CN102007763A - 用于初始化电源输出电压的可切换的负载 - Google Patents

Abstract

一种导电晶体管开关，具有向电子电路施加复位脉冲的集电极。在该晶体管开关的集电极和在滤波电容器中产生的对该电子电路供电的电源电压之间连接上拉电阻器。适当的复位操作需要在复位操作的至少一部分期间输出供电电压不超过例如0.2伏特。用户启动暂时地禁用电源的复位脉冲以在执行复位操作时停止生成输出供电电压。将电阻器的值选择为足够低以使得当晶体管开关导电时，加速滤波电容器经由上拉电阻器的放电，以在不大于例如2秒钟内完成滤波电容器的放电以提供不大于输出供电电压的正常操作电压电平的5％的输出供电电压的最大电平。

Description

用于初始化电源输出电压的可切换的负载

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年3月3日提交的美国临时申请第61/067902号的权益。

技术领域

本发明涉及一种用于对初始化配置供电的电源控制装置。

背景技术

在诸如例如机顶盒之类的电视系统中的典型的电源包括在滤波电容器中产生输出供电电压的预调节器(pre-regulator)。该输出供电电压对机顶盒的电子电路供电。

对于从在电子电路中可能出现的产生例如令人生厌的画面“冻结”的无效操作模式中恢复而言，用户可能希望重新初始化或者复位该电子电路。合适的初始化或者复位操作可能需要在复位操作的至少一部分期间输出供电电压不超过例如0.2伏特。这是为了避免电子电路的各级中的任何闭锁状态。从而，用户将启动复位脉冲的生成。复位脉冲除了执行复位操作之外，还禁用预调节器以在复位操作期间停止生成输出供电电压。

典型地，输出供电电压被连接到后调节器(post-regulator)的供电输入端，以使得直接从后调节器对电子电路供电。每个后调节器典型地包括欠压锁定特征。紧接在预调节器被禁用之后，后调节器的输出供电电压快速降低到欠压锁定特征所建立的阈值电平，典型地是6或7伏特。在达到阈值电平之后，后调节器将减少滤波电容器的负载。因此，在后调节器输出电压快速降低到阈值电平之后，输出供电电压将不能够以快的速度继续降低。从而，如果使滤波电容器利用与欠压锁定特征相关联的减少的负载来放电，则不得不将适当的初始化或者复位操作的完成以及因而随后的正常操作不利地进行过分延长或延迟。

发现将启动复位操作之后的正常操作延迟超过3秒钟会使用户不愉快。而且，通过先前被存储在第二电容器中的电荷来对产生用户启动的复位脉冲的电路进行供电。对第二电容器使用大的电容来延长第二电容电压被保持在足够大的电平处的时间可能是不切实际的。因此，也是由于这个原因，可能需要快速完成初始化或者复位操作。

发明内容

一种实施本发明特征的视频装置，包括：电源，用于在正常操作期间补充(replenish)该电源的滤波电容器中的电荷以产生对该视频装置的电子电路供电的输出供电电压。第一开关生成连接到该视频装置的电子电路的切换的控制信号以在需要复位操作时在电子电路中执行复位操作。当出现该控制信号时，该控制信号还被施加到该电源以防止补充滤波电容器中的电荷。所述装置包括电阻器和第二开关，用于响应于切换的控制信号，选择性地将该电阻器应用到滤波电容器，以在电容器中产生切换的放电电流。该电阻器还具有足够低的电阻以在生成切换的控制信号之后的2秒钟间隔的结尾处，将输出供电电压减少到小于输出供电电压的正常操作电压电平的5％。利用大10倍的电阻，在2秒钟间隔的结尾处输出供电电压将大于所述5％的电平。

附图说明

图1A和1B图示根据本发明的实施例的配置；以及

图2A、2B和2C图示用于解释图1A和1B的配置的操作的波形图。

具体实施方式

图1A部分地以框图的形式图示了电源100和例如“机顶盒”的应用或电子电路10的示意图。通过电源100对电子电路10供电。

电源100包括具有控制器22的传统的预调节器15。预调节器15参考被称为“热”接地的公共接地导体HG。控制器22在功率晶体管30的栅极端子31处产生用于控制斩波器功率晶体管30的切换操作的栅极驱动信号31a。例如以脉宽调制方式来控制功率晶体管30。控制器22的电路配置和操作是传统的。因此，为了简化的目的，已经省略了解释电源100的操作和结构不必要的一些电路细节。

晶体管30的漏极端子32连接到回扫变压器34的初级绕组33的末端端子。端子32也连接到回扫电容器37，在功率晶体管30被关断时，在回扫期间，所述回扫电容器37与绕组33形成谐振电路。远离端子32的绕组33的第二末端端子35连接到桥式整流器36，所述桥式整流器36以传统的方式对交流(AC)主供电电压17进行整流以在绕组33的端子35处产生未调节的、滤波后的直流(DC)电压41。

晶体管30的切换操作在变压器34的次级绕组39中产生AC回扫电压38。电压38在肖特基二极管40中进行整流。二极管40具有连接到公共或者接地端子G(被称为“冷”接地)的阳极。接地G和接地HG彼此电绝缘。二极管40具有连接到绕组39的末端端子39a的阴极。结果，通过周期性地补充滤波电容器23中的电荷而在滤波电容器23的端子16a处产生DC输出供电电压VO。在后调节器21的输入端21b处产生例如+12V电平的DC输出供电电压VO，以在后调节器21的输出端子21a处产生对电子电路10供电的DC供电电压(未示出)。

电压VO经由电阻器42连接到参考的齐纳二极管43的阴极。齐纳二极管43的阳极连接到光耦器45的发光二极管44的阳极。光耦器45的晶体管46经由结点端子48连接到电荷存储电容器47，用于以传统的方式向控制器22提供负反馈信号。

例如，当电压VO超过由齐纳二极管43和二极管44确定的阈值电平时，电流i54流入二极管44以通过光耦操作在晶体管46中产生集电极电流(未示出)。结果，电容器47按照以负反馈的方式减少端子48处的控制电压的方式被放电。结果，减少了晶体管30的占空比。由此，减少了电压VO并提供了调节。

图1B图示了实施本发明特征的、用于在图1A的电子电路中执行复位操作的配置200。图1A和1B中类似的符号和标号表示类似的项目或者功能。

图1B的用户控制的脉冲发生器56包括锁存器50。锁存器50包括PNP晶体管104，所述PNP晶体管104的发射极经由发射极电阻器185连接到供电电压+12VO-SB。经由二极管52、通过在图1A的电荷存储电容器53中存储电荷而从电压VO产生供电电压+12VO-SB。

图1B的晶体管104交叉连接到NPN晶体管105，以使得晶体管104的基极连接到晶体管105的集电极，而晶体管105的基极连接到晶体管104的集电极。晶体管105具有经由发射极电阻器175连接到接地端子G的发射极。电阻器177连接在晶体管104的基极和发射极端子之间。

对于从在电子电路10中可能出现的无效操作模式恢复而言，用户可能希望重新初始化或者复位电子电路10。因此，用户可以通过手动地闭合开关49以相对于地电位G的零伏特来启动信号PS-RESET的生成。在闭合开关49之前，信号PS-RESET处于由一对电阻器55和179形成的分压器所确定的4伏特的非激活(inactive)电平。开关49的闭合产生经由电容器182和电阻器102的串联配置而电容性连接到锁存器50的输入端子51的信号PS-RESET中的电压降转换。结果，在晶体管104中产生基极电流和集电极电流。从而，锁存器50被触发以使晶体管104和105两者保持导通。在锁存器50被触发之后，在锁存器50的晶体管105的发射极并且在发射极电阻器175的两端产生发射极电压VP1。电压VP1经由电阻器174连接到晶体管开关102的基极电极。晶体管102的集电极经由电阻器163连接到晶体管155的基极。

如之前所解释的，绕组39中的AC电压38在肖特基二极管40中进行整流。二极管40的阴极电压V40经由图1B的电阻器142连接到二极管145的阳极。二极管145的阴极连接到滤波电容器148和分压器的并联配置以形成峰值整流器配置，所述分压器由电阻器152与电阻器153串联连接形成。比较器晶体管155的基极连接到电阻器152和153之间的结点。比较器晶体管155的阈值电压由连接到晶体管155的发射极的齐纳二极管187的击穿电压确定。齐纳二极管187经由保持齐纳二极管187导通的电阻器186连接到供电电压+12VO-SB。

在正常操作中，电压VP1处于零伏特并且AC电压38处于正常操作范围内。因此，峰值整流后的电压V40以使得比较器晶体管155不导电的电平来产生晶体管155的基极电压。然而，当生成电压VP1时，导通的晶体管102减小使晶体管155导通的晶体管155的基极电压。晶体管155的导通在晶体管155中产生集电极电流i155。电流i155有一部分连接到晶体管168的基极以导通晶体管168。电流i155的另一部分流入与晶体管168的基极-发射极结并联连接的电阻器101。晶体管168的发射极连接到接地端子G。

当通过电流i155导通晶体管168时，集电极电压V168变得等于晶体管168的饱和电压。电压V168经由电阻器104连接以产生信号EPF。信号EPF连接到电子电路10的复位端子RESET。结果，在电子电路10中执行复位操作。晶体管开关168的集电极端子经由上拉电阻器169连接到电容器23。

还经由电阻器161、电阻器144、二极管54和光耦器45的二极管44的串联连接的配置来连接电压VP1。另外，在接地G和结点端子161a之间、电阻器161和144之间连接滤波电容器173。结果，将对连接到控制器22的图1A的反馈端子48上的电容器47放电。当生成电压VP1时产生的控制器22的端子48的电压降将防止晶体管30导通。结果，只要生成电压VP1，就将不再补充电容器23中的电荷。结果是禁用了预调节器15。

图2A、2B和2C图示了对于解释图1A的电源100和图1B的配置200的操作有用的波形。在图1A、1B、2A、2B和2C中类似的符号和标号表示类似的项目或功能。

图2A图示了在图1B的电阻器169的所选值为2200欧姆时，在图2C的信号EPF的前沿LE之后，输出供电电压VO作为时间的函数而减小的方式。作为比较，根据本发明特征，图2B图示了在图1B的电阻器169的所选值为220欧姆时，在时刻t0处的图2C的信号EPF的前沿LE之后，输出供电电压VO作为时间的函数而减小的方式。

初始地，在图2C的信号EPF的前沿LE之后，使图1A的预调节器15变为禁用，后调节器21对电容器23施加重负载以便以第一速率对电容器23放电。因此，如图2A和2B中的每一个所示出的，输出供电电压VO在时刻t0的附近快速降低。然而，当降低的供电电压VO到达由图1A的后调节器21的传统的欠压锁定特征(未示出)设立的6伏特的阈值电平时，后调节器21对于电容器23形成轻得多的负载。因此，相对于第一速率，减小了电容器23的放电速率。

例如作为主供电电压17的损耗的结果，当电压VO降低时，二极管52使电容器53与电容器23隔离。因此，在电压VO快速降低之后，如之前所解释的，供电电压+12VO-SB仍然被保持有限时间以便对图1B的锁存器50和齐纳二极管187供电。从而，图1A的电容器53将维持足够地充电以产生电压VP1，以使晶体管168保持导电并且禁用控制器22，至少直到完成复位操作为止。

合适的初始化或者复位操作可能需要在复位操作期间输出供电电压VO不超过例如0.2伏特。为了避免电子电路10的各级中的任何闭锁状态，这可能是需要的。电容器23的缓慢的放电可能使适当的初始化或者复位操作的完成显著地延迟或延长。

发现将正常操作延迟例如超过3秒钟会使用户不愉快。而且，通过事先被存储在电容器53中的电荷来对产生用户启动的脉冲电压VP1的图1B的脉冲发生器56供电。然而，电容器53的大小典型地被限制为允许对脉冲发生器56供电不大于3秒钟的值。

在实现本发明特征时，电阻器169的值被选择为足够低以使得滤波电容器23变得被施加重负载。从而，有利地，当晶体管开关168导通时，滤波电容器23经由电阻器169的放电被加速，以在小于2秒钟内将电容器23放电到小于电压VO的正常操作电压电平的5％。图2B示出在从图2C的前沿LE开始的2秒钟间隔的结尾的时刻t1处，电压VO处于0.2V。有利地，0.2V的电压VO确实满足适当的复位操作的电压需要。此外，有利地，在正常操作中，当晶体管开关168不导通时，电阻器169仅仅形成对于处于正常操作中的滤波电容器23的可忽略的负载。

相反，当电阻器169的值大10倍时，如图2A中所示的，电压VO的电压电平在2秒钟间隔的结尾处大于电压VO正常操作电平的5％。从而，如果图1B的电阻器169的所选值是2200欧姆，则图2A的电压VO将在从图2C的前沿LE开始的2秒钟间隔的结尾处的时刻t1是1V。1V的电压VO将大于12V的电压VO正常操作电平的5％。从而，1V的电平将不满足适当的复位操作的最大电压需要。

在正常操作期间，当开关49打开时，图1A的AC电压38处于正常操作电平并且信号EPF处于非激活电平。然而，作为功率损耗或者电力不足(brownout)的结果，当AC电压17的幅度变得小于所需要的幅度时，峰值整流后的电压V40将不再以足够使图1B的晶体管155保持不导电的电平来产生晶体管155的基极电压。与将电容器148放电相关联的时间常数小于近似20毫秒的图1A的AC电压17的周期。因此，在AC电压17的幅度变得小于正常操作范围之后不久，图1B的晶体管168将导通以生成信号EPF。从而，信号EPF有利地提供早期的功率故障报警。

远在输出供电电压VO降低到电压VO的正常操作范围之外前，早期功率故障信号EPF指示图1A的AC主供电电压17中的中断或者功率停止供应(outage)。早期功率故障信号EPF可以以众所周知的方式来启动电子电路10中的微处理器(未示出)中的掉电例程。从而，图1B的晶体管168有利地提供了用于用户启动的复位操作和电子电路10的关闭操作这两者的适当的复位操作。

Claims (9)

1.一种在视频装置的电子电路中执行复位操作的方法，包括以下步骤：

在正常操作期间补充电源的滤波电容器中的电荷以产生对所述电子电路供电的输出供电电压；

生成用于指示何时需要所述复位操作的切换的控制信号；

将所述切换的控制信号施加到所述电子电路的复位输入端以执行复位操作；

响应于所述切换的控制信号，防止补充所述滤波电容器中的所述电荷；以及

响应于所述切换的控制信号，通过切换操作选择性地将电阻器应用到所述滤波电容器，以在所述电容器中产生切换的放电电流，所述电阻器具有足够低的电阻以在生成所述切换的控制信号之后的2秒钟间隔的结尾处将所述输出供电电压减小到小于所述输出供电电压的正常操作电压电平的5％，从而利用大10倍的电阻在所述2秒钟间隔的所述结尾处所述输出供电电压将大于所述5％的电平。

2.根据权利要求1的方法，其中所述应用电路被包括在机顶盒中。

3.一种视频装置，包括：

电源，用于在正常操作期间对所述电源的滤波电容器补充电荷以产生对所述视频装置的电子电路供电的输出供电电压；

第一开关，用于生成连接到所述视频装置的电子电路的切换的控制信号，以在需要复位操作时在所述电子电路中执行所述复位操作，当出现所述控制信号时，所述控制信号还被施加到所述电源以防止补充所述滤波电容器中的所述电荷；

电阻器；以及

第二开关，用于响应于所述切换的控制信号，选择性地将所述电阻器应用到所述滤波电容器，以在所述电容器中产生切换的放电电流，所述电阻器具有足够低的电阻以在生成所述切换的控制信号之后的2秒钟间隔的结尾处，将所述输出供电电压减小到小于所述输出供电电压的正常操作电压电平的5％，从而利用大10倍的电阻在所述2秒钟间隔的所述结尾处所述输出供电电压将大于所述5％的电平。

4.根据权利要求3的装置，其中选择所述电阻以在所述2秒钟间隔的结尾处将所述输出供电电压减少到小于二分之一伏特。

5.根据权利要求3的装置，其中所述第二开关包括晶体管并且其中所述电阻器包括所述晶体管的上拉电阻器。

6.根据权利要求3的装置，还包括用于对所述电源供电的输入供电电压源，其中所述开关还响应于所述输入供电电压来生成早期功率故障信号。

7.根据权利要求5的装置，其中在所述第二开关和所述电阻器之间的结点端子处生成所述早期功率故障信号。

8.根据权利要求3的装置，其中所述控制信号经由所述第二开关被连接到所述视频装置的所述电子电路以在所述电子电路中执行所述复位操作。

9.根据权利要求8的装置，还包括用于对所述电源供电的输入供电电压源，其中所述第二开关还响应于所述输入供电电压来生成早期功率故障信号。

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