TWI454026B - 電源供應器 - Google Patents

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    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop

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Description

電源供應器
本發明係關於一種轉換裝置，特別關於一種電源供應器。
在可攜式電子產品的廣泛的應用下，USB輸出接頭(connector)的電源適配器(adaptor)或是電源充電器(charger)的使用越來越多。在現有的規格中，USB2.0標準的輸出規格為5V/0.5A，USB3.0輸出規格為5V/0.9A。一般手機充電器若使用USB2.0，則輸出規格為5V/1A，甚至更高者可達5V/2A。因此單一USB接頭最高輸出功率只能在10W左右。
又，具有USB連接器的電源適配器或是電源充電器利用USB輸出電力時，受限於可容許的電流或電壓輸出(必須符合USB的相關規範)，以致於無法提供較高的功率輸出到外部的電子產品，進而限制電源適配器或電源充電器的應用性。
本案係提供一種電源供應器搭配一電子裝置進行供電，其包含一變壓單元、一輸出接頭、一脈寬調變控制單元以及一切換單元。輸出接頭係與變壓單元之二次側電性連接並輸出一第一輸出電壓。脈寬調變控制單元係輸出一 第一週期之脈衝訊號。切換單元係電性連接於脈寬調變控制單元與變壓單元之一次側之間。當電子裝置連接該電源供應器時，該輸出接頭接收一外部控制訊號，該脈寬調變控制單元調整該第一週期之脈衝訊號為第二週期，並傳送該第二週期之脈衝訊號至該切換單元，使輸出接頭輸出一第二輸出電壓至該電子裝置。
承上所述，本案之電源供應器可經由輸出接頭(例如USB連接器)接收一外部控制訊號，並依據外部控制訊號來改變輸出的電壓值。藉此，本案之電源供應器可適用於一般的電子裝置以及需較大功率消耗的電子裝置。當一般的電子裝置藉由輸出接頭而與電源供應器連接時，由於該電子裝置未傳送外部控制訊號至電源供應器，因此電源供應器可輸出一般的電壓值，例如5V。當需較大功率消耗的電子裝置藉由輸出接頭與電源供應器連接時，該電子裝置可傳送外部控制訊號至電源供應器，以致電源供應器輸出較大的電壓值，例如15V，進而能在相同電流的情況下提高輸出功率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種電源供應器，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖1為本發明較佳實施例之一種電源供應器1的方塊示意圖。在本實施例中，電源供應器1包含一變壓單元11、 一輸出接頭12、一脈寬調變控制單元(PWM control unit)13以及一切換單元14。
本實施例之變壓單元11具有一次側及二次側。輸出接頭12係與變壓單元11之二次側電性連接。本實施例不限制輸出接頭12之態樣，其可為一有線連接器或一無線連接器；於此，輸出接頭12係以USB連接器為例。電源供應器1係藉由輸出接頭12與一電子裝置(可例如但不限於一平板電腦、一手機、或一筆記型電腦)電性連接，並可供應電源給該電子裝置進行充電。
由於一般而言，USB連接器一般提供的輸出功率為2.5W(5V/0.5A)，必要時，USB連接器最高可提高到10W(5V/2A)的輸出功率。但在本案之電源供應器1中，若電子裝置有較高的功率要求時，例如必須提供高於10W以上的輸出功率時，本案之電源供應器亦可提供，並提供較高的輸出功率。如下實施例所示，當電子裝置透過傳輸線連結電源供應器1之輸出接頭12時，電子裝置可傳送一外部控制訊號OC到電源供應器1，外部控制訊號OC經由電源供應器1之輸出接頭12進入電源供應器1。而本案之電源供應器1即能依據外部控制訊號OC改變輸出功率(調高輸出功率)，達到該電子裝置所需的功率要求。
在本實施例中，外部控制訊號OC可為一直流訊號或一交流訊號；於此，外部控制訊號OC係以直流訊號為例，且其經由輸出接頭12之一接地接腳進行傳輸。
另外，在本實施例中，電源供應器1可更包含一整流 濾波單元15，其係與變壓單元11之二次側以及輸出接頭12電性連接，以對二次側之輸出電壓進行整流及濾波。由於整流濾波單元15可沿用習知技術，故於此不再贅述。
在本實施例中，電源供應器1可更包含一回授控制單元16，其係與輸出接頭12電性連接以接收外部控制訊號OC。回授控制單元16並與電源供應器1之輸出電壓OV電性連接；於此，回授控制單元16係與整流濾波單元15電性連接以接收輸出電壓。藉由輸出電壓回授至回授控制單元16，可確保輸出電壓OV達到一預設值(例如：利用USB連接器輸出15V的直流電壓)，於此，預設值係指一第二輸出電壓。
在本實施例中，電源供應器1可更包含一發光元件17及一光感測器18，發光元件17例如為一發光二極體(LED)，光感測器18例如為一光感測元件(light sensor)。發光元件17係與回授控制單元16電性連接，並可依據外部控制訊號OC控制發光元件17開啟(ON)或關閉(OFF)，光感測器18係與脈寬調變控制單元13電性連接，並可感測發光元件17所發出之光線，並由光感測器18產生一光感測訊號LS(例如電壓訊號)至脈寬調變控制單元13。
圖2為回授控制單元16與發光元件17之一實施態樣的電路示意圖，但並非用以限制本發明，熟悉該項技術領域者皆知道，其可有多種的等效電路或達到相同功能的電路。請參照圖2所示，外部控制訊號OC可導通回授控制 單元16之一電晶體201，使得電阻器202、203並聯，以致節點204的電壓下降，此時，一穩壓IC 205會讓一大電流通過以維持節點204之電壓，該大電流係驅動發光元件17發光，而光感測器18係感測發光元件17所發出之光線而產生一光感測訊號LS至脈寬調變控制單元13。
請再參照圖1所示，脈寬調變控制單元13係與變壓單元11之一次側電性連接；於此，脈寬調變控制單元13係經由一切換單元14而與變壓單元11之一次側電性連接，即切換單元14係電性連接於脈寬調變控制單元13與變壓單元11之一次側之間。當需較大功率供電之電子裝置連接電源供應器1時，電子裝置傳送外部控制訊號至電源供應器1，使得發光元件17發光，光感測器18感測發光元件17所發出之光線而產生光感測訊號LS至脈寬調變控制單元13，脈寬調變控制單元13係依據光感測訊號LS調整原本具有第一週期之脈衝訊號PS為第二週期，並將第二週期之脈衝訊號PS傳送至切換單元14，使變壓單元11作動以致輸出接頭12輸出一第二輸出電壓至電子裝置。
當輸出接頭12未接收外部控制訊號OC時，例如是當不需較高功率供電的電子裝置與電源供應器1連接時，脈寬調變控制單元13係傳送第一週期之脈衝訊號至電子裝置，使得變壓單元11作動以致輸出接頭12輸出一第一輸出電壓至電子裝置。於此，第一輸出電壓例如為5V，第二輸出電壓例如為15V。第一輸出電壓之對應的責任週期(第一週期)例如為15%至20%，第二輸出電壓對應的責任 週期(第二週期)例如為45%至60%。
另外，本實施例之電源供應器1係接收一交流電源，例如110V之市電。另外，為使電源供應器1應用於適配器，電源供應器1可更包含一電磁干擾濾波單元301、一整流單元302。電磁干擾濾波單元301係接收該交流電源並濾除電磁干擾雜訊。整流單元302係對交流電源進行整流。另外，電源供應器1或可具有一功率因素校正器(power factor corrector,PFC)303以及一大電容(bulk capacitor)304，功率因素校正器303係與整流單元302及脈寬調變控制單元13電性連接，並經由大電容304與變壓單元11之一次側電性連接。由於電磁干擾濾波單元301、整流單元302、功率因素校正器303以及大電容304皆可沿用習知技術，故於此不再贅述。
綜上所述，本案之電源供應器可適用於一般的電子裝置以及需較大功率消耗的電子裝置。當需較大功率消耗的電子裝置藉由傳輸線與電源供應器連接時，電子裝置可傳輸一外部控制訊號至電源供應器，改變電源供應器的輸出功率，輸出較高的輸出功率給電子裝置使用。
若電子裝置未傳送外部控制訊號至電源供應器時，電源供應器可維持輸出一般的輸出功率。
在本案中，電源供應器之輸出接頭為USB接頭，當電子裝置透過USB連接線與電源供應器之USB接頭相接時，若此電子裝置需要較大的功率輸出，該電子裝置可傳送外部控制訊號至電源供應器，以致電源供應器輸出較大 的電壓值，例如15V(超出原來USB規範的輸出功率)進而能在相同電流的情況下提高輸出功率。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧電源供應器
11‧‧‧變壓單元
12‧‧‧輸出接頭
13‧‧‧脈寬調變控制單元
14‧‧‧切換單元
15‧‧‧整流濾波單元
16‧‧‧回授控制單元
17‧‧‧發光元件
18‧‧‧光感測器
201‧‧‧電晶體
202、203‧‧‧電阻器
204‧‧‧節點
205‧‧‧穩壓IC
301‧‧‧電磁干擾濾波單元
302‧‧‧整流單元
303‧‧‧功率因素校正器
304‧‧‧大電容
LS‧‧‧光感測訊號
OC‧‧‧外部控制訊號
OV‧‧‧輸出電壓
PS‧‧‧脈衝訊號
圖1為本發明較佳實施例之一種電源供應器的方塊示意圖；以及圖2為本發明較佳實施例之回授控制單元與發光元件之一實施態樣的電路示意圖。
1‧‧‧電源供應器
11‧‧‧變壓單元
12‧‧‧輸出接頭
13‧‧‧脈寬調變控制單元
14‧‧‧切換單元
15‧‧‧整流濾波單元
16‧‧‧回授控制單元
17‧‧‧發光元件
18‧‧‧光感測器
301‧‧‧電磁干擾濾波單元
302‧‧‧整流單元
303‧‧‧功率因素校正器
304‧‧‧大電容
LS‧‧‧光感測訊號
OC‧‧‧外部控制訊號
OV‧‧‧輸出電壓
PS‧‧‧脈衝訊號

Claims (9)

  1. 一種電源供應器，係搭配一電子裝置進行供電，該電源供應器包含：一變壓單元；一輸出接頭，係與該變壓單元之二次側電性連接，該輸出接頭輸出一第一輸出電壓；一脈寬調變控制單元，輸出一第一週期之脈衝訊號；一切換單元，係電性連接於該脈寬調變控制單元與該變壓單元之一次側之間；一回授控制單元，係與該輸出接頭電性連接，該回授控制單元包含：一電晶體；一第一電阻器，並聯於該電晶體；一第二電阻器，連接於該第一電阻器，以及一穩壓IC，連接於該第二電阻器；一發光元件，與該回授控制單元的該穩壓IC電性連接；以及一光感測器，係與該脈寬調變控制單元電性連接，並感測該發光元件所發出之光線；當電子裝置連接該電源供應器時，該輸出接頭接收一外部控制訊號，該脈寬調變控制單元調整該第一週期之脈衝訊號為第二週期，並傳送該第二週期之脈衝訊號至該切換單元，使輸出接頭輸出一第二輸出電壓至該電子裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該電源供應器係由該電子裝置接收該外部控制訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其係為一適配器或一充電器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該輸出接頭為一有線連接器或一無線連接器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該輸出接頭為一USB連接器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該外部控制訊號為一直流訊號或一交流訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該外部控制訊號係經由該輸出接頭之一接地接腳傳輸。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其係接收一交流電源。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應器，更包含：一電磁干擾濾波單元，係接收該交流電源；以及一整流單元，係與該電磁干擾濾波單元電性連接。
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