CN113472221A - 一种可省去供电告知接脚的电源供应器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种可省去供电告知接脚的电源供应器及其操作方法，尤指一种可省去供电告知接脚的电源供应器及其操作方法。电源供应器包括输入侦测电路、转换电路、侦测电路及控制器。转换电路转换输入电压为输出电压，且侦测电路根据输入良好信号侦测输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号。控制器根据第一回授值稳定输出电压的电压准位。侦测电路根据输入不良信号而调整自我的回授条件，以根据回授条件相应的调整输出回授信号为第二回授值；控制器根据第二回授值调降输出电压的电压准位。本发明通过输入侦测电路耦接侦测电路，通过输出电压的改变来告知后一级的电路电源供应器目前的运作状况，以及即将断电的先行预告。

Description

一种可省去供电告知接脚的电源供应器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种电源供应器及其操作方法，尤指一种可省去供电告知接脚的电源供应器及其操作方法。

背景技术

由于目前系统类的电子产品的普及，为了能够对系统类的电子产品稳定供电，因此大多会使用或内置电源供应器(Power Supply Unit；PSU，或称之为电源供应单元)对系统类的电子产品供电。电源供应器通常系将交流的输入电压转换为直流电压(例如但不限于，12V)，供后端的转换器或处理器等再将直流电压转换为特定电压(例如但不限于，5V、3.3V、1.8V等)来运作。其中，系统类的电子产品通常所指的是使用机板类(例如但不限于，电脑、服务器、通讯设备等电子装置)的电子产品，此类产品大多具有多级的电源转换器来进行电压的转换。

在已知系统类的电子产品所使用的电源供应器，通常需要另一特定接脚搭配信号线与后端的转换器连接，以达成电源供应器之供电告知，进而告知后端的转换器或处理器等电源供应器的目前状态是否正常。因此，此状况会造成在电源供应器后端耦接的每一个电路，必须要分别拉一条电路板走线来连接。在电路板高密度走线的场合中，额外增加数条走线势必会造成走线困难，进而产生无法降低产品体积，且无法提高功率密度的问题。

所以，如何设计出一种可省去供电告知接脚之电源供应器及其操作方法，以省去系统类的电子产品中的数条电路板走线，乃为本发明设计人所欲行研究的一大课题。

发明内容

本发明提供了一种可省去供电告知接脚的电源供应器，可以解决现有技术存在的问题。本发明电源供应器用以转换输入电压对负载供电，且电源供应器包括输入侦测电路、转换电路、侦测电路及控制器。输入侦测电路用以根据输入电压良好而提供输入良好信号，以及根据输入电压不良而提供输入不良信号。转换电路用以转换输入电压为输出电压，以对负载供电。侦测电路耦接转换电路的输出端与输入侦测电路，且用以根据输入良好信号侦测输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号。控制器耦接侦测电路与转换电路，且根据第一回授值控制转换电路稳定输出电压的电压准位为第一电压准位。其中，侦测电路用以根据输入不良信号而调整自我的回授条件，以根据回授条件相应的调整输出回授信号为第二回授值；控制器根据第二回授值控制转换电路将输出电压的电压准位调降为第二电压准位。

本发明提供一种可省去供电告知接脚的电源供应器的操作方法，以克服习知技术的问题。因此，本发明电源供应器用以转换输入电压对负载供电，且操作方法包括：根据输入电压良好而提供输入良好信号，以及根据输入电压不良而提供输入不良信号。转换输入电压为输出电压，以对负载供电。根据输入良好信号侦测输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号。根据第一回授值稳定输出电压的电压准位为第一电压准位。根据输入不良信号而调整回授条件，以根据回授条件相应的调整输出回授信号为第二回授值。根据第二回授值将输出电压的电压准位调降为第二电压准位。

与现有技术相比，发明的有益效果为：

本发明通过输入侦测电路耦接侦测电路，以通过输入良好信号或输入不良信号来改变侦测电路的回授条件而改变输出电压的电压准位，进而通过输出电压的改变来告知后一级的电路电源供应器目前的运作状况，以及即将断电的先行预告。如此，即可达成省去数条电路板走线，降低电路板走线的困难度以及电路板的走线密度，进而达到减少电路成本与产品体积，以及提高功率密度之功效。

附图说明

为了易于说明，发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明可省去供电告知接脚之电源供应器之电路方框图；

图2为本发明电源供应器之时序波形图；及

图3为本发明可省去供电告知接脚之电源供应器的操作方法流程图。

其中，100电源供应器、100-1连接埠、100A供电告知接脚、14输入侦测电路、2转换电路、22整流电路、3侦测电路、4控制器、5电气隔离模块、52第一隔离单元、54第二隔离单元、200负载、Vin输入电压、Vb整流电压、Vo输出电压、Vin_OK输入良好信号、Vin_FL输入不良信号、Sfb输出回授信号、Sc控制信号、Si1第一隔离信号、Si2第二隔离信号、PWOK供电告知信号、Tp预定阈值、Cf回授条件

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了发明，在附图中仅仅示出了与根据发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与发明关系不大的其他细节。

具体实施例一：请参阅图1，电源供应器100接收交流的输入电压Vin，且将输入电压Vin转换为输出电压Vo，以提供输出电压Vo对负载200供电。其中，电源供应器100还包括连接埠100-1，连接埠100-1用以供排线插接或电路板走线而将电源或是信号提供至后一级的电路(即负载200)。电源供应器100包括输入侦测电路14、转换电路2、侦测电路3及控制器4，且输入侦测电路14耦接转换电路2。输入侦测电路14用以接收输入电压Vin，以根据输入电压Vin的正常与否而相应地提供输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL。

具体而言，输入侦测电路14可设定预定阈值Tp，预定阈值Tp可通过例如但不限于，分压电路的阻值比或比较器的参考电压来设定。在输入电压Vin高于预定阈值Tp时，代表输入电压Vin稳定且正常，使输入侦测电路14据以提供代表输入电压Vin良好的输入良好信号Vin_OK。在输入电压Vin低于预定阈值Tp时，代表输入电压Vin不稳定，甚至输入电压Vin断电，使得输入侦测电路14据以提供代表输入电压Vin不良的输入不良信号Vin_FL。其中，由于输入侦测电路14可能需要侦测交流的输入电压Vin，因此输入侦测电路14可以包括将交流整流为直流的整流电路。

转换电路2耦接输入侦测电路14负载200，且转换电路2转换输入电压Vin为输出电压Vo，以对负载200供电。侦测电路3耦接转换电路2的输出端与输入侦测电路14，且用以根据输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL而相应地调整自我的回授条件Cf。具体而言，侦测电路3用以根据输入良好信号Vin_OK而将回授条件Cf调整为第一条件，且根据输入不良信号Vin_FL而将回授条件Cf调整为第二条件。其中，回授条件Cf例如但不限于，可以为分压电路的阻值比，或者为调整比较器的参考电压等方式，来进行第一条件与第二条件的调整。值得一提，于本发明之一实施例中，并不限定输入良好信号Vin_OK与输入不良信号Vin_FL的数值，其可以依实际需求所设定。例如但不限于，输入不良信号Vin_FL可以为与输入良好信号Vin_OK具有数值差异的信号，且其数值(例如输入不良信号Vin_FL)可以为低准位信号(即数值可以为0)。

转换电路2可包括整流电路22，且整流电路22接收输入电压Vin，以将输入电压Vin整流为整流电压Vb，且整流电压Vb的电压值相应于输入电压Vin。其中，整流电路22例如但不限于桥整电路。输入侦测电路14耦接整流电路22，且当转换电路2包括整流电路22时，输入侦测电路14用以接收输入电压Vin或整流电压Vb，以根据输入电压Vin或整流电压Vb的正常与否而相应地提供输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL。预定阈值Tp的设定，也可根据所接收的为输入电压Vin或整流电压Vb而调整。值得一提，于本发明之一实施例中，转换电路2例如但不限于，可以为无桥的转换电路(例如无桥功率因数校正电路)。其特点在于，无桥的转换电路不需要加装整流电路22(即整流电路22可省略)。如此，输入侦测电路14可仅用输入电压Vin而相应地提供输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL。

然后，侦测电路3根据输入良好信号Vin_OK所对应的回授条件Cf侦测输出电压Vo，以根据输出电压Vo通过输入良好的回授条件Cf(例如但不限于，第一条件)而产生第一回授值的输出回授信号Sfb。或者，侦测电路3根据输入不良信号Vin_FL所对应的回授条件Cf侦测输出电压Vo，以根据输出电压Vo通过输入不良的回授条件Cf(例如但不限于，第二条件)而产生第二回授值的输出回授信号Sfb。控制器4耦接侦测电路3与转换电路2，且根据输出回授信号Sfb提供控制信号Sc(可以为脉宽调变信号)控制转换电路2，以使转换电路2控制并稳定输出电压Vo的电压准位。

具体而言，控制器4根据第一回授值的输出回授信号Sfb控制转换电路2稳定输出电压Vo的电压准位为第一电压准位，且根据第二回授值的输出回授信号Sfb控制转换电路2稳定输出电压Vo的电压准位为第二电压准位。其中，由于第二回授值的输出回授信号Sfb代表输入电压Vin不稳定，甚至输入电压Vin断电。因此，在控制器4收到二回授值的输出回授信号Sfb时，必须要将输出电压Vo的电压准位于一小段时间内维持在第二电压准位以上，以达告知负载200输入级转换器之即将断电状况，并符合电源供应器100输入断电后的维持时间(hold-up time)的法规规范。

举例而言，以回授条件Cf为阻值比为例，侦测电路3根据所收到的为输入良好信号Vin_FL或输入不良信号Vin_FL而相应地调整阻值比为1比4(即第一条件)或1比4.5(即第二条件)。当侦测电路3收到输入良好信号Vin_FL时，侦测电路3将自我的阻值比(即回授条件Cf)调整为1比4(即第一条件)，且根据输出电压Vo与阻值比产生第一回授值的输出回授信号Sfb。控制器4根据第一回授值的输出回授信号Sfb而提供控制信号Sc控制转换电路2，以通过控制转换电路2而将输出电压Vo的电压准位维持在第一电压准位(例如但不限于，12V)。

当侦测电路3收到输入不良信号Vin_FL时，侦测电路3将自我的阻值比(即回授条件Cf)调整为1比4.5(即第二条件)，且根据输出电压Vo与阻值比产生第二回授值的输出回授信号Sfb。控制器4根据第二回授值的输出回授信号Sfb而提供控制信号Sc控制转换电路2，以通过控制转换电路2而将输出电压Vo的电压准位维持在第二电压准位(例如但不限于，10V)。由于输入电压Vin不稳定，甚至输入电压Vin断电。因此，控制器4将输出电压Vo的电压准位于一小段维持时间(hold-up time)内维持在第二电压准位以上，以达告知负载200输入级转换器之即将断电的状况，并符合电源供应器100法规的规范。

本发明实施例中，后一级的电路(即负载200)通常其所能接受的输入电压的电压大小通常具有一特定范围(例如但不限于，9V～14V)，因此只要在此范围的电压负载200皆可以正常运作。所以，本发明第二电压准位的设计通常是设定于后一级的电路(即负载200)所能接受的输入电压的下限值，以使负载200尚能运作，且有足够的时间进行断电前的准备程序。此外，由于后一级的电路(即负载200)通常会具有输入端的侦测电路，用以侦测输入的电压是否正常。因此本发明使用第一电压准位与第二电压准位的转换，无须使后一级的电路(即负载200)额外增加侦测电路或通信电路，只需要在后一级的电路(即负载200)内部控制器设定所接收的电压由第一电压准位转换为第二电压准位时，需进行断电前的准备程序即可。

参阅图1，转换电路2可以为隔离型切换式转换电路。例如但不限于，可以为顺向式转换电路或反驰式转换电路等具有隔离变压器的转换电路。由于此种类型的转换电路2通常具有电气隔离的初级侧与次级侧，且转换电路2所转换的大电力电压通常须要与侦测或控制元件所输出的小电力信号电气隔离，以避免控制端的小信号受到影响。因此，本发明系使用电气隔离模块5来对初级侧、次级侧，以及小电力信号进行电气隔离。具体地，电气隔离模块5包括第一隔离单元52与第二隔离单元54，且第一隔离单元52与第二隔离单元54例如但不限于，可以为光耦合器、变压器等具有电气隔离功能的元件。

第一隔离单元52耦接侦测电路3与控制器4，且第二隔离单元54耦接的输入侦测电路14与侦测电路3。第一隔离单元52主要系用于小电力信号进行电气隔离，其用以将输出回授信号Sfb转换为电气隔离的第一隔离信号Si1至控制器4，且控制器4根据第一隔离信号Si1控制转换电路稳定输出电压Vo的电压准位。第二隔离单元54主要系用于对初级侧、次级侧进行电气隔离，其用以将输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL转换为电气隔离的第二隔离信号Si2至侦测电路3，且侦测电路3根据第二隔离信号Si2调整回授条件Cf。

参阅图1，在已知具有供电告知接脚100A(以虚线表示)的电源供应器100通常通过连接埠100-1将输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL经过处理后(例如电气隔离)，提供供电告知信号(通常为PWOK信号)信号至后一级的电路(即负载200)，因此连接埠100-1必须要多一个接脚，此接脚通常称之为POWER_GOOD。电源供应器100通常将交流市电(即输入电压Vin)转换为12V的直流输出电压Vo，然后在供应给后一级的电路(即负载200)将12V电压准位转换为例如但不限于，5V、3.3V、1.8V等电压准位。因此，POWER_GOOD接脚必须要额外拉出数条电路板走线连接至每个后一级的电路以及电路板的中央处理器。在电路板高密度走线的场合中，额外增加数条走线势必会造成走线困难，尤其是小电力的信号走线必须要避开大电力的功率路径，避免大电力的功率路径的噪声耦合到小电力的信号，造成信号失真的状况，势必会大幅度地增加信号走线的困难度以及电路板的走线密度。

因此本发明的主要目的及功效在于，通过输入侦测电路14耦接侦测电路3，以通过输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL来改变侦测电路3的回授条件Cf而改变输出电压Vo的电压准位，进而通过输出电压Vo的改变来告知后一级的电路电源供应器100目前的运作状况，以及即将断电的先行预告。进一步而言，本发明的输出电压Vo的第二电压准位取代了原供电告知接脚100A(即POWER_GOOD接脚)的所提供的供电告知信号(通常为PWOK信号)，因此控制器4可通过将转换电路2的输出电压Vo由该第一电压准位变更为该第二电压准位而告知后一级的电路(即负载200)转换电路2供电异常，即将断电的先行预告。如此即可省去数条电路板走线，降低电路板走线的困难度以及电路板的走线密度。

请参阅图1和图2。在输入电压Vin正常时(即时间t0)，输入侦测电路14提供输入良好信号Vin_OK至侦测电路3，且控制器4根据根据第一回授值的输出回授信号Sfb而控制输出电压Vo的电压准位为第一电压准位(例如12V)。输入电压Vin于时间t1断电，输入侦测电路14延迟一小段时间(通常为几微秒至几毫秒的时间差)后，于时间t2将输入良好信号Vin_OK转为输入不良信号Vin_FL。此时，侦测电路3改变回授条件Cf，使得控制器4根据根据第二回授值的输出回授信号Sfb而控制输出电压Vo的电压准位为第二电压准位(例如10V)。

由于输入电压Vin于时间t1断电，因此控制器4必须要在时间t1～t3的时间维持将输出电压Vo高于第二电压准位以上，以符合电源供应器100法规的规范。时间t1～t3即为电源供应器100所设定为维持时间(hold-up time)。在时间t3之后，由于电源供应器100所剩能量已无法维持输出电压Vo的电压准位，因此输出电压Vo的电压准位逐渐下降。在时间t4时，输入电压Vin复电。因此，输入侦测电路14再次提供输入良好信号Vin_OK至侦测电路3，且控制器4控制输出电压Vo的电压准位逐渐上升至第一电压准位(例如12V)。

请参阅图1、2和3。电源供应器100将输入电压Vin转换为输出电压Vo，以提供输出电压Vo对负载200供电，且电源供应器100的操作方法首先包括，根据输入电压良好而提供输入良好信号，以及根据输入电压不良而提供输入不良信号(S100)。较佳的实施方式为，利用利用输入侦测电路14根据输入电压Vin的正常与否而相应地提供输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL。其中，若转换电路2包括整流电路22时，也可根据相应于输入电压Vin的整流电压Vb。然后，转换输入电压为输出电压，以对负载供电(S120)。较佳的实施方式为，利用转换电路2转换输入电压Vin为输出电压Vo，以对负载200供电。

然后，根据输入良好信号侦测输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号(S140)。较佳的实施方式为，利用侦测电路3根据输入良好信号Vin_OK而将回授条件Cf调整为第一条件，且据以侦测输出电压Vo而相应地产生第一回授值的输出回授信号Sfb。然后，根据第一回授值稳定输出电压的电压准位为第一电压准位(S160)。较佳的实施方式为，利用控制器4根据第一回授值的输出回授信号Sfb控制转换电路2稳定输出电压Vo的电压准位为第一电压准位，以持续地供应负载200运作所需的电力。

然后，根据输入不良信号而调整回授条件，以根据回授条件相应的调整输出回授讯号为第二回授值(S200)。较佳的实施方式为，利用侦测电路3根据输入不良信号Vin_FL而将回授条件Cf调整为第二条件，且据以侦测输出电压Vo而相应地产生第二回授值的输出回授信号Sfb。最后，根据第二回授值将输出电压的电压准位调降为第二电压准位(S220)。较佳的实施方式为，利用控制器4根据第二回授值的输出回授信号Sfb控制转换电路2稳定输出电压Vo的电压准位为第二电压准位，以达告知负载200输入级的电源供应器100供电异常，且即将发生断电状况。其中，上述的信号传递，可以通过如图1所述的电气隔离模块5达成，以达成电气隔离的功效。详细步骤可配合参阅图1相关的内容，在此不再加以赘述。

举例而言，以回授条件Cf为阻值比为例，输入侦测电路14可设定预定阈值Tp，且判断输入电压Vin(或对应输入电压Vin的整流电压Vb)是否高于预定阈值Tp。当输入侦测电路14判断输入电压Vin(或对应输入电压Vin的整流电压Vb)高于预定阈值Tp时，代表输入电压Vin稳定且正常，使输入侦测电路14据以提供代表输入电压Vin良好的输入良好信号Vin_OK。当输入侦测电路14判断输入电压Vin(或对应输入电压Vin的整流电压Vb)低于预定阈值Tp时，代表输入电压Vin不稳定，甚至输入电压Vin断电，使得输入侦测电路14据以提供代表输入电压Vin不良的输入不良信号Vin_FL。最后，侦测电路3根据所收到的为输入良好信号Vin_OK或输入不良信号Vin_FL而相应地调整阻值比为第一条件(例如1比4)或第二条件(例如1比4.5)，据以侦测输出电压Vo而产生相应地输出回授信号Sfb。

惟，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例之详细说明与图式，惟本发明之特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明之所有范围应以下述之申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围之精神与其类似变化之实施例，皆应包括于本发明之范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明之领域内，可轻易思及之变化或修饰皆可涵盖在以下本案之专利范围。

Claims (10)

1.一种可省去供电告知接脚的电源供应器，用以转换输入电压对负载供电，其特征在于，电源供应器包括：

输入侦测电路，用以根据该输入电压良好而提供输入良好信号，以及根据该输入电压不良而提供输入不良信号；

转换电路，用以转换该输入电压为输出电压，以对该负载供电；

侦测电路，耦接该转换电路的输出端与该输入侦测电路，且用以根据该输入良好信号侦测该输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号；及

控制器，耦接该侦测电路与该转换电路，且根据该第一回授值控制该转换电路稳定该输出电压的电压准位为第一电压准位；

其中，该侦测电路用以根据该输入不良信号而调整自我的回授条件，以根据该回授条件相应的调整该输出回授信号为第二回授值；该控制器根据该第二回授值控制该转换电路将该输出电压的电压准位调降为一第二电压准位。

2.根据权利要求1所述的一种可省去供电告知接脚的电源供应器，其特征在于，第二电压准位代表原供电告知接脚的供电告知信号；控制器通过将转换电路的输出电压由第一电压准位变更为第二电压准位而告知负载该转换电路供电异常。

3.根据权利要求1所述的一种可省去供电告知接脚的电源供应器，其特征在于，该转换电路为隔离型切换式转换电路，且还包括：

电气隔离模块，耦接该输入侦测电路、该侦测电路及该控制器；

其中，该电气隔离模块用以电气隔离地传送该输出回授信号，以及该输入良好信号或该输入不良信号。

4.根据权利要求3所述的一种可省去供电告知接脚的电源供应器，其特征在于，该电气隔离模块包括：

第一隔离单元，耦接该侦测电路与该控制器；及

第二隔离单元，耦接该输入侦测电路与该侦测电路；

其中，该第一隔离单元用以将该输出回授信号转换为电气隔离的第一隔离信号至该控制器，且该控制器根据该第一隔离信号控制该转换电路稳定该输出电压的电压准位；该第二隔离单元用以将该输入良好信号或该输入不良信号转换为电气隔离的第二隔离信号至该侦测电路，且该侦测电路根据该第二隔离信号调整该回授条件。

5.根据权利要求1所述的一种可省去供电告知接脚的电源供应器，其特征在于，转换电路包括：

整流电路，用以将该输入电压整流为一整流电压；及

其中，该输入侦测电路用以接收该输入电压或该整流电压，且在该输入电压或该整流电压高于预定阈值时，提供该输入良好信号，或者在该输入电压或该整流电压低于该预定阈值时，提供该输入不良信号。

6.根据权利要求1所述的一种可省去供电告知接脚的电源供应器，其特征在于，该回授条件为阻值比，该侦测电路根据所收到的为该输入良好信号或该输入不良信号而相应地调整该阻值比。

7.一种可省去供电告知接脚之电源供应器的操作方法，其特征在于，该电源供应器用以转换输入电压对负载供电，且该操作方法包括：根据该输入电压良好而提供输入良好信号，以及根据该输入电压不良而提供输入不良信号；

转换该输入电压为输出电压，以对该负载供电；

根据该输入良好信号侦测该输出电压，以相应的提供第一回授值的输出回授信号；

根据该第一回授值稳定该输出电压的电压准位为第一电压准位；根据该输入不良信号而调整一回授条件，以根据该回授条件相应的调整该输出回授信号为第二回授值；及

根据该第二回授值将该输出电压的电压准位调降为第二电压准位。

8.根据权利要求7所述的所述之操作方法，其特征在于，所述方法还包括：通过将该输出电压由该第一电压准位变更为该第二电压准位而告知该负载该电源供应器供电异常。

9.根据权利要求7所述的所述之操作方法，其特征在于，所述方法还包括：

将该输出回授信号转换为电气隔离的第一隔离信号，且根据该第一隔离信号稳定该输出电压的电压准位；及

将该输入良好信号或该输入不良信号转换为电气隔离的第二隔离信号，且根据该第二隔离信号调整该回授条件。

10.根据权利要求7所述的所述之操作方法，其特征在于，其中该回授条件为阻值比，且该操作方法还包括：

判断该输入电压是否高于预定阈值；

根据该输入电压高于该预定阈值而提供该输入良好信号；

根据该输入电压低于该预定阈值而提供该输入不良信号；及

根据所收到的为该输入良好信号或该输入不良信号而相应地调整该阻值比。

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