容性耦合電源制造技術

一種電源，包括：　　　　一對第一和第二電容器，形成了容性分壓器；　　　　周期性輸入電源電壓源，與所述容性分壓器相耦合，以便由部分所述周期性輸入電源電壓，在所述第二電容器中產生與負載電路耦合的第二電源電壓；以及　　　　開關，與所述第二電容器相耦合，用于按照穩定所述第二電源電壓的方式、有選擇地將所述第一電容器與所述第二電容器相耦合。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請大體上涉及電源，更具體地，涉及利用容性分壓器產生電源電壓。
技術介紹
電源用于將輸入電壓轉換為一個或幾個輸出電壓的目的。AC電源可以用于提供AC電源線路輸入，其被轉換為DC穩定輸出電壓。此外，通常需要用于產生比整流主電壓源的輸出電壓低的輸出電壓的電源，以便為如集成電路(IC)控制器等小信號器件供電。這種電源應當最小化產生的損耗。盡管已經將降壓變壓器用作電源，這種器件趨向于體積較大、笨重且相對較為昂貴。需要一種利用容性元件將來自AC電源的輸入電壓轉變為負載兩端的特定輸出電壓電平的穩壓電源。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面，一種電源包括形成了容性分壓器的一對第一和第二電容器。周期性輸入電源電壓源與容性分壓器相耦合，以便由部分周期性輸入電源電壓，在第二電容器中產生與負載電路耦合的第二電源電壓。開關與第二電容器相耦合，用于按照穩定第二電源電壓的方式、有選擇地將第一電容器與第二電容器相耦合。根據本專利技術的另一方面，一種利用受控容性分壓器的電源包括第一電容器和通過開關有選擇地與第一電容器相耦合的第二電容器。控制電路檢測出第一和第二電容器之一的兩端的電壓；以及提供控制信號，以使開關有選擇地耦合第一和第二電容器。附圖說明圖1是根據本專利技術典型實施例的容性耦合電源的典型圖示。圖2是根據本專利技術另一典型實施例的容性耦合電源的典型圖示。圖3是根據本專利技術另一典型實施例的容性耦合電源的典型圖示。圖4是根據本專利技術另一典型實施例的容性耦合電源的典型圖示。圖5是根據本專利技術另一典型實施例的容性耦合電源的典型圖示。具體實施例方式圖1示出了具體實現本專利技術的一般原理、利用容性分壓器來產生穩定電源電壓的電路100的方框圖。在所有附圖中，相似的參考符號用于表示相似的部件。電路100包括施加在節點10a處的AC電源10。但是，也可以使用電壓或電流源，在主要應用的情況下，應當理解為源包括AC電源線路輸入。容性分壓器包括串聯連接的電容器Cmains和電容器CL，用于將節點10a處的輸入電壓(Vin)轉換為負載器件RL兩端的所需輸出電壓電平V1。由于能量傳遞由電容器Cmains確定，可以自動將電壓源看作電流源。與分壓器結構相連的控制電路60測量輸出電壓V1，并將所測得的輸出電壓與參考電壓Vref進行比較，以便控制開關整流器電路30。對于開關整流器電路30，存在兩種基本結構。第一種結構一旦達到所需的輸出電壓電平(V1＝Vref)就禁止對電容器CL的進一步充電。可以將此結構實現為前向受控分路開關。第二種結構只要輸出電壓(V1)超過所需的數值(Vref)就使能對電容器CL的快速放電。可以將此結構實現為受控串聯開關，對其返回電流進行控制。分別在圖2和圖3中更為詳細地示出了這兩種基本實現。在典型應用中，可以按照如下方式來實現開關模式電源中輔助電源的產生。現在，參照圖2，從與整流器12相連的AC源10將周期性輸入電壓Vin源施加在節點10a處。濾波電容器Cmains的第一接線端與節點10a相連，而第二接線端與節點10b相連。二極管D1以反向偏置的方式連接在節點10b和地電位(GND)之間。在分壓器結構中，濾波電容器Cmains通過二極管D2與電容器CL相連。電容器CL的第一接線端在節點10c處與二極管D2的陰極相連，而第二接線端與GND相連。開關S1連接在節點10b和GND之間，與二極管D1并聯。控制電路60在節點10c處與負載電阻器RL和電容器CL并聯耦合。偏置電阻器Rbias連接在節點10a和10c之間。應當注意，當前向偏置二極管D2(即，導通)時，除了二極管D2兩端相對較小的電壓降以外，節點10b、10c處于實質上相同的電位，。電阻器Rbias具有相對較大的值，并傳遞公用主控制器IC的啟動電壓(V1)。電阻器Rmains表示主負載電阻，并連接在輸入節點10a和GND之間。控制電路60與開關S1進行通信耦合(以虛線63表示)，開關S1有選擇地耦合電容器Cmains和CL。控制電路60檢測輸出電壓V1，并將輸出電壓與預定參考電壓Vref進行比較，以產生控制信號，使S1斷開或閉合，從而可開關地耦合/解耦Cmains和CL之間的電路徑。將節點10c處的輸出電壓V1用于主開關控制電路或控制器60。在典型實施例中，開關控制電路可以是脈沖寬度調制(PWM)控制電路，或者任何其他類型的開關控制結構。應當理解，電容器Cmains將AC信號耦合到開關整流器電路30和控制器60。還將DC電壓Vin施加在代表主負載電阻Rmains的兩端。對于CL＞＞Cmains的情況，電容器Cmains實質上操作為濾波電容器，對施加在節點10a處的周期性輸入信號進行濾波。CL中所傳遞的能量遠小于Cmains中的能量。在開關S1斷開時，整流后的輸入電流Iin通過導通的二極管D2和電容器對電容器CL進行充電。這導致了只要充電電流流動，Cmains和CL兩端的電壓的增加。當AC源10的輸入電壓低于電壓Vin時，整流器12將AC源10從其余電路(即，節點10a)上解耦。此時，電容器Cmains通過導通的二極管D1將電流傳遞到負載Rmains。在這種情況下，在Cmains和CL之間不存在電流路徑，由于二極管D2用于阻塞其中流動的任何電流。通過負載電容器RL放電流經CL的相對較小的電流。應當注意，流經CL的放電電流只饋入控制電路60和負載RL，表示待機電源，例如，在電視機中(例如，為1～3瓦特)。這比通過表示電視機的主負載的二極管D1、電容器Cmains和Rmains放電的電流小得多(例如，為100～150瓦特)。因為二極管D2變為反向偏置，CL兩端的電壓V1變為正數，并且其電壓降只由輔助負載電阻器RL確定。根據本專利技術的一個方面，Cmains的充電條件主要確定了CL中的電荷。更具體地，在其中Cmains進行放電的第一放電周期之后，在Cmains的下一周期期間，對電容器Cmains進行充電，與此同時，對電容器CL進行充電，由于二極管D2導通。應當注意，在一個實施例中，CL大約是Cmains的3～4倍(例如，Cmains為大約68uF(微法)，而CL為220uF)。應當注意，在Rmains和RL處的電壓具有選定的比例，從而獲得所需的輸出電壓V1。但是，主電源的Rmains通常在較寬的范圍內變化。例如，由于Rmains典型地是任何消費電子設備(如電視等)的主電源，在設備的運行模式范圍內，其功率范圍從50W到150W，依賴于如聲音、圖像參數等因素。但是，V1的待機輸出功率可能下降到1W(瓦特)或更小。此外，負載RL實質上保持恒定，以便對如微處理器、控制器和IR接收器等小信號器件饋電。如圖2所示，將開關S1配置為開關分路控制器結構，其中S1響應來自控制電路60的信號而閉合，從而一旦達到節點10c處所需的輸出電壓就禁止對CL的進一步充電。按照這種方式，通過斷開和閉合開關S1，可以控制RL兩端的輸出電壓V1。當輸出電壓不應當超過預定電平時，這種實現在提供電路結構中是有用的。更具體地，一旦達到CL處所需的輸出電壓電平并由控制電路60檢測出，開關S1閉合，從而存在通過Cmains、S1并返回輸入的電流路徑，而不在CL處進一步充電，從而保持電壓V1。應當注意，可以在50或60Hz輸入正弦曲線的1個周期內閉合或斷本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：魯道夫·韋伯，
申請(專利權)人：湯姆森許可貿易公司，
類型：發明
國別省市：