CN100461600C - 一种具瞬时负载的电源供应器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具瞬时负载的电源供应器，包含一提供多组输出电压端的变压器，其中一输出电压端反馈至该变压器的一次侧，其中，该提供反馈的输出电压端连接一瞬时负载，当该输出电压端瞬间产生电压时，瞬时负载是在设定的时间中产生功率消耗而确保电源供应器可正常开启，且其余各组输出电压亦能正常供电，瞬时负载于电源正常开启后停止功率消耗。
Description
技术领域
本发明关于一种电源供应器，尤指一种以瞬时负载能确保输出能符合最轻负载的限制，又可避免无谓的功率消耗的电源供应器。
背景技术
请参阅图10所示，为一传统架构的电源供应器，主要是以单一变压器10提供多组不同的输出电压，例如+3.3V、+5V、+12V。于其中一组输出(+12V)是通过一光耦合器12及一控制芯片14反馈连接至变压器10的输入侧。在此种架构之下，变压器10的输出根据其规格会定义一最轻负载的额定限制，尤其是使用在单一反馈多组输出的电路结构下，须要在轻负载的限制上有特别的要求。
因目前的部分系统在开机时，输出电压(+12V)会有一段时间完全不耗电的空窗期，如此已不符合电源供应器最轻负载的限制，因此造成电源供应器其它各组输出(+3.3V、+5V)也无法正常输出，进而引发系统无法正常开机使用。若以传统作法来克服上述的问题，便需要在+12V的输出端上额外连接一负载(又称假负载)，但该负载会持续性地消耗功率，又会造成电源供应器效率的降低，无形中又是一种能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种具瞬时负载的电源供应器，利用该瞬时负载于电源开启时能适当消耗功率以确保电源供应器的多组输出电压均能正常运作。
为达到上述目的，该具瞬时负载的电源供应器，包含一变压器，该变压器的二次侧具有多个输出电压端，于所述的多个输出电压端其中一输出电压端耦接反馈至该变压器的一次侧，其特征在于：
提供反馈的输出电压端连接一瞬时负载，当该提供反馈的输出电压端产生输出电压，所述的瞬时负载于电源开启时具有功率消耗，于电源开启完成后停止功率消耗。
所述瞬时负载是连接于该提供反馈的输出电压端与接地之间。
所述瞬时负载可包含一NMOS晶体管，其源极接地，漏极通过一耗能电阻连接至该提供反馈的输出电压端，其栅极与接地之间连接一充电电阻，该NMOS晶体管的栅极与该提供反馈输出电压端之间连接一电容。
所述瞬时负载包含一PMOS晶体管，其源极通过一耗能电阻接地，漏极连接至该提供反馈的输出电压端，其栅极与该提供反馈输出电压端之间连接一充电电阻，又于栅极与接地之间再连接一电容。
又，该瞬时负载可连接于该具有反馈的输出电压端与另一输出电压端之间，其中，该瞬时负载为一稳压器。
本发明的具瞬时负载的电源供应器可使电源供应器在开启的瞬间能确保各组输出均能提供稳定的电压，又瞬时负载并非长期不断地消耗功率，亦能维持电源供应器具有一较佳的工作效率。
附图说明
图1为本发明电源供应装置的电路图。
图2为本发明瞬时负载一实施例的电路图。
图3为本发明瞬时负载另一实施例的电路图。
图4为本发明电源供应装置的电路图。
图5为本发明瞬时负载又一实施例的电路图。
图6为传统电源供应器的输出电压波形图。
图7为本发明电源供应器增加瞬时负载后的输出电压波形图。
图8为传统电源供应器连接系统后的输出电压波形图。
图9为本发明电源供应器连接系统后的输出电压波形图。
图10为公知电源供应装置的电路图。
10 变压器 12 光耦合器
14 控制芯片 20 瞬时负载
22 NMOS晶体管 24 PMOS晶体管
具体实施方式
鉴于在开机时电源供应器的+12V有不耗电的空窗期，故本发明即针对该空窗期而思考解决之道，其具体作法是在+12V的输出端加上一瞬时负载电路来因应，可降低空窗期过后的不必要的消耗功率也不会降低效率。
请参阅图1所示，即本发明电源供应装置一实施例的电路图，主要是由单一变压器10提供多组不同的输出电压，例如+3.3V、+5V、+12V，其中一组输出(+12V)是通过一光耦合器12及一控制芯片14反馈至变压器10的输入侧，于该+12V的输出端上即连接有一瞬时负载20。
如图2所示，为瞬时负载20一实施例的详细电路图，包含有一NMOS晶体管22，其源极接地，漏极通过一耗能电阻R1连接至+12V，而于栅极与接地之间连接有一另一充电电阻R2，于充电电阻R2两端上并联有一逆向二极管D1，又于栅极与+12V之间再连接一电容C1。
充电电阻R2与电容C1组成一RC充电电路，在电源+12V瞬间接通并提供电力时，电流流经电容C1与充电电阻R2开始进行充电，在充电期间，电流将随时间而变化，在变化期间会在电阻R2上产生一个电压尖波，而使得NMOS晶体管22导通。NMOS晶体管22的变化顺序是从截止区→作用区→饱和区，再由饱和区→作用区→截止区，如此完成一个RC充电电路的时间常数。而当NMOS晶体管22在作用区→饱和区与饱和区→作用区时，NMOS晶体管22是处于导通状态而使电流流经耗能电阻R1，因此在耗能电阻R1上产生电功率的消耗。这个电功率的消耗即是用来取代假负载，而耗能电阻R1会消耗功率的时间只有RC的时间常数，故非永远产生消耗，只要根据空窗期的时间长短适当控制RC时间常数，就能令系统正常开机而且于开机完成后将+12V输出端上的功率消耗降至最低。
请参考图3所示，为瞬时负载20的另一实施例，同样是连接+12V的输出端上，包含有一PMOS晶体管24，其源极通过一耗能电阻R1接地，漏极连接至+12V，而于栅极与+12V之间连接有一充电电阻R2，于充电电阻R2两端上并联有一逆向二极管D1，又于栅极与接地之间再连接一电容C1。
充电电阻R2与电容C1组成一RC充电电路，在电源接通的瞬间，电流经由充电电阻R2对电容C1开始充电，于是在充电期间，电路电流将随时间而变化，在变化期间，电容C1上的电压变化曲线将呈现一个缓升电压平台，而使得PMOS晶体管24由截止转为导通，PMOS晶体管24将因电容C1的缓升电压平台而从饱和区→作用区→截止区，如此完成一个RC充电电路的时间常数。而当在饱和区→作用区时将因PMOS晶体管24处导通而使得有电流流经耗能电阻R1，因此在电阻R1上产生电功率的消耗。这个电功率的消耗即是用来取代假负载，而耗能电阻R1会消耗功率的时间只有RC的时间常数，故非永远产生消耗，只要根据空窗期的时间长短适当控制RC时间常数，就能令系统正常开机而且于开机完成后将+12V输出端上的功率消耗降至最低。
于前述实施例中，瞬时电路20是连在电源供应器10的+12V输出端与接地之间，惟本发明的另种作法，是如图4所示，可将瞬时电路20跨接在电源供应器的两输出端(+12V、+5V)上，该瞬时电路20是以一稳压器(regulator)构成。
请参阅图5所示，该稳压器是接收+12V的输入电压，而转换为+5V的输出电压，其输入、输出端即分别连接电源供应器+12V与+5V的输出端。当电源供应器10其+12V负载低于最轻负载的限制时，其+5V的输出端便会出现输出不足，此时该稳压器所输出的+5V便用来弥补电源供应器10+5V不足的部分，也因为稳压器必须由电源供应器10的+12V取得输入电压以提供+5V的电压，对电源供应器10的+12V输出端而言，该稳压器的存在即构成一瞬时负载，故相对解决了电源供应器10其+12V输出端最轻负载的限制，进而达到各组输出稳定的效果。
于以下说明中，是针对单独电源供应器在不符合及符合最轻负载限制的状态下，其各组输出电压的波形图。如图6所示，以箭号A所指的是电源供应器10其+12V输出端的电压输出波形，该输出端的电流波形如同B1、B2所示。而+5V的输出电压波形是为C1、C2，+3.3V的输出电压波形则为D1、D2。
当电源供应器+12V的负载设定在0.5A时(最轻负载限制是2A)(B1区段)，电源供应器开启后，原应为+5V的输出电压只剩下约3.6V(C1区段)，+3.3V的输出端也出现涟波变大的不稳定现象(D1区段)，当+12V负载大于最轻负载限制的2A时(B2区段)，各组输出电压均恢复正常(C2、D2区段)。
如图7所示，电源供应器+12V的负载仍设定在0.5A，但额外增加一0.6A的瞬时负载后，当电源供应器一开启后，由于电源供应器+12V的输出端具有大约1.1～1.2A的负载(如B1区段所示)，所以其余两组的输出电压+5V、+3.3V便可维持正常输出(如C、D波形)。
请参考图8所示，是传统电源供应器连接系统后其电压波形图。因连接+12V输出端的负载远低于电源供应器最轻负载限制的2A，约只有波形B所示的220mA(假设为CPU散热器(CPU cooler)的耗电)，使得+5V的输出电压只剩下3.6～3.8V(如箭号C所指波形)，而+3.3V的输出电压也只成为2.6～2.8V(如箭号D所指波形)的不稳定状态，使系统无法正常工作，甚至使得电源供应器的低压保护功能(under voltage protection)动作，最后使得电源供应器直接关闭(shutdown)。
请参考图9所示，电源供应器的+12V输出端加上0.6A的瞬时负载之后，从波形来看，系统刚开机时约有0.55秒的时间(如区段B1所示)，由于此段时间内系统还没有正常工作，+12V的输出端依赖0.6A的瞬时负载来维持稳定的输出，同时其它组输出端+5V、+3.3V(波形C、D所示)是可正常提供电压，经过0.55秒后+12V输出端上的负载才提升到约3.8A，代表系统正常工作(如区段B2所示)。
综上所述，本发明针对多组电压输出且单一反馈的电源供应器提供了一瞬时负载，令电源供应器在开启的瞬间能确保各组输出均能提供稳定的电压，又瞬时负载并非长期不断地消耗功率，亦能维持电源供应器具有一较佳的工作效率。
Claims (7)
1.一种具瞬时负载的电源供应器，包含一变压器，该变压器的二次侧具有多个输出电压端，于所述的多个输出电压端其中一输出电压端耦接反馈至该变压器的一次侧，其特征在于：
提供反馈的输出电压端连接一瞬时负载，当该提供反馈的输出电压端产生输出电压，所述的瞬时负载于电源开启时具有功率消耗，于电源开启完成后停止功率消耗。
2.如权利要求1所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述瞬时负载是连接于所述提供反馈的输出电压端与接地之间。
3.如权利要求2所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述瞬时负载包含一NMOS晶体管，其源极接地，漏极通过一耗能电阻连接至所述提供反馈的输出电压端，所述NMOS晶体管的栅极与接地之间连接一充电电阻，该NMOS晶体管的栅极与所述提供反馈输出电压端之间连接一电容。
4.如权利要求2所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述瞬时负载包含一PMOS晶体管，其源极通过一耗能电阻接地，漏极连接至所述提供反馈的输出电压端，所述的PMOS晶体管的栅极与所述提供反馈的输出电压端之间连接一充电电阻，又于栅极与接地之间再连接一电容。
5.如权利要求3或4所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述充电电阻两端并联一逆向二极管。
6.如权利要求1所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述瞬时负载连接于所述提供反馈的输出电压端与另一输出电压端之间。
7.如权利要求6所述的具瞬时负载的电源供应器，其特征在于，所述瞬时负载为一稳压器。
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