專利名稱：將漏電流轉(zhuǎn)換成dc輸出的制作方法
將漏電流轉(zhuǎn)換成DC輸出
背景技術(shù)：
可在較低電平的直流(DC)電壓(例如，5伏特DC)下操作消費(fèi)者和商業(yè)電子系統(tǒng)。 較低電平的DC電壓可經(jīng)由開關(guān)電源提供給電子系統(tǒng)內(nèi)的微控制器和其他電子組件。然而， 在一些電子系統(tǒng)中，第二電壓或輔助電壓可用于電子系統(tǒng)的電子組件，這些電子組件以與開關(guān)電源的輸出電壓不同的電壓操作。

發(fā)明內(nèi)容
在本文中發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了一種提供初級(jí)電源和次級(jí)電源的方法，該方法包括 經(jīng)由變壓器生成第一電壓，變壓器包括初級(jí)接地和次級(jí)接地；以及經(jīng)由初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差生成經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓。提供本發(fā)明內(nèi)容以便以簡化形式介紹在以下的具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的一些概念。本發(fā)明內(nèi)容既不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決在本公開的任何部分中提及的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。


圖1示出其中漏電流和開關(guān)噪聲可被轉(zhuǎn)換成DC輸出的示例電子系統(tǒng)；圖2示出用于提供以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的雙電平DC輸出的現(xiàn)有技術(shù)電路；圖3示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差的示例預(yù)示圖；圖4示出用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的DC輸出的示例電路；圖5示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差、以及將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC 輸出的電壓源的輸出的示例圖；圖6示出用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的雙電平DC輸出的示例電路；圖7示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差、以及將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC 輸出的兩個(gè)電壓源的輸出的示例圖；圖8示出用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以初級(jí)接地為基準(zhǔn)的雙電平DC輸出的示例電路；圖9示出用于將漏電極和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的示例方法。
具體實(shí)施例方式本描述涉及將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出電壓。在一個(gè)示例中，兩個(gè)電壓電平經(jīng)由諸如圖4示出的開關(guān)電源和電壓調(diào)節(jié)電路提供給如圖1示出的系統(tǒng)。經(jīng)由開關(guān)電源的次級(jí)繞組提供第一電壓，并且經(jīng)由初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差提供第二電壓。圖6和8示出用于經(jīng)由初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差提供第二電壓和第三電壓的替換示例。圖3、5和7示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差、以及從漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換的經(jīng)調(diào)節(jié)電壓的預(yù)示性示例。在圖9中示出了一種用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC 輸出的方法。現(xiàn)在參考圖1，示出了其中漏電流和開關(guān)噪聲可被轉(zhuǎn)換成DC輸出的示例電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)100可包括用于將視覺信息提供給操作人員的顯示器102。電子系統(tǒng)100還可包括容納電源和由電源供電的電子設(shè)備的機(jī)殼104。電子系統(tǒng)100還示出具有供操作人員向電子系統(tǒng)100輸入的可任選手持式控制器106。在一個(gè)示例中，該系統(tǒng)是游戲控制臺(tái)， 并且機(jī)殼104內(nèi)的組件可執(zhí)行用于視頻游戲的指令。在其他示例中，電子系統(tǒng)100可包括用于家用電器(例如，微波爐)、計(jì)算機(jī)、或其他消費(fèi)者電子設(shè)備的電子設(shè)備。此外，在一些示例中，電子系統(tǒng)100可包括用于諸如計(jì)算機(jī)、示波器和儀器之間的商業(yè)應(yīng)用的電子設(shè)備和可執(zhí)行代碼。可用多個(gè)電壓電平來操作電子系統(tǒng)100的顯示器102、機(jī)殼104和手持式控制器106的電子設(shè)備。例如，可在第一電壓下操作電子系統(tǒng)100的微控制器，而可在第二電壓下操作功率控制開關(guān)?，F(xiàn)在參考圖2，示出了用于提供以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的雙電平DC輸出的現(xiàn)有技術(shù)電路。電子系統(tǒng)200包括用于將AC輸入電壓調(diào)節(jié)成較低電平的系統(tǒng)電壓(例如，5伏特)的電源202。AC經(jīng)由端子290和292輸入到電源202。AC經(jīng)由全波整流器204被整流成DC。 DC電壓從全波整流器204輸出，由體電容器2M濾波，并且電耦合到變壓器206。具體而言， DC電壓電耦合到初級(jí)繞組208的一側(cè)。初級(jí)繞組208的另一側(cè)電耦合到開關(guān)晶體管214。 開關(guān)晶體管214還耦合到初級(jí)接地觀0。開關(guān)晶體管214開關(guān)的占空比(S卩，導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的比率)由隔離和脈寬調(diào)制電路216控制。功率被存儲(chǔ)在初級(jí)繞組208中，并且被傳送到次級(jí)繞組212和輔助繞組210。Y電容器250、252和218減少電磁干擾，并且電耦合到AC輸入線、初級(jí)接地280和次級(jí)接地觀2。次級(jí)繞組212輸出系統(tǒng)電壓(例如，用于向電子系統(tǒng)200內(nèi)的電子設(shè)備的至少一部分供電的電壓)，當(dāng)激活場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 222(通過將電壓施加到FET 222的柵極來導(dǎo)通)時(shí)該系統(tǒng)電壓可用于系統(tǒng)電子設(shè)備。次級(jí)繞組212的輸出是經(jīng)肖特基二極管258整流且經(jīng)體電容器266濾波的低電壓(例如，5伏特)。可通過來自輔助繞組210的高電壓 (例如，15伏特)激活FET 222。輔助繞組210的輸出由肖特基二極管256整流，由體電容器260和陶瓷電容器262濾波，并且隨后經(jīng)由齊納二極管264調(diào)節(jié)。當(dāng)操作人員激活按鈕開關(guān)220時(shí)，來自輔助繞組210的電壓可激活FET 222。由此，為了提供以次級(jí)接地觀2為基準(zhǔn)的兩個(gè)電壓，現(xiàn)有技術(shù)電路需要輔助繞組以及整流和濾波電路。輔助繞組增加了系統(tǒng)成本和重量。由于與將電能從初級(jí)繞組傳送到輔助繞組相關(guān)的損耗，輔助繞組還可降低電子系統(tǒng)的效率?，F(xiàn)在參考圖3，示出了初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差的示例預(yù)示圖。具體而言，信號(hào)302表示初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差。Y軸表示電壓電平，而X軸表示時(shí)間。 X軸上方的電壓電平為正，而X軸下方的電壓電平為負(fù)。由此，圖3示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差在振幅和時(shí)間上的改變。在一個(gè)示例中，在其中交流電流(AC)被整流成DC且DC被輸入到電源變壓器初級(jí)側(cè)上的繞組(例如，初級(jí)繞組)的系統(tǒng)中發(fā)生類似于信號(hào)302的電勢(shì)差。繞組被切換到初級(jí)接地，從而在變壓器的次級(jí)繞組處提供輸出。來自次級(jí)繞組的輸出被整流成DC。初級(jí)接地是在變壓器的次級(jí)繞組處將輸入電壓調(diào)節(jié)成系統(tǒng)電平電壓的變壓器的初級(jí)側(cè)上的接地。 變壓器的初級(jí)繞組可以初級(jí)接地為基準(zhǔn)并被切換到初級(jí)接地以操作變壓器。變壓器的次級(jí)繞組可以變壓器次級(jí)側(cè)上的次級(jí)接地為基準(zhǔn)。初級(jí)接地與次級(jí)接地電隔離。然而，在一些系統(tǒng)中，Y電容器可存在于初級(jí)接地和次級(jí)接地之間以抑制電磁干擾。信號(hào)302表示可在初級(jí)接地和次級(jí)接地之間產(chǎn)生的電壓或電勢(shì)。初級(jí)接地和次級(jí)接地之間所產(chǎn)生的峰到峰電壓可以是大于50伏特的峰到峰電壓。圖3所示的電勢(shì)表示可由漏電流和開關(guān)噪聲的組合產(chǎn)生的初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)。漏電流可源于諸如晶體管和二極管之類的半導(dǎo)體。此外，漏電流可源于電容器、印刷電路板和變壓器。在一些示例中，漏電流可由不是理想電絕緣體的材料產(chǎn)生。在其他示例中，漏電流可由耦合有電源變壓器的磁場(chǎng)的電路產(chǎn)生。由此，從圖3可見，在電源的初級(jí)接地和次級(jí)接地之間可存在電勢(shì)差。并且，圖3所示的初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差可以是用于生成與變壓器次級(jí)繞組的輸出電壓不同的電壓的基礎(chǔ)。圖4、6和8示出用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的示例電路的示例。應(yīng)當(dāng)理解，在若干示例中，相同附圖標(biāo)記指示相同或相應(yīng)的組件和單元?，F(xiàn)在參考圖4，示出了用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的DC輸出的示例電路。初級(jí)接地480是變壓器406的初級(jí)(即，輸入)側(cè)上的接地。初級(jí)接地480 用叉形符號(hào)指示。次級(jí)接地482是變壓器406的次級(jí)(即，輸出)側(cè)上的接地。次級(jí)接地 482用三角形符號(hào)指示。除了在該示例中Y電容器418置于初級(jí)接地和次級(jí)接地之間以外， 初級(jí)接地和次級(jí)接地彼此隔離。Y電容器418、420和422可用于減少電磁干擾。電子系統(tǒng)400包括用于將AC輸入電壓調(diào)節(jié)成低電平系統(tǒng)電壓(例如，5伏特)的電源402。AC經(jīng)由端子460和462輸入到電源402。AC電源線電耦合到端子460，而AC中性線耦合到端子462。AC經(jīng)由全波整流器404整流成DC。DC電壓從全波整流器404輸出， 并且在電壓經(jīng)體電容器2M濾波之后電耦合到變壓器406。具體而言，DC電壓電耦合到初級(jí)繞組408的一側(cè)。初級(jí)繞組408的另一側(cè)電耦合到開關(guān)晶體管414。開關(guān)晶體管414還耦合到初級(jí)接地480。開關(guān)晶體管414在激活時(shí)周期性地導(dǎo)通(例如，通過將電壓施加到柵極來導(dǎo)通)，并且在尚未激活時(shí)(例如，通過從柵極移除電壓來截止)周期性地用作開路。 開關(guān)晶體管414開關(guān)的占空比(即，導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的比率)由隔離和脈寬調(diào)制電路 416控制。在一個(gè)示例中，隔離和脈寬調(diào)制電路416輸出的占空比與施加到變壓器406的輸出的負(fù)載相關(guān)。當(dāng)激活開關(guān)時(shí)，電力經(jīng)由磁場(chǎng)存儲(chǔ)在初級(jí)繞組408中。當(dāng)停用開關(guān)晶體管 414時(shí)磁場(chǎng)坍縮，從而在次級(jí)繞組410中感生出電流。繞組410的輸出由肖特基晶體管448 整流，并且肖特基晶體管448的陰極處的輸出電壓由體濾波器電容器466濾波。輸出電壓還與脈寬調(diào)制電路416的反饋電路連通，或電耦合到脈寬調(diào)制電路416的反饋電路。次級(jí)繞組410輸出系統(tǒng)電壓(例如，用于向電子系統(tǒng)400內(nèi)的電子設(shè)備的至少一部分供電的電壓)，當(dāng)激活場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)452(通過將電壓施加到FET 452的柵極來導(dǎo)通)時(shí)該系統(tǒng)電壓可用于系統(tǒng)電子設(shè)備。次級(jí)繞組410的輸出電壓可隨應(yīng)用而改變。例如，在一些系統(tǒng)中，電源402的輸出是5伏特DC。在其他示例中，電源402的輸出是15伏特 DC。在本示例中，通過將第二電平的DC電壓供應(yīng)到FET 452的柵極來激活FET452。 第二電平的DC電壓與次級(jí)繞組410輸出的電壓電平相比是不同的電壓電平，并且為了“導(dǎo)
5通”FET 452，第二電平的DC電壓必須比次級(jí)繞組410輸出的電壓電平高。例如，可通過將 15伏特施加到FET 452的柵極來激活或?qū)‵ET 452。電壓可經(jīng)由操作人員控件450施加到FET 452的柵極。在一個(gè)示例中，操作人員控件450是按鈕開關(guān)。按鈕開關(guān)可提供電源和FET 452的柵極之間的選擇性電連續(xù)性。由此，操作人員控件450能夠?qū)㈦娫催x擇性地置為與FET452的柵極連通。二極管430、齊納二極管434和電容器432電耦合成包括電壓調(diào)節(jié)電路，由此初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差被轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地482為基準(zhǔn)的經(jīng)調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)二極管430正向偏置時(shí)，二極管430允許電流經(jīng)由Y電容器418從初級(jí)接地480流到電容器432。當(dāng)二極管430反向偏置時(shí)，二極管430阻斷經(jīng)由Y電容器418從電容器432流到初級(jí)接地480的電流。電容器432存儲(chǔ)電荷，電容器432還對(duì)從二極管430和電容器432之間取得的輸出電壓進(jìn)行濾波。當(dāng)齊納二極管434正向偏置時(shí)，齊納二極管434準(zhǔn)許電流經(jīng)由Y電容器418從次級(jí)接地482流到初級(jí)接地480。在比齊納二極管434的齊納擊穿電壓小的電壓下、且當(dāng)齊納二極管434反向偏置時(shí)，齊納二極管434限制經(jīng)由Y電容器418從初級(jí)接地480流到次級(jí)接地482的電流。在比齊納二極管434的齊納擊穿電壓大的電壓下、 且當(dāng)齊納二極管434反向偏置時(shí)，齊納二極管434允許電流經(jīng)由Y電容器418從初級(jí)接地 480流到次級(jí)接地482。由此，齊納二極管434用來將電容器432的電壓調(diào)節(jié)成齊納擊穿電壓，并且提供供負(fù)漏電壓和噪聲電壓經(jīng)由Y電容器418從次級(jí)接地482到初級(jí)接地480的返回路徑。初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差可能是打開和關(guān)閉開關(guān)晶體管414所生成的漏電流和開關(guān)噪聲的結(jié)果。在一個(gè)示例中，齊納擊穿電壓可選在15.0伏特，即適于激活FET 452的電壓。然而，可選擇具有不同齊納擊穿電壓的不同齊納二極管來提供不同的輸出電壓電平。在該示例中，15伏特的輸出被示為與用于激活和停用FET 452的操作人員控件450連通或電耦合。圖4的電路允許來自單個(gè)開關(guān)電源的不同電壓電平的多個(gè)電壓輸出。此外，圖4 的電路允許具有單個(gè)次級(jí)繞組的電源402生成不同的電壓，從而可避免用于向FET 452供電的變壓器輔助繞組、電容器、肖特基二極管和齊納二極管的重量和成本。此外，由于從與開關(guān)噪聲和漏電流相關(guān)的電壓生成附加電壓，因此在不損失變壓器406的效率的情況下提供附加電壓。并且，由于Y電容器418與電容器432串聯(lián)、且由于Y電容器418的大小相對(duì)于電容器432(例如，0. IuF)為小量的電容(例如，1. 5nF)，因此從初級(jí)接地480流到次級(jí)接地482的電流可限于小于5mA，就像電容器432不在電路中一樣?，F(xiàn)在參考圖5，示出了初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差、以及將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的電壓源的輸出的示例預(yù)示圖。具體而言，圖5的信號(hào)表示圖4的電路。 信號(hào)502表示圖4電路的初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差。信號(hào)504表示將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的電源(例如，圖4的元件430、432和434)的輸出。Y軸表示電壓電平，而X軸表示時(shí)間。X軸上方的電壓電平為正，而X軸下方的電壓電平為負(fù)。由此，與圖3 —樣，圖5示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差在振幅和時(shí)間上的改變。在本示例中，信號(hào)504是在來自圖4所示電路的電容器432和二極管430之間取得的。信號(hào)502和信號(hào)504以不同的比例示出，并且未示出以供電壓電平比較，但是相反示出了可從信號(hào)502的電壓生成信號(hào)504。
現(xiàn)在參考圖6，示出了用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的DC輸出的示例電路。數(shù)字標(biāo)識(shí)符與圖4的元件相同的圖6的元件與圖4所描述的元件相同地操作。因此，為了簡潔起見，在圖4中已經(jīng)描述的元件的描述不再贅述，但是數(shù)字標(biāo)識(shí)符與圖 4中的元件相同的圖6的元件應(yīng)當(dāng)被理解為結(jié)構(gòu)和操作是相同的。二極管630、二極管632、齊納二極管634、齊納二極管640、電容器636和電容器 638電耦合成包括兩個(gè)輸出電壓調(diào)節(jié)電路，由此初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差被轉(zhuǎn)換成以次級(jí)接地482為基準(zhǔn)的兩個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓。第一輸出電壓在二極管630和電容器 638之間可用。第二輸出電壓在二極管632和電容器636之間可用。當(dāng)二極管630正向偏置時(shí)，二極管638允許電流經(jīng)由Y電容器418從初級(jí)接地480 流到電容器638和齊納二極管640。當(dāng)二極管630反向偏置時(shí)，二極管630阻斷經(jīng)由Y電容器418從電容器638和齊納二極管640流到初級(jí)接地480的電流。電容器638存儲(chǔ)相對(duì)于次級(jí)接地482的正電荷，電容器638還對(duì)從二極管630和電容器638之間取得的輸出電壓進(jìn)行濾波。當(dāng)齊納二極管640在比齊納二極管640的齊納擊穿電壓小的電壓下反向偏置時(shí)，齊納二極管434限制經(jīng)由Y電容器418和二極管630從初級(jí)接地480流出的電流。但是，由于齊納二極管640與電容器638并聯(lián)，因此當(dāng)初級(jí)接地480處于比次級(jí)接地483高的電勢(shì)時(shí)、且當(dāng)齊納二極管640兩端的電壓比齊納二極管640的齊納擊穿電壓小時(shí)，可對(duì)電容器638充電。當(dāng)電容器638兩端存在比齊納二極管640的齊納擊穿電壓大的電壓時(shí)、且當(dāng)齊納二極管640反向偏置時(shí)，齊納二極管640允許電流經(jīng)由Y電容器418從初級(jí)接地480 流到次級(jí)接地482。由此，齊納二極管640用來將電容器638的電壓調(diào)節(jié)成齊納二極管640 的齊納擊穿電壓。以此方式，從漏電流和開關(guān)噪聲生成以次級(jí)接地482為基準(zhǔn)的第一經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出正電壓。當(dāng)二極管632正向偏置時(shí)，二極管632允許電流經(jīng)由電容器636、齊納二極管 634 (假如超過齊納擊穿電壓)，并且經(jīng)由Y電容器418從次級(jí)接地482流到初級(jí)接地480。 當(dāng)二極管632反向偏置時(shí)，二極管632阻斷經(jīng)由Y電容器418、齊納二極管634和電容器636 從初級(jí)接地480流到次級(jí)接地482的電流。電容器636存儲(chǔ)相對(duì)于次級(jí)接地482的負(fù)電荷， 電容器636還對(duì)從二極管632和電容器636之間取得的輸出電壓進(jìn)行濾波。當(dāng)電容器636 兩端存在比齊納二極管634的齊納擊穿電壓大的電壓時(shí)，齊納二極管634準(zhǔn)許電流從次級(jí)接地482流到二極管632、Y電容器418，并且繼續(xù)流到初級(jí)接地480。由此，齊納二極管634 用來將電容器636的電壓調(diào)節(jié)成齊納擊穿電壓。此外，相對(duì)于次級(jí)接地，齊納二極管634與齊納二極管640反向偏置。以此方式，從漏電流和開關(guān)噪聲生成以次級(jí)接地482為基準(zhǔn)的第二經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出負(fù)電壓。以此方式，電流可經(jīng)由二極管630在第一電流路徑中流動(dòng)、或經(jīng)由二極管632在第二電流路徑中流動(dòng)。兩個(gè)電流路徑允許對(duì)電容器638和636充電，從而來自初級(jí)接地480 和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差的兩個(gè)電壓是可用的。由此，根據(jù)圖6所示的電路，以次級(jí)接地為基準(zhǔn)的多個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可由將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC的電壓調(diào)節(jié)電路提供。此外，相對(duì)于次級(jí)接地，從漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換的至少一個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可以是正電壓。此外，相對(duì)于次級(jí)接地，從漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換的至少一個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可以是負(fù)電壓?，F(xiàn)在參考圖7，示出了初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差、以及將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成雙電平DC輸出的電壓源的輸出的示例預(yù)示圖。具體而言，圖7的信號(hào)表示圖6的電路。具體而言，信號(hào)702表示圖6電路的初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差。信號(hào)704表示相對(duì)于次級(jí)接地482的、將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的電壓源(例如， 圖6的元件630、638和640)的正輸出。Y軸表示電壓電平，而X軸表示時(shí)間。X軸上方的電壓電平為正，而X軸下方的電壓電平為負(fù)。由此，與圖3 —樣，圖7示出初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差在振幅和時(shí)間上改變。信號(hào)704是在來自圖6所示電路的電容器638和二極管630之間取得的。信號(hào)706 表示相對(duì)于次級(jí)接地482的、將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的電源(例如，圖6的元件630、634和636)的負(fù)輸出。在該示例中，信號(hào)706是在來自圖6所示電路的電容器636 和二極管632之間取得的。信號(hào)702、704和706以不同的比例示出，并且未示出以供電壓電平比較，但是相反示出了可從信號(hào)702的電壓生成信號(hào)704和706?，F(xiàn)在參考圖8，示出了用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成以初級(jí)接地為基準(zhǔn)的雙電平DC輸出的示例電路。數(shù)字標(biāo)識(shí)符與圖4的元件相同的圖8的元件與圖4所描述的元件相同地操作。因此，為了簡潔起見，在圖4中已經(jīng)描述的元件的描述不再贅述，但是數(shù)字標(biāo)識(shí)符與圖4中的元件相同的圖8的元件應(yīng)當(dāng)被理解為結(jié)構(gòu)和操作是相同的。二極管830、二極管840、齊納二極管834、齊納二極管838、電容器836和電容器 832電耦合成包括兩個(gè)輸出電壓調(diào)節(jié)電路，由此初級(jí)接地480和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差被轉(zhuǎn)換成以初級(jí)接地480為基準(zhǔn)的兩個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓。第一輸出電壓在二極管830和電容器 836之間可用。第二輸出電壓在二極管840和電容器832之間可用。當(dāng)二極管830正向偏置時(shí)，二極管830允許電流經(jīng)由Y電容器818從次級(jí)接地482 流到電容器836和齊納二極管834。當(dāng)二極管830反向偏置時(shí)，二極管830阻斷經(jīng)由Y電容器818從電容器836和齊納二極管834流到次級(jí)接地482的電流。電容器836存儲(chǔ)相對(duì)于初級(jí)接地480的正電荷，電容器836還對(duì)從二極管830和電容器836之間取得的輸出電壓進(jìn)行濾波。在齊納二極管834在比齊納二極管834的齊納擊穿電壓小的電壓下反向偏置時(shí)，齊納二極管834準(zhǔn)許電流經(jīng)由Y電容器818和二極管830從次級(jí)接地482流出。但是， 由于齊納二極管834與電容器836并聯(lián)，因此當(dāng)次級(jí)接地482處于比初級(jí)接地480高的電勢(shì)時(shí)、且當(dāng)齊納二極管834兩端的電壓比齊納二極管834的齊納擊穿電壓小時(shí)，可對(duì)電容器 834充電。當(dāng)電容器836兩端存在比齊納二極管834的齊納擊穿電壓大的電壓時(shí)、且當(dāng)齊納二極管834反向偏置時(shí)，齊納二極管834允許電流經(jīng)由Y電容器818繞過電容器836從次級(jí)接地482流到初級(jí)接地480。由此，齊納二極管834用來將電容器836的電壓調(diào)節(jié)成齊納二極管834的齊納擊穿電壓。以此方式，從漏電流和開關(guān)噪聲生成以初級(jí)接地480為基準(zhǔn)的第一經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出正電壓。當(dāng)二極管840正向偏置時(shí)，二極管840允許電流經(jīng)由電容器832、齊納二極管 838 (假若超過齊納擊穿電壓)，并且經(jīng)由Y電容器818從初級(jí)接地480流到次級(jí)接地482。 當(dāng)二極管840反向偏置時(shí)，二極管840阻斷經(jīng)由Y電容器818、齊納二極管838和電容器832 從次級(jí)接地482流到初級(jí)接地480的電流。電容器832存儲(chǔ)相對(duì)于初級(jí)接地480的負(fù)電荷， 電容器832還對(duì)從二極管840和電容器832之間取得的輸出電壓進(jìn)行濾波。當(dāng)電容器838 反向偏置時(shí)、且當(dāng)電容器832兩端存在比齊納二極管838的齊納擊穿電壓大的電壓時(shí)，齊納二極管838準(zhǔn)許電流經(jīng)由二極管840、Y電容器818從初級(jí)接地480流出，并且繼續(xù)流到次級(jí)接地482。由此，齊納二極管838用來將電容器832的電壓調(diào)節(jié)成齊納二極管838的齊納擊穿電壓。以此方式，從漏電流和開關(guān)噪聲生成以初級(jí)接地480為基準(zhǔn)的第二經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出負(fù)電壓。以此方式，電流可經(jīng)由二極管830在第一電流路徑中流動(dòng)、或經(jīng)由二極管840在第二電流路徑中流動(dòng)。兩個(gè)電流路徑允許對(duì)電容器836和832充電，從而來自初級(jí)接地480 和次級(jí)接地482之間的電勢(shì)差的兩個(gè)電壓是可用的。由此，根據(jù)圖8所示的電路，以初級(jí)接地為基準(zhǔn)的多個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可由將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC的電壓調(diào)節(jié)電路提供。此外，相對(duì)于初級(jí)接地480，從漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換的至少一個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可以是正電壓。此外，相對(duì)于初級(jí)接地480，從漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換的至少一個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可以是負(fù)電壓?，F(xiàn)在參考圖9，示出了一種用于將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出的方法。圖9 的方法可應(yīng)用于圖4、6和8的電路、以及其他預(yù)期的電路變體。在902，方法900將電壓施加到變壓器的輸入。例如，在圖4的輸入端子460和輸入端子462之間提供電壓。在一些示例中，AC輸入可在施加到變壓器的初級(jí)側(cè)繞組之前被整流。在其他示例中，DC輸入可被施加到變壓器的初級(jí)側(cè)繞組。方法900在電壓被施加到變壓器之后前進(jìn)到904。在904，變壓器的初級(jí)繞組被切換到變壓器的初級(jí)側(cè)的初級(jí)接地。變壓器可經(jīng)由 FET、雙極晶體管、M0SFET、或其他已知類型的晶體管切換到初級(jí)接地。晶體管可以變化的頻率或變化的脈寬開關(guān)。例如，如圖4的電路所示，開關(guān)晶體管414將變壓器406的初級(jí)繞組 408切換到初級(jí)接地480。方法900在變壓器切換開始之后前進(jìn)到906。在906，方法900從經(jīng)切換變壓器的次級(jí)繞組輸出電壓。當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組接通時(shí)，初級(jí)繞組耦合到初級(jí)接地，由此生成將能量存儲(chǔ)在變壓器內(nèi)的磁場(chǎng)。當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組關(guān)斷時(shí)，初級(jí)繞組與初級(jí)接地解耦、且磁場(chǎng)坍縮，從而在變壓器的次級(jí)繞組中感生出電流。所感生的電流在變壓器的次級(jí)繞組處提供從變壓器輸出的電壓。方法900在變壓器開始輸出電壓之后前進(jìn)到908。在908，方法900生成從轉(zhuǎn)換漏電流和開關(guān)噪聲輸出的經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓，該轉(zhuǎn)換造成初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差。初級(jí)接地位于變壓器的初級(jí)側(cè)，而次級(jí)接地位于變壓器的次級(jí)側(cè)。初級(jí)接地和次級(jí)接地可彼此電隔離。此外，在一些示例中，Y電容器可置于初級(jí)接地和次級(jí)接地之間。在一個(gè)示例中，從圖4的電路輸出經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓。在其他示例中，可根據(jù)圖6和8的電路提供具有不同極性且以次級(jí)接地或初級(jí)接地為基準(zhǔn)的多個(gè)電壓。由此，經(jīng)調(diào)節(jié)電壓可以初級(jí)接地或次級(jí)接地為基準(zhǔn)。方法900在將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成經(jīng)調(diào)節(jié)DC輸出之后前進(jìn)到910。在910，方法900判定是否將電壓從變壓器的次級(jí)繞組輸出到系統(tǒng)的電負(fù)載。在一個(gè)示例中，該方法響應(yīng)于操作人員輸入(例如，按鈕輸入)將電壓從變壓器的次級(jí)繞組輸出到電負(fù)載。如果操作人員請(qǐng)求向系統(tǒng)供電，則方法900前進(jìn)到912。否則，方法900前進(jìn)到退出，并且來自變壓器次級(jí)繞組的電力不被輸出到系統(tǒng)電負(fù)載。在912，方法900用第二電壓激活晶體管，該第二電壓通過將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC輸出來生成。激活晶體管使變壓器次級(jí)繞組的輸出耦合到系統(tǒng)電負(fù)載。在一個(gè)示例中，晶體管是FET，并且當(dāng)將相對(duì)于次級(jí)接地的、比輸出次級(jí)電壓高的正電壓施加到FET的柵極時(shí)，F(xiàn)ET開始導(dǎo)通。例如，將來自圖4的二極管430和電容器432之間的電壓施加到 FET 452的柵極。當(dāng)將第二電壓施加到FET時(shí)，F(xiàn)ET開始導(dǎo)通。以此方式，第二電壓電平的第二電壓(該第二電壓通過將漏電流和開關(guān)噪聲轉(zhuǎn)換成DC來生成)激活FET，從而響應(yīng)于操作人員輸入將來自變壓器次級(jí)繞組的第一電壓輸出耦合到系統(tǒng)電負(fù)載。方法900在輸出變壓器次級(jí)繞組的電壓之后前進(jìn)到退出。通過利用電源的初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差，可提供第二電壓源。在一個(gè)示例中，第二電壓源從漏電流和開關(guān)噪聲獲取電力。由此，可以其他方式定向到接地以減少電噪聲的電力被轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)組件可使用的第二電壓源，這些系統(tǒng)組件可在與電源變壓器所輸出的電壓電平不同的電壓電平下操作。本描述可提供若干優(yōu)點(diǎn)。具體而言，由于第二電壓源利用漏電流和開關(guān)噪聲、而非從電源變壓器的次級(jí)繞組直接汲取，因此該方法可減少功耗。此外，由于第二電源不是由輔助變壓器繞組生成的，因此該方法可減少系統(tǒng)成本和重量。應(yīng)該理解，本文中所述的配置和/或方法在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例或示例不是限制意義的，因?yàn)槎鄠€(gè)變體是可能的。本文中所述的具體例程或方法可表示任意數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)。由此，所示的各個(gè)動(dòng)作可按所示的順序執(zhí)行、按其他順序執(zhí)行、并行地執(zhí)行、或者在某些情況下省略。同樣，可改變上述過程的次序。本公開的主題包括各個(gè)過程、系統(tǒng)和配置的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合、和本文中所公開的其他特征、功能、動(dòng)作和/或特性、以及其任何和全部等效物。
10
權(quán)利要求
1.一種用于提供初級(jí)電源和次級(jí)電源的方法，所述方法包括經(jīng)由變壓器(406)生成第一電壓，所述變壓器(406)包括初級(jí)接地(480)和次級(jí)接地 (482)；以及通過所述初級(jí)接地(480)和次級(jí)接地(48 之間的電勢(shì)差生成經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓實(shí)質(zhì)上是齊納擊穿電壓，并且其中所述電勢(shì)差與漏電流和電開關(guān)噪聲相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述變壓器(406)的初級(jí)繞組(408)經(jīng)由開關(guān)晶體管G14)與所述初級(jí)接地G80)周期性地電連通，并且其中Y電容器G18)置于所述初級(jí)接地(480)和次級(jí)接地(48 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一電壓經(jīng)由通過所述經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓激活和停用的晶體管(45 與電負(fù)載電耦合和解耦；其中所述晶體管(45 是場(chǎng)效應(yīng)晶體管052)，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓經(jīng)由操作人員激活的開關(guān)G50)電耦合到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管052)，并且還包括經(jīng)調(diào)節(jié)第三電壓，所述經(jīng)調(diào)節(jié)第三電壓通過所述初級(jí)接地(480)和次級(jí)接地之間的漏電流和電開關(guān)噪聲生成，所述經(jīng)調(diào)節(jié)第三電壓即對(duì)應(yīng)于所述次級(jí)接地G82)的負(fù)電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)調(diào)節(jié)第二電壓向電負(fù)載供電，所述電負(fù)載以所述初級(jí)接地(480)或次級(jí)接地(48 為基準(zhǔn)。
6.一種用于提供多個(gè)電壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括變壓器006)，所述變壓器(406)包括初級(jí)繞組(408)和次級(jí)繞組010)，所述初級(jí)繞組(408)至少有時(shí)電耦合到初級(jí)接地G80)，所述次級(jí)繞組(410)耦合到經(jīng)隔離的次級(jí)接地 (482)；以及提供經(jīng)調(diào)節(jié)電壓的電壓調(diào)節(jié)電路，所述電壓調(diào)節(jié)電路置于所述初級(jí)接地(480)和經(jīng)隔離的次級(jí)接地(482)之間。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)電路由至少第一二極管 030)、第一齊納二極管(434)和第一電容器(432)構(gòu)成，并且以所述經(jīng)隔離的次級(jí)接地 (482)或初級(jí)接地(480)為基準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括Y電容器018)，所述Y電容器(418)和所述第一電容器串聯(lián)，所述第一二極管置于所述Y電容器(418)和所述第一電容器之間，所述第一齊納二極管與所述第一二極管和所述第一電容器并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出是與晶體管052) 選擇性電連通，所述晶體管(45 被配置成將電壓輸出從所述次級(jí)繞組(410)供應(yīng)給電負(fù)載。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括Y電容器和第二二極管，所述Y電容器與第一電流路徑和第二電流路徑串聯(lián)，所述第一電流路徑與所述第二電流路徑并聯(lián)，所述第一電流路徑包括所述第一二極管、所述第一電容器和所述第一齊納二極管，所述第二電流路徑包括所述第二二極管、所述第二電容器和所述第二齊納二極管，所述電壓調(diào)節(jié)電路以所述初級(jí)接地為基準(zhǔn)。
全文摘要
公開了一種能夠供電以操作系統(tǒng)的電子設(shè)備的電源。在一個(gè)示例中，電源利用初級(jí)接地和次級(jí)接地之間的電勢(shì)差。電源可降低系統(tǒng)成本和功耗。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102545623SQ201110409188
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者C·K·馮, P·S·斯塔爾茨, S·F·廷 申請(qǐng)人:微軟公司