[发明专利]控制单元

说明书

对相关申请的交叉引用

本发明包含涉及2007年4月2日在日本专利局提出的日本专利申请JP 2007-096608的主题，该申请的全部内容通过引用，包含于此。

技术领域

本发明涉及适用于控制电气设备中的电压或电流的控制单元。

背景技术

近年来，电子技术的方便性和效率已经得到很好的评估，这加速了以IT(信息技术)和AV(视听)技术为代表的电子设备技术在全球范围内广泛地使用。另一方面，保护全球环境和有限的地球资源的重要性已经被指出。因此，迫切需要为这样的设备开发节能的技术。

例如，电子设备的电源的效率已经连续地得到改善，某些开关电源已经实现了90％或更高的效率。然而，在现实中，鉴于成本或噪声消减，在许多情况下仍在使用效率低的电源。

此外，即使在具有高效率的电源中，效率也会受到输入电源电压的波动、组件变动，以及负载电流的变化的影响，例如，在在低功率操作中，效率显著地降低。

虽然电源效率一般被设计为在设备的额定负载(功率)时比较高，但是，在实际设备中，操作功率连续地波动，其效率也同时变化。例如，在电视接收机中，其操作功率会随着音频输出级别或其屏幕的亮度级别而显著地变化。换句话说，对于负载电流，存在最佳输入电压。

此外，在实际操作中，由于商业电源中的电压波动的影响，电源效率低于其指定的值。这可能会发生在任何开关式调节器和串联调节器中。

例如，一般而言，变压器在非负载条件下具有空载损耗，因此，在非负载条件下其效率被最小化，然后其效率随着负载电流的增大而增大。然而，以负载电流的平方为速率产生负载损耗，因此，负载损耗变为整个损耗的主要因素，从而当电流超过某一范围时效率降低。

在实际的无变压器电源中，100V的商用交流电(AC)电源的一个端子，例如，通过电容器连接到包括二极管电桥的整流电路的一个输入端子，而商业电源的另一个端子连接到整流电路的另一个输入端子。恒定电压和平滑电容器的齐纳二极管在整流电路的一个输出端子和另一个输出端子之间并联。

这样的无变压器电源对商业电源电压直接进行整流，然后使用构成调节器的齐纳二极管，在输出端子之间提供稳定的直流(DC)电压。

这里，电容器用于预先降低电压，并减少构成调节器的齐纳二极管的负载。

电容器常常用于小功率。这是因为，由于电流的相位与电压的相位偏移，因此电容器的电压降可能不会导致功率损耗，并且例如，电容器用作备用电源的电源等。然而，在此电路中，经过整流的输出随着负载变化等波动，因此，该电路一般被配置为针对最大负载而优化，在轻负载时在调节器中引起功率损耗，以便提供稳定电压。

此外，跨电容器的电压降随着频率或负载电流波动而显著地变化。因此，电容器可能不被用于其中负载电流和负载波动比较大的设备中，其使用当前仅限于具有大约几十毫瓦的备用电源的微功率应用场合。

此外，在无变压器电源中，当进行伴随大功率消耗的操作时，可以使用继电器等将另一个预定的电容器并行连接到所述电容器，以增大电源。然而，虽然原则上可以利用继电器等切换多个电容器，但是可能需要切换多个电容器，以覆盖宽的负载范围。

然而，具有可切换电容器的电源除了要求空间和成本之外，可能会响应慢，在切换时可能产生噪声。此外，利用可切换电容器，电容可能不会在电源中连续地变化，并且耐久性较低，因此，可能不会投入实际应用。相应地，需要具有可以随着负载变化连续地改变其电容的设备。

利用跨二极管端子的变容二极管作为电容器(其电容是电可控制的)，用于高频电路应用中，然而，因为电容值小并且耐电压低，因此变容二极管可能不单独用于功率控制。

此外，近年来，还提出了利用MEMS(微机电系统)的多种可变电容器。然而，这样的电容器可能需要和高频信号一起使用。

一般而言，电容器的电容是由介电常数、电极面积，以及电极之间的距离确定的。因此，可能需要控制它们之中的至少一个因素，以便控制电容。实际提出的使用MEMS的控制电容的方法是通过移动电极来改变电极之间的距离或面对电极面积。

例如，日本未经审查的专利申请出版物No.S62-259417，公开了一个示例：通过施加50V，来改变陶瓷电容器的介电常数，以将其电容改变70％，还提出了例如使滤波器电路的截止频率或具有时间常数的振荡器电路的振荡频率可变的应用。

发明内容