TW201411976A - 應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路包含一電阻、一旁路單元、一電感變壓器及一控制信號產生器。該電阻是用以耦接至該轉換器的橋式整流器，以降低該轉換器開機後的一突波電流；該旁路單元具有二端和一控制端，其中該旁路單元的二端是分別耦接於該電阻的二端；該電感變壓器是耦接於該電阻；該控制信號產生器是耦接於該電阻、該旁路單元和該電感變壓器，用以根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生一控制信號至該旁路單元的控制端，以開啟該旁路單元。
Description
本發明是有關於一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路及其操作方法，尤指一種不僅可抑制突波電流，亦可降低轉換器的功率損耗的突波電流抑制電路及其操作方法。
一般而言，交流電壓轉直流電壓的電源產品在橋式整流器後會加上電解電容將交流電濾成直流電，其中在交流電源接上電源產品之前，電解電容上的電壓為零。因為在電源產品的開機瞬間，輸入的交流電壓與電解電容上的電壓不同，所以電源產品會根據式(1)，產生突波電流，或稱為湧浪電流(Inrush Current)，其中突波電流可能會造成電源產品內的保險絲(Fuse)或橋式整流器損毀。
如式(1)所示，I為突波電流、t為時間、V為電解電容上的電壓以及C為電解電容的電容值。
在先前技術中，降低突波電流最有效的方式是串聯一個熱敏電阻，以減低電解電容上的電壓變動率，使得突波電流被減低。然而，熱敏電阻會造成電源產品具有額外的功率損耗。另外，抑制突波電
流的熱敏電阻在電源產品開機後會因為電源產品的環境溫度上升而使電阻值下降，導致電源產品熱啟動時，熱敏電阻抑制突波電流的效果降低。因此，對於電源產品的設計者而言，先前技術並不是一個好的選擇。
本發明的一實施例提供一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路。該突波電流抑制電路包含一電阻、一旁路單元、一電感變壓器及一控制信號產生器。該電阻是用以耦接至該轉換器的橋式整流器，以降低該轉換器開機後的一突波電流；該旁路單元具有二端和一控制端，其中該旁路單元的二端是分別耦接於該電阻的二端；該電感變壓器是耦接於該電阻；該控制信號產生器是耦接於該電阻、該旁路單元和該電感變壓器，用以根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生一控制信號至該旁路單元的控制端，以開啟該旁路單元。
本發明的另一實施例提供一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路的操作方法，其中該突波電流抑制電路包含一電阻、一旁路單元、一電感變壓器及一控制信號產生器，且該控制信號產生器包含一整流單元、一分壓單元、一穩壓單元及一保護單元。該操作方法包含當該轉換器開機後，該電阻降低該轉換器的橋式整流器的一突波電流；該控制信號產生器根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生一控制信號至該旁路單元的控制端，以開
啟該旁路單元。
本發明提供一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路及其操作方法。該突波電流抑制電路及該操作方法是當一轉換器開機後，來自一橋式整流器的一輸入電流先是通過一電阻至該轉換器內的其他電路。此時，一旁路單元是為一開路狀態，且該電阻可抑制該轉換器開機後的一突波電流。然後，當一電感變壓器的中心抽頭的電壓可使一控制信號產生器產生一控制信號時，該旁路單元會根據該控制信號開啟。此時，因為該輸入電流是流過該旁路單元，所以該輸入電流不會流經該電阻，導致該轉換器的功率損耗降低。另外，由於該輸入電流不會流經該電阻造成該電阻的溫度升高，所以在該轉換器的熱開機的條件下，該電阻還是具有抑制該突波電流的效果。因此，相較於先前技術，本發明不僅可抑制該突波電流，亦可降低該轉換器的功率損耗。
請參照第1圖，第1圖是為本發明的一實施例說明一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路100的示意圖。突波電流抑制電路100包含一電阻102、一旁路單元104、一電感變壓器106及一控制信號產生器108。如第1圖所示，電阻102是用以耦接至轉換器的一橋式整流器110，以降低轉換器開機後的一突波電流(IR)，其中電阻102是可為一熱敏電阻(thermistor)，且具有一正溫度係數或一負溫度係數。另外，在本發明的另一實施例中，電
阻102是可為一非熱敏電阻。旁路單元104具有二端和一控制端，其中旁路單元104的二端是分別耦接於電阻102的二端，其中旁路單元104是可為一N型金氧半電晶體、一P型金氧半電晶體或一矽控整流器(silicon-controlled rectifier,SCR)。電感變壓器106是耦接於電阻102，其中電感變壓器106是包含於轉換器的一功率因數矯正電路(Power Factor Correction,PFC)112。控制信號產生器108是耦接於電阻102、旁路單元104和電感變壓器106，用以根據電感變壓器106的中心抽頭CT的電壓VC，產生一控制信號CS至旁路單元104的控制端，以開啟旁路單元104。
如第1圖所示，控制信號產生器108包含一整流單元1082、一分壓單元1084、一穩壓單元1086及一保護單元1088。整流單元1082是耦接於電感變壓器106的中心抽頭CT，用以整流並濾波中心抽頭CT的電壓VC，以產生一第一電壓V1；分壓單元1084是耦接於整流單元1082，用以根據第一電壓V1，產生控制信號CS；穩壓單元1086是耦接於分壓單元1084，用以穩定控制信號CS；保護單元1088是耦接於穩壓單元1086，用以限制控制信號CS的電壓準位，以保護旁路單元104。
如第1圖所示，整流單元1082包含一第一電阻10822、一第一電容10824、一第一二極體10826及一第二二極體10828。第一電阻10822具有一第一端，耦接於電感變壓器106的中心抽頭CT，及一第二端；第一電容10824具有一第一端，耦接於第一電阻10822的
第二端，及一第二端；第一二極體10826具有一第一端，耦接於第一電容10824的第二端，及一第二端；第二二極體10828具有一第一端，耦接於電阻102和電感變壓器106，及一第二端，耦接於第一二極體10826的第一端。
分壓單元1084包含一第二電阻10842及一第三電阻10844。第二電阻10842具有一第一端，耦接於第一二極體10826的第二端，及一第二端，耦接於旁路單元104的控制端；第三電阻10844具有一第一端，耦接於第二電阻10842的第二端，及一第二端，耦接於電阻102和電感變壓器106。穩壓單元1086包含一第二電容10862，具有一第一端，耦接於旁路單元104的控制端，及一第二端，耦接於電阻102和電感變壓器106。保護單元1088包含一稽納二極體(Zener Diode)10882，具有一第一端，耦接於旁路單元104的控制端，及一第二端，耦接於電阻102和電感變壓器106，其中保護單元1088是用以限制控制信號CS的電壓準位以保護旁路單元104。
如第1圖所示，當轉換器開機後，來自橋式整流器110的輸入電流IC是通過電阻102至轉換器內的其他電路。亦即電感變壓器106的中心抽頭CT的電壓VC還不能使控制信號產生器108產生控制信號CS，所以此時旁路單元104是為一開路狀態，且電阻102可抑制轉換器開機後的突波電流(IR)。但當電感變壓器106的中心抽頭CT的電壓VC可使控制信號產生器108產生控制信號CS時，旁路單元104會根據控制信號CS開啟。此時，因為輸入電流IC是
流過旁路單元104，所以輸入電流IC不會流經電阻102，導致轉換器的功率損耗降低。另外，由於輸入電流IC不會流經電阻102造成電阻102的溫度升高，所以在轉換器的熱開機的條件下，電阻102還是具有抑制突波電流(IR)的效果。
另外，本發明並不受限於第1圖中的整流單元1082、分壓單元1084、穩壓單元1086及保護單元1088的架構，亦即只要是具有上述功能的整流單元、分壓單元、穩壓單元及保護單元皆落入本發明的範疇。
請參照第1圖和第2圖，第2圖係為本發明的另一實施例說明一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路100的操作方法的流程圖。第2圖的操作方法是利用第1圖的突波電流抑制電路100說明，詳細步驟如下：步驟200：開始；步驟202：當轉換器開機後，電阻102降低轉換器的橋式整流器110的一突波電流(IR)；步驟204：整流單元1082整流並濾波電感變壓器106的中心抽頭CT的電壓VC，以產生一第一電壓V1；步驟206：分壓單元1084根據第一電壓V1，產生控制信號CS至旁路單元104的控制端；步驟208：旁路單元104根據控制信號CS開啟；
步驟210：結束。
在步驟202中，如第1圖所示，當轉換器開機後，來自橋式整流器110的輸入電流IC是通過電阻102至轉換器內的其他電路，此時旁路單元104是為一開路狀態，以及電阻102可減低轉換器的電解電容上的電壓變動率，使得突波電流(IR)被減低，其中電阻102是可為一熱敏電阻，且具有一正溫度係數或一負溫度係數。另外，在本發明的另一實施例中，電阻102是可為一非熱敏電阻。在步驟204中，控制信號產生器108的整流單元1082用以整流並濾波中心抽頭CT的電壓VC，以產生第一電壓V1。在步驟206中，控制信號產生器108的分壓單元1084可根據第一電壓V1，產生控制信號CS。另外，如第1圖所示，控制信號產生器108的穩壓單元1086可穩定控制信號CS，以及控制信號產生器108的保護單元1088可限制控制信號CS的電壓準位，以保護旁路單元104。在步驟208中，旁路單元104可根據控制信號CS開啟，其中旁路單元104是可為一N型金氧半電晶體、一P型金氧半電晶體或一矽控整流器。此時，如第1圖所示，旁路單元104後，因為輸入電流IC是流過旁路單元104，所以輸入電流IC不會流經電阻102，導致轉換器的功率損耗降低。另外，由於輸入電流IC不會流經電阻102造成電阻102的溫度升高，所以在轉換器的熱開機的條件下，電阻102還是具有抑制突波電流(IR)的效果。
綜上所述，本發明所提供的應用於交流電壓轉直流電壓的轉換
器的突波電流抑制電路及其操作方法，是當轉換器開機後，來自橋式整流器的輸入電流先是通過電阻至轉換器內的其他電路。此時，旁路單元是為開路狀態，且電阻可抑制轉換器開機後的突波電流。然後，當電感變壓器的中心抽頭的電壓可使控制信號產生器產生控制信號時，旁路單元會根據控制信號開啟。此時，因為輸入電流是流過旁路單元，所以輸入電流不會流經電阻，導致轉換器的功率損耗降低。另外，由於輸入電流不會流經電阻造成電阻的溫度升高，所以在轉換器的熱開機的條件下，電阻還是具有抑制突波電流的效果。因此，相較於先前技術，本發明不僅可抑制突波電流，亦可降低轉換器的功率損耗。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧突波電流抑制電路
102‧‧‧電阻
104‧‧‧旁路單元
106‧‧‧電感變壓器
108‧‧‧控制信號產生器
110‧‧‧橋式整流器
112‧‧‧功率因數矯正電路
1082‧‧‧整流單元
1084‧‧‧分壓單元
1086‧‧‧穩壓單元
1088‧‧‧保護單元
10822‧‧‧第一電阻
10824‧‧‧第一電容
10826‧‧‧第一二極體
10828‧‧‧第二二極體
10842‧‧‧第二電阻
10844‧‧‧第三電阻
10862‧‧‧第二電容
10882‧‧‧稽納二極體
CT‧‧‧中心抽頭
CS‧‧‧控制信號
IC‧‧‧輸入電流
VC‧‧‧電壓
V1‧‧‧第一電壓
200-210‧‧‧步驟
第1圖是為本發明的一實施例說明一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路的示意圖。
第2圖係為本發明的另一實施例說明一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路的操作方法的流程圖。
100‧‧‧突波電流抑制電路
102‧‧‧電阻
104‧‧‧旁路單元
106‧‧‧電感變壓器
108‧‧‧控制信號產生器
110‧‧‧橋式整流器
112‧‧‧功率因數矯正電路
1082‧‧‧整流單元
1084‧‧‧分壓單元
1086‧‧‧穩壓單元
1088‧‧‧保護單元
10822‧‧‧第一電阻
10824‧‧‧第一電容
10826‧‧‧第一二極體
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10842‧‧‧第二電阻
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10882‧‧‧稽納二極體
CT‧‧‧中心抽頭
CS‧‧‧控制信號
IC‧‧‧輸入電流
VC‧‧‧電壓
V1‧‧‧第一電壓
Claims (16)
- 一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路，包含：一電阻，用以耦接至該轉換器的橋式整流器，以降低該轉換器開機後的一突波電流；一旁路單元，具有二端和一控制端，其中該旁路單元的二端是分別耦接於該電阻的二端；一電感變壓器，耦接於該電阻；及一控制信號產生器，耦接於該電阻、該旁路單元和該電感變壓器，用以根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生一控制信號至該旁路單元的控制端，以開啟該旁路單元。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該控制信號產生器包含：一整流單元，耦接於該電感變壓器的中心抽頭，用以整流並濾波該中心抽頭的電壓，以產生一第一電壓；一分壓單元，耦接於該整流單元，用以根據該第一電壓，產生該控制信號；一穩壓單元，耦接於該分壓單元，用以穩定該控制信號；及一保護單元，耦接於該穩壓單元，用以限制該控制信號的電壓準位，以保護該旁路單元。
- 如請求項2所述的突波電流抑制電路，其中該整流單元包含： 一第一電阻，具有一第一端，耦接於該電感變壓器的中心抽頭，及一第二端；一第一電容，具有一第一端，耦接於該第一電阻的第二端，及一第二端；一第一二極體，具有一第一端，耦接於該第一電容的第二端，及一第二端；及一第二二極體，具有一第一端，耦接於該電阻和該電感變壓器，及一第二端，耦接於該第一二極體的第一端。
- 如請求項2所述的突波電流抑制電路，其中該分壓單元包含：一第二電阻，具有一第一端，耦接於該第一二極體的第二端，及一第二端，耦接於該旁路單元的控制端；及一第三電阻，具有一第一端，耦接於該第二電阻的第二端，及一第二端，耦接於該電阻和該電感變壓器。
- 如請求項2所述的突波電流抑制電路，其中該穩壓單元包含：一第二電容，具有一第一端，耦接於該旁路單元的控制端，及一第二端，耦接於該電阻和該電感變壓器。
- 如請求項2所述的突波電流抑制電路，其中該保護單元包含：一稽納二極體(Zener Diode)，具有一第一端，耦接於該旁路單元的控制端，及一第二端，耦接於該電阻和該電感變壓器。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該電阻是為一熱敏電阻(thermistor)，且具有一正溫度係數。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該電阻是為一熱敏電阻，且具有一負溫度係數。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該電阻是為一非熱敏電阻。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該旁路單元是為一金氧半電晶體。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該旁路單元是為一矽控整流器(silicon-controlled rectifier,SCR)。
- 如請求項1所述的突波電流抑制電路，其中該電感變壓器是包含於該轉換器的一功率因數矯正電路(Power Factor Correction,PFC)。
- 一種應用於交流電壓轉直流電壓的轉換器的突波電流抑制電路的操作方法，該突波電流抑制電路包含一電阻、一旁路單元、一電感變壓器及一控制信號產生器，其中該控制信號產生器包含一整流單元、一分壓單元、一穩壓單元及一保護單元，該操 作方法包含：當該轉換器開機後，該電阻降低該轉換器的橋式整流器的一突波電流；及該控制信號產生器根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生一控制信號至該旁路單元的控制端，以開啟該旁路單元。
- 如請求項13所述的操作方法，其中該控制信號產生器根據該電感變壓器的中心抽頭的電壓，產生該控制信號至該旁路單元的控制端包含：該整流單元整流並濾波該中心抽頭的電壓，以產生一第一電壓；及該分壓單元根據該第一電壓，產生該控制信號至該旁路單元的控制端。
- 如請求項14所述的操作方法，另包含：該穩壓單元穩定該控制信號；及該保護單元限制該控制信號的電壓準位。
- 如請求項15所述的操作方法，其中該保護單元限制該控制信號的電壓準位以保護該旁路單元。
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2012
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI762968B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-05-01 | 宏碁股份有限公司 | 可抑制湧浪電流和降低耗能之電源供應器及相關運作方法 |
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| Publication number | Publication date |
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