TWI535165B - 具過電壓保護之電源供應裝置 - Google Patents

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TWI535165B TW103110243A TW103110243A TWI535165B TW I535165 B TWI535165 B TW I535165B TW 103110243 A TW103110243 A TW 103110243A TW 103110243 A TW103110243 A TW 103110243A TW I535165 B TWI535165 B TW I535165B
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Description

具過電壓保護之電源供應裝置
本發明是關於過電源供應裝置，且特別是有關於一種具有過電壓保護功能的電源供應裝置。
配合參閱第一圖，為習知之具過電壓保護之電源供應裝置。所述具過電壓保護之電源供應裝置1包含一電源轉換單元10、一控制器12、一補償單元14、一第一開關元件16、一過電壓保護單元18及一第二開關元件20。
電源轉換單元10包含一主電源輸出端VA及一待機電源輸出端VB，主電源輸出端VA及待機電源輸出端VB分別用以輸出電力給一電源轉換系統(未圖示)，以提供電源轉換系統操作時的電力。其中，當電源轉換系統操作於待機模式時，僅有待機電源輸出端VB輸入電力至電源轉換系統；而當電源轉換系統操作於非待機模式時，主電源輸出端VA及待機電源輸出端VB分別輸出電力至電源轉換系統。申言之，電源供應單元10係依據電源供應系統是否操作於待機狀態，以決定僅有待機電源輸出端VB輸出電力，或者是待機電源輸出端VB及主電源輸出端VA同時輸出電力，藉以達到 節能的效果。
電源轉換單元10包含一直流/直流電源轉換器100、一調節器102、一第一感應電阻器Rs1及一第二感應電阻器Rs2。直流/直流電源轉換器100具有一電源輸出端Vo。一第一感應電阻器Rs1位於電源輸出端Vo及主電源輸出端VA之間，並電連接於電源輸出端Vo及主電源輸出端VA。調節器102電連接於電源輸出端Vo，第二感應電阻器Rs2位於調節器102及待機電源輸出端VB之間，並電連接於調節器102及待機電源輸出端VB。
控制器12電連接於電源轉換單元10的直流/直流電源轉換器100，用以控制直流/直流電源轉換器100的電源轉換狀態，藉以調整由直流/直流電源轉換器100輸出之電力的電壓值。
補償單元14電連接於主電源輸出端VA及控制器12。補償單元14包含一電阻網路140及一隔離元件142，電阻網路140電連接於主電源輸出端VA。隔離元件142包含一信號發射端1420及一信號接收端1422，信號發射端1420電連接於電阻網路140，信號接收端1422電連接於控制器12。控制器12係依據隔離元件142的信號接收端1422所傳遞的信號以調整直流/直流電源供應器100的電源轉換狀態。
第一開關元件16位於主電源輸出端VA及第一感應電阻器Rs1之間，並與主電源輸出端VA、第一感應電阻器Rs1形成串聯連接。
過電壓保護單元18包含一第一比較器180及一第二比較器182。第一比較器180包含二輸入端及一輸出端，第一比較器180的一個輸入端電連接於主電源輸出端VA，第一比較器182的另一個輸入端則供輸入一第一參考電壓Vref1，第一比較器180的輸出端電連接於第一開關元件16。第一 比較器180係依據主電源輸出端VA輸出之電力及第一參考電壓Vref1的差值以控制第一開關元件16的開關狀態，藉以決定直流/直流電源轉換器100輸出之電力是否通過主電源輸出端VA傳遞至電源轉換系統。第二比較器182包含二輸入端及一輸出端，第二比較器182的一個輸入端電連接於待機電源輸出端VB，第二比較器182的另一個輸入端供輸入一第二參考電壓Vref2，第二比較器182藉由比較待機電源輸出端VB輸出的電壓值及第二參考電壓Vref2，而調整待機電源輸出端VB輸出的電力。
第二開關元件20電連接於主電源輸出端VA及補償單元14之間。
在進行電源供應裝置1的過電壓保護測試時，第二開關元件20係成開路狀態，補償單元14係無法將主電源輸出端VA輸出的電力回授至控制器12，將使得主電源輸出端VA輸出的電力不斷地上昇，同時待機電源輸出端VB輸出的電力也會不斷地上昇。
電壓保護單元18的第一比較器180之一輸入端輸入的主電源輸出端VA高於第一參考電壓Vref1時，則第一比較器180的輸出端會送出一信號以使第一開關元件16開啟，避免主電源輸出端VA輸出電力至電源轉換系統。並且，當電源輸出端Vo輸出的電力高於一預定值時，直流/直流電源轉換器100係停止電源轉換，亦即使電源供應裝置1停止供應電力，如此一來電源轉換系統也無法進行操作。
本發明揭示內容之一技術態樣在於提供一種具過電壓保護的電源供應裝置。
一種具過電壓保護之電源供應裝置，電連接於一電源轉換系統，電源供應裝置包含一電源供應單元、一第一開關元件、一補償單元、一控制器及一過電壓保護單元。電源供應單元包含一主電源輸出端及一待機電源輸出端，主電源輸出端及待機電源輸出端電連接於電源轉換系統。電源供應單元包含一直流/直流電源轉換器、一第一感應電阻器及一第二感應電阻器。直流/直流電源轉換器具有一電源輸出端，第一感應電阻器電連接於電源輸出端及主電源輸出端，第二感應電阻器電連接於電源輸出端及待機電源輸出端。第一開關元件電連接於第一感應電阻器及主電源輸出端，補償單元電連接於主電源輸出端，控制器電連接於補償單元及電源供應單元。
過電壓保護單元包含一第一比較器、一第二比較器及一第三比較器，第一比較器包含二輸入端及一輸出端，第一比較器之一輸入端電連接於主電源輸出端，第一比較器之輸出端電連接於第一開關元件。第二比較器包含二輸入端及一輸出端，第二比較器之一輸入端電連接於待機電源輸出端。第三比較器包含二輸入端及一輸出端，第三比較器之一輸入端電連接於電源輸出端，第三比較器之輸出端電連接於補償單元。
根據本發明的其他實施方式，電源供應單元更包含一調節器，電連接於電源輸出端及第二感應電阻器之間。
根據本發明的其他實施方式，補償單元包含一電阻網路及一隔離元件，電阻網路電連接於主電源輸出端，隔離元件電連接於電阻網路及控制器。
根據本發明的其他實施方式，隔離元件包含一信號發射端及 一信號接收端，信號發射端電連接於電阻網路，信號接收端電連接於控制器。
根據本發明的其他實施方式，第三比較器之輸出端電連接於電阻網路及隔離元件之信號發射端。
根據本發明的其他實施方式，隔離元件為光耦合器。
根據本發明的其他實施方式，直流/直流電源轉換器為LLC電源轉換器。
根據本發明的其他實施方式，第一比較器之另一輸入端供輸入一第一參考電壓，第二比較器之另一輸入端供輸入一第二參考電壓，第三比較器之另一輸入端供輸入一第三參考電壓。
根據本發明的其他實施方式，更包含一第二開關元件，電連接於主電源輸出端及補償單元。
1、3‧‧‧具過電壓保護之電源供應裝置
10、30‧‧‧電源轉換單元
100、300‧‧‧直流/直流電源轉換器
102、302‧‧‧調節器
12、32‧‧‧控制器
14、34‧‧‧補償單元
140、340‧‧‧電阻網路
142、342‧‧‧隔離元件
1420、3420‧‧‧信號發射端
1422、3422‧‧‧信號接收端
16、36‧‧‧第一開關元件
18、38‧‧‧過電壓保護單元
180、380‧‧‧第一比較器
182、382‧‧‧第二比較器
20、40‧‧‧第二開關元件
384‧‧‧第三比較器
Rs1‧‧‧第一感應電阻器
Rs2‧‧‧第二感應電阻器
VA‧‧‧主電源輸出端
VB‧‧‧待機電源輸出端
Vref1‧‧‧第一參考電壓
Vref2‧‧‧第二參考電壓
Vref3‧‧‧第三參考電壓
Vo‧‧‧電源輸出端
第一圖繪示習知之具過電壓保護之電源供應裝置之電路方塊圖。
第二圖為本揭示內容之具過電壓保護之電源供應裝置之電路方塊圖。
請參考隨附圖示，本發明揭示內容之以上及額外目的、特徵及優點將透過本揭示內容之較佳實施例之以下闡釋性及非限制性詳細描敘予以更好地理解。
配合參閱第二圖，為本發明之具過電壓保護之電源供應裝置 之電路方塊圖。所述具過電壓保護之電源供應裝置3包含一電源轉換單元30、一控制器32、一補償單元34、一第一開關元件36、一過電壓保護單元38及一第二開關元件40。
電源轉換單元30包含一主電源輸出端VA及一待機電流輸出端VB，主電源輸出端VA及待機電源輸出端VB分別輸出電壓至一電源轉換系統(圖未示)，以提供電源轉換系統操作時的電力。當電源轉換系統操作於待機模式時，僅有待機電源輸出端VB輸入電力至電源轉換系統；而當電源轉換系統操作於非待機模式時，主電源輸出端VA及待機電源輸出端VB分別輸出電力至電源轉換系統。申言之，電源供應單元30係依據電源轉換系統是否操作於待機狀態，以決定僅有待機電源輸出端VB輸出電力，或者是待機電源輸出端VB及主電源輸出端VA同時輸出電力，藉以達到節能的效果。
電源轉換單元30包含一直流/直流電源轉換器300、一調節器302、一第一感應電阻器Rs1及一第二感應電阻器Rs2。直流/直流電源轉換器300具有一電源輸出端Vo。一第一感應電阻器Rs1位於電源輸出端Vo及主電源輸出端VA之間，並電連接於電源輸出端Vo及主電源輸出端VA。調節器302電連接於電源輸出端Vo，第二感應電阻器Rs2位於調節器302及待機電源輸出端VB之間，並電連接於調節器302及待機電源輸出端VB。在本實施方式中，直流/直流電源轉換器300可例如是LLC電源轉換器。
第一開關元件36電連接於第一感應電阻器Rs1及主電源輸出端VA之間，用以決定是否將電源輸出端Vo輸出的電力由主電源輸出端VA傳遞至電源轉換系統。
控制器32電連接於電源轉換單元30的直流/直流電源轉換器 300，用以控制直流/直流電源轉換器300的電源轉換狀態，藉以調整由直流/直流電源轉換器300輸出之電力的電壓值。在本實施方式中，控制器32是藉由控制直流/直流電源轉換器300的操作頻率以控制直流/直流電源轉換器300輸出之電力的電壓值。
補償單元34電連接於主電源輸出端VA及控制器32。補償單元34包含一電阻網路340及一隔離元件342，電阻網路340電連接於主電源輸出端VA。隔離元件342包含一信號發射端3420及一信號接收端3422，信號發射端3420電連接於電阻網路340，信號接收端3422電連接於控制器32。控制器32係依據隔離元件342的信號接收端3422所傳遞的信號以調整直流/直流電源供應器300的電源轉換狀態。在本實施方式中，隔離元件342是以光耦合器作為說明範例，實際實施時則不以此為限。
過電壓保護單元38包含一第一比較器380、一第二比較器382及一第三比較器384，第一比較器380包含二輸入端及一輸出端，第一比較器380一個輸入端電連接於主電源輸出端VA，第一比較器380的另一輸入端供輸入一第一參考電壓Vref1，第一比較器380輸出端電連接於第一開關元件36。第一比較器380係依據主電源輸出端VA輸出之電力及第一參考電壓Vref1的差值以控制第一開關元件36的開關狀態，藉以決定直流/直流電源轉換器300輸出之電力是否通過主電源輸出端VA傳遞至電源轉換系統。
第二比較器382包含二輸入端及一輸出端，第二比較器382的一個輸入端電連接於待機電源輸出端VB，第二比較器382的另一個輸入端供輸入一第二參考電壓Vref2，第二比較器382藉由比較待機電源輸出端VB輸出的電壓值及第二參考電壓Vref1，而調整待機電源輸出端VB輸出的電 力。
第三比較器384包含二輸入端及一輸出端，第三比較器384的一個輸入端電連接於電源輸出端Vo，第三比較器384的另一輸入端電連接於一第三參考電壓Vref3，第三比較器384的輸出端電連接於電阻網路340及隔離元件342的信號發射端3420之間。
第二開關元件40電連接於主電源輸出端VA及補償單元34之間。
在進行電源供應裝置3的過電壓保護測試時，第二開關元件40係成開路狀態，則電源輸出端Vo輸出的電力會上昇，使得主電源輸出端VA及待機電源輸出端VB輸出的電力上昇。
當電源輸出端Vo輸出的電力大於第三參考電壓Vref3時，第三比較器384係送出一信號，驅使隔離元件342的信號發射端3420發出光線。信號接收端3422在接收到信號發射端3420發出的信號時，將驅使控制器32控制直流/直流電源轉換器300，以避免直流/直流電源轉換器300輸出之電力的電壓值不斷地上昇，藉以達到過電壓保護的效果。
然以上所述者，僅為本發明揭示內容之較佳實施例，當不能限定本發明揭示內容實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。
3‧‧‧具過電壓保護之電源供應裝置
30‧‧‧電源轉換單元
300‧‧‧直流/直流電源轉換器
302‧‧‧調節器
32‧‧‧控制器
34‧‧‧補償單元
340‧‧‧電阻網路
342‧‧‧隔離元件
3420‧‧‧信號發射端
3422‧‧‧信號接收端
36‧‧‧第一開關元件
38‧‧‧過電壓保護單元
380‧‧‧第一比較器
382‧‧‧第二比較器
40‧‧‧第二開關元件
384‧‧‧第三比較器
Rs1‧‧‧第一感應電阻器
Rs2‧‧‧第二感應電阻器
VA‧‧‧主電源輸出端
VB‧‧‧待機電源輸出端
Vref1‧‧‧第一參考電壓
Vref2‧‧‧第二參考電壓
Vref3‧‧‧第三參考電壓
Vo‧‧‧電源輸出端

Claims (8)

  1. 一種具過電壓保護之電源供應裝置，電連接於一電源轉換系統，該具過電壓保護之電源供應裝置包含：一電源供應單元，包含一主電源輸出端及一待機電源輸出端，該主電源輸出端及該待機電源輸出端電連接於該電源轉換系統，該電源供應單元包含：一直流/直流電源轉換器，具有一電源輸出端；一第一感應電阻器，電連接於該電源輸出端及該主電源輸出端；一第二感應電阻器，電連接於該電源輸出端及該待機電源輸出端；一第一開關元件，電連接於該第一感應電阻器及該主電源輸出端；一補償單元，電連接於該主電源輸出端；一控制器，電連接於該補償單元及該電源供應單元；一第二開關元件，電連接於該主電源輸出端及該補償單元；以及一過電壓保護單元，包含：一第一比較器，包含二輸入端及一輸出端，該第一比較器之其中之一輸入端電連接於該主電源輸出端，另一輸入端電連接於一第一參考電壓，該第一比較器之該輸出端電連接於該第一開關元件；一第二比較器，包含二輸入端及一輸出端，該第二比較器之其中之一輸入端電連接於該待機電源輸出端，另一輸入端電連接於一第二參考電壓；以及一第三比較器，包含二輸入端及一輸出端，該第三比較器之其中之一輸入端電連接於該電源輸出端，另一輸出端電連接於一第三參考電 壓，該第三比較器之該輸出端電連接於該補償單元，其中，當該電源供應裝置進行過電壓保護測試時，該第二開關元件開路，該電源輸出端輸出的電壓逐漸上昇，當該電源輸出端輸出的電力大於該第三參考電壓時，該第三比較器之該輸出端送出一信號予該補償單元，使該補償單元驅動該控制器控制該直流/直流電源轉換器，以避免該直流/直流電源轉換器輸出之電力的電壓值不斷地上昇，而達到過電壓保護的效果。
  2. 如請求項1所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該電源供應單元更包含一調節器，電連接於該電源輸出端及該第二感應電阻器之間。
  3. 如請求項2所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該補償單元包含一電阻網路及一隔離元件，該電阻網路電連接於該主電源輸出端，該隔離元件電連接於該電阻網路及該控制器。
  4. 如請求項3所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該隔離元件包含一信號發射端及一信號接收端，該信號發射端電連接於該電阻網路，該信號接收端電連接於該控制器。
  5. 如請求項4所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該第三比較器之該輸出端電連接於該電阻網路及該隔離元件之該信號發射端。
  6. 如請求項5所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該隔離元件為光耦合器。
  7. 如請求項6所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該直流/直流電源轉換器為LLC電源轉換器。
  8. 如請求項7所述之具過電壓保護之電源供應裝置，其中該第一比 較器之另一輸入端供輸入一第一參考電壓，該第二比較器之另一輸入端供輸入一第二參考電壓，該第三比較器之另一輸入端供輸入一第三參考電壓。
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