CN107026570A - 电压供应模块 - Google Patents

Abstract

一种电压供应模块包括：变压器、稳压电路及补偿电路。变压器的一次侧接收直流电源并耦接控制开关，二次侧具有输出端，并感应直流电源而输出一输出电压。稳压电路耦接于变压器的二次侧。稳压电路包括光耦合器、稳压管、第一电阻、第二电阻、回馈电阻及回馈电容。补偿电路包括：第一二极管、第二二极管及第三电阻。第一二极管的逆向端耦接于变压器二次侧与输出端不相同的一端。第二二极管的逆向端耦接第一二极管的逆向端并耦接至变压器二次侧的打点端，顺向端耦接接地端。第三电阻的一端耦接稳压管的参考端，另一端耦接第一二极管的顺向端。

Description

电压供应模块

技术领域

本发明是有关于一种电源转换器之技术，特别是具备补偿线路损失功能的一种电压供应模块。

背景技术

电源转换器于实际使用情况下会存在线路内阻所造成的线路损失。习知补偿线路损失的方式有以输出电压检测电路来检测电源转换器的输出电压的变化并予以补偿。然而，额外设置的输出电压检测电路将会使成本提升，并且加增产品的体积。

此外，线路损失并非为固定值，当流经电路的负载电流越大时，所造成的线路损失越大，当流经电路的负载电流越小时，所造成的线路损失越小。因此，电源转换器中线路内阻所造成的线路损失往往导致输出电压供应不稳定的现象。

发明内容

为了改善上述的缺憾，本发明提供一种电压供应模块，其包括有：变压器、稳压电路及补偿电路。变压器具有一次侧和二次侧，一次侧接收直流电源并耦接控制开关，二次侧具有输出端，并感应直流电源而输出一输出电压。稳压电路耦接于变压器的二次侧。稳压电路包括光耦合器、稳压管、第一电阻、第二电阻、回馈电阻及回馈电容。光耦合器具有第一端、第二端及第三端，第一端耦接输出端，第三端耦接控制开关。稳压管具有阴极端、阳极端及参考端，阴极端电性耦接第二端，阳极端耦接接地端。第一电阻具有第四端及第五端，第四端耦接输出端，第五端耦接参考端。第二电阻具有第六端及第七端，第六端耦接参考端，第七端耦接接地端。回馈电阻的一端耦接阴极端。回馈电容的一端耦接回馈电阻的另一端，且另一端耦接参考端。补偿电路包括：第一二极管、第二二极管及第三电阻。第一二极管的逆向端耦接于变压器二次侧与输出端不相同的一端。第二二极管的逆向端耦接第一二极管的逆向端并耦接至变压器二次侧的打点端，顺向端耦接接地端。第三电阻具有第八端及第九端，第八端耦接参考端，第九端耦接第一二极管的顺向端。

本发明还提供另一电压供应模块，其包括有变压器、稳压电路及补偿电路。变压器具有一次侧和二次侧，一次侧接收直流电源并耦接第一开关，二次侧具有输出端，并感应直流电源而输出一输出电压。稳压电路耦接于变压器的二次侧。稳压电路包括光耦合器、稳压管、第一电阻、第二电阻、回馈电阻及回馈电容。光耦合器具有第一端、第二端及第三端，第一端耦接输出端，第三端耦接第一开关。稳压管具有阴极端、阳极端及参考端，阴极端电性耦接第二端，阳极端耦接接地端。第一电阻具有第四端及第五端，第四端耦接输出端，第五端耦接参考端。第二电阻具有第六端及第七端，第六端耦接参考端，第七端耦接接地端。回馈电阻的一端耦接阴极端。回馈电容的一端耦接回馈电阻的另一端，且另一端耦接参考端。补偿电路包括：二极管、第二开关及第三电阻。二极管的逆向端耦接于变压器二次侧与输出端不相同的一端。第二开关具有第八端、第九端及控制端，第八端耦接二极管的逆向端并耦接至变压器二次侧的打点端，第九端耦接接地端，控制端耦接同步整流电路。第三电阻具有第十端及第十一端，第十端耦接参考端，第十一端耦接二极管的顺向端。

本发明的电压供应模块于一次侧的开关断开后，利用二次侧的补偿电路中存在的电压值(即图1中二极管42上的跨压的值VD2，或图2中开关43上的跨压的值)以及藉由并联形成补偿电阻而得以与电阻(R1)产生较高的比例，以致使所输出的补偿电压与二次侧电路回路的负载电流及所述的电压值具有正相关，且补偿电压与补偿电阻具有负相关，如此一来，就能在输出补偿电压的同时补偿线路压降的损耗，进而维持输出电压的稳定度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电压供应模块的示意图。

图2为本发明第二实施例的电压供应模块的示意图。

具体实施方式

图1为本发明第一实施例的电压供应模块的示意图。请参照图1，电压供应模块100包括有：变压器10、稳压电路20、电容30、补偿电路40及控制电路(如PWM控制器50或/及开关51)。

变压器10具有一次侧和二次侧。一次侧具有二极管13、电阻14及电容15，一次侧线圈的打点端接收直流电源Vin并另一端耦接二极管13的阳极端及开关51，电阻14及电容15的一端耦接直流电源Vin并另一端耦接二极管13的阴极端。二次侧具有稳压电路20、电容30及补偿电路40，变压器10的二次侧线圈具有第一端11及第二端12，第二端12为打点端，输出端Vout设置于第一端11以输出一输出电压，电容30的一端耦接输出端Vout并另一端耦接至接地端。

稳压电路20包括光耦合器21、稳压管22、回馈电容23、电阻R1～R3及回馈电阻Rp。光耦合器21具有第一端、第二端及第三端，第一端透过电阻R3耦接输出端Vout，第三端耦接控制电路，并第三端用以于光耦合器21导通时输出回授讯号S1而控制开关51。稳压管22具有阴极端、阳极端及参考端，阴极端耦接第二端，阳极端耦接至接地端。电阻R1具有第四端及第五端，第四端耦接输出端Vout，第五端耦接参考端。电阻R2具有第六端及第七端，第六端耦接参考端，第七端耦接接地端。回馈电阻Rp的一端耦接阴极端。回馈电容23的一端耦接回馈电阻Rp的另一端，且另一端耦接参考端。

补偿电路40包括：二极管41、二极管42及电阻R4。二极管41的逆向端耦接于变压器10的二次侧与输出端Vout不相同的一端。二极管42的逆向端耦接二极管41的逆向端并耦接至变压器10二次侧的第二端12，二极管42的顺向端耦接至接地端。电阻R4具有第八端及第九端，第八端耦接稳压管22的参考端，第九端耦接二极管41的顺向端。

在本发明的电压供应模块100的应用上，当开关51根据回授讯号S1导通而使直流电源Vin施加在一次侧线圈，并相应能量被储存在一次侧线圈中。于此期间，变压器的第二端12的打点端为正且具有高位准，二极管41及二极管42皆不导通。当开关51断开而截止磁化一次侧线圈时，储存在一次侧线圈的能量被释放到二次侧线圈，并且产生二次侧的感应电压。此时，变压器10打点端的极性会反转，因此变压器的第二端12具有低电位，而二极管41及二极管42导通，此时，电阻R2与电阻R4并联而形成补偿电阻Rc(图中未显示)，且节点N1被控制在稳压管22的参考端的参考电压。在本发明的实施例中，稳压管22是以TL431晶体管来实现，因此，节点N1的压降大致上为TL431晶体管参考端的参考电压Vref(约2.5伏特)。

在一实施例中，当光耦合器21依据输出电压产生回授讯号S1并开关51相应回授讯号S1而断开，藉由补偿电路40中二极管41及二极管42顺向导通，且电阻R2与电阻R4并联而形成补偿电阻Rc，并依据二极管42上的跨压的大小及补偿电阻Rc与电阻R1的比例而输出补偿电压至输出端Vout时，电压供应模块100得以补偿线路内阻所造成的线路损失。

举例而言，假设电压供应模块100的输出端Vout耦接负载R_L，并且负载电流I_L可表示为：

…式(1)

其中，V_D2为二极管42上的跨压的值，I_S是二极管的饱和电流或界电流，V_T为热电压，η被称为二极管理想因子。电压供应模块100的输出端Vout输出的补偿电压大致上可表示为：

Vout＝Vref(1+R1/Rc)-R1*V_D1/R4+R1*V_D2/R4 …式(2)

其中，V_D1为二极管41上的跨压的值。由于，线路损失与负载电流I_L具有正相关(经公式P＝I*V可知)。是以，经前述式(1)及式(2)可知，补偿电压与负载电流I_L及二极管42上的跨压的值V_D2具有正相关，且补偿电压与补偿电阻Rc具有负相关。藉此，电压供应模块100的补偿电压得以补偿线路损失。

图2为本发明第二实施例的电压供应模块的示意图。比对图1及图2可知，第一实施例与第二实施例大致相同，电压供应模块200与电压供应模块100不同之处在于，电压供应模块200以开关43取代电压供应模块100的二极管42。

请参照图2，本发明的电压供应模块200以开关43耦接一同步整流电路60，藉以驱动同步整流电路60。在应用上，光耦合器21依据输出电压产生回授讯号S1，并开关51相应回授讯号S1而断开，藉由补偿电路40中二极管41顺向导通且开关43导通，电阻R2与电阻R4并联而形成补偿电阻Rc，且依据开关43上的跨压的大小及补偿电阻Rc与电阻R1的比例而输出补偿电压至输出端Vout。由于，电压供应模块200与电压供应模块100的电路动作原理大致相同，在此不赘述。

此外，电压供应模块100/200还得以因应负载的改变(即负载电流I_L也随之改变)，而输出具有补偿线路损失的补偿电压。举例而言，由于重载状态下的负载电流I_L会大于轻载状态下负载电流I_L，且已知负载电流I_L、补偿电压及二极管42上的跨压的值V_D2三者具有正相关，因此，于重载状态下二极管42上的跨压的值会大于轻载状态下二极管42上的跨压的值。再者，于重载状态下开关43的跨压的值也会大于轻载状态下第二开关43上的跨压的值。是以，在重载状态下补偿电压的值也会大于轻载状态下补偿电压的值。

在一些实施例中，可藉由提升电阻R1与补偿电阻Rc的比值而提升补偿电压。例如，可以调整电阻R2或/及电阻R4而降低补偿电阻Rc的电阻值，或者提升电阻R1的电阻值。由于提升电阻R1与补偿电阻Rc的比值而提升补偿电压能藉许多方式实现，且应为本技术领域中具有通常知识者所熟悉，在此不赘述。

此外，稳压电路20对输出端Vout的电压进行采样以产生回授讯号S1，以致于当输出端Vout的电压下降时，开关51根据回授讯号S1导通而使直流电源Vin施加在一次侧线圈。其中，回授讯号S1是依据电阻R1、电阻R2、电阻Rp及电容23产生。

本发明的电压供应模块于一次侧的开关断开后，利用二次侧的补偿电路中存在的电压值(即图1中二极管42上的跨压的值V_D2，或图2中开关43上的跨压的值)以及藉由并联形成补偿电阻而得以与电阻(R1)产生较高的比例，以致使所输出的补偿电压与二次侧电路回路的负载电流及所述的电压值具有正相关，且补偿电压与补偿电阻具有负相关，如此一来，就能在输出补偿电压的同时补偿线路压降的损耗，进而维持输出电压的稳定度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当是权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种电压供应模块，其特征在于包括：

一变压器，具有一次侧和二次侧，一次侧接收一直流电源并耦接一控制开关，二次侧具有一输出端，并感应该直流电源而输出一输出电压；

一稳压电路，耦接于该变压器的二次侧，包括：

一光耦合器，具有一第一端、一第二端及一第三端，该第一端耦接该输出端，该第三端耦接该控制开关；

一稳压管，具有一阴极端、一阳极端及一参考端，该阴极端电性耦接该第二端，该阳极端耦接一接地端；

一第一电阻，具有一第四端及一第五端，该第四端耦接该输出端，该第五端耦接该参考端；

一第二电阻，具有一第六端及一第七端，该第六端耦接该参考端，该第七端耦接该接地端；

一回馈电阻，其一端耦接该阴极端；以及

一回馈电容，其一端耦接该回馈电阻的另一端，且另一端耦接该参考端；以及

一补偿电路，包括：

一第一二极管，其逆向端耦接于该变压器二次侧与该输出端不相同的一端；

一第二二极管，一逆向端耦接该第一二极管的逆向端并耦接至该变压器二次侧的打点端，一顺向端耦接该接地端；以及一第三电阻，具有一第八端及一第九端，该第八端耦接该参考端，该第九端耦接该第一二极管的顺向端。

2.如权利要求1所述的电压供应模块，其特征在于该光耦合器依据该输出电压产生一回授讯号，并该控制开关相应该回授讯号而断开，该第二电阻与第三电阻并联形成一补偿电阻，依据该第二二极管上的跨压的大小及该补偿电阻与该第一电阻的比例而输出一补偿电压至该输出端。

3.如权利要求1所述的电压供应模块，其特征在于当处于重载状态下该第二二极管上的跨压的值大于轻载状态下该第二二极管上的跨压的值。

4.一种电压供应模块，其特征在于包括：

一变压器，具有一次侧和二次侧，一次侧接收一直流电源并耦接一第一开关，二次侧具有一输出端，并感应该直流电源而输出一输出电压；

一稳压电路，耦接于该变压器的二次侧，包括：

一光耦合器，具有一第一端、一第二端及一第三端，该第一端耦接该输出端，该第三端耦接该第一开关；

一稳压管，具有一阴极端、一阳极端及一参考端，该阴极端电性耦接该第二端，该阳极端耦接一接地端；

一第一电阻，具有一第四端及一第五端，该第四端耦接该输出端，该第五端耦接该参考端；

一第二电阻，具有一第六端及一第七端，该第六端耦接该参考端，该第七端耦接该接地端；

一回馈电阻，其一端耦接该阴极端；以及

一回馈电容，其一端耦接该回馈电阻的另一端，且另一端耦接该参考端；以及

一补偿电路，包括：

一二极管，其逆向端耦接于该变压器二次侧与该输出端不相同的一端；

一第二开关，具有一第八端、一第九端及一控制端，该第八端耦接该二极管的逆向端并耦接至该变压器二次侧的打点端，该第九端耦接该接地端，该控制端耦接一同步整流电路；以及

一第三电阻，具有一第十端及一第十一端，该第十端耦接该参考端，该第十一端耦接该二极管的顺向端。

5.如权利要求4所述的电压供应模块，其特征在于该光耦合器根据该输出电压产生一回授讯号，并该第一开关相应该回授讯号而断开，该第二电阻与第三电阻并联形成一补偿电阻，依据该第二开关上的跨压的大小及该补偿电阻与该第一电阻的比例而输出一补偿电压至该输出端。

6.如权利要求4所述的电压供应模块，其特征在于当处于重载状态下该第二开关上的跨压的值大于轻载状态下该第二开关上的跨压的值。