专利名称：具有回授损失保护的电源供应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频装置的电源供应器。用于视频装置的电源供应器通常需要提供稳定的电压供应电平，使由电源供应器供电的各负载电路可依所需而工作。典型的交换式电源供应器设有一变压器，此变压器具有一个初级绕组及若干次级绕组，而各负载电路连接到此变压器。诸如晶体管等交换装置周期性地将源自交流线路的非稳定电压源加到此变压器之次级绕组。来自一个次级绕组的回授控制了交换装置的导通角，以调整各次级绕组两端所产生的电压。
当视频装置包含了使用者可触及的输入端点或输出端点时，则在这些使用者可触及端点与交流线路之间设有电气隔离，以防止触电的可能性。电气隔定义为一种阻抗，此阻抗大到足以使可能流过交流线路与使用者可触及端点间的最大电流小于一公认的安全位准。藉由使用一预定数量的绝缘材料，并使各绕组有足够的实体分离，以隔离电源供应器变压器的初级“热”绕组以及次级“冷”绕组，即可经济地提供上述的电气隔离。
在设有一以“热”接地点为参考点的稳压器的电源供应器中，其参考点为“热”接地点的变压器初级绕组将感应一电压，此电压经由一二极管而被整流，而产生一整流后的回授控制信号，并将此信号耦合到稳压器的一控制端点。此种整流后的回授信号是追踪电源供应器的输出电平所必须的，以便提供令人满意的稳压。
若因故障状况而使整流后的控制信号有所损失，可能将使稳压器提高电源供应器的输出电平。造成此种状况的原因，是因授电压的损失将导致输出电平太低的错误指示。
包含一显像管的视频显示装置的电源供应器通常设有一X射线保护电路，此保护电路将于探测到过电压状态时关掉此电源供应器。因此，用于产生显像管高电压的电源供应器，由于其X射线保护电路的运作，原本即不会有整流后回授电压的损失。然而，在音频电源供应器中，或在卫星接收解码器单元的视频电源供应器中，由于此种解码器单元工作时是与电视机分离、且不含显像管，故这些电源供应器不含X射线保护电路，因而回授损失的可能性即较令人担心。尤其当电源供应器中因成本因素而未加入过电压控测与保护电路时，更是如此。
在本发明的电源供应器实施例中，在变压器绕组与稳压器控制端点之间提供了一条替代回授路径。替代回授路径包含一开关。于发生故障状况时，此开关将一整流后的电压耦合到稳压器的控制端点。
例如，于产生正常工作回授电压的二极管断线时，将因而中断正常工作的回授路径，此时即发生故障状况。利用本发明的方式，提供了备用设施。因为此替代回授路径，于发生故障状况时也可提供稳压。因此，电源供应器可避免产生过高的输出电平。
图1是根据本发明观点的交换式电源供应器的电路简图。
在图1所示的视频显示器的电源供应装置中，由交流电源10所产生的交流电压，被一整流电路11整流，并被一电容器12滤波，以提供非稳定直流电压源VUR。此直流电压送到电源变压器14初级绕组13的一端点。绕组13的另一端点经由端点15a而耦合到交换晶体管15的漏极。晶体管15导通时将使电流流动，因而于每一晶体管15断路的周期中，将在绕组13的两端感应一电压，此电压经由变压器的作用在各次级绕组17、18及20的两端感应出电压VS1、VS2及VS3。
在绕组17两端所感应的电压，由二极管21整流，并由电容器22滤波，而产生图示约为+15.5伏的直流电压，此直流电压可用来作为外部装置的电源。同样地，在绕组18两端所感应的电压，由二极管23整流，并由电容器24滤波，而产生一第二直流电压；且在绕组20两端所感应的电压，由二极管32整流，并由电容器33滤波，而产生一第三直流电压。
可能需要将一便用者可触及的端点(例如与音频电路有关者)在电气上交流电源10隔离，其中此种交流电源通常是交流供电线。电气隔离定义为在被隔离的各组件间的阻抗，而此阻抗大到足以使可能流过各组件间的最大电流小于一预定的安全电平。与交流电源10有关各组件或电路所感应的电压，因而是以称为“热”接地点的第一参考电位为参考点；而与使用者可触及端点有关各组件或电路所感应的电压，则以称为“冷”接地点(或称机壳接地点)的第二参考电位为参考点。
在图1所示的电路中，变压器14提供了上述的电气隔离，此变压器14设有足够的实体分离、并采用绝缘材料，以符合诸如承保实验实(Underwriters Laboratories)所规定的适当隔离要求。耦合到绕组13的各组件及电路系以“热”接地点为参考点，在图1中，这些组件及电路利用一特定一接地符号65示出，这些组件及电路利用一特定一接地符号65示出。耦合到绕组17、18及20的各组件及电路以“冷”接地点为参考点，在图1中，这些组件及电路利用一不同的接地符号66示出。
如上文所述，于晶体管15断路时所感应的交换式回扫电压，用以感应出各绕组17、18及20两端的电压，可能需要适当操作耦合到这些绕组的各负载电路，使所产生的电压经精确稳压。控制交换晶体管15的导通期间，将可决定在各绕组17、18及20两端所感应的电压大小，因而可易于维持稳压。晶体管15的导通，受控于稳压器控制电路42的脉宽调变式基极驱动交换信号V0。可利用集成电路UC3844来实施电路42。
变压器14的绕组43感应一抽样电压V43，此抽样电压V43以交流电压源的参考电位(或“热”接地点)为参考点。在绕组43两端所感应的抽样电压V43将密切追踪在各绕组17、18及20两端所感应的电压。在绕组43两端的电压将被一二极管44整流，并被一电容器45滤波，而产生一直流电压RSUP。直流电压RSUP。直流电压RSUP经由一电阻110提供一供应电压，以供激励交换式电源供应器的稳压器控制电路42。
电压V43亦经由一滤波线圈113而耦合到一整流二极管54。在一滤波电容器55中，二极管54于端点114产生一回授信号SENSE1。于端点114的信号SENSE1经由一电阻51、52及可交电阻53所形成的分压器，而传送到控制电路42的回授控制端点50，以形成一稳压器控制回授信号SENSE2。回授信号SENSE2用来控制晶体管15的导通期间，以维持各绕组17、18及20两端的电压。利用传统的方式，将信号SENSE2与误差放大器42a中大小为参考电平的信号比较。放大器42a的一输出端点42a1耦合到比较器42b的一输入端。比较器42b的第二输入端则接收一斜坡信号VCUR。晶体管15一源极电阻所施加的信号VCUR代表了晶体管15中的源极一漏电流iD。因而，稳压器的输出信号V0被脉宽调交，且以传统电流模式的方式而产生。
假设因故隙状况而使线圈113或二极管54在回授路径中形成不传导。信号SENSE1将因而逐渐降低，并成为零电位。稳压器42因而将逐渐使信号V0或电晶体15的任务周期增加。其结果是诸如使电容器22及24的输出供应电压逐渐增加到安全电平以上。如果不反制此制故障状况，此种故隙状况可能使各电路组件因受到过电压状态而损坏。因而需要控制输出供应电压，以便防止过高的输出电平。
根据本发明的方面，一对二极管111及112以串联方式耦合于产生稳压器供应电压RSUP滤波电容器45与端点114之间。当信号SENSE1由于上述的故隙状况而不为二极管54的工作所产生时，二极管111及112为前向偏压且导通。信号SENSE1因而由二极管111及112的工作而产生，并非由于二极管54的工作业而产生。若比较并未提供经由二极管111及112的替代且备用的回授路径状况。当二极管111及112导通时，电容器22及24的输出电压增加幅度大为减小。因而可增加由图1所示配置激励的视频装置的可靠性。
其优点在于于正常工作中，二极管111及112并不导通，且电压PSUP并不影响信号SENSE1。此种特点是需要的，因为电容器45远大于电容器55，使电容器45所产生的电压RSUP无法追踪暂态状况中的输出供应电压。此外，电容器45可能含有因驱动电晶体15而产生的交换涟波。此种交换涟波可能非稳压作用所需。
为了提供软性起动工作，输出端点42a1经由一开关二极管117而耦合到一电容器118。于起动时，电容器118被完全放电，不使端点42a1上的输出电压迅速上升。因此，晶体管15的任务周期是开始时较短，且此任务周期于经由二极管117对电容器118充电时将逐渐增加。
电阻120耦合到端点114，用以使二极管117于软性起动期间结束后保持反向偏压。二极管121耦合到电容器118，其优点在于当交流电源10中断时，二极管121可将一经由低阻道电阻51、52及53的快速放电路径提供给电容器118。因为电容器118设有快速放电路径，故当停电结束后可立即开始软性起动。
权利要求
1.一种电源供应装置，其特征在于一变压器；一耦合到该变压器的交换稳压器，用以在该变压器产生交变电流，该交变电流经变压器耦合到一负载电路，该稳压器设有一控制点，用以接收该控制端点上的控制信号，以便根据该控制信号与大小为参考电平的一信号间的差异，而控制该变压器电流；一用以对一该变压器所感应的信号整流的第一整流器，此第一整流器产生一整流后的第一信号，此第一信号耦合到该稳压器的该控制端点，而在该控制点形成该控制信号，以便利用正常工作的负回授方式控制该电源供应装置的输出电平，因而当该第一信号因故障状况而不耦合到该稳压器的该控制端点时，该稳压器逐渐使该输出电平增加到一预定电平之上；一耦合到该变压器的第二整流器，用以对该变压器所感应的一信号整流，而产生一整流后电压；以及开关装置，用以将该整流后电压耦合到该控制端点，以便根据该整流后电压与大小为该参考电平的该信号间的差异，而控制该变压器电流，该开关装置提供了一条替代回授路径，用以于故障状况发生时不使该输出电平增加，并于正常工作时不使该整流后电压耦合到该控制端点。
2.根据权利要求1所述的电源供应装置，其中该整流后电压激励该稳压器，且其中该开关装置于该故隙状况发生时将该整流后电压耦合到该控制端点。
3.根据权利要求2所述的电源供应装置，其中开关装置包含一二极管，此二极管于该故障状况发生时将该稳压器供应电压耦合到该控制端点。
4.根据权利要求1所述的装置，其中每一该等第一及第二整流器包含一对应之二极管，该第二极管经由一共用端点耦合到该变压器的一绕组，且其中该开关装置包含一第三二极管，此第三二极管耦合于该第二二极管的输出端与该第一二极管的输出端之间，使该控制端点置于该第三二极管与第一二极管之间。
5.根据权利要求1所述的装置，又包含一经由第一二极管而耦合到该稳压器一中间级的电容器，用以于起动时形成一电容性负载，以便提供软性起动工作；以及一耦合到该电容器与该控制端点的第二二极管，用以于电源切断时提供一快速放电路径给该电容器。
6.根据权利要求1所述的装置，又包含一主供应电压源，此主供应电压源以不隔离触电危险的方式耦合到该变压器，其中该变压器在该负载电路与该主供应电压之间提供隔离，且其中每一该控制信号与整流后电压不与该主供应电压隔离。
全文摘要
在交换式电源供应器中，隔离式变压器所感应的电压经由一第一二极管整流，此整流后电压并经由一回授路径而耦合到稳压器的一控制端点。此电压亦经由一第二二极管整流，此整流后电压并系耦合到此稳压器的一供应端点。一对二极管以串联方式耦合于供应端点与控制端点之间。于正常工作时，此对二极管并不导通，当第一二极管因故障状况而断路时，此对二极管即提供一条备用回授路径，因而可避免此电源供应器产生过高的输出电平。
文档编号H04N5/63GK1121290SQ95100528
公开日1996年4月24日 申请日期1995年2月20日 优先权日1994年2月22日
发明者G·纳思 申请人:汤姆森消费电子有限公司