CN112332673B - 一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器 - Google Patents

Abstract

具数位信号隔离之网络通信电源供应器，具体涉及一种择特定的时机进行启动程序启动电路及启动方法。它包含变压器、变压器驱动电路、整流器以及调变信号占空比侦测电路。该变压器具有初级侧与次级侧。该变压器驱动电路耦接该初级侧，接收数位信号输入，且根据该数位信号输入的逻辑准位转换该数位信号输入为具有对应该逻辑准位的占空比的驱动信号。其中，该数位信号输入具有电力内容。该整流器耦接该次级侧，转换该电力内容提供电源。该调变信号占空比侦测电路耦接该整流器，由该电源所供电，且根据该占空比输出高准位或低准位的数位信号输出。

Description

一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器

技术领域

本发明为一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，具体涉及一种择特定的时机进行启动程序启动电路及启动方法。

背景技术

5G时代来临，新一代网通服务器、交换机、与迷你基地台(smallcell)的需求呈现高速成长，而电源供应器的设计也随之朝向高功率、小型化、及轻量化的趋势发展。再者，随着近年来电信、网络、电脑系统中的电力系统对于安全性、可靠性、功率密度、及智慧型管理等方面要求的不断提高，隔离技术的地位将越趋重要。

数位电源隔离所要面对的挑战，在于必须以快速、准确、且体积小的条件下，将模拟或数位信号传送跨越过隔离。举例来说，现行技术中多采用光耦合器(photocoupler)，将模拟或数位信号从二次侧传送至一次侧，或从一次侧传送至二次侧。光耦合器是由一对发光和受光的元件所组合而成的。它是利用光来传输信号，在输入端和输出端间做了电性绝缘。依光耦合器的特性，它可以被认为是一个继电器或是一个信号转换器，借以达到输入和输出系统间电性完全隔离。

如图1所示，其系为相关技术之具数位信号隔离之网络通信电源供应器的电路方框图。对网络通信(网通)电源供应器而言，其所需要的数位信号，例如AC pre-warning信号、powergood信号等，通过过一次侧传送至二次侧的负载端。如图1所示，作为信号传输使用的光耦合器40A需要透过额外的辅助电源Vaux进行供电，以维持光耦合器40A的正常运作。举例来说，所述辅助电源Vaux提供电力给光耦合器40A的信号准位转换器(图未示)，以便在电源供应器正式启动前就能够产生一个高准位逻辑信号至二次侧的系统。然而，若无此辅助电源Vaux，或者此辅助电源Vaux移除，将无法正常地产生该高准位逻辑信号以告知二次侧的系统。

其中，上述的辅助电源Vaux系透过变压器驱动电路10A、变压器20A以及整流器30A对输入电源Vin进行转换与处理所获得，用以作为将一次侧的数位信号输入Vsi传送至二次侧的数位信号输出Vso的光耦合器40A所需的电源。

发明内容

本发明提供一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，解决使用光耦合器以及对其供电的辅助电源所造成增加的设备(装置)成本、复杂的电路控制以及耗用辅助电源的电路设计的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，以克服习知技术的问题。因此，本发明包括变压器、变压器驱动电路、整流器以及调变信号占空比侦测电路。该变压器具有初级侧与次级侧。该变压器驱动电路耦接该初级侧，接收数位信号输入，且根据该数位信号输入的逻辑准位转换该数位信号输入为具有对应该逻辑准位的占空比的驱动信号；其中，该数位信号输入具有电力内容。该整流器耦接该次级侧，转换该电力内容提供电源。该调变信号占空比侦测电路耦接该整流器，由该电源所供电，且根据该占空比输出高准位或低准位的数位信号输出。

进一步的，该整流器系为二极体电容整流器。

进一步的，该整流器包含一二极体与一电容。该二极管的一阳极连接该次级侧的一端。该电容的一第一端连接该二极管的阴极，且该电容的一第二端连接该次级侧的另一端。

进一步的，该调变信号占空比侦测电路包含一三端稳压器、一滤波单元以及一开关单元。该三端稳压器具有一阴极端、一阳极端以及一参考端，该阴极端与该阳极端接收该电源。该滤波单元耦接该参考端与该阳极端之间。该开关单元耦接该阴极端与该阳极端之间。

进一步的，该滤波单元包含一第一电容与一第一电阻。该第一电阻并联该第一电容。

进一步的，该变压器驱动电路根据该驱动信号的该占空比驱动该变压器的该初级侧。

进一步的，当该占空比大于50％，该数位信号输出为高准位；当该占空比小于或等于50％，该数位信号输出为低准位。

进一步的，该变压器驱动电路系为一集成电路所实现。

进一步的，该开关单元系为一双极性接面晶体管。

进一步的，该整流器更包含一第一二极管。该第一二极管耦接于该二极管的该阳极与该三端稳压器的该参考端之间。

有益效果：

本发明网络通信电源供应器可不再如现行网络通信电源供应器需要光耦合器的使用，因此可减少设备(装置)成本，并且可简化电路控制。

由于不需使用光耦合器，因此可不需要产生对光耦合器供电的辅助电源，因此可节省辅助电源的电路设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术具数位信号隔离之网络通信电源供应器的电路方框图。

图2为本发明具数位信号隔离之网络通信电源供应器的电路方框图。

图3为本发明具数位信号隔离之网络通信电源供应器的电路图。

10A变压器驱动电路、20A变压器、30A整流器、40A光耦合器、Vin输入电源Vaux辅助电源、数位信号输入、Vso数位信号输出、10变压器驱动电路、20变压器、30整流器、40调变信号占空比侦测电路、D1二极管、C1电容、D2第一二极管、D3三端稳压器、Q1开关单元、C2第一电容、R1第一电阻、R2第二电阻、R3第三电阻、R4第四电阻

具体实施方式

兹有关本发明之技术内容及详细说明，配合图式说明如下：

请参见图2与图3所示，具数位信号隔离之网络通信电源供应器(之后简称为网络通信电源供应器)包含变压器20、变压器驱动电路10、整流器30以及调变信号占空比侦测电路40。该变压器20具有初级侧(primary side)与次级侧(secondary side)，且该初级侧与该次级侧系为电气绝缘且回路隔离。

该变压器驱动电路10耦接该变压器20的该初级侧，用以接收数位信号输入Vsi。其中，该变压器驱动电路10可称为变压器驱动器，其可为集成电路(integratedcircuit)所实现，然不以此为限制本发明。该变压器驱动电路10根据该数位信号输入Vsi的逻辑准位转换该数位信号输入Vsi为具有对应该逻辑准位的占空比(或称工作周期)的驱动信号。换言之，当该数位信号输入Vsi的该逻辑准位不同时，经由该变压器驱动电路10所转换出来的该驱动信号的该占空比也就不同。该变压器驱动电路10根据该驱动信号的该占空比驱动该变压器20的该初级侧。在本发明中，该数位信号输入Vsi具有电力内容，亦即，该数位信号输入Vsi除了具有数据内容外，也具有该电力内容。因此，可将数据与电力传送需求整合在网路线中。基于此，本发明的网络通信电源供应器可不再如现行网络通信电源供应器需要光耦合器的使用(如图1所示)以及用以产生对光耦合器供电的辅助电源(如图1所示)。

该整流器30耦接该变压器20的该次级侧，用以转换该电力内容提供电源。如图3所示，该整流器30系为二极体电容整流器。具体地，该整流器30包含二极体D1与电容C1。该二极管D1的阳极连接该变压器20的该次级侧的一端(例如该次级侧打点端)。该电容C1的第一端连接该二极管D1的阴极，且该电容C1的第二端连接该变压器20的该次级侧的另一端(例如该次级侧的非打点端)。在实施例中，经耦合到该变压器20的该次级侧的电力方波波形，透过该整流器30整流而在该电容C1的两端产生(输出)该电源。

该调变信号占空比侦测电路40耦接该整流器30，且由该电源所供电。在该整流器30的该电容C1的两端所产生的该电源系用以对该调变信号占空比侦测电路40供电。如图3所示，在实施例中，该调变信号占空比侦测电路40包含三端稳压器D3、滤波单元，其包含第一电容C2与并联该第一电容C2的第一电阻R1，以及开关单元Q1。其中，该开关单元Q1系可为双极性接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)。该三端稳压器D3具有阴极端、阳极端以及参考端。该阴极端与该阳极端并联耦接该整流器30的该电容C1，以接收该电源，作为供应该调变信号占空比侦测电路40所需的电源。该第一电容C2与该第一电阻R1并联形成的该滤波单元耦接该参考端与该阳极端之间。该开关单元Q1耦接该阴极端与该阳极端之间。

在本实施例中，假设该三端稳压器D3内部具有一个2.5伏特的参考电压，亦即，当该三端稳压器D3的该参考端所接收的电压大于2.5伏特时，该三端稳压器D3为反向击穿的状态，因此将使得该阴极端与该阳极端之间提供2.5伏特的稳定(固定)电压，以实现稳压器的功能。因此，如图3所示，经由该变压器20的该次级侧所耦合的电能经由该滤波单元(包含该第一电容C2与该第一电阻R1)滤波后，若大于2.5伏特时，将使得该阴极端与该阳极端之间提供2.5伏特的电压。

可通过电路设计，当该变压器驱动电路10所转换出来的该驱动信号的该占空比大于占空比值，例如50％时，然不以此为限制本发明，由该整流器30的该二极管D1与该电容C1所输出的该电源将大于2.5伏特。反之，当该驱动信号的该占空比小于或等于该占空比值，由该整流器30的该二极管D1与该电容C1所输出的该电源将小于或等于2.5伏特。

具体地，由于该开关单元Q1(即该双极性接面晶体管)的射极端(emitter)耦接该整流器30的该二极管D1与该电容C1，该开关单元Q1的基极端(base)耦接该三端稳压器D3的该阴极端，因此当该电源大于2.5伏特时(相对应地，该三端稳压器D3的该参考端所接收的电压将大于2.5伏特)，该开关单元Q1的基极端的电压为2.5伏特，而射极端的电压大于2.5伏特，因此，该开关单元Q1将导通，使得该调变信号占空比侦测电路40所输出的数位信号输出Vso将为高(电压)准位。反之，当该电源小于2.5伏特时(相对应地，该三端稳压器D3的该参考端所接收的电压将小于2.5伏特)，该开关单元Q1的基极端的电压小于2.5伏特(并且小于射极端的电压)，而射极端的电压小于2.5伏特，因此，该开关单元Q1将关断，使得该调变信号占空比侦测电路40所输出的该数位信号输出Vso将为低(电压)准位。故此，该调变信号占空比侦测电路40可根据该占空比输出高准位或低准位的该数位信号输出Vso。

在图3中，该整流器30还包括第一二极管D2，其耦接于该二极管D1的该阳极与该三端稳压器D3的该参考端之间，作为单相(由该变压器20往该调变信号占空比侦测电路40的方向)导电的功能。另外，该调变信号占空比侦测电路40还包括第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。该第三电阻R3耦接于该开关单元Q1的基极端与该三端稳压器D3的该阴极端之间，作为限制流入该开关单元Q1的基极端的电流大小，以保护该开关单元Q1。该第二电阻R2耦接于该整流器30的该二极管D1的该阴极与该三端稳压器D3的该阴极端之间，以确保当该电源小于2.5伏特时，该开关单元Q1的基极端的电压小于射极端的电压，使得该开关单元Q1关断。该第四电阻R4系耦接于该开关单元Q1的集极端(collector)与该三端稳压器D3的阳极端之间，作为该数位信号输出Vso的输出端。

Claims (10)

1.一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，包含：

变压器，具有一初级侧与一次级侧；

变压器驱动电路，耦接该初级侧，接收数位信号输入，且根据该数位信号输入的逻辑准位转换该数位信号输入为具有对应该逻辑准位的占空比的驱动信号；其中，该数位信号输入具有电力内容；

整流器，耦接该次级侧，转换该电力内容提供电源；及

调变信号占空比侦测电路，耦接该整流器，由该电源所供电，且根据该占空比输出高准位或低准位的数位信号输出。

2.根据权利要求1所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该整流器为二极体电容整流器。

3.根据权利要求2所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该整流器包含：

二极体，该二极体的阳极连接该次级侧的一端；及

电容，该电容的第一端连接该二极体的阴极，且该电容的第二端连接该次级侧的另一端。

4.根据权利要求2或3所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该调变信号占空比侦测电路包含：

三端稳压器，具有阴极端、阳极端以及参考端，该阴极端与该阳极端接收该电源；

滤波单元，耦接该参考端与该阳极端之间；及

开关单元，耦接该阴极端与该阳极端之间。

5.根据权利要求4所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该滤波单元包含：

第一电容；及

第一电阻，并联该第一电容。

6.根据权利要求1所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该变压器驱动电路根据该驱动信号的该占空比驱动该变压器的该初级侧。

7.根据权利要求1所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，当该占空比大于50％，该数位信号输出为高准位；当该占空比小于或等于50％，该数位信号输出为低准位。

8.根据权利要求1所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该变压器驱动电路为集成电路所实现。

9.根据权利要求4所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该开关单元为双极性接面晶体管。

10.根据权利要求4所述的一种具数位信号隔离之网络通信电源供应器，其特征在于，该整流器更包含：

第一二极管，耦接于该二极体的该阳极与该三端稳压器的该参考端之间。

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