TWI381621B - 具省電機制之電源系統 - Google Patents

Description

具省電機制之電源系統

本發明係有關於一種電源系統，尤指一種具省電機制之電源系統。

返馳式電源系統(Flyback Power System)具有高效率、低耗損、小尺寸及重量輕等優點，因此已被廣泛地用以作為各種電子產品的電源轉換裝置。請參考第1圖，第1圖為習知返馳式電源系統100的電路結構示意圖。整流電路102及濾波電容105係用來對交流電源供應器101所提供之交流輸入電壓Vac執行整流濾波處理以產生輸入電壓Vin。變壓器120包含初級繞組121、次級繞組122及輔助繞組123，其中初級繞組121係用以接收輸入電壓Vin。第一整流濾波電路170用來對次級繞組122感應之前置輸出電壓Vop執行整流濾波處理，以產生第一輸出電壓Vo1饋送至第一負載195。穩壓電路180用來對第一輸出電壓Vo1執行穩壓處理，以產生第二輸出電壓Vo2饋送至第二負載196。第二輸出電壓Vo2另可經由反饋電路140之訊號處理，以產生反饋訊號Sfb回授至開關控制電路130。第二整流濾波電路190係用來對輔助繞組123之感應電壓執行整流濾波處理，以產生電源電壓Vcc供應至開關控制電路130。開關控制電路130根據反饋訊號Sfb產生控制訊號Sc以控制開關125之導通/截止狀態，進而控制流經初級繞組121之電流。

在返馳式電源系統100的運作中，供應至第一負載195的第一輸出電壓Vo1係高於供應至第二負載196的第二輸出電壓Vo2。當進入省電工作模式時，僅需供應穩定的第二輸出電壓Vo2至第二負載196，並不需供應電能至第一負載195，然而第一輸出電壓Vo1仍保持在高電壓準位，此時返馳式電源系統100會消耗相當的電力以維持第一輸出電壓Vo1之高電壓準位，如此就無法達到高省電效率的目的。

本發明揭露一種具省電機制之電源系統，其包含一穩壓器、一電容、一電源輸入模組、以及一開關訊號產生單元。穩壓器包含一電壓輸入埠與一電壓輸出埠，其中電壓輸入埠用以接收第一電壓，電壓輸出埠用以輸出第二電壓。電容係電連接於穩壓器之電壓輸入埠與參考電位之間。電源輸入模組包含一變壓器、一整流單元、一開關、與一開關控制單元。變壓器包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中初級繞組用來接收輸入電壓。整流單元係電連接於次級繞組與穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生第一電壓。開關係與初級繞組串接，用以控制流經初級繞組之電流。開關控制單元係電連接於輔助繞組與開關，用來控制開關之導通/截止狀態。開關訊號產生單元係電連接於穩壓器之電壓輸出埠，用來產生開關訊號以於能量傳輸除能時段內除能開關控制單元，使第一電壓由第一預設電壓值下降至第二預設電壓值。

本發明另揭露一種具省電機制之電源系統，其包含一穩壓器、一開關訊號產生單元、一反饋處理電路、以及一電源輸入模組。穩壓器包含一電壓輸入埠與一電壓輸出埠，其中電壓輸入埠用以接收第一電壓，電壓輸出埠用以輸出第二電壓。開關訊號產生單元係電連接於穩壓器之電壓輸出埠或電壓輸入埠，用來根據指示訊號產生開關訊號。反饋處理電路係電連接於穩壓器之電壓輸入埠與開關訊號產生單元，用來根據第一電壓與開關訊號產生反饋訊號。電源輸入模組包含一變壓器、一整流單元、一開關、與一開關控制單元。變壓器包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中初級繞組用來接收輸入電壓。整流單元係電連接於次級繞組與穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生第一電壓。開關係與初級繞組串接，用以控制流經初級繞組之電流。開關控制單元係電連接於輔助繞組與開關，用來根據反饋訊號產生控制訊號以控制開關之導通/截止狀態。

本發明另揭露一種具省電機制之電源系統，其包含一穩壓器、一開關訊號產生單元、一反饋處理電路、一第一開關、以及一電源輸入模組。穩壓器包含一電壓輸入埠、一電壓輸出埠、與一致能埠，其中電壓輸入埠用以接收第一電壓，電壓輸出埠用以輸出第二電壓，致能埠用以接收第一開關訊號。開關訊號產生單元係電連接於穩壓器之電壓輸出埠或電壓輸入埠，用來根據指示訊號產生第一開關訊號、第二開關訊號、與第三開關訊號。反饋處理電路係電連接於穩壓器之電壓輸入埠與開關訊號產生單元，用來根據第一電壓與第二開關訊號產生反饋訊號。第一開關係電連接於穩壓器的電壓輸入埠與電壓輸出埠之間，用來根據第三開關訊號控制穩壓器的電壓輸入埠與電壓輸出埠之間的電性連接。電源輸入模組包含一變壓器、一整流單元、一第二開關、與一開關控制單元。變壓器包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中初級繞組用來接收輸入電壓。整流單元係電連接於次級繞組與穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生第一電壓。第二開關係與初級繞組串接，用以控制流經初級繞組之電流。開關控制單元係電連接於輔助繞組與第二開關，用來根據反饋訊號產生控制訊號以控制第二開關之導通/截止狀態。

為讓本發明更顯而易懂，下文依本發明具省電機制之電源系統，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。

請參考第2圖，第2圖為本發明第一實施例之電源系統200的電路結構示意圖。如第2圖所示，電源系統200包含一穩壓器205、一第一電容211、一第二電容212、一電源輸入模組220、一控制單元280、以及一光耦合單元265。穩壓器205包含一電壓輸入埠206、一電壓輸出埠207、與一共用埠208，其中電壓輸入埠206用以接收第一電壓Vout1，電壓輸出埠207用以輸出小於第一電壓Vout1之第二電壓Vout2，共用埠208電連接於一參考電位。在第2圖所示的實施例中，此參考電位係為接地電位。控制單元280包含一開關訊號產生單元260。第一電容211電連接於穩壓器205之電壓輸入埠206與參考電位之間，目的在提供充、放電功能。第二電容212電連接於穩壓器205之電壓輸出埠207與參考電位之間。

電源輸入模組220包含一交流電源供應器221、一第一整流濾波單元222、一變壓器225、一開關230、一電阻231、一整流單元235、一第二整流濾波單元240、一開關控制單元245、以及一緩振電路(Snubber Circuit)250。開關230可為金氧半場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或接面場效電晶體(Junction Field Effect Transistor)。第一整流濾波單元222係用來對交流電源供應器221所提供之交流輸入電壓Vac執行整流濾波處理以產生輸入電壓Vin。變壓器225包含一初級繞組226、一次級繞組227、與一輔助繞組228，其中初級繞組226用來接收輸入電壓Vin，次級繞組227配合整流單元235以產生第一電壓Vout1。開關230係與初級繞組226串接，用來控制流經初級繞組226之電流。緩振電路250電連接於初級繞組226與開關230，用來保護開關230以避免於切換截止狀態時受到損害。電阻231電連接於開關230與接地端之間。

第二整流濾波單元240電連接於輔助繞組228與開關控制單元245之間，係用來對輔助繞組228之感應電壓執行整流濾波處理，以產生電源電壓Vcc供應至開關控制單元245。開關控制單元245電連接於開關230與第二整流濾波單元240，用來根據開關訊號Ssw產生控制訊號Sc以控制開關230，其中控制訊號Sc係為脈波寬度調變(Pulse Width Modulation)訊號。控制單元280電連接於穩壓器205之電壓輸出埠207，係以第二電壓Vout2作為其電源電壓。控制單元280接收一省電訊號Sps，當省電訊號Sps致能省電工作模式時，控制單元280係根據第一電壓Vout1之電壓漣波擺幅、第一電容211之電容值、與穩壓器205之電壓輸入埠206所接收之電流Ix設定週期性的能量傳輸除能時段與能量傳輸致能時段，並於能量傳輸除能時段內驅動開關訊號產生單元260產生開關訊號Ssw以除能開關控制單元245，因而使控制訊號Sc於一低電壓位準，此時控制訊號Sc之低電壓位準係用來持續截止開關230以除能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸。在另一實施例中，能量傳輸除能時段與能量傳輸致能時段係被預先設定，用以提供控制單元280驅動開關訊號產生單元260產生開關訊號Ssw以執行開關控制單元245之週期性電路除能操作。光耦合單元265電連接於開關控制單元245與開關訊號產生單元260之間，用來提供光耦合介面以電性隔離開關控制單元245與開關訊號產生單元260。

第3圖為第2圖所示之電源系統200工作於省電模式的相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。在第3圖中，由上往下的訊號分別為第一電壓Vout1、控制訊號Sc、以及開關訊號Ssw。請參考第3圖與第2圖，當開關訊號Ssw於能量傳輸致能時段Ton內為第一電壓準位VL1時，開關控制單元245係被致能以產生具對應工作週期之控制訊號Sc，用來控制開關230以致能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸，進而使第一電壓Vout1從低漣波電壓Vmin上昇至高漣波電壓Vmax。當開關訊號Ssw於能量傳輸除能時段Toff內為第二電壓準位VL2時，開關控制單元245係被除能，因而使控制訊號Sc於一低電壓位準，此時控制訊號Sc之低電壓位準係用來持續截止開關230以除能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸，進而使第一電壓Vout1從高漣波電壓Vmax下降至低漣波電壓Vmin。低漣波電壓Vmin可為用以驅動穩壓器205輸出穩定之第二電壓Vout2所需之最低電壓。由上述可知，在電源系統200的省電模式工作中，開關控制單元245係被週期性地除能以降低能量耗損，所以可顯著提高電源效率。

請參考第4圖，第4圖為本發明第二實施例之電源系統400的電路結構示意圖。如第4圖所示，電源系統400係類似於第2圖所示之電源系統200，主要差異在於將控制單元280置換為控制單元480，以及另包含分壓單元470。分壓單元470電連接於穩壓器205的電壓輸入埠206與接地端之間，用來產生第一電壓Vout1之分壓Vdiv輸出至控制單元480，而控制單元480即根據分壓Vdiv以驅動開關訊號產生單元260產生開關訊號Ssw。在第4圖的實施例中，分壓單元470包含串接之第一電阻471與第二電阻472。在另一實施例中，分壓單元470可包含串接之兩金氧半場效電晶體，用以根據兩金氧半場效電晶體之通道電阻執行第一電壓Vout1之分壓處理而產生分壓Vdiv。在另一實施例中，分壓單元470係可省略，亦即控制單元480係直接連接於穩壓器205的電壓輸入埠206，而控制單元480係根據第一電壓Vout1以驅動開關訊號產生單元260產生開關訊號Ssw。

第5圖為第4圖所示之電源系統400工作於省電模式的相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。在第5圖中，由上往下的訊號分別為分壓Vdiv、控制訊號Sc、以及開關訊號Ssw。請參考第5圖與第4圖，當開關訊號Ssw於時間T0為第一電壓準位VL1時，開關控制單元245係被致能以產生具對應工作週期之控制訊號Sc，用來控制開關230以致能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸，進而使分壓Vdiv從低漣波電壓Vdmin上昇。

當分壓Vdiv於時間T1上昇至高漣波電壓Vdmax時，開關訊號產生單元260輸出具第二電壓準位VL2之開關訊號Ssw以除能開關控制單元245，因而使控制訊號Sc於一低電壓位準，此時控制訊號Sc之低電壓位準係用來持續截止開關230以除能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸，進而使分壓Vdiv從高漣波電壓Vdmax下降。當分壓Vdiv於時間T2下降至低漣波電壓Vdmin時，開關訊號產生單元260輸出具第一電壓準位VL1之開關訊號Ssw以致能開關控制單元245，被致能之開關控制單元245產生具對應工作週期之控制訊號Sc，用來控制開關230以致能從初級繞組226至次級繞組227的能量傳輸，進而使分壓Vdiv從低漣波電壓Vdmin上昇。

在第5圖中，時間T2與時間T1之間的時間差即為能量傳輸除能時段Toff，而時間T1與時間T0之間的時間差即為能量傳輸致能時段Ton。換句話說，開關訊號產生單元260係直接根據分壓Vdiv的高漣波電壓Vdmax與低漣波電壓Vdmin以切換開關訊號Ssw之電壓準位，而不是根據預先計算之能量傳輸除能時段Toff與能量傳輸致能時段Ton以控制開關訊號Ssw之電壓準位切換所以可提供較精準的能量傳輸控制機制。同理，在電源系統400的省電模式工作中，開關控制單元245仍被週期性地除能以降低能量耗損，所以也可顯著提高電源效率。

請參考第6圖，第6圖為本發明第三實施例之電源系統600的電路結構示意圖。如第6圖所示，電源系統600包含一穩壓器605、一第一電容611、一第二電容612、一反饋處理電路615、一電源輸入模組620、以及一開關訊號產生單元660。穩壓器605包含一電壓輸入埠606、一電壓輸出埠607、與一共用埠608，其中電壓輸入埠606用以接收第一電壓Vout1，電壓輸出埠607用以輸出第二電壓Vout2，共用埠608電連接於參考電位。第一電容611電連接於穩壓器605之電壓輸入埠606與參考電位之間。第二電容612電連接於穩壓器605之電壓輸出埠607與參考電位之間。電源輸入模組620包含一交流電源供應器621、一第一整流濾波單元622、一變壓器625、一第一開關630、一電阻631、一整流單元635、一第二整流濾波單元640、一開關控制單元645、以及一緩振電路650。電源輸入模組620之內部電路結構同於第2圖所示之電源輸入模組220，所以不再贅述。

開關訊號產生單元660電連接於穩壓器605之電壓輸出埠607，係以第二電壓Vout2作為其電源電壓。在另一實施例中，開關訊號產生單元660可電連接於穩壓器605之電壓輸入埠606，而以第一電壓Vout1作為其電源電壓。開關訊號產生單元660係用來根據一指示訊號Sind以產生開關訊號Ssw，進而控制反饋處理電路615之電路運作。反饋處理電路615電連接於穩壓器605之電壓輸入埠606與開關訊號產生單元660，用來根據第一電壓Vout1與開關訊號Ssw產生反饋訊號Sfb。

反饋處理電路615包含一光耦合單元665、一第一電阻671、一第二電阻672、一第三電阻673、與一第二開關674。光耦合單元665電連接於開關控制單元645，用來輸出反饋訊號Sfb，亦即反饋處理電路615係基於光耦合單元665所提供之電性隔離機制以輸出反饋訊號Sfb。第一電阻671與第二電阻672係串接於穩壓器605之電壓輸入埠606與接地端之間。串接之第三電阻673與第二開關674係並聯於第一電阻671。第二開關674可為金氧半場效電晶體或接面場效電晶體，其導通/截止狀態係受控於開關訊號Ssw。

第7圖為第6圖所示之電源系統600的工作相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。在第7圖中，由上往下的訊號分別為指示訊號Sind與第一電壓Vout1。請參考第7圖與第6圖，當指示訊號Sind於時段Tnormal內為指示正常操作模式之第一電壓準位VLa時，開關訊號產生單元660輸出具低電壓準位之開關訊號Ssw以截止第二開關674。所以根據第一電阻671與第二電阻672所產生之分壓Vdiv並不受第三電阻673與第二開關674影響，此時反饋處理電路615所輸出之反饋訊號Sfb係用以驅動電源輸入模組620產生具高電壓準位V_H 之第一電壓Vout1。

當指示訊號Sind於時段Tps內為指示省電工作模式之第二電壓準位VLb時，開關訊號產生單元660輸出具高電壓準位之開關訊號Ssw以導通第二開關674，所以根據第一電阻671與第二電阻672所產生之分壓Vdiv會受第三電阻673與第二開關674之通道電阻的影響而提高，用來降低反饋處理電路615所輸出反饋訊號Sfb之電壓準位，進而縮減控制訊號Sc之工作週期以產生具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1。低電壓準位V_L 係略高於第二電壓Vout2之電壓準位，若穩壓器605為低壓降穩壓器(Low Dropout Regulator)，則低電壓準位V_L 就幾乎等於第二電壓Vout2之電壓準位。換句話說，當進入省電工作模式時，電源輸入模組620僅需提供具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1以驅動穩壓器605產生第二電壓Vout2。所以相較於習知技術，電源系統600的電路運作可達到更高省電效率的目的。

請參考第8圖，第8圖為本發明第四實施例之電源系統800的電路結構示意圖。如第8圖所示，電源系統800係類似於第6圖所示之電源系統600，主要差異在於將反饋處理電路615置換為反饋處理電路815，另將開關訊號產生單元660置換為開關訊號產生單元860。反饋處理電路815包含串接之第三電阻873與第二開關874，第三電阻873與第二開關874係並聯於第二電阻672。第二開關874可為金氧半場效電晶體或接面場效電晶體，其導通/截止狀態係受控於開關訊號產生單元860所輸出之開關訊號Ssw。電源系統800運作時之指示訊號Sind與第一電壓Vout1的訊號波形同於第7圖所示之波形，電源系統800的電路工作原理概述如下。

當指示訊號Sind於時段Tnormal內為指示正常操作模式之第一電壓準位VLa時，開關訊號產生單元860輸出具高電壓準位之開關訊號Ssw以導通第二開關874，所以根據第一電阻671與第二電阻672所產生之分壓Vdiv會受第三電阻873與第二開關874之通道電阻的影響而降低，用來提高反饋處理電路815所輸出反饋訊號Sfb之電壓準位，進而增加控制訊號Sc之工作週期以產生具高電壓準位V_H 之第一電壓Vout1。

當指示訊號Sind於時段Tps內為指示省電工作模式之第二電壓準位VLb時，開關訊號產生單元860輸出具低電壓準位之開關訊號Ssw以截止第二開關874，所以根據第一電阻671與第二電阻672所產生之分壓Vdiv並不受第三電阻873與第二開關874影響，此時反饋處理電路815所輸出之反饋訊號Sfb係用以驅動電源輸入模組620產生具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1。亦即，當進入省電工作模式時，電源輸入模組620僅需提供具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1以驅動穩壓器605產生穩定的第二電壓Vout2。同理，相較於習知技術，電源系統800的電路運作亦可達到更高省電效率的目的。

請參考第9圖，第9圖為本發明第五實施例之電源系統900的電路結構示意圖。如第9圖所示，電源系統900包含一穩壓器905、一第一電容911、一第二電容912、一第一開關913、一反饋處理電路915、一電源輸入模組920、以及一開關訊號產生單元960。穩壓器905包含一電壓輸入埠906、一電壓輸出埠907、一致能埠909、與一共用埠908，其中電壓輸入埠906用以接收第一電壓Vout1，電壓輸出埠907用以輸出第二電壓Vout2，致能埠909用以接收第一開關訊號Ssw1，共用埠908電連接於參考電位之間。第一電容911電連接於穩壓器905之電壓輸入埠906與參考電位之間。第二電容912電連接於穩壓器905之電壓輸出埠907與參考電位之間。第一開關913電連接於穩壓器905的電壓輸入埠906與電壓輸出埠907之間，用來根據第三開關訊號Ssw3控制穩壓器905的電壓輸入埠906與電壓輸出埠907之間的電性連接。第一開關913可為金氧半場效電晶體或接面場效電晶體。電源輸入模組920包含一交流電源供應器921、一第一整流濾波單元922、一變壓器925、一第二開關930、一電阻931、一整流單元935、一第二整流濾波單元940、一開關控制單元945、以及一緩振電路950。電源輸入模組920之內部電路結構同於第2圖所示之電源輸入模組220，所以不再贅述。

開關訊號產生單元960電連接於穩壓器905之電壓輸出埠907，係以第二電壓Vout2作為其電源電壓。在另一實施例中，開關訊號產生單元960可電連接於穩壓器905之電壓輸入埠906，而以第一電壓Vout1作為其電源電壓。開關訊號產生單元960係用來根據一指示訊號Sind以產生第一開關訊號Ssw1、第二開關訊號Ssw2、與第三開關訊號Ssw3，進而控制穩壓器905、反饋處理電路915、與第一開關913之電路運作。

反饋處理電路915電連接於穩壓器905之電壓輸入埠906與開關訊號產生單元960，用來根據第一電壓Vout1與第二開關訊號Ssw2產生反饋訊號Sfb。反饋處理電路915包含一光耦合單元965、一第一電阻971、一第二電阻972、一第三電阻973、與一第三開關974。光耦合單元965電連接於開關控制單元945，用來輸出反饋訊號Sfb，亦即反饋處理電路915係基於光耦合單元965所提供之電性隔離機制以輸出反饋訊號Sfb。第一電阻971與第二電阻972係串接於穩壓器905之電壓輸入埠906與接地端之間。串接之第三電阻973與第三開關974係並聯於第一電阻971，第三開關974可為金氧半場效電晶體或接面場效電晶體，其導通/截止狀態係受控於第二開關訊號Ssw2。電源系統900運作時之指示訊號Sind與第一電壓Vout1的訊號波形同於第7圖所示之波形，電源系統900的電路工作原理概述如下。

當指示訊號Sind於時段Tnormal內為指示正常操作模式之第一電壓準位VLa時，開關訊號產生單元960輸出具低電壓準位之第三開關訊號Ssw3與第二開關訊號Ssw2以截止第一開關913與第三開關974，另輸出具致能狀態之第一開關訊號Ssw1以致能穩壓器905。所以根據第一電阻971與第二電阻972所產生之分壓Vdiv並不受第三電阻973與第三開關974影響，而第一電壓Vout1則無法經由第一開關913傳輸至穩壓器905之電壓輸出埠907。此時反饋處理電路915所輸出之反饋訊號Sfb係用以驅動電源輸入模組920產生具高電壓準位V_H 之第一電壓Vout1，而穩壓器905就可據以產生第二電壓Vout2，從電壓輸出埠907輸出。

當指示訊號Sind於時段Tps內為指示省電工作模式之第二電壓準位VLb時，開關訊號產生單元960輸出具高電壓準位之第三開關訊號Ssw3與第二開關訊號Ssw2以導通第一開關913與第三開關974，另輸出具除能狀態之第一開關訊號Ssw1以除能穩壓器905。所以根據第一電阻971與第二電阻972所產生之分壓Vdiv會受第三電阻973與第三開關974之通道電阻的影響而提高，用來降低反饋處理電路915所輸出反饋訊號Sfb之電壓率位，進而縮減控制訊號Sc之工作週期係以產生具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1。由於此時穩壓器905已被除能，亦即具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1並不需用以驅動穩壓器905，所以可設定第一電壓Vout1之低電壓準位V_L 實質上等於第二電壓Vout2之電壓準位，經由第一開關913直接傳輸至穩壓器905之電壓輸出埠907。換句話說，當進入省電工作模式時，第二電壓Vout2所供應之負載，實質上係由具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1直接供應。所以相較於習知技術，電源系統900的電路運作可達到更高省電效率的目的。

請參考第10圖，第10圖為本發明第六實施例之電源系統990的電路結構示意圖。如第10圖所示，電源系統990係類似於第9圖所示之電源系統900，主要差異在於將反饋處理電路915置換為反饋處理電路916，另將開關訊號產生單元960置換為開關訊號產生單元961。反饋處理電路916包含串接之第三電阻983與第三開關984，第三電阻983與第三開關984係並聯於第二電阻972。第三開關984可為金氧半場效電晶體或接面場效電晶體，其導通/截止狀態係受控於開關訊號產生單元961所輸出之第二開關訊號Ssw2。電源系統990運作時之指示訊號Sind與第一電壓Vout1的訊號波形仍同於第7圖所示之波形，電源系統990的電路工作原理概述如下。

當指示訊號Sind於時段Tnormal內為指示正常操作模式之第一電壓率位VLa時，開關訊號產生單元961輸出具低電壓率位之第三開關訊號Ssw3與具高電壓準位之第二開關訊號Ssw2以截止第一開關913並導通第三開關984，另輸出具致能狀態之第一開關訊號Ssw1以致能穩壓器905。所以根據第一電阻971與第二電阻972所產生之分壓Vdiv會受第三電阻983與第三開關984之通道電阻的影響而降低，用來提高反饋處理電路916所輸出反饋訊號Sfb之電壓準位，進而增加控制訊號Sc之工作週期係以產生具高電壓準位V_H 之第一電壓Vout1。此時穩壓器905就根據第一電壓Vout1以產生第二電壓Vout2，從電壓輸出埠907輸出。此外，因第一開關913被截止，所以第一電壓Vout1則無法經由第一開關913傳輸至穩壓器905之電壓輸出埠907。

當指示訊號Sind於時段Tps內為指示省電工作模式之第二電壓準位VLb時，開關訊號產生單元961輸出具高電壓準位之第三開關訊號Ssw3與具低電壓準位之第二開關訊號Ssw2以導通第一開關913並截止第三開關984，另輸出具除能狀態之第一開關訊號Ssw1以除能穩壓器905。所以根據第一電阻971與第二電阻972所產生之分壓Vdiv並不受第三電阻983與第三開關984影響，此時反饋處理電路916所輸出之反饋訊號Sfb係用以驅動電源輸入模組920產生具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1。由於此時穩壓器905已被除能，亦即具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1並不需用以驅動穩壓器905，所以可設定第一電壓Vout1之低電壓準位V_L 實質上等於第二電壓Vout2之電壓準位，經由第一開關913直接傳輸至穩壓器905之電壓輸出埠907。換句話說，當進入省電工作模式時，第二電壓Vout2所供應之負載，實質上係由具低電壓準位V_L 之第一電壓Vout1直接供應。同理，相較於習知技術，電源系統990的電路運作也可達到更高省電效率的目的。

綜上所述，本發明電源系統可藉由週期性地除能開關控制單元以降低能量耗損，或在進入省電工作模式時，僅提供持續作用負載所需的低穩定電壓，所以相較於習知技術，可顯著提高電源效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，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．．．返馳式電源系統

101、221、621、921．．．交流電源供應器

102．．．整流電路

105．．．濾波電容

120、225、625、925．．．變壓器

121、226、626、926．．．初級繞組

122、227、627、927．．．次級繞組

123、228、628、928．．．輔助繞組

125、230．．．開關

130．．．開關控制電路

140．．．反饋電路

170．．．第一整流濾波電路

180．．．穩壓電路

190．．．第二整流濾波電路

195．．．第一負載

196．．．第二負載

200、400、600、800、900、990．．．電源系統

205、605、905．．．穩壓器

206、606、906．．．電壓輸入埠

207、607、907．．．電壓輸出埠

208、608、908．．．共用埠

211、611、911．．．第一電容

212、612、912．．．第二電容

220、620、920．．．電源輸入模組

222、622、922．．．第一整流濾波單元

231、631、931．．．電阻

235、635、935．．．整流單元

240、640、940．．．第二整流濾波單元

245、645、945．．．開關控制單元

250、650、950．．．緩振電路

260、660、860、960、961．．．開關訊號產生單元

265、665、965．．．光耦合單元

280、480．．．控制單元

470．．．分壓單元

471、671、971．．．第一電阻

472、672、972．．．第二電阻

615、815、915、916．．．反饋處理電路

630、913．．．第一開關

673、873、973、983．．．第三電阻

674、874、930．．．第二開關

909．．．致能埠

974、984．．．第三開關

Ix．．．電流

Sc．．．控制訊號

Sfb．．．反饋訊號

Sind．．．指示訊號

Sps．．．省電訊號

Ssw．．．開關訊號

Ssw1．．．第一開關訊號

Ssw2．．．第二開關訊號

Ssw3．．．第三開關訊號

T0、T1、T2．．．時間

Ton．．．能量傳輸致能時段

Toff．．．能量傳輸除能時段

Tps、Tnormal．．．時段

Vac．．．交流輸入電壓

Vcc．．．電源電壓

Vdiv．．．分壓

Vdmax、Vmax．．．高漣波電壓

Vdmin、Vmin．．．低漣波電壓

Vin．．．輸入電壓

VL1、VLa．．．第一電壓準位

VL2、VLb．．．第二電壓準位

Vo1．．．第一輸出電壓

Vo2．．．第二輸出電壓

Vop．．．前置輸出電壓

Vout1．．．第一電壓

Vout2．．．第二電壓

第1圖為習知返馳式電源系統的電路結構示意圖。

第2圖為本發明第一實施例之電源系統的電路結構示意圖。

第3圖為第2圖所示之電源系統工作於省電模式的相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。

第4圖為本發明第二實施例之電源系統的電路結構示意圖。

第5圖為第4圖所示之電源系統工作於省電模式的相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。

第6圖為本發明第三實施例之電源系統的電路結構示意圖。

第7圖為第6圖所示之電源系統的工作相關訊號之波形示意圖，其中橫軸為時間軸。

第8圖為本發明第四實施例之電源系統的電路結構示意圖。

第9圖為本發明第五實施例之電源系統的電路結構示意圖。

第10圖為本發明第六實施例之電源系統的電路結構示意圖。

200．．．電源系統

205．．．穩壓器

206．．．電壓輸入埠

207．．．電壓輸出埠

208．．．共用埠

211．．．第一電容

212．．．第二電容

220．．．電源輸入模組

221．．．交流電源供應器

225．．．變壓器

226．．．初級繞組

227．．．次級繞組

228．．．輔助繞組

230．．．開關

222．．．第一整流濾波單元

231．．．電阻

235．．．整流單元

240．．．第二整流濾波單元

245．．．開關控制單元

250．．．緩振電路

260．．．開關訊號產生單元

265．．．光耦合單元

280．．．控制單元

Ix．．．電流

Sc．．．控制訊號

Sfb．．．反饋訊號

Sps．．．省電訊號

Ssw．．．開關訊號

Vac．．．交流輸入電壓

Vcc．．．電源電壓

Vdiv．．．分壓

Vin．．．輸入電壓

Vout1．．．第一電壓

Vout2．．．第二電壓

Claims (20)

1. 一種具省電機制之電源系統，包含有：一穩壓器，包含一電壓輸入埠與一電壓輸出埠，其中該電壓輸入埠用以接收一第一電壓，該電壓輸出埠用以輸出一第二電壓；一第一電容，電連接於該穩壓器之電壓輸入埠與一參考電位之間；一電源輸入模組，其包含：一變壓器，包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中該初級繞組用來接收一輸入電壓；一整流單元，電連接於該次級繞組與該穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生該第一電壓；一開關，與該初級繞組串接，用以控制流經該初級繞組之一電流；以及一開關控制單元，電連接於該輔助繞組與該開關，用以控制該開關；以及一開關訊號產生單元，電連接於該穩壓器之電壓輸出埠，用來產生一開關訊號以於一能量傳輸除能時段內除能該開關控制單元，使該第一電壓由一第一預設電壓值下降至一第二預設電壓值。
2. 如請求項1所述之電源系統，其中該電源輸入模組另包含：一第一整流濾波單元，電連接於該初級繞組，用來將一交流輸入電壓轉換為該輸入電壓；一第二整流濾波單元，電連接於該輔助繞組與該開關控制單元之間，用來對該輔助繞組之一感應電壓執行整流濾波處理以產生一電源電壓供應至該開關控制單元；一緩振電路(Snubber Circuit)，電連接於該初級繞組與該開關；以及一電阻，電連接於該開關與該接地端之間。
3. 如請求項1所述之電源系統，另包含：一光耦合單元，電連接於該開關訊號產生單元與該開關控制單元之間，用來在該開關訊號產生單元與該開關控制單元之間提供電性隔離機制。
4. 如請求項1所述之電源系統，其中該第一電壓具有一電壓漣波擺幅，該開關訊號產生單元根據該電壓漣波擺幅與該第一電容之一電容值設定該能量傳輸除能時段，該開關訊號產生單元並於該能量傳輸除能時段內產生該開關訊號以除能該開關控制單元，用來使該控制訊號於一低電壓位準。
5. 如請求項1所述之電源系統，另包含：一分壓單元，電連接於該穩壓器的電壓輸入埠與該接地端之間，用來產生該第一電壓之一分壓輸出至該開關訊號產生單元；其中該開關訊號產生單元係根據該分壓以產生該開關訊號。
6. 如請求項5所述之電源系統，其中該分壓具有一電壓漣波擺幅，該電壓漣波擺幅係介於一高漣波電壓與一低漣波電壓之間，當該分壓於一第一時間上昇至該高漣波電壓時，該開關訊號產生單元所產生之該開關訊號係用來除能該開關控制單元，據以使該控制訊號於一低電壓位準，當該分壓於一第二時間下降至該低漣波電壓時，該開關訊號產生單元所產生之該開關訊號係用以致能該開關控制單元；其中該能量傳輸除能時段係為該第二時間與該第一時間之間的一時間差。
7. 如請求項1所述之電源系統，其中該開關訊號產生單元係用來偵測該第一電壓以產生該開關訊號。
8. 如請求項7所述之電源系統，其中該第一電壓具有一電壓漣波擺幅，該電壓漣波擺幅係介於一高漣波電壓與一低漣波電壓之間，當該第一電壓於一第一時間上昇至該高漣波電壓時，該開關訊號產生單元所產生之該開關訊號係用來除能該開關控制單元，據以使該控制訊號於一低電壓位準，當該第一電壓於一第二時間下降至該低漣波電壓時，該開關訊號產生單元所產生之該開關訊號係用以致能該開關控制單元；其中該能量傳輸除能時段係為該第二時間與該第一時間之間的一時間差。
9. 一種具省電機制之電源系統，包含有：一穩壓器，包含一電壓輸入埠與一電壓輸出埠，其中該電壓輸入埠用以接收一第一電壓，該電壓輸出埠用以輸出一第二電壓；一開關訊號產生單元，電連接於該穩壓器之電壓輸出埠或電壓輸入埠，用來根據一指示訊號產生一開關訊號；一反饋處理電路，電連接於該穩壓器之電壓輸入埠與該開關訊號產生單元，用來根據該第一電壓與該開關訊號產生一反饋訊號；以及一電源輸入模組，其包含：一變壓器，包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中該初級繞組用來接收一輸入電壓；一整流單元，電連接於該次級繞組與該穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生該第一電壓；一第一開關，與該初級繞組串接，用以控制流經該初級繞組之一電流；以及一開關控制單元，電連接於該輔助繞組與該第一開關，用來根據該反饋訊號產生一控制訊號以控制該第一開關。
10. 如請求項9所述之電源系統，另包含：一第一電容，電連接於該穩壓器之電壓輸入埠與一參考電位之間；以及一第二電容，電連接於該穩壓器之電壓輸出埠與該參考電位之間。
11. 如請求項9所述之電源系統，其中該電源輸入模組另包含：一第一整流濾波單元，電連接於該初級繞組，用來將一交流輸入電壓轉換為該輸入電壓；一第二整流濾波單元，電連接於該輔助繞組與該開關控制單元之間，用來對該輔助繞組之一感應電壓執行整流濾波處理以產生一電源電壓供應至該開關控制單元；一緩振電路，電連接於該初級繞組與該第一開關；以及一電阻，電連接於該第一開關與該接地端之間。
12. 如請求項9所述之電源系統，其中該反饋處理電路包含：一光耦合單元，電連接於該開關控制單元，用來輸出該反饋訊號；以及一第一電阻與一第二電阻，串接於該穩壓器之電壓輸入埠與該接地端之間；其中該反饋處理電路係基於該光耦合單元所提供之電性隔離機制以輸出該反饋訊號。
13. 如請求項12所述之電源系統，其中該反饋處理電路另包含：串接之一第三電阻與一第二開關，與該第一電阻並聯，該第二開關係受控於該開關訊號；其中當該指示訊號為一第一狀態訊號時，該開關訊號產生單元產生之該開關訊號係用來截止該第二開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以輸出具一高電壓準位之該第一電壓；當該指示訊號為一第二狀態訊號時，該開關訊號產生單元產生之該開關訊號，係用來導通該第二開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以輸出具一低電壓準位之該第一電壓。
14. 如請求項12所述之電源系統，其中該反饋處理電路另包含：串接之一第三電阻與一第二開關，與該第二電阻並聯，該第二開關係受控於該開關訊號；其中當該指示訊號為一第一狀態訊號時，該開關訊號產生單元產生之該開關訊號係用來導通該第二開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一高電壓準位之該第一電壓；當該指示訊號為一第二狀態訊號時，該開關訊號產生單元產生之該開關訊號係用來截止該第二開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一低電壓準位之該第一電壓。
15. 一種具省電機制之電源系統，包含有：一穩壓器，包含一電壓輸入埠、一電壓輸出埠、與一致能埠，其中該電壓輸入埠用以接收一第一電壓，該電壓輸出埠用以輸出一第二電壓，該致能埠用以接收一第一開關訊號；一開關訊號產生單元，電連接於該穩壓器之電壓輸出埠或電壓輸入埠，用來根據一指示訊號產生該第一開關訊號、一第二開關訊號、與一第三開關訊號；一反饋處理電路，電連接於該穩壓器之電壓輸入埠與該開關訊號產生單元，用來根據該第一電壓與該第二開關訊號產生一反饋訊號；一第一開關，電連接於該穩壓器的電壓輸入埠與電壓輸出埠之間，用來根據該第三開關訊號控制該穩壓器的電壓輸入埠與電壓輸出埠之間的電性連接；以及一電源輸入模組，其包含：一變壓器，包含一初級繞組、一次級繞組、與一輔助繞組，其中該初級繞組用來接收一輸入電壓；一整流單元，電連接於該次級繞組與該穩壓器的電壓輸入埠之間，用來產生該第一電壓；一第二開關，與該初級繞組串接，用以控制流經該初級繞組之一電流；以及一開關控制單元，電連接於該輔助繞組與該第二開關，用來根據該反饋訊號產生一控制訊號以控制該第二開關。
16. 如請求項15所述之電源系統，另包含：一第一電容，電連接於該穩壓器之電壓輸入埠與一參考電位之間；以及一第二電容，電連接於該穩壓器之電壓輸出埠與該參考電位之間。
17. 如請求項15所述之電源系統，其中該電源輸入模組另包含：一第一整流濾波單元，電連接於該初級繞組，用來將一交流輸入電壓轉換為該輸入電壓；一第二整流濾波單元，電連接於該輔助繞組與該開關控制單元之間，用來對該輔助繞組之一感應電壓執行整流濾波處理以產生一電源電壓供應至該開關控制單元；一緩振電路，電連接於該初級繞組與該第二開關；以及一電阻，電連接於該第二開關與該接地端之間。
18. 如請求項15所述之電源系統，其中該反饋處理電路包含：一光耦合單元，電連接於該開關控制單元，用來輸出該反饋訊號；以及一第一電阻與一第二電阻，串接於該穩壓器之電壓輸入埠與該接地端之間；其中該反饋處理電路係基於該光耦合單元所提供之電性隔離機制以輸出該反饋訊號。
19. 如請求項18所述之電源系統，其中該反饋處理電路另包含：串接之一第三電阻與一第三開關，與該第一電阻並聯，該第三開關係受控於該第二開關訊號；其中當該指示訊號為一第一狀態訊號時，該開關訊號產生單元所產生之該第一開關訊號係用來致能該穩壓器，該開關訊號產生單元所產生之該第三開關訊號係用來截止該第一開關，該開關訊號產生單元所產生之該第二開關訊號係用來截止該第三開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一高電壓準位之該第一電壓；當該指示訊號為一第二狀態訊號時，該開關訊號產生單元所產生之該第一開關訊號係用來除能該穩壓器，該開關訊號產生單元所產生之該第三開關訊號係用來導通該第一開關，該開關訊號產生單元所產生之該第二開關訊號係用來導通該第三開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一低電壓準位之該第一電壓。
20. 如請求項18所述之電源系統，其中該反饋處理電路另包含：串接之一第三電阻與一第三開關，與該第二電阻並聯，該第三開關係受控於該第二開關訊號；其中當該指示訊號為一第一狀態訊號時，該開關訊號產生單元所產生之該第一開關訊號係用來致能該穩壓器，該開關訊號產生單元所產生之該第三開關訊號係用來截止該第一開關，該開關訊號產生單元所產生之該第二開關訊號係用來導通該第三開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一高電壓準位之該第一電壓；當該指示訊號為一第二狀態訊號時，該開關訊號產生單元所產生之該第一開關訊號係用來除能該穩壓器，該開關訊號產生單元所產生之該第三開關訊號係用來導通該第一開關，該開關訊號產生單元所產生之該第二開關訊號係用來截止該第三開關以調整該反饋訊號，進而調變該控制訊號以產生具一低電壓準位之該第一電壓。