TW201737006A - 電源偵測及傳輸電路以及電源供應器 - Google Patents

電源偵測及傳輸電路以及電源供應器 Download PDF

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Abstract

一種電源偵測及傳輸電路，其包含第一轉換電路、第二轉換電路以及訊號耦合電路。該第一轉換電路電性連接電源模組以得到類比輸入訊號，並將該類比輸入訊號轉換為第一脈寬調變訊號。該第二轉換電路將第二脈寬調變訊號轉換為類比再生訊號，以及將該類比再生訊號傳送至微控制器，而該微控制器依據該類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊。該訊號耦合電路耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第二脈寬調變訊號。

Description

電源偵測及傳輸電路以及電源供應器
本發明係關於電源供應器的能量偵測，尤指一種將一電源模組之一次側的一類比輸入訊號轉換並耦合至該電源模組之二次側，以於該電源模組之二次側計算該電源模組之能量資訊的電源偵測及傳輸電路，及其相關的電源供應器。
傳統的電源供應器需要使用一次側的微控制器來量測輸入電壓訊號和輸入電流訊號，並且需要一通用非同步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）介面（標註為「UART」）來將量測結果傳送至二次側的微控制器統合。舉例來說，於第1圖中，傳統的電源供應器100需要在電源模組110之一次側利用微控制器120來擷取火線LN之類比電壓訊號與中性線NT之類比電壓訊號，並且在電源模組110之一次側設置感應電阻RS以供微控制器120量測一輸入電流訊號CT。在完成電壓電流的量測計算之後，微控制器120透過UART介面將所計算的數值傳送至位於二次側的微控制器130。微控制器130會統合所接收的量測資訊（包含輸出電壓VO 及輸出電源IO 的偵測結果），接著經由一電源管理匯流排（Power Management Bus，PMBus）送出完整的系統供電資訊至負載400，諸如電壓、電流、功率、頻率以及風扇轉速。
然而，在一次側使用微控制器來量測輸入電壓/電流訊號，會產生許多問題。舉例來說，微控制器120需要額外的穩壓電路與獨立的地迴路路徑（ground path），且微控制器120必須借助於額外設置在一次側的感應電阻RS以量測輸入電流，這些都會導致能量損耗的增加。此外，由於位於一次側的微控制器120需要強大的突波電壓耐受力，因而增加電路複雜度與電路成本。再者，微控制器120需要藉由UART介面將所計算的資料傳送至微控制器130，這將增加程式設計的複雜度。
因此，需要一種創新的電源偵測架構來簡化電路設計及降低生產成本。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種將一電源模組之一次側的一類比輸入訊號轉換並耦合至該電源模組之二次側，以於該電源模組之二次側計算該電源模組之能量資訊的電源偵測及傳輸電路以及相關的電源供應器，來解決上述問題。
依據本發明之一實施例，其揭示一種電源偵測及傳輸電路。該電源偵測及傳輸電路包含一第一轉換電路、一第二轉換電路以及一訊號耦合電路。該第一轉換電路係電性連接一電源模組以得到一類比輸入訊號，以及將該類比輸入訊號轉換為一第一脈寬調變訊號。該第二轉換電路用以將一第二脈寬調變訊號轉換為一類比再生訊號，並將該類比再生訊號傳送至一微控制器，其中該微控制器依據該類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊。該訊號耦合電路係耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第二脈寬調變訊號。
依據本發明之另一實施例，其揭示一種電源偵測及傳輸電路。該電源偵測及傳輸電路包含一第一轉換電路、一第二轉換電路以及一訊號耦合電路。該第一轉換電路用以偵測一電源模組之一輸入電壓訊號與一輸入電流訊號、將該輸入電壓訊號轉換為一第一脈寬調變訊號，以及將該輸入電流訊號轉換為一第二脈寬調變訊號，其中該輸入電壓訊號與該輸入電流訊號具有相同的相位。該第二轉換電路用以將一第三脈寬調變訊號轉換為一第一類比再生訊號、將一第四脈寬調變訊號轉換為一第二類比再生訊號，以及將該第一類比再生訊號及該第二類比再生訊號傳送至一微控制器，其中該微控制器依據該第一類比再生訊號及該第二類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊。該訊號耦合電路係耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第三脈寬調變訊號，以及將該第二脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第四脈寬調變訊號。
依據本發明之另一實施例，其揭示一種電源供應器。該電源供應器包含一電源模組、一電源偵測及傳輸電路以及一微控制器。該電源模組包含一電磁干擾濾波電路、一整流電路、一功率因數校正電路及一直流轉直流轉換電路。該電源偵測及傳輸電路包含一第一轉換電路、一第二轉換電路以及一訊號耦合電路。該第一轉換電路係電性連接一電源模組以得到一類比輸入訊號，以及將該類比輸入訊號轉換為一第一脈寬調變訊號。該第二轉換電路用以將一第二脈寬調變訊號轉換為一類比再生訊號。該訊號耦合電路係耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第二脈寬調變訊號。該微控制器係耦接該第二轉換電路，用以接收該類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊。
本發明所提供之電源偵測及傳輸架構無需在一次側設置微控制器、UART介面及額外的感應電阻，即可計算出完整的系統供電資訊。因此，本發明所提供之電源偵測及傳輸架構不僅可簡化電路設計，也可減少程式設計的複雜度，進而大幅降低生產成本。
藉由將電源模組之一次側的類比訊號輸入轉換為脈寬調變訊號，以及將所轉換之脈寬調變訊號耦合至電源模組之二次側的微控制器，本發明所提供之電源偵測架構無需在電源模組之一次側設置微控制器，即可計算電源模組的能量資訊。換言之，本發明所提供之電源偵測及傳輸架構可在無需一次側微控制器與UART介面的情形下，計算出完整的系統供電資訊。進一步的說明如下。
第2圖繪示了本發明電源供應器之一實施例的功能方塊示意圖。電源供應器200可包含（但不限於）一電源模組210、一電源偵測及傳輸電路220以及一微控制器230。電源模組210可接收一輸入電源VI以產生一輸出電源VO，其中電源模組210可由一電源供應單元（power supply unit，PSU）來實施。電源偵測及傳輸電路220電性連接於電源模組210，用以接收來自電源模組210的一類比輸入訊號SAIN （例如，因應輸入電源VI而產生），並據以產生一類比再生訊號SAR ，其中類比再生訊號SAR 可具有與類比輸入訊號SAIN 相似/相同的訊號波形。微控制器230便可接收類比再生訊號SAR 以計算電源模組210（或電源供應器200）之一次側的相關電源資訊。此外，由於微控制器230也可偵測輸出電源VO的相關電源資訊（例如，微控制器230可接收輸出電源VO並進行相關的能量計算），因此，微控制器230便可統合電源模組210（或電源供應器200）之一次側與二次側的電源資訊，以計算電源模組210完整的能量資訊。
於此實施例中，電源偵測及傳輸電路220可包含一第一轉換電路222、一訊號耦合電路228以及一第二轉換電路229。第一轉換電路222係電性連接電源模組210以得到類比輸入訊號SAIN ，並可將類比輸入訊號SAIN 轉換為一脈寬調變訊號SP1 。訊號耦合電路228耦接於第一轉換電路222與第二轉換電路229之間，用以將脈寬調變訊號SP1 耦合至第二轉換電路229，並據以產生一脈寬調變訊號SP2 。另外，第二轉換電路229可將脈寬調變訊號SP2 轉換為類比再生訊號SAR ，微控制器230可接收為類比再生訊號SAR 以進行能量資訊的計算，並可經由一電源管理匯流排（PMBus）送出完整的系統供電資訊。
於一實作範例中，訊號耦合電路228另可將脈寬調變訊號SP1 與脈寬調變訊號SP2 隔離，以減少/抑制雜訊的干擾。簡言之，電源偵測及傳輸電路220首先可利用第一轉換電路222將類比輸入訊號SAIN 轉換為一數位訊號（脈寬調變訊號SP1 ），接著利用訊號耦合電路228將該數位訊號自電源供應器200之一次側耦合至電源供應器200之二次側，並產生另一數位訊號（脈寬調變訊號SP2 ），其中脈寬調變訊號SP2 具有與脈寬調變訊號SP1 相似的訊號波形（例如，兩者之間只有訊號振幅不同），最後再利用第二轉換電路229基於該另一數位訊號來產生類比再生訊號SAR ，以提供微控制器230關於電源供應器200之一次側的電源資訊。如此一來，電源供應器200便可無需在一次側設置一微控制器，即可計算出完整的系統供電資訊。
請注意，第2圖所示之電源偵測及傳輸電路220係為基於本發明概念的基本電源偵測架構，因此，任何採用第2圖所示之電路架構的電路均落入本發明的範疇。為了便於理解本發明的技術特徵，以下採用一實作範例來進一步說明本發明電源供應架構/電源偵測架構的細節，然而，基於第2圖所示之電路架構的其它電路實作亦是可行的。請參閱第3圖，其為第2圖所示之電源供應器200之一實作範例的示意圖。電源供應器300可包含一電源模組310、一電源偵測及傳輸電路320以及一微控制器330，其中第2圖所示之電源模組210、電源偵測及傳輸電路220以及微控制器230可分別由電源模組310、電源偵測及傳輸電路320以及微控制器330來實作之。電源模組310可包含（但不限於）一電磁干擾濾波電路（electromagnetic interference filter，EMI filter）312、一整流電路（rectifier circuit）314、一功率因數校正電路（power factor correction circuit，PFC circuit）316及一直流轉直流轉換電路（DC/DC converter circuit）318。於此實施例中，電磁干擾濾波電路312耦接於整流電路314之一輸入側RI，而功率因數校正電路316耦接於整流電路314與直流轉直流轉換電路318之間。功率因數校正電路316可對一待校正訊號（一電壓訊號VA）進行功率因數校正操作，並據以產生一校正後訊號（一電壓訊號VB）至直流轉直流轉換電路318。由於熟習技藝者應可了解電源模組310中各電路元件的操作細節，故相關的說明在此便不再贅述。
電源偵測及傳輸電路320可包含一第一轉換電路322、一光耦合電路328以及一第二轉換電路329，其中第2圖所示之第一轉換電路222、訊號耦合電路228以及第二轉換電路229可由第一轉換電路322、光耦合電路328以及第二轉換電路329來實作之。於此實施例中，電源偵測及傳輸電路320可偵測電源模組310之一輸入電壓及/或一輸入電流，並且將所偵測的結果傳輸至微控制器330。為了便於理解，以下先說明電源偵測及傳輸電路320所進行之電壓偵測及傳輸的操作細節。
第一轉換電路322可電性連接於整流電路314之輸入側RI以偵測一輸入電壓訊號VIN （亦即，一類比輸入訊號），其中輸入電壓訊號VIN 可以是輸入至整流電路314之一待整流訊號，或電磁干擾濾波電路312對輸入電源VI進行濾波處理所產生之一濾波後訊號。因此，輸入電壓訊號VIN 可反映/指示出輸入電源VI的電壓資訊。
在接收輸入電壓訊號VIN （該類比輸入訊號）之後，第一轉換電路322可將輸入電壓訊號VIN 轉換為相對應之數位訊號/脈寬調變訊號。舉例來說，第一轉換電路322可包含（但不限於）一訊號相減器323、一振盪器325以及一比較器326，其中比較器326（標註為「CP」）耦接於訊號相減器323與振盪器325（標註為「OSC」）。訊號相減器323（標註為「-」）可將輸入電壓訊號VIN 所包含之一火線電壓訊號V1 （其可指示出火線LN的電壓資訊）與一中性線電壓訊號V2 （其可指示出中性線NT的電壓資訊）相減，以產生一預處理訊號VACO 至比較器326。振盪器325可產生一振盪訊號SS至比較器326。接下來，比較器326便可比較預處理訊號VACO 與振盪訊號SS來產生一脈寬調變訊號SPV1 。其中上述訊號相減器323可為一差動放大器。
第4圖與第5圖繪示了第3圖所示之第一轉換電路322於一實作範例中進行電壓訊號轉換所涉及之複數個訊號時序圖。首先，請連同第3圖來參閱第4圖。第4圖為第3圖所示之訊號相減器323所涉及之複數個訊號波形的一實作範例的示意圖。於此實作範例中，訊號相減器323可將火線電壓訊號V1 與中性線電壓訊號V2 相減以產生具有麥當勞波形的預處理訊號VACO ，其中預處理訊號VACO 的單位為伏特（標註為「V」），火線電壓訊號V1 與中性線電壓訊號V2 的單位為毫伏特（標註為「mV」），以及橫軸座標的時間單位為秒（標註為「s」）。值得注意的是，訊號相減器323可將火線電壓訊號V1 與中性線電壓訊號V2 相減的結果加上一補償電壓以產生預處理訊號VACO ，以提昇後續電壓轉換（比較器325之比較操作）的精確度。
請連同第3圖來參閱第5圖。第5圖為第3圖所示之比較器326所涉及之複數個訊號波形的一實作範例的示意圖。於此實作範例中，比較器326可根據預處理訊號VACO 與振盪訊號SS兩者的比較結果來產生脈寬調變訊號SPV1 ，其中當預處理訊號VACO 之訊號準位高於振盪訊號SS之訊號準位時，脈寬調變訊號SPV1 可具有高訊號準位。如此一來，脈寬調變訊號SPV1 可指示出預處理訊號VACO 之訊號資訊。
在第一轉換電路322產生脈寬調變訊號SPV1 之後，光耦合電路328可將脈寬調變訊號SPV1 耦合至第二轉換電路329，並據以產生一脈寬調變訊號SPV2 。第二轉換電路329接著可將脈寬調變訊號SPV2 轉換為一類比再生訊號SARV 。請連同第3圖來參閱第6圖。第6圖為第3圖所示之電源偵測及傳輸電路320之輸出訊號波形的一實作範例的示意圖。於此實作範例中，第二轉換電路329可由一低通濾波電路（其可包含複數個電阻R1 ～R4 及複數個電容C1 ～C2 ）來實施，以利用濾波處理來將脈寬調變訊號SPV2 再生為類比再生訊號SARV ，其中該低通濾波電路可依據脈寬調變訊號SPV2 中不同的脈寬進行充放電，而將脈寬調變訊號SPV2 還原再生為類比再生訊號SARV ；類比再生訊號SARV 可具有與預處理訊號VACO 相似的訊號波形。該低通濾波電路將脈寬調變訊號SPV2 還原再生為類比再生訊號SARV 的訊號處理的一實施方式可參閱第10圖所示之時序圖。換言之，第二轉換電路329可將脈寬調變訊號SPV2 轉換為預處理訊號VACO 的再生訊號（亦即，類比再生訊號SARV ），因此，微控制器330便可根據類比再生訊號SARV 來計算出電源模組310之一次側的電壓資訊。
接下來說明電源偵測及傳輸電路320所進行之電流偵測及傳輸的操作細節。請再次參閱第3圖。於此實施例中，第一轉換電路322另可電性連接電源模組310之中的一感應電阻，以經由該感應電阻偵測輸入電源VI的電流資訊。舉例來說，第一轉換電路322可電性連接於功率因數校正電路316所包含之一感應電阻RP （例如，耦接於一濾波電容CP ）以偵測一輸入電流訊號IIN （亦即，一類比輸入訊號）。由於輸入電流訊號IIN 是感應電阻RP 因應電壓訊號VA而產生，故可反映/指示出輸入電源VI的電流資訊。值得注意的是，由於第一轉換電路322可直接經由該感應電阻（位於電源模組310內部）偵測輸入電源VI的電流資訊，因此，電源供應器300可無需在電源模組310之輸入側額外設置另一感應電阻。
在接收輸入電流訊號IIN （該類比輸入訊號）之後，第一轉換電路322可將輸入電流訊號IIN 轉換為相對應之數位訊號/脈寬調變訊號。舉例來說，第一轉換電路322另可包含（但不限於）一訊號放大器324以及一比較器327，其中比較器327（標註為「CP」）耦接於訊號放大器324與振盪器325。訊號放大器324（標註為「Χ」）可將輸入電流訊號IIN 放大以產生一預處理訊號IACO 。由於振盪器325可將振盪訊號SS傳送至比較器327，因此，比較器327便可比較預處理訊號IACO 與振盪訊號SS來產生一脈寬調變訊號SPI1 。舉例來說（但本發明不限於此），當預處理訊號IACO 之訊號準位高於振盪訊號SS之訊號準位時，脈寬調變訊號SPI1 可具有高訊號準位。換言之，脈寬調變訊號SPI1 可指示出預處理訊號IACO 之訊號資訊。
與上述電壓偵測及傳輸的操作相似，在第一轉換電路322產生脈寬調變訊號SPI1 之後，光耦合電路328可將脈寬調變訊號SPI1 耦合至第二轉換電路329，並據以產生一脈寬調變訊號SPI2 。第二轉換電路329接著可將脈寬調變訊號SPI2 轉換為一類比再生訊號SARI 。請連同第3圖來參閱第7圖。第7圖為第3圖所示之電源偵測及傳輸電路320之輸出訊號波形的一實作範例的示意圖。於此實作範例中，第二轉換電路329可利用濾波處理來將脈寬調變訊號SPI2 再生為類比再生訊號SARI ，其中類比再生訊號SARI 可具有與預處理訊號IACO 相似的訊號波形（單位為毫安培；標註為「mA」）。換言之，第二轉換電路329可將脈寬調變訊號SPI2 轉換為預處理訊號IACO 的再生訊號（亦即，類比再生訊號SARI ），因此，微控制器330便可根據類比再生訊號SARI 來計算出電源模組310之一次側的電流資訊。
經由上述電源偵測及傳輸操作之後，微控制器330便可依據所接收之類比再生訊號SARV 及類比再生訊號SARI 來計算電源模組310的能量資訊。舉例來說，微控制器330可對類比再生訊號SARV 及類比再生訊號SARI 進行取樣運算，並可將運算結果與輸出電源VO的偵測結果加以統合，經由電源管理匯流排送出完整的系統供電資訊，諸如電壓、電流、功率、頻率以及風扇轉速。
值得注意的是，電源偵測及傳輸電路320可同時進行上述電壓偵測及傳輸操作與電流偵測及傳輸操作，也可以僅進行上述電壓偵測及傳輸操作與電流偵測及傳輸操作兩者的其中之一。另外，在同時進行上述電壓轉換操作與電流轉換操作的情形下，電源偵測及傳輸電路320所接收/偵測之輸入電壓訊號VIN 與輸入電流訊號IIN 可具有相同的相位。然而，本發明並不以此為限。
另外，在採用光耦合電路328來實作出第2圖所示之訊號耦合電路228的情形下，由於光耦合電路328不僅可有效減少/抑制雜訊突波的干擾以提昇訊號傳輸路徑的訊號雜訊比，並可具有高速的回應速度，因此，電源偵測及傳輸電路320可快速地將一次側的電源資訊耦合至二次側，以滿足即時計算能量的需求。
請注意，以上所述僅供說明之需，並非用來做為本發明的限制。於一實作範例中，第3圖所示之電源偵測及傳輸電路320可以從電磁干擾濾波電路312之輸入側直接接收火線LN所挾帶的電壓訊號與中性線NT所挾帶的電壓訊號，以分別做為火線電壓訊號V1 與中性線電壓訊號V2 。於另一實作範例中，電源偵測及傳輸電路320自電源模組310所接收之輸入電壓訊號VIN 與輸入電流訊號IIN 可具不同的相位。
另外，第3圖所示之第一轉換電路322的電路架構並非用來做為本發明之限制。請連同第2圖來參閱第8圖。第8圖繪示了第2圖所示之第一轉換電路222之一實作範例的功能方塊示意圖。於此實作範例中，第一轉換電路822可包含一訊號處理電路823、一振盪器825以及一比較器826。訊號處理電路823可處理來自第2圖所示之電源模組210之類比輸入訊號SAIN ，以產生一預處理訊號SPRE 。振盪器825可產生一振盪訊號SOSC 。比較器826係耦接於訊號處理電路823與振盪器825，用以比較預處理訊號SPRE 與振盪訊號SOSC 來產生脈寬調變訊號SP1 。
以電壓轉換操作為例，訊號處理電路823可電性連接電源模組210所包含之一整流電路（例如，第3圖所示之整流電路314）的一輸入側，用以將類比輸入訊號SAIN 所包含的一火線電壓訊號與一中性線電壓訊號相減，以產生預處理訊號SPRE 。舉例來說，在將第一轉換電路822的架構應用至第3圖所示之第一轉換電路322的情形下，訊號處理電路823之至少一部分可由第3圖所示之訊號相減器323來實作之，振盪器825之至少一部分可由第3圖所示之振盪器325來實作之，以及比較器826之至少一部分可由第3圖所示之比較器326來實作之。由於熟習技藝者經由閱讀第2圖～第4圖的相關說明之後，應可了解第一轉換電路822應用於電壓轉換的操作細節及其設計變化，故進一步的說明在此便不再贅述。
第一轉換電路822也可應用於電流轉換操作。舉例來說，訊號處理電路823可電性連接電源模組210所包含之一功率因數校正電路之一感應電阻（例如，第3圖所示之功率因數校正電路316中的感應電阻RP ），用以將類比輸入訊號SAIN 所包含的一輸入電流訊號放大以產生預處理訊號SPRE ，其中該輸入電流訊號係由該感應電阻所產生。舉例來說，在將第一轉換電路822的架構應用至第3圖所示之第一轉換電路322的情形下，訊號處理電路823之至少一部分可由第3圖所示之訊號放大器324來實作之，振盪器825之至少一部分可由第3圖所示之振盪器325來實作之，以及比較器826之至少一部分可由第3圖所示之比較器327來實作之。由於熟習技藝者經由閱讀第2圖～第3圖的相關說明之後，應可了解第一轉換電路822應用於電流轉換的操作細節及其設計變化，故進一步的說明在此便不再贅述。
另外，在將第一轉換電路822應用於第3圖所示之第一轉換電路322以同時進行電壓轉換操作與電流轉換操作的情形下，訊號處理電路823之至少一部分可由第3圖所示之訊號相減器323與訊號放大器324來實作之，振盪器825之至少一部分可由第3圖所示之振盪器325來實作之，以及比較器826之至少一部分可由第3圖所示之比較器326與比較器327來實作之。
本發明所提供之電源偵測架構除了可計算電源模組的能量資訊之外，也可以判斷輸入電源是否正常，並據以產生一中斷訊號/警示訊號（alert signal）。請連同第2圖來參閱第9圖。第9圖為第2圖所示之微控制器230應用於電源警示架構之一實施例的示意圖。於此實施例中，微控制器230可判斷輸入電源VI是否處於異常狀態，而據以決定是否要切換電源模組210之供電電源。舉例來說，微控制器230可偵測類比再生訊號SAR 之電壓準位是否小於或等於一預定準位（例如，0）超過一預定時間，以判斷電源模組210之供電運作是否出現異常（亦即，輸入電源VI之電壓準位過低而導致供電異常）。當偵測出類比再生訊號SAR 之電壓準位小於該預定準位超過該預定時間時，微控制器230可輸出一警示訊號SAL 至一負載902（諸如一伺服器），令負載902指示一外部電源500（諸如不斷電系統（uninterruptible power supply，UPS）或電池模組）提供一電力PR至電源模組210。於此實施例中，負載902可因應警示訊號SAL 來產生一控制訊號SC，以致使一開關元件904將電力PR提供予電源模組210。
另外，微控制器230可對類比再生訊號SAR 之電壓準位進行取樣，而據以判斷電源模組210之供電運作是否出現異常。舉例來說，在類比再生訊號SAR 之電壓成份可由第6圖所示之類比再生訊號SARV 來實施的情形下，微控制器230可對具有麥當勞波形之類比再生訊號SARV （類比再生訊號SAR 之電壓準位）進行取樣（諸如類比數位轉換之分段取樣操作）以產生一取樣結果。當該取樣結果指示出類比再生訊號SARV 之電壓準位（類比再生訊號SAR 之電壓準位）連續小於該預定準位的次數等於一預定次數（例如3次）時，微控制器230可偵測出類比再生訊號SAR 之電壓準位小於該預定準位超過該預定時間，進而輸出警示訊號SAL 至負載902。負載902便因應警示訊號SAL 來致使開關元件904將外部電源500的電力PR提供予電源模組210，以維持電源模組210的正常運作。
綜上所述，本發明所提供之電源偵測及傳輸架構無需在一次側設置微控制器、UART介面及額外的感應電阻，即可計算出完整的系統供電資訊。因此，本發明所提供之電源偵測及傳輸架構不僅可簡化電路設計，也可減少程式設計的複雜度，進而大幅降低生產成本。   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、200、300‧‧‧電源供應器
110、210、310‧‧‧電源模組
120、130、230、330‧‧‧微控制器
220、320‧‧‧電源偵測及傳輸電路
222、322、822‧‧‧第一轉換電路
228‧‧‧訊號耦合電路
229、329‧‧‧第二轉換電路
312‧‧‧電磁干擾濾波電路
314‧‧‧整流電路
316‧‧‧功率因數校正電路
318‧‧‧直流轉直流轉換電路
323‧‧‧訊號相減器
324‧‧‧訊號放大器
325、825‧‧‧振盪器
326、327、826‧‧‧比較器
328‧‧‧光耦合電路
400、902‧‧‧負載
500‧‧‧外部電源
823‧‧‧訊號處理電路
904‧‧‧開關元件
LN‧‧‧火線
NT‧‧‧中性線
CT‧‧‧輸入電流訊號
RS‧‧‧感應電阻
VO‧‧‧輸出電壓
IO‧‧‧輸出電流
UART‧‧‧通用非同步收發傳輸器介面
PMBus‧‧‧電源管理匯流排
VI‧‧‧輸入電源
VO‧‧‧輸出電源
SAIN‧‧‧類比輸入訊號
SP1、SP2‧‧‧脈寬調變訊號
SAR、SARV、SARI‧‧‧類比再生訊號
RI‧‧‧輸入側
VA、VB‧‧‧電壓訊號
RP‧‧‧感應電阻
CP‧‧‧濾波電容
VIN‧‧‧輸入電壓訊號
IIN‧‧‧輸入電流訊號
V1‧‧‧火線電壓訊號
V2‧‧‧中性線電壓訊號
VACO、IACO、SPRE‧‧‧預處理訊號
SS、SOSC‧‧‧振盪訊號
SPV1、SPV2、SPI1、SPI2‧‧‧脈寬調變訊號
R1～R4‧‧‧電阻
C1～C2‧‧‧電容
SAL‧‧‧警示訊號
SC‧‧‧控制訊號
PR‧‧‧電力
第1圖為傳統的電源供應器的功能方塊示意圖。 第2圖繪示了本發明電源供應器之一實施例的功能方塊示意圖。 第3圖為第2圖所示之電源供應器之一實作範例的示意圖。 第4圖為第3圖所示之訊號相減器所涉及之複數個訊號波形的一實作範例的示意圖。 第5圖為第3圖所示之比較器所涉及之複數個訊號波形的一實作範例的示意圖。 第6圖為第3圖所示之電源偵測及傳輸電路之輸出訊號波形的一實作範例的示意圖。 第7圖為第3圖所示之電源偵測及傳輸電路之輸出訊號波形的一實作範例的示意圖。 第8圖繪示了第2圖所示之第一轉換電路之一實作範例的功能方塊示意圖。 第9圖為第2圖所示之微控制器應用於電源警示架構之一實施例的示意圖。 第10圖為第3圖所示之第二轉換電路所涉及之複數個訊號波形的一實作範例的示意圖。
200‧‧‧電源供應器
210‧‧‧電源模組
220‧‧‧電源偵測及傳輸電路
230‧‧‧微控制器
222‧‧‧第一轉換電路
228‧‧‧訊號耦合電路
229‧‧‧第二轉換電路
VI‧‧‧輸入電源
VO‧‧‧輸出電源
PMBus‧‧‧電源管理匯流排
SAIN‧‧‧類比輸入訊號
SP1、SP2‧‧‧脈寬調變訊號
SAR‧‧‧類比再生訊號

Claims (15)

  1. 一種電源偵測及傳輸電路，包含有： 一第一轉換電路，電性連接一電源模組以得到一類比輸入訊號，該第一轉換電路將該類比輸入訊號轉換為一第一脈寬調變訊號； 一第二轉換電路，用以將一第二脈寬調變訊號轉換為一類比再生訊號，並將該類比再生訊號傳送至一微控制器，該微控制器依據該類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊；以及 一訊號耦合電路，耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第二脈寬調變訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該第一轉換電路包含： 一訊號處理電路，用以處理該類比輸入訊號以產生一預處理訊號； 一振盪器，用以產生一振盪訊號；以及 一比較器，耦接於該訊號處理電路與該振盪器，用以比較該預處理訊號與該振盪訊號來產生該第一脈寬調變訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該類比輸入訊號包含一火線電壓訊號以及一中性線電壓訊號，該訊號處理電路係將該火線電壓訊號與該中性線電壓訊號相減以產生該預處理訊號。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該類比輸入訊號包含一電流訊號，該訊號處理電路係將該電流訊號放大以產生該預處理訊號，而該電流訊號係由該電源模組之中一感應電阻所產生。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該第二轉換電路係為一低通濾波電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該訊號耦合電路另將該第一脈寬調變訊號與該第二脈寬調變訊號隔離。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該訊號耦合電路係為一光耦合電路。
  8. 一種電源偵測及傳輸電路，包含有： 一第一轉換電路，用以偵測一電源模組之一輸入電壓訊號與一輸入電流訊號，將該輸入電壓訊號轉換為一第一脈寬調變訊號，以及將該輸入電流訊號轉換為一第二脈寬調變訊號，其中該輸入電壓訊號與該輸入電流訊號具有相同的相位； 一第二轉換電路，用以將一第三脈寬調變訊號轉換為一第一類比再生訊號，以及將一第四脈寬調變訊號轉換為一第二類比再生訊號，並將該第一類比再生訊號及該第二類比再生訊號傳送至一微控制器，該微控制器依據該第一類比再生訊號及該第二類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊；以及 一訊號耦合電路，耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第三脈寬調變訊號，以及將該第二脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第四脈寬調變訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源偵測及傳輸電路，其中該輸入電壓訊號包含一火線電壓訊號以及一中性線電壓訊號；以及該第一轉換電路包含： 一訊號相減器，用以將該火線電壓訊號與該中性線電壓訊號相減以產生一第一預處理訊號； 一訊號放大器，用以將該輸入電流訊號放大以產生一第二預處理訊號，其中該輸入電流訊號係由該電源模組之中一感應電阻所產生； 一振盪器，用以產生一振盪訊號； 一第一比較器，耦接於該訊號相減器與該振盪器，用以比較該第一預處理訊號與該振盪訊號來產生該第一脈寬調變訊號；以及 一第二比較器，耦接於該訊號放大器與該振盪器，用以比較該第二預處理訊號與該振盪訊號來產生該第二脈寬調變訊號。
  10. 一種電源供應器，包含有： 一電源模組，係包含一電磁干擾濾波電路、一整流電路、一功率因數校正電路及一直流轉直流轉換電路； 一電源偵測及傳輸電路，係包含： 一第一轉換電路，電性連接一電源模組以得到一類比輸入訊號，該第一轉換電路將該類比輸入訊號轉換為一第一脈寬調變訊號； 一第二轉換電路，用以將一第二脈寬調變訊號轉換為一類比再生訊號；以及 一訊號耦合電路，耦接於該第一轉換電路與該第二轉換電路之間，用以將該第一脈寬調變訊號耦合至該第二轉換電路，並據以產生該第二脈寬調變訊號；以及 一微控制器，耦接該第二轉換電路，用以接收該類比再生訊號來計算該電源模組的能量資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應器，其中該第一轉換電路包含： 一訊號處理電路，用以處理該類比輸入訊號以產生一預處理訊號； 一振盪器，用以產生一振盪訊號；以及 一比較器，耦接於該訊號處理電路與該振盪器，用以比較該預處理訊號與該振盪訊號來產生該第一脈寬調變訊號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應器，其中該訊號處理電路電性連接該整流電路的一輸入側，該類比輸入訊號包含一火線電壓訊號以及一中性線電壓訊號，該訊號處理電路係將該火線電壓訊號與該中性線電壓訊號相減以產生該預處理訊號。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應器，其中該訊號處理電路電性連接該功率因數校正電路之一感應電阻，該類比輸入訊號包含一電流訊號，該訊號處理電路係將該電流訊號放大以產生該預處理訊號，而該電流訊號係由該感應電阻所產生。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應器，其中該微控制器會偵測該類比再生訊號之一電壓準位是否小於或等於一預定準位超過一預定時間；以及當偵測出該電壓準位小於該預定準位超過該預定時間時，該微控制器會輸出一警示訊號至一負載，令該負載指示一外部電源提供一電力至該電源模組。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電源供應器，其中該微控制器係對該類比再生訊號之該電壓準位進行取樣以產生一取樣結果；以及當該取樣結果指示出該電壓準位連續小於該預定準位的次數等於一預定次數時，該微控制器會偵測出該電壓準位小於該預定準位超過該預定時間。
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