CN102594162A - 电源装置及其电源控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电源装置及其电源控制方法。电源装置与一负载搭配使用。电源装置包含一电源转换电路及一电源管理电路。电源转换电路与一交流电源电性连接，并接收一输入电压。电源管理电路与电源转换电路电性连接，并依据一触发信号输出一启动信号以启动电源转换电路产生一输出电压。

Description

电源装置及其电源控制方法

技术领域

本发明涉及一种电源装置及其电源控制方法。

背景技术

随着科技的发展，便携式电子产品已经广泛的应用在各种领域之中。由于便携式电子产品在使用时，均需要直流电作为电子产品的电源，因而，可将一般交流市电转换成电子产品所需的直流电的电源装置用以与便携式电子产品搭配使用。此外，电源装置亦可针对便携式电子产品进行充电。

然而，已知的电源装置与交流电源电性连接后，无论电源装置是否与负载电性连接，电源装置皆会输出一额定输出电压。也就是说，电源装置内部的初级和次级将持续地产生功率的损耗，尤其又以初级的功率损耗更为明显。其中，初级的损耗包含控制单元的工作损耗、开关元件的切换损耗、变压器的磁力损耗以及缓冲电路的损耗等等。

为了克服上述的问题，有业者采用一种降频的方式降低电源装置中的控制单元的工作频率，以减少初级因为开关元件切换所造成的损耗。然而，此种方式不但造成电源装置的设计变得较为复杂，也导致电源装置的可靠度降低。

因此，如何提供一种电源装置及其电源控制方法，使其能够因应负载的变动，自动调整电源装置的各元件的工作状态，进而减少功率的损耗，并提升可靠度与稳定度，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够因应负载的变动，自动调整电源装置的各元件的工作状态，进而减少功率的损耗，并提升可靠度与稳定度的电源装置及其电源控制方法。

为达到上述目的，依据本发明的一种电源装置与一负载搭配使用，包含一电源转换电路以及一电源管理电路。电源转换电路与一交流电源电性连接，并接收一输入电压。电源管理电路与电源转换电路电性连接，并依据一触发信号输出一启动信号以启动电源转换电路产生一输出电压。

在本发明一实施例中，当负载与电源管理电路电性连接，负载输出触发信号至电源管理电路。

在本发明一实施例中，电源转换电路包含一整流单元、一变压器、一切换单元及一驱动电路。整流单元与交流电源电性连接，且接收该输入电压并输出一整流电压；变压器与整流单元电性连接并接收整流电压。切换单元与变压器电性连接。驱动单元与切换单元及电源管理电路电性连接，并依据启动信号而启动，其中变压器依据整流电压输出该输出电压至负载。

在本发明一实施例中，电源转换电路还包含一功率因子校正单元及一回授控制器。功率因子校正单元与整流单元电性连接。回授控制器与变压器电性连接，并依据输出电压输出一回授信号至驱动单元。

在本发明一实施例中，电源管理电路包含一电源控制单元及电源切换单元。电源控制单元接收触发信号并输出第一控制信号。电源切换单元与电源控制单元及驱动单元电性连接，并依据第一控制信号输出启动信号至驱动单元。

在本发明一实施例中，电源切换单元包含一信号处理元件以及一电源切换元件。信号处理元件接收电源控制单元输出的第一控制信号，并产生一第二控制信号。电源切换元件与信号处理元件及驱动单元电性连接，并依据第二控制信号输出启动信号至驱动单元。

在本发明一实施例中，信号处理元件具有一隔离元件或一无线传输元件。

在本发明一实施例中，隔离元件为一光耦合器、一变压器或一继电器。

在本发明一实施例中，无线传输元件为一射频模块或一无线蓝牙模块。

在本发明一实施例中，负载为一笔记本计算机、一移动电话、一数码相机或一个人数字助理。

为达到上述目的，依据本发明的一种电源装置的电源控制方法，电源装置与一负载搭配使用，并具有一电源转换电路及一电源管理电路，电源控制方法包含下列步骤：由电源管理电路判断是否接收一触发信号；当判断结果为是，电源管理电路启动电源转换电路产生一输出电压；以及由电源转换电路输出该输出电压至一负载。

在本发明一实施例中，电源控制方法还包含当判断结果为否，电源管理电路关闭该电源转换电路。

在本发明一实施例中，电源控制方法还包含当电源管理电路与负载电性连接，负载输出触发信号至电源管理电路。

承上所述，因依据本发明的一种电源装置及其电源控制方法，藉由电源管理电路判断是否与负载连接，当电源管理电路与负载连接，电源管理电路将依据负载所输出的触发信号，输出一启动信号以启动电源转换电路产生一输出电压；若负载未与电源管理电路连接时，则不启动电源转换电路。从而实现能够因应负载的变动，自动调整电源装置的各元件的工作状态，进而减少功率的损耗，并提升可靠度与稳定度。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的一种电源装置的方块图；

图2为本发明第一实施例的一种电源装置的示意图；

图3为本发明第二实施例的一种电源装置的示意图；以及

图4为本发明一实施例的电源装置的电源控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种电源装置及其电源控制方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1所示，其为依据本发明较佳实施例的一种电源装置1的方块图。电源装置1与一负载L搭配使用。其中，前述的负载L可为一笔记本计算机、一移动电话、一数码相机或一个人数字助理等等便携式电子装置。在本实施例中，以负载L为一笔记本计算机为例，但并非以此为限。电源装置1包含一电源转换电路11及一电源管理电路12。此外，在实施上，电源装置1为一电源适配器(Adaptor)或一电源充电器(Charger)。

电源转换电路11与一交流电源AC电性连接，并接收交流电源AC所产生的一输入电压V1。电源管理电路12与电源转换电路11电性连接，且电源管理电路12依据一触发信号S1输出一启动信号S2至电源转换电路11，以启动电源转换电路11产生一输出电压V2。其中，前述的触发信号S1是当负载L与电源管理电路12电性连接时，负载L所输出的信号。此外，输出电压V2输出至负载L，以提供负载L操作时所需的电力。

接着，请参照图2所示，以进一步说明本发明的电源装置1。电源转换电路11包含一整流单元111、一变压器112、一切换单元113以及一驱动单元114。整流单元111与交流电源AC电性连接，并接收输入电压V1而输出一整流电压VR。在本实施例中，整流单元111包含一全桥式整流器，以将交流的输入电压V1整流成为直流的整流电压VR。变压器112与整流单元111电性连接并接收整流电压VR。

切换单元113与变压器112电性连接。驱动单元114分别与切换单元113及电源管理电路12电性连接，且驱动单元114依据电源管理电路12所输出的启动信号S2而启动。在实施上，切换单元113包含双载流子晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)的晶体管开关，而驱动单元114具有一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)电路，以输出PWM信号至切换单元113。通过切换单元113的导通与截止，变压器112将依据整流电压VR输出一输出电压V2至负载L。

电源管理电路12包含一电源控制单元121及一电源切换单元122。在本实施例中，电源切换单元122具有一信号处理元件U1及一电源切换元件U2。其中，电源控制单元121与电源切换单元122的信号处理元件U1电性连接，而电源切换元件U2与信号处理元件U1及电源转换电路11的整流单元111和驱动单元114电性连接。当电源转换电路11与交流电源AC电性连接，电源切换单元122的电源切换元件U2将会自动关闭，并将驱动单元114的操作电源切换至接地端。在此同时，驱动单元114由于无法达到正常运作时所需的操作电压，因而将停止运作。

亦即，此时的电源转换电路11并无任何的输出，且电源转换电路11的驱动单元114亦停止运作，因此电源装置1将不会产生电源转换的损耗，而使得能量的损耗仅发生在整流单元111至电源控制单元121的回路上，进而达到最低的能量损耗。

当电源管理电路12与负载L电性连接时，电源控制单元121将接收由负载L所输出的触发信号S1，并依据触发信号S1而输出第一控制信号SC1至信号处理元件U1。通过信号处理元件U1的处理或转换，其产生一第二控制信号SC2。电源切换元件U2接收并依据信号处理元件U1所产生的第二控制信号U2输出启动信号S2至驱动单元114，以使驱动单元114的操作电源恢复至正常运作时所需的操作电压。由于驱动单元114进入正常的运作状态，因而电源转换电路11的变压器112将依据整流电压VR而提供输出电压V2至负载L。

在实际运用上，信号处理元件U1具有一隔离元件或一无线传输元件，以将电源输入侧与电源输出侧隔离，进而符合安全规范的需求。其中，前述的隔离元件可为一光耦合器、一变压器或一继电器，且无线传输元件可为一射频模块或一无线蓝牙模块。值得一提的是，在本实施例中，隔离元件是以信号处理元件U1具有一光耦合器为例，但并非以此为限。

因而，藉由上述硬件结构，电源装置1的电源管理电路12依据与负载L的连接与否，决定是否启动电源转换电路11正常运作。当电源装置1未与负载L相连时，电源装置1可降低输出功率或直接关闭(不输出电压)，进而大幅降功率的损耗。此外，与已知技术相较，本发明还具有电路设计简单与高可靠度的优点。

请参照图3所示，图3为本发明第二实施例的一种电源装置2的示意图。电源装置2与电源装置1的区别在于，电源装置2的电源转换电路21中还包含一功率因子校正单元211及一回授控制器212。

在本实施例中，功率因子校正单元211与整流单元111电性连接。由于负载L并非单纯的电阻性负载，因而将使得电压与电流之间存在相位超前或滞后的状况，而直接影响负载L对能量的消耗和存储的情形。藉由功率因子校正单元211改善电压与电流相位不同步的问题，将可提升能量的使用效率。此外，前述的功率因子校正单元211可为一主动式功率因子校正器或一被动式功率因子校正器。

回授控制器212与变压器112的次级电性连接，并依据输出电压V2输出一回授信号S3至驱动单元114。在实施上，当负载L或输入电压V1产生变化时，将导致变压器112所产生的输出电压V2发生变动。此时，回授控制器212所输出的回授信号S3将产生相对应的改变，以使驱动单元114调整切换单元113的工作周期(duty cyc1e)，进而使输出电压V2维持稳定。此外，在本实施例中，信号处理元件U1采用一变压器作为隔离之用。

接着，以下请参照图4的流程图并结合图2所示，以说明本发明的较佳实施例的电源装置1的电源控制方法，其与例如上述的电源装置1结合使用。电源装置的电源控制方法的步骤包含S01～S04。

步骤S01由电源管理电路12判断是否接收一触发信号S1。在本实施例中，当电源管理电路12与负载L电性连接时，负载L输出触发信号S1至电源管理电路12；反之，若电源管理电路12未与负载L电性连接时，将无从接收触发信号S1。

步骤S02当判断结果为是，电源管理电路12启动电源转换电路11产生一输出电压V2。在本实施例中，当电源管理电路12的电源控制单元121接收到负载L所传送的触发信号S1后，将输出第一控制信号SC1至电源切换单元122。接着，电源切换单元122将依据第一控制信号SC1输出启动信号S2至电源转换电路11的驱动单元114，以启动驱动单元114进入正常的工作状态，进而使变压器112产生输出电压V2。

在实施上，可藉由电源切换单元122控制驱动单元114的操作电源端。其中，当电源切换单元122输出启动信号S2时，将使驱动单元114接收可正常运作的操作电压。此外，亦可通过电源切换单元122控制驱动单元114的二次回授信号端或致能端，以达到启动驱动单元114的效果。

步骤S03由电源转换电路11传送输出电压V2至一负载L。在本实施例中，电源转换电路11的电压器112将传送输出电压V2至负载L，以使负载L正常运作，或对负载L进行充电。

当步骤S01判断结果为否，步骤S04中，电源管理电路12关闭电源转换电路11。在本实施例中，若电源管理电路12未与负载L电性连接时，亦即电源装置1为空载的状况下，将无从接收触发信号S1，因而电源切换单元122将不输出启动信号S2。换句话说，电源转换电路11的驱动单元114将处于无法正常运作的状态，且切换单元113及变压器112也将停止运作。因此，驱动单元114、切换单元113及变压器112将无任何电源转换的损耗。

在实施上，可藉由电源切换单元122切换驱动单元114的操作电源与接地端连接，或通过电源切换单元122控制驱动单元114的二次回授信号端或致能端，以使驱动单元114无法正常运作。

另外，需特别注意的是，由于电源装置2的电源控制方法与上述实施例的电源装置1的电源控制方法相同，故在此不再赘述。

综上所述，因依据本发明的一种电源装置及其电源控制方法，藉由电源管理电路判断是否与负载连接，当电源管理电路与负载连接，电源管理电路将依据负载所输出的触发信号，输出一启动信号以启动电源转换电路产生一输出电压；若负载未与电源管理电路连接时，则不启动电源转换电路。从而实现能够因应负载的变动，自动调整电源装置各元件的工作状态，进而减少功率的损耗，并提升可靠度与稳定度。

以上所述仅为举例说明，而非为对本发明的限制。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，均应包含于本发明的权利要求中。

Claims (13)

1.一种电源装置，与负载搭配使用，其特征是，包含：

电源转换电路，与交流电源电性连接，并接收输入电压；以及

电源管理电路，与上述电源转换电路电性连接，并依据触发信号输出启动信号以启动上述电源转换电路产生输出电压。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，其中当上述负载与上述电源管理电路电性连接，上述负载输出上述触发信号至上述电源管理电路。

3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，其中上述电源转换电路包含：

整流单元，与上述交流电源电性连接，且接收上述输入电压并输出整流电压；

变压器，与上述整流单元电性连接并接收上述整流电压；

切换单元，与上述变压器电性连接；以及

驱动单元，与上述切换单元及上述电源管理电路电性连接，并依据上述启动信号而启动，

其中上述变压器依据上述整流电压输出上述输出电压至上述负载。

4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征是，其中上述电源转换电路还包含：

功率因子校正单元，与上述整流单元电性连接；

回授控制器，与上述变压器电性连接，并依据上述输出电压输出回授信号至上述驱动单元。

5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征是，其中上述电源管理电路包含：

电源控制单元，接收上述触发信号并输出第一控制信号；以及

电源切换单元，与上述电源控制单元及上述驱动单元电性连接，并依据上述第一控制信号输出上述启动信号至上述驱动单元。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征是，其中上述电源切换单元包含：

信号处理元件，接收上述电源控制单元输出的上述第一控制信号，并产生第二控制信号；以及

电源切换元件，与上述信号处理元件及上述驱动单元电性连接，并依据上述第二控制信号输出上述启动信号至上述驱动单元。

7.根据权利要求6所述的电源装置，其特征是，其中上述信号处理元件具有隔离元件或无线传输元件。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征是，其中上述隔离元件为光耦合器、变压器或继电器。

9.根据权利要求7所述的电源装置，其特征是，其中上述无线传输元件为射频模块或无线蓝牙模块。

10.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，其中上述负载为笔记本计算机、移动电话、数码相机或个人数字助理。

11.一种电源装置的电源控制方法，上述电源装置与负载搭配使用，并具有电源转换电路及电源管理电路，其特征是，上述电源控制方法包含下列步骤：

由上述电源管理电路判断是否接收触发信号；

当判断结果为是，上述电源管理电路启动上述电源转换电路产生输出电压；以及

由上述电源转换电路输出上述输出电压至负载。

12.根据权利要求11所述的电源控制方法，其特征是，还包含：

当判断结果为否，上述电源管理电路关闭上述电源转换电路。

13.根据权利要求11所述的电源控制方法，其特征是，还包含：

当上述电源管理电路与上述负载电性连接，上述负载输出上述触发信号至上述电源管理电路。

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