CN209948983U - 一种带有风扇的供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有风扇的供电装置，包括风扇，用于给供电装置散热；电源转换电路，用于将外接市电转换成负载用电；电源生成单元，耦接到电源转换电路和风扇之间，向风扇供电，提供给风扇的驱动电压随着风扇发出的反向电压和电源转换电路提供电压的改变改变。本实用新型所提的电源供应装置以顺向式架构为基础，用以驱动风扇所需的风扇驱动电压仅需从顺向式变换电路中即可获取，此风扇驱动电压又会随着顺向式变换电路的负载变化改变，即无需再额外设计一个独立对应的控制线路以驱动装设于电源供应装置的风扇，此举将可降低电源供应装置整体的成本。另一方面，由于风扇可视为一个固定负载，故可于功率开关关闭时对变压器进行消磁。

Description

一种带有风扇的供电装置

技术领域

本实用新型涉及负载驱动技术领域，特别涉及一种带有风扇的供电装置。

背景技术

众所周知的是，目前计算机装置(computer device)内部零件(例如CPU)及/或装置(例如供电装置(power supply))上都安装有散热装置(例如散热片、风扇...等)，而在这些散热装置中，风扇是不可或缺的一项重要零件，因为它可将计算机装置内部零件及/或装置所产生的热量在计算机装置壳体之外，从而保证计算机装置系统能够正常地运作，不受高温影响。

供电装置为中用以驱动风扇的风扇驱动电压(fan driving voltage)是由独立且对应的控制线路(control circuit)所提供，且控制线路利用具有负温度系数(negativetemperature coefficient,NTC)的热敏电阻(thermistor)来感测供电装置的发热情况，并且根据热敏电阻的阻值变化来调整风扇驱动电压。

由此可知，现有技术中用来驱动装设在供电装置上风扇的方式必须额外设计一个独立，并用于风扇的控制线路，不但在生产中造成工作量的增加，也会造成生产成本的增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种带有风扇的供电装置，其无需再额外设计一个独立且对应于风扇的控制线路来驱动散热风扇，藉以改善/解决背景技术所述的问题。

本实用新型提供的技术方案如下：一种带有风扇的供电装置，包括：

风扇，用于给供电装置散热；

顺向式变换电路，包括：

变压器，具有一次侧、第一二次侧以及第二二次侧，其中所述一次侧的异名端用以接收输入电压；

功率开关，其第一端耦接所述一次侧的同名端，其第二端耦接至一接地电位，而其控制端则用以接收一控制信号；

第一电源生成单元，耦接所述第一二次侧，用以反应于所述输入电压以及所述一次侧与所述第一二次侧的第一圈数比而产生第一电源；

第二电源生成单元，耦接所述第二二次侧，用以反应于所述输入电压以及所述一次侧与所述第二二次侧的第二圈数比而产生第二电源；

电源生成电路模块，耦接所述第一二次侧、所述第二电源生成单元以及所述风扇，并根据所述第一二次侧的反向电压与所述第二电源而产生风扇驱动电压，以驱动所述风扇，

其中，所述风扇的驱动电压根据所述反向电压及所述第二电源电压确定。

进一步，作为优选，所述第一电源生成单元包括：

第一二极管，其正极耦接所述第一二次侧的异名端；

第二二极管，其正极耦接所述第一二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第一二极管的负极；

第一齐纳二极管，其正极耦接所述第一二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第一二极管的负极；

第一电感，其第一端耦接所述第一二极管的负极，而其第二端则用以产生并输出所述第一电源；

第一电容，其第一端耦接所述第一电感的第二端，而其第二端则耦接所述第一二次侧的同名端，其中，所述第一二次侧的异名端上的电压为所述反向电压。

进一步，作为优选，所述第一电源生成单元包括与所述第一电容并联的第一输出级，用于对所述第一电源稳压，以输出为第一稳压电源。

进一步，作为优选，所述第一稳压电源为+5V。

进一步，作为优选，所述第二电源生成单元包括：

第三二极管，其正极耦接所述第二二次侧的异名端；

第四二极管，其正极耦接所述第二二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第三二极管的负极；

第二齐纳二极管，其正极耦接所述第二二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第三二极管的负极；

第二电感，其第一端耦接所述第三二极管的负极，而其第二端则用以产生并输出所述第二电源；

第二电容，其第一端耦接所述第二电感的第二端，而其第二端则耦接所述第二二次侧的同名端。

进一步，作为优选，所述第二电源生成单元包括：与所述第二电容并联的第二输出级，用于对所述第二电源稳压，以输出为第二稳压电源。

进一步，作为优选，所述第二稳压电源为+3.3V。

进一步，作为优选，所述第一电感与第二电感相互耦合。

进一步，作为优选，所述电源生成单元包括：

第五二极管，其负极耦接所述第一二次侧的异名端；

第三电容，其第一端耦接所述第五二极管的正极，而其第二端则耦接至所述接地电位；

第四电容，其第一端耦接所述第五二极管的正极，而其第二端则耦接所述第二电容的第一端，其中，跨在所述第四电容两端的电压为所述风扇驱动电压。

进一步，作为优选，所述变压器还具有第三二次侧；

所述顺向式变换电路还包括：

第三电源生成单元，耦接所述第三二次侧，并根据所述输入电压以及所述一次侧和所述第三二次侧的第三圈数比产生一第三电源和一第四电源。

有益效果：本实用新型所提的电源供应装置以顺向式架构为基础，且其用以驱动风扇所需的风扇驱动电压仅需从顺向式变换电路中即可获取，而此风扇驱动电压又会随着顺向式变换电路的负载变化(即，小负载或大负载)而改变。如此一来，即无需再额外设计一个独立且对应的控制线路以驱动装设于电源供应装置的风扇，而此举将可降低电源供应装置整体的成本。另一方面，由于风扇可视为一个固定负载，故而可于功率开关关闭时对变压器进行消磁。

附图说明

图1为本实用新型的电源供应装置的示意图。

图2为图1的实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的电源供应装置的示意图，而图2为图1的实施方式示意图。请合并参照图1与图2，电源供应装置10以顺向式架构为基础(forward-based)，且其可以包括：风扇(fan)101、顺向式变换电路(forward power conversion circuit)103(即电源转换电路)，以及电源生成单元(fan power generating unit)105。风扇101用于对连动负载式电源模块10运作时所产生的热源进行散热作业。顺向式变换电路103用为负载20(load，例如计算机系统，但并不限制于此)提供电力。电源生成单元105耦接于风扇101与顺向式变换电路103之间。电源生成单元105用于根据顺向式变换电路103所产生的部分电力来为风扇101提供风扇驱动电压Vfan。

更清楚来说，顺向式变换电路103可以包括：变压器(transformer)T、(N型)功率开关(power switch)Q、第一电源生成单元(power generating unit)PG1、第二电源生成单元PG2、第三电源生成单元PG3，以及脉宽调变控制芯片209(pulse width modulationcontrol chip,PWM control chip)。变压器T具有一次侧(primary winding)NP、第一二次侧(secondary winding)NS1、第二二次侧NS2，以及第三二次侧NS3。其中，变压器T之一次侧NP的异名端(opposite-polarity terminal，即未打点处)用以接收输入电压VIN。

功率开关Q的第一端耦接变压器T之一次侧的同名端(common-polarityterminal，即打点处)，功率开关Q的第二端耦接至接地电位(ground potential)，而功率开关Q的控制端则用以接收控制信号PW(例如为脉宽调变信号(pulse width modulationsignal,PWM signal)，但并不限制于此)。于本实施方式中，功率开关Q反应于控制信号PW而进行切换，亦即交替地导通(turned-on)与关闭(turned-off)。

另外，第一电源生成单元PG1耦接变压器T之第一二次侧NS1，用以反应于输入电压VIN以及变压器T之一次侧NP与第一二次侧NS1的圈数比(turns ratio，NP/NS1)而产生第一电源V1。更清楚来说，第一电源生成单元PG1包括：二极管(diode)D1与D2、齐纳二极管(Zener diode)ZD1、电感(inductor)L1、电容(capacitor)C1，以及输出级(output stage)201。二极管D1的正极(anode)耦接变压器T之第一二次侧NS1的异名端。二极管D2的正极耦接变压器T之第一二次侧NS1的同名端，而二极管D2的负极(cathode)则耦接二极管D1的负极。

齐纳二极管ZD1的正极耦接变压器T之第一二次侧NS1的同名端，而齐纳二极管ZD1的负极则耦接二极管D1的负极。电感L1的第一端耦接二极管D1的负极，而电感L1的第二端则用以产生并输出第一电源V1。电容C1的第一端耦接电感L1的第二端，而电容C1的第二端则耦接变压器T之第一二次侧NS1的同名端。输出级201与电容C1并接，用以对第一电源V1进行稳压，藉以输出稳压电源V1’。于本实施方式中，变压器T之第一二次侧NS1的异名端上的电压先行被定义为变压器T之第一二次侧NS1的反向电压。而且，所输出的稳压电源V1’实质上可以小于第一电源V1。举例来说，所输出的稳压电源V1’可以为+5V，而第一电源V1可以约莫为+6.5V，但并不限制于此。因此，变压器T之第一二次侧NS1的反向电压即可理解为-6.5V。

相似地，第二电源生成单元PG2耦接变压器T之第二二次侧NS2，用以反应于输入电压VIN以及变压器T之一次侧NP与第二二次侧NS2的圈数比(NP/NS2)而产生第二电源V2。更清楚来说，第二电源生成单元PG2包括：二极管D3与D4、齐纳二极管ZD2、与电感L1相互耦合的电感L2、电容C2，以及输出级203。二极管D3的正极耦接变压器T之第二二次侧NS2的异名端。二极管D4的正极耦接变压器T之第二二次侧NS2的同名端，而二极管D4的负极则耦接二极管D3的负极。

齐纳二极管ZD2的正极耦接变压器T之第二二次侧NS2的同名端，而齐纳二极管ZD2的负极则耦接二极管D3的负极。电感L2的第一端耦接二极管D3的负极，而电感L2的第二端则用以产生并输出第二电源V2。电容C2的第一端耦接电感L2的第二端，而电容C2的第二端则耦接变压器T之第二二次侧NS2的同名端。输出级203与电容C2并接，用以对第二电源V2进行稳压，藉以输出稳压电源V2’。于本实施方式中，所输出的稳压电源V2’实质上可以小于第二电源V2。举例来说，所输出的稳压电源V2’可以为+3.3V，而第二电源V2可以约莫为+3.5V，但并不限制于此。

再者，第三电源生成单元PG3耦接变压器T之第三二次侧NS3，用以反应于输入电压VIN以及变压器T之一次侧NP与第三二次侧NS3的圈数比(NP/NS3)而产生第三电源V3与第四电源V4。更清楚来说，第三电源生成单元PG3包括：二极管D6～D10、齐纳二极管ZD3与ZD4、电容C5～C7、与电感L1相互耦合的电感L3、与电感L3相互耦合的电感L4，以及输出级205与207。

二极管D6的正极耦接变压器T之第三二次侧NS3的异名端。二极管D7的正极耦接变压器T之第三二次侧NS3的同名端，而二极管D7的负极则耦接二极管D6的负极。二极管D8的正极耦接变压器T之第三二次侧NS3的异名端，而二极管D8的负极则耦接二极管D6的负极。二极管D9的正极耦接变压器T之第三二次侧NS3的同名端，而二极管D9的负极则耦接二极管D6的负极。齐纳二极管ZD3的正极耦接变压器T之第三二次侧NS3的异名端，而齐纳二极管ZD3的负极则耦接二极管D6的负极。齐纳二极管ZD4的负极耦接二极管D6的负极。电容C5的第一端耦接齐纳二极管ZD4的正极，而电容C5的第二端则耦接变压器T之第三二次侧NS3的同名端。

电感L3的第一端耦接二极管D6的负极，而电感L3的第二端则用以产生并输出第三电源V3。电容C6的第一端耦接电感L3的第二端，而电容C6的第二端则耦接变压器T之第三二次侧NS3的同名端。二极管D10的正极用以产生并输出第四电源V4。电感L4的第一端耦接二极管D10的负极。电容C7的第一端耦接电感L4的第二端，而电容C7的第二端则耦接二极管D10的正极。输出级205与电容C6并接，用以对第三电源V3进行稳压，藉以输出稳压电源V3’。输出级207与电容C7并接，用以对第四电源V4进行稳压，藉以输出稳压电源V4’。于本实施方式中，所输出的稳压电源V3’可以为+12V，而所输出的稳压电源V4’可以为-12V，但并不限制于此。

除此之外，脉宽调变控制芯片(PWM control chip)209耦接功率开关Q，用以反应于负载20的供电需求(power supply request)而产生控制信号(脉宽调变信号)PW，并且反应于负载20变化而调整控制信号(脉宽调变信号)PW的工作周期(duty cycle)。由此可知，顺向式变换电路103反应于脉宽调变控制芯片209所产生的控制信号(脉宽调变信号)PW而进行运作。

另一方面，电源生成电路模块105耦接变压器T之第一二次侧NS1、第二电源生成单元PG2以及风扇101，用以反应于变压器T之第一二次侧NS1的反向电压(即，第一二次侧NS1之异名端上的电压)与第二电源生成单元PG2所产生的第二电源V2而产生风扇驱动电压Vfan，藉以驱动风扇101。

更清楚来说，电源生成电路模块105包括：二极管D5以及电容C3与C4。二极管D5的负极耦接变压器T之第一二次侧NS1的异名端(即，端点B)。电容C3的第一端耦接二极管D5的正极，而电容C3的第二端负极则耦接至接地电位。电容C4的第一端耦接二极管D5的正极，而电容C4的第二端则耦接电容C2的第一端(即，端点C)。其中，跨在电容C4之两端的电压即为风扇驱动电压Vfan。

于本实施方式中，电源生成电路模块105所提供/产生的风扇驱动电压Vfan会反应于顺向式变换电路103之负载20变动而改变。更清楚来说，由于功率开关Q之控制端所接收的控制信号PW可以为脉宽调变信号(PWM signal)，以至于控制信号(脉宽调变信号)PW的工作周期会反应于顺向式变换电路103之负载20变动而改变，从而改变电源生成电路模块105所提供/产生的风扇驱动电压Vfan。

举例来说，当顺向式变换电路103之负载为大负载(heavy loading)时，则功率开关Q之控制端所接收的控制信号(脉宽调变信号)PW之工作周期相对较大，以至于此时电源生成电路模块105所提供/产生的风扇驱动电压也会相对较大。反之，当顺向式变换电路103之负载为小负载(light loading)时，则功率开关Q之控制端所接收的控制信号(脉宽调变信号)PW之工作周期相对较小，以至于此时电源生成电路模块105所提供/产生的风扇驱动电压也会相对较小。换言之，电源生成电路模块105所提供/产生的风扇驱动电压会随着(N型)功率开关Q之汲源极电压(Vds)的变动而改变。

基于上述，当功率开关Q反应于来自脉宽调变控制芯片209所产生之控制信号(脉宽调变信号)PW而导通(turned-on)时(即，控制信号(脉宽调变信号)PW的致能(enable))，第一电源生成单元PG1会反应于变压器T之第一二次侧NS1上的能量而产生稳压电源V1’(+5V)；第二电源生成单元PG2会反应于变压器T之第二二次侧NS2上的能量而产生稳压电源V2’(+3.3V)；以及，第三电源生成单元PG3会反应于变压器T之第三二次侧NS3上的能量而同时产生稳压电源V3’(+12V)与V4’(-12V)。换言之，顺向式变换电路103反应于脉宽调变控制芯片209所产生之控制信号(脉宽调变信号)PW的致能而供应负载20所需的电力(+5V、+3.3V、+12V、-12V)。

与此同时，电源生成电路模块105会反应于变压器T之第一二次侧NS1上的反向电压(即，端点B上的电压)与第二电源生成单元PG2所产生之尚未被稳压的第二电源V2(即，端点C上的电压)而产生风扇驱动电压Vfan以驱动风扇101。换言之，电源生成电路模块105所产生的风扇驱动电压Vfan可以视为端点B之电压与端点C之电压的累加。

另外，由于脉宽调变控制芯片209会反应于负载20变化而改变其所产生之控制信号(脉宽调变信号)PW的工作周期。因此，当负载20为大负载时，则脉宽调变控制芯片209所产生的控制信号(脉宽调变信号)PW之工作周期相对较大，以至于反应在变压器T之第一至第三二次侧NS1～NS3的能量也会比较大。由此可知，此时电源生成电路模块105所产生的风扇驱动电压Vfan会随着端点B与C之电压的增加而增加，从而提升风扇101的转速。

另一方面，当负载20为小负载时，则脉宽调变控制芯片209所产生的控制信号(脉宽调变信号)PW之工作周期相对较小，以至于反应在变压器T之第一至第三二次侧NS1～NS3的能量也会比较小。由此可知，此时电源生成电路模块105所产生的风扇驱动电压Vfan会随着端点B与C之电压的降低而降低，从而降低风扇101的转速。

显然地，本实施方式用以驱动风扇101所需的风扇驱动电压Vfan仅需从顺向式变换电路103中即可获取，而此风扇驱动电压Vfan又会随着顺向式变换电路103的负载20变化(即，小负载或大负载)而改变。如此一来，装设于电源供应装置10的风扇101即无需再额外设计一个独立且对应于风扇的控制线路，而此举将可降低电源供应装置10整体的成本。

再者，当功率开关Q反应于来自脉宽调变控制芯片209所产生之控制信号(脉宽调变信号)PW而关闭(turned-off)时(即，控制信号(脉宽调变信号)PW的禁能(disable))，由于此时风扇101可视为一个固定负载，故而可于功率开关Q关闭时对变压器T进行消磁(demagnetization)。如此一来，将无需于顺向式变换电路103中额外增设消磁线圈与消磁二极管，从而再进一步地降低电源供应装置10整体的成本。换言之，顺向式变换电路103反应于脉宽调变控制芯片209所产生之控制信号(脉宽调变信号)PW的禁能而透过风扇101以对变压器T进行消磁。

综上所述，本实用新型所提的电源供应装置以顺向式架构为基础，且其用以驱动风扇所需的风扇驱动电压仅需从顺向式变换电路中即可获取，而此风扇驱动电压又会随着顺向式变换电路的负载变化(即，小负载或大负载)而改变。如此一来，即无需再额外设计一个独立且对应的控制线路以驱动装设于电源供应装置的风扇，而此举将可降低电源供应装置整体的成本。另一方面，由于风扇可视为一个固定负载，故而可于功率开关关闭时对变压器进行消磁。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有风扇的供电装置，其特征在于，包括：

风扇，用于给供电装置散热；

顺向式变换电路，包括：

变压器，具有一次侧、第一二次侧以及第二二次侧，其中所述一次侧的异名端用以接收输入电压；

功率开关，其第一端耦接所述一次侧的同名端，其第二端耦接至一接地电位，而其控制端则用以接收一控制信号；

第一电源生成单元，耦接所述第一二次侧，用以反应于所述输入电压以及所述一次侧与所述第一二次侧的第一圈数比而产生第一电源；

第二电源生成单元，耦接所述第二二次侧，用以反应于所述输入电压以及所述一次侧与所述第二二次侧的第二圈数比而产生第二电源；

电源生成电路模块，耦接所述第一二次侧、所述第二电源生成单元以及所述风扇，并根据所述第一二次侧的反向电压与所述第二电源而产生风扇驱动电压，以驱动所述风扇，

其中，所述风扇的驱动电压根据所述反向电压及所述第二电源电压确定。

2.根据权利要求1所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第一电源生成单元包括：

第一二极管，其正极耦接所述第一二次侧的异名端；

第二二极管，其正极耦接所述第一二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第一二极管的负极；

第一齐纳二极管，其正极耦接所述第一二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第一二极管的负极；

第一电感，其第一端耦接所述第一二极管的负极，而其第二端则用以产生并输出所述第一电源；

第一电容，其第一端耦接所述第一电感的第二端，而其第二端则耦接所述第一二次侧的同名端，其中，所述第一二次侧的异名端上的电压为所述反向电压。

3.根据权利要求2所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第一电源生成单元包括与所述第一电容并联的第一输出级，用于对所述第一电源稳压，以输出为第一稳压电源。

4.根据权利要求3所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第一稳压电源为+5V。

5.根据权利要求3所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第二电源生成单元包括：

第三二极管，其正极耦接所述第二二次侧的异名端；

第四二极管，其正极耦接所述第二二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第三二极管的负极；

第二齐纳二极管，其正极耦接所述第二二次侧的同名端，而其负极则耦接所述第三二极管的负极；

第二电感，其第一端耦接所述第三二极管的负极，而其第二端则用以产生并输出所述第二电源；

第二电容，其第一端耦接所述第二电感的第二端，而其第二端则耦接所述第二二次侧的同名端。

6.根据权利要求5所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第二电源生成单元包括：与所述第二电容并联的第二输出级，用于对所述第二电源稳压，以输出为第二稳压电源。

7.根据权利要求6所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第二稳压电源为+3.3V。

8.根据权利要求6所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述第一电感与第二电感相互耦合。

9.根据权利要求8所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述电源生成单元包括：

第五二极管，其负极耦接所述第一二次侧的异名端；

第三电容，其第一端耦接所述第五二极管的正极，而其第二端则耦接至所述接地电位；

第四电容，其第一端耦接所述第五二极管的正极，而其第二端则耦接所述第二电容的第一端，其中，跨在所述第四电容两端的电压为所述风扇驱动电压。

10.根据权利要求9所述的带有风扇的供电装置，其特征在于，所述变压器还具有第三二次侧；

所述顺向式变换电路还包括：

第三电源生成单元，耦接所述第三二次侧，并根据所述输入电压以及所述一次侧和所述第三二次侧的第三圈数比产生一第三电源和一第四电源。

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