TWI258262B - Power detection circuit capable of reducing power consumption under standby state - Google Patents

Description

1258262 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種電源债測電路， 在待機狀態下操作時節省電源消耗的電源^=種此夠 【先前技術】 市用；ί;言並流轉接器，係用來接收輸入的 提供吉::亩Λ!广 轉換成高電壓準位的直流電，以 電虔準位，以便提供用來操作 轉換成不同的低 的電力電源。 术㈣冑子裝置’如桌上型電腦 囝ϊ ί=ί流/直流轉接器的電路組態係顯示於第-雪流/直流轉接器包含一輸入交流電源…， -電磁干擾慮波器（EMI filter)11，一橋式整流器 =Γ re=ler)12，—輸人電㈣測電路13，一儲能 開關Q1 ’ 一驅動器15，以及-輸出滤波 =16。電磁干擾較⑽係由一輸入電源滤波電容卜卿 斤組成，其係用來消除輸入電壓Vin的差模雜訊 (differential-mode n〇ise)。輸入電源濾波電容叉^叩係 ^二個互相串聯的放電電阻Rx並聯，而由放電電阻。提供 :入電源濾波電容X —cap的放電路徑。橋式整流器丨2係由 、，二極體所組成，其係用來將交流電源Vin的輸入電壓 ，行全波整流。由橋式整流器1 2所輸出的交流電壓再經過 乂流/直流轉接器，而輸出一直流電壓。儲能元件丨4係在 電晶體開關Q1為ON時儲存能量，並且在當電晶體開關Q1為 1258262 五、發明說明（2) OFF時釋放能量至輪 體D1以及電容^所細〜波窃1 6。輪出濾波器1 6係由二極 波。驅動器15係用以根據輪出直流電壓進行遽 晶體開關Q1導通盘截μ ^ ，壓的回授值來驅動電 值。此外，第-圖匕:直而Λ定： 债測電路13，其係對輪^ 更包含-輸入電源 電壓的變化，並將輸入電樣測輸， 而言，輸入電源偵測電路丨 ，、予驅動态15 喪又 (voltage divide ^ 路1 3係由電阻R與!*所組成的分壓器 於電阻R的電阻值1"。所構成，並且電阻r的電阻值係遠小 現今的可攜式電子裝置大部分 並且能夠因應使用者的需求來：備電源“里功月b， 機工作槿4的夂叙^ 即電源的分配並且設定待 ;並==長==可；式電子裝置會更為省 態時’雖然電壓轉換器内部大部分的=待：： 晶體開關Q1與驅動器15等都已經進入電源關閉（ down)的狀態而停止操作，但是一些被動電子元件，如 電電阻3Rx以及輸人電源偵測電路】3的電阻R與^都合 接收輸入交流電源、而產生功率消耗。這些在待機狀、寻下只 =時所造成的無謂功率損失’將會大幅增加系統的^源= 因此，如何讓電壓轉換器在待機狀態下操 為電阻所引起的功率損失，以節省電源 ：二 要追求的目標。 疋尽^明所 第8頁 1258262 五、發明說明（3) 【發明内容】 f發明的主要目的在於提出—種能夠在待機狀態下操 作時節省電源消耗的電源偵測電路。 根據本發明的較佳實施例，為了達成本發明的目的， 提供了一種電源偵測電路，其係用以接收一輸入電壓並將 忒輸2電壓轉換成具有與該輸入電壓不同電壓準位的一輸 出電壓’其包含一電磁干擾濾波器，用以消除該輸入電壓 的差模雜訊；一橋式整流器，連接至該電磁干擾濾波器， 用以對該輸入電壓進行全波整流；一電晶體開關，連接至〇 該橋式整流器；一驅動器，連接至該電晶體開關，用以根 據该輸出電壓的一回授值來驅動該電晶體開關的開/關操 作；以及一電路方塊，連接至該電磁干擾濾波器、該橋式 整流器以及該驅動器，用以提供一放電路徑予該電磁干擾 渡波器，同時對該輸入電壓進行取樣以便偵測該輸入電壓 的變化。 圖示簡單說明 本發明將在底下藉由範例配合圖示來做更詳細地解 着 釋，其中： 第一圖顯示習知交流/直流轉接器的電路組態； 第二圖顯示與習知的交流/直流轉接器相關的電壓波 形圖； 第三圖至第六圖顯示第一圖的習知交流/直流轉接器

第9頁 1258262 五、發明說明（4) 的等效電路；以及 第七圖顯不本發明的一較佳實施例的電壓轉接器的 路組態。 圖示符號說明 11電磁干擾遽波器 1 2橋式整流器 1 3輸入電壓偵測電路 1 4儲能元件 15驅動器 1 6輸出濾波器 2 2第一二極體 2 4第—二極體 在於將用來偵測輸入電壓變化的輸 電阻與用來提供輸入端的電磁干擾 阻相結合，以減少在待機狀態下操 功率損失。關於本發明的一較佳實 如下。 【實施方式】 本發明的主要特徵 入電源偵測電路内部的 濾波器的放電路徑的電 作時由於電阻所導致的 施例的詳細說明係敘述 β月參見第一圖’其顯示 接器相關的電壓波形圖，第 的電壓波形圖，第二圖（Β) 式整流器1 2進行全波整流後 與第一圖的習知交流/直流轉 二圖（A)係為輸入交流電壓ν i η 係為輸入交流電壓V i η經過橋 所得到的電壓波形圖，而第二 1258262

五、發明說明（5) 圖（C )係為經過輪入雷彡盾y占、n& =1 r丄原谓測電路1 3所得到的取樣輪入+ 壓的電壓波形圖。由第二圖⑻的電壓波二可 輸入交流電壓Vin經過全波替、ή / & H 了以看出在 及1 >瓜後，其所形成的雷厭 位與輸入交流電壓Vin相彻，姑^ ^ 蛋[的相 ^ ，；、々而其振幅卻為一正值， 論輸入交流電壓Vin是在正半 f 不 圖（C)中，輸入電源偵洌電路 ^ 田二〜β 第二 n m , 進仃取樣以便偵測輸入電壓的變 化紅因此所得到的取樣輸入電壓的振幅將會等於上I =器15會使用這個取樣的電壓來調整輸入交流g 因子，及決定工作電壓的範圍。 羊 路租m員i本r月的一較佳實施例的電壓轉接器的電 路且：：然而接下來我們欲先參照第三圖至第六圖來說明 :圖的g知電壓轉接器的電路組態推演出第七圖 ==壓轉接器的電路組態，使得熟悉本技術領域的人士能 °此了解本發明的創作精神與原理，從而基於此間的教 導來實現本發明的電路設計基準。 *上明參見第二圖，其係為第一圖的電壓轉接器的第一種 等政，路。根據第三圖的電路組態，在輸入交流電壓V i n 的正半週期間’輸入電流會流經一第一二極體2 2、連接於 電磁，擾濾波器11與第一二極體22之間的電阻r，以及連 接於第一二極體2 2、一第二二極體2 4與接地端之間的電阻 r。因此在輸入交流電壓V i η的正半週期間，輸入電源偵測 電路所得到的取樣輸入電壓的振幅便會為^_ ，且其 值係為一正值。同樣的，在輸入交流電壓v的負半週期

第11頁 1258262 五、發明說明（6) 間，輸入電流會流經第二二極體2 ^ t .t M^ /^Vj；2Rx ^ 亟體24與接地端之間的電阻r。因 二 壓Vi，負半週期間，輸入電編電路所== 的振幅也會為，且其值係為-正值2 根據弟三圖的電路組態，輪人至驅 值口此 電壓的電壓波形便會產生如第二圖⑹一：的取輪樣輪入父流 第二圖的電壓轉接器的電路 ^ ^並且 接器的等效電路。 、且“更了視為弟-圖的電壓轉 見ί四圖’其係為第一圖的電壓轉接器的第-種 專效電路。由第四圖可清 第-種 半週期間’輪入電流會流經第一二極體2；:】；二的正 擾遽波器11與第一二極體22之間的電阻1/2 接=干 -一極體2 2和驅動5|〗c;夕接於苐一 15與接地端之間的電;，以及連接於驅動器 等效電阻值為R，的故電可咖 波器11與第一二極體22之、、、門、一 θ連接於電磁干擾濾 因此在輸入交流= % I ν 1 η的正半週期間，所得釗沾 2電=巾!也會為古.，且其值係為-正值。：： :，在，二父流電壓Vin的口羨 電阻·，連接放電：㈣與第二二極體“之間的 1/2R，以及連^於二極體24和驅動器15之間的電阻 兩電阻"2R互“：=5與接地端之間的電阻r。由於 ^ 其等效值亦為R 〇故可視為與連接

m 第12頁 1258262 五、發明說明（7) 於放電電阻Rx盘莖_ — 佶么r沾從 ，、弟一—極體24之間的電阻R相耦接且雷 :為:的，，電阻。因此在輪入交流電壓Vin的負接半3 # Λ ΐ t的取樣輸入電壓的振幅也會為且i值 輸入交流電壓的電壓波形便會產生如第m 一般的輪廓，並且第四圖 f:(C) 為第一圖盥黛二FI认帝广电竖褥枨斋旳冤路組怨便可視 ^ 一圖的電壓轉接器的等效電路。 等效；i見圖’其係為第一圖的電壓轉接器的第三種 與接地端相連接的兩組邮，經過並體2、： 後其等效電路為1 /2R ，始筮国从 P運接 便可視A盥笛同：苐圖的電源偵測電路組態 ϊί 一圖、弟三圖與第四圖互相等效的電路。 榮多見第六圖’其係為第一圖的電壓轉接器的第四種 j效：路。根據第六圖的電路組態’在輸入交流電壓Vin種 的正半週期間，輸入電流會流經一第一二極體22 電磁干擾濾波器11與第一二極體22之間的電阻1/2R， 乂 流於連接第一二極體22、第二二極體24與接地端之的^ 阻R + 2r及第一二極體22至電磁干擾濾波器u之間的i/2r + 2r + 1/2R。由l/2R + 2r + l/2R和R + 2r相等效，故可知第一 二極體22至電磁干擾濾波器11之間的i/2R + 2r + ^⑼其 串連結果和第五圖中的第一二極體22、第二二極體24與^ 地端相連接的其中一組R與2r相等效。在輸入交流電壓vin 的負半週期間，輸入電流會流經第二二極體24、連接$於電 磁干擾濾波器11與第二二極體24之間的電阻1/2R，並又、充

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於連接第一二極體22、第二二極體24與接地端之間的電阻 R + 2r及第二二極體24至電磁干擾濾波器11之間的1/2R + 2r + 1/2R。由l/2R + 2r + l/2R和R + 2r相等效，故可知第二 二極體24至電磁干擾濾波器11之間的1/2R + 2r + 1/2R其 串連結果和第五圖中的第一二極體22、第二二極體24與^妾 地端相連接的其中一組R與2r相等效。故第六圖的電源憤 測電路組態便可視為第一圖、第三圖、第四圖與第五圖的 等效電路。 ^ 在此我們將連接於電磁干擾濾波器11 (輪入電源淚波 電容X-cap)與第一二極體22的陽極端之間的電阻1/2f稱 ά 做第一電阻’將連接於第一二極體2 2的陽極端與第二二極 體24的陽極端之間的電阻1/2R + 2γ稱為第二電阻，將連 接於第一二極體2 4的陽極端與電磁干擾濾波器11 (輸入電 源渡波電容X-cap)之間的電阻1/2R稱為第三電阻，將連 接於第一二極體22的陰極端、第二二極體24的陰極端與驅 動器1 5之間的電阻R稱為第四電阻，將連接於驅動器至接 地端的電阻2r稱為第五電組。 ° 接下來’在第六圖的電路組態中，由於三個串聯的放 電電阻Rx乃疋僅作為提供輸入電源濾、波電容X — 放電路 徑之用’其可與第一電阻、第二電阻及第三電阻相結合並 減乂電路中所使用的電阻數目，意即，三個放電電阻&可 完全省略，而以第一電阻、第二電阻及第三電阻所形成的 電路區塊來取代成為提供輸入電源濾波電的放電 電阻。並且由於第二電組*1/2R遠大於2r，故可以近似

第14頁 1258262 五、發明說明（9) ___ 成1/2R，經由上述的步驟，便可 明的較佳實施例的電壓轉接器的電：组離,圖所示的本發 以上的說明已經充分地解 ^ 路’來將習知的電壓轉接器的電路糸二的等效電 :以推導出本發明的電壓轉接 換與合 因此從第六圖可知，本發明的電壓程序步驟。 機模式下操作時由於電阻的功率損所 二了減少在待 =本發明的電壓轉換器的特徵在於具有二固| = J ’ b〇X) ’該電路方塊可提供-放電路徑予該電磁 2二Γ 2㈣輸入電壓進行取樣以便二入 !第/2〜具有第一第；端連接至該電磁干擾渡波^ : 及第一鈿；一弟二電阻1/2R，具有一第一端連接 二端，以及一第二端;一第三電阻“ 第 2r 八有第一端連接至該第二電阻1/2R的第二端，以及一第 二端連接至該電磁干擾濾波器η ; 一第一二極體22，具有 一第一端連接至該第二電阻丨/⑼的第一端與該第一電阻 1/2R的第二端，以及一第二端；一第二二極體24，具有一 第一端連接至該第三電阻1/2R的第一端與該第二電阻1/21? 的第二端，以及一第二端，以及一第四電阻R，具有一第 一端連接至該第一二極體22的第二端與該第二二極體24的 二端，以及一第二端連接至驅動器1 5 ;以及一第五電阻 u ’具有一第一端連接至該第四電阻R的第二端，以及— 第二端連接至接地端。與第一圖的習知電壓轉接器相比較 1258262 五、發明說明（10) 一—- 可知，在本發明的電壓轉接器内部中導致在待機狀態操作 時的功率損失為Vin2 /(l/2R + l/2R + r)，然而習知電壓轉 接器内部中導致在待機狀態操作時的功率損失為Vin2 / (3RX)+Vin2 /(R + r)。由於電阻 l/2R + l/2R + r 須等於 3RX 的 ，阻值’故本線路將省下Vin2 /(R + r)的待機功率消耗。 是故本發明的確可大幅改善在待機狀態下操作時由電阻所 引起的功率損失，而可進一步節省内部的電源消耗。 ♦ 將了 了解的是上述的實施例可加以改變，而不脫離其 發明概念。因此，本發明並非被限制於所揭露的特 貝鉍例中’而欲包含由所附的申請專界定之❸ 的精神與範圍内的所有修飾。

第16頁 1258262 圖式簡單說明 第一圖顯示習知交流/直流轉接器的電路組態； 弟，—圖顯不與習知的父流/直流轉接恭相關的電壓波形圖； 第三圖至第六圖顯示第一圖的習知交流/直流轉接器的等 效電路；以及 第七圖顯示本發明的一較佳實施例的電壓轉接器的電路組 態。 圖示符號說明 11電磁干擾濾波器 1 2橋式整流器 1 3輸入電壓偵測電路 1 4儲能元件 15驅動器 1 6輸出濾·波器 22 第一二極體 24 第二二極體

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Claims (1)

1258262 六、申請專利範圍 1雷一種節省待機電源的電源偵測電路，用以接收一輸入 i並將邊輸入電壓轉換成且右金^ ^ 位的-輸出電壓有與該輸入電壓不同電壓準 訊；-電磁干擾濾波器，用以消除該輸入電壓的差模雜 =式整流器，連接至該電磁干擾 輸入電壓進行全波整流； ^ 一電晶體開關，連接至該橋式整流哭· 壓的來體開關，：觸 一電路方塊（circuit b〇J〇,遠 關钿作，以及 器、該橋式整流器以及該驅動器，^亥電磁干擾滤波 磁干擾據波器’同時對該輸供：f電：：予 該輸入電壓的變化。 I進仃取樣以便偵測 其係為一種交 其中該電磁干 其中该橋式整 = :範圍第1項之電源偵測電路 # 2 ί i; ΐ ",j ^ ^ 如申請專利範圍第1項之電源:;以容 仇益係由數個二極體所組成。、電路 5.如申請專利範圍第〗項 元件，連接於該於々敕’’、貞娜電路，P 據該電晶體開“二/ /I為及該電晶體開關之匕含一儲能 版闻關的開/關操 闕之間，農尨4曰 6 ·如申請專利範圍第5頊> + 、一直流電壓 ’…、根 祀囷弟5項之電源偵 电厘。 輪出 -___ 電路，更包含 第18頁 1258262 -----— 六、申請專利範圍 ___ 二“ ’連接至該儲能元件，用以對該輪出電壓進行濾 7皮：專利範圍第6項之電源偵測電路，复中仲山 波為包含一二極體以及一電容。 ’、^輪出濾 8持~如人申請專利範圍第1帛之電源偵測電路，i中m 塊包含： 兵〒该電路方 第一電阻，具有一第一端連接至該電磁干;^、奮+ 裔，以及一第二端； 电磁干擾濾波 第一電阻，具有一第一端連接至 端，以及一第二端； 电丨且的第一 端，以阻：具有一第—端連接至該第二電阻的第二 苐—鸲連接至該電磁干擾濾波器； 一端盥兮篦f體，具有-第-端連接至該第二電阻的第 亥第一電阻的第二端，以及一第二端； 了第二二極體，具有一第一端連接至該第三電阻的第 一鈿與該第二電阻的第二端，以及一第二端； 一第四電阻，具有一第一端連接至該第一二極體的第 二端與該第二二極體的第二端，以及一第二端連接至該驅 動器；以及 一第五電阻，具有一第一端連接至該第四電阻的第二 端，以及一第二端連接至一接地端。 9· 一種節省待機電源的電源偵測電路，用以接收一輸入 電壓並將該輸入電壓轉換，其包含： 一電磁干擾濾波器，用以消除該輸入電壓的差模雜

第19頁 1258262 六、申請專利範圍 訊； 一橋式整流器，連接至該電磁干擾濾波器，用以對該 輸入電壓進行全波整流； 一電晶體開關，連接至該橋式整流器； 一驅動器，連接至該電晶體開關，用以根據該輸出電 壓的一回授值來驅動該電晶體開關的開/關操作；以及 一電源偵測電路，連接至該電磁干擾濾波器、該橋式 整流器以及該驅動器，用以提供一放電路徑予該電磁干擾 濾波器，同時對該輸入電壓進行取樣以便偵測該輸入電壓 的變化； 其中該電路方塊包含： 一第一電阻，具有一第一端連接至該電磁干擾濾波 器，以及一第二端； 一第二電阻，具有一第一端連接至該第一電阻的第二 端，以及一第二端； 一第三電阻，具有一第一端連接至該第二電阻的第二 端，以及一第二端連接至該電磁干擾濾波器； 一第一二極體，具有一第一端連接至該第二電阻的第 一端與該第一電阻的第二端，以及一第二端； 一第二二極體，具有一第一端連接至該第三電阻的第 一端與該第二電阻的第二端，以及一第二端； 一第四電阻，具有一第一端連接至該第一二極體的第 二端與該第二二極體的第二端，以及一第二端連接至該驅 動器；以及

第20頁 1258262 六、申請專利範圍 一第五電阻， 端，以及一第二端 10. 如申請專利範 交流/直流轉接器< 11. 如申請專利範 干擾渡波器包含至 12. 如申請專利範 整流器係由數個二 13. 如申請專利範 能元件，連接於該 根據該電晶體開關 14. 如申請專利範 出濾波器，連接至 波。 15. 如申請專利範 其中該電磁 D 其中該橋式 更包含一儲 濾、波器包含 具有一第一端連接至該第四電阻的第二 連接至一接地端。 圍第9項之電源偵測電路，其係為一種 圍第9項之電源偵測電路， 少一個輸入電源濾波電容 圍第9項之電源偵測電路， 極體所組成。 圍第9項之電源偵測電路， 橋式整流器及該電晶體開關之間，其係 的開/關操作來傳送一直流電壓。 圍第1 3項之電源偵測電路，更包含一輸 該儲能元件，用以對該輸出電壓進行濾、 圍第1 4項之電源偵測電路，其中該輸出 極體以及一電容

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