CN106300982B - 具有延长维持时间功能的电源供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种具有延长维持时间功能的电源供应装置，包含储能电容、降压单元及预充电电容；降压单元电性连接至储能电容；预充电电容电性连接至降压单元。当具有延长维持时间功能的电源供应装置接收输入直流电压时，储能电容的电压为第一电压，且预充电电容被充电，使得预充电电容的电压为第二电压，而第二电压大于第一电压；当储能电容的电压小于预设电压时，预充电电容的第二电压被降压单元降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置的维持时间。

Description

具有延长维持时间功能的电源供应装置

技术领域

本发明涉及一种电源供应装置，特别涉及一种具有延长维持时间功能的电源供应装置。

背景技术

电源供应装置是一种非常常见的电子装置；电源供应装置用以提供电源予负载装置，藉以驱动负载装置；因此，电源供应装置非常的重要。通常，电源供应装置连接交流电源供应装置以接收交流电源。

相关技术的电源供应装置的维持时间的设计是基于电容储能公式：(1/2)C(V2²-V1²)＝PT，其中C为储能电容，V2为操作电压，V1为截止电压，P为电源供应装置的输出功率，T为维持时间。依据上述公式，为了延长维持时间，研发人员通常会增加储能电容；然而，现今的电源供应装置的设计日趋小型化，但储能电容具有较大的体积，因此增加储能电容并不实用；此问题需要被解决。

发明内容

为改善上述公知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有延长维持时间功能的电源供应装置。

为达成本发明的上述目的，本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置具有一维持时间，该电源供应装置包含：一储能电容；一预充电电容；及一降压单元，电性连接该储能电容以及该预充电电容之间。其中，当该具有延长维持时间功能的电源供应装置接收一输入直流电压时，该储能电容的电压为一第一电压，且该预充电电容被充电，使得该预充电电容的电压为一第二电压，该第二电压大于该第一电压。其中，当该储能电容的电压小于一预设电压时，该降压单元降压该预充电电容的电压，并将该预充电电容被降压后的电压提供至该储能电容，以延长该维持时间。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其中当该储能电容的电压小于该预设电压时，该降压单元将该第二电压降压至该预设电压，并将该预设电压提供至该储能电容。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一第一电压检测单元，电性连接至该储能电容以检测该储能电容的电压。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一升压充电单元，电性连接该预充电电容。其中当接收该输入直流电压时，该预充电电容被该升压充电单元充电，使得该预充电电容的电压为该第二电压。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一开关单元，电性连接该预充电电容及该升压充电单元之间；一控制单元，电性连接至该开关单元；及一第二电压检测单元，电性连接该预充电电容及该控制单元。其中该控制单元透过该第二电压检测单元取得该预充电电容的电压，并根据该预充电电容的电压选择导通或不导通该开关单元。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其中当接收该输入直流电压，且该预充电电容的该电压小于该第二电压时，该控制单元导通该开关单元，使得该预充电电容被该升压充电单元充电；当接收该输入直流电压，且该预充电电容的该电压大于或等于该第二电压时，该控制单元不导通该开关单元，使得该升压充电单元停止对该预充电电容充电。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一辅助电源单元，电性连接该升压充电单元，以提供该升压充电单元对该预充电电容充电的电力。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其中该升压充电单元包含：一二极管，电性连接该辅助电源单元；及一电容，电性连接该二极管以及一接地端之间。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一全桥转换器，电性连接至该储能电容及该降压单元。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一主变压器，电性连接至该全桥转换器；及一输出整流器，电性连接至该主变压器。

于一实施例中，如上所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，还包含：一电磁干扰滤波器，电性连接至该储能电容、该降压单元及该全桥转换器；及一涌浪电流限制器，电性连接至该电磁干扰滤波器。本发明的功效在于延长电源供应装置的维持时间。

附图说明

图1为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第一实施例方块图；

图2为本发明的降压单元方块图；

图3为本发明的升压充电单元方块图；

图4为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第二实施例方块图；

图5为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第三实施例方块图。

其中，附图标记说明如下：

具有延长维持时间功能的电源供应装置10

储能电容102

降压单元104

预充电电容106

升压充电单元108

第一电压检测单元110

开关单元112

控制单元114

第二电压检测单元116

辅助电源单元118

全桥转换器120

主变压器122

输出整流器124

电磁干扰滤波器126

涌浪电流限制器128

交流转直流转换器130

输出端电容132

第三二极管134

开关子单元10402

控制子单元10404

第一二极管10406

第一电感10408

第一电容10410

第二二极管10802

第二电容10804

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，请参阅以下的详细说明和附图说明如下，而附图与详细说明仅作为说明之用，并非用于限制本发明。

请参考图1，其为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第一实施例方块图；请参考图2，其为本发明的降压单元方块图；请参考图3，其为本发明的升压充电单元方块图。

图1中，一具有延长维持时间功能的电源供应装置10具有一维持时间，且包含一储能电容102、一预充电电容106及连接于储能电容102与预充电电容106之间的降压单元104。

当本实施例的具有延长维持时间功能的电源供应装置10接收一输入直流电压时，储能电容102可被前述输入直流电压充电，使得储能电容102的电压为第一电压。此外，预充电电容106可被充电，使得预充电电容106的电压为第二电压。前述的第二电压大于前述的第一电压。当储能电容102的电压小于一预设电压时，降压单元104可降压预充电电容106的电压，并将预充电电容106被降压后的电压提供至储能电容102，以延长上述的维持时间。

请再次参阅图1，具有延长维持时间功能的电源供应装置10还包含一升压充电单元108、一第一电压检测单元110、一开关单元112、一控制单元114、一第二电压检测单元116、一辅助电源单元118、一全桥转换器120、一主变压器122、一输出整流器124、一电磁干扰滤波器126及一涌浪电流限制器128。

当输入直流电压不足或掉电(drop out)时，储能电容102的电压会由第一电压慢慢降低。当储能电容102的电压小于预设电压时，降压单元104可将预充电电容106提供的第二电压降压，并提供降压后的电压至储能电容102。在ㄧ实施例中，降压单元104将预充电电容106提供的第二电压降压至预设电压。

请一并参阅图2及图3，降压单元104包含一开关子单元10402、一控制子单元10404、一第一二极管10406、一第一电感10408及一第一电容10410，升压充电单元108包含一第二二极管10802及一第二电容10804。

降压单元104电性连接至储能电容102；预充电电容106电性连接至降压单元104；升压充电单元108电性连接至降压单元104及预充电电容106；第一电压检测单元110电性连接至储能电容102及降压单元104；开关单元112电性连接至降压单元104、预充电电容106及升压充电单元108；控制单元114电性连接至开关单元112；控制单元114透过第二电压检测单元116取得预充电电容106的电压，并根据预充电电容106的电压选择导通或不导通开关单元112；第二电压检测单元116电性连接至降压单元104、预充电电容106、开关单元112及该控制单元114；辅助电源单元118电性连接至储能电容102、降压单元104、第一电压检测单元110及升压充电单元108，以提供升压充电单元108对预充电电容106充电的电力；全桥转换器120电性连接至储能电容102、降压单元104、第一电压检测单元110及辅助电源单元118；主变压器122电性连接至全桥转换器120；输出整流器124电性连接至主变压器122；电磁干扰滤波器126电性连接至该储能电容102、降压单元104、第一电压检测单元110、辅助电源单元118及全桥转换器120；涌浪电流限制器128电性连接至电磁干扰滤波器126。

开关子单元10402电性连接至预充电电容106、开关单元112及第二电压检测单元116；控制子单元10404电性连接至开关子单元10402及第一电压检测单元110；第一二极管10406电性连接至开关子单元10402；第一电感10408电性连接至该开关子单元10402、第一二极管10406及储能电容102；第一电容10410电性连接至第一电感10408及储能电容102。第二二极管10802电性连接至开关单元112及辅助电源单元118；第二电容10804电性连接至开关单元112、第二二极管10802以及一接地端之间。

当具有延长维持时间功能的电源供应装置10接收输入直流电压(例如40伏特，从涌浪电流限制器128输入)时，储能电容102被此输入直流电压充电，使得储能电容102的电压为第一电压(例如40伏特)，且预充电电容106被充电，使得预充电电容106的电压为一第二电压(例如80伏特)，而第二电压大于第一电压；当储能电容102的电压小于一预设电压(例如36伏特)时(亦即，具有延长维持时间功能的电源供应装置10停止接收输入直流电压)，预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的维持时间。

相较于现有技术电源供应装置，本实施例的延长维持时间功能的电源供应装置10除了设置储能电容102外，更加额外设置了等效上与储能电容102并联的预充电电容106。并且，先对预充电电容106充电，使得预充电电容106的电压大于储能电容102的电压。当输入直流电压不足或掉电(drop out)时，可先由储能电容102储存的电能供应后端电路。当储能电容102储存的电能逐渐降低而使得储能电容102的电压小于一预设电压时，可通过预充电电容106预先充电而储存的电能供应后端电路，进而达成延长维持时间的功能。如现有技术中所述，若要有较长的维持时间，必须要增加储能电容的体积，以储存较大的电能。为了克服此问题，本发明是将预充电电容106先充电至较高的电压而储存较大的电能，可储存较大电能且缩小储能电容的体积。

当具有延长维持时间功能的电源供应装置10接收输入直流电压时，预充电电容106被升压充电单元108充电，使得预充电电容106的电压为第二电压。

第一电压检测单元110用以检测储能电容102的电压并通知降压单元104储能电容102的电压；当储能电容102的电压小于预设电压时，预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的维持时间。

第二电压检测单元116用以检测预充电电容106的电压并通知控制单元114预充电电容106的电压；当接收输入直流电压，且预充电电容106的电压小于第二电压时(亦即，预充电电容106尚未充饱电)，控制单元114导通开关单元112，使得预充电电容106被升压充电单元108充电；当接收输入直流电压，且预充电电容106的电压大于或等于第二电压时(亦即，预充电电容106已经充饱电)，控制单元114不导通开关单元112，使得升压充电单元108停止对预充电电容106充电。

第一电压检测单元110用以检测储能电容102的电压并通知控制子单元10404储能电容102的电压；当储能电容102的电压小于预设电压时，控制子单元10404导通开关子单元10402，使得预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的维持时间。

辅助电源单元118传送一辅助电源至升压充电单元108；当控制单元114导通开关单元112时，升压充电单元108对辅助电源升压以对预充电电容106充电。其中，输入直流电压被转换为辅助电源。

请参考图4，其为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第二实施例方块图；图4所示的元件叙述与图1～3相似者，为简洁因素，于此不再赘述。再者，具有延长维持时间功能的电源供应装置10还包含一交流转直流转换器130；交流转直流转换器130电性连接至涌浪电流限制器128。交流转直流转换器130用以转换一输入交流电压成为输入直流电压。

请参考图5，其为本发明的具有延长维持时间功能的电源供应装置的第三实施例方块图；图5所示的元件叙述与图1～3相似者，为简洁因素，于此不再赘述。再者，具有延长维持时间功能的电源供应装置10还包含一输出端电容132及一第三二极管134；输出端电容132电性连接至输出整流器124；第三二极管134电性连接至主变压器122及升压充电单元108。

当具有延长维持时间功能的电源供应装置10接收一输入直流电压(例如40伏特，从涌浪电流限制器128输入)时，输出端电容132的一电压为一第一电压(例如12伏特)，且预充电电容106被充电，使得预充电电容106的一电压为一第二电压(例如24伏特)，而第二电压大于第一电压；当输出端电容132的电压小于一预设电压(例如10伏特)时(亦即，具有延长维持时间功能的电源供应装置10停止接收输入直流电压)，预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的一维持时间。

当具有延长维持时间功能的电源供应装置10接收输入直流电压时，预充电电容106被升压充电单元108充电，使得预充电电容106的电压为第二电压。

第一电压检测单元110用以检测输出端电容132的电压并通知降压单元104输出端电容132的电压；当输出端电容132的电压小于预设电压时，预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的维持时间。

第二电压检测单元116用以检测预充电电容106的电压并通知控制单元114预充电电容106的电压；当接收输入直流电压，且预充电电容106的电压小于第二电压时(亦即，预充电电容106尚未充饱电)，控制单元114导通开关单元112，使得预充电电容106被升压充电单元108充电；当接收输入直流电压，且预充电电容106的电压大于或等于第二电压时(亦即，预充电电容106已经充饱电)，控制单元114不导通开关单元112，使得升压充电单元108停止对预充电电容106充电。

第一电压检测单元110用以检测输出端电容132的电压并通知控制子单元10404输出端电容132的电压；当输出端电容132的电压小于预设电压时，控制子单元10404导通开关子单元10402，使得预充电电容106的第二电压被降压单元104降压以提供延长具有延长维持时间功能的电源供应装置10的维持时间。

主变压器122透过第三二极管134传送一转换电源至升压充电单元108；当控制单元114导通开关单元112时，升压充电单元108对转换电源升压以对预充电电容106充电。

本发明的功效在于延长电源供应装置的维持时间。

然以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。综上所述，当知本发明已具有产业利用性、新颖性与进步性，又本发明的构造亦未曾见于同类产品及公开使用，完全符合发明专利申请要件，爰依专利法提出申请。

Claims (10)

1.一种具有延长维持时间功能的电源供应装置，具有一维持时间，该电源供应装置包含：

一储能电容；

一预充电电容；

一升压充电单元，电性连接该预充电电容；及

一降压单元，电性连接该储能电容以及该预充电电容之间，

其中，当该具有延长维持时间功能的电源供应装置接收一输入直流电压时，该储能电容的电压为一第一电压，且该预充电电容被该升压充电单元充电，使得该预充电电容的电压为一第二电压，该第二电压大于该第一电压；

其中，当该储能电容的电压小于一预设电压时，该降压单元降压该预充电电容的电压，并将该预充电电容被降压后的电压提供至该储能电容，以延长该维持时间。

2.如权利要求1所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，当该储能电容的电压小于该预设电压时，该降压单元将该第二电压降压至该预设电压，并将该预设电压提供至该储能电容。

3.如权利要求1所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一第一电压检测单元，电性连接至该储能电容以检测该储能电容的电压。

4.如权利要求1所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一开关单元，电性连接该预充电电容及该升压充电单元之间；

一控制单元，电性连接至该开关单元；及

一第二电压检测单元，电性连接该预充电电容及该控制单元，

其中该控制单元透过该第二电压检测单元取得该预充电电容的电压，并根据该预充电电容的电压选择导通或不导通该开关单元。

5.如权利要求4所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，当接收该输入直流电压，且该预充电电容的该电压小于该第二电压时，该控制单元导通该开关单元，使得该预充电电容被该升压充电单元充电；当接收该输入直流电压，且该预充电电容的该电压大于或等于该第二电压时，该控制单元不导通该开关单元，使得该升压充电单元停止对该预充电电容充电。

6.如权利要求1所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一辅助电源单元，电性连接该升压充电单元，以提供该升压充电单元对该预充电电容充电的电力。

7.如权利要求6所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，该升压充电单元包含：

一二极管，电性连接该辅助电源单元；及

一电容，电性连接该二极管以及一接地端之间。

8.如权利要求1所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一全桥转换器，电性连接至该储能电容及该降压单元。

9.如权利要求8所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一主变压器，电性连接至该全桥转换器；及

一输出整流器，电性连接至该主变压器。

10.如权利要求8所述的具有延长维持时间功能的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一电磁干扰滤波器，电性连接至该储能电容、该降压单元及该全桥转换器；及

一涌浪电流限制器，电性连接至该电磁干扰滤波器。