專利名稱：一種電源節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子電器設(shè)備及節(jié)能技術(shù)，具體地，涉及一種電源節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量在不斷提高、生活節(jié)奏在逐步加快，在 日常工作與生活中，廣泛應(yīng)用著各類電子電器設(shè)備。這些電子電器設(shè)備的用量在增加，耗電量也在增加，其中，耗電量的增加一方面來 自于工作時消耗的巨大電能，另一方面來自待機(jī)狀態(tài)下消耗的大量電能。隨著社會能耗的急劇上升，節(jié)能已是人們面臨的重大課題，是目前國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)和 社會發(fā)展的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。我國已針對打印機(jī)、計算機(jī)、顯示器、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、DVD, 彩電等11類電子產(chǎn)品制定了待機(jī)能耗節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證要求的型號 達(dá)到2000多個。如果中國待機(jī)能耗指標(biāo)采用1瓦的規(guī)定，到2012年，計算機(jī)預(yù)計可節(jié)電能將超過 5億度，可節(jié)省電力費用支出約超過3. 2億元人民幣；顯示器可節(jié)電約7億度，可節(jié)省電力 費用支出約超過4. 2億元人民幣。綜上所述，在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中電子電器設(shè)備在 工作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)時，電能消耗量均較大，至少存在能耗高、節(jié)能環(huán)保效果差等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種電源節(jié)能裝置，以實現(xiàn)能耗低與 節(jié)能環(huán)保效果好的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種電源節(jié)能裝置，包括電源管 理單元、動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元；所述動態(tài)自供電單元、工作 狀態(tài)切換單元與采樣比較單元，分別與所述電源管理單元電連接。進(jìn)一步地，所述動態(tài)自供電單元包括直流電源、放大器、開啟/關(guān)斷開關(guān)與濾波電 容，其中所述直流電源的一端與放大器的同相輸入端電連接，另一端接地；所述放大器的 反相輸入端與開啟/關(guān)斷開關(guān)的第二固定端電連接，并作為第一管腳Pin6、與電源管理單 元電連接；所述放大器的輸出端與開啟/關(guān)斷開關(guān)的控制端電連接；所述開啟/關(guān)斷開關(guān) 的第一固定端為第二管腳Pin8，與電源管理單元電連接；所述濾波電容的一端與放大器的 反相輸入端電連接，另一端接地。進(jìn)一步地，所述工作狀態(tài)切換單元包括PFC控制器、待機(jī)電源模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)、工 作電源模塊、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊、工作電源模塊、開關(guān)二極管、濾波電容與PWM控制器，其 中所述PFC控制器的輸出端、待機(jī)電源模塊與轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端，依次電連接；所述轉(zhuǎn)換 開關(guān)的第一固定端、工作電源模塊與整流二極管的陰極，依次電連接；開關(guān)二極管的陽極 Vaux與電源管理單元電連接；所述濾波電容的一端與工作電源模塊及開關(guān)二極管的公共 端電連接，另一端與PFC控制器的反饋端電連接、并接地；所述PWM控制器、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊與轉(zhuǎn)換開關(guān)的第二固定端，依次電連接。進(jìn)一步地，所述采樣比較單元包括采樣模塊、比較模塊和反饋模塊，所述采樣模 塊、比較模塊和反饋模塊依次電連接；所述采樣模塊與電源管理單元的反饋輸入端電連接， 所述反饋模塊與負(fù)載電連接。本實用新型各實施例的電源節(jié)能裝置，由于包括電源管理單元、動態(tài)自供電單元、 工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元；其中，動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較 單元，分別與所述電源管理單元電連接；通過動態(tài)自供電單元，可以省去自啟動電阻，并無 需從變壓器引出VCC線圈；通過采樣比較單元，可以監(jiān)測反饋信號，當(dāng)負(fù)載降低時，使驅(qū)動 信號處于非連貫的族脈沖替代脈沖序列，可以有效降低待機(jī)功率，且能滿足常見待機(jī)要求； 通過工作狀態(tài)切換單元，在待機(jī)狀態(tài)時切斷PFC控制器的VCC供電；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù) 中能耗高與節(jié)能環(huán)保效果差的缺陷，以實現(xiàn)能耗低與節(jié)能環(huán)保效果好的優(yōu)點。本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過 在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電源管理單元中電源不同段(即第一電源段與第二電源段)的 功率消耗比例示意圖；圖2為根據(jù)本實用新型電源節(jié)能裝置的工作原理示意圖；圖3為根據(jù)本實用新型電源節(jié)能裝置中工作狀態(tài)切換單元的工作原理示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型電源節(jié)能裝置中動態(tài)自供電單元的工作原理示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型電源節(jié)能裝置中采樣比較單元的采樣跳周期波形示意圖。結(jié)合附圖，本實用新型實施例中附圖標(biāo)記如下1-電源管理單元；2-工作狀態(tài)切換單元；3-采樣比較單元；4-動態(tài)自供電單元。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。根據(jù)本實用新型實施例，提供了一種電源節(jié)能裝置。如圖1-圖5所示，本實施例 包括電源管理單元1、動態(tài)自供電單元4、工作狀態(tài)切換單元2與采樣比較單元3 ；動態(tài)自供 電單元4、工作狀態(tài)切換單元2與采樣比較單元3，分別與電源管理單元1電連接。如圖1所示，電源管理單元1包括40%功率損耗單元(即第一電源段)與65%功 率損耗單元(即第二電源段)，40%功率損耗單元與65%功率損耗單元電連接。其中，40% 功率損耗單元包括濾波器、橋式整流器、功率因數(shù)校正器、第一整流二極管D1、高壓開關(guān)與 功率因數(shù)控制器，濾波器、橋式整流器、功率因數(shù)校正器、高壓開關(guān)與功率因數(shù)控制器依次 電連接；功率因數(shù)校正器與高壓開關(guān)的公共端，與第一整流二極管Dl的陽極電連接；第一
4整流二極管Dl的陰極與高壓功率開關(guān)的輸入端電連接。65%功率損耗單元包括高壓功率開關(guān)、變壓器、第二整流二極管D2(即變壓器輸 出整流器)、磁放大輸出模塊、電壓反饋控制器、光耦合器與開關(guān)電源控制器，高壓功率開關(guān) 的輸出端、變壓器與第二整流二極管D2的陽極電連接，第二整流二極管D2的陰極與磁放大 輸出模塊的輸入端電連接；第二整流二極管D2與磁放大輸出模塊的公共端、電源反饋控制 器、光耦合器、開關(guān)電源控制器與高壓功率開關(guān)的反饋端依次電連接；磁放大輸出模塊具有 輸出端和磁放大端。為了實現(xiàn)電源的節(jié)能功能，需從提高電源工作效率、改善功率因數(shù)和降低待機(jī)能 耗等方面下功夫。上述電源管理單元為計算機(jī)的電源管理單元，以該電源管理單元為例， 其功率消耗來源于高壓功率開關(guān)、變壓器輸出整流器、電壓反饋控制器、光耦合器、開關(guān)電 源控制器、功率因數(shù)控制器、橋式整流器與濾波器；要提高其電源效率，就要提高每一段 (Stage)的效率，并盡力減少功率處理段的數(shù)量。對于40%功率損耗單元(即第一電源段)而言，即功率因數(shù)校正(簡稱PFC)階 段，需確定工作模式，如連續(xù)工作模式(簡稱CCM)或臨界導(dǎo)電模式(簡稱CRM)等。其中， 在CCM模式下，要實現(xiàn)更高的效率，可采用以下方法(1)優(yōu)化開關(guān)選擇；(2)采用軟恢復(fù)升 壓二極管；(3)選擇適合大小的電感，以降低電感中的銅線損耗(磁芯損耗較小)。在非連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)或CRM時要實現(xiàn)更高的效率，可采用如下方法(1)優(yōu)化 電感磁芯，以降低磁芯損耗和高頻繞組損耗；(2)選擇更低的Rds-on開關(guān)；(3)不須過于在 意升壓二極管的選擇。對于65%功率損耗單元(即第二電源段)而言，即主開關(guān)電源段，要提高其能效， 可采用以下方法(1)降低初級側(cè)的導(dǎo)電損耗，具體做法是降低導(dǎo)通阻抗(更高開關(guān)損耗)和降低 初級側(cè)峰值電流及均方根(RMS)電流；(2)降低開關(guān)損耗(考慮軟開關(guān)技術(shù))；(3)次級側(cè)損耗減少整流器壓降(使用低Vf 二極管或FET整流器)；(4)降低磁芯損耗采用更好的材料?？梢?，在電源管理單元中，通常的待機(jī)損耗來自啟動電路、驅(qū)動電路、開關(guān)損耗、偏 置電路、輸出整流器、磁性元件等。電源管理單元可以通過集成一些功能和技術(shù)，針對上述 待機(jī)損耗來源制定相應(yīng)對策來實現(xiàn)待機(jī)功能。常見的待機(jī)技術(shù)有跳周期、頻率回走等。例如，跳周期是一種常見的降低待機(jī)功耗方法。目前電源為提高效率通常都采用 開關(guān)電源模式，通常的開關(guān)頻率在幾十到幾百千赫茲之間。由于開關(guān)次數(shù)高，因此在電源的 整體損耗中，特別是在高頻高電壓大電流應(yīng)用中，開關(guān)損耗占據(jù)了相當(dāng)大的比例。而在待機(jī) 時輸出負(fù)載需求比較低。電源管理芯片可以內(nèi)部集成比較器，通過監(jiān)測反饋信號，當(dāng)負(fù)載降 低時使驅(qū)動信號處于非連貫的族脈沖替代連續(xù)脈沖。PWM控制器具有跳周期功能，這樣通過 跳周期的方式可有效降低待機(jī)功耗滿足常見的待機(jī)要求。頻率回走常用于小功率的應(yīng)用。當(dāng)負(fù)載降低時通過將原有的開關(guān)頻率降低來減少 開關(guān)損耗。PWM控制器采用這種待機(jī)形式，在輕載或空載時延長TofT時間使開關(guān)頻率降低 以達(dá)到省電的目的。在充電器的應(yīng)用中可以達(dá)到0. 3W以下的待機(jī)水準(zhǔn)。進(jìn)一步地，在上述實施例中，如圖4所示，動態(tài)自供電單元4包括10V/12V的直流電源、放大器Al、開啟/關(guān)斷開關(guān)Ktwtw與濾波電容Cl，其中10V/12V的直流電源的一端與 放大器Al的同相輸入端電連接，另一端接地；放大器Al的反相輸入端與開啟/關(guān)斷開關(guān) K /,的第二固定端電連接，并作為第一管腳Pin6、與電源管理單元電連接；放大器Al的輸 出端與開啟/關(guān)斷開關(guān)Ktwtw的控制端電連接；開啟/關(guān)斷開關(guān)Kmaw的第一固定端為第二 管腳Pin8，與電源管理單元電連接；濾波電容Cl的一端與放大器Al的反相輸入端電連接， 另一端接地。具體地，圖4顯示了直接從高壓端與電源芯片相連啟動電源，當(dāng)電源啟動后輔助 電源工作VCC開始工作，內(nèi)部高壓電流源關(guān)斷有VCC供電。這樣即可以降低啟動損耗又可 以有效保證啟動時間；另外動態(tài)自供電可以省去啟動電阻并無需從變壓器引出VCC線圈。這里，高壓啟動和動態(tài)自供電。在傳統(tǒng)的電源啟動電路中，通常都采用從高壓(直 流300V 400V)串接一個高阻值電阻來啟動電源。此電阻構(gòu)成了待機(jī)功耗重要部分。一 般情況下不得不盡量加大該電阻阻值以降低損耗。但是此帶來的后果就是導(dǎo)致啟動時間延 長，這在某些應(yīng)用中如適配器電源是不允許的。很多電源管理芯片內(nèi)置高壓電流源，可以直 接從高壓端與電源芯片相連啟動電源。當(dāng)電源啟動后輔助電源工作VCC開始工作，內(nèi)部高 壓電流源關(guān)斷有VCC供電。這樣即可以降低啟動損耗又可以有效保證啟動時間。另外動態(tài) 自供電可以省去啟動電阻并無需從變壓器引出VCC線圈，該技術(shù)在某些應(yīng)用如CRT的待機(jī) 設(shè)計中可以起到獨特的作用將待機(jī)損耗降至極低。在圖4中，工作狀態(tài)切換單元2包括PFC控制器、待機(jī)電源模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)K1、工作 電源模塊、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊、工作電源模塊、開關(guān)二極管D3、濾波電容C2與PWM控制器，其 中PFC控制器的輸出端、待機(jī)電源模塊與轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl的控制端，依次電連接；轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl 的第一固定端、工作電源模塊與整流二極管D3的陰極，依次電連接；開關(guān)二極管D3的陽極 Vaux與電源管理單元電連接；濾波電容C2的一端與工作電源模塊及開關(guān)二極管D3的公共 端電連接，另一端與PFC控制器的反饋端電連接、并接地；PWM控制器、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊與 轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl的第二固定端，依次電連接。這里，固定頻率電流型控制器PWM和準(zhǔn)諧振電流模式PWM控制器具有在待機(jī)狀態(tài) 下，自動切斷PFC的供電，關(guān)閉PFC的功能；并通過相應(yīng)管腳來連接PFC控制器的VCC引腳。 當(dāng)檢測到系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)時，會自動切斷PFC的VCC供電，這樣就等于省去了一個損耗環(huán)節(jié)， 可以實現(xiàn)超低待機(jī)能耗。通過以上技術(shù)將能對電子電器設(shè)備的高效節(jié)能起到客觀的經(jīng)濟(jì)效 益，不斷的完善高效節(jié)能綠色電源技術(shù)使其能實現(xiàn)電子電器設(shè)備的高效節(jié)能環(huán)保。采用高 性能PFC控制器和軟開關(guān)半橋諧振控制器，效率在全電壓輸入范圍能可搞達(dá)85%以上。待 機(jī)控制功率在0. 5W負(fù)載時輸入仍小于1W。PWM電流模式控制器采用軟條跳周期技術(shù)來控制峰值電流并消除一些開關(guān)脈沖， 從而控制開關(guān)損耗，以實現(xiàn)空載、輕載狀態(tài)下的卓越高效性能，還可在變壓器進(jìn)入跳周期工 作時有效地消除噪聲，滿足節(jié)能、待機(jī)與工作狀態(tài)等各種要求；還可利用功能獨特的芯片與 以降低待機(jī)損耗。另外，在大于75W存在PFC的情況下，利用功能獨特的芯片與以降低待機(jī)損耗。待 機(jī)時，負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于75W，這是對功率因數(shù)并無要求。而在傳統(tǒng)有緣PFC的拓?fù)渲?，通常采?開關(guān)型升壓電路，其開關(guān)頻率也在幾十到幾百千赫茲之間，其開關(guān)損耗不可小視。采樣比較單元3包括采樣模塊、比較模塊和反饋模塊，采樣模塊、比較模塊和反饋模塊依次電連接；采樣模塊與電源管理單元的反饋輸入端電連接，反饋模塊與負(fù)載電連接。在圖5中，顯示了在采樣比較單元中，電源管理單元可以內(nèi)部集成比較器，通過監(jiān) 測反饋信號，當(dāng)負(fù)載降低時使驅(qū)動信號處于非連貫的族脈沖替代連續(xù)脈沖，可有效降低待 機(jī)功耗滿足常見待機(jī)要求?？梢姡谏鲜鰧嵤├?，采用跳周期降低待機(jī)功耗方法，通過PWM控制器可有效降 低待機(jī)功耗滿足常見的待機(jī)要求；當(dāng)負(fù)載降低時通過將原有的開關(guān)頻率降低來減少開關(guān)損 耗，在輕載或空載時延長Toff時間使開關(guān)頻率降低以達(dá)到省電的目的；采用軟條跳周期技 術(shù)來控制峰值電流并消除一些開關(guān)脈沖，從而控制開關(guān)損耗；利用功能獨特的芯片與以降 低待機(jī)損耗；固定頻率電流型控制器和準(zhǔn)諧振電流模式控制器具有在待機(jī)狀態(tài)下，自動切 斷PFC的供電，實現(xiàn)超低待機(jī)能耗。綜上所述，本實用新型各實施例的電源節(jié)能裝置，由于包括電源管理單元、動態(tài)自 供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元；其中，動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元 與采樣比較單元，分別與所述電源管理單元電連接；通過動態(tài)自供電單元，可以省去自啟動 電阻，并無需從變壓器引出VCC線圈；通過采樣比較單元，可以監(jiān)測反饋信號，當(dāng)負(fù)載降低 時，使驅(qū)動信號處于非連貫的族脈沖替代脈沖序列，可以有效降低待機(jī)功率，且能滿足常見 待機(jī)要求；通過工作狀態(tài)切換單元，在待機(jī)狀態(tài)時切斷PFC控制器的VCC供電；從而可以克 服現(xiàn)有技術(shù)中能耗高與節(jié)能環(huán)保效果差的缺陷，以實現(xiàn)能耗低與節(jié)能環(huán)保效果好的優(yōu)點。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本 實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電源節(jié)能裝置，其特征在于，包括電源管理單元、動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元；所述動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元，分別與所述電源管理單元電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源節(jié)能裝置，其特征在于，所述動態(tài)自供電單元包括直流 電源、放大器、開啟/關(guān)斷開關(guān)與濾波電容，其中所述直流電源的一端與放大器的同相輸入端電連接，另一端接地； 所述放大器的反相輸入端與開啟/關(guān)斷開關(guān)的第二固定端電連接，并作為第一管腳 Pin6、與電源管理單元電連接；所述放大器的輸出端與開啟/關(guān)斷開關(guān)的控制端電連接； 所述開啟/關(guān)斷開關(guān)的第一固定端為第二管腳Pin8，與電源管理單元電連接； 所述濾波電容的一端與放大器的反相輸入端電連接，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源節(jié)能裝置，其特征在于，所述工作狀態(tài)切換單元包括PFC 控制器、待機(jī)電源模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)、工作電源模塊、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊、工作電源模塊、開關(guān) 二極管、濾波電容與PWM控制器，其中所述PFC控制器的輸出端、待機(jī)電源模塊與轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端，依次電連接；所述轉(zhuǎn) 換開關(guān)的第一固定端、工作電源模塊與整流二極管的陰極，依次電連接；開關(guān)二極管的陽極 Vaux與電源管理單元電連接；所述濾波電容的一端與工作電源模塊及開關(guān)二極管的公共端電連接，另一端與PFC控 制器的反饋端電連接、并接地；所述PWM控制器、待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊與轉(zhuǎn)換開關(guān)的第二固定端，依次電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源節(jié)能裝置，其特征在于，所述采樣比較單元包括采樣模 塊、比較模塊和反饋模塊，所述采樣模塊、比較模塊和反饋模塊依次電連接；所述采樣模塊 與電源管理單元的反饋輸入端電連接，所述反饋模塊與負(fù)載電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電源節(jié)能裝置，包括電源管理單元、動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元；所述動態(tài)自供電單元、工作狀態(tài)切換單元與采樣比較單元，分別與所述電源管理單元電連接。本實用新型所述電源節(jié)能裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能耗高與節(jié)能環(huán)保效果差等缺陷，以實現(xiàn)能耗低與節(jié)能環(huán)保效果好的優(yōu)點。
文檔編號H02M3/34GK201639486SQ201020105159
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者戴偉 申請人:烏魯木齊希望電子有限公司