TW201904160A

TW201904160A - 電源供應器

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Publication number: TW201904160A
Application number: TW106118750A
Authority: TW
Inventors: 周勝千; 張智勝
Original assignee: 海韻電子工業股份有限公司
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2019-01-16
Also published as: TWI642249B

Abstract

一種電源供應器，包含一第一電力轉換模組、一第二電力轉換模組、一切換開關及一控制模組。該第一電力轉換模組提供至少一工作電力且產生一電力良好訊號，該第二電力轉換模組電源轉換效率低於該第一電力轉換模組，並常態提供一備援電力，該控制模組包含一連接該切換開關的開關控制單元及一連接該第二電力轉換模組的降壓調整單元，該控制模組具有一未接受該電力良好訊號而令該備援電力持續輸出的第一狀態，及一於接受該電力良好訊號而令該切換開關導通且使該備援電力被降壓讓經該切換開關傳入的該工作電力可取代該備援電力輸出的第二狀態。

Description

電源供應器

本發明涉及一種電源供應器，尤指一種於正常供電時令工作電力取代常備電力輸出的電源供應器。

現今電源供應器的研發方向除了提高電源供應器的功率密度之外，更致力於降低電源供應器的工作耗損。就如中華民國公告第I400603號專利所揭，該專利揭露一種用於複數個電源供應模組之電源配置裝置，該複數個電源供應模組均分別透過複數條供電電力線耦接於相對的負載，該電源配置裝置包含有：一第一開關元件，具有一第一連接端與一第二連接端分別耦接於該複數個電源供應模組中轉換效率相對高的電源供應模組之輸出端和轉換效率相對低的電源供應模組之輸出端，並依據導通或阻斷狀態選擇性地將轉換效率高的電源供應模組所輸出的電源同時配置予預定數量的負載；一第二開關元件，耦接於轉換效率相對低的電源模組之輸出端與該第一開關元件之該第二連接端之間，其中當該第一開關元件導通時，該第二開關元件係不導通；以及一控制裝置，耦接於該第一開關元件，用來產生該控制訊號以控制該第一開關元件的導通或阻斷狀態。

承該專利的簡要說明及圖示可知，該專利是以二極體作為開關元件，但二極體的正、負極需有明顯電壓差才可導通(理由二極體的順向偏壓為0.7V)，但由於轉換效率相對高的電源供應模組用以取代轉換效率低的電源供應模組輸出的電壓是相同地，也就是說轉換效率相對高的電源供應模組是以5V取代轉換效率相對低的電源供應模組輸出的5VSB，因此，該專利所提技術無法保證令轉換效率相對高的電源供應模組取代轉換效率相對低的電源供應模組的輸出。

本發明的主要目的，在於解決習用實施所產生的問題。

為達上述目的，本發明提供一種電源供應器，連接一外部電力源以取得一外部電力。該電源供應器包含一第一電力轉換模組、一第二電力轉換模組、一切換開關以及一控制模組。該第一電力轉換模組具有至少一第一輸出端，該第一電力轉換模組被致能後轉換該外部電力並經該第一輸出端提供至少一工作電力，且產生一電力良好訊號。該第二電力轉換模組電源轉換效率低於該第一電力轉換模組，並具有一第二輸出端，該第二電力轉換模組於該電源供應器取得該外部電力後常態轉換該外部電力經該第二輸出端提供一備援電力。該切換開關連接該第一輸出端與該第二輸出端之間，該控制模組包含一連接該切換開關的開關控制單元以及一連接該第二電力轉換模組的降壓調整單元，該控制模組具有一於該開關控制單元未接受該電力良好訊號時而使該切換開關未被導通令該備援電力持續輸出的第一狀態，以及一於該開關控制單元接受該電力良好訊號而令該切換開關轉為導通同時使該降壓調整單元啟動並令該第二電力轉換模組輸出的該備援電力被降壓使經該切換開關傳入的該工作電力得以取代該備援電力輸出的第二狀態。

於一實施例中，該第二電力轉換模組包含一回授控制單元，該降壓調整單元連接該回授控制單元，該降壓調整單元於該第二狀態中接受該電力良好訊號而改變該回授控制單元的一回授控制訊號令該第二電力轉換模組於後所輸出的該備援電力的電力位準下降。

於一實施例中，該第一電力轉換模組具有一第一輔助電力單元，該第二電力轉換具有一與該第一輔助電力單元連接的第二輔助電力單元，該第二輔助電力單元於該第二狀態中將無輸出，該第一輔助電力單元於該第二狀態中將向該第二輔助電力單元的一供電負載輸出電力以取代該第二輔助電力單元的輸出。

於一實施例中，該第一電力轉換模組包含複數分別用以輸出不同電力位準的該工作電力的該第一輸出端，該切換開關則連接於該些第一輸出端中電力位準與該備援電力相同電力位準的其中之一。進一步地，該備援電力的電力位準為5V或12V或3.3V。

透過本發明前述所揭實施方式，相較於習用具有以下特點：

本發明藉由該控制模組進入該第二狀態時，以該降壓調整單元改變該第二電力轉換模組的工作參數，使該第二電力轉換模組於該第二狀態中所輸出的該備援電力的電力位準低於該第一狀態中所輸出的該備援電力的電力位準，以確保該第一電力轉換模組所輸出的該工作電力，可經該切換開關傳輸到該第二輸出端，取代該備援電力，讓該第二電力轉換模組於當下無輸出，而可降低該電源供應器的整體耗損。

本發明詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1，本發明提供一種電源供應器100，該電源供應器100於實施過程中，將連接一外部電力源200以取得一外部電力。又，該電源供應器100可基於英特爾公司所制定的ATX(Advanced Technology Extended)規格研製，該電源供應器100包含一第一電力轉換模組11、一第二電力轉換模組12、一切換開關13以及一控制模組14。其中，該第一電力轉換模組11是由複數電子元件組構而成，該第一電力轉換模組11可以是基於現行交換式電力轉換電路設計而成。進一步地，該第一電力轉換模組11具有一第一電力切換單元111，一連接於該第一電力切換單元111的第一變壓器112，一連接該第一變壓器112的第一調變單元113，一分別連接該第一電力切換單元111與該第一調變單元113的第一回授控制單元114以及一第一輔助電力模組115，其中，該第一電力切換單元111與該第一輔助電力模組115是設置於該第一變壓器112的一次側，而該第一調變單元是設置於該二次側。該第一變壓器112則根據其繞製時所設計的匝數比轉換至該第一電力切換單元傳入的電力，該第一調變單元113則針對該第一變壓器112所輸出的電力進行電力位準的調變整流濾波後並做輸出。又，該第一回授控制單元114則將該第一調變單元113上的工作狀態轉換為一回授控制訊號，發送至該第一電力切換單元111，令該第一電力切換單元111可隨該第一調變單元113的工作狀態進行適度的調整。又，該第一輔助電力模組115則是用以對該第一電力切換單元111及該第一電力轉換模組11一次側所屬的相關電路提供電力，令接受該第一輔助電力模組115電力者可將所取得的電力用於初始啟動或啟動後維持電路正常工作等。

再者，該第一電力轉換模組11具有至少一第一輸出端116，該第一電力轉換模組11被致能於該電源供應器100接受一來自一負載(本圖未示)所傳遞的啟動訊號(俗稱Ps_on訊號)時，該第一電力轉換模組11被致能後將轉換該外部電力為至少一工作電力(VOUT)，該工作電力(VOUT)再經該第一輸出端116輸出予該負載。又，該第一電力轉換模組11於正常啟動後將產生一電力良好訊號(P_G)，該電力良好訊號(P_G)可被該電源供應器100經一資訊傳輸線傳遞至該負載，令該負載可根據該電力良好訊號(P_G)判斷該電源供應器100的供電狀況。於一實施例中，該第一電力轉換模組11基於ATX規格設計，而於被致能後產生複數該工作電力，該些工作電力(VOUT)至少包含12V、-12V、5V以及3.3V的電力位準。又，於本實施例中該第一電力轉換模組11包含複數該第一輸出端116，每一該第一輸出端116分別獨立傳遞其中一該工作電力(VOUT)。

另一方面，該第二電力轉換模組12亦可以是基於現行交換式電力轉換電路設計而成，該第二電力轉換模組12的電力轉換效率低於第一電力轉換模組11，該第二電力轉換模組12於該電源供應器100取得該外部電力後常態轉換該外部電力為一備援電力(VSB)，該備援電力(VSB)提供該負載的常駐電路於該負載未啟動時仍可進行工作。該第二電力轉換模組12具有一第二電力切換單元121，一連接於該第二電力切換單元121的第二變壓器122，一連接該第二變壓器122的第二調變單元123，一分別連接該第二電力切換單元121與該第二調變單元123的第二回授控制單元124，一第二輔助電力單元125以及一第二輸出端126。其中，該第二電力切換單元121、該第二變壓器122、該第二調變單元123以及該第二回授控制單元124的工作概念與該第一電力轉換模組11所有的該第一電力切換單元111、該第一變壓器112、該第一調變單元113以及該第一回授控制單元114相同，於此不再贅述。再者，該第二輔助電力單元125除用以對該第二電力切換單元121及該第二電力轉換模組12所屬其他電子元件於初始啟動時及啟動後維持電路正常工作所需的電力之外，該第二輔助電力單元125更與該第一輔助電力單元115連接。藉此，當該第二輔助電力單元125於該第二電力轉換模組12常態輸出該備援電力(VSB)時，該第二輔助電力單元125將同時對該第一輔助電力單元115提供電力，令該第一輔助電力單元115得以對該第一電力切換單元111提供啟動時所需的電力。進一步地，本發明界定該第二輔助電力單元125的電力供應對象為該第二輔助電力單元125的一供電負載，而該供電負載的具體元件可參前述，於此不再贅述。

此外，本發明所稱該備援電力(VSB)的電力位準為5V或12V或3.3V。

併請參閱圖2，承上，該切換開關13連接於該第一輸出端116與該第二輸出端126之間，該切換開關13可為一雙極性電晶體(BJT)或一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。再者，於該第一電力轉換模組11具有複數該第一輸出端116時，該切換開關13將設置於複數該第一輸出端116中所輸出該工作電力(VOUT)電力位準與該備援電力(VSB)相同電力位準的其中之一者，舉例來說，該備援電力(VSB)的電力位準為5V，因此該切換開關13是設置於複數該第一輸出端116中用以輸出該工作電力(VOUT)為5V的其中之一者。又，該控制模組14包含一連接該切換開關13的開關控制單元15以及一連接該第二電力轉換模組12的降壓調整單元16。再者，該開關控制單元15可以是由複數開關元件151、152所組構而成，該開關控制單元15具有一與該切換開關13連接的訊號輸出端153，就如圖3所示，該訊號輸出端153的變化將控制該切換開關13的啟閉。進一步來說，該開關控制單元15的該些開關元件於接受該電力良好訊號P_G之後產生連續性的啟閉，最後令連接該開關控制單元15的一電壓源154可改變該訊號輸出端153的電壓，而使該切換開關13導通。

併請參閱圖4至圖6，該控制模組14具有一於該開關控制單元15未接受該電力良好訊號(P_G)時而使該切換開關13未被導通令該備援電力(VSB)持續輸出的第一狀態，以及一於該開關控制單元15接受該電力良好訊號(P_G)而令該切換開關13轉為導通同時使該降壓調整單元16啟動並令該第二電力轉換模組12輸出的該備援電力(VSB)被降壓使經該切換開關13傳入的該工作電力得以取代該備援電力輸出(VSB)的第二狀態。更進一步說明，首先假設該電源供應器100僅連接該外部電力源200而處於未啟動狀態時，該第一電力轉換模組11因未取得該啟動訊號而未致能，該第一電力轉換模組11未產生該電力良好訊號(P_G)。此時，該開關控制單元15因無法取得該電力良好訊號(P_G)而令該切換開關13處於未導通的狀態，如此一來，該備援電力(VSB)將維持由該第二輸出端126輸出予該負載。再者，假設該電源供應器100接受了該負載傳遞的該啟動訊號而進入啟動狀態時，該第一電力轉換模組11將於啟動程序結束後，除經該第一輸出端116提供該工作電力(VOUT)給該負載之外，亦產生了該電力良好訊號(P_G)，該控制模組14將進入該第二狀態的控制程序。此時，該開關控制單元15於取得該電力良號訊號(P_G)之後，令該切換開關13導通，也就是令連接該切換開關13的該第一輸出端116與該第二輸出端126之間呈現短路。同一時間，該降壓調整單元16也因取得該電力良好訊號(P_G)而啟動，該降壓調整單元16改變了該第二電力轉換模組12的控制因子，而使該第二電力轉換模組12於後所輸出的該備援電力(VSB)的電力位準低於該第一狀態中所輸出的該備援電力(VSB)的電力位準。舉例來說，當控制模組14處於該第一狀態中，該備援電力(VSB)的電力位準與該第二回授控制單元124所產生的一回授控制訊號同為5V，而於該第二狀態中，該第二回授控制單元124被該降壓調整單元16干涉而產生不同的該回授控制訊號，而令該備援電力(VSB)的電力位準被降至3V。此後，該工作電力(VOUT)將灌入該第二輸出端126致使第二電力模組備援電力位準高於該回授控制訊號，經由該第二回授控制單元124迫使第二電力切換單元121停止工作，如此該工作電力(VOUT)便取代該備援電力(VSB)輸出至該負載。如此一來，該第二電力轉換模組12將無輸出，而使該電源供應器100於第一電力轉換模組11啟動供電後(即該控制模組進入該第二狀態時)，因該第二電力轉換模組12無輸出而可提高該電源供應器100的整體效率，避免該電源供應器100產生過多不必要的損耗。

再者，於前實施例中，於該第二狀態中，該降壓調整單元16接受該電力良好訊號(P_G)啟動時，該降壓調整單元16將改變該第二回授控制單元124所產生的該回授控制訊號，令該第二電力轉換模組12於此之後所輸出該備援電力(VSB)的電力位準下降。再者，於該第二狀態中，該第二電力轉換模組12的無輸出致使第二輔助電力單元125也無輸出，對比於該第一電力轉換模組11的電力輸出，將令該第一輔助電力單元115取代該第二輔助電力單元125所傳遞的電力，該第一輔助電力單元115將向該第二輔助電力單元125的該供電負載輸出電力。如此一來，該第二電力轉換模組12除無輸出之外，更無該第二輔助電力單元125所產生的待機消耗，而更能提升該電源供應器100的整體效率。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

11‧‧‧第一電力轉換模組

111‧‧‧第一電力切換單元

112‧‧‧第一變壓器

113‧‧‧第一調變單元

114‧‧‧第一回授控制單元

115‧‧‧第一輔助電力單元

116‧‧‧第一輸出端

12‧‧‧第二電力轉換模組

121‧‧‧第二電力切換單元

122‧‧‧第二變壓器

123‧‧‧第二調變單元

124‧‧‧第二回授控制單元

125‧‧‧第二輔助電力單元

126‧‧‧第二輸出端

13‧‧‧切換開關

14‧‧‧控制模組

15‧‧‧開關控制單元

151、152‧‧‧開關元件

153‧‧‧訊號輸出端

154‧‧‧電壓源

16‧‧‧降壓調整單元

VOUT‧‧‧工作電力

VSB‧‧‧備援電力

P_G‧‧‧電力良好訊號

100‧‧‧電源供應器

200‧‧‧外部電力源

圖1，本發明一實施例的電源供應器單元示意圖。圖2，本發明一實施例的局部電路示意圖。圖3，本發明一實施例開關控制單元的電路示意圖。圖4，本發明一實施例於第一狀態的實施示意圖。圖5，本發明一實施例於第二狀態的實施示意圖。圖6，本發明一實施例包含降壓調整單元的局部電路示意圖。

Claims

一種電源供應器，連接一外部電力源以取得一外部電力，該電源供應器包含：一第一電力轉換模組，具有至少一第一輸出端，該第一電力轉換模組被致能後轉換該外部電力並經該第一輸出端提供至少一工作電力，且產生一電力良好訊號；一第二電力轉換模組，電源轉換效率低於該第一電力轉換模組，並具有一第二輸出端，該第二電力轉換模組於該電源供應器取得該外部電力後常態轉換該外部電力經該第二輸出端提供一備援電力；一切換開關，連接該第一輸出端與該第二輸出端之間；以及一控制模組，包含一連接該切換開關的控制單元以及一連接該第二電力轉換模組的降壓調整單元，該控制模組具有一於該控制模組未接受該電力良好訊號時而使該切換開關未被導通令該備援電力持續輸出的第一狀態，以及一於該控制模組接受該電力良好訊號而令該切換開關轉為導通同時使該降壓調整單元啟動並令該第二電力轉換模組輸出的該備援電力被降壓使經該切換開關傳入的該工作電力得以取代該備援電力輸出的第二狀態。
如請求項1所述的電源供應器，其中，該第二電力轉換模組包含一回授控制單元，該降壓調整單元連接該回授控制單元，該降壓調整單元於該第二狀態中接受該電力良好訊號而改變該回授控制單元的一回授控制訊號令該第二電力轉換模組於後所輸出的該備援電力的電力位準下降。
如請求項1或2所述的電源供應器，其中，該第一電力轉換模組具有一第一輔助電力單元，該第二電力轉換具有一與該第一輔助電力單元連接的第二輔助電力單元，該第二輔助電力單元於該第二狀態中將無輸出，該第一輔助電力單元於該第二狀態中將向該第二輔助電力單元的一供電負載輸出電力以取代該第二輔助電力單元的輸出。
如請求項3所述的電源供應器，其中，該第一電力轉換模組包含複數分別用以輸出不同電力位準的該工作電力的該第一輸出端，該切換開關則連接於該些第一輸出端中電力位準與該備援電力相同電力位準的其中之一。
如請求項4所述的電源供應器，其中，該備援電力的電力位準為5V或12V或3.3V。
如請求項1或2所述的電源供應器，其中，該第一電力轉換模組包含複數分別用以輸出不同電力位準的該工作電力的該第一輸出端，該切換開關則連接於該些第一輸出端中電力位準與該備援電力相同電力位準的其中之一。
如請求項3所述的電源供應器，其中，該備援電力的電力位準為5V或12V或3.3V。