TW201131953A - Power supply with reduced power consumption - Google Patents

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201131953 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電源供應器’特別是關於一種降低功率 耗損的電源供應器。 【先前技術】 圖1係習知的交流轉直流電源供應器(AC/DC power supply)應用在發光二極體(Light Emitting Diode，LED)負載的 φ 示意圖。交流輸入電壓通常是110V或220V，現在已有電源 供應器設計成可以接受90V〜264V寬範圍的輸入電壓。交流輸 入電壓經過交流轉直流整流器(AC/DC rectifier)1〇轉變成包含 漣波的直流電Vin，再由直流電源轉換器(DC/DCConvertei〇12 負責產生穩定的輸出電壓Vout給LED負載14。直流電源轉換 器12為維持穩定的輸出電壓Vout，而且要滿足較寬範圍的輸 入電壓Vin，其正常操作的工作週期(如以Cyde)不能太大因 此電源轉換的效率會受到限制。直流電源轉換器12的輸出電 • 壓伽採用分散方式供電給LED負載Μ。因為不同型式的 ㈣有不同的順向偏壓，若要滿足各種型式W LED，比較簡 單且常^作法是採驗高簡定的輸出電壓
Vout，例如 5v但疋如此-來，對於順向偏壓較低的負載μ，就會 產生較大的功率耗損。 ® 2剌知的_式電職應㈣示意圖 ，變壓器的一 次侧連，電力控制開關16，二次侧連接整流紐器Μ。為了 產生固疋的輸出電壓v〇ut，必須利用迴授補償電路如細輸
ISI 3 201131953 出電壓Vout，得到的資訊透過隔離電路22傳送到一次側的開 關驅動電路24，以調整電力控制開關16的責任週期，進而維 持穩定的輸出電壓Vout ’因此構成一個閉迴路⑼〇se_1〇〇p)控制 的直流電源轉換器。隔離電路22通常為光搞合器或變壓器。 美國專利號5,894,412揭露了固定工作週期的開迴路 (open-loop)的隔離式電源供應器，再於負載端之間連接直流電 源轉換器以求最佳的工作功率。此隔離式電源供應器的優點是 不需要隔離電路’但是開迴路的隔離式電源供應器的輸出電壓 ® 會受到負載和輸入電壓的改變而產生較大的變動，因而有輸出 過電壓或欠電壓的情況發生。 因此，一種穩定輸出且降低功率耗損的電源供應器乃為所 冀。 【發明内容】 本發明的目的’在於提出一種穩定輸出且降低功率耗損的 電源供應器。 φ 根據本發明’一種降低功率耗損的電源供應器係包含隔離 式電源轉換器及直流電源轉換器。該隔離式電源轉換器包含一 次侧繞組連接電力控制開關，二次侧繞組產生第一輸出電壓， 以及位於一次侧的輔助繞組產生與該第一輸出電壓成比例的 電壓信號，用以穩定該第一輸出電壓。該直流電源轉換器將該 第一輸出電壓轉換為第二輸出電壓供應負載端^該第一輸出電 壓大於該第二輸出電壓。 201131953 【實施方式】 圖3係本發明的第一實施例，此電源供應器包含隔離式 電源轉換器30及直流電源轉換器34。隔離式電源轉換器3〇 除了於一次側繞組N1連接電力控制開關16 ’二次侧繞組n2 連接整"il濾波器18以外，更包括位於一次侧的辅助繞組N3。 此輔助繞組N3輸出的電壓信號S1經過控制電路32乘上二次 側繞組N2與輔助繞組N3的匝數&N2:N3，不需要隔離電路 22便可以於一次側得知輪出電壓v〇ut的數值。所以，控制電 路32可以依據電壓信號S1來控制電力控制開關16調整電源 轉換器，以維持穩定的輸出電壓v〇ut給直流電源轉換器34， 同時還可以做到過電壓和欠電壓保護的魏。最後由直流電源 轉換器34根據負載的特性將輸出電壓v〇ut做最佳化的轉換， 降低負載端造成的功率損耗。隔離式電源轉換器3〇的架構可 以採用全橋式(fiill-bridge)、半橋式(i^fibridge)、推挽式 (push-pull)、順向式(forward)、馳返式(flyback)、降壓式(buck) 或升降屋式(buck-boost)。 圖4係本發_第二實施例，此電源縣器具有隔離式 電源轉換器36及直流電源轉換器34，還包含功率因素改善器 (power-factor corrector，PFC)40。在隔離式電源轉換器 ％ 中， 電力控制開關16改以固定的工期切換，控制電路38取得 輔助繞組N3輸出㈣壓信號S1之後，傳送錢給功率因素 改善器40，調整隔離式電源轉換器36的輸人觀以維持穩定 的輸出電壓Vout。功率因素改善器4〇除了改善功率因素之 外，還可以接受較寬範圍的輸入電墨Vin，轉換成較高的直流 5 201131953 電壓給下一級的電源轉換器。功率因素改善器40的結構可以 採用典型的升壓式(boost)電路。 圖5係在圖3的實施例中使用馳返式電源轉換器，輔助 繞組N3的電壓信號S1和二次側繞組N2的輸出電壓v〇ut為 K3:N2的比例關係，因此控制電路40根據此電J1信號S1適當 調整一次側的電力控制開關SW的工作週期，就可以達到維 持輸出電壓Vout穩定的目的。
圖6係本發明應用於LED負載的實施例之示意圖。交流 輸入電源經過交流轉直流整流器10轉變成直流電Vin，功率 因素改善器4〇將電壓Vin提升後送給具有輔助繞組的隔離式 電源轉換器36,再將此隔離式電源轉換器36的輸出v〇ut連接 到分散式的直流電源轉換器34，最後由直流電源轉換器34各 自依LED負麟性而自動碰其供應的輸出電壓和電流以符 合LED的需求。隔離式電源轉換器3㈣輸出電墨偏受到 監控並回制前_功率目纽善器4G，同時還具有過電壓
和欠電壓碰的功能。適當提高隔離式魏轉換器％的輸出 電堅v〇ut並採心散^^供電給直流電;轉彳m4，可以 降低在隔離式電源轉換器36和直流電源轉換器34之間線路上 ，進而減少線路上的鋼損。直流電轉換ϋ 34的輸出 山堅疋依LE^)負載特性而自動調整，因此可以降低led負載 端的功率耗損’提高使用杜 _ 、 失、提升整體電路的效率轉。此實施例_地減少電力損 的，Γ魏實蝴所作的錢料闡明之目 …“疋發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教
Uj 201131953 導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例 係為解說本發_原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例 利用本發明在實際顧上而選擇及敘述，本發明的技術思想企 圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。 【圖式簡單說明】 圖1係習知的交流轉直流電源供應器應用在發光二極體 Φ 負載的示意圖； 圖2係習知的隔離式電源供應器； 圖3係本發明的第一實施例； 圖4係本發明的第二實施例； 圖5係在圖3的實施例中使用馳返式電源轉換器；以及 圖6係本發明應用於LED負载的實施例之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 交流轉直流整流器 12 隔離式電源供應器 14 LED負載 16 電力控制開關 18 整流濾波器 20 迴授補償電路 22 隔離電路 24 開關驅動電路 201131953 隔離式電源轉換器 控制電路 直流電源轉換器 隔離式電源轉換器 控制電路 功率因素改善器 驰返式電源轉換器 整流濾波器 控制電路

Claims (1)

  1. 201131953 七、申請專利範圍： 1. 一種降低功率耗損的電源供應器，包含： 隔離式電源轉換器，包含： 一次側繞組連接電力控制開關； 二次侧繞組產生第一輪出電壓；以及 位於-次側的輔助繞組產生與該第一輸出電壓成比例的電壓 k號，用以穩定該第一輸出電壓；以及 直流電源轉換器連接該隔離式電源轉換器，將該第一輸出電麗轉 換為第二輸出電壓供應負載端； 其中該第一輸出電壓大於該第二輸出電壓。 2. 如請求項丨之電源轉換器，其中該隔離式電源轉換器更包括控 制電路根_電驗餘繼電力控制開關。 3. ^請求項丨之電轉翻，更包括功相素改善器連接該隔離 ，電源轉換H ’提供第二輪^電壓給該隔離式電源轉換器。 4. 如清求項3之電轉換n，其中該隔離式電源轉換器更包括控 制電路根_龍_控繼裤因纽善^ 出電壓以穩定該第-輸出電壓。 ^ 一輸 5. T求項4之電源轉換器，其中該電力控制_具有固定工作 週期。 6 2求項3之電源轉換器，其中該功率因素改善器包含升壓式 7 Ϊ明=之電源轉換器，其中該隔離式電源轉換器包含全橋 t 推拉式、順向式、驰返式、降壓式或升降塵式電 9 201131953 8.如請求項1之電源轉換器，其中該直流電源轉換器包含控制電 路偵測該負載端以調整該第二輸出電壓。
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