TW201917973A

TW201917973A - 具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統

Info

Publication number: TW201917973A
Application number: TW106136675A
Authority: TW
Inventors: 詹子增
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-05-01

Abstract

電源供應系統包含充電端和負載端。充電端包含變壓器、第一和第二開關、脈寬調變/電源裝置控制電路，及溫度偵測元件。變壓器包含第一和第二線圈。第一開關之第一端耦接於第一線圈之第一端，第二端耦接於接地端。第二開關之第一端耦接於第一線圈之第二端，第二端用來接收輸入電壓。脈寬調變/電源裝置控制電路之第一引腳耦接於第一開關之控制端，第二引腳耦接於第二開關之控制端，第三引腳用來在充電端關閉時輸出異常訊號。溫度偵測元件依據充電端之操作溫度來導通或截止第二引腳和第二開關之控制端之間的訊號傳遞路徑。

Description

具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統

本發明相關於一種電源供應系統，尤指一種具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統。

變壓器可將交流電源或直流電源轉換為特定範圍之直流電源，故廣泛應用於電子設備之電源供應領域，常見之變壓器種類有返持式(flyback)，順向式(forward)與推挽式(push-pull)等。現有的充電器常常因為製程不良而導致過溫保護功能失效，或是因為在嚴苛的環境下運作使得機器本體溫度異常升高，進而發生充電器燃燒等安全性問題。此外，當現有充電器因過溫保護功能啟動而被關閉時，使用者並無法得知是哪個環節出了問題。

因此，需要一種具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統。

本發明提供一種電源供應系統，其包含一充電端和一負載端。該充電端包含一變壓器、一第一開關、一第二開關、一脈寬調變/電源裝置控制電路，以及一溫度偵測元件。該變壓器包含一第一線圈和一第二線圈，用來將一輸入電壓轉換成一輸出電壓。該第一開關包含一第一端，耦接於該第一線圈之一第一端；一第二端，耦接於一第一接地端；以及一控制端。該第二開關包含一第一端，耦接於該第一線圈之一第二端；一第二端，用來接收該輸入電壓；以及一控制端。該脈寬調變/電源裝置控制電路包含一第一引腳，耦接於該第一開關之該控制端；一第二引腳，耦接於該第二開關之該控制端；以及一第三引腳，用來在該充電端關閉時輸出一異常訊號。該溫度偵測元件耦接於該第二引腳和該第二開關之該控制端之間，其依據該充電端之操作溫度來導通或截止該第二引腳和該第二開關之該控制端之間的訊號傳遞路徑。該負載端依據該輸出電壓所提供的電力來運作，並依據該異常訊號來判斷該充電端關閉的原因。

第1圖為本發明實施例中一種具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統100之示意圖。電源供應系統100包含一充電端10和一負載端20。充電端10可採用返馳式電源轉換器電路架構，其包含一整流器12、一變壓器14、一脈寬調變/電源裝置(PWM/PD)控制電路16、一第一開關Q1、一第二開關Q2、一二極體D1、一溫度偵測元件R_S ，以及電容C1~C2。充電端10可於輸入端接收交流電壓V_AC ，整流器12可將由交流電源或直流電源所提供之電壓V_AC/DC 轉換成直流輸入電壓V_IN ，再由變壓器14將直流輸入電壓V_IN 轉換成直流輸出電壓V_OUT 以供應負載端20之裝置運作所需之電力。

第一開關Q1和第二開關Q2為三端元件，可依據控制端之電位來控制第一端和第二端之間的訊號傳送路徑，以呈現導通狀態(短路)或截止狀態(開路)。第一開關Q1之第一端耦接於變壓器14，第二端耦接於一接地端GND1，而控制端用來接收一脈寬調變訊號S1。第二開關Q2之第一端耦接於變壓器14，第二端耦接於整流器12，而控制端用來接收一脈寬調變訊號S2。在本發明實施例中，第一開關Q1和第二開關Q2可為金氧半場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET)、雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor, BJT)，或其它具備類似功能的元件。然而，第一開關Q1和第二開關Q2之種類並不限定本發明之範疇。

脈寬調變/電源裝置控制電路16包含一第一閘極驅動引腳、一第二閘極驅動引腳，以及一時脈控制引腳。負載端20包含一電源裝置控制電路26，其包含一時脈控制引腳。第一閘極驅動引腳耦接於第一開關Q1之控制端，使得脈寬調變/電源裝置控制電路16能透過第一閘極驅動引腳來輸出脈寬調變訊號S1以導通或截止第一開關Q1。第二閘極驅動引腳耦接於第二開關Q2之控制端，使得脈寬調變/電源裝置控制電路16能透過第二閘極驅動引腳來輸出脈寬調變訊號S2以導通或截止第一開關Q2。脈寬調變/電源裝置控制電路16之時脈控制引腳耦接於電源裝置控制電路26之時脈控制引腳，使得充電端10和負載端20彼此能進行溝通。

變壓器14包含一次側線圈NP和二次側線圈NS。一次側線圈NP具有匝數Np，其第一端透過第二開關Q2耦接於整流器12，而第二端透過第一開關Q1耦接於接地端GND1。二次側線圈NS具有匝數Ns，其第一端透過二極體D1耦接於負載端20，而第二端耦接於一接地端GND2。電容C1耦接於一次側線圈NP之第一端和接地端GND1之間，而電容C2並聯於二次側線圈NS。二極體D1之陽極耦接於二次側線圈NS之第一端，而二極體D1之陰極耦接於電容C1。當相關於直流輸入電壓V_IN 之電流流經一次側線圈NP時會產生磁通量變化，另一端的二次側線圈NS會因為感應到磁通量變化的電動勢(electromotive force, emf)而產生另一個相同頻率的直流輸出電壓V_OUT 。直流輸入電壓V_IN 和直流輸出電壓V_OUT 之值相關於一次側線圈NP和二次側線圈NS的匝數，在理想狀態下V_IN /V_OUT =Np/Ns。

在本發明一實施例中，溫度偵測元件R_S 可為一正溫度係數(positive temperature coefficient thermistor, PTC )熱敏電阻(thermistor )，其電阻值隨著溫度上升而增加，可依據充電端10之操作溫度來導通或截止第二閘極驅動引腳和第二開關Q2之控制端之間的訊號傳遞路徑。

當充電端10在其正常溫度範圍內運作時，溫度偵測元件R_S 之電阻值很低可視為短路。因此，脈寬調變/電源裝置控制電路16透過第二閘極驅動引腳所輸出之脈寬調變訊號S2會讓第二開關Q2維持在導通狀態，而透過第一閘極驅動引腳所輸出之脈寬調變訊號S1則可控制第一開關Q1在導通狀態和截止狀態運作的時間比例，使其工作週期(duty cycle)能達到預定值。當第一開關Q1和第二開關Q2皆在導通狀態下時，直流輸入電壓V_IN 會對電容C1充電，流經一次側線圈NP的電流會產生磁通量變化，另一端的二次側線圈NS會因為感應到磁通量變化的電動勢而產生另一個相同頻率的交流電壓V_OUT 。

當充電端10之溫度異常上升時，溫度偵測元件R_S 之電阻值逐漸增加直到變成開路，進而截止第二閘極驅動引腳和第二開關Q2之控制端之間的訊號傳遞路徑。此時，第二開關Q2會變成截止狀態，使得直流輸入電壓V_IN 無法傳送至一次側線圈NP，進而關閉充電端10 (V_IN =V_OUT =0)。此外，在被關閉的同一時刻，充電端10會透過脈寬調變/電源裝置控制電路16傳送一異常訊息S_OTP 至負載端20之電源裝置控制電路26，以告知充電端10被關閉的原因是因為溫度異常。

綜上所述，本發明之電源系統能監控充電端的溫度，並在發生異常過溫時自動關閉，以避免充電端因為高溫而燃燒。同時，本發明之電源系統亦能讓使用者得知充電端關閉的原因。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‧‧‧電源系統

10‧‧‧充電端

20‧‧‧負載端

12‧‧‧整流器

14‧‧‧變壓器

16‧‧‧脈寬調變/電源裝置控制電路

26‧‧‧電源裝置控制電路

Q1‧‧‧第一開關

Q2‧‧‧第二開關

D1‧‧‧二極體

R_S‧‧‧溫度偵測元件

C1~C2‧‧‧電容

第1圖為本發明實施例中一種具有高溫自動斷電和警示功能的電源供應系統之示意圖。

Claims

一種電源供應系統，其包含：一充電端，其包含：一變壓器，其包含一第一線圈和一第二線圈，用來將一輸入電壓轉換成一輸出電壓；一第一開關，其包含：一第一端，耦接於該第一線圈之一第一端；一第二端，耦接於一第一接地端；以及一控制端；一第二開關，其包含：一第一端，耦接於該第一線圈之一第二端；一第二端，用來接收該輸入電壓；以及一控制端；一脈寬調變/電源裝置控制電路，其包含：一第一引腳，耦接於該第一開關之該控制端；一第二引腳，耦接於該第二開關之該控制端；以及一第三引腳，用來在該充電端關閉時輸出一異常訊號；以及一溫度偵測元件，耦接於該第二引腳和該第二開關之該控制端之間，其依據該充電端之操作溫度來導通或截止該第二引腳和該第二開關之該控制端之間的訊號傳遞路徑；以及一負載端，其依據該輸出電壓所提供的電力來運作，並依據該異常訊號來判斷該充電端關閉的原因。
如請求項1所述之電源供應系統，其中：該溫度偵測元件包含一正溫度係數(positive temperature coefficient thermistor, PTC )熱敏電阻(thermistor )；且當該充電端不在一預定溫度範圍內運作時，該正溫度係數熱敏電阻呈現開路以截止該第二引腳和該第二開關之該控制端之間的訊號傳遞路徑。
如請求項1所述之電源供應系統，其中該負載端包含一電源裝置控制電路，耦接至該脈寬調變/電源裝置控制電路之該第三引腳以接收該異常訊號。
如請求項1所述之電源供應系統，其另包含：一第一電容，耦接於該第二開關之該第一端和接地端之間；一第二電容，並聯於該第二線圈；以及一二極體，其包含：一陽極，耦接於該第二線圈；以及一陰極，耦接於該第二電容。
如請求項1所述之電源供應系統，其另包含：一整流器，用來將一交流電壓或一直流電壓轉換成該輸入電壓。