CN101997415A - 切换式电源供应器以及过高温防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切换式电源供应器和过高温防护方法，该切换式电源供应器包含有一电能储存元件、一功率开关、一驱动电路、以及一热感装置。该电能储存元件连接到一输入电源。该功率开关控制该电能储存元件的能量增加或减少，具有一控制端。该驱动电路连接至该控制端，用以切换该功率开关。该热感装置连接于该控制端，由该驱动电路供电。当该热感装置感受一环境温度高过一预设范围时，该热感装置禁能该驱动电路。

Description

切换式电源供应器以及过高温防护方法

技术领域

本发明是有关于切换式电源供应器中的过高温防护方法与装置。

背景技术

切换式电源供应器(switching power supply)已经是大多数消费性电子装置所采用的电源供应器，其透过一功率开关的切换，控制电感中的储能与释能，来提供符合规格要求的电源。为了预防元件损坏以及公共安全，切换式电源供应器多设有多种的防护措施，譬如过电压保护(over voltage protection，OVP)、过电流保护(over current protection，OCP)、过负载保护(over load protection，OLP)、过高温保护(over temperature protection，OTP)等等。

OTP一般都是利用采用热敏电阻中电阻对温度的变化，来察觉被侦测物的温度的改变。当温度超过一容许范围时，至少停止部分的切换式电源供应器的操作。

图1为一现有具有OTP的切换式电源供应器60，其为一返驰式(flyback)电源转换器(converter)，将由交流电源V_AC所输入的能量，转换成符合一规格需求的输出电源V_OUT。桥式整流器(bridge rectifier)62大略的将交流电源V_AC整流成输入电源V_in。变压器(transformer)64为一电能储存元件，连接到输入电源V_in。功率开关72控制变压器64中一次绕组(primary coil)L_p中的电流。当功率开关72开启时(on)，变压器64增能；当功率开关72关闭时(off)，会使变压器64透过二次绕组(secondary coil)L_s而释能。释放的电能，经过整流器66，存放于输出电容69中，而产生输出电源V_OUT。反馈电路68监测输出电源V_OUT的强度(可能是电流、电压或是功率)，提供反馈信号至控制器74。

OTP由串接于输入电源V_in与地线GND之间的热敏电阻76与电阻78提供。譬如说，当热敏电阻76温度低时电阻比较大，因此控制器74的致能(en)接脚接收到逻辑上的”0”信号而被致能，切换式电源供应器60正常地提供输出电源V_OUT。一旦热敏电阻76温度高到一定程度，其电阻变小，致能(en)接脚接收到逻辑上的”1”信号而禁能控制器74，停止对功率开关72切换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种切换式电源供应器以及过高温防护方法，可以节省相当多的电能。

一实施例提供一种切换式电源供应器，包含有一电能储存元件、一功率开关、一驱动电路、以及一热感装置。该电能储存元件连接到一输入电源。该功率开关控制该电能储存元件的能量增加或减少，具有一控制端。该驱动电路连接至该控制端，用以切换该功率开关。该热感装置，连接于该控制端，由该驱动电路供电。当该热感装置感受一环境温度高过一预设范围时，该热感装置禁能该驱动电路。

一实施例提供一种过高温防护方法。提供一集成电路芯片，具有一驱动电路，驱动一功率开关的一控制端。该集成电路还包含一接脚以及一侦测电路。连接一热感装置至该控制端与该接脚之间。在该功率开关开启时，侦测该接脚的一特征。当该接脚的该特征超过一预设范围时，禁能该驱动电路。

本发明的切换式电源供应器的热感装置是由驱动电路所供电。一方面，驱动电路所提供的高驱动电压比较低，另一方面，驱动电路并非持续地提供高驱动电压。所以，相较于现有技术，本发明的切换式电源供应器可以节省相当多的电能。

附图说明

图1为一现有具有OTP的切换式电源供应器；

图2为依据本发明实施的一切换式电源供应器；

图3为图2的部分电路展开图；

图4为依据本发明实施的一切换式电源供应器；

图5为图4的部分电路展开图。

【主要元件符号说明】

60、80、90：切换式电源供应器

V_AC：交流电源

V_in：输入电源

V_OUT：输出电源

62：桥式整流器

64：变压器

66：整流器

68：反馈电路

69：输出电容

72：功率开关

74、74a、74b：控制器

76、86：热敏电阻

78、88：电阻

96a、96b：驱动电路

92a、92b：震荡电路

94a、94b：侦测电路

具体实施方式

为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

为了说明上的方便，具有等同的或是类似的功能将会以相同的元件符号表示。所以，不同实施例中相同的符号的元件不表示两元件必然相同。本发明的范围应以依据权利要求来决定。

图2为依据本发明实施的一切换式电源供应器80，其为一返驰式(flyback)电源转换器(converter)，将由交流电源V_AC所输入的能量，转换成符合一规格需求的输出电源V_OUT。图2与图1相同或是类似的元件，将以相同的符号代表，其解释已经在图1述说，不再累述。相异于图1，热敏电阻86与电阻88，串接于功率开关72的控制端与接地(GND)之间；而热敏电阻86与电阻88之间的连接点，则连接至控制器74a的接脚en。当控制器74a以一低电压关闭功率开关72时，热敏电阻86没有被供电；当控制器74a以一高电压开启(turn on)功率开关72时，热敏电阻86才有被供电，产生一分压于接脚en。

热敏电阻86可以为一NTC(负温度系数)电阻，其电阻值随环境温度上升而下降。控制器74a可以是一集成电路芯片。

图3为图2的部分电路展开图。在图3中，控制器74a中有驱动电路96a、震荡电路92a以及侦测电路94a。驱动电路96a透过接脚gate，连接至热敏电阻86。震荡电路92a透过接脚en，连接至电阻88以及热敏电阻86。侦测电路94a则侦测流经接脚en的电流大小。

当环境温度在一预设容许范围时，热敏电阻86的电阻可以视为开路(open circuit)，因此，驱动电路96a对功率开关72所提供的驱动信号，不论其为高电压或是低电压，可以视为会对电阻88不产生影响。此时，电阻88便决定了震荡电路92a中的一充放电电流，也同时决定了震荡频率，提供驱动电路96a时脉信号。而侦测电路94a此时会判断流经接脚en的电流为一适当值，因此致能(enable)驱动电路96a，使其周期性的开关功率开关72。

当环境温度高过预设容许范围时，热敏电阻86的电阻相对的变小。当驱动电路96a提供高电压开启(turn on)功率开关72时，接脚en的电压会偏高，导致流经接脚en的电流相对的变小。此时，当流经接脚en的电流小过一预设值时，侦测电路94a便可认定为过高温事件发生，从而禁能驱动电路96a，停止开关功率开关72。侦测电路94a可以设计有栓锁(latch)功能，一旦侦测到过高温事件发生时，就栓锁住输出，不会因为驱动电路96a关闭功率开关72而解除。

侦测电路94a也可以设计来侦测接脚en的电压，当接脚en的电压高过一预设值时，则判断高温事件发生。

在图3的实施例中，接脚en为一多功能接脚，其不但是有过高温防护的功能，而且也有设定震荡器中充放电电流的功能。

图1中的切换式电源供应器60，其热敏电阻76由输入电源V_in所供电。输入电源V_in可能有持续地数百伏特的电压。而热敏电阻76与电阻78所构成的导电路径，将会使整个切换式电源供应器60消耗可观的电能。

图2与图3中所显示的切换式电源供应器80，其热敏电阻86是由驱动电路96a所供电。一方面，驱动电路96a所提供的高驱动电压，可能只有数十伏特而以，所以热敏电阻86与电阻88所构成的导电路径，消耗的电能相对的少。另一方面，驱动电路96a所提供的高驱动电压仅仅在开启功率开关72时才提供。当功率开关72关闭时，热敏电阻86与电阻88几乎不耗电能。所以，相较于图1中的现有技术，图2中的切换式电源供应器80可以节省相当多的电能。

图4为依据本发明实施的一切换式电源供应器90，其为一返驰式(flyback)电源转换器(converter)，将由交流电源V_AC所输入的能量，转换成符合一规格需求的输出电源V_OUT。图4与图2相同或是类似的元件，将以相同的符号代表，其解释已经在图2述说，不再累述。图2中的电阻88，在图4中已经以一电容93取代。当控制器74b以一低电压关闭功率开关72时，热敏电阻86没有被供电；当控制器74b以一高电压开启(turn on)功率开关72时，热敏电阻86才有被供电，改变接脚en的电压。控制器74b可以是一集成电路芯片。

图5为图4的部分电路展开图。在图5中，控制器74b中有驱动电路96b、震荡电路92b以及侦测电路94b。驱动电路96b透过接脚gate，连接至热敏电阻86。震荡电路92b透过接脚en，连接至电容90以及热敏电阻86。侦测电路94b则侦测接脚en的电压大小。

当环境温度在一预设容许范围时，热敏电阻86可视为开路，驱动电路96b对功率开关72所提供的驱动信号，不论其为高电压或是低电压，都不会对电容90产生影响。此时，电容90受震荡电路92b中的一充放电电流所充放电，决定了震荡频率，电容90的一端产生一三角波信号，提供驱动电路96a。而侦测电路94b此时会判断接脚en的电压落于一预设容许范围内，因此致能(enable)驱动电路96b，使其周期性的开关功率开关72。

当环境温度高过预设容许范围时，热敏电阻86的电阻相对的变小。当驱动电路96b提供高电压开启(turn on)功率开关72时，便拉高接脚en的电压。此时，侦测电路94b可判断接脚en的电压，认定为过高温事件发生，从而禁能驱动电路96b，停止开关功率开关72。侦测电路94b可以设计有栓锁(latch)功能，一旦侦测到过高温事件发生时，就自己栓锁住，不会因为驱动电路96b关闭功率开关72而解除。

类似地，图4与图5中所显示的切换式电源供应器90，其热敏电阻86是由驱动电路96b所供电。一方面，驱动电路96b所提供的高驱动电压比较低，另一方面，驱动电路96b并非持续地提供高驱动电压。所以，相较于图1中的现有技术，图4中的切换式电源供应器90可以节省相当多的电能。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何在本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种切换式电源供应器，其特征在于，包含有：

一电能储存元件，连接到一输入电源；

一功率开关，控制该电能储存元件的能量增加或减少，具有一控制端；

一驱动电路，连接至该控制端，用以切换该功率开关；

一热感装置，连接于该控制端，由该驱动电路供电；

其中，当该热感装置感受一环境温度高过一预设范围时，该热感装置禁能该驱动电路。

2.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其特征在于，该驱动电路位于一集成电路芯片中，该集成电路包含有一震荡器以及一接脚，该震荡器提供一周期信号至该驱动电路，该切换式电源供应器还包含有一电阻，透过该接脚连接至该震荡器，该热感装置连接于该电阻与该控制端之间。

3.根据权利要求2所述的切换式电源供应器，其特征在于，流经该接脚的电流大致决定该震荡器的频率。

4.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其特征在于，该驱动电路位于一集成电路芯片中，该集成电路芯片包含有一震荡器以及一接脚，该震荡器提供一周期信号至该驱动电路，该切换式电源供应器还包含有一电容，透过该接脚连接至该震荡器，该热感装置连接于该电容与该控制端之间。

5.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其特征在于，该切换式电源供应器还包含有一侦测电路，该侦测电路与该驱动电路均位于同一集成电路芯片中，该侦测电路透过一接脚，连接至该热感装置，该侦测电路依据该接脚的电位，控制该驱动电路。

6.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其特征在于，该切换式电源供应器还包含有一侦测电路，该侦测电路与该驱动电路均位于同一集成电路芯片中，该侦测电路透过一接脚，连接至该热感装置，该侦测电路依据流经该接脚的电流，控制该驱动电路。

7.一种过高温防护方法，其特征在于，包含有：

提供一集成电路芯片，具有一驱动电路，驱动一功率开关的一控制端，该集成电路还包含一接脚以及一侦测电路；

连接一热感装置至该控制端与该接脚之间；

在该功率开关开启时，侦测该接脚的一特征；以及

当该接脚的该特征超过一预设范围值时，禁能该驱动电路。

8.根据权利要求7所述的过高温防护方法，其特征在于，该特征为该接脚的电压或电流。

9.根据权利要求7所述的过高温防护方法，其特征在于，该集成电路芯片还包含有一震荡器，该过高温防护方法还包含有：

连接一电阻至该接脚，用以决定该震荡器的一充放电电流。

10.根据权利要求7所述的过高温防护方法，其特征在于，该集成电路芯片还包含有一震荡器，该过高温防护方法还包含有：

连接一电容至该接脚，作为该震荡器所用的充放电电容，在该电容的一端提供一三角波信号。

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