TWI385511B - 在待機模式時具有低功率損耗的電源供應器 - Google Patents

Description

在待機模式時具有低功率損耗的電源供應器

本發明是有關於一種電源供應器，且特別是一種在待機模式時具有低功率損耗的電源供應器。

圖1為一種現有應用於液晶顯示器的電源供應器之方塊圖。請參照圖1，電源供應器1其工作模式包括正常模式(on mode)及待機模式(stand-by mode)兩種。電源供應器1包括電磁干擾濾波器11、橋式整流器12、主電源轉換器13、待機電源轉換器14、供電開關15以及可選的功因修正器16。電源供應器1接收交流電源Vac，其電壓典型值為90~264Vrms。在交流電源Vac輸入後，電磁干擾濾波器11先濾除交流電源Vac中的電磁干擾，橋式整流器12再將交流電源Vac輸入之電壓轉換為直流電壓Vbus送到主電源轉換器13及待機電源轉換器14。但是，由於橋式整流器12會造成交流電源Vac輸入之電流失真，一般在橋式整流器後端緊跟著加上功因修正器16，使得從交流電源Vac輸入端看入的電源供應器得以虛擬成近似電阻性負載的無虛功損耗系統，尤其是功率在75W以上的電子裝置目前都需要加上功因修正器以符合諧波電流規範之要求。

主電源轉換器13在正常模式時執行電能轉換而將直流電壓Vbus轉換為主電源Vm1和Vm2輸出，並在待機模式時停止電能轉換而不再輸出主電源Vm1和Vm2。待機電源轉換器14則不論在正常模式或待機模式時均執行電能轉換而將直流電壓Vbus轉換為待機電源Vsb輸出並提供內部用直流電源Vcc。其中，主電源Vm1電壓典型值為24V，其通過換流器轉換為高壓交流電壓以點亮液晶顯示器的背光光源；主電源Vm2電壓典型值為12V，其供電給液晶顯示器的音訊放大器及影音處理 電路；待機電源Vsb電壓典型值為5V，其供電給液晶顯示器主板上的微控器；內部用直流電源Vcc電壓典型值為16V，其供電給電源供應器12內部如主電源轉換器13及功因修正器16的控制器等所需。

微控器用以監控使用者是否按壓遙控器(或顯示器控制面板)上的電源鈕，進而送出電源開關信號PS控制電源供應器1在正常模式及待機模式之間切換。例如，當電源開關信號PS為高準位(或邏輯1)時控制電源供應器1操作在正常模式，此時供電開關15導通，直流電源Vcc供電給主電源轉換器13及功因修正器16的控制器，使其控制主電源轉換器13及功因修正器16執行電能轉換而輸出主電源Vm1和Vm2到液晶顯示器的換流器、音訊放大器及影音處理電路，故液晶顯示器被開啟而能顯示畫面，而一旦微控器監控到使用者按壓電源鈕時則送出的電源開關信號PS將由高準位(或邏輯1)變為低準位(或邏輯0)。當電源開關信號PS為低準位(或邏輯0)時控制電源供應器1操作在待機模式，此時供電開關15斷開，直流電源Vcc不再供電給主電源轉換器13及功因修正器16的控制器，使主電源轉換器13及功因修正器16停止電能轉換而不再輸出主電源Vm1和Vm2到液晶顯示器，故液晶顯示器被關閉，而一旦微控器監控到使用者按壓電源鈕時則送出的電源開關信號PS將由低準位(或邏輯0)變為高準位(或邏輯1)。

電源供應器在待機模式時必須符合相關的節能規範之要求，因此待機電源轉換器的轉換效率就顯得格外重要。現有電源供應器1之待機電源轉換器14通常採用返馳式(flyback)架構，其操作於輕載時轉換效率不到50%，其在轉換效率或功率損耗上的改善空間有限，很難適應越來越嚴格的節能規範之要求。另外，待機電源轉換器14後端負載為微控器等精密的積體電路晶片，故其輸出之待機電源Vsb在供電穩定性上須額外考量其誤差範圍值，一般要求誤差在5~10%以內，但隨著晶片不斷地演進更新，未來也許會有要求誤差在1%以內的需 求產生，屆時以現有電源供應器1之設計將無法滿足這樣的需求。

本發明的目的就是在提出一種電源供應器，其在待機模式時的功率損耗極低而可符合日趨嚴格的節能規範之要求，且其提高待機電源的供電穩定性而可供電給對電源穩定性要求嚴格的負載，如日趨精密的微控器等積體電路晶片。

為了達成上述目的及其它目的，本發明提出一種電源供應器，其工作模式包括一正常模式及一待機模式，且在該正常模式及該待機模式時均從一輸出端輸出一待機電源。該電源供應器包括一橋式整流器、一主電源轉換器、一待機電源轉換器、一可充電池、一雙向電能轉換器以及一雙向轉換控制器。該橋式整流器用以將一交流電源輸入之電壓轉換為一直流電壓。該主電源轉換器用以在該正常模式時將該直流電壓轉換為至少一主電源電壓輸出，並在該待機模式時停止轉換。該待機電源轉換器用以在該正常模式時將該直流電壓轉換為一輸出電壓輸出到該輸出端作為該待機電源電壓，並在該待機模式時停止轉換。該雙向電能轉換器具有一高壓端及一低壓端，該高壓端耦接至該輸出端，該低壓端耦接至該可充電池。該雙向電能轉換器包括一第一功率開關、一第二功率開關以及一電感器，其中，該第一功率開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第一功率開關第一端耦接至該高壓端，該第二功率開關具有一第一端、一第二端及一控制端，該第二功率開關第一端耦接至該第一功率開關第二端，該第二功率開關第二端耦接至一接地電位，該電感器具有一第一端及一第二端，該電感器第一端耦接至該第一功率開關第二端及該第二功率開關第一端，該電感器第二端耦接至該低壓端。該雙向轉換控制器用以在該正常模式且該待機電源電壓大於一設定值時，控制該雙向電能轉換器將該待機電源電壓轉換後對該可充電池充電，在該正常模式且該待機電源電 壓小於該設定值時，控制該雙向電能轉換器將該可充電池端電壓轉換後傳送到該輸出端以穩定該待機電源電壓，並在該待機模式時，控制該雙向電能轉換器將該可充電池端電壓轉換後傳送到該輸出端以作為該待機電源電壓。

本發明之電源供應器利用在待機電源轉換器輸出端處通過雙向電能轉換器並聯可充電池，且待機電源轉換器輸出端耦接至電源供應器用來輸出待機電源的輸出端，故在正常模式時可提高待機電源轉換器輸出端輸出的待機電源供電穩定性，並可在待機模式時關閉待機電源轉換器改由雙向電能轉換器提供待機電源而降低待機模式時的功率損耗。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2為依照本發明第一實施例之電源供應器之方塊圖。請參照圖2，電源供應器2其工作模式包括正常模式及待機模式兩種，且在正常模式及待機模式時均從電源供應器2輸出端20輸出待機電源Vsb。電源供應器2包括電磁干擾濾波器21、橋式整流器22、主電源轉換器23、待機電源轉換器24、供電開關25、可選的功因修正器26、雙向電能轉換器27、可充電池28、雙向轉換控制器29、待機電源檢測器291以及電池檢測器292。其中，電磁干擾濾波器21、橋式整流器22、主電源轉換器23、供電開關25及功因修正器26之電路耦接關係及功能已在先前技術有所描述，在此不再贅述。需要注意的是，待機電源轉換器24並不同於先前技術，其在正常模式時執行電能轉換而將直流電壓Vbus轉換為一輸出電壓輸出到輸出端20作為待機電源Vsb電壓，並在待機模式時停止電能轉換而不再輸出該輸出電壓。

待機電源檢測器291耦接至電源供應器2輸出端20，用以檢測待機電源Vsb電壓，並據以輸出相應的待機電源檢測電壓Vsb’。電池檢測器292耦接至可充電池28，用以檢測可充電池28端電壓Vbat，並據以輸出相應的電池檢測電壓Vbat’。雙向電能轉換器27具有高壓端271及低壓端272，高壓端271耦接至電源供應器2輸出端20，低壓端272耦接至可充電池28。雙向轉換控制器29耦接至待機電源檢測器291、電池檢測器292及雙向電能轉換器27，用以依據所接收之電源開關信號PS、待機電源檢測電壓Vsb’及電池檢測電壓Vbat’控制雙向電能轉換器27執行電能轉換。

在電源開關信號PS例如為高準位(或邏輯1)而控制電源供應器2操作在正常模式時，電源供應器2將輸出主電源Vm1、Vm2及待機電源Vsb提供液晶顯示器各電路裝置所需。當待機電源Vsb電壓大於一設定值時，雙向轉換控制器29控制雙向電能轉換器27作為降壓(buck)轉換器，其將高壓端271之待機電源Vsb電壓轉換為低壓直流電壓後從低壓端272輸出到可充電池28以便對可充電池28充電，雙向轉換控制器29還依據電池檢測電壓Vbat’大小控制雙向電能轉換器27調整低壓端272輸出之低壓直流電壓大小。當待機電源Vsb電壓小於該設定值時，例如因後端微控器負載量改變而造成待機電源Vsb電壓瞬間降到該設定值時，雙向轉換控制器29控制雙向電能轉換器27作為升壓(boost)轉換器，其將低壓端272之可充電池28端電壓Vbat轉換為高壓直流電壓後從高壓端271輸出到輸出端20以穩定待機電源Vsb電壓，雙向轉換控制器29還依據待機電源檢測電壓Vsb’大小控制雙向電能轉換器27調整高壓端271輸出之高壓直流電壓大小。其中，該設定值設計其小於額定電壓(如前述之5V典型值)但仍可使後端負載正常工作之任意電壓值。

在電源開關信號PS例如為低準位(或邏輯0)而控制電源供應器2 操作在待機模式時，待機電源轉換器24停止電能轉換而不再輸出該輸出電壓作為待機電源Vsb電壓，改由雙向轉換控制器29控制雙向電能轉換器27作為升壓轉換器，其將低壓端272之可充電池28端電壓Vbat轉換為高壓直流電壓後從高壓端271輸出到輸出端20以便作為待機電源Vsb電壓，雙向轉換控制器29還依據待機電源檢測電壓Vsb’大小控制雙向電能轉換器27調整高壓端271輸出之高壓直流電壓大小。

因此，本發明之電源供應器2將可充電池28通過雙向電能轉換器27並聯於待機電源轉換器24輸出端，當電源供應器2操作在正常模式時，待機電源轉換器24輸出端輸出的待機電源Vsb可通過雙向電能轉換器27對可充電池28充電，且在待機電源轉換器24輸出的待機電源Vsb因負載量改變而造成供電不穩定時可由可充電池28通過雙向電能轉換器27穩定待機電源轉換器24輸出的待機電源Vsb，另外，當電源供應器2操作在待機模式時，可關閉待機電源轉換器24改由可充電池28通過雙向電能轉換器27提供待機電源Vsb，使得輸入的功率損耗在待機模式時可以遠低於現有節能規範之要求。

圖3為圖2所示電源供應器之方塊圖的一電路具體實施例，在此僅揭露電源供應器2中待機電源轉換器24、雙向電能轉換器27、可充電池28、雙向轉換控制器29、待機電源檢測器291及電池檢測器292的一電路具體實施例。請參照圖3，待機電源轉換器24採用返馳式架構，其在正常模式時控制功率開關Q3切換來執行電能轉換。在功率開關Q3導通時，變壓器T1初級繞組Np耦接至直流電壓Vbus，使變壓器T1的磁通量增加，此時變壓器T1次級繞組Ns輸出會使二極體D1反偏而斷開，故由電容器C1儲存的能量提供到輸出端20負載。在功率開關Q3斷開時，則由變壓器T1儲存的能量提供到電容器C1及輸出端20負載。電容器C1到輸出端20之間通常還會加入電感器L2及電容器C2以便濾除功率開關Q3切換時產生的高頻信號。另外，變壓器 T1輔助繞組Na通過二極體D2之整流及電容器C3之濾波而提供內部用直流電源Vcc。

雙向電能轉換器27包括第一功率開關Q1、第二功率開關Q2以及電感器L1。第一功率開關Q1及第二功率開關Q2均具有第一端、第二端及控制端，而電感器L1具有第一端及第二端。第一功率開關Q1第一端耦接至雙向電能轉換器27高壓端271，第二功率開關Q2第一端耦接至第一功率開關Q1第二端，第二功率開關Q2第二端耦接至一接地電位，電感器L1第一端耦接至第一功率開關Q1第二端及第二功率開關Q2第一端，電感器L1第二端耦接至雙向電能轉換器27低壓端272。在雙向電能轉換器27作為降壓轉換器時，其功率流由高壓端271流向低壓端272，且依據電池檢測電壓Vbat’大小調整第一功率開關Q1的責任週期ζ1以調整低壓端272輸出之低壓直流電壓大小，此時第二功率開關Q2的責任週期為(1-ζ1)。在雙向電能轉換器27作為升壓轉換器時，其功率流由低壓端272流向高壓端271，且依據待機電源檢測電壓Vsb’大小調整第二功率開關Q2的責任週期ζ2以調整高壓端271輸出之高壓直流電壓大小，此時第一功率開關Q1的責任週期為(1-ζ2)。

可充電池28包括兩可充電池B1和B2並聯耦接，且其陰極端耦接至該接地電位，而陽極端提供可充電池28端電壓Vbat。待機電源檢測器291包括兩電阻器R1和R2串聯耦接，且其一端耦接至電源供應器2輸出端20，而另一端耦接至該接地電位。待機電源檢測器291通過電阻器R1和R2分壓取樣以輸出相應於待機電源Vsb電壓的待機電源檢測電壓Vsb’。電池檢測器292包括兩電阻器R3和R4串聯耦接，且其一端耦接至可充電池28陽極端，而另一端耦接至該接地電位。電池檢測器292通過電阻器R3和R4分壓取樣以輸出相應於可充電池28端電壓Vbat的電池檢測電壓Vbat’。

雙向轉換控制器29包括迴授選擇電路(其由比較器CMP1、及閘AND1、齊納二極體ZD1和ZD2、電阻器R5~R8、開關Q4和Q5所組成)、減法器SUB1(其由運算放大器OPA1、電阻器R9~R12所組成)、加法器ADD1(其由運算放大器OPA2、電阻器R13~R16所組成)、脈寬調變比較器CMP2以及互補式開關控制信號產生器(其由單穩態多諧振盪器OSC1、反閘NOT1、互斥或閘XOR1和XOR2、驅動器所組成)。在此，假設電阻器R9~R12電阻值均相同，則減法器SUB1輸出的直流電壓V3為參考電壓Vref減去直流電壓V2，即V3=Vref-V2；另外，假設電阻器R13~R16電阻值均相同，則加法器ADD1輸出的直流電壓V4為直流電壓V1加上直流電壓V3，即V4=V1+V3。因此，V4=V1-V2+Vref。

在電源開關信號PS為高準位(或邏輯1)而控制電源供應器2操作在正常模式時，當待機電源檢測電壓Vsb’大於設定電壓Vset(其相當於前述之待機電源Vsb電壓大於設定值)時，比較器CMP1輸出高準位，使及閘AND1輸出高準位，控制開關Q4導通、開關Q5斷開，故直流電壓V1為電池檢測電壓Vbat’、直流電壓V2為零電壓，因此直流電壓V4=V1-V2+Vref=Vbat’+Vref。脈寬調變比較器CMP2通過比較斜坡電壓Vst及直流電壓V4產生第一脈寬調變信號Vpwm。互補式開關控制信號產生器依據第一脈寬調變信號Vpwm產生第一互補式開關控制信號Vdr1和Vdr2，其責任週期分別為ζ1、(1-ζ1)。開關控制信號Vdr1和Vdr2控制功率開關Q1和Q2的切換，使雙向電能轉換器27為降壓轉換器且功率流由高壓端271流向低壓端272，並依據電池檢測電壓Vbat’大小回授以調整低壓端272輸出之低壓直流電壓大小。

在電源開關信號PS為高準位(或邏輯1)而控制電源供應器2操作在正常模式時，當待機電源檢測電壓Vsb’小於設定電壓Vset(其相當於前述之待機電源Vsb電壓小於設定值)時，比較器CMP1輸出低準位，使及閘AND1輸出低準位，控制開關Q4斷開、開關Q5導通，故直流電 壓V1為零電壓、直流電壓V2為待機電源檢測電壓Vsb’，因此直流電壓V4=V1-V2+Vref=-Vsb’+Vref。脈寬調變比較器CMP2通過比較斜坡電壓Vst及直流電壓V4產生第二脈寬調變信號Vpwm。互補式開關控制信號產生器依據第二脈寬調變信號Vpwm產生第二互補式開關控制信號Vdr1和Vdr2，其責任週期分別為(1-ζ2)、ζ2。開關控制信號Vdr1和Vdr2控制功率開關Q1和Q2的切換，使雙向電能轉換器27為升壓轉換器且功率流由低壓端272流向高壓端271，並依據待機電源檢測電壓Vsb’大小回授以調整高壓端271輸出之高壓直流電壓大小。需要注意的是，將待機電源檢測電壓Vsb’通過減法器SUB1變為(-Vsb’)是為了使待機電源檢測電壓Vsb’在小於設定電壓Vset瞬間，讓開關控制信號Vdr1和Vdr2責任週期瞬間由ζ1、(1-ζ1)變為反相的(1-ζ1)、ζ1，這樣可以使雙向電能轉換器27由原來的降壓轉換器變為升壓轉換器，隨後開關控制信號Vdr1和Vdr2責任週期(1-ζ1)、ζ1才會因待機電源檢測電壓Vsb’大小開始進行調整而為(1-ζ2)、ζ2。

在電源開關信號PS為低準位(或邏輯0)而控制電源供應器2操作在待機模式時，不論比較器CMP1輸出為何，及閘AND1輸出將持續為低準位，控制開關Q4斷開、開關Q5導通，因此直流電壓V4=-Vsb’+Vref。此直流電壓V4通過脈寬調變比較器CMP2及互補式開關控制信號產生器產生第二開關控制信號Vdr1和Vdr2，其責任週期為(1-ζ2)、ζ2，並使雙向電能轉換器27為升壓轉換器而將低壓端272之可充電池28端電壓Vbat轉換為高壓直流電壓後從高壓端271輸出到輸出端20以便作為待機電源Vsb電壓。此時，待機電源轉換器24被關閉而送出的功率幾乎為零，故不會產生功率損耗，相對地就不會從交流電源Vac吸取能量，因而在待機模式時可以達到遠低於現有節能規範之要求。

圖4為圖3所示互補式開關控制信號產生器中信號之時序圖。請同時參照圖3及圖4，單穩態多諧振盪器OSC1依據脈寬調變信號Vpwm產生死區脈波Vp1和Vp2，其中死區脈波Vp1脈寬為d1且正緣位置對應到脈寬調變信號Vpwm正緣位置，而死區脈波Vp2脈寬為d2且正緣位置對應到脈寬調變信號Vpwm負緣位置。死區脈波Vp2通過反閘NOT1產生反相的死區脈波Vp2。脈寬調變信號Vpwm及死區脈波Vp1通過互斥或閘XOR1產生開關控制信號Vdr1，而脈寬調變信號Vpwm及死區脈波Vp2通過互斥或閘XOR2產生開關控制信號Vdr2。如圖4所示，脈寬調變信號Vpwm每一週期T包括一致能期間Ton及一禁能期間Toff且其責任週期為Ton/T。開關控制信號Vdr1和Vdr2為互補式非對稱脈寬調變信號，其控制功率開關Q1導通時功率開關Q2斷開，且功率開關Q1斷開時功率開關Q2導通，但為了避免功率開關Q1和Q2同時導通，故利用死區脈波Vp1和Vp2使開關控制信號Vdr1和Vdr2具有死區時間d1和d2。由於死區時間d1和d2極小，當開關控制信號Vdr1責任週期為ζ1=(Ton-d1)/T≒Ton/T時，開關控制信號Vdr2責任週期為(1-ζ1)=(Toff-d2)/T≒Toff/T。

圖5為依照本發明第二實施例之電源供應器之方塊圖。請同時參照圖2及圖5，電源供應器2為在待機電源轉換器24輸出端處通過雙向電能轉換器27並聯可充電池28，且待機電源轉換器24輸出端直接耦接至電源供應器2輸出端20；而電源供應器5在待機電源轉換器54輸出端處直接並聯可充電池28，且待機電源轉換器54輸出端通過升壓轉換器57耦接至電源供應器5輸出端50。電源供應器5其工作模式包括正常模式及待機模式兩種，且在正常模式及待機模式時均從電源供應器5輸出端50輸出待機電源Vsb。電源供應器5包括電磁干擾濾波器21、橋式整流器22、主電源轉換器23、待機電源轉換器54、供電開關25、可選的功因修正器26、升壓轉換器57、可充電池28、 待機電源檢測器291以及電池檢測器292，其中圖5中元件符號與圖2中元件符號相同者表示為相同電路結構之元件，但並不以此為限。

升壓轉換器57具有低壓端571及高壓端572，低壓端571耦接至可充電池28，高壓端572耦接至電源供應器5輸出端50。待機電源轉換器54在正常模式時執行電能轉換而將直流電壓Vbus轉換為一輸出電壓輸出到可充電池28以便對其充電，該輸出電壓同時還通過升壓轉換器57升壓後從輸出端50輸出以作為待機電源Vsb電壓。待機電源轉換器54在待機模式且可充電池28電壓足夠時停止電能轉換而不再輸出該輸出電壓，此時改由可充電池28通過升壓轉換器57升壓後從輸出端50輸出以作為待機電源Vsb電壓；而待機電源轉換器54在待機模式且可充電池28電壓不足時執行電能轉換而將直流電壓Vbus轉換為一輸出電壓以便對可充電池28充電，且同時輸出到升壓轉換器57以通過其升壓後從輸出端50輸出而作為待機電源Vsb電壓。

因此，本發明之電源供應器5將可充電池28並聯於待機電源轉換器54輸出端，且待機電源轉換器54輸出端通過升壓轉換器57耦接至電源供應器5輸出端50。由於可充電池28相當於大電容器，使電源供應器5輸出端50輸出的待機電源Vsb不容易有大幅度變化，大大地提高待機電源Vsb的供電穩定性。另外，由於在待機模式且可充電池28電壓足夠時可完全改由可充電池28通過升壓轉換器57提供待機電源Vsb，使得輸入的功率損耗在待機模式時可以遠低於現有節能規範之要求。

圖6為圖5所示電源供應器之方塊圖的一電路具體實施例，在此僅揭露電源供應器5中待機電源轉換器54、升壓轉換器57、可充電池28、待機電源檢測器291及電池檢測器292的一電路具體實施例。請參照圖6，待機電源轉換器54採用如圖3所示返馳式架構，在此不再贅述，而其控制電路包括電阻器R5~R7、開關Q4、及閘AND1、反閘 NOT1、比較器CMP1及耦接至功率開關Q3的控制器。待機電源檢測器291耦接至電源供應器5輸出端50，用以檢測待機電源Vsb電壓，並據以輸出相應的待機電源檢測電壓Vsb’。電池檢測器292耦接至可充電池28，用以檢測可充電池28端電壓Vbat，並據以輸出相應的電池檢測電壓Vbat’。另外，電阻器R5和R6組成另一電池檢測器，用以檢測可充電池28端電壓Vbat，並據以輸出回授信號Vfb到控制器。

當電源供應器5操作在正常模式時，電源開關信號PS例如為高準位(或邏輯1)，其通過反閘NOT1變為低準位(或邏輯0)，使得及閘AND1輸出為低準位，進而通過限流電阻器R7使開關Q4斷開，故回授信號Vfb的準位在一適當範圍內，而控制器依據回授信號Vfb大小調整功率開關Q3的切換來達到待機電源轉換器54的回授控制，此時待機電源轉換器54執行電能轉換而輸出一輸出電壓到可充電池28對其充電，且該輸出電壓通過升壓轉換器57升壓後從輸出端50輸出而作為待機電源Vsb電壓。

當電源供應器5操作在待機模式時，電源開關信號PS例如為低準位，其通過反閘NOT1變為高準位，此時及閘AND1輸出相當於完全由比較器CMP1輸出所決定。當可充電池28電壓不足時，在本例中即為電池檢測器292輸出的電池檢測電壓Vbat’小於設定電壓Vset，比較器CMP1輸出低準位，使及閘AND1輸出低準位，進而使開關Q4斷開，因此與操作在正常模式相同，即待機電源轉換器54會執行電能轉換。然而，當可充電池28電壓足夠時，在本例中即為電池檢測器292輸出的電池檢測電壓Vbat’大於設定電壓Vset，比較器CMP1輸出高準位，使及閘AND1輸出高準位，進而使開關Q4導通，造成回授信號Vfb的準位過大而使控制器停止驅動功率開關Q3切換，此時待機電源轉換器54停止電能轉換，改由可充電池28通過升壓轉換器57升壓後從輸出端50輸出以作為待機電源Vsb電壓。

升壓轉換器57包括電感器L1、二極體D3及功率開關Q1，其控制電路包括比例-積分-微分(Proportion-Integral-Differential，簡稱為PID)電路及脈寬調變比較器CMP2。PID電路為現有常用於基本線性和動態特性不隨時間變化的裝置之回授控制上，在此依據待機電源Vsb電壓大小(或待機電源檢測器291所檢測而輸出的待機電源檢測電壓Vsb’大小)通過脈寬調變比較器CMP2控制功率開關Q1的切換來達到升壓轉換器57的回授控制。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

1、2、5‧‧‧電源供應器

11、21‧‧‧電磁干擾濾波器

12、22‧‧‧橋式整流器

13、23‧‧‧主電源轉換器

14、24、54‧‧‧待機電源轉換器

15、25‧‧‧供電開關

16、26‧‧‧功因修正器

20、50‧‧‧輸出端

27‧‧‧雙向電能轉換器

271‧‧‧高壓端

272‧‧‧低壓端

28‧‧‧可充電池

29‧‧‧雙向轉換控制器

291‧‧‧待機電源檢測器

292‧‧‧電池檢測器

57‧‧‧升壓轉換器

571‧‧‧低壓端

572‧‧‧高壓端

ADD1‧‧‧加法器

AND1‧‧‧及閘

B1、B2‧‧‧可充電池

C1~C3‧‧‧電容器

CMP1、CMP2‧‧‧比較器

D1~D3‧‧‧二極體

L1、L2‧‧‧電容器

Na‧‧‧輔助繞組

Np‧‧‧初級繞組

Ns‧‧‧次級繞組

NOT1‧‧‧反閘

OPA1、OPA2‧‧‧運算放大器

OSC1‧‧‧單穩態多諧振盪器

Q1~Q3‧‧‧功率開關

Q4、Q5‧‧‧開關

R1~R16‧‧‧電阻器

SUB1‧‧‧減法器

T1‧‧‧變壓器

XOR1、XOR2‧‧‧互斥或閘

ZD1、ZD2‧‧‧齊納二極體

Vac‧‧‧交流電源

Vbus‧‧‧直流電壓

Vcc‧‧‧內部用直流電源

Vm1、Vm2‧‧‧主電源

Vsb‧‧‧待機電源

Vsb’‧‧‧待機電源檢測電壓

Vbat‧‧‧電池端電壓

Vbat’‧‧‧電池檢測電壓

PS‧‧‧電源開關信號

V1~V4‧‧‧直流電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Vset‧‧‧設定電壓

Vst‧‧‧斜坡電壓

Vpwm‧‧‧脈寬調變信號

Vp1、Vp2、‧‧‧死區脈波

Vdr1、Vdr2‧‧‧開關控制信號

Vfb‧‧‧回授信號

T‧‧‧週期

Ton‧‧‧致能期間

Toff‧‧‧禁能期間

d1、d2‧‧‧死區時間

ζ1、ζ2‧‧‧責任週期

圖1為一種現有應用於液晶顯示器的電源供應器之方塊圖。

圖2為依照本發明第一實施例之電源供應器之方塊圖。

圖3為圖2所示電源供應器之方塊圖的一電路具體實施例。

圖4為圖3所示互補式開關控制信號產生器中信號之時序圖。

圖5為依照本發明第二實施例之電源供應器之方塊圖。

圖6為圖5所示電源供應器之方塊圖的一電路具體實施例。

2‧‧‧電源供應器

20‧‧‧輸出端

21‧‧‧電磁干擾濾波器

22‧‧‧橋式整流器

23‧‧‧主電源轉換器

24‧‧‧待機電源轉換器

25‧‧‧供電開關

26‧‧‧功因修正器

27‧‧‧雙向電能轉換器

271‧‧‧高壓端

272‧‧‧低壓端

28‧‧‧可充電池

29‧‧‧雙向轉換控制器

291‧‧‧待機電源檢測器

292‧‧‧電池檢測器

Vac‧‧‧交流電源

Vbus‧‧‧直流電壓

Vcc‧‧‧內部用直流電源

Vm1、Vm2‧‧‧主電源

Vsb‧‧‧待機電源

Vsb’‧‧‧待機電源檢測電壓

Vbat‧‧‧電池端電壓

Vbat’‧‧‧電池檢測電壓

PS‧‧‧電源開關信號

Claims (2)

1. 一種電源供應器，其工作模式包括一正常模式及一待機模式且在該正常模式及該待機模式時均從一輸出端輸出一待機電源，該電源供應器包括：一橋式整流器，用以將一交流電源輸入之電壓轉換為一直流電壓；一主電源轉換器，用以在該正常模式時將該直流電壓轉換為至少一主電源電壓輸出，並在該待機模式時停止轉換；一待機電源轉換器，用以在該正常模式時將該直流電壓轉換為一輸出電壓輸出到該輸出端作為該待機電源電壓，並在該待機模式時停止轉換；一可充電池；一雙向電能轉換器，具有一高壓端耦接至該輸出端及一低壓端耦接至該可充電池，該雙向電能轉換器包括：一第一功率開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第一功率開關第一端耦接至該高壓端；一第二功率開關，具有一第一端、一第二端及一控制端，該第二功率開關第一端耦接至該第一功率開關第二端，該第二功率開關第二端耦接至一接地電位；以及一電感器，具有一第一端及一第二端，該電感器第一端耦接至該第一功率開關第二端及該第二功率開關第一端，該電感器第二端耦接至該低壓端；以及一雙向轉換控制器，用以在該正常模式且該待機電源電壓大於一設 定值時控制該雙向電能轉換器將該待機電源電壓轉換後對該可充電池充電，在該正常模式且該待機電源電壓小於該設定值時控制該雙向電能轉換器將該可充電池端電壓轉換後傳送到該輸出端以穩定該待機電源電壓，並在該待機模式時控制該雙向電能轉換器將該可充電池端電壓轉換後傳送到該輸出端以作為該待機電源電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該雙向轉換控制器包括：一迴授選擇電路，用以在該正常模式且該待機電源電壓大於該設定值時選擇該可充電池端電壓回授，並在該正常模式且該待機電源電壓小於該設定值時或在該待機模式時選擇該待機電源電壓回授；一脈寬調變比較器，用以在該正常模式且該待機電源電壓大於該設定值時通過比較一斜坡電壓及該可充電池端電壓以產生一第一脈寬調變信號，並在該正常模式且該待機電源電壓小於該設定值時或在該待機模式時通過比較該斜坡電壓及反相後的該待機電源電壓以產生一第二脈寬調變信號；以及一互補式開關控制信號產生器，用以在該正常模式且該待機電源電壓大於該設定值時依據該第一脈寬調變信號以產生第一互補式開關控制信號，並在該正常模式且該待機電源電壓小於該設定值時或在該待機模式時依據該第二脈寬調變信號以產生第二互補式開關控制信號。