TW202347935A - 電源供應器 - Google Patents

Abstract

一種電源供應器，包括：一升壓轉換器、一穩壓電容元件、一降壓轉換器，以及一補償及控制電路。升壓轉換器可根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一升壓電位。穩壓電容元件可儲存升壓電位。降壓轉換器包括一控制器。降壓轉換器可根據升壓電位來產生一輸出電位。補償及控制電路可監控升壓電位。若升壓電位高於或等於一臨界電位，則補償及控制電路將致能控制器。若升壓電位低於臨界電位，則補償及控制電路將禁能控制器，並提高升壓電位。

Description

電源供應器

本發明係關於一種電源供應器，特別係關於一種具有補償功能之電源供應器。

在傳統設計中，電源供應器皆包括穩壓電容元件，用於穩定電壓及濾除高頻雜訊。然而，若穩壓電容元件之品質不佳，則有可能使電源供應器因電流過載而發生部份損壞。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。

在較佳實施例中，本發明提出一種電源供應器，包括：一升壓轉換器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一升壓電位；一穩壓電容元件，儲存該升壓電位；一降壓轉換器，包括一控制器，並根據該升壓電位來產生一輸出電位；以及一補償及控制電路，監控該升壓電位；其中若該升壓電位高於或等於一臨界電位，則該補償及控制電路將致能該控制器；其中若該升壓電位低於該臨界電位，則該補償及控制電路將禁能該控制器並提高該升壓電位。

在一些實施例中，該補償及控制電路包括：一分壓電路，根據該升壓電位來產生一分壓電位；一第一比較器，比較該分壓電位與一第一參考電位，以產生一第一比較電位，其中該第一比較電位更作為該控制器之一供應電位；一第二比較器，比較該第一比較電位和一第二參考電位，以產生一第二比較電位；一耦合式電感元件，接收該升壓電位和該輸出電位並儲存其能量；以及一切換器，根據該第二比較電位來選擇性地導通或斷開，其中若該切換器為導通狀態，則該耦合式電感元件可通過該切換器來提高該升壓電位。

在一些實施例中，該分壓電路包括：一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至一升壓節點以接收該升壓電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第一節點以輸出該分壓電位；以及一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至一接地電位。

在一些實施例中，該第一比較器之一正輸入端係用於接收該分壓電位，該第一比較器之一負輸入端係用於接收該第一參考電位，該第一比較器之一輸出端係用於輸出該第一比較電位，該第二比較器之一正輸入端係用於接收該第二參考電位，該第二比較器之一負輸入端係用於接收該第一比較電位，而該第二比較器之一輸出端係用於輸出該第二比較電位。

在一些實施例中，該耦合式電感元件包括：一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該分壓節點以接收該分壓電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至一連接節點；一第一電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電感器之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一電感器之該第二端係耦接至該接地電位；一第二電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電感器之該第一端係耦接至一輸出節點以接收該輸出電位，而該第二電感器之該第二端係耦接至一共同節點；一第一主線圈，具有一第一端和一第二端，其中該第一主線圈之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一主線圈之該第二端係耦接至該接地電位；以及一第一副線圈，具有一第一端和一第二端，其中該第一副線圈之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第一副線圈之該第二端係耦接至該共同節點；其中該第一主線圈和該第一副線圈係共同形成一第一變壓器。

在一些實施例中，該切換器包括：一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第二比較電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至一第二節點；一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該第一二極體之該陰極係耦接至一內部節點；以及一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該內部節點。

在一些實施例中，該穩壓電容元件包括：一第一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位；一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位；以及一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該接地電位。

在一些實施例中，該升壓轉換器包括：一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至一第三節點；一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第三節點；一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第五二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點；一第三電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電感器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第三電感器之該第二端係耦接至一第四節點；一脈波寬度調變積體電路，產生一脈波寬度調變電位；一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該脈波寬度調變電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點；以及一第六二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第六二極體之該陽極係耦接至該第四節點，而該第六二極體之該陰極係耦接至該升壓節點以輸出該升壓電位。

在一些實施例中，該降壓轉換器包括：一第三電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第三電晶體之該控制端係用於接收一第一控制電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至一第五節點，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該升壓節點以接收該升壓電位；一第四電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第四電晶體之該控制端係用於接收一第二控制電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該第五節點；以及一第二變壓器，包括一第二主線圈、一第二副線圈，以及一第三副線圈，其中該第二變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器；其中該控制器係用於產生該第一控制電位和該第二控制電位；其中該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該第二主線圈具有一第一端和一第二端，該第二主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該第二主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該第二副線圈具有一第一端和一第二端，該第二副線圈之該第一端係耦接至一第八節點，該第二副線圈之該第二端係耦接至該共同節點，該第三副線圈具有一第一端和一第二端，該第三副線圈之該第一端係耦接至該共同節點，而該第三副線圈之該第二端係耦接至一第九節點。

在一些實施例中，該降壓轉換器更包括：一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該第七節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該接地電位；一第七二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第七二極體之該陽極係耦接至該第八節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點以輸出該輸出電位；一第八二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第八二極體之該陽極係耦接至該第九節點，而該第八二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；以及一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該共同節點。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器100之示意圖。例如，電源供應器100可應用於桌上型電腦、筆記型電腦，或一體成形電腦。如第1圖所示，電源供應器100包括：一升壓轉換器110、一穩壓電容元件120、一降壓轉換器130，以及一補償及控制電路150。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但電源供應器100更可包括其他元件，例如：一穩壓器或(且)一負回授電路。

升壓轉換器110可根據一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2來產生一升壓電位VB。第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2皆可來自一外部輸入電源，其中第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2之間可形成具有任意頻率和任意振幅之一交流電壓。例如，交流電壓之頻率可約為50Hz或60Hz，而交流電壓之方均根值可約由90V至264V，但亦不僅限於此。穩壓電容元件120可儲存升壓電位VB。降壓轉換器130包括一控制器132，並可根據升壓電位VB來產生一輸出電位VOUT。例如，輸出電位VOUT可為一直流電位，其電位位準可由18V至22V，但亦不僅限於此。補償及控制電路150可監控升壓電位VB。若升壓電位VB高於或等於一臨界電位VTH，則補償及控制電路150將可致能降壓轉換器130及其控制器132。反之，若升壓電位VB低於臨界電位VTH，則補償及控制電路150將可禁能降壓轉換器130及其控制器132，同時再進一步提高升壓電位VB。在此設計下，即使穩壓電容元件120發生故障，電源供應器100仍可自動地補償升壓電位VB，以避免降壓轉換器130因電流過載而發生損壞。因此，電源供應器100之穩定度和可靠度均可大幅改善。

以下實施例將介紹電源供應器100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之示意圖。在第2圖之實施例中，電源供應器200具有一第一輸入節點NIN1、一第二輸入節點NIN2，以及一輸出節點NOUT，並包括一升壓轉換器210、一穩壓電容元件220、一降壓轉換器230，以及一補償及控制電路250，其中降壓轉換器230包括一控制器232。電源供應器200之第一輸入節點NIN1和第二輸入節點NIN2可由一外部輸入電源處分別接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2。電源供應器200之輸出節點NOUT可輸出一輸出電位VOUT至一電子裝置(未顯示)。

大致而言，補償及控制電路250包括一分壓電路251、一第一比較器252、一第二比較器253、一耦合式電感元件254，以及一切換器255。分壓電路251可根據一升壓電位VB來產生一分壓電位VD。第一比較器252可比較分壓電位VD與一第一參考電位VREF1，以產生一第一比較電位VC1，其中第一比較電位VC1更可作為降壓轉換器230之控制器232之一供應電位VCC。例如，若第一比較電位VC1為高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則降壓轉換器230及其控制器232將可被致能；反之，若第一比較電位VC1為低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則降壓轉換器230及其控制器232將可被禁能。第二比較器253可比較第一比較電位VC1和一第二參考電位VREF2，以產生一第二比較電位VC2。耦合式電感元件254可接收升壓電位VB和輸出電位VOUT並儲存其能量。切換器255可根據第二比較電位VC2來選擇性地導通或斷開。例如，若第二比較電位VC2為高邏輯位準，則切換器255將會被導通；反之，若第二比較電位VC2為低邏輯位準，則切換器255將會被斷開。詳細而言，若切換器255為導通狀態，則耦合式電感元件254將可通過切換器255來提高升壓電位VB；反之，若切換器255為斷開狀態，則耦合式電感元件254將無法影響升壓電位VB。

分壓電路251包括一第一電阻器R1和一第二電阻器R2。第一電阻器R1具有一第一端和一第二端，其中第一電阻器R1之第一端係耦接至一升壓節點NB以接收升壓電位VB，而第一電阻器R1之第二端係耦接至一第一節點N1以輸出分壓電位VD。第二電阻器R2具有一第一端和一第二端，其中第二電阻器R2之第一端係耦接至第一節點N1，而第二電阻器R2之第二端係耦接至一接地電位VSS(例如：0V)。

第一比較器252具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中第一比較器252之正輸入端係用於接收分壓電位VD，第一比較器252之負輸入端係用於接收第一參考電位VREF1，而第一比較器252之輸出端係用於輸出第一比較電位VC1。例如，若分壓電位VD高於或等於第一參考電位VREF1，則第一比較電位VC1將可為高邏輯位準；反之，若分壓電位VD低於第一參考電位VREF1，則第一比較電位VC1將可為低邏輯位準。

第二比較器253具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中第二比較器253之正輸入端係用於接收第二參考電位VREF2，第二比較器253之負輸入端係用於接收第一比較電位VC1，而第二比較器253之輸出端係用於輸出第二比較電位VC2。例如，若第二參考電位VREF2高於或等於第一比較電位VC1，則第二比較電位VC2將可為高邏輯位準；反之，若第二參考電位VREF2低於第一比較電位VC1，則第二比較電位VC2將可為低邏輯位準。

耦合式電感元件254包括一第一變壓器260、一第一電感器L1、一第二電感器L2，以及一第三電阻器R3。第一變壓器260包括一第一主線圈261和一第一副線圈262。第三電阻器R3具有一第一端和一第二端，其中第三電阻器R3之第一端係耦接至分壓節點NB以接收分壓電位VB，而第三電阻器R3之第二端係耦接至一連接節點NA。第一主線圈261可位於第一變壓器260之一側(例如：一次側)，而第一副線圈262則可位於第一變壓器260之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。第一電感器L1具有一第一端和一第二端，其中第一電感器L1之第一端係耦接至連接節點NA，而第一電感器L1之第二端係耦接至接地電位VSS。第二電感器L2具有一第一端和一第二端，其中第二電感器L2之第一端係耦接至輸出節點NOUT以接收輸出電位VOUT，而第二電感器L2之第二端係耦接至一共同節點NCM。例如，共同節點NCM可視為另一接地電位，其可與前述之接地電位VSS相同或相異。第一主線圈261具有一第一端和一第二端，其中第一主線圈261之第一端係耦接至連接節點NA，而第一主線圈261之第二端係耦接至接地電位VSS。第一副線圈262具有一第一端和一第二端，其中第一副線圈262之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第一副線圈262之第二端係耦接至共同節點NCM。

切換器255包括一第一電晶體M1、一第一二極體D1，以及一第四電阻器R4。例如，第一電晶體M1可為一N型金氧半場效電晶體。第一電晶體M1具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第一電晶體M1之控制端係用於接收第二比較電位VC2，第一電晶體M1之第一端係耦接至連接節點NA，而第一電晶體M1之第二端係耦接至一第二節點N2。第一二極體D1具有一陽極和一陰極，其中第一二極體D1之陽極係耦接至第二節點N2，而第一二極體D1之陰極係耦接至一內部節點NN。第四電阻器R4具有一第一端和一第二端，其中第四電阻器R4之第一端係耦接至升壓節點NB，而第四電阻器R4之第二端係耦接至內部節點NN。

穩壓電容元件220包括一第一電容器C1、一第二電容器C2，以及一第三電容器C3。第一電容器C1具有一第一端和一第二端，其中第一電容器C1之第一端係耦接至升壓節點NB，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。第二電容器C2具有一第一端和一第二端，其中第二電容器C2之第一端係耦接至升壓節點NB，而第二電容器C2之第二端係耦接至接地電位VSS。第三電容器C3具有一第一端和一第二端，其中第三電容器C3之第一端係耦接至升壓節點NB，而第三電容器C3之第二端係耦接至接地電位VSS。在另一些實施例中，穩壓電容元件220更可包括更多個或更少個彼此並聯耦接之電容器。

升壓轉換器210包括一脈波寬度調變積體電路(Pulse Width Modulation Integrated Circuit，PWM IC)212、一第二二極體D2、一第三二極體D3、一第四二極體D4、一第五二極體D5、一第六二極體D6、一第三電感器L3，以及一第二電晶體M2。例如，第二電晶體M2可為一N型金氧半場效電晶體。

第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4，以及第五二極體D5可共同形成一橋式整流器。第二二極體D2具有一陽極和一陰極，其中第二二極體D2之陽極係耦接至第一輸入節點NIN1，而第二二極體D2之陰極係耦接至一第三節點N3。第三二極體D3具有一陽極和一陰極，其中第三二極體D3之陽極係耦接至第二輸入節點NIN2，而第三二極體D3之陰極係耦接至第三節點N3。第四二極體D4具有一陽極和一陰極，其中第四二極體D4之陽極係耦接至接地電位VSS，而第四二極體D4之陰極係耦接至第一輸入節點NIN1。第五二極體D5具有一陽極和一陰極，其中第五二極體D5之陽極係耦接至接地電位VSS，而第五二極體D5之陰極係耦接至第二輸入節點NIN2。

第三電感器L3具有一第一端和一第二端，其中第三電感器L3之第一端係耦接至第三節點N3，而第三電感器L3之第二端係耦接至一第四節點N4。脈波寬度調變積體電路212可產生一脈波寬度調變電位VA。第二電晶體M2具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，第二電晶體M2之控制端係用於接收脈波寬度調變電位VA，第二電晶體M2之第一端係耦接至接地電位VSS，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第四節點N4。第六二極體D6具有一陽極和一陰極，其中第六二極體D6之陽極係耦接至第四節點N4，而第六二極體D6之陰極係耦接至升壓節點NB以輸出升壓電位VB。

降壓轉換器230包括控制器232、一第二變壓器270、一第三電晶體M3、一第四電晶體M4、一第七二極體D7、一第八二極體D8、一第四電容器C4，以及一第五電容器C5。控制器232可為另一脈波寬度調變積體電路。當供應電位VCC為高邏輯位準且控制器232被致能時，其可產生一第一控制電位VL1和一第二控制電位VL2。例如，第一控制電位VL1和第二控制電位VL2可具有互補之邏輯位準。反之，當供應電位VCC為低邏輯位準且控制器232被禁能時，其可停止產生前述之第一控制電位VL1和第二控制電位VL2。第三電晶體M3和第四電晶體M4可各自為一N型金氧半場效電晶體。

第三電晶體M3具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第三電晶體M3之控制端係用於接收第一控制電位VL1，第三電晶體M3之第一端係耦接至一第五節點N5，而第三電晶體M3之第二端係耦接至升壓節點NB以接收升壓電位VB。第四電晶體M4具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第四電晶體M4之控制端係用於接收第二控制電位VL2，第四電晶體M4之第一端係耦接至接地電位VSS，而第四電晶體M4之第二端係耦接至第五節點N5。

第二變壓器270包括一第二主線圈271、一第二副線圈272，以及一第三副線圈273，其中第二變壓器270可內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM。漏電感器LR和激磁電感器LM可為第二變壓器270製造時所附帶產生之固有元件，其並非一外部獨立元件。第二主線圈271、漏電感器LR，以及激磁電感器LM皆可位於第二變壓器270之同一側(例如：一次側)，而第二副線圈272和第三副線圈273則可位於第二變壓器270之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。漏電感器LR具有一第一端和一第二端，其中漏電感器LR之第一端係耦接至第五節點N5，而漏電感器LR之第二端係耦接至一第六節點N6。第二主線圈271具有一第一端和一第二端，其中第二主線圈271之第一端係耦接至第六節點N6，而第二主線圈271之第二端係耦接至一第七節點N7。激磁電感器LM具有一第一端和一第二端，其中激磁電感器LM之第一端係耦接至第六節點N6，而激磁電感器LM之第二端係耦接至第七節點N7。第二副線圈272具有一第一端和一第二端，其中第二副線圈272之第一端係耦接至一第八節點N8，而第二副線圈272之第二端係耦接至共同節點NCM。第三副線圈273具有一第一端和一第二端，其中第三副線圈273之第一端係耦接至共同節點NCM，而第三副線圈273之第二端係耦接至一第九節點N9。

第四電容器C4具有一第一端和一第二端，其中第四電容器C4之第一端係耦接至第七節點N7，而第四電容器C4之第二端係耦接至接地電位VSS。在一些實施例中，漏電感器LR、激磁電感器LM，以及第四電容器C4可共同形成一LLC諧振槽。第七二極體D7具有一陽極和一陰極，其中第七二極體D7之陽極係耦接至第八節點N8，而第七二極體D7之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第八二極體D8具有一陽極和一陰極，其中第八二極體D8之陽極係耦接至第九節點N9，而第八二極體D8之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第五電容器C5具有一第一端和一第二端，其中第五電容器C5之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第五電容器C5之第二端係耦接至共同節點NCM。在一些實施例中，第七二極體D7、第八二極體D8，以及第五電容器C5可共同形成一輸出級電路。

在一些實施例中，電源供應器200之操作原理可如下列所述。若升壓電位VB高於或等於一臨界電位VTH，則電源供應器200可操作於一正常模式。在正常模式下，因為分壓電位VD高於或等於第一參考電位VREF1，故第一控制電位VC1為高邏輯位準以致能控制器232，且第二控制電位VC2為低邏輯位準以禁能第一電晶體M1。此時，切換器255為斷開狀態，而耦合式電感元件254不會影響分壓節點NB處之分壓電位VB。必須理解的是，由於分壓電位VD為升壓電位VB之一特定百分比，故臨界電位VTH可以藉由改變第一參考電位VREF1來進行適當地設定。

若升壓電位VB低於臨界電位VTH，則電源供應器200可操作於一補償模式。在補償模式下，因為分壓電位VD低於第一參考電位VREF1，故第一控制電位VC1為低邏輯位準以禁能控制器232，且第二控制電位VC2為高邏輯位準以致能第一電晶體M1。此時，切換器255為導通狀態，而耦合式電感元件254可用於傳送能量至分壓節點NB處以提升分壓電位VB，直到分壓電位VB再次高於或等於臨界電位VTH為止。必須注意的是，降壓轉換器230及其控制器232在補償模式下皆被關閉，此可保護第三電晶體M3和第四電晶體M4不會因升壓電位VB太低引發電流過載而燒毀。

在一些實施例中，電源供應器200之元件參數可如下列所述。第一電感器L1之電感值可介於192μH至288μH之間，較佳可為240μH。第二電感器L2之電感值可介於20μH至30μH之間，較佳可為25μH。第三電感器L3之電感值可介於320μH至480μH之間，較佳可為400μH。漏電感器LR之電感值可介於54μH至66μH之間，較佳可為60μH。激磁電感器LM之電感值可介於135μH至165μH之間，較佳可為150μH。第一電容器C1之電容值可介於544μF至816μF之間，較佳可為680μF。第二電容器C2之電容值可介於544μF至816μF之間，較佳可為680μF。第三電容器C3之電容值可介於544μF至816μF之間，較佳可為680μF。第四電容器C4之電容值可介於29.7nF至36.3nF之間，較佳可為33nF。第五電容器C5之電容值可介於544μF至816μF之間，較佳可為680μF。第一電阻器R1之電阻值可約為19KΩ。第二電阻器R2之電阻值可約為1KΩ。第三電阻器R3和第四電阻器R4之每一者之電阻值皆可大於0Ω。臨界電位VTH可約為400V。第一參考電位VREF1可約為19.9V。第二參考電位VREF2可約為2V。第一主線圈261對第一副線圈262之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為22。第二主線圈271對第二副線圈272之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為20。第二主線圈271對第三副線圈273之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為20。以上參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化電源供應器200之穩定度和可靠度。

本發明提出一種新穎之電源供應器，其對於穩壓電容元件之各種狀態有較高之耐受性。根據實際量測結果，使用前述設計之電源供應器可提供相當高之穩定度及可靠度，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。

值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之電源供應器並不僅限於第1-2圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-2圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之電源供應器當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200:電源供應器 110,210:升壓轉換器 120,220:穩壓電容元件 130,230:降壓轉換器 132,232:控制器 150,250:補償及控制電路 212:脈波寬度調變積體電路 251:分壓電路 252:第一比較器 253:第二比較器 254:耦合式電感元件 255:切換器 260:第一變壓器 261:第一主線圈 262:第一副線圈 270:第二變壓器 271:第二主線圈 272:第二副線圈 273:第三副線圈 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 D1:第一二極體 D2:第二二極體 D3:第三二極體 D4:第四二極體 D5:第五二極體 D6:第六二極體 D7:第七二極體 D8:第八二極體 L1:第一電感器 L2:第二電感器 L3:第三電感器 LM:激磁電感器 LR:漏電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3:第三電晶體 M4:第四電晶體 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 N5:第五節點 N6:第六節點 N7:第七節點 N8:第八節點 N9:第九節點 NA:連接節點 NB:分壓節點 NCM:共同節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 NN:內部節點 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 R3:第三電阻器 R4:第四電阻器 VA:脈波寬度調變電位 VB:升壓電位 VC1:第一比較電位 VC2:第二比較電位 VCC:供應電位 VD:分壓電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第一輸入電位 VL1:第一控制電位 VL2:第二控制電位 VOUT:輸出電位 VTH:臨界電位 VREF1:第一參考電位 VREF2:第二參考電位 VSS:接地電位

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之示意圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之示意圖。

100:電源供應器

110:升壓轉換器

120:穩壓電容元件

130:降壓轉換器

132:控制器

150:補償及控制電路

VB:升壓電位

VIN1:第一輸入電位

VIN2:第一輸入電位

VOUT:輸出電位

VTH:臨界電位

Claims (10)

1. 一種電源供應器，包括： 一升壓轉換器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一升壓電位； 一穩壓電容元件，儲存該升壓電位； 一降壓轉換器，包括一控制器，並根據該升壓電位來產生一輸出電位；以及 一補償及控制電路，監控該升壓電位； 其中若該升壓電位高於或等於一臨界電位，則該補償及控制電路將致能該控制器； 其中若該升壓電位低於該臨界電位，則該補償及控制電路將禁能該控制器並提高該升壓電位。
2. 如請求項1之電源供應器，其中該補償及控制電路包括： 一分壓電路，根據該升壓電位來產生一分壓電位； 一第一比較器，比較該分壓電位與一第一參考電位，以產生一第一比較電位，其中該第一比較電位更作為該控制器之一供應電位； 一第二比較器，比較該第一比較電位和一第二參考電位，以產生一第二比較電位； 一耦合式電感元件，接收該升壓電位和該輸出電位並儲存其能量；以及 一切換器，根據該第二比較電位來選擇性地導通或斷開，其中若該切換器為導通狀態，則該耦合式電感元件可通過該切換器來提高該升壓電位。
3. 如請求項2之電源供應器，其中該分壓電路包括： 一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至一升壓節點以接收該升壓電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第一節點以輸出該分壓電位；以及 一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至一接地電位。
4. 如請求項2之電源供應器，其中該第一比較器之一正輸入端係用於接收該分壓電位，該第一比較器之一負輸入端係用於接收該第一參考電位，該第一比較器之一輸出端係用於輸出該第一比較電位，該第二比較器之一正輸入端係用於接收該第二參考電位，該第二比較器之一負輸入端係用於接收該第一比較電位，而該第二比較器之一輸出端係用於輸出該第二比較電位。
5. 如請求項3之電源供應器，其中該耦合式電感元件包括： 一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該分壓節點以接收該分壓電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至一連接節點； 一第一電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電感器之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一電感器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第二電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電感器之該第一端係耦接至一輸出節點以接收該輸出電位，而該第二電感器之該第二端係耦接至一共同節點； 一第一主線圈，具有一第一端和一第二端，其中該第一主線圈之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一主線圈之該第二端係耦接至該接地電位；以及 一第一副線圈，具有一第一端和一第二端，其中該第一副線圈之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第一副線圈之該第二端係耦接至該共同節點； 其中該第一主線圈和該第一副線圈係共同形成一第一變壓器。
6. 如請求項5之電源供應器，其中該切換器包括： 一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第二比較電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該連接節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至一第二節點； 一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該第一二極體之該陰極係耦接至一內部節點；以及 一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該內部節點。
7. 如請求項5之電源供應器，其中該穩壓電容元件包括： 一第一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位；以及 一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該升壓節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
8. 如請求項5之電源供應器，其中該升壓轉換器包括： 一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至一第三節點； 一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第三節點； 一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點； 一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第五二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點； 一第三電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電感器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第三電感器之該第二端係耦接至一第四節點； 一脈波寬度調變積體電路，產生一脈波寬度調變電位； 一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該脈波寬度調變電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點；以及 一第六二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第六二極體之該陽極係耦接至該第四節點，而該第六二極體之該陰極係耦接至該升壓節點以輸出該升壓電位。
9. 如請求項8之電源供應器，其中該降壓轉換器包括： 一第三電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第三電晶體之該控制端係用於接收一第一控制電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至一第五節點，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該升壓節點以接收該升壓電位； 一第四電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第四電晶體之該控制端係用於接收一第二控制電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該第五節點；以及 一第二變壓器，包括一第二主線圈、一第二副線圈，以及一第三副線圈，其中該第二變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器； 其中該控制器係用於產生該第一控制電位和該第二控制電位； 其中該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該第二主線圈具有一第一端和一第二端，該第二主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該第二主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該第二副線圈具有一第一端和一第二端，該第二副線圈之該第一端係耦接至一第八節點，該第二副線圈之該第二端係耦接至該共同節點，該第三副線圈具有一第一端和一第二端，該第三副線圈之該第一端係耦接至該共同節點，而該第三副線圈之該第二端係耦接至一第九節點。
10. 如請求項9之電源供應器，其中該降壓轉換器更包括： 一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該第七節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第七二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第七二極體之該陽極係耦接至該第八節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點以輸出該輸出電位； 一第八二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第八二極體之該陽極係耦接至該第九節點，而該第八二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；以及 一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該共同節點。

Images