TWI443922B - 電源供應電路 - Google Patents

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Description

電源供應電路
本案係關於一種電源供應電路，尤指一種提供待機電源之電源供應電路。
現今電子科技越來越進步，電子產品內部構造亦趨複雜，且為了更加符合人性化需求，電子產品內部常設有待機電源，以持續供應與維持系統內部部分元件之運作，例如時間顯示、電源狀態指示及開機時用以先行驅動系統等，因此，待機電源已然成為現今電子產品不可或缺之一部分。
請參閱第一圖，其係為傳統提供待機電源之電源供應電路之電路方塊圖。如圖所示，該電源供應電路1係為二級電路，其包含第一級電路11及第二級電路12，其中第一級電路11包含電磁干擾濾波單元(EMI Unit)111及功率因數修正單元(PFC Unit)112，用以將輸入之交流電VAC 轉換為直流電壓VDC 並輸出至第二級電路12。第二級電路12內部包含主電源轉換器121及返馳式電源轉換器122，其中主電源轉換器121係架構於當系統電路運作時，將直流電壓VDC 轉換為例如12V電壓之運作電源Vo 以供應給系統電路使用，而返馳式電源轉換器122則是不論系統電路是否開啟，均會將直流電壓VDC 轉換為例如5V之待機電源 Vsb ，以驅動系統電路中以待機電源驅動之元件。然而，此習知技術雖然可以提供穩定之待機電源，但是返馳式電源轉換器122之轉換效能不佳，將使得整個電源供應電路1的電源損耗過大。
因此，如何發展一種可解決上述習知技術缺失之電源供應電路，實為目前迫切需要解決之問題。
本案之主要目的在於提供一種電源供應電路，俾解決習知電源供應電路所包含之返馳式轉換器之轉換效能不佳，使得整個電源供應電路的電源損耗過大之問題。
本案之另一目的在於提供一種電源供應電路，可減少電源損耗以及達到提升運作效能之功效。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種電源供應電路，係包括：第一級電路，用以將輸入電壓轉換為直流電壓；以及第二級電路，與第一級電路連接，至少包含：主電源轉換電路，與第一級電路連接，用以將直流電壓轉換為第一輸出電壓；第一待機電源轉換電路，與第一級電路連接，用以將直流電壓轉換為第二輸出電壓；回授電路，與主電源轉換電路及第一待機電源轉換電路連接，用以因應第一輸出電壓及第二輸出電壓而產生一回授信號，使第一待機電源轉換電路根據回授信號調整第二輸出電壓之電壓值；第二待機電源轉換電路，用以將第一輸出電壓或第二輸出電壓轉換為一待機電源；以及電源分配電路，與主電源轉換電路、第一待機電源轉換電路及第二待機電源轉換電路連接，用以選擇將第一輸出電壓或第二輸出電壓輸出至第二待機電源轉換電路。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種電源供應電路，包括：第一級電路，用以將輸入電壓轉換為直流電壓；以及第二級電路，與第一級電路連接，至少包含：主電源轉換電路，與第一級電路連接，用以將直流電壓轉換為第一輸出電壓；第一待機電源轉換電路，與第一級電路連接，用以將直流電壓轉換為第二輸出電壓；回授電路，與主電源轉換電路及第一待機電源轉換電路連接，用以因應第一輸出電壓及第二輸出電壓而產生一回授信號至第一待機電源轉換電路，使第一待機電源轉換電路根據回授信號調整第二輸出電壓之電壓值；第二待機電源轉換電路，用以將第一輸出電壓或第二輸出電壓轉換為一待機電源；以及電源分配電路，與主電源轉換電路、第一待機電源轉換電路及第二待機電源轉換電路連接，用以選擇將第一輸出電壓或第二輸出電壓輸出至第二待機電源轉換電路。其中，當主電源轉換電路輸出第一輸出電壓時，第二待機電源轉換電路係藉由電源分配電路將第一輸出電源轉換為待機電源；以及當主電源轉換電路停止輸出第一輸出電壓時，第二待機電源轉換電路係藉由電源分配電路將第二輸出電壓轉換為待機電源。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第二圖，其係為本案較佳實施例之電源供應電路之電路方塊圖。如第二圖所示，本案之電源供應電路2包含第一級電路21及第二級電路22。第一級電路21係用以將輸入電壓Vin 轉換為直流電壓VDC 並輸出至第二級電路22。於本實施例中，第一級電路21可包含電磁干擾濾波單元(EMI Unit)211以及功率因數修正單元(PFC Unit)212，其中功率因數修正單元212係用以使輸入電流Iin 的電流分布近似輸入電壓Vin 之弦波波形，以增加功率因數，而電磁干擾濾波單元211則用以濾除輸入電壓Vin 的高頻雜訊，以使輸入電流Iin 的波型平滑。
請再參閱第二圖，第二級電路22包含主電源轉換電路221、第一待機電源轉換電路222、回授電路223、第二待機電源轉換電路224以及電源分配電路225，其中，主電源轉換電路221與第一級電路21電性連接。當與本案之電源供應電路2連接之系統電路(未圖示)運作時，主電源轉換電路221會將直流電壓VDC 轉換成第一輸出電壓Vo1 例如12V，並輸出至系統電路。第一待機電源轉換電路222亦與第一級電路21電性連接，並將直流電壓VDC 轉換成第二輸出電壓Vo2 ，例如12V，且內部設有一參考電壓Vref (未圖示)。
回授電路223與第一待機電源轉換電路222及主電源轉換電路221電性連接，用以因應第一輸出電壓Vo1 及第二輸出電壓Vo2 而產生一回授信號Vf ，進而使第一待機電源轉換電路222根據該回授信號Vf 調整該第二輸出電壓Vo2 之電壓值。於本實施例中，回授電路223可包含第一電阻R1 、第二電阻R2 以及第一二極體D1 ，且其中第一電阻R1 之一端連接至第一待機電源轉換電路222之輸出端，第一電阻R1 及第二電阻R2 係架構為一分壓電路以對第一輸出電壓Vo1 及第二輸出電壓Vo2 進行分壓，進而輸出該回授信號Vf ，第一二極體D1 則用以限制電流方向。於一些實施例中，回授電路223更可具有第三電阻R3 及電容C，連接於主電源轉換電路221之輸出端以及第一二極體D1 之間，用以當第一輸出電壓Vo1 變化時，延遲回授信號Vf 之調變時間。
第二待機電源轉換電路224可用以將該第一輸出電壓Vo1 或該第二輸出電壓Vo2 轉換為一待機電源Vsb 。電源分配電路225與主電源轉換電路221、第一待機電源轉換電路222及第二待機電源轉換電路224連接，於本實施例中可包含第二二極體D2 及第三二極體D3 ，其中第二二極體D2 之陽極端與主電源轉換電路221連接、第二二極體D2 之陰極端與第三二極體D3 之陰極端連接，而第三二極體D3 之陽極端係與第一待機電源轉換電路222連接，用以選擇性地將電壓值相對較高之第一輸出電壓Vo1 或第二輸出電壓Vo2 傳遞至第二待機電源轉換電路224。
請再參閱第二圖，以下將說明本案之電源供應電路2之運作原理，當輸入電壓Vin 輸入第一級電路21後，即透過電磁干擾濾波單元211以及功率因數修正單元212將輸入電壓Vin 轉換為直流電壓VDC 並輸出至第二級電路22。當與電源供應電路2連接之系統電路運作時，主電源轉換電路221會將直流電壓VDC 轉換為系統電路所需之第一輸出電壓Vo1 ，例如12V，而第一待機電源轉換電路222則不論系統電路是否運作，均會將直流電壓VDC 轉換為第二輸出電壓Vo2 ，例如12V。當系統電路運作時，回授電路223會因應第一輸出電壓Vo1 及第二輸出電壓Vo2 之電壓值而產生回授信號Vf ，第一待機電源轉換電路222係根據回授信號Vf 與參考電壓Vref 調整第二輸出電壓Vo2 之電壓值，使回授信號Vf 等於參考電壓Vref ，於本實施例中，參考電壓Vref 與回授信號Vf 可預設為例如2.5V，故當系統電路運作且較高的第一輸出電壓Vo1 使回授電路223輸出之回授信號Vf 高於2.5V時，此時，第一待機電源轉換電路222內部之控制電路(未圖示)為了使參考電壓Vref 等於回授信號Vf ，會調整第二輸出電壓Vo2 之電壓值，亦即將第二輸出電壓Vo2 由12V向下調整為例如9V，如此一來，第一輸出電壓Vo1 之電壓值將高於第二輸出電壓Vo2 之電壓值，故電源分配電路225之第二二極體D2 將導通而使第一輸出電壓Vo1 傳送至第二待機電源轉換電路224，以轉換成待機電源Vsb 輸出。由於主電源轉換電路221之運作效率相對於第一待機電源轉換電路222較高，故當系統電路運作時，由主電源轉換電路221做為待機電源Vsb 之來源可大幅提高電源運作效能，而第二輸出電壓Vo2 即形成一無負載之閉迴路。
而當系統電路不運作時，如主電源轉換電路221停止將直流電壓VDC 轉換為第一輸出電壓Vo1 或停止輸出第一輸出電壓Vo1 ，故電壓值約為零之第一輸出電壓Vo1 會使回授電路223僅依據第二輸出電壓Vo2 例如9V產生低於2.5V之回授信號Vf ，此時，第一待機電源轉換電路222內部之控制電路為了使參考電壓Vref 等於回授信號Vf ，會調整第二輸出電壓Vo2 之電壓值，使第二輸出電壓Vo2 由9V向上調整為例如12V，第二輸出電壓Vo2 之電壓值係高於第一輸出電壓Vo1 之電壓值，故電源分配電路225之第三二極體D3 將導通而使第二輸出電壓Vo2 傳送至第二待機電源轉換電路224，以轉換成待機電源Vsb 輸出。
綜上所述，本案之電源供應電路係藉由回授電路接收主電源轉換電路輸出之第一輸出電壓及第一待機電源轉換電路之第二輸出電壓，並因應第一輸出電壓及第二輸出電壓而產生一回授信號，使第一待機電源轉換電路根據回授信號調整第二輸出電壓之電壓值，再透過電源分配電路選擇將第一輸出電壓或第二輸出電壓輸出至第二待機電源轉換電路，使得於系統電路運作時以轉換效率良好之主電源轉換電路作為待機電源之來源，以提昇電源供應電路的電源運作效能。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1、2．．．電源供應電路
112、212．．．功率因數修正單元
11、21．．．第一級電路
221．．．主電源轉換電路
12、22．．．第二級電路
222．．．第一待機電源轉換電路
121．．．主電源轉換器
223．．．回授電路
122．．．返馳式電源轉換器
224．．．第二待機電源轉換電路
211、111．．．電磁濾波干擾單元
225．．．電源分配電路
Vin ．．．輸入電壓
Iin ．．．輸入電流
VDC ．．．直流電壓
Vo ．．．運作電源
Vo1 ．．．第一輸出電壓
Vo2 ．．．第二輸出電壓
Vsb ．．．待機電源
R1 ．．．第一電阻
R2 ．．．第二電阻
R3 ．．．第三電阻
D1 ．．．第一二極體
D2 ．．．第二二極體
D3 ．．．第三二極體
C．．．電容
Vf ．．．回授信號
VAC ．．．交流電
第一圖: 其係為習知提供待機電源之電源供應電路之電路方塊圖。
第二圖: 其係為本案較佳實施例之電源供應電路之電路方塊圖。
2．．．電源供應電路
21．．．第一級電路
211．．．電磁干擾濾波單元
212．．．功率因數修正單元
22．．．第二級電路
221．．．主電源轉換電路
222．．．第一待機電源轉換電路
223．．．回授電路
224．．．第二待機電源轉換電路
225．．．電源分配電路
Vin ．．．輸入電源
Iin ．．．輸入電流
VDC ．．．直流電壓
Vo1 ．．．第一輸出電壓
Vo2 ．．．第二輸出電壓
Vsb ．．．待機電源
Vf ．．．回授信號
R1 ．．．第一電阻
R2 ．．．第二電阻
R3 ．．．第三電阻
D1 ．．．第一二極體
D2 ．．．第二二極體
D3 ．．．第三二極體
C．．．電容

Claims (10)

  1. 一種電源供應電路，包括：
      一第一級電路，用以將一輸入電壓轉換為一直流電壓；以及
      一第二級電路，與該第一級電路連接，至少包含：
         一主電源轉換電路，與該第一級電路連接，用以將該直流電壓轉換為一第一輸出電壓；
         一第一待機電源轉換電路，與該第一級電路連接，用以將該直流電壓轉換為一第二輸出電壓；
         一回授電路，與該主電源轉換電路及該第一待機電源轉換電路連接，用以因應該第一輸出電壓及該第二輸出電壓而產生一回授信號，使該第一待機電源轉換電路根據該回授信號調整該第二輸出電壓之電壓值；
         一第二待機電源轉換電路，用以將該第一輸出電壓或該第二輸出電壓轉換為一待機電源；以及
         一電源分配電路，與該主電源轉換電路、該第一待機電源轉換電路及該第二待機電源轉換電路連接，用以選擇將該第一輸出電壓或該第二輸出電壓輸出至該第二待機電源轉換電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應電路，其中該第一級電路係包含：
      一功率因數修正單元，用以使一輸入電流的電流分布近似於該輸入電壓之弦波波形；以及
      一電磁干擾濾波單元，用以濾除該輸入電壓之高頻雜 訊，使該輸入電流之波型平滑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應電路，其中該第一待機電源轉換電路內部係設有一參考電壓，且該第一待機電源轉換電路係根據該回授信號與該參考電壓而調整該第二輸出電壓之電壓值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應電路，其中該回授電路係具有一第一電阻及一第二電阻，用以對該第一輸出電壓及該第二輸出電壓進行分壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源供應電路，其中該回授電路係具有一第三電阻及一電容，用以於該第一輸出電壓變化時，延遲該回授信號之調變時間。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之電源供應電路，其中該回授電路更具有一第一二極體，用以限制電流方向。
  7. 一種電源供應電路，包括：
      一第一級電路，用以將一輸入電壓轉換為一直流電壓；以及
      一第二級電路，與該第一級電路連接，至少包含：
         一主電源轉換電路，與該第一級電路連接，用以將該直流電壓轉換為一第一輸出電壓；
         一第一待機電源轉換電路，與該第一級電路連接，用以將該直流電壓轉換為一第二輸出電壓；
         一回授電路，與該主電源轉換電路及該第一待機電源轉換電路連接，用以因應該第一輸出電壓及該第二輸出電壓而產生一回授信號至該第一待機電源轉換電路，使該第一待機電源轉換電路根據該回授信號調整該第二輸出電壓之電壓值；
         一第二待機電源轉換電路，用以將該第一輸出電壓或該第二輸出電壓轉換為一待機電源；以及
         一電源分配電路，與該主電源轉換電路、該第一待機電源轉換電路及該第二待機電源轉換電路連接，用以選擇將該第一輸出電壓或該第二輸出電壓輸出至該第二待機電源轉換電路；
         其中，當該主電源轉換電路輸出該第一輸出電壓時，該第二待機電源轉換電路係藉由該電源分配電路將該第一輸出電源轉換為該待機電源；以及當該主電源轉換電路停止輸出該第一輸出電壓時，該第二待機電源轉換電路係藉由該電源分配電路將該第二輸出電壓轉換為該待機電源。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源供應電路，其中該第一待機電源轉換電路內部係設有一參考電壓，且該第一待機電源轉換電路係根據該回授信號與該參考電壓而調整該第二輸出電壓之電壓值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電源供應電路，其中該回授電路係具有一第一電阻及一第二電阻，用以對該第一輸出電壓及該第二輸出電壓進行分壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電源供應電路，其中該回授電路更包括：
      一第三電阻及一電容，用以於該第一輸出電壓變化時，延遲該回授信號之調變時間；以及
      一第一二極體，用以限制電流方向。
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