CN105045361B - 电源供应装置及其电源供应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源供应装置及其电源供应方法，电源供应装置包括主电源转换器及辅助电源转换器，主电源转换器产生具有工作准位的主电源，辅助电源转换器产生辅助电源，且二者并联耦接至负载，主电源转换器根据本身的运作状态提供控制信号给辅助电源转换器，当主电源转换器判断运作状态为第一运作状态时，辅助电源转换器反应于控制信号而产生电压准位低于工作准位的辅助电源，辅助电源转换器运作于空载转换状态，以主电源作为供电来源，当运作状态为第二运作状态时，辅助电源转换器将辅助电源的电压准位提高至工作准位，辅助电源作为负载的供电来源。与现有技术相比，本发明实现了供电异常时，负载的电源供应快速地从主电源切换至辅助电源。

Description

电源供应装置及其电源供应方法

技术领域

本发明涉及电源供应技术，且特别是有关于一种可快速切换负载的供电来源的电源供应装置及其电源供应方法。

背景技术

为了确保电子系统的运作稳定，现行技术下会采用具有两台或两台以上的电源转换器的电源供应装置来为系统供电，其可在其中一台电源转换器故障时，改为利用另一台电源转换器所产生的电源来为系统供电，从而避免系统可能因电源供应中断而发生数据遗失、损毁的问题。

一般而言，若主电源转换器处于正常运作状态下，则辅助电源转换器即会进入休眠状态而不进行电源转换动作。在此电源供应方式下，辅助电源转换器会在主电源转换器发生故障时才从休眠状态下被唤醒，进而接替主电源转换器来为系统供电。如图13所示，在主电源转换器发生故障时，辅助电源转换器所提供的辅助电源P0会从0V逐渐提升至工作准位V1。

然而，由于辅助电源转换器从休眠状态至可正常供电的状态所需的时间T0往往会较主电源转换器从故障发生至完全停止供电所需的时间T2来得久，因此在系统的供电来源转换的期间，可能会因上述问题而产生短暂的供电中断，使得系统的运作增加了不稳定的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源供应装置，以实现在主电源转换器发生供电异常时，辅助电源转换器能够快速地代替主电源作为负载的供电来源。

本发明的另一目的在于提供一种电源供应装置的电源供应方法，以实现在主电源转换器发生供电异常时，辅助电源转换器能够快速地代替主电源作为负载的供电来源。

为实现上述目的，本发明提供了一种电源供应装置，包括主电源转换器以及辅助电源转换器，其中主电源转换器用于产生具有工作准位的主电源，辅助电源转换器用于产生辅助电源，其中主电源转换器与辅助电源转换器适于并联耦接至负载，且主电源转换器根据本身的运作状态而提供相应的控制信号给辅助电源转换器，当主电源转换器判断运作状态为第一运作状态时，辅助电源转换器反应于控制信号而产生电压准位低于工作准位的辅助电源，进而使辅助电源转换器运作于空载转换状态，并且以主电源作为负载的供电来源，反之，当主电源转换器判断运作状态为第二运作状态时，辅助电源转换器反应于控制信号而将辅助电源的电压准位提高至工作准位，进而通过辅助电源取代主电源而作为负载的供电来源。

与现有技术相比，本发明电源供应装置以主从式的转换线路架构所构成，其可在正常运作状态下使辅助电源转换器运作于空载转换状态而不进入休眠状态，从而主电源转换器在发生供电异常时，负载的电源供应可快速地从主电源切换至辅助电源，进而使负载的供电更加稳定。

较佳地，当所述主电源转换器的所述运作状态为第一运作状态时，所述主电源转换器侦测所述负载的变化以判断所述主电源转换器的所述运作状态，并根据所述运作状态提供对应的所述控制信号来调节所述辅助电源的电压准位。

较佳地，所述主电源转换器判断所述电源供应装置的一输出功率是否小于一预设值，若所述输出功率小于所述预设值，判定所述负载为轻载，以及若所述输出功率大于或等于所述预设值，则判定所述负载为重载。

较佳地，当所述负载为重载时，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而产生具有所述工作准位的辅助电源，藉以令所述主电源与所述辅助电源同时作为所述负载的供电来源，

当所述负载为轻载时，所述主电源转换器的所述运作状态为所述第一运作状态，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而调降所述辅助电源的电压准位至低于所述工作准位，藉以令所述辅助电源转换器进入所述空载转换状态，以及

当所述主电源转换器的供电异常时，所述主电源转换器的所述运作状态为所述第二运作状态，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而将所述辅助电源的电压准位提高至所述工作准位，藉以利用所述辅助电源取代所述主电源作为所述负载的供电来源。

较佳地，所述主电源转换器包括：

一第一转换线路，用于进行电源转换并产生所述主电源；以及

一第一控制单元，用于控制所述第一转换线路的电源转换运作，并且侦测所述第一转换线路的一输出状态。

较佳地，所述辅助电源转换器包括：

一第二转换线路，用于进行电源转换并产生所述辅助电源；以及

一第二控制单元，用于控制所述第二转换线路的电源转换运作，并且侦测所述第二转换线路的一输出状态。

较佳地，所述第一转换线路基于一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生所述主电源，以及所述第二转换线路基于一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生所述辅助电源。

较佳地，所述电源供应装置还包括：

一传输通道，用于在所述第一控制单元与所述第二控制单元之间传递所述控制信号以及关联于所述第一转换线路与所述第二转换线路的输出状态的一电源状态信息。

较佳地，所述传输通道包括：

一第一信号线，耦接于所述第一控制单元与所述第二控制单元之间，所述第一控制单元与所述第二控制单元通过所述第一信号线共享所述电源状态信息；以及

一第二信号线，耦接于所述第一控制单元与所述第二控制单元之间，所述第一控制单元通过所述第二信号线传递所述控制信号至所述第二控制单元。

本发明还提供了另一种电源供应装置，包括：

一交流电源转换器，用于对一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生具有一工作准位的一主电源；以及

一直流电源转换器，用于对一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生一辅助电源，所述交流电源转换器与所述直流电源转换器适于并联耦接至一负载，

其中，所述交流电源转换器根据本身的一运作状态而提供一相应的控制信号给所述直流电源转换器，

当所述交流电源转换器判断所述运作状态为一第一运作状态时，所述直流电源转换器反应于所述控制信号而产生电压准位低于所述工作准位的辅助电源，藉以令所述直流电源转换器运作于一空载转换状态，并且以所述主电源作为所述负载的供电来源，以及

当所述交流电源转换器判断所述运作状态为一第二运作状态时，所述直流电源转换器反应于所述控制信号而将所述辅助电源的电压准位提高至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源。

相应的，本发明还提供了一种电源供应装置的电源供应方法，包括：

通过一主电源转换器与一辅助电源转换器分别提供一主电源与一辅助电源至一负载，其中所述主电源具有一工作准位；

判断所述主电源转换器的一运作状态；

当所述运作状态为一第一运作状态时，产生电压准位低于所述工作准位的辅助电源，并且以所述主电源作为所述负载的供电来源；以及

当所述运作状态为一第二运作状态时，提高所述辅助电源的电压准位至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源。

较佳地，当所述运作状态为正常运作状态时，所述电源供应方法还包括：

侦测所述负载的变化以判断所述主电源转换器的所述运作状态；

当所述负载为重载时，产生具有所述工作准位的辅助电源，进而使所述主电源与所述辅助电源同时作为所述负载的供电来源；

当所述负载为轻载时，调降所述辅助电源的电压准位至低于所述工作准位，其中所述主电源转换器的所述运作状态在所述负载为轻载时处于所述第一运作状态；以及

当所述主电源转换器的供电异常时，提高所述辅助电源的电压准位至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源，其中所述主电源转换器的所述运作状态在供电异常时处于所述第二运作状态。

较佳地，侦测所述负载的变化的步骤包括：

侦测所述电源供应装置的一输出功率；

判断所述输出功率是否小于一预设值；

若判断为是，判定所述负载为轻载；以及

若判断为否，判定所述负载为重载。

较佳地，提供所述主电源与所述辅助电源至所述负载的步骤包括：

对一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生所述主电源；以及

对一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生所述辅助电源。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明电源供应装置第一实施例的示意图。

图2为依照图1中电源供应装置一实施例的电源时序示意图。

图3为本发明电源供应装置第二实施例的示意图。

图4为依照图3中电源供应装置一实施例的电源时序示意图。

图5为本发明电源供应装置第三实施例的示意图。

图6至图8为依照图5中电源供应装置不同实施例的电源时序示意图。

图9为本发明电源供应装置第四实施例的示意图。

图10为依照图9中电源供应装置一实施例的电源时序示意图。

图11为本发明电源供应方法一实施例的步骤流程图。

图12为本发明电源供应方法另一实施例的步骤流程图。

图13为传统的辅助电源的启用时序示意图。

【符号说明】

10：负载

100、300、500、900：电源供应装置

110_1、110_2、310_1、310_2、510_1、510_2、510_3、910_1、910_2、910_3、910_4：电源转换器

112_1、112_2、312_1、312_2：转换线路

114_1、114_2、314_1、314_2：控制单元

120、320、520、920：隔离线路

ACS：交流电源

CS：控制信号

D1、D2：二极管

DCS：直流电源

GND：接地准位

P0、P1、P2、P3、P4：电源

PS1、PS2：电源转换组

PSTAT：电源状态信息

S1、S2：信号线

S1100～S1130、S1200～S1250：步骤

TB：传输通道

V1：工作准位

V2：待机准位

t0、t1、t2、t3、t4、T0、T1、T2：时间

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。在服务器中，稳定代表一切。按业界的一般标准，高档服务器产品的稳定度达99.99％，也就是说服务器运行一年内的当机(crash)时间平均不超过53分钟，中档服务器的稳定度为99％，平均当机时间是88小时，低档服务器的稳定度仅为90％，平均当机时间高达876小时。数据中心服务器托管一般都是采用1U、2U机箱，尤其是使用量大的mail、web、ftp类的服务器，对稳定度的要求很严格。就实际经验而言，影响服务器稳定与安全的其中一个因素是服务器的电源。服务器对电源的要求不仅是要求提供稳定的电流和较高的功率，还必须能应付各种苛刻的工作环境，同时还要求常年不间断地工作。随着CPU效能的提高，功耗将越来越大，硬盘(Hard disk)容量和转速等也越来越大、越快，这对电源的要求就更高了。

为此，本发明提出了一种电源供应装置及其电源供应方法，所述电源供应装置通过主从式的转换线路架构来提供稳定的电源给如服务器等的电子装置，藉以令电子装置的工作稳定度可随之提高。为了使本发明内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤来代表相同或类似部件。

图1为本发明电源供应装置第一实施例的示意图。请参照图1，电源供应装置100包括多个电源转换器(于此以电源转换器110_1、110_2为例，但不仅限于此)以及隔离线路120。其中，电源供应装置100适于供电给电子装置(例如为平板型计算机(Tablet PC)、掌上电脑(Pocket PC)、个人计算机、笔记本电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、智能型手机等)中的负载使用(如负载10)。

电源转换器110_1与110_2分别用于提供电源P1与P2。隔离线路120耦接于电源转换器110_1与110_2的输出端与负载10之间，用于将电源P1、P2提供给负载10使用。换言之，电源转换器110_1与110_2会经由隔离线路120并联地耦接至负载10，藉以对负载10供电。隔离线路120可作为两电源转换器110_1与110_2之间的隔离，藉以避免电源转换器110_1、110_2的输出电流逆向回流至邻近的电源转换器110_1、110_2中。更具体地说，所述隔离线路120可利用分别顺向配置(阳极端耦接电源转换器输出，且阴极端耦接负载)于电源转换器110_1与110_2的两二极管D1与D2来实现，从而藉由二极管顺向导通/逆向截止的特性来隔离两电源转换器110_1与110_2的输出。但所述隔离线路120的架构仅为示意。在实际应用中，设计者亦可采用任何具有单向导通特性的电子组件来组成隔离线路，且亦可直接将隔离线路设置于电源转换器110_1、110_2的内部，本发明不以此为限。

本实施例的电源转换器110_1、110_2可经设定而使其中之一被指定为主电源转换器(master power converter)，并且使其中之另一被指定为辅助电源转换器(slave powerconverter)。其中，设定电源转换器110_1、110_2为主电源转换器/辅助电源转换器的方式有多种，例如通过控制端发出指定命令以动态地/可调整地指定电源转换器110_1、110_2其中之一为主电源转换器，或者预设定义电源转换器110_1、110_2其中之一为主电源转换器。于此，为便于后续说明，本实施例以指定电源转换器110_1为主电源转换器(此后电源转换器110_1皆改以“主电源转换器110_1”称之，且其所产生的电源P1则改以“主电源P1”称之)并且指定电源转换器110_2为辅助电源转换器(此后电源转换器110_2皆改以“辅助电源转换器110_2”称之，且其所产生的电源P2则改以“辅助电源P2”称之)作为实施范例，但本发明不仅限于此。下面进一步说明主电源转换器110_1与辅助电源转换器110_2的具体运作。

在本实施例中，主电源转换器110_1会持续产生具有工作准位的主电源P1来供给负载10使用。此外，主电源转换器110_1还会根据本身的运作状态而发出相应的控制信号CS来控制辅助电源转换器110_2，藉以令辅助电源转换器110_2反应于控制信号CS而对应地调整其所产生的辅助电源P2的电压准位。

更具体地说，主电源转换器110_1可藉由自行侦测输出给负载10的电压/电流是否符合额定的输出值来判断是否正常运作，或是从外部电路(例如过电压、过电流或过温度等各种保护电路)接收指示其运作状态的信号来判断是否正常运作。

当主电源转换器110_1判断本身的运作状态为正常运作状态时，主电源转换器110_1会发出致能的控制信号CS(例如为逻辑“1”)来通知辅助电源转换器110_2，以令辅助电源转换器110_2反应于致能的控制信号CS而产生电压准位低于工作准位的辅助电源P2。此时，由于主电源P1的电压准位(即，工作准位)高于辅助电源P2的电压准位，造成隔离线路120中的二极管D2反应于逆向偏压而截止，使得辅助电源转换器110_2与负载10之间的电性相互隔离。因此，辅助电源转换器110_2虽然仍会进行电源转换的动作，但并不会产生输出电流。换言之，在主电源转换器110_1的运作状态为正常运作状态时，隔离线路120会断开负载10与辅助电源转换器110_2之间的电性连接，并使得辅助电源转换器110_2运作于空载转换状态之下，而负载10所需的电源供应则单独由主电源转换器110_1来提供。

另一方面，当主电源转换器110_1判断本身的运作状态为异常运作状态时，主电源转换器110_1会发出禁能的控制信号CS(例如逻辑“0”)来通知辅助电源转换器110_2，以令辅助电源转换器110_2反应于禁能的控制信号CS将所产生的辅助电源P2的电压准位提高至工作准位。当辅助电源P2的电压准位被提升至工作准位时，隔离线路120中的二极管D1会反应于逆向偏压而截止，使得主电源转换器110_1与负载10之间的电性相互隔离，而隔离线路120中的二极管D2则会反应于辅助电源P2所建立的顺向偏压而导通。换言之，此时辅助电源P2会取代主电源P1而成为负载10的主要供电来源。

由上述电源供应运作方式可知，本实施例的电源供应装置100会在主电源转换器110_1处于正常运作状态下，令辅助电源转换器110_2运作于空载转换状态而不进入休眠状态。基此，一旦主电源转换器110_1发生供电异常，由于辅助电源转换器110_2不需要自休眠状态下重新唤醒，而仅需将所产生的辅助电源P2的电压准位提升至工作准位，即可立即地代替/递补主电源转换器110_1而对负载10进行供电。因此可避免因辅助电源转换器110_2的唤醒时间过久而造成负载10的供电发生间断。

此外，在本实施例的一优选实施方式中，主电源转换器110_1还可在正常运作状态下，藉由侦测负载10的变化来对应的调节辅助电源P2的电压准位，从而实现高转换效率的供电方式。

详细而言，主电源转换器110_1可在正常运作状态下侦测提供给负载10的输出功率的大小，藉以进一步判断负载10为轻载或重载。其中，当主电源转换器110_1判断负载10为重载时，其可发出相应的控制信号CS以令辅助电源转换器110_2反应于控制信号而产生具有工作准位的辅助电源P2。换言之，在负载10为重载的状态下，主电源P1与辅助电源P2会同时作为负载10的供电来源。

另一方面，当主电源转换器110_1判断负载10为轻载时，其可发出相应的控制信号CS以令辅助电源转换器110_2反应于控制信号CS而产生电压准位低于工作准位的辅助电源P2。换言之，在负载10为轻载的状态下，主电源P1会单独作为负载10的供电来源，而辅助电源转换器110_2则会被隔离线路120所隔离并进入空载转换状态。

其中，上述判断负载10的变化的具体实施方式可例如为藉由主电源转换器110_1侦测电源供应装置100的输出功率，并据以判断电源供应装置100的输出功率是否小于预设值(具体数值可由设计者自行选定，例如20％的额定输出功率)。若主电源转换器110_1所侦测到的输出功率小于所述预设值，则判定负载10为轻载；反之，若主电源转换器110_1所侦测到的输出功率大于或等于所述预设值，则判定负载10为重载。但本发明不仅限于此。

藉此，电源供应装置100即可根据负载10的轻重而动态地决定以一台或多台电源转换器110_1、110_2为负载10供电，使得电源转换器110_1、110_2的转换效率能够最大限度的被利用。

下面结合图2的电源时序来说明上述图1实施例的电源供应装置100的具体供电方式。其中，图2为依照图1所示实施例的电源时序示意图。

请一并参照图1与图2，在本实施例中，在时间t0至t1的期间内，主电源转换器110_1判断负载10为重载，故于此期间内主电源转换器110_1会发出对应的控制信号CS使得主电源转换器110_1与辅助电源转换器110_2分别输出具有工作准位V1(例如12V)的主电源P1与辅助电源P2。换言之，此时电源供应装置100同时利用主电源转换器110_1与辅助电源转换器110_2所产生的主电源P1与辅助电源P2来为负载10供电。

接着，在时间t1至t2的期间内，主电源转换器110_1判断负载10从重载转换为轻载，故于此期间内主电源转换器110_1会发出对应的控制信号CS使得辅助电源P2的电压准位从工作准位V1降至待机准位V2(例如11V)，而主电源转换器110_1则仍维持提供具有工作准位V1的主电源P1以供负载10使用。换言之，此时电源供应装置100会单独利用主电源转换器110_1所产生的主电源P1来为负载10供电，而辅助电源转换器110_2则被隔离线路120所隔离并进入空载转换状态。

当主电源转换器110_1在时间t2判断运作状态发生异常而致使其无法维持正常供电时，主电源转换器110_1会发出对应的控制信号CS使得辅助电源转换器110_2将辅助电源P2的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1。

如图2所示，相较于传统的辅助电源P0的启用机制而言，辅助电源P2从待机准位V2提升至工作准位V1的时间T1(即，辅助电源P2取代主电源P1成为主要供电来源所需的时间)会远远小于传统的辅助电源P0的启用机制所需的启用时间T0。更进一步地说，由于时间T1会较主电源转换器110_1判断发生异常至完全停止供电的时间T2来得短，因此当主电源转换器110_1判断发生供电异常时，负载10的供电来源可快速地由辅助电源转换器110_2所衔接上，而不会有供电间断的现象。

应注意的是，图2所绘示的电源时序仅为一范例。在其他实施例中，电源供应装置100亦可不分轻重载而在正常运作状态下皆由主电源转换器110_1作为负载10的主要供电来源，而辅助电源转换器110_2则在正常运作状态下皆运作于空载转换状态，本发明不以此为限。

在说明电源供应装置100的具体供电方式的实施范例后，下面进一步说明各电源转换器110_1、110_2的具体线路实施范例。

请再参照图1，在本实施例中，主电源转换器110_1可包括转换线路112_1(即第一转换线路)以及控制单元114_1(即第一控制单元)，而辅助电源转换器110_2可包括转换线路112_2(即第二转换线路)以及控制单元114_2(即第二控制单元)。

转换线路112_1与112_2用于进行电源转换并据以分别产生主电源P1与辅助电源P2。在实际应用中，转换线路112_1与112_2的电路拓扑型态可以为顺向式(Forward)电源转换线路、反驰式(Flyback)电源转换线路、主动箝位半桥式(Active Clamp and HalfBridge)电源转换线路、主动箝位全桥式(Active Clamp and Full Bridge)电源转换线路或推挽式(Push-Pull)电源转换线路，但并不限制于此。关于上述各种电源转换线路的架构与运作方式均属本发明相关领域具有通常知识者所熟识的技艺，因而在此并不再加以赘述。

控制单元114_1与114_2分别用于控制转换线路112_1与112_2的电源转换运作。举例来说，控制单元114_1与114_2可提供具脉宽调变(PWM)形式的开关信号来控制转换线路112_1与112_2中的功率开关(未绘示)，藉以令功率开关通过切换的方式对转换线路112_1与112_2中的谐振组件(未绘示)进行充/放能，从而令转换线路112_1与112_2产生稳定的电源输出。据此，控制单元114_1与114_2即可通过调整开关信号的责任周期来改变转换线路112_1与112_2所输出的主电源P1与辅助电源P2的电压/电流大小。其中，控制单元114_1与114_2还可通过特定的回授线路配置来侦测转换线路112_1与112_2的输出状态，再根据所取得的输出状态进行特定的控制机制。

在本实施例中，控制单元114_1与114_2可通过一传输通道TB来交换/传递电路运作的信息(例如控制信号CS以及关联于转换线路114_1与114_2的输出状态的电源状态信息PSTAT)，藉以实现主从式的控制架构。

更具体地说，所述传输通道TB可包括两条耦接于控制单元114_1与114_2之间的信号线S1与S2。其中，控制单元114_1与114_2可通过信号线S1来共享电源状态信息PSTAT，并且控制信号CS可通过信号线S2来传递。据此，控制单元114_1即可根据从信号线S1所取得的电源状态信息PSTAT来判断电源转换器110_1的运作状态，并且经由信号线S2发送控制信号CS来调节电源转换器110_2的输出。

在此值得一提的是，上述传输信道TB包含两条信号线S1与S2仅为本发明的一实施范例。在实际应用中，所述控制信号CS与电源状态信息PSTAT也可利用串行的传输方式，而仅藉由单一信号线进行传输，本发明不以此为限。

另外应说明的是，本实施例的各电源转换器110_1、110_2可实质上地具有相同的架构与功能。而两者间的供电行为差异是建立于何者被设定为主电源转换器、何者被设定为辅助电源转换器而决定的。换言之，若是电源转换器110_2被选为主电源转换器，则其亦可执行前述电源转换器110_1的所有运作。

图3为本发明电源供应装置第二实施例的示意图。请参照图3，电源供应装置300包括交流电源转换器310_1、直流电源转换器310_2以及隔离线路320。其中，交流电源转换器310_1包括交流-直流转换线路312_1以及控制单元314_1。直流电源转换器310_2包括直流-直流转换线路312_2以及控制单元314_2。

在本实施例中，交流电源转换器310_1被设定为主电源转换器，而直流电源转换器310_2则被设定为辅助电源转换器。其中，交流电源转换器310_1会对一交流电源ACS(例如为市电)进行交流-直流转换，并据以产生具有工作准位的主电源P1。而直流电源转换器310_2则会对一直流电源DCS(例如为电池)进行直流-直流转换，并据以产生辅助电源P2。

更具体地说，本实施例的电源供应装置300的架构与运作大致与前述图1实施例的电源供应装置100相同。两者间的主要差异在于本实施例是将前述可快速切换辅助电源P2的供电方式应用于使用交流电源ACS与直流电源DCS的电源供应装置300中，藉以实现类似不断电系统(Uninterruptable Power Supply，UPS)的供电方式。

下面结合图4的电源时序来说明电源供应装置300的具体供电方式。其中，图4为依照图3实施例的电源时序示意图。

请同时参照图3与图4，类似于前述图1实施例的供电方式，交流电源转换器310_1会根据本身的运作状态而提供相应的控制信号(经由传输信道TB)给直流电源转换器310_2，从而决定直流电源转换器310_2运作于供电状态(提供具工作准位的辅助电源P2)还是空载转换状态。

如图4所示，在时间t0至t1的期间内，交流电源转换器310_1(即，主电源转换器)会判断其处于正常运作状态，故于此期间内交流电源转换器310_1会发出对应的控制信号使得交流电源转换器310_1将交流电源ACS转换输出为直流形式且具有工作准位V1(例如12V)的主电源P1，并且通过隔离线路320将主电源P1提供给负载10。而直流电源转换器310_2则反应于交流电源转换器310_1所发出的控制信号而产生具有待机准位V2的辅助电源P2，藉以令隔离线路320中的二极管D2反应于工作准位V1与待机准位V2的电压差而截止，使得直流电源转换器310_2被隔离线路320所隔离并维持于空载转换状态下。换言之，在交流电源ACS正常供电且交流电源转换器310_1正常运作的情况下，电源供应装置300会单独利用交流电源转换器310_1所产生的主电源P1来为负载10供电。

当交流电源转换器310_1在时间t1判断运作状态发生异常而致使其无法维持正常供电时，交流电源转换器310_1会发出对应的控制信号使得直流电源转换器310_2将辅助电源P2的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1。当辅助电源P2的电压准位被提升至工作准位V1时，隔离线路320中的二极管D1会反应于逆向偏压而截止，使得主电源转换器310_1与负载10之间的电性相互隔离，而隔离线路320中的二极管D2则会反应于辅助电源P2所建立的顺向偏压而导通。换言之，此时辅助电源P2会取代主电源P1成为负载10的主要供电来源。

基于此，电源供应装置300即可在交流电源ACS中断时，及时地以基于直流电源DCS所产生的辅助电源P2来递补负载10所需的电源供应，从而实现类似于不断电系统的运作机制，以令负载10可维持正常的运作。

下面以图5至图10所绘示的第三及第四实施例来说明本发明的电源供应装置其他可能的实施方式与供电方式。其中，为令图式清楚，后续图5与图9皆以简略地方式绘示各电源转换器的架构。但各电源转换器的具体架构及说明可参照前述第一与第二实施例。

图5为本发明电源供应装置第三实施例的示意图。请参照图5，在本实施例中，电源供应装置500包括电源转换器510_1～510_3以及隔离线路520。在此架构下，设计者可依需求而预先设定电源转换器510_1～510_3其中之一为主电源转换器，而其余二者则设定为具有不同供电机制的辅助电源转换器。下面以预先设定电源转换器510_1为主电源转换器，预先设定电源转换器510_2为第一辅助电源转换器，以及预先设定电源转换器510_3为第二辅助电源转换器为例来说明图6至图8中三个不同供电方式的实施范例，但本发明不仅限于此。

请同时参照图5与图6，在本优选实施例中，主电源转换器510_1会在正常运作状态下侦测负载10的变化。当主电源转换器510_1侦测到负载10为重载时(如时间t0至t1)，主电源转换器510_1会发出控制信号来控制第一辅助电源转换器510_2产生具有工作准位V1的辅助电源P2。另外，主电源转换器510_1会发出控制信号来控制第二辅助电源转换器510_3产生具有待机准位V2的辅助电源P3，以令第二辅助电源转换器510_3被隔离线路520所隔离并维持于空载转换状态。

当主电源转换器510_1侦测到负载10从重载转换为轻载时(如时间t1至t2)，主电源转换器510_1会控制第一辅助电源转换器510_2将辅助电源P2的电压准位降至待机准位V2，并且令第二辅助电源转换器510_3仍产生具有待机准位V2的辅助电源P3。

当主电源转换器510_1判断其运作状态发生异常时(如时间t2之后)，主电源转换器510_1会控制第一辅助电源转换器510_2将辅助电源P2的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1。

此外，在电源转换器510_2完全接替电源转换器510_1成为负载10的主要电源供应后，电源转换器510_2会被设定为主电源转换器，而电源转换器510_3则会被设定为第一辅助电源转换器。

因此，在电源转换器510_1发生故障/供电异常后，若主电源转换器510_2侦测到负载10从轻载转换为重载时(时间t3至t4)，主电源转换器510_2会发出控制信号来控制第一辅助电源转换器510_3产生具有工作准位V1的辅助电源P3。另外，若主电源转换器510_2侦测到负载10从重载转换为轻载时(时间t4以后)，则主电源转换器510_2会发出控制信号以令第一辅助电源转换器510_3将辅助电源P3的电压准位降至待机准位V2。

换言之，在电源转换器510_1发生故障后，电源转换器510_2会接替地成为主电源转换器而执行如前述(故障前的)电源转换器510_1的供电行为，而电源转换器510_3则会接替地成为第一辅助电源转换器而执行如前述(故障前的)电源转换器510_2的供电行为。

请同时参照图5与图7，本优选实施例与前述图6实施例大致相同。两者间的差异仅在于本实施例的第一辅助电源转换器510_2不会根据负载10的变化而对应的调节辅助电源P2的电压准位。换言之，在本范例实施例中，只要主电源转换器510_1处于正常运作状态(如时间t0至t1)，则电源供应装置500仅会单独以主电源转换器510_1所产生的主电源P1来作为负载10的供电来源。

另一方面，一旦主电源转换器510_1发生供电异常，则第一辅助电源转换器510_2会反应于接收到的控制信号而将辅助电源P2的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1。待负载10的电源供应完全切换至由电源转换器510_2提供后，电源转换器510_2将会接替电源转换器510_1而被设定为主电源转换器，并且执行如前述(故障前的)电源转换器510_1的供电行为；相似地，电源转换器510_3将会接替电源转换器510_2而被设定为辅助电源转换器，并且执行如前述(故障前的)电源转换器510_2的供电行为。其他相似或重复之处不再赘述。

请同时参照图5与图8，本优选实施例与前述图7实施例大致相同。两者间的差异仅在于本实施例的第二辅助电源转换器510_3在主电源转换器510_1发生供电异常之前是预设运作于休眠状态，亦即不会进行电源转换的动作(输出接地电位GND)。

另一方面，一旦电源转换器510_1发生供电异常，第一辅助电源转换器510_2会反应于接收到的控制信号而将辅助电源P2的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1，而第二辅助电源转换器510_3则会反应于控制信号从休眠状态被唤醒并产生具有待机准位V2的辅助电源P3。待负载10的电源供应完全切换至由电源转换器510_2提供后，电源供应装置500将会改以电源转换器510_2作为主电源转换器，并且将电源转换器510_3作为第一辅助电源转换器，藉以令电源转换器510_2与510_3分别执行如前述(故障前的)电源转换器510_1与前述(故障前的)电源转换器510_2的供电行为。其他相似或重复之处不再赘述。

图9为本发明电源供应装置第四实施例的示意图。请参照图9，在本实施例中，电源供应装置900包括电源转换器910_1～910_4以及隔离线路920。于此架构下，设计者可依需求而预先设定电源转换器910_1～910_4其中二者为主电源转换组，而其余二者则为辅助电源转换组。其中，在同一电源转换组中的电源转换器具有相同的供电行为。

下面以预先设定由电源转换器910_1与910_2所组成的电源转换组PS1为主电源转换组(亦即，电源转换器910_1与910_2为主电源转换器)以及预先设定由电源转换器910_3与910_4所组成的电源转换组PS2为辅助电源转换组(亦即，电源转换器910_3与910_4为辅助电源转换器)为例来说明图10的实施范例，但本发明不仅限于此。

请同时参照图9与图10，在本优选实施例中，若主电源转换组PS1判断其处于正常运作状态(如时间t0至t1)(可由主电源转换器910_1或910_2执行)，则主电源转换器910_1与910_2会分别产生具有工作准位V1的主电源P1与P2，并且主电源转换组PS1会发出控制信号(同样可由主电源转换器910_1或910_2执行)以控制辅助电源转换组PS2的辅助电源转换器910_3与910_4分别产生具有待机准位V2的辅助电源P3与P4，藉以令辅助电源转换组PS2运作于空载转换状态。换言之，在主电源转换组PS1的主电源转换器910_1与910_2皆处于正常运作状态下，电源供应装置900会以主电源转换器910_1与920_2所产生的主电源P1与P2来作为负载10的供电来源。

另一方面，一旦主电源转换组PS1中的任一主电源转换器发生供电异常(于此以主电源转换器910_1发生供电异常为例，但不以此为限)，则辅助电源转换组PS2的辅助电源转换器910_3与910_4会反应于接收到的控制信号而将辅助电源P3与P4的电压准位从待机准位V2提升至工作准位V1，藉以利用辅助电源转换组PS2取代主电源转换组PS1成为负载10的主要电源供应。待负载10的电源供应完全切换至由电源转换组PS2提供后，电源转换组PS2将会接替电源转换组PS1而被设定为主电源转换组，并且执行如前述(故障前的)电源转换组PS1的供电行为。而电源转换组PS1中未故障的电源转换器910_2则会被设定为辅助电源转换器，并且执行如前述(故障前的)电源转换器910_3/910_4的供电行为。

基于此，一旦电源转换组PS2中的任一电源转换器910_3/910_4又发生供电异常，则电源转换器910_2即可利用类似前述方式而接替发生供电异常的电源转换器910_3/910_4成为主电源转换器。

此外，虽然图10实施例中并未绘示，本优选实施例的电源供应装置900同样可在正常运作状态(四台电源转换器910_1～910_4皆可正常供电)下进一步侦测负载10的变化，以根据负载10为轻载或重载而决定单独利用电源转换组PS1来对负载10供电(亦即，以电源转换器910_1与910_2所产生的电源P1、P2作为负载10的供电来源)，抑或同时利用电源转换组PS1与PS2来对负载10供电(亦即，同时以电源转换器910_1～910_4所产的电源P1～P4作为负载10的供电来源)，即类似于图2实施例的供电方式，本发明不以此为限。

另外应说明的是，虽然本文系分别列举由两台、三台及四台电源转换器所组成的电源供应装置作为范例来进行说明，但本发明不仅限于此。于本领域具有通常知识者当可参酌上述实施例之说明，而根据其设计需求设计出具有五台或五台以上电源转换器且应用上述供电方式对负载进行供电的电源供应装置。换言之，只要电源供应装置中至少有一台电源转换器于正常运作状态下运作于空载转换状态而不进入休眠状态，从而令其可在主电源转换器故障时快速地被切换为正常供电状态来为负载供电，即不脱离本发明所欲保护的范畴。

图11为本发明电源供应方法一实施例的步骤流程图。在本实施例中，所述电源供应方法适用于如图1、图3、图5或图9所绘示的电源供应装置100、300、500或900，但本发明不仅限于此。

请参照图11，本实施例的电源供应方法包括以下步骤：通过主电源转换器与辅助电源转换器分别提供主电源与辅助电源至负载，其中主电源具有工作准位(如10)(步骤S1100)；判断主电源转换器的运作状态(步骤S1110)；当主电源转换器的运作状态为正常运作状态时，产生电压准位低于工作准位的辅助电源，并且以主电源作为负载的供电来源(步骤S1120)；以及当主电源转换器的运作状态为异常运作状态时，提高辅助电源的电压准位至工作准位，以令辅助电源取代主电源作为负载的供电来源(步骤S1130)。

图12为本发明电源供应方法另一实施例的步骤流程图。在本实施例中，所述电源供应方法同样适用于如图1、图3、图5或图9所绘示的电源供应装置100、300、500或900，但本发明不仅限于此。

请参照图12，本实施例的电源供应方法包括以下步骤：通过主电源转换器与辅助电源转换器分别提供主电源与辅助电源至负载(如10)(步骤S1200)；判断主电源转换器的运作状态是否为正常运作状态(步骤S1210)；若判断为是，则进一步侦测并判断电源供应装置的输出功率是否小于预设值(步骤S1220)；反之，若判断为否，则提高辅助电源的电压准位至工作准位，以令辅助电源取代主电源作为负载的供电来源(步骤S1230)。

在步骤S1220中，若侦测到电源供应装置的输出功率大于或等于预设值，则判定负载为重载，并且据以产生具有工作准位的辅助电源，以令主电源与辅助电源同时作为负载的供电来源(步骤S1240)；反之，若侦测到电源供应装置的输出功率小于预设值，则判定负载为轻载，并且据以调降辅助电源的电压准位至低于工作准位(步骤S1250)。

其中，图11与图12实施例所述的电源供应方法可根据前述图1至图10的说明而获得充足的支持与教示，故相似或重复之处于此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提出一种电源供应装置及其电源供应方法。所述电源供应装置以主从式的转换线路架构所构成，其可于正常运作状态下令辅助电源转换器运作于空载转换状态而不进入休眠状态，使得主电源转换器在发生供电异常时，负载的电源供应可快速地从主电源切换至辅助电源，从而令负载的供电更加稳定。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (14)

1.一种电源供应装置，其特征在于，包括：

一主电源转换器，用于产生具有一工作准位的一主电源；以及

一辅助电源转换器，用于产生一辅助电源，所述主电源转换器与所述辅助电源转换器适于并联耦接至一负载，

其中，所述主电源转换器根据本身的一运作状态而提供一相应的控制信号给所述辅助电源转换器，

当所述主电源转换器判断所述运作状态为一第一运作状态时，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而产生电压准位高于零但低于所述工作准位的辅助电源，藉以令所述辅助电源转换器运作于一空载转换状态，并且以所述主电源作为所述负载的供电来源，以及

当所述主电源转换器判断所述运作状态为一第二运作状态时，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而将所述辅助电源的电压准位提高至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源。

2.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述主电源转换器侦测所述负载的变化以判断所述主电源转换器的所述运作状态，并根据所述运作状态提供对应的所述控制信号来调节所述辅助电源的电压准位。

3.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，所述主电源转换器判断所述电源供应装置的一输出功率是否小于一预设值，若所述输出功率小于所述预设值，判定所述负载为轻载，以及若所述输出功率大于或等于所述预设值，则判定所述负载为重载。

4.如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于：

当所述负载为重载时，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而产生具有所述工作准位的辅助电源，藉以令所述主电源与所述辅助电源同时作为所述负载的供电来源，

当所述负载为轻载时，所述主电源转换器的所述运作状态为所述第一运作状态，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而调降所述辅助电源的电压准位至高于零但低于所述工作准位，藉以令所述辅助电源转换器进入所述空载转换状态，以及

当所述主电源转换器的供电异常时，所述主电源转换器的所述运作状态为所述第二运作状态，所述辅助电源转换器反应于所述控制信号而将所述辅助电源的电压准位提高至所述工作准位，藉以利用所述辅助电源取代所述主电源作为所述负载的供电来源。

5.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述主电源转换器包括：

一第一转换线路，用于进行电源转换并产生所述主电源；以及

一第一控制单元，用于控制所述第一转换线路的电源转换运作，并且侦测所述第一转换线路的一输出状态。

6.如权利要求5所述的电源供应装置，其特征在于，所述辅助电源转换器包括：

一第二转换线路，用于进行电源转换并产生所述辅助电源；以及

一第二控制单元，用于控制所述第二转换线路的电源转换运作，并且侦测所述第二转换线路的一输出状态。

7.如权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一转换线路基于一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生所述主电源，以及所述第二转换线路基于一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生所述辅助电源。

8.如权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，还包括：

一传输通道，用于在所述第一控制单元与所述第二控制单元之间传递所述控制信号以及关联于所述第一转换线路与所述第二转换线路的输出状态的一电源状态信息。

9.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，所述传输通道包括：

一第一信号线，耦接于所述第一控制单元与所述第二控制单元之间，所述第一控制单元与所述第二控制单元通过所述第一信号线共享所述电源状态信息；以及

一第二信号线，耦接于所述第一控制单元与所述第二控制单元之间，所述第一控制单元通过所述第二信号线传递所述控制信号至所述第二控制单元。

10.一种电源供应装置，其特征在于，包括：

一交流电源转换器，用于对一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生具有一工作准位的一主电源；以及

一直流电源转换器，用于对一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生一辅助电源，所述交流电源转换器与所述直流电源转换器适于并联耦接至一负载，

其中，所述交流电源转换器根据本身的一运作状态而提供一相应的控制信号给所述直流电源转换器，

当所述交流电源转换器判断所述运作状态为一第一运作状态时，所述直流电源转换器反应于所述控制信号而产生电压准位高于零但低于所述工作准位的辅助电源，藉以令所述直流电源转换器运作于一空载转换状态，并且以所述主电源作为所述负载的供电来源，以及

当所述交流电源转换器判断所述运作状态为一第二运作状态时，所述直流电源转换器反应于所述控制信号而将所述辅助电源的电压准位提高至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源。

11.一种电源供应装置的电源供应方法，其特征在于，包括：

通过一主电源转换器与一辅助电源转换器分别提供一主电源与一辅助电源至一负载，其中所述主电源具有一工作准位；

判断所述主电源转换器的一运作状态；

当所述运作状态为一第一运作状态时，产生电压准位高于零但低于所述工作准位的辅助电源以令所述辅助电源转换器运作于一空载转换状态，并且以所述主电源作为所述负载的供电来源；以及

当所述运作状态为一第二运作状态时，提高所述辅助电源的电压准位至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源。

12.如权利要求11所述的电源供应装置的电源供应方法，其特征在于，当所述运作状态为正常运作状态时，所述电源供应方法还包括：

侦测所述负载的变化以判断所述主电源转换器的所述运作状态；

当所述负载为重载时，产生具有所述工作准位的辅助电源，进而使所述主电源与所述辅助电源同时作为所述负载的供电来源；

当所述负载为轻载时，调降所述辅助电源的电压准位至高于零但低于所述工作准位，其中所述主电源转换器的所述运作状态在所述负载为轻载时处于所述第一运作状态；以及

当所述主电源转换器的供电异常时，提高所述辅助电源的电压准位至所述工作准位，进而通过所述辅助电源取代所述主电源而作为所述负载的供电来源，其中所述主电源转换器的所述运作状态在供电异常时处于所述第二运作状态。

13.如权利要求12所述的电源供应装置的电源供应方法，其特征在于，侦测所述负载的变化的步骤包括：

侦测所述电源供应装置的一输出功率；

判断所述输出功率是否小于一预设值；

若判断为是，判定所述负载为轻载；以及

若判断为否，判定所述负载为重载。

14.如权利要求11所述的电源供应装置的电源供应方法，其特征在于，提供所述主电源与所述辅助电源至所述负载的步骤包括：

对一交流电源进行交流-直流转换，并据以产生所述主电源；以及

对一直流电源进行直流-直流转换，并据以产生所述辅助电源。