TW200826444A - Switch mode power supply for in-line voltage applications - Google Patents

Description

200826444 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明通常有關一種用於線内電壓應用的任何類型之切 換模式電源供應器。本發明特別關於用於線内電壓應用的 一切換模式電源供應器的暫態電壓保護與MOSFET驅動保 護’特別是使用一雙切換降升壓式轉換器的一切換模式電 源供應器。 【先前技術】 圖1描述如技術中已知的一切換模式電源供應器丨〇。切 換模式電源供應器1 〇係使用：一整流器2〇，其具有一暫態 電壓抑制裝置21 (例如，一或多個變阻器）；一轉換器3 〇， 其具有一電子式切換裝置31(例如，一降壓式佈局、一升 壓式佈局、或一降升壓式佈局）、與一轉換器驅動器4〇。 在電源供應器10的正常線條件中，整流器2〇係響應施加給 它的一線内電壓vLN而產生一未穩壓的整流供應電壓Vrs， 其次，電子式切換裝置31會經由來自轉換器驅動器4〇的一 或多個驅動電壓vDR而受到控制，以將整流供應電壓Vrs轉 換成一穩壓的DC匯流排電壓Vdc。不正常線條件中，一暫 態電壓VTR係額外施加於整流器2〇，藉此使暫態電壓抑制 裝置21抑制整流供應電壓Vrs，藉此避免暫態電壓Vtr造成 電子式切換裝置3 1損壞。 例如，圖2是將一切換模式電源供應器u描述成切換模 式電源供應器10的一雙切換降升壓式版本。切換模式電源 供應器11的一整流器12包括一標準電路佈局，如圖所示的 120647.doc 200826444 保險絲F1、一變阻器VI、一電感器Ll、一電感器L2、 一電各器C1、一變阻器V2、一整流二極體橋式D1-D4、與 玉机器輪出電容器C2(例如，235 nF)，以響應在切換模 式電源供應器11的一輸入線INT與一中性線NEU之間施加 的線内電壓Vln而產生跨越整流器輸出電容器C2之整流供 應電壓VRS。 Ο 切換模式電源供應器11的一雙切換降升壓式轉換器13包 括一標準佈局，如圖顯示的一MOSFET開關Q1、一個二極 體D6、一電感器L3，一 M〇SFET開關Q2、一個二極體 D5 ’ 一電阻器R5(例如，〇·45 Ω)、與一轉換器輸出電容器 C3(例如，47 pF)，用以將整流供應電壓Vrs轉換成在轉換 器輸出電容器C3上的一穩壓DC匯流排電壓Vdc。切換模式 電源供應器11的一功率因數校正（PFC)驅動器14包括一標 準佈局，如圖顯示的一PFC控制器ui(例如，L6561); —電 阻器R1(例如，；[Ω); —阻隔電容器C4(例如，22 μρ);與 一變壓器τ，其具有一初級變壓器繞組Τ1_Α、一次級變壓 器繞組Τ1-Β、與一次級變壓器繞組T1_C。MOSFET開關Qi 的私動電路包括次級繞組Τ1 - B、以及一電容器c 5 (例 如，100 pF)、一個二極體D7與一電阻器R3(例如，2 2 kQ)。MOSFET開關Q2的一驅動電路包括次級繞組TK、 以及一電容器C6(例如，1〇〇 μρ)、一個二極體〇8與一電阻 器 R4(例如，2·2 kD)。 變阻器VI與V2可避免在整流器12上的一暫態電壓 VTR(圖1)應用不會造成MOSFET開關Q1的損壞。特別是， 120647.doc 200826444 鑑於獲得一單位功率因數，M〇SFETS (^與以可由PFC驅 動器14經由個別驅動電壓vDR1與VdR2而同時在一傳導狀態 與一非傳導狀態之間切換。當只要在輸入線INT與中性線 NEU之間開始應用線電壓VLIN，MOSFETS Q1與Q2開始切 換成一傳導狀態時，跨越電容器C2產生的整流供應電壓 VRS便會開始施加在電感器L3上。當m〇sfe丁s Qi與q2接 著切換到一非傳導狀態時，電感器L3的電流便會流經二極 體D5與D6以對轉換器輸出電容器〇3進行充電，以產生跨 越轉換器輸出電容器C3之DC匯流排電壓Vdc。其後，鑑於 獲得一單位功率因數，MOSFETS Q1與Q2可以穩壓在轉換 器輸出電容器C3上的DC匯流排電壓VDC的方式，透過PFC 驅動器14經由個別驅動電壓¥〇1〇與¥1)112，在傳導狀態與非 傳導狀態之間進行切換。 對於切換模式電源供應器11而言，透過箝制如產生跨越 整流器輸出電容器C2之的整流供應電壓vRS，變阻器…與 V2可用來抑制整流供應電壓Vrs。例如，隨著48〇 Vac的一 輸入線電壓VLN，560 Vae的變阻器VI與V2可用來箝制如跨 越電谷器C2產生的整流供應電壓VRS。變阻器VI與V2的一 缺點是當流經變阻器VI與V2的電流改變時，變阻器…與 V2的箝制電壓會改變。如此，例如，隨著560 Vae，在響 應整々IL器12的暫態電壓Vtr(圖1)應用而流經變阻器v 1與V2 的50安培電流上，變阻器VI與V2會有1400 Vde的箝制電 壓。所以理想上，MOSFET開關Q1必須有高於L400 Vdc的 耐壓。然而，為了經濟效益與製造因素，M〇SFEt開關 120647.doc 200826444 典型具有1，000 vdc的耐壓。在此情況中，只要暫態電壓 VTR應用到整流器12，在MOSFET開關Q1上的電壓將會高 於它的耐壓，藉此由於施加給整流器2〇的暫態電壓VTR， 所以MOSFET開關Qi與Q2會受到損壞。 請即重新參考圖1，在轉換器驅動器4〇的控制振盪條件 中’從振幅與工作週期的觀點，每一驅動電壓VDR會受到 控制’以促進將整流供應電壓Vrs轉換成DC匯流排電壓 VDC的需求。相反地，在轉換器驅動器4〇的一自由振盪條 件中’從振幅與工作週期的觀點，每一驅動電壓VDR是不 可控制的，藉此由於施加給整流器20的任何電壓，所以 MOSFETS Q1與Q2會受損壞。 例如，在圖2顯示的PFC驅動器14中，如果PFC控制器U1 基於任何理由（例如，開啟/關閉轉變或一檔案測試）而中斷 或無效’ PFC控制器U1的輸出會對地短路。結果，阻隔電 容器C4與初級變壓器繞組T1-A會以頻率f=i/(2.7i.(LT1.A.CC4y/2) 開始自由振盛’其中LT1-A是初級變壓器繞組τι-A的電感， 且CC4是阻隔電容器C4的電容。在自由振盪開始時，跨越 阻隔電容器C4之的電壓係以一負電壓施加給初級變壓器繞 組T1 -A。在變壓器的次級端，此負電壓會使二極體D7與 D8導通，藉此使電容器C5與C6充電。當此自由振盪持續 時，在變壓器初級端的電壓會從負值增加到零，藉此在電 容器C 5與C 6上的電壓會變成高於個別次級變壓器繞組τ 1 一 B與T1-C的電壓。結果是二極體D7與D8會不導通，藉此使 電谷裔C5與C6經由個別的電阻R3與R4放電。因為電容 120647.doc 200826444 為C5與C6的放電率是慢於在個別次級變壓器繞組ΤΙ-B與 T1_C的電壓增加率，則在電容器C5與C6及個別次級變壓 、v〇、、且T1_B與T1-C次級繞組之間的電壓差會在m〇sfets Q1與Q2的閘極端上建立一正電壓。結果，如果在輸入端 IN與中性端NEU之間出現任何電壓，MOSFETS Q1與Q2會 發生損壞。 此外，當變壓11的自由振盪持續時，變壓器繞組Τ1·Α、 1 Β人T1_C會知到飽和。如果如此，在初級端從負值到零 的a £、加率會增加，藉此進一步維持在Q1與 Q2之閘極端的正電壓。再者，如果在輸入端以與中性端 NEU之間出現任何電壓，MOSFETS Q1與Q2會發生損壞。 【發明内容】 、 本發明為一切換模式電源供應器提供一新穎且獨特的暫 態電壓保護與刪FET驅動保護，以克服切換模式電源供 應器1〇(圖1)的缺點，特別是具體實施為如同切換模式電源 供應器11(圖2)時。 、 U 在本發明的—形式中，一切換模式電源供應器包含：一 整流器，其可操作以基於一線内電壓而產生―整流供應電 壓’與轉換裔，其係與該整流器電連通，以將該整流供 應電壓轉換成一 DC匯流排電壓。該轉換器包括一暫態電 壓抑制裝置’其可操作以響應該切換模式電源供應器的一 不正常線條件而抑制該整流供應電壓。 在本發明的第二形式中，一切換模式電源供應器包含一 整流裔，其可操作以基於一線内電壓而產生一整流供應電 120647.doc 200826444 壓：盘動器’其可操作以產生-或多個驅動電 ’ ：、II換盗’其係與該整流器與該轉換器驅動器電連 ι ’以基於該（等）驅動電壓而將該整流供應電壓轉換成一 DC匯流排電壓。該轉換 /平寻換恭驅動為包括一自由振盪抑制裝 置’其可操作以響應該轉換器驅動器的一自由振盈條件而 抑制该（等）驅動電壓。 【實施方式】

Ο 請即參考圖3，本發明的—切換模式電源供應器15係使 用整流器20，其可選擇性具有暫態電壓抑制裝置21 一轉 換器5〇 ’其具有-電子式切換裝置51(例如，—降壓式佈 局、-升壓式佈局、或—降升壓式佈局）與—暫態電壓抑 制裝置(例如，一或多個變阻器）；與一轉換器驅動器6〇, 其具有一自由振盪抑制裝置61。在電源供應器15的正常線 條件中，整/;,L器2 0係響應施加給它的線内電壓vln而產生 一未穩壓的整流供應電壓Vrs ;其次，電子式切換裝置51 會冗到來自轉換器驅動器60的一或多個驅動電壓vdr的控 制’以將整流供應電壓VRS轉換成一穩壓DC匯流排電壓 VDC。在電源供應器1〇的不正常線條件中，一暫態電壓Vtr 是額外施加於整流器20，藉此使暫態電壓抑制裝置52可先 抑制整流供應電壓VRS，藉此避免暫態電壓vTR造成電子式 切換裝置5 1的損壞。在轉換器驅動器6〇的自由振盪條件 中，自由振盪抑制裝置61可抑制從轉換器驅動器60到電子 式切換裝置5 1的驅動電壓。 實際上，本發明並未加諸有關切換模式電源供應器15之 120647.doc 200826444 結構組態的任何限制或任何約束。如此，鑑於本發明的創 作原理’下述如圖4-7顯示的切換模式電源供應器15的各 種不同組件具體實施例的描述並未限制或約束該切換模式 電源供應器15的結構組態範圍。 請即參考圖4，本發明的一暫態電壓抑制裝置“係使用 串聯連接的一個二極體D9與一變阻器V3，且其係電連接 到整流器輸出電容器C2與轉換器輸出電容器C3。在此具 體實施例中，變阻器V2可從如圖2顯示的整流器12予以= 〇 略。 根據下列創作性暫態電壓保護原理π]與[2]，變阻器V3 是有條件地箝制跨越整流器輸出電容器C2的整流供應電壓 VRS低於MOSFET開關Q1的耐壓乂…㈣：

Vdc+Vclamp<Vqi ws [ 1 ] VDc + Vunclamp>vrspk [2] 其中vCLAMP係在額定電流的變阻器V3的箝制電壓； .) VuNCLAMpS變阻器V3的關態電壓；avRSPK係在整流器12 ^ 的正常線條件下的整流供應電壓Vrs的峰值電壓（圖2)。 操作上，在電源供應器15的不正常線條件下，二極體D9 係用來變阻器V3驅動成一傳導狀態；而且在電源供應器 15的正常線條件下，可用來將變阻器V3驅動成一非傳導狀 態。創作性暫態電壓保護原理π]確保跨越整流器輸出電容 器C2的整流供應電壓Vrs受到一傳導變阻器ν3的箝制，且 在電源供應态15的不正常線條件下，低於M〇SFET開關 的耐壓Vq1Ws。創作性暫態電壓保護原理[2]可在電源供應 120647.doc -12- 200826444 器15的正常線條件下，確保變阻器v3是一非傳導狀態。 請即參考圖5，一暫態電壓感測裝置17提供補充由暫態 電壓抑制裝置16所提供MOSFET開關Q1的暫態電壓保護。 暫悲電壓感測裝置17包括串聯連接的一電阻器R6(例如， 1.1 ΜΩ)與一電阻器R7(例如，2.2 kQ)，且電阻器R7電並 聯連接至與整流器輸出電容器C2。一電容器C7(例如，30 pF)並聯連接至電阻器R7。串聯連接的一齊納二極體D1〇及 一個二極體D11係電連接至串聯連接的電阻器R6與R7及 PFC控制器U1的感測輸入的中間點（圖2)。 在此具體實施例中’根據下列創作性暫態電壓保護原理 [2]與[3] ’變阻器V3有條件地箝制跨越整流器輸出電容器 C2的整流供應電壓vRS低於MOSFET開關Q1的耐壓vQlws :

Vd C + VuN CLAMP〉VrsPK [2]

Vclamp<Vq1ws [3] 操作上’在電源供應15的不正常線條件下，二極體D9 可再次用來將變阻器V3驅動成一傳導狀態；且在電源供應 為15的正$線條件下’可用來將變阻器v 3驅動成一非傳導 狀悲。創作性暫態電壓保遵原理[3]可確保在mqsfET開關 Q1上的電壓在電源供應器15的不正常線條件是不會超過 MOSFET開關Q1的对壓VQ1WS。創作性暫態電壓保護原理 [2]在電源供應器1 5的正常線條件下可再次確保變阻器V3 是在一非傳導狀態。 更明確而言’在電源供應器15的正常線條件下，整流供 應電壓VRS低於财壓VQ1WS。相反地，在類似一雷擊诱流的 120647.doc -13 - 200826444 不正$線條件下’整流供應電壓Vrs會增加。當整流供應 電壓VRS接近耐壓¥(31^時，在電容器C7上的電壓會高於齊 納一極體D1 〇的耐壓V〇 1 〇ws ’藉此使齊納二極體D1 〇導通， 且電流會流經二極體D10與D11而至PFC控制器U1。結果， PFC控制器U1會將MOSFETS Q1與Q2驅動成一非傳導狀 態，藉此使在節點N1與N2之間的電感器L3上的電壓會漂 移。 當整流供應電壓VRS的電壓上升高於耐壓vQlws時， MOSFET開關Q1正常會開始突崩。但是在此情況，由於負 載是二極體D6與MOSFET開關Q1的非常小寄生電容，所以 MOSFET開關Q1的突崩能量是非常小。節點川與似的電 壓會上升。然而，鑑於原理[3]，在節點N1與N2之間的電 壓超過DC匯流排電壓VDC之前，變阻器V3會驅動成一傳導 狀恶。如此’ MOSFET開關Q1將不會經由二極體而至轉 換器輸出電容器C3突崩，其可能會相當大。此外，整流供 應電壓VRS將會措制到VDC + VcLAMP，藉此使整流器輸出電 容器C2的能量會經由二極體D9與變阻器V3傳送給轉換器 輸出電容器C3。只要此能量傳輸降到低於耐壓vQlws的整 流供應電壓VRS，則流經二極體d 10與D11的電流便會停 止，藉此使PFC控制器11重新啟動驅動電壓Vdri與vDR2。 請即參考圖6，本發明的一自由振盪抑制裝置丨8係使用 串聯連接的一齊納二極體D12與一電阻器R8(例如，1 〇 kQ)，且其係與二極體D7與電阻器R3(例如，1〇 kQ)電並 聯；一電阻器R9(例如，1〇 kQ)，其將串聯連接的二極體 120647.doc 14 200826444 D12與電阻器R8的中間點電連接至一 NpN電晶體q〕的基極 ‘ ’串聯連接的一電阻器R10(例如，2 ]^Ω)與NPN電晶體 Q3，且其係與二極體〇7與電阻器幻電並聯；與串聯連接 的一電阻器Rll(例如，68 Ω)與一 NPN電晶體Q4，且其係 與一極體D7與電阻器R3電並聯，且NPN電晶體Q4的一基 極端係電連接至串聯連接的電阻器尺⑺與犯^電晶體印的 中間點。一選用電容器C8(例如，470 pF)係電連接NPN電 晶體Q4的基極端與NPN電晶體Q4的射極端。 自由振盪抑制裝置1 8係進一步使用串聯連接的一個二極 體D13與一電阻器R12(例如，1〇 kQ)，且其係與二極體叫 與電阻器R4(例如，1〇 kQ)電並聯；一電阻器]^13(例如， 10 kQ) ’其係將串聯連接的二極體j) 13與電阻器r 12的中間 點電連接至一 NPN電晶體Q5的一基極端；串聯連接的一電 阻器R14(例如，2Ω)與NPN電晶體Q5，其係與二極體〇8與 電阻益R4電並聯；及串聯連接的一電阻器R15(例如，68 Ω)與一 NPN電晶體Q0，其係與二極體D8與電阻器R4電並 聯，且NPN電晶體Q6的一基極端係電連接到串聯連接的電 阻器R14與NPN電晶體Q5的一中間點。一選用電容器C9(例 如，470 pF)係將NPN電晶體Q6的基極端電連接至NPN電晶 體Q6的射極端。 操作上，驅動電壓乂0111與VdR2在正常高驅動狀態期間是 高於個別二極體D12與D13的一增納電壓，藉此使NPN電 晶體Q3與Q5驅動成一傳導狀態；其次，NpN電晶體q4與 Q6會驅動成一非傳導狀態。在此高驅動狀態中，電阻器 120647.doc 15 200826444 R10與R14的電阻值應該選擇足夠大於電阻器们與以的電 阻值，藉此使裝置18不會負面影響驅動電壓Vdri與VdR2。 在驅動電壓VDR1與Vdr2的一正常低驅動狀態期間，在 MOSFETS Q1與Q2的個別閘極端GTq^GTq2的驅動電壓 VDR1與VDR2是接近零，藉此使NPN電晶體Q3與〇5驅動成一 非傳導狀恶，NPN電晶體Q4驅動成一傳導狀雜，夢此使 NPN電晶體Q4與電阻器R10與R11加到m〇Sfet開關⑴的 閘極端gtq1，當作是一負載；且NPN電晶體Q6驅動成一傳 導狀態，藉此使NPN電晶體Q6與電阻器Rl4與R15加到 MOSFET開關Q2的閘極端GTq2，當作是一負載。此額外負 載有助於將MOSFETS Q1與Q2快速驅動成一非傳導狀態。 在此正$低驅動狀恶期間，等於跨越阻隔電容器之電壓 的一負電壓被施加給初級變壓器繞組Τι-a，藉此使在次級 變壓器繞組T1-B與T1-C的負電壓等於跨越個別電容器〇 與C6之的電壓，藉此避免電容器以與以的放電。 如果PFC控制器U1於任何理由（例如，一開啟/關閉轉變 或一檔案測試）而中斷或無效，則變壓器初級端的自由振 盪或變壓裔飽和會造成變壓器初級端與次級端的電壓從負 值增加到零。然而，由電阻器R11與R15(例如，100歐姆或 更低）所引入的額外負載會快速將電容器^與以放電，以 肩除在MOSFET開關Q1與Q2的個別閘極端與〇Tq2的 正電壓，藉此避免MOSFETS Q1與Q2驅動成一傳導狀態。 明即參考圖7，本發明的一自由振盪抑制裝置丨8，採用裝 置18的二極體D12、電阻器R8氺u、NpN電晶體⑴與⑷ 120647.doc • 16 - 200826444 與選用電容器C8(圖6)。對於裝置18’而言，使用一緩衝器 19、以及具有一初級變壓器繞組T2-A與一次級變壓器繞組 T2-B的變壓器T2，以取代變壓器T1 (圖6)。特別是，緩衝 器19採用一電阻器Rl(例如，22 Ω)，並電連接到一 NPN電 晶體Q7的一基極端與PNP電晶體Q8的一基極端。NPN電晶 體Q7的一集極端係電連接到一電壓供應vcc，且PNP電晶 體Q8的一集極端係電連接到PFC控制器U1的接地接針 GND 〇 〇 一電阻器R16(例如，10 Ω)係電連接到NPN電晶體Q7的 一射極端以及PNP電晶體Q8的一射極端。串聯連接的二極 體D12與二極體D13係電連接到電壓供應VCC、與PFC控制 器U1的接地接針GND。電容器C4係電連接到電阻器R16、 PNP電晶體Q8的射極端、與串聯連接二極體D12與D13的 中間點。初級變壓器繞組T2-A係電連接到PFC控制器U1的 電容器C4與接地接針GND。次級繞組T2-B係電連接到 MOSFET開關Q1的電容器C5與源級端STQi ° 對於MOSFET開關Q2而言，串聯連接的一電阻器R17(例 如100 Ω)與一電阻器R18(例如47 Ω)係電連接到PFC控制器 U1的接接針GD與MOSFET開關Q2的閘極端GTQ2。一 ΡΝΡ 電晶體Q9的基極端係電連接到串聯連接電阻器R7與R8的 中間點。PNP電晶體Q9的一集極端係電連接到M〇SFET開 關Q2的源級端STQ2。 操作上，除了保護缓衝器19之外，執行類似有關驅動 MOSFET開關Q1的PFC控制器U1與裝置18(圖6)之PFC控制 120647.doc -17- 200826444 器U1與裝置18’可提供PFC控制器⑴不會受到從m〇sfet開 關Q1到裝置18’的任何不良信號影響。另一方面，MOSFET 開關Q2是由pfc控制器U1直接驅動，但是具從MOSFET開 關Q1到裝置18,的任何不良回授的相同保護。 請即參考圖3-7，熟諳此技術者將瞭解到本發明的許多 優點包括（但未限制於）一切換模式電源供應器的改善暫態 電壓保護與MOSEFT驅動保護。此外，熟諳此技術者將進 一步瞭解如何根據基於在圖4與5顯示的範例性降升壓式轉 換器的本發明，將本發明的創作原理應用到切換模式電源 供應裔的其他形式。 雖然在此揭示的本發明具體實施例目前認為是較佳的， 但疋可做各種改變及修改，而不致脫離本發明之精神及範 疇。本發明之範疇係如文後申請專利範圍所示，且在相關 的意義與範圍内的所有修改亦涵蓋在本發明内。 【圖式簡單說明】 本發明的前述形式與其他形式、以及本發明的各種不同 特徵與優點可從連同下面附圖之本發明各種不同具體實施 例的描述而更瞭解。該等詳細說明及附圖只是本發明的說 明而非限制，本發明的範疇係透過文後申請專利範圍及相 關加以定義。 圖1描述如在技術中已知的一切換模式電源供應器的一 具體實施例方塊圖； 圖2描述如在技術中已知，圖丨中描述之切換模式電源供 應器的一具體實施例示意圖； 120647.doc -18 - 200826444 圖3是根據本發明描述一切換模式電源供應器的一具體 實施例方塊圖； 圖4是根據本發明描述一暫態電壓抑制裝置的第一具體 實施例示意圖； 圖5是根據本發明描述一暫態電壓抑制裝置的第二具體 實施例示意圖； 圖6疋根據本發明描述一自由振盪抑制裝置的第一且 實施例示意圖；及 ^ —

實二?意據圖本發明描述一自由振蓋抑制裝置的第二具 【主要元件符號說明】 〇 切換模式電源供應器 1 切換模式電源供應器 2 整流器 13 14 15 16 17 18 、 18丨 19 20 21 30 雙切換降升壓式轉換器 功率因數校正（PFC)驅動器 切換模式電源供應器 暫悲電壓抑制裝置 暫態電壓感測裝置 自由振盈抑制裝置 緩衝器 整流器 暫態電壓抑制裝置 轉換器 120647.doc -19- 200826444 31 電子式切換裝置 40 轉換器驅動器 50 轉換器 51 電子式切換裝置 52 暫態電壓抑制裝置 60 轉換器驅動器 61 自由振盪抑制裝置 Cl 電容器 C2 整流器輸出電容器 C3 轉換器輸出電容器 C4 阻隔電容器 C5 電容器 C6 電容器 C7 電容器 C8 選用電容器 C9 選用電容器 D1-D4 整流二極體橋式 D5-D9 二極體 DIO、Dll 齊納二極體 D12、D13 二極體 FI 保險絲 GD PFC控制器的接接針 GND PFC控制器的接地接針 GTqi、GTq2 閘極端 -20- 120647.doc 200826444

U INT 輸入線 L1-L3 電感器 N1、N2 節點 NEU 中性線 Qi MOSFET開關 Q2 MOSFET開關 Q3-Q7 NPN電晶體 Q8、Q9 PNP電晶體 R1 電阻器 R3-R18 電阻器 STqi、STq2 源級端 T 變壓器 Tl-A 初級變壓器繞組 Tl-B 次級變壓器繞組 Tl-C 次級變壓器繞組 U1 功率因數校正（PFC)控制器 V1-V3 變阻器 VCC 電壓供應 120647.doc -21 -

Claims (1)

1. 200826444 十、申請專利範圍： 1· 一種切換模式電源供應器（15)，其包含·· 一整流器（20)，其可操作以基於一線内電壓（V⑶）而產 生一整流供應電壓（Vrs);及 一轉換器（50)，其電連通於該整流器（2〇)，以將节敕节 供應電壓（vRS)轉換成一 DC匯流排電壓（Vdc)，其中爷轉 換器（50)包括一暫態電壓抑制裝置（52)，其可操作以響應 該切換模式電源供應器（i 5 )的—不正常線條件而抑制該 f" 整流供應電壓（vRS)。 2·如請求項1之切換模式電源供應器（15)，其中該暫態電壓 抑制裝置（52)包括一變阻器（V3)，其可操作以可操作以 響應該切換模式電源供應器（15)的不正常線條件而籍制 該整流供應電壓（VRS)。 3. 如請求項2之切換模式電源供應器(15)，其中該暫態電壓 抑制裝置（52)進一步包括一個二極體（D9)，其可操作以 響應該切換模式電源供應器⑽的不正常線條件而將該 Ο 變阻器（V3)驅動成一傳導狀態。 4. 如請求項3之切換模式電源供應器〇5)，其中該二極體 (D9)可操作以響應該切換模式電源供應器(15)的一正常 線條件而將該變阻器（V3)驅動成一非傳導狀態。 5 ·如明求項2之切換模式電源供應器（1 $ )， 其中該整流器（20)包括一整流器輸出電容器㈣，且 該整流供應電麼（VRS)係跨越該整流器輸出電容器（c2)予 以產生； 120647.doc 200826444 :中該轉換器(50)進一步包括一轉換器輸出電容哭 ::該DC匯流排電塵(Vdc)係跨越該轉 : 态（C3)予以產生，·及 山电谷 其令該變阻器(V3)電連通於該整流器輸出電 及3亥轉換器輸出電容器（C3)，藉 供應哭彳1 θ應4切換模式電源 (VJ) 7 、不正常線條件而箝制該整流供應電壓 換模式電源供應器（15)，其令該轉換器 一電子式切換裝置（51);及 一暫態電壓感測裝置（丨6)， 式電源供應器⑽的不正常響 換模 換;置⑼驅動成一非傳;=条件而促進使該電子式切 7·如凊求項6之切換模式電源供應器⑽， =中該整流器（2〇)包括—整流器輸出電容器（c2)，且 Ο 二流供應電壓(Vrs)係跨越該整流器輸出電 以產生； 、乂 J =中該轉換器（50)進—步包括一轉換器輸出電容器 :且該DC匯流排電壓(Vdc)係跨越該轉換器輸出電容 ^(C3)予以產生；及 ::X暫L电壓抑制裝置(52)包括-變阻器(V3)，其 :作以基於響應該切換模式電源供應器⑴）的不正常 、:條件而將該電子式切換裝置⑼驅動成一非傳導狀 心，促進從該整流器輸出電容器（C2)至該轉換器輸出電 120647.doc 200826444 容器（C3)的交換能量。 8· —種切換模式電源供應器（15)，其包含： 一整流器（20)，其可操作以基於一線内電壓（Vln)而產 生一整流供應電壓（VRS); 一轉換器驅動器（60)，其可操作以產生至少一驅動電 壓（VDR); 一轉換器（50)，其電連通於該整流器（2〇)與該轉換器驅 ^ 動器（6〇)，以基於該至少一驅動電壓（VDR)而將該整流供 、 應電壓（VRS)轉換成一 DC匯流排電壓（vDC);及 其中該轉換器驅動器（60)包括一自由振盪抑制裝置 (61)，其可操作以響應該轉換器驅動器（6〇)的一自由振盪 條件而抑制該至少一驅動電壓（Vdr)。 9·如請求項8之切換模式電源供應器（15)， 其中該轉換器驅動器（60)進一步包括： 一初級變壓器繞組（T1-A); 、 一次級變壓器繞組（TLB)，其電連通於該初級變壓 ^ 器繞組（T1-A); 一電容器（C5)，其電連通於該次級變壓器繞組（Τ1-Β)與該轉換器（50); 一功率因數校正控制器（U1)，其電連通於該初級變 壓器繞組（Τ1-Α)，以對施加一第一驅動電壓（Vdri)至該 轉換器（50)進行控制；及 其中該自由振盪抑制裝置（61)電連通於該電容器 (C5)及該轉換器（5〇)，以響應該初級變壓器繞組（T1-A) 120647.doc 200826444 的一自由振盈而將該電容器（C5)放電。 月求項9之切換模式電源供應器（15)，其中該電容器 (C5)的放電率超過該初級變壓器繞組（T1-A)的自由振盈 的電壓上升率，以響應該初級變壓器繞組（T1-A)的自由 振盪而將該轉換器(5〇)驅動成-非傳導狀態。 11·如《月求項9之切換模式電源供應器⑴中該轉換器驅 動^§(60)進^一步包括： 一初級變壓器繞組（T2-A); 一人級變壓器繞組（T2-B)，其電連通於該初級變壓器 繞組（T2-A); 電谷斋（C5) ’其電連通於該次級變壓器繞組（T2_B) 及該轉換器（50); 功率因數校正控制器（Ui)，其電連通於該初級變壓 器繞組（T2-A)，以對施加一第一驅動電壓（Vdri)至該轉 換器（5 0)進行控制；及 其中該自由振盪抑制裝置（61)電連通於該電容器（c5) 及该轉換器（50)，以響應該初級變壓器繞組（T2_A)的一 自由振盪而將該電容器（C5)放電；及 其中在該功率因數校正控制器（U!)與該初級變壓器繞 組（T2-A)之間的電連通可緩衝，以避免從該轉換器（5〇) 至該功率因數控制器（U1)的回授。 12· —種切換模式電源供應器（15)，其包含： 一整流器（20)，其可操作以基於一線内電壓（Vln)而產 生一整流供應電壓（VRS);及 120647.doc 200826444 -轉換器驅冑器(60)，其可操作以產生至少一驅動電 壓(Vdr); -轉換器(50)’其電連通於該整流器(2〇)及該轉換器驅 動器（60)，以基於該至少一驅動電壓（Vdr)而將該整流供 應電壓（VRS)轉換成一 DC匯流排電壓（Vdc); 其中該換器（50)包括一暫態電壓抑制裝置（52),其可操 作以響應該切換模式電源供應器（15)的一不正常線條件 而抑制該整流供應電壓（Vrs);及 其中該轉換器驅動器（60)包括一自由振盪抑制裝置 (61)，其可操作以響應該轉換器驅動器（6〇)的一自由振盪 條件而抑制該至少一驅動電壓（VDR)。 13. 如請求項12之切換模式電源供應器（15)，其中該暫態電 壓抑制裝置（52)包括一變阻器（V3)，其可操作以響2該 切換杈式電源供應器（丨5)的不正常線條件而箝制該整流 供應電麼（Vrs)。 14. 如請求項13之切換模式電源供應器〇5)，其中該暫態電 壓抑制裝置（52)進一步包括一個二極體（D9)，其可操作 以響應該切換模式電源供應器（15)的不正常線條件而將 該變阻器（V3)驅動成一傳導狀態。 15. 如請求項14之切換模式電源供應器（15)，其中該二極體 (D9)可操作以響應該切換模式電源供應器（15)的一正常 線條件而將該變阻器（V3)驅動成一非傳導狀態。 16·如請求項π之切換模式電源供應器（15)， 其中該整流器（20)包括一整流器輸出電容器（C2)，且 120647.doc 200826444 该整流供應電壓（VRS)係跨越該整流器輸出電容器（C2)予 以產生； 其中該轉換器（50)進一步包括一轉換器輸出電容器 (C3)，且忒DC匯流排電壓（vDC)係跨越該轉換器輸出電容 器（C3)予以產生；及 其中該變阻器（V3)電連通於該整流器輸出電容器（C2) 及該轉換器輸出電容器（C3)，藉此響應該切換模式電源 供應器（15)的不正常線條件而箝制該整流供應電壓 (VrS)。 17·如請求項12之切換模式電源供應器（15)，其中該轉換器 (50)進一步包括： 一電子式切換裝置（51);及 一暫悲電壓感測裝置（16)，其可操作以響應該切換模 式電源供應器（15)的不正常線條件而促進將該電子式切 換裝置（5 1)驅動成一非傳導狀態。 18·如請求項17之切換模式電源供應器（15)， 其中該整流器（20)包括一整流器輸出電容器（C2)，且 該整流供應電壓（vRS)係跨越該整流器輸出電容器（C2)予 以產生； 其中該轉換器（50)進一步包括一轉換器輸出電容器 (C3)，且該DC匯流排電壓（Vdc)係跨越該轉換器輸出電容 器（C3)予以產生；及 其中虡暫悲電壓抑制裝置（52)包括一變阻器（V3)，其 可刼作以基於響應該切換模式電源供應器的不正常 120647.doc 200826444 線條件而將該電子式切換裝置（5 1)驅動成一非傳導狀 態，以促進從該整流器輸出電容器（C2)至該轉換器輸出 電容器（C3)的交換能量。 19·如請求項12之切換模式電源供應器（15)， 其中該轉換器驅動器（60)進一步包括： 一初級變壓器繞組（T1-A); 一次級變壓器繞組（T1-B)，其電連通於該初級變壓 器繞組（T1-A); 一電容器（C5)，其電連通於該次級變壓器繞組（Τ1_ Β)及該轉換器（50); 一功率因數校正控制器（U丨），其電連通於該初級變 壓器繞組（T1-A)，以對施加一第一驅動電壓（Vdri)至 該轉換器（5 0)進行控制；及 其中該自由振盪抑制裝置（61)電連通於該電容器（C5) 及遠轉換器（50)，以響應該初級變壓器繞組（T1-A)的一 自由振盪而將該電容器（C5)放電。 20·如清求項19之切換模式電源供應器（15)，其中該電容器 (C5)的放電率超過該初級變壓器繞組的自由振盪 的電壓上升率’以響應該初級變壓器繞組（Τ1-Α)的自由 振I而將該轉換|| (5())驅動成_非傳導狀態。 120647.doc