TW201418966A - 應用在具有時序控制需求之負載系統的電源供應裝置 - Google Patents

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    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

Abstract

本發明所提的電源供應裝置係透過其內的控制晶片來執行交流輸入電源的偵測,故而無須再額外地設置外部的獨立偵測線路(在控制晶片已具有偵測交流輸入電源之功能而言),從而不但可以降低設計成本,而且還不會有額外的待機損耗產生。另外,採用控制晶片來執行交流輸入電源之偵測的方式可有效地降低偵測偏差性,從而得以在容許的(準確的)時間(即,預設時間)內通知負載系統。再者,控制晶片可因應負載系統的應用需求而決定並調整產生指示訊號以通知負載系統的預設時間長短,故而得以通用地應用在不同類型之具有時序控制需求的負載系統中。

Description

應用在具有時序控制需求之負載系統的電源供應裝置
本發明是有關於一種電源轉換技術,且特別是有關於一種可以應用在具有時序控制需求之負載系統的電源供應裝置。
在某些具有時序控制(timing control)需求的負載系統中(load system,例如:顯示器系統),當其電源供應裝置(power supply apparatus)所接收的交流輸入電源(AC input power,例如市電)發生異常時(例如:斷電、消失),大多需藉由外部的獨立偵測線路(detection circuit)以執行偵測來通知負載系統。如此一來,一旦負載系統接獲通知,就會執行正常關機流程(normal shut-down procedure)以防止系統當機。
然而,現行用以執行交流輸入電源之偵測的偵測線路內所使用的元件較多,故而需要較大的硬體佈局面積與較高的設計成本。另外,現行用以執行交流輸入電源之偵測的偵測線路必須常態連結於交流輸入電源,故而會增加系統的待機損失。再者, 現行用以執行交流輸入電源之偵測的偵測線路的偵測偏差性較高,故而有可能無法於容許的(準確的)時間內通知負載系統,而且也無法通用地應用在不同類型之具有時序控制需求的負載系統中。
有鑒於此,本發明提供一種得以應用在具有時序控制需求之負載系統的電源供應裝置,其可以有效地解決先前技術所述及的問題。
基於上述,本發明之一示範性實施例提供一種電源供應裝置,其包括:轉換線路與控制晶片。其中,轉換線路用以對一交流輸入電源進行轉換,藉以提供一直流輸出電源給一負載系統。控制晶片耦接轉換線路,用以控制轉換線路的運作,並具有偵測所述交流輸入電源的功能。當控制晶片偵測出所述交流輸入電源發生異常時,則於一預設時間內產生一指示訊號以通知負載系統。
於本發明的一示範性實施例中,控制晶片包括:控制主體與指示單元。其中,控制主體用以控制轉換線路的運作,並對所述交流輸入電源進行偵測。指示單元耦接控制主體,用以反應於控制主體對所述交流輸入電源的偵測而決定是否於所述預設時間內產生所述指示訊號。
於本發明的一示範性實施例中,控制主體係透過高壓啟 動接腳(high-voltage pin,HV pin)、足壓-欠壓接腳(brown-in & brown-out pin)、放電功能接腳(discharge function pin)、輸入電壓偵測接腳(Vac sense pin)或其之間的組合以偵測該交流輸入電源。
於本發明的一示範性實施例中,當控制主體偵測出所述交流輸入電源發生異常時,則控制指示單元於所述預設時間內產生所述指示訊號;以及當控制主體偵測出所述交流輸入電源未發生異常時,則控制指示單元停止產生所述指示訊號。
於本發明的一示範性實施例中,指示單元可以包括一延遲單元或一計數單元。
於本發明的一示範性實施例中,所述預設時間可以由負載系統的應用需求而決定。基此,所述預設時間為可調的。
於本發明的一示範性實施例中,轉換線路可以為以脈寬調變架構為基礎的轉換線路。基此,以脈寬調變架構為基礎的轉換線路的拓撲型式至少可以包括功率因素校正電源轉換拓撲、返馳式電源轉換拓撲、LLC諧振電源轉換拓撲、降壓式電源轉換拓撲、升降壓式電源轉換拓撲、庫克(Cuk)電源轉換拓撲或其之間的組合。
於本發明的一示範性實施例中,以脈寬調變架構為基礎的轉換線路至少可以包括:整流-濾波單元與轉換單元。其中,整流-濾波單元用以接收所述交流輸入電源,並對所述交流輸入電源進行整流與濾波。轉換單元耦接整流-濾波單元,用以反應於控制晶片的控制而對整流與濾波單元的輸出進行轉換,藉以產生所述 直流輸出電源。基此,控制主體可以耦接至整流-濾波單元的輸入或輸出以對所述交流輸入電源進行偵測。
於本發明的一示範性實施例中,負載系統可以反應於所述指示訊號而執行一正常關機流程,且負載系統至少可以包括顯示器系統。
基於上述,本發明所提的電源供應裝置得以應用在具有時序控制需求的任一負載系統中,且其主要是透過電源供應裝置中的控制晶片本身來執行交流輸入電源的偵測,故而無須再額外地設置外部的獨立偵測線路(在控制晶片本身已具有偵測交流輸入電源之功能的條件下),從而不但可以降低設計成本,而且還不會有額外的待機損耗產生。
另一方面,採用控制晶片本身來執行交流輸入電源之偵測的方式可以有效地降低偵測偏差性,從而得以在容許的(準確的)時間(即,預設時間)內通知負載系統。再加上,控制晶片可以因應負載系統的應用需求而決定並調整產生指示訊號以通知負載系統的預設時間長短,故而得以通用地應用在不同類型之具有時序控制需求的負載系統中。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
然而,應瞭解的是,上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的,其並不能限制本揭露所欲主張之範圍。
10‧‧‧電源供應裝置
20‧‧‧負載系統
101‧‧‧轉換線路
103‧‧‧控制晶片
201‧‧‧整流-濾波單元
203‧‧‧轉換單元
205‧‧‧電磁干擾濾波器
207‧‧‧回授單元
301‧‧‧控制主體
303‧‧‧指示單元
401‧‧‧延遲單元
403‧‧‧計數單元
AC_IN‧‧‧交流輸入電源
VOUT‧‧‧直流輸出電源
VFB‧‧‧回授訊號
T‧‧‧預設時間
INS‧‧‧指示訊號
下面的所附圖式是本揭露的說明書的一部分,繪示了本揭露的示例實施例,所附圖式與說明書的描述一起說明本揭露的原理。
圖1繪示為本發明一示範性實施例之電源供應裝置10的示意圖。
圖2A繪示為圖1之轉換線路101的實施示意圖。
圖2B繪示為圖1之轉換線路101的另一實施示意圖。
圖2C繪示為圖1之轉換線路101的再一實施示意圖。
圖3繪示為圖1之控制晶片103的實施示意圖。
圖4A繪示為本發明一示範性實施例之控制主體301對交流輸入電源AC_IN進行偵測的示意圖。
圖4B繪示為本發明另一示範性實施例之控制主體301對交流輸入電源AC_IN進行偵測的示意圖。
圖4C繪示為本發明再一示範性實施例之控制主體301對交流輸入電源AC_IN進行偵測的示意圖。
圖5A繪示為圖3中之指示單元303的實施示意圖。
圖5B繪示為圖3中之指示單元303的另一實施示意圖。
現將詳細參考本發明之示範性實施例,在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外,凡可能之處,在圖式及實施方式 中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。
圖1繪示為本發明一示範性實施例之電源供應裝置(power supply apparatus)10的示意圖。請參閱圖1,電源供應裝置10得以應用在具有時序控制需求的負載系統20中(例如:顯示器系統(display system),但並不限制於此),且本示範性實施例的電源供應裝置10可以包括:轉換線路(conversion circuit)101與控制晶片(control chip)103。
轉換線路101用以對交流輸入電源(AC input power,例如:市電(city power),但並不限制於此)AC_IN進行轉換(即,交直流轉換(AC-to-DC conversion)),藉以提供直流輸出電源(DC output power)VOUT給負載系統20。
另外,控制晶片103耦接轉換線路101,用以控制轉換線路101的運作,並具有偵測交流輸入電源AC_IN的功能。於本示範性實施例中,當控制晶片103偵測出交流輸入電源AC_IN發生異常(例如:斷電或消失,但並不限制於此)時,則於一段預設時間(predetermined time)T內產生指示訊號(indication signal)INS以通知負載系統20。如此一來,負載系統20將反應於來自控制晶片103的指示訊號INS而執行正常關機流程(normal shut-down procedure)。於本示範性實施例中,控制晶片103所產生的指示訊號INS可以是邏輯高準位訊號(logic high-level signal)、邏輯低準位訊號(logic low-level signal),或是開集極訊號(open collector signal),但並不限制於此。而且,依據實際應 用/設計的需求,更可以對所產生的指示訊號INS進行反向後再提供至負載系統20。
更清楚來說,轉換線路101可以為以脈寬調變架構為基礎(pulse-width-modulation-based,PWM-based)的轉換線路。在此條件下,轉換線路101的拓撲型式(topology)可以為功率因素校正電源轉換拓撲(power factor correction power conversion topology,PFC power conversion topology)、返馳式電源轉換拓撲(flyback power conversion topology)、LLC諧振電源轉換拓撲(LLC resonant power conversion topology)、降壓式電源轉換拓撲(buck power conversion topology)、升降壓式電源轉換拓撲(buck-boost power conversion topology)、庫克電源轉換拓撲(Cuk power conversion topology)或其之間的組合(例如:PFC+LLC power conversion topology、PFC+flyback conversion topology…等,但並不限制於此)。
於此,無論轉換線路101的拓撲型式為何,其大致上都包括有:整流-濾波單元(rectification-filtering unit)201與轉換單元(conversion unit)203,如圖2A所示。其中,整流-濾波單元201用以接收交流輸入電源AC_IN,並對所接收的交流輸入電源AC_IN進行整流與濾波。於本示範性實施例中,整流-濾波單元201可採用全橋整流器(full-bridge rectifier)與濾波電容(filtering capacitor)的組合來實施,亦或可採用半橋整流器(half-bridge rectifier)與濾波電容的組合來實施,但都並不限制於此,一切視 實際設計需求而論。
另外,轉換單元203耦接整流-濾波單元201,用以反應於控制晶片101的控制(即,脈寬調變控制)而對整流與濾波單元201的輸出進行轉換(即,直交直流轉換(DC-AC-DC conversion)),藉以產生並輸出直流輸出電源VOUT給負載系統20。
當然,在交流輸入電源AC_IN與整流-濾波單元201之間,可以更加包括如圖2B所示的電磁干擾濾波器(EMI filter)205,藉以消除來自交流輸入電源AC_IN的電磁干擾,或者避免電源供應裝置10污染到用以供應交流輸入電源AC_IN的公共電力網(public power grid network)。
甚至,在轉換單元203的輸出側,亦可更加地包括如圖2C所示的回授單元(feedback unit)207,其可採用分壓(voltage-divide)的回授方式或者光耦合(photo-couple)的回授方式,以提供關聯於直流輸出電源VOUT的回授訊號VFB給控制晶片103。如此一來,控制晶片103即可據以調整並穩定轉換單元203的輸出。
另一方面,控制晶片103可以包括:控制主體(control body)301與指示單元(indication unit)303,如圖3所示。其中,控制主體301用以控制以脈寬調變架構為基礎(PWM-based)之轉換線路101的運作(即,控制轉換單元203的運作),並對交流輸入電源AC_IN進行偵測。於本示範性實施例中,控制主體301 可以耦接至整流-濾波單元201的輸入(如圖4A所示)或輸出(如圖4B所示)以對交流輸入電源AC_IN進行偵測,但並不限制於此。更清楚來說,若考慮轉換線路101具有電磁干擾濾波器(EMI filter)205的情況下,則控制主體301亦可耦接至電磁干擾濾波器205的輸入(如圖4C所示)以對交流輸入電源AC_IN進行偵測。換言之,控制主體301可以視電源供應裝置10的實際硬體設計需求而耦接至整流-濾波單元201的輸入或輸出,亦或耦接至電磁干擾濾波器205的輸入,藉以對交流輸入電源AC_IN進行偵測。
另外,本示範性實施例是透過控制晶片103本身來執行交流輸入電源AC_IN的偵測,在控制晶片103本身已具有偵測交流輸入電源AC_IN之功能(例如:高壓啟動接腳(high-voltage pin,HV pin)、足壓-欠壓接腳(brown-in & brown-out pin)、放電功能接腳(discharge function pin)或輸入電壓偵測接腳(Vac sense pin))的條件下,控制主體301係可透過高壓啟動接腳、足壓-欠壓接腳、放電功能接腳、輸入電壓偵測接腳或其之間的組合(例如:HV pin+ brown-in & brown-out pin、HV pin+ brown-in & brown-out pin+ discharge function pin等)以偵測交流輸入電源AC_IN,但並不限制於此。
更清楚來說,上述之高壓啟動接腳、足壓-欠壓接腳、放電功能接腳、輸入電壓偵測接腳皆為控制晶片103本身設有之接腳,且皆連接於交流輸入電源AC_IN端;其中高壓啟動接腳在控制晶片103中原本的功能為提供控制晶片103第一次開機的啟動 電源;足壓-欠壓接腳在控制晶片103中原本的功能為設定開機電壓及關機電壓;而放電功能接腳在控制晶片103中原本的功能為關機後對電容(X-cap)放電;輸入電壓偵測接腳在控制晶片103中原本的功能為偵測交流輸入電源AC_IN。因此,只要控制晶片103之任一接腳連接於交流輸入電源AC_IN端,即可利用該等接腳結合控制主體301以對交流輸入電源AC_IN進行偵測。
另外,指示單元303耦接控制主體301,用以反應於控制主體301對交流輸入電源AC_IN的偵測而決定是否於預設時間T內產生指示訊號INS給負載系統20。於本示範性實施例中,當控制主體301偵測出交流輸入電源AC_IN發生異常(斷電或消失,但並不限制於此)時,則控制指示單元303於預設時間T內產生指示訊號INS給負載系統20。反之,當控制主體301偵測出交流輸入電源AC_IN未發生異常時(即,交流輸入電源AC_IN處於正常供應的情況下),則控制指示單元303停止產生指示訊號INS給負載系統20。
於此,內嵌於控制晶片103中之指示單元303的具體實施方式可以採用如圖5A所示的延遲單元(delay cell)401來實施,或者採用如圖5B所示的計數單元(counter unit)403來實施,但都不限制於此,一切端視實際應用/設計需求而論。在此條件下,前述預設時間T則可以由負載系統20的應用需求(application requirement)而決定(因為相異負載系統的時序控制需求不盡相同),並且為可調的(adjustable)。
更清楚來說,一旦控制主體301偵測出交流輸入電源AC_IN發生異常(斷電或消失)的話,則控制主體301可以:經由預先設定之延遲單元401的延遲時間而在預設時間T內產生指示訊號INS給負載系統20;或者,經由預先設定之計數單元403的計數時間而在預設時間T內產生指示訊號INS給負載系統20。
當然,在其他示範性實施例中,亦可外掛一個被動元件(例如:電容或電阻)於控制晶片103之某一預定接腳的方式來決定或調整前述預設時間T的長短(例如:改變外掛電阻的阻值,或改變外掛電容的容值)。因此,如何實現指示單元303的方式可視實際應用/設計需求而論,不限制於所例舉的實施方式而已。
由此可知,本發明所提的電源供應裝置10得以應用在具有時序控制需求的任一負載系統20(例如:顯示器系統、電腦系統…等)中,且其主要是透過控制晶片103本身來執行交流輸入電源AC_IN的偵測,故而無須再額外地設置外部的獨立偵測線路(在控制晶片103本身已具有偵測交流輸入電源AC_IN之功能的條件下,例如:透過高壓啟動接腳(high-voltage pin,HV pin)以偵測交流輸入電源AC_IN;或者,透過足壓-欠壓接腳(brown-in & brown-out pin)以偵測交流輸入電源AC_IN;或者,透過放電功能接腳(discharge function pin)以偵測交流輸入電源AC_IN;或者,透過輸入電壓偵測接腳(Vac sense pin)以偵測交流輸入電源AC_IN,但都不限制於此),從而不但可以降低設計成本,而且還不會有額外的待機損耗產生。
另一方面,採用控制晶片103本身的高壓啟動接腳、足壓-欠壓接腳、放電功能接腳或電壓偵測接腳來執行交流輸入電源AC_IN之偵測的方式可以有效地降低偵測偏差性,從而得以在容許的(準確的)時間(即,預設時間T)內通知負載系統20。再加上,控制晶片103可以因應負載系統20的應用需求而決定並調整產生指示訊號INS以通知負載系統20的預設時間T長短,故而得以通用地應用在不同類型之具有時序控制需求的負載系統中(顯示器系統、電腦系統…等)。
雖然本發明已以上述示範性實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視內附之申請專利範圍所界定者為準。
另外,本發明的任一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輔助專利文件搜尋之用,並非用來限制本發明之權利範圍。
10‧‧‧電源供應裝置
20‧‧‧負載系統
101‧‧‧轉換線路
103‧‧‧控制晶片
AC_IN‧‧‧交流輸入電源
VOUT‧‧‧直流輸出電源
T‧‧‧預設時間
INS‧‧‧指示訊號

Claims (16)

  1. 一種電源供應裝置,包括:一轉換線路,用以對一交流輸入電源進行轉換,藉以提供一直流輸出電源給一負載系統;一控制晶片,耦接該轉換線路,用以控制該轉換線路的運作,並具有偵測該交流輸入電源的功能,其中,當該控制晶片偵測出該交流輸入電源發生異常時,則於一預設時間內產生一指示訊號以通知該負載系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置,其中該控制晶片包括:一控制主體,用以控制該轉換線路的運作,並對該交流輸入電源進行偵測;以及一指示單元,耦接該控制主體,用以反應於該控制主體對該交流輸入電源的偵測而決定是否於該預設時間內產生該指示訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置,其中該控制主體係透過高壓啟動接腳(high-voltage pin,HV pin)、足壓-欠壓接腳(brown-in & brown-out pin)、放電功能接腳(discharge function pin)、輸入電壓偵測接腳(Vac sense pin)或其之間的組合以偵測該交流輸入電源。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置,其中當該控制主體偵測出該交流輸入電源發生異常時,則控制該 指示單元於該預設時間內產生該指示訊號;以及當該控制主體偵測出該交流輸入電源未發生異常時,則控制該指示單元停止產生該指示訊號。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置,其中該指示單元包括一延遲單元或一計數單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源供應裝置,其中該預設時間由該負載系統的一應用需求而決定。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源供應裝置,其中該預設時間為可調的。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之電源供應裝置,其中該轉換線路為一以脈寬調變架構為基礎的轉換線路。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置,其中該以脈寬調變架構為基礎的轉換線路的拓撲型式至少包括一功率因素校正電源轉換拓撲、一返馳式電源轉換拓撲、一LLC諧振電源轉換拓撲、一降壓式電源轉換拓撲、一升降壓式電源轉換拓撲、一庫克(Cuk)電源轉換拓撲或其之間的組合。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置,其中該以脈寬調變架構為基礎的轉換線路至少包括:一整流-濾波單元,用以接收該交流輸入電源,並對該交流輸入電源進行整流與濾波;以及一轉換單元,耦接該整流-濾波單元,用以反應於該控制晶片的控制而對該整流與濾波單元的輸出進行轉換,藉以產生該直流 輸出電源。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該控制主體耦接至該整流-濾波單元的輸入或輸出以對該交流輸入電源進行偵測。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該以脈寬調變架構為基礎的轉換線路更包括:一電磁干擾濾波器,耦接於該交流輸入電源與該整流-濾波單元之間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電源供應裝置,其中該控制主體耦接至該電磁干擾濾波器的輸入以對該交流輸入電源進行偵測。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應裝置,其中該以脈寬調變架構為基礎的轉換線路更包括:一回授單元,耦接至該轉換單元的輸出,用以提供關聯於該直流輸出電源的一回授訊號給控制晶片,藉以使得該控制晶片根據該回授訊號以調整並穩定該轉換單元的輸出。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置,其中該負載系統反應於該指示訊號而執行一正常關機流程。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電源供應裝置,其中該負載系統至少包括一顯示器系統。
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