TW200847601A - Power supply device and electronic apparatus - Google Patents

Description

200847601一 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明疋有關於一種電源供應器及應用該電源供應 斋之電子裝置，且特別是有關於一種使用倍壓電路之電源 供應器及應用該電源供應器之電子聚置。 【先前技術】 r 在一般電子產品的電源設計中，主要有辅助電源及主 電源兩部分。辅助電源例如待機電源及保護電源等，而保 濩電源一般需在系統主電源開啟前供給保護電路，所以傳 統上保護電源設計成與待機電源一起產生輸出。請參照第 1圖，傳統上係使用如輔助電源供應器10()之雙輸出電路 架構來同時提供電子產品所需之待機電源及保護電路的 保護電源。 輔助電源供應器100包括返馳式（f!yback)切換電路 110、變壓器12〇、第一整流濾波電路13〇、第二整流濾波 v 電路140以及回授電路15〇。返馳式切換電路11()電性連 接於變壓器120之一次側，用以透過内部之脈波寬度調變 (Pulse Width Modulation，PWM )控制單元及電晶體開關 (圖未示），在電晶體開關導通時將直流電源Vcc之能量 (電能)儲存於變壓器120中。變壓器120則利用變壓器感 應電壓原理，於電晶體開關關閉時，藉由二次側的兩個次 級繞組122、123釋放儲能給對應電性連接之第一整流濾 波電路130及第二整流滤波電路14〇。經整流濾波後，即 5

W3455PA 200847601 可分別自兩整流遽波電路之輪出端得到所需之供啦 護電源Vs (约+15〜+30V)及待機電源μ二，你 回授電路⑽則用以_待機電源、㈣之輸出電屋，使 返驰式切換電路11G可根據回授電路15()之偵測結果來言二 整供給電晶體開關的PWM訊號而控制變壓器12()之儲能 大小，藉以穩定待機電源Vstb之輪出電壓。 為同B寸得到兩輸出電源而在二次侧使用兩個副繞組 之設計，將使變壓器12〇之成本及體積無法有效減少，相 關線路設計也較為複雜。例如，電子產品為容納包括變壓 為120之輔助電源供應器100，其他内部元件之配置或電 ，板之佈線等會受變壓器120之體積影響；如果縮小變壓 為120上各繞組使用的線圈線徑大小來維持或縮小變壓器 120體積，也會造成變壓器12〇鋼損增加及效率變差，且 ?溫度易於上升的安全顧慮。此外，增加繞組的作法亦可 能使變壓器120雜合性降低而導致漏感情形發生，而漏 ，的產，料㈣關元件上有残料逆_壓存在，此 120便必須採用較尚等級之其他内部零件來克 服’否則容易造成開關元件的損毁。 習知輔助電源供應器100除了變壓器方面的負面因素 外，在第1圖所示之習知架構下，保護 壓也易受到待機電源Vstb的負载電流影響。例如電子裝置 在待機狀態下所電性連接的周邊元件吃載容量不同時，待 、電 '原stb的負載電流就會有所不同，在回授控制下保護 電源Vs之輸出電壓便也有可能產生變動，因而超出電源 6 200847601 W3455pa . 供應器100保護電路中零件的額定電壓範圍。如此一來， 必須再增設其他穩壓或耐壓更高的相關元件，以確保保護 電路的零件運作正常。但此舉同樣也增加線路複雜度及成 本負擔。 【發明内容】 本發明的目的是提供一種電源供應器及應用此電源 供應器之電子裝置，其利用倍壓電路設計便能達到雙輸出 電源之目的，使得變壓器能以單一次級繞組來運作而避免 傳統電源供應器的問題，同時也能獲得較佳的輸出電壓穩 定性。 本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技 術特徵中得到進一步的了解。 為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發 明一實施例提出一種電源供應器，包括變壓器、返馳式切 換電路、第一整流濾波電路以及倍壓電路。變壓器包括初 級繞組及次級繞組。返驰式切換電路電性連接一直流電源 及初級繞組，變壓器係在返驰式切換電路之切換動作下儲 存及釋放直流電源的電能。第一整流濾波電路電性連接次 級繞組，並用以產生第一輸出電壓。倍壓電路電性連接次 級繞組，並用以產生第二輸出電壓。 為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發 明另一實施例提出一種電子裝置，包括主控單元及電源供 應器。電源供應器電性連接該主控單元，並包括變壓器、 7

200847601一A 返馳式切換電路、第一整流濾波電路以及倍壓電路。變题 器包括初級繞組及次級繞組。返馳式切換電路電性連接一 直流電源及初級繞組，變壓器係在返馳式切換電路之切換 動作下儲存及釋放直流電源的電能。第一整流濾波電路電 性連接次級繞組，並用以產生第一輸出電壓。倍壓電路電 性連接次級繞組，並用以產生第二輸出電壓。 為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發 明再一實施例提出一種電源供應器，包括變壓器、返馳式 ( 切換電路、第一整流濾波電路以及倍壓電路。變壓器包括 初級繞組及次級繞組，次級繞組具有一第一端及一第二 端。返馳式切換電路電性連接一直流電源及初級繞組。變 壓器係在返馳式切換電路之切換動作下儲存及釋放直流 電源的電能。第一整流濾波電路電性連接次級繞鮏，並用 以產生第一輸出電壓。第一整流濾波電路包括一電容及一 一極體’ 一極體之陽極電性連接次級繞組的第一端，電容 t 電性連接於二極體之陰極及次級繞組的第二端之間。倍塵 、 電路電性連接次級繞組，並用以產生第二輸出電壓。倍麈 電路包括一儲能元件、一整流元件和一第二整流濾波電 路。儲能元件及整流元件係串聯於次級繞組的第一端及第 一端之間，當初級繞組接收直流電源時，整流元件為導通 狀恕’使得儲能元件充電產生一直流準位。第二整流濾波 電路電性連接儲能元件，並根據儲能元件的直流準位及第 輸出電壓而產生第二輸出電壓。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 8 20084760 1W3455pa 懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下： 【實施方式】 請參照第2圖，本發明較佳實施例之電子裝置包 括整流濾波電路21、主電源供應器22、輔助電源供應器 23以及主控單元24。於本實施例中，電子裝置2〇為一投 影機，主控單元24例如是包括照明系統、投影模組及保 C 護電路任一者（圖未示）等。整流電路21可將一般家用 交流電源AC分別轉換為直流電源vi、V2至對應之主電 源供應器22及辅助電源供應器23。主電源供應器22用以 提供主控單元24正常操作時其照明系統及投影模組所需 之較大主電源V3，辅助電源供應器23則可提供主控單元 24於待機狀態下所需之待機電源V4以及輔助電源供應器 23中保護電路所需之保護電源。 請參照第3圖，相較於傳統的輔助電源供電設計（如 I 第1圖所示），辅助電源供應器23係利用了倍壓電路260 來達到雙輸出之目的。辅助電源供應器23包括返驰式切 換電路230、變壓器240、第一整流濾波電路250、倍壓電 路 260 〇 變壓器240包括極性相反之初級繞組241及次級繞組 242。返馳式切換電路230包括脈波寬度調變（puise width Modulation，PWM )控制單元231及開關元件232。電性連 接初級繞組241之開關元件232例如為閘流體（thyristor ) 9 20084760 1W3455pa 或電晶體元件，於本實施例中開關元件232為一電晶體元 件。脈波寬度調變控制單元231用以輪出PWM二:訊號 來控制開關元件232之開關動作。藉此，直流電源v2: 能量可在返耽式切換電路230之切換動作下，於開關元件 232導通時，儲存於變壓器240中。 第一整流濾波電路250包括二極體di及電容C1。二 極體D1之陰極電性連接至電容C1之正端，二極體di之 %極電性連接至次級繞組242之第一端a，電容c 1之另一 ί 端則電性連接至地端。其中，次級繞組242之打點端（第二 端b)接地，如第3圖所示。 於本實施例中，倍壓電路260則包括儲能元件261、 整流元件262及第二整流濾波電路263。儲能元件261例 如使用電容C2,整流元件262例如使用二極體〇2，第二 整流濾波電路263則可如第一整流濾波電路25〇般使用二 極體D3及電容C3之架構。儲能元件261錢流元件施 係串聯於次級繞組242之第一端&和第二❾之間，亦即 、-極體D2之陽極及陰極分別電性連接至地端及電容以 的:端，電容C2之另-端則電性連接次級繞組242之第 端a。第一整流濾波電路263則電性連接儲能元件， 且-極體D3之陽極及陰極分別電性連接電容c2及電容 C3 ’電各C3之另-端則電性連接至地端。 如上所述，當開關元件232導通時，變壓器24〇會儲 存直流電源V2之能量（電能）。此時次級繞組242之感應極 性與初級繞組241的極性相反，而與二極體的之偏壓極

W3455PA 200847601 性相同，但與兩二極體D1、D3之偏壓極性不同。因此二 極體D2呈導通狀態，初級繞組241會將部分電能傳遞至 次級繞組242,此時次級繞組242的電能將經由與二極體 D2及電容C2構成之迴路而部分流入並儲存於電容C2。 藉此’在開關元件232導通時，儲能元件261之電容C2 可充電至一直流準位。直流電源V2之電壓準位以+38〇伏 特為例，電谷C2之直流準位值係為直流電源v；2之電壓準 位經初級繞組241與次級繞組242之線圈匝數比轉換而得

之數值，例如為+24伏特（此時電容C2電性連接二極體 D2之一端為鬲電位，另一端為低電位）。較佳地，電容c2 可採用較小之電容值，以便較快充飽達到所需之直流準 位0 、，當開關元件232截止後，變壓器24〇兩側、燒組之極性 逆轉此日η級繞組242之感應極性與二極體D2之偏壓 極性不同’但與兩個二極體m，D3之偏極性相同。因 此兩個二極體m、D3呈導通㈣，而d 不導通狀態，同時次級繞故242、蚀—1了1為截止 %、、且242、儲此凡件261及筐-敫 流渡波電路263形成1路，次級繞組24 敕二^ 波電路250形成另一迴路。 第正机濾 能可分別流入兩電容二=，；1繞組242之儲存電 及提供予保護電路之保護電、二產=需之待機電源V4 畏電源V5。其中，電容c3右兩太 生之跨磨值相當於電容c 上產 (+24伏特）的疊加。 之跨壓值 值传-提的是，_目前—般的pFc電路設計，辅助

20084760 lrW3455PA - 電源供應器23所接收之直流電源V2可不受交流電源ac 的大小影響而保持穩定。此外，返驰式切換電路230之脈 波寬度調變控制單元231亦如習知所述，根據電性連接於 脈波寬度調變控制單元231和第一輸出電壓的輸出端c之 間的回授電路270對於待機電源V4的偵測結果，來控制 開關元件232之開關動作，以調整輸入變壓器240之能量 而穩定待機電源V4之輸出電壓。因此，在回授控制下， 待機電源V4之電壓準位（即電容C1之跨壓值）可保持在 f 約+6伏特。如此一來，保護電源V5之電壓準位（即電容 C3之跨壓值）係可維持在約+3〇 (=24+6)伏特左右。 亦即，只要回授控制正常且直流電源V2穩定，在變 壓器240之特定匝數比設計下，保護電源V5可獲得穩定 之輸出電壓（由跟匝數比相關之感應電壓及待機電源V4 之輸出電壓決定）而不會有習知中受到待機電源V4之負 載電流影響的問題。且透過倍壓電路260之設計，輔助電 源供應器23只要以使用單一次級繞組242之變壓器240 I 便能獲得雙輸出之效果，成本及線路複雜度均可較傳統設 計大幅降低。 本發明上述實施例所揭露之可提供雙輸出電源之電 源供應器及應用此電源供應器之電子裝置，係利用倍壓電 路之設計來同時產生如待機電源及保護電源，使得變壓器 能以單一次級繞組來運作，避免傳統電源供應器的變壓器 問題，且能獲得較佳的輸出電壓穩定性。實施例中第一整 流濾波電路及倍壓電路内部的各電子元件於其他實施例 12

W3455PA 200847601 中皆可視實際需要作改變，或者 外，兩輸出電源也可作為電子壯^ I"、電源及保護電源 域之通常知識者應可充分理解 1他供電，相關領 此，雷泝供雍哭敫駚々加 連用’在此遂不贅述。藉 此Ui、應d體之供電表現將可較習知 升，電子裝置也可無須增設稃懕弋 ^ " 田 可大幅降低成本及祕複雜度。 （彳目關凡仵 4上所述雖然本發明已以—較佳實施例揭露如上， 然其並非用錄定本發明。任何㈣技術領域巾具有通常 知識者、，在不脫離本發明之精神和範_，#可作各種之 更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍#減附之申請專 利fe圍所界定者為準。另外本翻的任—實施例或申請專 利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特 點。此外，摘要部分和標題僅是用來辅助專利文件搜尋之 用，並非用來限制本發明之權利範圍。 13

'W3455PA 200847601 【圖式簡單說明】 第1圖係習知辅助電源供應器之示意圖。 第2圖係本發明較佳實施例之電子裝置。 第3圖係實施第2圖電子裝置之一種辅助電源供應器 實施例之示意圖。

200847601W3455PA 【主要元件符號說明】 100、23 :輔助電源供應器 110、230 :返馳式切換電路 120、 240 ··變壓器 121、 241 :初級繞組 122、 123、242 :次級繞組 130、250 :第一整流濾波電路 140、263 :第二整流濾波電路 150、270 :回授電路 231 ··脈波寬度調變控制單元 232 :開關元件 261 :儲能元件 262 :整流元件 20 :電子裝置 21 :整流電路 22 :主電源供應器 25 ··主控單元 % D1〜D3 :二極體 C1〜C3 :電容 V2 :直流電源 V4 :待機電源 V5 :保護電源 a ·第*^端 b :第二端 c :輸出端 15

Claims (1)

1. W3455PA 200847601 十、申請專利範圍： 1 · 一種電源供應器，包括·· 一變壓器，包括一初級繞組及—次級繞缸； 一返驰式切換電路，電性連接一直流電源及 組’該變壓器係在該返驰式切換電路之切動；：二、、九 釋放該直流電源的電能； 、動作下儲存及 一第一整流濾波電路，電彳生表 產生-第-輸出電壓；以及連接錢級繞組，並用以 -倍壓電路，電性連接該次級繞組，並用 二輸出電壓。 厓玍弟 ^如申請專利範圍第1項所述之電源供應器， 返驰式切換電路包括-脈波寬度調變控制單元及：開;; =單該=?/電性連接該初級繞組，該脈波寬度調變 L制早凡係根據-回授電路之制結果來 „動作’其中該回授電路電性連接於該脈波。ς 1. =制早兀和該第一整流濾波電路之該第 輸出端之間。 干』山电&07 防3-. ΓΓγ專利乾圍第2項所述之電源供應器’其中該 開關兀件為-閘流體元件或—電晶體元件。 Α 4α如中請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該 二人級l组=有-第_端及—第二端，該倍壓電路包括： 件及一整流元件，係串聯於該第一端及該第 該初級繞組接收該直流電源時，該整流元件 為導通狀悲’使得該儲能元件充電產生—直料位；以及 16 W3455PA 200847601 一第二整流濾波電路， 該直流準位及該第—輪 f連接该儲能元件，並根據 木备出電壓而產生琴 5·如申請專利範 、μ弟一輸出电壓。 儲能元件為一第一恭办“項所述之電源供應器，其中讀 第二整流濾、波電路包:—f整流疋件為—第一二極體，讀 一電容電性連接於兮^二電容及—第二二極體，該第 間，該第-二極體二：一端及該第一二極體之陰極之 體之陽極電性連接 5電性連接該第二端，該第二二麵 連接於該第_ 二弟—二極體之陰極，該第二電容電性 a 體之陰極及該第二端之間。 6. 如申請專刹梦m松 舳之間。 次級繞組具有一第第\項所述之電源供應器，其中讀 包括-第三電容 ^及:第二端，該第一整流遽波電略 性連接該第—端，：ff二極體’該第三二極體之陽極電 陰極及該第二端之^ —電*電性連接於該第三二極體< 7. -種電子襞置，包括： 一主 Hg - 徑早兀；以及 電路包括原仏應電路，電性連接該主控單元，該電源供應 是壓器，包括一勒級繞組及一次級繞組； 級心日Z返规式切換電路，電性連接一直流電源及該初 、、八汲，忒變壓器係在該返馳式切換電路之切換 存及釋放該直流電源的電能； 、乍下儲 一第一整流濾波電路，電性連接該次級繞組，並 用以產生—第一輪出電壓；以及 17 W3455PA 200847601 ' ^倍壓電路，雷k Μ接該次級繞組，並用以產生 如申請專利範圍第7項所逃 該返 馳式切換電路包括一脈浊會库& ^ ^ 皮見度調變控制單元及一開關凡 件，該開關元件電性連接兮如 ^ ^要該初級繞組，該脈波寬度調變控 H <目授電路之偵测結果來控制該開關元件 之開關動作^其中該回授電路電性電性連接於該脈波寬度

   調變控制單TL和㈣-整流渡波電路之該第一輸出電壓 的輸出端之間。 9.如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中該開 關元件為一閘流體元件或一電晶體元件。 10·如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該 次級繞組具有-第-端及—第二端，該倍壓電路包括： -儲能70件及-整流元件，係串聯於該第—端及該第 一端之間，當該初級繞組接收該直流電源時，該整流元件 為導通狀·％，使得該儲能元件充電產生一直流準位；以及 一第二整流濾波電路，電性連接該儲能元件，並根據 該直流準位及該第一輸出電壓而輸出該第二輸出電壓。 11·如申請專利範圍第1〇項所述之電子裝置，其中該 儲能元件為一第一電容，該整流元件為一第一二極體，該 第二整流濾波電路包括一第二電容及一第二二極體，該第 一電容電性連接於該第一端及第一二極體之陰極之間，該 第一一極體之1%極電性連接該第二端，該第二二極體之陽 極電性連接該第一二極體之陰極，該第二電容電性連接於 200847601 fW3455PA ι 該第二二極體之陰極及該第二端之間。 12·如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該 次級繞組具有一第一端及一第二端，該第一整流濾波電路 包括一第三電容及一第三二極體，該第三二極體之陽極電 性連接該第一端，該第三電容電性連接於該第三二極體之 陰極及該第二端之間。 13.如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該 第一輸出電壓係作為該主控單元之待機電源。 / 14.如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，係為一 投影機。 15. —種電源供應器，包括： 一變壓器，包括一初級繞組及一次級繞組，該次級繞 組具有一第一端及一第二端； 一返馳式切換電路，電性連接一直流電源及該初級繞 組，該變壓器係在該返驰式切換電路之切換動作下儲存及 釋放該直流電源的電能； ； 一第一整流濾波電路，電性連接該次級繞組，並用以 產生一第一輸出電壓，該第一整流濾波電路包括一電容及 一二極體，該二極體之陽極電性連接該次級繞組的該第一 端，該電容電性連接於該二極體之陰極及該次級繞組的該 第二端之間；以及 一倍壓電路，電性連接該次級繞組，並用以產生一第 二輸出電壓，該倍壓電路包括： 一儲能元件及一整流元件，係串聯於該次級繞組 200847601 W3455pa k 的該第一端及該第二端之間，當該初級繞組接收該直 流電源時，該整流元件為導通狀態，使得該儲能元件 充電產生一直流準位；以及 一第二整流濾波電路，電性連接該儲能元件，並 根據該直流準位及該第一輸出電壓而產生該第二輸 出電壓。 16.如申請專利範圍第15項所述之電源供應器，其中 該儲能元件為一第一電容，該整流元件為一第一二極體， ， 該第二整流濾波電路包括一第二電容及一第二二極體，該 第一電容電性連接於該次級繞組的該第一端及該第一二 極體之陰極之間，該第一二極體之陽極電性連接該次級繞 組的該第二端，該第二二極體之陽極電性連接該第一二極 體之陰極，該第二電容電性連接於該第二二極體之陰極及 該次級繞組的該第二端之間。 20