CN102202438A - 降低功率耗损的电源供应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降低功率耗损的电源供应器，包含隔离式电源转换器，其具有一次侧绕组连接电力控制开关，二次侧绕组产生第一输出电压，以及位于该一次侧的辅助绕组产生与该第一输出电压成比例的电压信号，用以稳定该第一输出电压，以及直流电源转换器连接该隔离式电源转换器，将该第一输出电压转换为第二输出电压供应负载端。该第一输出电压大于该第二输出电压。

Description

降低功率耗损的电源供应器

技术领域

本发明涉及一种电源供应器，特别是关于一种降低功率耗损的电源供应器。

背景技术

图1是现有的交流转直流电源供应器(AC/DC power supply)应用在发光二极管(Light Emitting Diode，LED)负载的示意图。交流输入电压通常是110V或220V，现在已有电源供应器设计成可以接受90V～264V宽范围的输入电压。交流输入电压经过交流转直流整流器(AC/DC rectifier)10转变成包含涟波的直流电Vin，再由直流电源转换器(DC/DC Converter)12负责产生稳定的输出电压Vout给LED负载14。直流电源转换器12为维持稳定的输出电压Vout，而且要满足较宽范围的输入电压Vin，其正常操作的工作周期(duty cycle)不能太大，因此电源转换的效率会受到限制。直流电源转换器12的输出电压Vout采用分散方式供电给LED负载14。因为不同型式的LED有不同的顺向偏压，若要满足各种型式的LED，比较简单且常见的作法是采用较高且固定的输出电压Vout，例如5V，但是如此一来，对于顺向偏压较低的LED负载14，就会产生较大的功率耗损。

图2是现有的隔离式电源供应器的示意图，变压器的一次侧连接电力控制开关16，二次侧连接整流滤波器18。为了产生固定的输出电压Vout，必须利用回授补偿电路20侦测输出电压Vout，得到的信息透过隔离电路22传送到一次侧的开关驱动电路24，以调整电力控制开关16的责任周期，进而维持稳定的输出电压Vout，因此构成一个闭回路(close-loop)控制的直流电源转换器。隔离电路22通常为光耦合器或变压器。

美国专利号5,894,412揭露了固定工作周期的开回路(open-loop)的隔离式电源供应器，再于负载端之间连接直流电源转换器以求最佳的工作功率。此隔离式电源供应器的优点是不需要隔离电路，但是开回路的隔离式电源供应器的输出电压会受到负载和输入电压的改变而产生较大的变动，因而有输出过电压或欠电压的情况发生。

因此，还有待于开发一种稳定输出且降低功率耗损的电源供应器。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种稳定输出且降低功率耗损的电源供应器。

根据本发明，一种降低功率耗损的电源供应器包含隔离式电源转换器及直流电源转换器。该隔离式电源转换器包含一次侧绕组连接电力控制开关，二次侧绕组产生第一输出电压，以及位于一次侧的辅助绕组产生与该第一输出电压成比例的电压信号，用以稳定该第一输出电压。该直流电源转换器将该第一输出电压转换为第二输出电压供应负载端。该第一输出电压大于该第二输出电压。

本发明中，可以根据辅助绕组产生的电压信号来控制电力控制开关调整电源转换器，以维持稳定的输出电压给直流电源转换器，同时还可以做到过电压和欠电压保护的功能。最后由直流电源转换器根据负载的特性将输出电压做最佳化的转换，降低负载端造成的功率损耗。进一步的，该隔离式电源转换器还可以根据功率因素改善器来接受较宽范围的输入电压及改善功率因素。

附图说明

图1是现有的交流转直流电源供应器应用在发光二极管负载的示意图；

图2是现有的隔离式电源供应器；

图3是本发明的第一实施例；

图4是本发明的第二实施例；

图5是在图3的实施例中使用驰返式电源转换器；以及

图6是本发明应用于LED负载的实施例的示意图。

具体实施例

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。

图3是本发明的第一实施例，此电源供应器包含隔离式电源转换器30及直流电源转换器34。隔离式电源转换器30除了于一次侧绕组N1连接电力控制开关16，二次侧绕组N2连接整流滤波器18以外，更包括位于一次侧的辅助绕组N3。此辅助绕组N3输出的电压信号S1经过控制电路32乘上二次侧绕组N2与辅助绕组N3的匝数比N2∶N3，不需要隔离电路22便可以于一次侧得知输出电压Vout的数值。所以，控制电路32可以依据电压信号S1来控制电力控制开关16调整电源转换器，以维持稳定的输出电压Vout给直流电源转换器34，同时还可以做到过电压和欠电压保护的功能。最后由直流电源转换器34根据负载的特性将输出电压Vout做最佳化的转换，降低负载端造成的功率损耗。隔离式电源转换器30的架构可以采用全桥式(full-bridge)、半桥式(half-bridge)、推挽式(push-pull)、顺向式(forward)、驰返式(flyback)、降压式(buck)或升降压式(buck-boost)。

图4是本发明的第二实施例，此电源供应器具有隔离式电源转换器36及直流电源转换器34，还包含功率因素改善器(power-factor corrector，PFC)40。在隔离式电源转换器36中，电力控制开关16改以固定的工作周期切换，控制电路38取得辅助绕组N3输出的电压信号S1之后，传送信号给功率因素改善器40，调整隔离式电源转换器36的输入电压以维持稳定的输出电压Vout。功率因素改善器40除了改善功率因素之外，还可以接受较宽范围的输入电压Vin，转换成较高的直流电压给下一级的电源转换器。功率因素改善器40的结构可以采用典型的升压式(boost)电路。

图5是在图3的实施例中使用驰返式电源转换器，辅助绕组N3的电压信号S1和二次侧绕组N2的输出电压Vout为N3∶N2的比例关系，因此控制电路46根据此电压信号S1适当调整一次侧的电力控制开关SW的工作周期，就可以达到维持输出电压Vout稳定的目的。

图6是本发明应用于LED负载的实施例的示意图。交流输入电源经过交流转直流整流器10转变成直流电Vin，功率因素改善器40将电压Vin提升后送给具有辅助绕组的隔离式电源转换器36，再将此隔离式电源转换器36的输出Vout连接到分布式的直流电源转换器34，最后由直流电源转换器34各自依LED负载特性而自动调整其供应的输出电压和电流以符合LED的需求。隔离式电源转换器36的输出电压Vout受到监控并回授到前面的功率因素改善器40，同时还具有过电压和欠电压保护的功能。适当提高隔离式电源转换器36的输出电压Vout，并采用分散方式供电给直流电源转换器34，可以降低在隔离式电源转换器36和直流电源转换器34之间线路上的电流，进而减少线路上的铜损。直流电源转换器34的输出电压是依LED负载特性而自动调整，因此可以降低LED负载端的功率耗损，提高使用效率。此实施例明显地减少电力损失、提升整体电路的效率。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种降低功率耗损的电源供应器，其特征在于，包含：

隔离式电源转换器，包含：

一次侧绕组连接电力控制开关；

二次侧绕组产生第一输出电压；以及

位于一次侧的辅助绕组产生与该第一输出电压成比例的电压信号，用以稳定该第一输出电压；以及

直流电源转换器连接该隔离式电源转换器，将该第一输出电压转换为第二输出电压供应负载端；

其中该第一输出电压大于该第二输出电压。

2.如权利要求1所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该隔离式电源转换器更包括控制电路根据该电压信号控制该电力控制开关。

3.如权利要求1所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，更包括功率因素改善器连接该隔离式电源转换器，提供第三输出电压给该隔离式电源转换器。

4.如权利要求3所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该隔离式电源转换器更包括控制电路根据该电压信号控制该功率因素改善器，调整该第三输出电压以稳定该第一输出电压。

5.如权利要求4所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该电力控制开关具有固定工作周期。

6.如权利要求3所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该功率因素改善器包含升压式电路。

7.如权利要求1所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该隔离式电源转换器包含全桥式、半桥式、推拉式、顺向式、驰返式、降压式或升降压式电路。

8.如权利要求1所述的降低功率耗损的电源转换器，其特征在于，该直流电源转换器包含控制电路侦测该负载端以调整该第二输出电压。

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