專利名稱：具有時序切換變壓選擇電路的變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種變壓器，尤其是一種具有時序切換變壓選擇電路的變壓器。
背景技術：
變壓器對于現(xiàn)代人的生活已成為不可或缺的裝置，尤其是目前電器產品
充斥的時代，凡隨身聽、手機、MP3、筆記型計算機等大小電器用品，幾乎 都會用到變壓器，其規(guī)格更是林林總總，輸入電壓為由110伏特至220伏特 交流電，輸出規(guī)格則隨產品不同，有更多不同的輸出電壓、電流、及接頭尺 寸的規(guī)格。
較新型的變壓器己可承受各種常見輸入電壓，并將此范圍區(qū)間內的輸入 電能，轉換成其它輸出電壓而輸出電能，但因輸出電壓為特定，應每一電器 產品所需，每個家庭都會備有各種大小不同的變壓器。如果單一的變壓器可 具有多種輸出電壓的選項，即可應付多種不同需求，大幅減少變壓器的數(shù)量， 節(jié)省不必要的困擾，特別是攜帶多種不同電器產品出國旅游或出差洽談業(yè)務 時，減少許多麻煩，使用便利性也大為增加。
常見可調整輸出的變壓器如圖1所示，在電源輸入端11輸入一固定電 壓Vin的電能，經由變壓器本體12內的變壓電路，即可由電源輸出端13產 生一固定電壓Vout的輸出電能，若需要改變輸出的電壓值，只需將輸出電 壓選擇開關14上的輸出電壓選擇鈕15調整至一對應位置，即可導接變壓電 路至分別具有不同電阻值的電阻器，產生一相對應的輸出電壓。
但此類選擇開關易因頻繁切換造成磨損，使得電壓選擇鈕15的切換定 位效果逐漸松弛或接觸不良，造成電壓輸出不穩(wěn)定或甚至輸出錯誤的電壓，
5嚴重時，將會導致電器用品的損壞。尤其，由于輸出電壓數(shù)值多數(shù)僅憑貼紙 標示，貼紙也可能因長期使用而移位或脫落，更誤導消費者的使用，而產生
錯誤輸出；尤其，變壓器供電輸出時仍可由開關14切換改變輸出電壓，一 旦誤觸切換開關，可能導致的不安全及損壞用電產品風險更為嚴重。
圖2為本發(fā)明申請人所提出第11/798,661號美國專利申請的變壓器，主 要是在殼體23上形成有多個插槽25，搭配數(shù)種分別具有不同形狀、位置不 同的突出部241的插銷24，且每一插槽25中，分別設置有一對應的機械致 動開關；通過裝置各自不同的插銷24，讓突出部241進入插槽25中，推抵 對應的觸壓件而激活不同的機械致動開關，從而調整對應的輸出電壓Vout。 此種結構設計雖可避免操作中的電壓意外改變，但此結構可能因插銷24較 多而不易攜帶且易遺失。
圖3是第5，347，211號美國專利申請案的變壓器，該變壓器具有本體30、 及多個分別設置有不同電路組件34在內的鎖鑰32。每一鎖鑰32具有兩片導 接用的導電片36，當把不同鎖鑰32插入本體30所形成的鎖道(圖中未示)中， 便可導通至本體中的變壓電路，所以改變插入的鎖鑰32，其中的電路組件 34數(shù)值將決定變壓電路的輸出電壓值。同樣地，多個鎖鑰也會造成攜帶的困 擾， 一旦遺失也會造成使用的不便。
另有外表面設置有機械式按鍵的微控制器變壓器，按壓不同按鍵便可選 擇調整輸出電壓；但一方面誤觸的幾率不低；尤其在供電時還可能誤觸按鍵 而改變輸出電壓，造成用電產品壽命減短、甚至安全性問題，可靠性不佳； 且較昂貴的機械式按鍵將增加變壓器的成本。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的，在于提供一種安全性極高，切換改變電壓時 不予供電的具有時序切換變壓選擇電路的變壓器。本發(fā)明的另一目的，在于提供一種經反饋才能切換改變輸出電壓，供電 時不會誤觸切換的具有時序切換變壓選擇電路的變壓器。
本發(fā)明又一目的，在于提供一種輸出電壓被明確顯示，不易誤判的具有 時序切換變壓選擇電路的變壓器。
本發(fā)明再一目的，在于提供一種輸出電壓可反饋檢驗、自我校正的具有 時序切換變壓選擇電路的變壓器。
因此，本發(fā)明具有時序切換變壓選擇電路的變壓器，用于將一個輸入電 能的電壓轉換為多個預定輸出電壓之一而輸出電能，它包括 一個形成有至 少一個插接部、并具有一個供承受該輸入電能的輸入端、及一個供輸出具有 該多個預定輸出電壓之一的輸出電能的輸出端的主體； 一個供對應插接該插 接部的連接裝置；設置于該主體內、兩端分別電連接該輸入端及輸出端的時 序切換變壓選擇電路，包括變壓單元；及電氣連接該變壓單元及該插接部， 并具有供產生時脈訊號的時脈產生器，致使當該連接裝置插接該插接部時， 受該時脈訊號驅動而時序性地改變至該變壓單元的電訊號(voltage value)的 選擇控制單元(microcontrolunit);及供顯示該輸出端口輸出電能電壓的顯示 裝置。
進一步，該選擇控制單元包括一組選擇性電氣連接該不同電路組件之一 的切換開關，及電氣連接該插接部與致動該切換開關的微處理器。
借助連接裝置的反饋驅動，切換開關將逐一導接不同電路組件至變壓單 元，從而改變輸出電壓。此動作必須經由使用者操作，根本不用擔心誤觸； 且連接裝置本身可為輸出端口連接至用電產品的接頭，使切換輸出電壓時， 完全無法同時供電，解決損害產品的風險；沒有外部零件，也可降低攜帶與 遺失零件的困擾。尤其電壓顯示器可設置于供電端，提供使用者清楚信息； 且切換輸出電壓時，更可反饋檢測、自我校正輸出電壓值，可謂一舉數(shù)得。
圖1為常見可調整輸出變壓器的立體示意圖2為常見殼體上形成多種不同突出插銷變壓器的立體示意圖3為常見本體上設置有不同電路組件在內的鎖鑰變壓器的立體示意
圖4為本發(fā)明第一實施例的立體示意圖； 圖5為本發(fā)明第一實施例的電路示意圖6為本發(fā)明圖4實施例連接裝置插回插接部的立體示意圖，說明調整 電壓的操作；
圖7為本發(fā)明第二實施例的電路示意圖； 圖8為本發(fā)明第三實施例的電路示意圖； 圖9為本發(fā)明第四實施例的電路示意圖IO為本發(fā)明第四實施例另一種可改變輸出電壓轉換器示意圖； 圖11為本發(fā)明第五實施例變壓器的立體示意圖。 附圖中，各標號所代表組件列表如下
4、 4(5)...主體
5、 5(5)...連接裝置 7…顯示裝置
12、 30…本體 ll...電源輸入端 13...電源輸出端
14、 76、 646、 646"、 646"，…開關
15...電壓選擇鈕 23...殼體
24…插銷 25…插槽 32...鎖鑰
34、 628、 628，、 628"、 628"，、 644、 644，、 644"、 644"，…電路組件
36…導電片 40、 40，、 40(5)...插接部
42…輸入端 44…輸出端
52…插接座 62…變壓單元64...控制單元 68...變壓線圈 241...突出部 622、 622，、 622， 640、 640，、 640， 642、 642，...時脈產生器
66…輸入側電路 74…發(fā)光二極管(LED) 620、 620""…電壓調變電路 622"，、 622""…放大器 640，"、 640""…微處理器
648...電壓傳感器
6220、 6220'…輸出端
6222、 6222，、 6222"、 6222"，、 6222，，，，...反相輸入端
6224、 6224，、 6224"、 6224，，，、 6224""…非反相輸入端 6400""...輸出端 6402...電壓控制端
6404...顯示控制端 6402，、 6404，...接點
7(5)...液晶顯示器
具體實施例方式
有關本發(fā)明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖 的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現(xiàn)。
圖4及圖5分別為本發(fā)明變壓器第一較佳實施例的夕M販電路示意圖。本實 施例中，是以一般室內電力供應為例，輸入電壓為IIO伏特交流電。當然， 本領域普通技術人員都可輕易理解，此輸入電壓也可為220伏特的交流電， 或例如車用12伏特直流電。
本實施例中，是將上述輸入電壓為Vin的電能，經由作為輸入端口 42 的插頭，輸入該主體4內的電路，并經時序切換變壓選擇電路作用而產生一 電壓變化后的輸出電壓Vout，由輸出電能的輸出端口 44經輸出導線電連接 至連接裝置5，并透過一組特定插接座52供應給使用該輸出電能的用電產 品。當然，如本領域普通技術人員所能輕易理解的，此處的連接裝置5本身即可設計成與用電產品對接，不一定需要額外的插接座。
本實施例中，時序切換變壓選擇電路除輸入側電路66及變壓線圈68外， 主要包括變壓單元62、選擇控制單元64。并且在本實施例中的變壓單元62 更包括具有放大器622的電壓調變(voltage regulator)電路620，其具有一個經 由例如一個電阻器628而導接至輸出端44的反相輸入端6222、 一個提供參 考電壓的非反相輸入端6224、及一個回饋連接至反相輸入端6222的輸出端 6220。
選擇控制單元中則具有微處理器640、 一組切換開關646及多個分別具 有不同電氣性能(如電阻值)的不同電路組件，本實施例中例釋為五個分別以 一端電氣連接上述放大器622反相輸入端6222例如為電阻器644的電路組 件。主體4上形成有至少一處作為插接部的插接部40，且插接部40中設置 有電氣連接微處理器640的端子，當連接裝置5插入插接部40內，將激活 微處理器640。當然，實際使用時，也可選擇在本體上形成一個凸出的插接 部，而在連接裝置處設置一個對應插接的母頭。
本實施例中，微處理器640 —方面由電壓控制端6402電氣連接該切換 開關646，以促使切換開關輪流切換將不同數(shù)值的電阻器644的另一端導通 至接地，由于反相輸入端6222處的電壓會與非反相輸入端6224的參考電壓 連動，并且前述被切換開關646所選擇導接電阻器644的另一端接地，所以 電阻器644與電阻器628間的電阻值比例，將可決定輸出端口處的電壓值； 并且改變導接至變壓單元的電阻器644時，也改變此比例而造成輸出電能的 電壓變化。
另一方面，則由微處理器640的顯示控制端6404電氣連接并驅動顯示 裝置7。微處理器640配有時脈產生器642，可產生標準時脈訊號。所以當 上述連接裝置5如圖6所示插入插接部40而激活微處理器640時，將依照 該標準時脈訊號，驅動切換開關646,使其依照時序以例如每3秒變化一次的速度，輪流切換導接各電路組件導通于接地點與上述放大器622的反相輸 入端6222間，輸出電壓Vout隨之改變，直到切換至理想的電壓，使用者將 連接裝置5拔離插接部40而終止微處理器640的驅動訊號輸出為止。此時， 切換開關646停止切換，固定與一個擇定的電路組件導接，因而保持一個特 定輸出電壓輸出電能。當然，此處亦可采用諸如一個停止按鍵等類似結構， 終止微處理器640的訊號輸出，而無礙于本發(fā)明的實施。
為提供使用者輸出電壓值的正確信息，本實施例中顯示裝置7包括多個 設置于主體4的發(fā)光二極管74，主體4的表面上標示有例如15V、 16V、 18V、 20V及ERR(異常)等對應的輸出電壓值。由此，當電壓控制端6402驅動切 換開關646切換，使輸出電壓Vout隨時序輪流切換變化時，顯示控制端6404 也同步驅動顯示裝置7內的顯示切換開關76，致使對應的LED發(fā)光，使輸 出電壓被正確輪換顯示，直到使用者見到輸出電壓符合需求，由插接部40 中拔除連接裝置5，此時輸出電壓被選定，則LED74也同步被選定而不再輪 換。
為進一步提供反饋監(jiān)控功效，本實施例的微處理器640更連接有電氣連 接插接部40的電壓傳感器648，當連接裝置5插接于插接部40時，輸出電 壓值將被反饋至電壓傳感器648，由微處理器640監(jiān)控該輸出電壓Vout是否 精確，若偏離預定數(shù)值時，將驅動顯示切換開關76跳接至標示ERR的LED 以警告使用者，甚至同時驅動切換開關646斷路，以排除輸出錯誤電壓而損 及用電產品的風險。
如此，當用電產品被供電時，連接裝置5必然在供電回路中，無法被插 回插接部40，因此確保輸出電能的電壓不會在使用過程中被錯誤變換。相反 地，要改變輸出電壓時，連接裝置需被插回插接部40，無法同時供電。不僅 排除常用技術按壓誤動作的風險，更減少使用昂貴的機械式開關組件的成 本。再者，由于集成電路組件的功能日新月異，前述微處理器與切換開關并
非必須分離設置，也可如圖7所示，將其整合在微處理器640'中，微處理器 640'則以多根接腳分別電氣連接至不同數(shù)值的電路組件644'，使得例如接點 6402'輸出零電位，從而選擇導接與其對應的電路組件644'。此時，放大器 622'的非反相輸入端6224'電位為參考電位Vref，并由輸出端6220'回饋導接 至反相輸入端6222'，使其追隨非反相輸入端6224'的電位V^，并依照對應 的電路組件644'與電路組件628'的比值決定輸出電壓。
當連接裝置(圖中未示)插接至插接部40'后，選擇控制單元中的微處理器 依照時脈產生器642'輸出的標準時脈訊號，循序將導接的接點改為例如 6404，，則電路組件644，數(shù)值隨之不同，與電路組件628，的比值也改變，從 而變化變壓單元輸出的電壓而輸出電能。
當然，如本領域普通技術人員所能輕易理解的，前述多個不同電路組件 并非局限于輪流導接在放大器的反相輸入端與接地之間，也可如圖8本發(fā)明 第三實施例所示，電壓調變電路620"中，同樣由放大器622"的非反相輸入 端6224"輸入?yún)⒖茧妷篤ref，并固定接地與反相輸入端6222"間的電阻器628"， 而以微處理器640"控制切換開關646"輪流將不同電阻器644"導接于輸出端 與反相輸入端6222"間，同樣可達成改變兩側電阻值比例的效果，而變化輸 出電壓值。
再者，如圖9本發(fā)明第四實施例所示，電壓調變電路中，也可固定放大 器622"，反相輸入端6222"，兩側的電阻值比例，而將多個受切換開關646"， 導接至微處理器640'"的不同電阻器644"'改連接至非反相輸入端6224'"，藉 此改變非反相輸入端6224"'兩側電阻器644'"與628"'的電阻值比例，以決定 非反相輸入端6224"'處的參考電壓值，并帶動反相輸入端6222"'的電壓，而 改變最終輸出電壓值。
又者，如圖10本發(fā)明第四實施例所示，考慮微處理器640""具有一個輸出端6400""，當上述連接裝置插接至插接部時，輸出端6400""會依照時序， 調整變化其每一周期中的高電平(high levd)脈寬(pulse width),從而改變任務 周期比(duty cycle ratio),使得電壓調變電路620，"，中，非反相輸入端6224"" 處的參考電壓隨之升降，帶動反相輸入端6222""處的電壓值。當然，此脈寬 調變也可施加至放大器622""的反相輸入端，通過改變其任務周期比而達成 類似的變化輸出電壓功效。
當然，如本領域普通技術人員所能輕易理解的、由多個LED作為顯示 裝置并非唯一選擇，且考慮變壓器多半被插接于例如墻邊的室內插座，或車 輛的點煙器附近，若顯示裝置設置于主體上，對使用者觀看未必方便，故如 圖11第五實施例所示，也可將液晶顯示器7(5)選擇設置于主體4(5)外、接近 連接裝置5(5)的連接線上，讓使用者隨手握持連接裝置5(5)插回插接部40(5) 或自插接部40(5)中拔除時，均可輕易看到輸出電壓顯示，以提供更符合人體 工程的設計；尤其顯示裝置會發(fā)熱，將其設置于主體外，也可避免對原本就 會發(fā)熱的主體產生不良影響。
經由本發(fā)明的揭示，變壓器不僅結構形狀簡單，更能有效防止各零部件 不慎遺失，尤其在供電使用時不會誤觸而切換輸出電壓，切換輸出電壓時不 供電，安全性從而大幅提升。再者，通過明確顯示輸出電壓，且輸出電壓的 選擇必須由使用者拔除連接裝置而完成，大幅降低誤判的可能性；加以，顯 示裝置可設置于手持位置附近而不限于變壓器本體，符合人體工程學設計。 特別是輸出電壓可反饋檢驗、自我校正，更降低錯誤輸出的風險，提供使用 者高度安全性。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施 的范圍，即凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明書內容所作的簡單的等效變 化與修飾，都應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種具有時序切換變壓選擇電路的變壓器，用于將一個輸入電能的電壓轉換為多個預定輸出電壓之一而輸出電能，包括一個形成有至少一個插接部、并具有一個供承受該輸入電能的輸入端、及一個供輸出具有該等多個預定輸出電壓之一的輸出電能的輸出端的主體；一個供對應插接該插接部的連接裝置；設置于該主體內、兩端分別電連接該輸入端及輸出端的時序切換變壓選擇電路，包括變壓單元；及電氣連接該變壓單元及該插接部，并具有供產生時脈訊號的時脈產生器，致使當該連接裝置插接該插接部時，受該時脈訊號驅動而時序性地改變至該變壓單元的電訊號的選擇控制單元；及供顯示該輸出端口輸出電能電壓的顯示裝置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的變壓器，其中所述選擇控制單元更具有電氣 連接該插接部的微處理器。
3. 根據(jù)權利要求2所述的變壓器，其中所述選擇控制單元更具有多個 彼此數(shù)值不同、且受該微處理器致動而時序性輪流導接至該變壓單元的電 路組件。
4. 根據(jù)權利要求2所述的變壓器，其中所述選擇控制單元更具有 多個彼此數(shù)值不同的電路組件；及一組分別電氣連接該電路組件、并受該微處理器致動而選擇性電氣 連接該不同電路組件之一至該變壓單元的切換開關。
5. 根據(jù)權利要求2所述的變壓器，其中所述變壓單元包括具有一個反 相輸入端、 一個非反相輸入端、及一個回饋連接至該反相輸入端的輸出端 的放大器，且該微處理器具有一個當該連接裝置插接該插接部時輸出一個 時序性變化其任務周期比的脈寬調變輸出端。
6. 根據(jù)權利要求3或4所述的變壓器，其中所述變壓單元包括具有一 個反相輸入端、 一個非反相輸入端、及一個回饋連接至該反相輸入端的輸 出端的放大器，且該等電路組件是分別電氣連接至該放大器的該反相輸入 端。
7. 根據(jù)權利要求3或4所述的變壓器，其中所述變壓單元包括具有一 個反相輸入端、 一個非反相輸入端、及一個回饋連接至該反相輸入端的輸 出端的放大器，且該等電路組件是分別電氣連接至該放大器的該非反相輸 入端。
8. 根據(jù)權利要求1、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其中所述選擇控制 單元更具有電氣連接該插接部、用于當該連接裝置插接于該插接部時反饋 監(jiān)控該輸出電壓的電壓傳感器。
9. 根據(jù)權利要求1、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其特征在于，更包 括一個一端連接該連接裝置、另一端供連接一個用電產品的插接座。
10. 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的變壓器，更包括一條一端電 氣連接該輸出端、另一端設置該連接裝置的輸出電能連接線。
11. 根據(jù)權利要求10所述的變壓器，其中所述顯示裝置是設置于該輸出電能連接線上。
12. 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其中所述顯示裝置 是設置于該連接裝置上。
13. 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其中所述顯示裝置 是液晶顯示器。
14. 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其中所述顯示裝置 包括多個發(fā)光二極管、及對應該等發(fā)光二極管的標示。
15. 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的變壓器，其中所述顯示裝置 是設置于該主體。
全文摘要
一種具有時序切換變壓選擇電路的變壓器，用以將一輸入電能經由設置于該轉換器主體內、兩端分別電連接輸入端及輸出端的時序切換變壓選擇電路，轉換為多個輸出電壓之一的電能輸出。并且在調整輸出電壓時，需將一組連接裝置插入轉換器主體上的一插接部，經反饋而驅動選擇控制單元變化導接至變壓單元的電訊號，從而依序改變輸出電能的電壓，直到顯示裝置顯示需要的輸出電壓，使用者拔除連接裝置，而將輸入電能電壓固定轉換成對應該選擇的預定電壓而輸出電能。
文檔編號H02M7/48GK101577483SQ20081009415
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權日2008年5月6日
發(fā)明者蘇俊吉 申請人:克立歐電子有限公司