控制单元制造技术

一种控制单元包括：用于待控制的信号的输入端子和输出端子，用于控制信号的控制输入端子和控制输出端子，连接在所述输入端子和所述控制输入端子之间、所述输入端子和所述控制输出端子之间、所述控制输入端子和所述输出端子之间，以及所述控制输出端子和所述输出端子之间的桥式结构的可变电容器，通过所述控制信号来改变其电容，以及差动信号控制的电源，其中，在一对信号具有相同绝对值并且极性相反的差动模式下，在所述控制输入端子和所述控制输出端子之间施加所述控制信号。通过所述控制信号改变所述桥式结构的可变电容器的电容来控制所述待控制的信号的电压或电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于控制电气设备中的电压或电流的控制单元。技术背景近年来，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栽损耗，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，100 V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栽电流和负栽波动比较大的设 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50 V，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。
技术实现思路
如上文所述，电子设备和电子线路中的功率损耗导致功率消耗增 大。相应地，功率损耗不仅使用户承担更多的电费，而且还导致地球 资源浪费并加速全球变暖，因此，希望功率损耗能够最小化。在使用具有简化电路和低噪声的电力变压器的串联调节器方法 中，电压首先通过连接到商业电源的电力变压器降低到所需的级别。 随后，在二极管中对电压进行整流，并在具有比较大的电容的电容器 中平滑。经过整流的输出可能是不稳定的，因此，通过控制晶体管端 子之间的电压降的调节器来使其稳定。在此情况下，电压降是DC电压降，并且基本上被完全转换为 热量，导致大功率损耗。所需的电压降量在很大程度上受诸如电力变压器之类的组件的特征变化和负载电流量的影响。因此，具有足够的 余量以使电子设备稳定地运转，会在正常状态下引起比较大的功率损耗，并使功率效率降低，在极端的情况下，降低到大约30%。此外，在切换调节器方法中，通过半导体元件的开/关控制，进 行稳压，由此，可以使功率损耗变小，可以使效率提高。然而，效率 仍会随着输入或负载状态而变化，并在轻负载条件下变差，因此，希 望切换调节器方法能够处理较宽的输入和负载变化范围。此外，如在专利文献1中所公开的可变电容器，具有小电容， 并应该具有更高的控制电压，因此，没有投入电力应用的实际使用中。 此外，由于用于控制可变电容器的电容的控制电压重叠在待控制的信 号上，因此，需要用于切断重叠的电压的另一个电容器。此外，仅通 过可变电容器，电容的可调范围比较窄，相应地，具有时间常数的振 荡器电路的截止频率或振荡频率的可变范围也比较窄。电子设备中的功率控制，与频率控制不同，可以不要求每一个元 件都有准确的电容值。在功率控制中，可以使用广泛地低到大约300 kHz的频率范围，可以使用电压或电流进行错误检测，由此，反馈控 制变得容易。在上文中，已经描述了用于在电子设备中进行功率控制的可变电 容器，然而，目前仍没有可以在现实中使用的设备。因此，通过累积的各种研究，专利技术人提出了在不使用如日本专利 申请No. 2006-27322中所公开的添加了 DC电场的电极的四端子 器件的情况下，通过将现有的电子组件組合起来，可以获得具有所需 的电容和耐电压，并能够进行DC电压控制的可变电容器。然而，如果使电容器的电容比较大，以便处理大功率，可能会使 成本提高，并且其尺寸也可能变大。此外，还希望有较宽的可变范围、 更快的响应，以及较低的驱动电压，以确保其性能。鉴于这些方面，需要提供控制单元，其中，对于不仅限于功率控 制的应用，可以利用低功率损耗和低噪声控制待控制的信号，并可以 增大电容，使电容可变范围变宽，响应加快，而同时缩小其尺寸。根据本专利技术的实施例，提供了一种控制单元。该控制单元包括 用于待控制的信号的输入端子和输出端子，用于控制信号的控制输入 端子和控制输出端子，连接在所述输入端子和控制输入端子之间、所 述输入端子和控制输出端子之间、所述控制输入端子和输出端子之 间，以及所述控制输出端子和输出端子之间的桥式结构的可变电容 器，而通过所述控制信号来改变其电容。该控制单元进一步包括差 动信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制单元，包括：用于待控制的信号的输入端子和输出端子；用于控制信号的控制输入端子和控制输出端子；连接在所述输入端子和所述控制输入端子之间、所述输入端子和所述控制输出端子之间、所述控制输入端子和所述输出端子之间，以及所述控制输出端子和所述输出端子之间的桥式结构的可变电容器，其电容通过所述控制信号来改变；以及差动信号控制的电源，其中，在一对信号具有相同绝对值并且极性相反的差动模式下，在所述控制输入端子和所述控制输出端子之间施加所述控制信号，其中，通过所述控制信号改变所述桥式结构的可变电容器的电容来控制所述待控制的信号的电压或电流。

【技术特征摘要】
JP 2007-4-2 2007-0966081.一种控制单元，包括用于待控制的信号的输入端子和输出端子；用于控制信号的控制输入端子和控制输出端子；连接在所述输入端子和所述控制输入端子之间、所述输入端子和所述控制输出端子之间、所述控制输入端子和所述输出端子之间，以及所述控制输出端子和所述输出端子之间的桥式结构的可变电容器，其电容通过所述控制信号来改变；以及差动信号控制的电源，其中，在一对信号具有相同绝对值并且极性相反的差动模式下，在所述控制输入端子和所述控制输出端子之间施加所述控制信号，其中，通过所述控制信号改变所述桥式结构的可变电容器的电容来控制所述待控制的信号的电压或电流。2. 根据权利要求1所述的控制单元，其中 所述桥式结构的可变电容器通过利用所述控制信号抵销所述待控制的信号的变化而使其稳定，所述待控制的信号是电源电路中的变 压器的次级电流。3. 根据权利要求1所述的控制单元，其中 所迷桥式结构的可变电容器利用所述控制信号的变化调制所述待控制的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：管野正喜，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]