TW201448435A - 供電電路 - Google Patents

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Abstract

一種供電電路，包括一電壓轉換電路，所述電壓轉換電路包括一PWM控制器及多個與所述PWM控制器相連之電晶體開關，所述供電電路還包括一與所述PWM控制器相連之比較電路，所述比較電路將所述電壓轉換電路之輸出電壓信號之紋波電壓與預設之閾值做比較，如果所述紋波電壓小於所述預設之閾值，所述比較電路輸出一第一信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器降低切換所述電晶體開關之頻率；如果所述紋波電壓不小於所述預設之閾值，所述比較器輸出一第二信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器提高切換所述電晶體開關之頻率。

Description

供電電路
本發明涉及一種供電電路，尤指一種用於可擕式電腦之供電電路。
可擕式電腦之CPU通常由單相、雙相或多相供電電路來供電，所述供電電路包括一PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調製）控制器、至少一對與所述PWM控制器相連之電晶體開關（如場效應管）、電感及電容，所述PWM控制器根據PWM信號切換所述電晶體開關，從而控制輸出電壓之大小。所述供電電路之輸出電壓通常具有紋波，為將紋波電壓之最大值控制於規定之範圍內，可提高所述電晶體開關之切換頻率，然而，提高電晶體開關之切換頻率會導致電晶體開關之切換損耗增加。
鑒於以上內容，有必要提供一種能將紋波電壓控制於規定之範圍內且盡可能減少電晶體開關之切換損耗之供電電路。
一種供電電路，包括一電壓轉換電路，所述電壓轉換電路包括一PWM控制器及多個與所述控制器相連之電晶體開關，所述PWM控制器控制切換所述多個電晶體開關之狀態，所述供電電路還包括一與所述PWM控制器相連之比較電路，所述比較電路將所述電壓轉換電路之輸出電壓信號之紋波電壓與預設之閾值做比較，如果所述紋波電壓之峰值小於所述預設之閾值，所述比較電路輸出一第一信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器降低切換所述電晶體開關之頻率；如果所述紋波電壓之峰值不小於所述預設之閾值，所述比較電路輸出一第二信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器提高切換所述電晶體開關之頻率。
與習知技術相比，上述供電電路中，所述比較電路將電壓轉換電路之輸出電壓之紋波電壓與預設之閾值做比較，如果紋波電壓小於預設之閾值，則通知所述PWM控制器降低切換電晶體開關之頻率；如果紋波電壓不小於預設之閾值，則通知所述PWM控制器提高切換電晶體開關之頻率，兼顧控制紋波電壓之大小以及降低電晶體開關之切換損耗。
10．．．電壓轉換電路
20．．．高通濾波電路
30．．．放大電路
40．．．峰值檢知電路
50．．．比較電路
11．．．PWM控制器
Q1．．．第一電晶體
Q2．．．第二電晶體
Q3．．．第三電晶體
Q4．．．第四電晶體
L1．．．電感
C1．．．第一電容
C2．．．第二電容
C3．．．第三電容
C4．．．第四電容
R1．．．第一電阻
R2．．．第二電阻
R3．．．第三電阻
R4．．．第四電阻
R5．．．第五電阻
31．．．第一運放器
41．．．第二運放器
51．．．第三運放器
D1．．．二極體
圖1是本發明供電電路之一較佳實施方式之組成模組圖。
圖2是圖1中供電電路之具體電路圖。
請參閱圖1，本發明供電電路之一較佳實施方式包括一電壓轉換電路10、一高通濾波電路20、一放大電路30、一峰值檢知電路40及一比較電路50。於一實施方式中，所述供電電路用於一可擕式電腦之主機板上，為主機板上之CPU供電。
請參閱圖2，所述電壓轉換電路10包括一PWM控制器、一第一電晶體Q1、一第二電晶體Q2、一第三電晶體Q3、一電感L1及一第一電容C1。於一實施方式中，所述第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及第三電晶體Q3均為N溝道場效應管。所述第一電晶體Q1之閘極與所述PWM控制器11相連，所述第一電晶體Q1之汲極與一輸入電源信號Vin相連，所述第一電晶體Q1之源極與所述第二電晶體Q2之汲極以及所述第三電晶體Q3之汲極相連；所述第二電晶體Q2之閘極與所述PWM控制器11相連，所述第二電晶體Q2之源極接地；所述第三電晶體Q3閘極與所述PWM控制器11相連，所述第三電晶體Q3之源極接地。所述電感L1之一端與所述第一電晶體Q1之源極相連，另一端與所述電壓轉換電路10之電壓輸出端Vout相連。所述第一電容C1之一端與所述電壓轉換電路10之電壓輸出端Vout相連，另一端接地。
所述高通濾波電路20包括一第二電容C2及一第一電阻R1。所述第二電容C2之一端與所述電壓轉換電路10之電壓輸出端Vout相連，另一端與一第一節點A相連；所述第一電阻R1之一端與所述第一節點A相連，另一端接地。
所述放大電路30包括一第一運放器31、一第二電阻R2及一第三電阻R3。所述第一運放器31之正向輸入端與所述第一節點A相連，負向輸入端與所述第二電阻R2之一端相連，所述第二電阻R2之另一端接地；所述第三電阻R3之一端與一第二節點B相連，另一端與所述第一運放器31之負向輸入端及所述第二電阻R2相連。所述第一運放器31之輸出端與所述第二節點B相連。所述放大電路30之放大倍數為(R2+R3)/R2。
所述峰值檢知電路40包括一第二運放器41、一二極體D1及一第三電容C3。所述第二運放器41之正向輸入端與所述第二節點B相連，負向輸入端與一第三節點C相連。所述二極體D1之負極與所述第三節點C相連，正極與所述第二運放器41之輸出端相連。所述第三電容C3之一端與所述第三節點C相連，另一端接地。
所述比較電路50包括一第三運放器51、一第四電晶體Q4、一第四電阻R4、一第五電阻R5及一第四電容C4。所述第三運放器51之負向輸入端與所述第三節點C相連，正向輸入端接一參考電壓Vref，所述第三運放器51之輸出端與所述第四電晶體Q4之閘極相連，所述第四電晶體Q4之汲極與所述第四電阻R4之一端相連，所述第四電阻R4之另一端與一第四節點D相連；所述第四電晶體Q4之源極接地；所述第五電阻R5之一端與所述第四節點D相連，另一端接一+5V之電壓；所述第四電容C4之一端與所述第四節點D相連，另一端接地。於一實施方式中，所述第四電晶體Q4為N溝道場效應管。
所述供電電路工作時，所述PWM控制器11控制切換所述第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及第三電晶體Q3之導通/斷開狀態，對電感L1及第一電容C1進行充放電動作，從而輸出相應之電壓至所述電壓輸出端Vout；所述高通濾波電路20將所述電壓轉換電路10之輸出電壓信號之直流成分濾掉，留下交流成分之紋波，並將該紋波之電壓藉由第一節點Ａ提供給所述第一運放器31之正向輸入端；所述第一運放器31將高通濾波電路20輸出之紋波電壓進行放大處理後，藉由第二節點B提供給所述峰值檢知電路40，所述峰值檢知電路40檢測紋波電壓之峰值，並將該具有該峰值之紋波電壓藉由第三節點C輸出至所述第三運放器51之負向輸入端，所述第三運放器51將該紋波電壓之峰值與所述參考電壓Vref作比較，如果紋波電壓之峰值小於所述參考電壓Vref時，所述第三運放器51輸出高電平之信號使所述第四電晶體Q4導通，此時第四節點D具有一第一電壓，所述PWM控制器11接收到所述第一電壓信號時，降低切換所述第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及第三電晶體Q3之頻率，紋波電壓會增大；如果紋波電壓之峰值大於或等於所述參考電壓Vref時，所述第三運放器51輸出低電平之信號使所述第四電晶體Q4截止，此時所述第四節點D具有一第二電壓，所述第二電壓大於所述第一電壓，所述PWM控制器11接收到所述第二電壓信號時，提高切換所述第一電晶體Q1、第二電晶體Q2及第三電晶體Q3之頻率，紋波電壓會降低。
所述供電電路可在於紋波電壓小於預設之閾值時，降低切換電晶體開關之頻率，減少電晶體開關之切換損耗；於紋波電壓大於預設之閾值時，提高切換電晶體開關之頻率，降低紋波電壓，如此，可將紋波電壓控制於預設之範圍內，還能最大程度之降低切換電晶體開關之頻率，減少電晶體開關之切換損耗，於兩者之間得到最佳之平衡。
綜上所述，本發明確已符合發明專利要求，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本發明技藝之人士，爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10．．．電壓轉換電路
20．．．高通濾波電路
30．．．放大電路
40．．．峰值檢知電路
50．．．比較電路

Claims (10)

  1. 一種供電電路，包括一電壓轉換電路，所述電壓轉換電路包括一PWM控制器及多個與所述控制器相連之電晶體開關，所述PWM控制器控制切換所述多個電晶體開關之狀態，其中所述供電電路還包括一與所述PWM控制器相連之比較電路，所述比較電路將所述電壓轉換電路之輸出電壓信號之紋波電壓與預設之閾值做比較，如果所述紋波電壓之峰值小於所述預設之閾值，所述比較電路輸出一第一信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器降低切換所述電晶體開關之頻率；如果所述紋波電壓之峰值不小於所述預設之閾值，所述比較電路輸出一第二信號至所述PWM控制器，所述PWM控制器提高切換所述電晶體開關之頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之供電電路，其中所述供電電路還包括一與所述電壓轉換電路之電壓輸出端相連之高通濾波電路，所述高通濾波電路將所述電壓轉換電路之輸出電壓信號之直流成分過濾掉，得到所述紋波信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之供電電路，其中所述高通濾波電路包括一第一電阻及一第二電容，所述第二電容之一端與所述電壓轉換電路之電壓輸出端相連，另一端與一第一節點相連；所述第一電阻之一端與所述第一節點相連,另一端接地，所述高通濾波電路藉由所述第一節點輸出所述紋波電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之供電電路，其中所述供電電路還包括一放大電路，所述放大電路與所述第一節點相連，將所述高通濾波電路輸出之紋波電壓進行放大處理。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之供電電路，其中所述放大電路包括有一第一運放器、一第二電阻及一第三電阻，所述第一運放器之正向輸入端與所述第一節點相連，負向輸入端與所述第二電阻之一端相連，所述第二電阻之另一端接地；所述第三電阻之一端與一第二節點相連，另一端與所述第一運算放大器之負向輸入端及所述第二電阻相連；所述第一運算放大器之輸出端與所述第二節點相連；所述放大電路藉由所述第二節點輸出放大後之紋波電壓信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之供電電路，其中所述第二電阻之電壓為R2，所述第三電阻之電壓為R3，所述放大電路對所述紋波電壓進行放大之倍數為(R2+R3)/R2。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之供電電路，其中所述供電電路還包括一峰值檢知電路，所述峰值檢知電路將經過所述放大電路放大之紋波電壓之峰值輸出至所述比較電路。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之供電電路，其中所述峰值檢知電路包括一第二運放器、一二極體及一第三電容；所述第二運放器之正向輸入端與所述第二節點相連，負向輸入端與一第三節點相連；所述二極體之負極與所述第三節點相連，正極與所述第二運放器之輸出端相連；所述第三電容之一端與所述第三節點相連，另一端接地；所述峰值檢知電路藉由所述第三節點輸出放大後之紋波電壓之峰值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之供電電路，其中所述比較電路包括一第三運放器，所述第三運放器之負向輸入端與所述第三節點相連，正向輸入端接一參考電壓，所述第三運放器之輸出端與所述PWM控制器相連。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之供電電路，其中所述比較電路還包括一電晶體、一第四電阻及一第五電阻，所述第三運放器之輸出端與所述電晶體之閘極相連，所述電晶體之汲極與所述第四電阻一端相連，所述第四電阻R之另一端與一第四節點相連；所述電晶體之源極接地；所述第五電阻之一端與所述第四節點相連，另一端接一電源信號；所述比較電路藉由所述第四節點輸出比較結果信號至所述PWM控制器。
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