平滑電路的輸入電壓對應的檢波電壓。控制電路包括接地端子，其在使用狀態下接地；放電用端子，其與L線、N線及整流平滑電路的輸出端子的任一者連接；放電路徑，其設于從放電用端子至接地端子的路徑上，且可切換接通、斷開地構成；檢測端子，其接受由檢波電路生成的檢波電壓；以及檢測電路，其對檢波電壓與既定閾值電壓進行比較，當檢波電壓連續在既定檢測時間低于閾值電壓時接通放電路徑。當從插座拔出同心插頭時，停止供給交流電壓，檢波電壓的電平下降。因此，通過對檢波電壓與閾值電壓進行比較而檢測從插座拔出同心插頭的情況。通過響應于該檢測而接通放電路徑，可釋放蓄積于濾波電路的電容器中的電荷，可使殘留電壓在既定期間內下降至既定電平以下，從而可符合法規。此外，放電路徑在同心插頭插入至插座中的期間成為斷開，因此可抑制在通常使用時多余消耗電力。此外，在同心插頭插入至插座中的狀態下，會產生交流電壓因噪音等的影響達到交流的數個周期而被阻斷，其后恢復的情況。對于此種達到數個周期的交流電壓的阻斷，放電路徑不應接通。根據此態樣，由于放電路徑在檢波電壓連續既定檢測時間低于閾值電壓時接通，因此當阻斷數個周期的交流時，可將放電路徑保持為斷開狀態。檢測電路可包括比較器，其對檢波電壓與閾值電壓進行比較，當檢波電壓較低時生成有效的第一比較信號；定時器電路，其當第一比較信號有效的時間超過檢測時間時，生成有效的第二比較信號；以及邏輯閘，其當第一比較信號與第二比較信號雙方有效時接通放電路徑。控制電路也可還包括接受電源電壓的電源端子。放電路徑也可包含第一放電用開關，其設于電源端子與接地端子之間，根據來自檢測電路的控制信號而被控制；以及第二放電用開關，其設于放電用端子與電源端子之間，當電源端子的電位低于既定第二閾值電壓時接通。由此，可在電源端子的電壓充分下降之后，釋放濾波電路的電容器的電荷。此外，本發明的另一態樣也為AC/DC轉換器。該么(/1)(轉換器包括山(1^代)線及N(Neutral)線，其被施加交流電壓；濾波電路，其包含設于L線與N線之間的至少一個電容器，且過濾交流電壓；整流平滑電路，其將濾波電路的輸出整流、平滑化；以及DC/DC轉換器，其接受整流平滑電路的輸出電壓而生成直流電壓。DC/DC轉換器包括輸出電容器；二極管，其陰極與輸出電容器連接；變壓器，其包含連接于整流 平滑電路的輸出端子的一次線圈、及連接于二極管的陽極的二次線圈；開關晶體管，其連接于一次線圈；控制電路，其控制開關晶體管；以及檢波電路，其生成與整流平滑電路的輸入電壓對應的檢波電壓。控制電路包括檢測端子，其接受由檢波電路生成的檢波電壓；以及檢測電路，其對檢波電壓與既定閾值電壓進行比較，當檢波電壓連續在既定檢測時間低于閾值電壓時接通開關晶體管。根據該態樣，藉由將開關晶體管作為放電用開關加以利用而可削減電路面積。本發明的又一態樣涉及一種AC電源適配器。該AC電源適配器包括所述任一種AC/DC轉換器。本發明的又一態樣涉及一種電子設備。電子設備也可包括所述AC/DC轉換器。另外，將以上構成要素的任意組合及本發明的構成要素或表現在方法、裝置、系統等之間相互替換而成者作為本發明的態樣也有效。[發明的效果]根據本發明，可一面符合殘留電壓的法規一面降低多余的消耗電力。
圖I是表示本發明者等人所研究的電源適配器的構成的電路圖。圖2是表示實施方式的電源適配器的構成的圖。圖3是表示控制IC的具體構成例的電路圖。圖4是表示圖2的電源適配器的動作的時序圖。圖5是表示第一變形例的電源適配器的構成的電路圖。圖6是表示第二變形例的電源適配器的構成的電路圖。圖7是表示第三變形例的電源適配器的構成的電路圖。[符號的說明]I 電子設備2 插座100電源適配器102 同心插頭104 筐體106設備側連接器
10濾波電路20整流平滑電路22二極管電橋電路C21平滑用電容器30DC/DC 轉換器32檢測電路 40控制 IC42檢測電路44放電路徑Sffl第一放電用開關SW2第二放電用開關46比較器48定時器電路49邏輯閘50檢波電路Ml開關晶體管Tl變壓器Cl輸出電容器Dl二極管Wl一次繞組W2二次繞組W3輔助繞組Rs檢測電阻Rl放電用電阻
具體實施例方式以下，基于優選實施方式并參照附圖對本發明進行說明。對各附圖中所示的相同或相等的構成要素、部件、處理標注相同的符號，并且適當省略重復的說明。此外，實施方式并非限定發明而是例示，實施方式中所記述的所有特征及其組合未必為發明的本質。在本說明書中，所謂“部件A與部件B連接的狀態”包含如下情況，即部件A與部件B物理性直接連接，或者部件A與部件B通過其他部件間接連接而不會對其等的電性連接狀態造成實質性影響或不會損害因其等的結合而發揮的功能或效果。同樣，所謂“部件C設于部件A與部件B之間的狀態”，除了部件A與部件C、或部件B與部件C直接連接的情況以外，還包括如下情況，即通過其他部件間接連接而不會對其等的電性連接狀態造成實質性影響、或不會損害因其等的結合而發揮的功能或效果。圖2是表示實施方式的電源適配器100的構成的圖。電源適配器100包含AC/DC轉換器，經由同心插頭102接受商用交流電壓\c并將其轉換為直流電壓VD。后供給至未圖示的電子設備。電子設備例示有膝上型電腦、桌上型電腦、手機終端、CD播放器等，但并無特別限定。
電源適配器100包括L線、N線、濾波電路10、整流平滑電路20、以及DC/DC轉換器30。經由同心插頭102對L線及N線施加交流電壓VA。。濾波電路10包含設于L線與N線之間的電容器CU、C12以及變壓器TH、T12，過濾交流電壓Vac而去除噪音。整流平滑電路20將濾波電路10的輸出電壓整流及平滑化。整流平滑電路20的二極管電橋電路22對濾波電路10的輸出電壓進行全波整流。經全波整流的電壓通過平滑用電容器C22而平滑化。DC/DC轉換器30接受通過整流平滑電路20整流、平滑化的直流電壓Vin而生成直流電壓Vdc;。DC/DC轉換器30主要包括輸出電容器Cl、二極管D1、變壓器Tl、開關晶體管Ml、控制IC(integrated circuit,集成電路)40、以及檢波電路50。變壓器Tl包含一次繞組W1、二次繞組W2、以及輔助繞組W3。二極管Dl的陽極與·二次繞組W2的一端連接。輸出電容器Cl設于二次繞組W2的另一端與二極管Dl的陰極之間。開關晶體管Ml連接于一次繞組Wl。在開關晶體管Ml的電流路徑上設置有檢測電阻Rs。在檢測電阻Rs中產生與流過開關晶體管Ml的電流Imi成比例的電壓降\。二極管D2及電容器C2連接于變壓器Tl的輔助繞組W3。輔助繞組W3、二極管D2及電容器C2在變壓器Tl的一次側形成生成直流電壓Vrc的輔助轉換器。檢波電路50生成整流平滑電路20的輸入電壓，換言之生成與濾波電路10的輸出電壓對應的檢波電壓Vd。檢波電路50包含二極管D11、D12以及電阻R11、R12。二極管D11、D12的陰極共用地連接，各自的陽極與L線及N線連接。電阻Rl I、Rl2將二極管D11、D12的陰極的電壓分壓而生成檢波電壓Vd。控制IC40包括接地端子GND、放電用端子DIS、開關端子OUT、電流檢測端子CS、電源端子VCC以及檢測電路42、放電路徑44。接地端子GND在使用狀態下接地。放電用端子DIS與L線及N線的任一者連接。在圖2中，放電用端子DIS與L線連接。放電路徑44設于從放電用端子DIS至接地端子GND的路徑上，且可切換接通、斷開地構成。對電源端子VCC供給在輔助轉換器的電容器C2中所產生的直流電壓V。。。控制IC40將該直流電壓V。。作為電源而動作。對檢測端子VAC輸入通過檢波電路50而生成的檢波電壓VcL檢測電路42對檢波電壓Vd與既定閾值電壓Vthi進行比較，當檢波電壓Vd連續既定檢測時間τ d低于閾值電壓VTHl時，接通放電路徑44。通過未圖示的反饋電路，對控制IC40輸入與DC/DC轉換器30的輸出電壓VD。對應的反饋信號，但在圖2中省略。控制IC40的開關端子OUT與開關晶體管Ml的柵極連接，根據反饋信號及檢測信號\而控制開關晶體管Ml的開關，由此使在輸出電容器Cl中產生的直流電壓穩定在目標電平。與開關晶體管Ml的開關相關的構成只要使用公知的技術便可，因此在本說明書中省略說明。圖3是表示控制IC40的具體構成例的電路圖。檢測電路42包含比較器46、定時器電路48、以及邏輯閘49。比較器46對檢波電壓Vd與閾值電壓Vthi進行比較，當檢波電壓Vd較低時生成有效(例如高電平)的第一比較信號SI。當第一比較信號SI有效的時間超過檢測時間Td時，定時器電路48生成有效(例如高電平)的第二比較信號S2。當第一比較信號SI與第二比較信號S2雙方有效時，邏輯閘49使控制信號S3有效。放電路徑44以使控制信號S3有效為契機而成為接通狀態。圖3的放電路徑44包含第一放電用開關SWl及第二放電用開關SW2。第一放電用開關SWl設于電源端子VCC與接地端子GND之間，當來自檢測電路42的控制信號S3有效時接通。第二放電用開關SW2設于放電用端子DIS與電源端子VCC之間，當電源端子VCC的電位V。。低于既定第二閾值電壓Vth2時接通。第二放電用開關SW2包含對電源端子VCC的電位Vcc與閾值電壓Vth2進行比較的比較器CMPl、以及根據比較器CMPl的輸出而進行控制的開關45。以上為電源適配器100的構成。下面說明其動作。圖4是表示圖2的電源適配器100的動作的時序圖。從上方起依序表示L線與N線間的電位差Vm、檢波電壓Vd、第一比較信號SI、第二比較信號S2、控制信號S3。為容易理解，本說明書中的波形圖及時序圖的縱軸及橫軸為經適當放大、縮小者，此外，為容易理解，所示的各波形也被簡化。
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在時刻tl之前同心插頭102插入至插座2中，對L線與N線之間供給交流電壓\c。即，L線與N線間的電壓Vm實質上與交流電壓Vac相等。如果在時刻tl從插座2拔出同心插頭102，則在L-N線間未施加交流電壓Va。，但在濾波電路10的電容器C11、C12中殘留有電荷，因此在L-N線間產生殘留電壓。當停止供給交流電壓VAC時，檢波電壓Vd下降。如果在時刻t2檢波電壓Vd低于閾值電壓Vthi，則使第一比較信號SI有效。在使第一比較信號SI有效后經過檢測期間Td之后，使第二比較信號S2有效，與此同時使控制信號S3有效。由此第一放電用開關SWl接通。當第一放電用開關SWl接通時，釋放電源端子VCC的電荷，電源端子VCC的電位Vrc開始下降。當在時刻t3電源端子VCC的電位V。。低于閾值電壓Vth2時，第二放電用開關SW2接通。當第二放電用開關SW2接通時，L線接地，因此濾波電路10的電容器C11、C12放電，殘留電壓下降。這樣一來，根據實施方式的電源適配器100，從插座2拔出同心插頭102之后，可使殘留電壓在既定期間內下降至既定電平以下，從而可滿足法規。此外，第一放電用開關SWl及SW2在同心插頭插入至插座的期間成為斷開，因此可抑制在通常使用時多余消耗電力。在同心插頭102插入至插座2中的狀態下，會產生交流電壓Va。因噪音等影響達到交流的數個周期而被阻斷，其后恢復的情況。圖4的期間t0表示該情況。對于這種達到數個周期的交流電壓\c的阻斷，放電路徑44不應接通。根據圖2的電源適配器100，當檢波電壓Vd連續既定檢測時間低于閾值電壓Vthi時接通放電路徑44，因此可屏蔽數個周期的交流阻斷，從而可將放電路徑44保持為斷開狀態。以上，基于實施方式對本發明進行了說明。該實施方式為例示，在其等的各構成要素及各處理過程的組合中存在各種變形例，此外，本領域技術人員應當明白該變形例也包含在本發明的范圍內。以下，說明所述變形例。(第一變形例)圖5是表示第一變形例的電源適配器IOOa的構成的電路圖。在圖5中，控制IC40的放電用端子DIS與整流平滑電路20的輸出端子NI連接。其他構成與圖2的電源適配器100相同。
整流平滑電路20的輸出端子NI與L線及N線經由二極管電橋電路22的二極管連接。因此,通過接通放電路徑44，濾波電路10的電容器C11、C12的電荷經由二極管電橋電路22及放電路徑44釋放。由此，可獲得與圖2的電源適配器100相同的效果。(第二變形例)圖6是表示第二變形例的電源適配器IOOb的構成的電路圖。控制IC40b包含兩個放電用端子DIS1、DIS2以及兩個放電路徑44a、44b。放電用端子DIS1、DIS2分別與L線及N線連接。放電路徑44a設于放電用端子DISl與接地端子GND之間，放電路徑44b設于放電用端子DIS2與接地端子GND之間。放電路徑44a、44b通過來自共用的檢測電路42的控制信號S3而控制。在該變形例中，濾波電路10的電容器C11、C12的電荷經由放電路徑44a、44b釋放，因此可縮短放電時間。 (第三變形例)圖7是表示第三變形例的電源適配器IOOc的構成的電路圖。在該變形例中，可將開關晶體管Ml作為放電路徑加以利用，以代替將放電路徑4內置在控制IC40c中。當通過檢測電路42而生成的控制信號S3有效時，控制IC40c的驅動器43使開關晶體管Ml接通。根據該變形例，由于無需放電用端子DIS及放電路徑44，因此可削減電路面積。在實施方式中，說明了 AC/DC轉換器作為電源適配器構成的情況，但AC/DC轉換器也可內置在電子設備中。根據實施方式并使用具體術語說明了本發明，但實施方式僅表示本發明的原理、應用，在實施方式中，可在不脫離權利要求中所規定的本發明的思想的范圍內允許多種變形例及配置的變更。
權利要求
1.一種AC/DC轉換器，經由同心插頭接受交流電壓并將其轉換為直流電壓，其特征在于包括 L(Live)線及N(Neutral)線,其被施加所述交流電壓； 濾波電路，其包含設于所述L線與所述N線之間的至少一個電容器，且過濾所述交流電壓； 整流平滑電路，其將所述濾波電路的輸出整流、平滑化；以及 DC/DC轉換器，其接受所述整流平滑電路的輸出電壓而生成直流電壓；且 所述DC/DC轉換器包括 輸出電容器； 二極管，其陰極與所述輸出電容器連接； 變壓器，其包含連接于所述整流平滑電路的輸出端子的一次線圈、及連接于所述二極管的陽極的二次線圈； 開關晶體管，其連接于所述一次線圈； 控制電路，其控制所述開關晶體管；以及 檢波電路，其生成與所述整流平滑電路的輸入電壓對應的檢波電壓；且 所述控制電路包括 接地端子，其在使用狀態下接地； 放電用端子，其與所述L線、所述N線及所述整流平滑電路的輸出端子的任一者連接； 放電路徑，其設于從所述放電用端子至所述接地端子的路徑上； 檢測端子，其接受由所述檢波電路生成的所述檢波電壓； 檢測電路，其對所述檢波電壓與既定閾值電壓進行比較，當所述檢波電壓連續在既定檢測時間低于所述閾值電壓時使所述放電路徑接通。
2.根據權利要求I所述的AC/DC轉換器，其特征在于，所述檢測電路包括 比較器，其對所述檢波電壓與所述閾值電壓進行比較，當所述檢波電壓較低時生成有效的第一比較信號； 定時器電路，其當所述第一比較信號有效的時間超過所述檢測時間時生成有效的第二比較信號；以及 邏輯閘，其當所述第一比較信號與所述第二比較信號雙方有效時使所述放電路徑接通。
3.根據權利要求I所述的AC/DC轉換器，其特征在于， 所述控制電路還包括接受電源電壓的電源端子，且 所述放電路徑包含 第一放電用開關，其設于所述電源端子與所述接地端子之間，根據來自所述檢測電路的控制信號而被控制；以及 第二放電用開關，其設于所述放電用端子與所述電源端子之間，當所述電源端子的電位低于既定第二閾值電壓時接通。
4.一種AC/DC轉換器，接受交流電壓并將其轉換為直流電壓，其特征在于包括 L(Live)線及N(Neutral)線,其被施加所述交流電壓； 濾波電路，其包含設于所述L線與所述N線之間的至少一個電容器，且過濾所述交流電壓； 整流平滑電路，其將所述濾波電路的輸出整流、平滑化；以及 DC/DC轉換器，其接受所述整流平滑電路的輸出電壓而生成直流電壓；且 所述DC/DC轉換器包括 輸出電容器； 二極管，其陰極與所述輸出電容器連接； 變壓器，其包含連接于所述整流平滑電路的輸出端子的一次線圈、及連接于所述二極管的陽極的二次線圈； 開關晶體管，其連接于所述一次線圈； 控制電路，其控制所述開關晶體管；以及 檢波電路，其生成與所述整流平滑電路的輸入電壓對應的檢波電壓；且 所述控制電路包括 檢測端子，其被施加由所述檢波電路生成的所述檢波電壓； 檢測電路，其對所述檢波電壓與既定閾值電壓進行比較，當所述檢波電壓連續在既定檢測時間低于所述閾值電壓時使所述開關晶體管接通。
5.一種AC電源適配器，其特征在于包括權利要求I至4中任一項所述的AC/DC轉換器。
6.一種電子設備，其特征在于包括權利要求I至4中任一項所述的AC/DC轉換器。
全文摘要
本發明提供一種一面對殘留電壓采取應對措施一面降低消耗電力的AC/DC轉換器。AC/DC轉換器經由同心插頭(102)接受交流電壓VAC，并且將其轉換為直流電壓VDC。放電路徑(44)設于從放電用端子DIS至接地端子GND的路徑上。檢測電路(42)對檢波電壓Vd與既定閾值電壓VTH1進行比較，當檢波電壓Vd連續在既定檢測時間低于閾值電壓VTH1時接通放電路徑(44)。
文檔編號H02M3/335GK102904465SQ201210256089
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月23日 優先權日2011年7月26日
發明者名手智, 林宏 申請人:羅姆股份有限公司