CN102594142A

CN102594142A - 电源装置

Info

Publication number: CN102594142A
Application number: CN2011100210519A
Authority: CN
Inventors: 范姜朝东; 周政廷
Original assignee: Pegatron Corp
Current assignee: Pegatron Corp
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-18

Abstract

一种电源装置，用以配合电子装置，电子装置包含控制单元。电源装置包含电源供应模块、反馈控制单元、电压设定单元及电气隔离单元。电源供应模块具有电压输出端与电压调整端。电压输出端提供输出电压。反馈控制单元耦接电压输出端。电压设定单元耦接控制单元。电气隔离单元具有输入端与输出端，输入端耦接反馈控制单元与电压设定单元，输出端耦接电压调整端，输入端存在输入电流。当电子装置进入待机状态时，控制单元控制电压设定单元，以增加输入电流，而降低电压调整端的电压，使得电源装置调整输出电压。本发明于待机状态时，能降低不必要的线路损耗，且还有效及迅速转换为待机所需的直流电压，符合节能规定的要求。

Description

电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置，特别涉及应用于待机节能的电源装置。

背景技术

现今，于我们日常生活中所使用的电子装置的数量不断增加，如扫描机、打印机、音频及视频产品、台式电脑及笔记本电脑。这些电子装置中的大多数都有着待机状态时，耗费电量较大的问题，这不仅浪费电力、消耗能源和资金，同时对环境周遭也有不良的影响。由于这个原因，现在对于大部分产品，都有相对应的法规来严格地限制待机期间的能源消耗。

电源装置一般是与电子装置配合运用，电源装置主要用途提供单一或多种电子装置稳定及适当电压的电源。一般电源装置将输入的交流市电转换为电子装置所需的直流电，如图1所示，已知的电源装置1通常具有交流/直流电源转换器11及直流/直流电源转换器12。交流/直流电源转换器11将交流电压(市电)转换为直流电压，再由直流/直流电源转换器12的多个直流转换单元121将直流电压转换为电子装置中的多个负载6所需的各种直流低电压。

在已知的电源装置1的架构下，待机状态下，交流/直流电源转换器11以及直流/直流电源转换器12都存在着转换损耗，若能使交流/直流电源转换器11直接产生待机状态下负载所需的电源，则可关闭不必要的直流/直流电源转换器12，以节省转换损耗，而改善整体电源装置1的效能，进而彰显节能的成效。

发明内容

本发明的目的为提供一种电源装置，能够在待机时降低输出功率，以降低不必要的线路损耗，并符合节能规定的要求。

为达上述目的，依据本发明的一种电源装置用以配合电子装置，电子装置包含控制单元。电源装置包含电源供应模块、反馈控制单元、电压设定单元及电气隔离单元。电源供应模块具有电压输出端及电压调整端，电压输出端提供输出电压。反馈控制单元耦接电压输出端。电压设定单元耦接控制单元。电气隔离单元具有输入端与输出端，输入端耦接反馈控制单元与电压设定单元，输出端耦接电压调整端，输入端存在输入电流。当电子装置进入待机状态时，控制单元控制电压设定单元，以增加输入电流，而降低电压调整端的电压，使得电源装置调整输出电压。

在本发明的一实施例中，电源供应模块具有电源转换单元与脉宽调制控制单元，电源转换单元耦接脉宽调制控制单元，电源转换单元的输出端为电压输出端，脉宽调制控制单元的输入端为电压调整端，脉宽调制控制单元依据电压调整端的电压来调整电源转换单元的输出电压。

在本发明的一实施例中，电气隔离单元为光耦合器。

在本发明的一实施例中，电压设定单元包含齐纳二极管。

在本发明的一实施例中，电压设定单元还包含分压电路及电压调整器，分压电路提供电压给电压调整器。

综上所述，本发明的电源装置于配合应用的电子装置为待机状态时，控制单元输出控制信号予电压设定单元，以降低电源供应模块所提供的输出电压，使得电源供应模块的输出电压降低为待机状态时所需的电压，可直接供给所需负载使用。本发明所揭示的电源装置，于待机状态时，不需经过直流转换器将直流电压多次转换至电子装置待机所需的电压，使得能降低不必要的线路损耗，且还有效及迅速转换为待机所需的直流电压，符合节能规定的要求。

附图说明

图1为已知电源装置的一示意图；

图2为本发明的电源装置的一示意图；

图3为本发明较佳实施例的电源装置的部分电路图；

图4为本发明电源装置的另一方式的部分电路图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例所揭示的一种电源装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2所示，图2为本发明的电源装置的一示意图。电源装置2用以配合一电子装置3，在本实施例中，电源装置2为一外部装置，其通过连接线或接头与电子装置3连接，在其它实施例中，电源装置2也可整合在电子装置3的内部，本发明并不对此加以限制。上述电子装置3包含控制单元31与系统负载(图未示)。在本发明较佳实施例中，电子装置3可为办公设备、台式电脑、录放机、笔记本电脑或数字机上盒等；电源装置2的输入电源可为市电的交流电源，例如：交流电源可为交流电压90V至264V。电源装置2例如包含电源供应模块21、电气隔离单元22及反馈控制单元23及电压设定单元24。

电源供应模块21具有电压输出端211b与电压调整端212a，其中电源供应模块21还包含电源转换单元211与脉宽调制控制单元(Pulse-widthmodulation controller，PWM controller)212。电源转换单元211耦接脉宽调制控制单元212。脉宽调制控制单元212的其中一输入端为电压调整端212a，即为上述电源供应模块21的电压调整端212a。电源转换单元211的一输出端为电压输出端211b，即为上述电源供应模块21的电压输出端211b。电源转换单元211接收输入电压V1，并于电压输出端211b提供输出电压V2。

电气隔离单元22具有输入端22a及输出端22b，其中电气隔离单元22的输入端22a存在一输入电流。电气隔离单元22的输入端22a与反馈控制单元23及电压设定单元24耦接。电气隔离单元22的输出端22b与脉宽调制控制单元212的电压调整端212a耦接。

反馈控制单元23分别耦接电源供应模块21的电压输出端211b及电气隔离单元22的输入端22a。

电压设定单元24分别耦接电气隔离单元22的输入端22a、反馈控制单元23及电子装置3的控制单元31。在本实施例中，当电子装置3正常操作时，控制单元31控制电压设定单元24的操作，而不影响电气隔离单元22的输入端22a的输入电流。

当电子装置3进入一待机状态或省电模式时，控制单元31控制电压设定单元24，以增加电气隔离单元22的输入端22a的输入电流，以降低脉宽调制控制单元212的电压调整端212a的电压，脉宽调制控制单元212依据电压调整端212a的电压来调整电源转换单元211的输出电压V2，以降低电子装置3的电压至待机状态或省电模式时所需的电压。

请同时参照图2及图3所示，其中图3为本发明较佳实施例的电源装置的部分电路图。以下，加以详述本实施例的电源装置2的电源供应模块21、电气隔离单元22、反馈控制单元23、电压设定单元24及控制单元3的架构及动作。另外，图3所示的方式为辅助说明，并非用以限制本发明。

电源供应模块21的电源转换单元211将交流的输入电压V1整流为一直流电压，于电压输出端211b提供一输出电压V2。当电子装置3为运行状态时，本实施例的输出电压V2以12V为例。

脉宽调制控制单元212输出一切换控制信号S1控制电源转换单元211的动作。本实施例中，切换控制信号S1用以控制电源转换单元211的一开关元件(图未示)的开关周期，间接控制电源转换单元211的输出电压V2及/或电流。

在实际运用上，电源转换单元211还可依内部整流转换电路的实际设计，具有二开关元件，此时切换控制信号S1则为一组脉宽调制信号，因桥式整流器中，二开关元件同时导通将导致电源短路，对电路元件造成严重的破坏，因此，当其中之一脉宽调制信号为导通信号时，另一脉宽调制信号即为截止信号，也即二开关元件的导通状态以互补方式切换，避免同时导通时造成电路的短路，且得到连续的输出电流。

本实施例中，电气隔离单元22为一光耦合器(Photo Coupler)。光耦合器主要是提供作为保护电子零件的晶体管主要构成的物料，可以使两侧电性完全隔离，电性的隔离可以阻止电路中所产生的噪声传送到另一电路，并符合安检的规定。

本实施例的电气隔离单元22的输入端22a具有一光发射器，在本实施例中例如为一发光二极管，用以将输入的电信号转换为光信号发出；输出端22b具有一光检测器，在本实施例中例如为一光敏晶体管，用以接收光发射器发出的光信号并转换成电信号输出，因此电气隔离单元22的输入端22a及输出端22b并无直接的电性连接，并可作单向性的信号传输，达到输入端22a及输出端22b两侧电路的电气隔离与抗干扰。在实际运用中，光检测器还可为一光达灵顿或光硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier)，在此非用以限制本发明。

本实施例以流经光耦合器的发光二极管的电流为0.5mA为例，而光耦合器的发光二极管的压降以1.1V为例，也即电气隔离单元22的输入电压差以1.1V为例。

另外，在实际运用中，电气隔离单元22还可为一变压器，在此非用以限制本发明。

反馈控制单元23接收电源供应模块21的输出电压V2，并提供一反馈信号S3至电源供应模块21。反馈控制单元23具有多个电阻R1～R6、多个电容C1～C2及稳压控制器T，这些电阻R1～R6、这些电容C1～C2与稳压控制器T相互耦接。

电压设定单元24具有一齐纳二极管Z。齐纳二极管Z具有一击穿电压，当电压设定单元24与控制单元3之间导通后，电压设定单元24中的齐纳二极管Z开始动作，使得齐纳二极管Z的端电压维持于击穿电压。齐纳二极管Z的击穿电压依据齐纳二极管Z的掺杂浓度而决定的，依据一般齐纳二极管Z而言，击穿电压大约为6V以下。于本实施例中，齐纳二极管Z的击穿电压以3.3V为例。本实施例的电压设定单元24的方式为举例说明，并非用以限制本发明。

控制单元31具有一控制元件311，控制元件311可为一集成电路元件。另外，本实施例的控制单元31还具有一开关元件312，开关元件312可为一晶体管。

本实施例以开关元件312与控制元件311、齐纳二极管Z及一接地端G耦接。控制元件311输出一控制信号S2至开关元件312，以控制开关元件312的开关动作，利用控制元件311直接控制齐纳二极管Z的导通或是利用控制元件311控制开关元件312的开关而间接控制齐纳二极管Z的导通。

本实施例的控制元件311控制开关元件312的开关，当控制元件311输出一开启的控制信号S2至开关元件312时，则具有开关元件312的一线路即可导通，也即，具有齐纳二极管Z的线路也导通，且齐纳二极管Z连接至接地端G，当齐纳二极管Z导通后，齐纳二极管Z的端电压即维持于击穿电压。

请参照图3所示，当电子装置为正常运行状态时，控制单元31的开关元件312为断路(turn off)状态，使得连接至控制单元31的电压设定单元24无法连接至接地端G，也使得具有电压设定单元24的一线路无法导通，而齐纳二极管Z无法动作。

本实施例以电阻R1为470欧姆，电阻R2为1.5K欧姆，而电阻R3为0欧姆为例，则流经电阻R2的电流I1为发光二极管的压降除以电阻R2的1.5K，即I1为1.1/1.5＝0.73mA。而流过电阻R1的电流I2为流过电阻R2的电流I1加上流经发光二极管的电流，也即I2为0.73mA+0.5mA＝1.23mA。而节点K的电压为V2减掉电阻R1的跨压，也即，节点K的电压为12-(1.23m*470)＝11.4219V。节点L的电压为节点K的电压减掉发光二极管的压降，则节点L的电压为10.3219V。

然而，当电子装置为待机状态或省电模式时，则控制单元31输出导通的控制信号S2至开关元件312，具有开关元件312的一线路即可导通，也即，具有齐纳二极管Z的线路也导通，且齐纳二极管Z连接至接地端G，且齐纳二极管Z的端电压即维持于击穿电压3.3V，则节点L的电压也为3.3V。

节点L的电压从正常运行状态的10.3219V瞬间转变为待机状态的3.3V，使得电气隔离单元22的输入端(节点L、K)的电流瞬间变大，相对的，光耦合器的发光二极管会变得更亮，则流经电气隔离单元22的输出端的电流相对变得更大，也即，流经光耦合器的晶体管的电流也相对变得大。

再请同时参照图2所示，电压调整端212a于脉宽调制控制单元212内部为一差动放大器的一输入端，其视为一定电流源架构。在定电流架构下，当电气隔离单元22的输出端22b电流变大时，则脉宽调制控制单元212的电压调整端212a的电压将变小，进而调降电源供应模块21的输出电压V2。

另外，由于电子装置转变为待机状态，则节点K的电压及输出电压V2随之降低，使得反馈控制单元23所接收到的电压大幅减少，其无法产生足够的电压以提供反馈控制单元23的部分电子元件动作，其中，电子元件为如图3中所示的这些电阻R1～R6、这些电容C1～C2及稳压控制器T。稳压控制器T具有一参考电压，该参考电压以1.24V为例。

综上所述，当电子装置于待机状态时，电源装置2的控制单元31控制电压设定单元24的齐纳二极管Z的导通，电源供应模块21提供的输出电压V2小于反馈控制单元23的动作电压，使得反馈控制单元23的部分电子元件无法动作。另外，当电子装置由正常运行状态转换为待机状态时，由于电气隔离单元22的输入端22a的电流瞬间变大，则电气隔离单元22的输出端22b的电流也相对变大，而与电气隔离单元22的输出端22b耦接的脉宽调制控制单元212的电压调整端212a的电压将变小，进而使得电源转换单元211的输出电压V2降低为待机状态时所需的电压。

请参照图4所示，其中图4为本发明电源装置的另一方式的部分电路图。本实施例的电源装置2a与上述实施例的电源装置2不同的是，电源装置2a的电压设定单元24a具有一电压调整器U与一分压电路241，分压电路241具有多个电阻R7～R9，这些电阻R7～R9与电压调整器U串并联，分压电路241提供一分压予电压调整器U。本实施例的分压电路241的方式为举例说明，并非用以限制本发明，分压电路241可依设计不同而具有电容、电感等可用以分压的元件。另外，电压设定单元24a连接至控制单元31的控制元件311，当电子装置为正常运行状态时，控制元件311提供一高阻抗信号至电压设定单元24a。当电子装置为待机状态时，控制单元31的控制元件311提供一低阻抗信号至电压设定单元24a，以使得电压调整器U动作，其中，低阻抗信号为一导通信号。而电压调整器U动作之后，电压调整器U的跨压即为设定电压，另外，输出电压V2经过分压电路241分压后，则节点L的电压会约略等于设定电压。由于流经电气隔离单元22的输入端22a的电流增加，而使得电气隔离单元22的输出端22b的电流瞬间变大，造成脉宽调制控制单元212的电压调整端212a的电压也相对变小，使得电源转换单元211的输出电压V2也随之降低。另外，由于节点K的电压及输出电压V2降低，使得反馈控制单元23所接收到的电压大幅减少，其无法产生足够的电压以提供反馈控制单元23的部分电子元件动作。

综上所述，当电子装置于待机状态时，电源装置2a的控制单元31控制电压设定单元24a的电压调整器U的动作，电源供应模块21提供的输出电压V2小于反馈控制单元23的动作电压，使得反馈控制单元23的部分电子元件无法动作。另外，当电子装置由正常运行状态转换为待机状态时，由于流经电气隔离单元22的输入端22a的电流增加，而使得电气隔离单元22的输出端22b的电流瞬间变大，造成脉宽调制控制单元212的电压调整端212a的电压将变小，进而使得电源转换单元211的输出电压V2降低为待机状态时所需的电压。

综上所述，本发明较佳实施例的电源装置于配合应用的电子装置为省电状态或一待机状态时，控制单元输出一控制信号予电压设定单元，控制电压设定单元的电压调整器动作或齐纳二极管的导通，使得电源供应模块提供的输出电压降低。另外，由于电气隔离单元的输入端的电流增加，则电气隔离单元的输出端的电流瞬间变大，造成脉宽调制控制单元的电压调整端的电压将变小，进而使得电源转换单元的输出电压降低为待机状态时所需的电压，可直接供给所需负载使用。本发明所揭示的电源装置，于待机状态时，不需经过直流转换器将直流电压多次转换至电子装置待机所需的电压，使得能降低不必要的线路损耗，且还有效及迅速转换为待机所需的直流电压，并符合节能规定的要求。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims

1.一种电源装置，用以配合电子装置，上述电子装置包含控制单元，其特征是，上述电源装置包含：

电源供应模块，具有电压输出端与电压调整端，上述电压输出端提供输出电压；

反馈控制单元，耦接上述电压输出端；

电压设定单元，耦接上述控制单元；以及

电气隔离单元，具有输入端与输出端，上述输入端耦接上述反馈控制单元与上述电压设定单元，上述输出端耦接上述电压调整端，上述输入端存在输入电流；

其中当上述电子装置进入待机状态时，上述控制单元控制上述电压设定单元以增加上述输入电流，而降低上述电压调整端的电压，使得上述电源装置调整上述输出电压。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电源供应模块具有电源转换单元与脉宽调制控制单元，上述电源转换单元耦接上述脉宽调制控制单元，上述电源转换单元的输出端为上述电压输出端，上述脉宽调制控制单元的输入端为上述电压调整端，上述脉宽调制控制单元依据上述电压调整端的上述电压来调整上述电源转换单元的上述输出电压。

3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电气隔离单元为光耦合器。

4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电压设定单元包含齐纳二极管。

5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电压设定单元还包含分压电路及电压调整器，上述分压电路提供电压给上述电压调整器。