[发明专利]用于AC－AC电源的负载检测器

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定AC-AC电源上是否连接了负载的负载检测器并涉及包括这种负载检测器的AC-AC电源。

背景技术

外部电源适配器通常具有两种操作模式：活动模式(active mode)(其中电源适配器的输入连接到AC电源且输出连接到负载)和无负载模式(其中电源适配器的输入仍连接到AC电源，但输出不连接负载)。AC-DC外部电源适配器的示例是移动电话的充电器。当把电话放在支架上充电时，充电器处于活动模式(来为电话充电)；当电话不在支架上时，充电器处于无负载模式。AC-AC外部电源适配器的示例是个人电脑(PC)的扬声器。当PC扬声器接通时，它处于活动模式；当扬声器切断时，相当于断开负载，所以扬声器处于无负载模式。当然，可以设想其他示例。在活动模式中，外部电源适配器理想情况下应高效率地向负载供电，而在无负载模式中，应消耗最小电力——理想情况下刚够连接负载时适配器切换回活动模式。

一种在无负载模式期间取得低功耗的公知方法是使用切换模式电源(switching mode power supply，SMPS)。但是，SMPS有以下缺点：生成大量切换噪声，实施成本高，并且无负载模式期间SMPS的功耗上还存在其他限制，特别是在活动模式期间负载要求高电力的情况下。

另一个较简单且成本较低的电源设计是线性电源。AC-DC线性电源在变压器的次级包括整流器和滤波电容器，而在AC-AC线性电源中，整流器和电容器让位给负载本身。但是，在这两者的任一种情况中，由于AC电源仍连接到变压器的初级绕组，因此即使输出不连接负载时，无负载模式期间仍存在高功耗。该问题通过采用备用模式(standby mode)得到了部分解决，在该模式中，当变压器的次级不连接负载时，AC电源从初级断开。当然，这意味着需要某一类负载检测器来确定是否连接了负载并在活动和备用模式之间适当切换。

在AC-DC线性电源中，负载检测器可以相当简单并可开发各种负载检测器，其中之一在US 5,624,305中描述。这是因为，首先，测量和监控DC中的条件并检测负载的缺失或存在造成的任何相关变化较简单。其次，负载检测电路需要某些DC形式的电力来工作。这对于DC情况容易实现但对于AC情况不容易。最后，对于AC-AC情况，负载检测电路必须被耦合到变压器的次级绕组。次级绕组对所实现的无论哪种电路往往都呈现为闭路，并且对DC和低频为短路。但是对于AC-DC情况，滤波电容器解除电源与负载的耦合，所以可在中间放置负载检测电路。

虽然AC-DC线性电源可能意味着相当简单的负载检测器，但是由于整流器的存在，AC-DC线性电源具有在活动模式期间效率可能很低的缺点。

因此，可能优选AC-AC电源。但是，在AC-AC电源中，负载检测器不那么简单，因为提供给负载的电力是AC，即在零和最大值之间波动，所以更难确定是否连接了负载。检测AC情况下的负载的一种方法是使用将电流转变为电压信号的电流检测变压器(current sense transformer)来检测负载拉动的AC电流。但是，由于AC电源的频率低(通常50或60赫兹)，因此这类变压器往往体积大、成本高。另外，对于不消耗大电力的轻负载，必须通过增加变压器绕组的匝数将电流检测变压器做得十分灵敏。并且，当负载不恒定时，电流检测变压器的这个操作将更复杂。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种负载检测器用于确定AC-AC电源上是否连接了负载，所述电源包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，所述初级绕组可通过开关耦合到AC电压源，所述次级绕组可耦合到负载，所述负载检测器包括：

用于生成信号的信号发生器；

用于检测信号的传感器，所述传感器被配置为在负载耦合到次级绕组时检测信号而在负载未耦合到次级绕组时不检测信号；以及

耦合到传感器的开关控制电路，所述开关控制电路被配置为在传感器检测信号时保持开关闭合而在传感器未检测信号时保持开关断开。

因此，负载检测器被配置为确定电源的次级绕组是否连接了负载，并在AC电压源和电源的初级绕组之间适当地断开和闭合开关。因此，当负载被连接从而传感器检测信号时，负载检测器保持初级绕组和AC电压源之间的开关闭合，以便AC电压源可以向负载输送电力。但是当负载未连接从而传感器不检测信号时，负载检测器保持初级绕组和AC电压源之间的开关断开。

信号发生器优选地可跨接在AC-AC电源的变压器的次级绕组上。