TWI542124B - 具有延長維持時間功能的電源供應裝置 - Google Patents

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TWI542124B TW104118232A TW104118232A TWI542124B TW I542124 B TWI542124 B TW I542124B TW 104118232 A TW104118232 A TW 104118232A TW 104118232 A TW104118232 A TW 104118232A TW I542124 B TWI542124 B TW I542124B
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Description

具有延長維持時間功能的電源供應裝置
本發明係有關於一種電源供應裝置，特別是一種具有延長維持時間功能的電源供應裝置。
電源供應裝置是一種非常常見的電子裝置；電源供應裝置係用以提供電源予負載裝置，藉以驅動負載裝置；因此，電源供應裝置非常的重要。通常，電源供應裝置係連接交流電源供應裝置以接收交流電源。
相關技術的電源供應裝置的維持時間的設計係基於電容儲能公式：(1/2)C(V22-V12)=PT，其中C為儲能電容，V2為操作電壓，V1為截止電壓，P為電源供應裝置的輸出功率，T為維持時間。依據上述公式，為了延長維持時間，研發人員通常會增加儲能電容；然而，現今的電源供應裝置的設計係日趨小型化，但儲能電容係具有較大的體積，因此增加儲能電容並不實用；此問題需要被解決。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種具有延長維持時間功能的電源供應裝置。
為達成本發明之上述目的，本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置具有一維持時間，該電源供應裝置包含：一儲能電容；一預充電電容；及一降壓單元，電性連接該儲能電容以及該預充電電容之間。其中，當該具有延長維持時間功 能的電源供應裝置接收一輸入直流電壓時，該儲能電容的電壓為一第一電壓，且該預充電電容被充電，使得該預充電電容的電壓為一第二電壓，該第二電壓大於該第一電壓。其中，當該儲能電容的電壓小於一預設電壓時，該降壓單元降壓該預充電電容的電壓，並將該預充電電容被降壓後的電壓提供至該儲能電容，以延長該維持時間。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中當該儲能電容的電壓小於該預設電壓時，該降壓單元將該第二電壓降壓至該預設電壓，並將該預設電壓提供至該儲能電容。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一第一電壓偵測單元，電性連接至該儲能電容以偵測該儲能電容的電壓。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一升壓充電單元，電性連接該預充電電容。其中當接收該輸入直流電壓時，該預充電電容被該升壓充電單元充電，使得該預充電電容的電壓為該第二電壓。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一開關單元，電性連接該預充電電容及該升壓充電單元之間；一控制單元，電性連接至該開關單元；及一第二電壓偵測單元，電性連接該預充電電容及該控制單元。其中該控制單元透過該第二電壓偵測單元取得該預充電電容的電壓，並根據該預充電電容的電壓選擇導通或不導通該開關單元。。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中當接收該輸入直流電壓，且該預充電電容的該電壓小於該第二電壓時，該控制單元導通該開關單元，使得該預充電電容被該升壓充電單元充電；當接收該輸入直流電壓，且該預充電電容的該電壓大於或等於該第二電壓時，該控制單元不導通該開關單元，使得該升壓充電單元停止對該預充電電容充電。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝 置，更包含：一輔助電源單元，電性連接該升壓充電單元，以提供該升壓充電單元對該預充電電容充電的電力。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中該升壓充電單元包含：一二極體，電性連接該輔助電源單元；及一電容，電性連接該二極體以及一接地端之間。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一全橋轉換器，電性連接至該儲能電容及該降壓單元。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一主變壓器，電性連接至該全橋轉換器；及一輸出整流器，電性連接至該主變壓器。
再者，如上所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一電磁干擾濾波器，電性連接至該儲能電容、該降壓單元及該全橋轉換器；及一湧浪電流限制器，電性連接至該電磁干擾濾波器。本發明之功效在於延長電源供應裝置的維持時間。
10‧‧‧具有延長維持時間功能的電源供應裝置
102‧‧‧儲能電容
104‧‧‧降壓單元
106‧‧‧預充電電容
108‧‧‧升壓充電單元
110‧‧‧第一電壓偵測單元
112‧‧‧開關單元
114‧‧‧控制單元
116‧‧‧第二電壓偵測單元
118‧‧‧輔助電源單元
120‧‧‧全橋轉換器
122‧‧‧主變壓器
124‧‧‧輸出整流器
126‧‧‧電磁干擾濾波器
128‧‧‧湧浪電流限制器
130‧‧‧交流轉直流轉換器
132‧‧‧輸出端電容
134‧‧‧第三二極體
10402‧‧‧開關子單元
10404‧‧‧控制子單元
10406‧‧‧第一二極體
10408‧‧‧第一電感
10410‧‧‧第一電容
10802‧‧‧第二二極體
10804‧‧‧第二電容
圖1為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第一實施例方塊圖。
圖2為本發明之降壓單元方塊圖。
圖3為本發明之升壓充電單元方塊圖。
圖4為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第二實施例方塊圖。
圖5為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第三實施例方塊圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，而附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明。
請參考圖1，其係為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第一實施例方塊圖；請參考圖2，其係為本發明之降壓單元方塊圖；請參考圖3，其係為本發明之升壓充電單元方塊圖。
圖1中，一具有延長維持時間功能的電源供應裝置10具有一維持時間，且包含一儲能電容102、一預充電電容106及連接於儲能電容102與預充電電容106之間的降壓單元104。
當本實施例之具有延長維持時間功能的電源供應裝置10接收一輸入直流電壓時，儲能電容102可被前述輸入直流電壓充電，使得儲能電容102的電壓為第一電壓。此外，預充電電容106可被充電，使得預充電電容106的電壓為第二電壓。 前述的第二電壓大於前述的第一電壓。當儲能電容102的電壓小於一預設電壓時，降壓單元104可降壓預充電電容106的電壓，並將預充電電容106被降壓後的電壓提供至儲能電容102，以延長上述的維持時間。
請再次參閱圖1，具有延長維持時間功能的電源供應裝置10還包含一升壓充電單元108、一第一電壓偵測單元110、一開關單元112、一控制單元114、一第二電壓偵測單元116、一輔助電源單元118、一全橋轉換器120、一主變壓器122、一輸出整流器124、一電磁干擾濾波器126及一湧浪電流限制器128。
當輸入直流電壓不足或掉電(drop out)時，儲能電容102的電壓會由第一電壓慢慢降低。當儲能電容102的電壓小於預設電壓時，降壓單元104可將預充電電容106提供的第二電壓降壓，並提供降壓後的電壓至儲能電容102。在一實施例中，降壓單元104將預充電電容106提供的第二電壓降壓至預設電壓。
請一併參閱圖2及圖3，降壓單元104包含一開關子單元10402、一控制子單元10404、一第一二極體10406、一第一電感10408及一第一電容10410，升壓充電單元108包含一第二 二極體10802及一第二電容10804。
降壓單元104電性連接至儲能電容102；預充電電容106電性連接至降壓單元104；升壓充電單元108電性連接至降壓單元104及預充電電容106；第一電壓偵測單元110電性連接至儲能電容102及降壓單元104；開關單元112電性連接至降壓單元104、預充電電容106及升壓充電單元108；控制單元114電性連接至開關單元112；控制單元114透過第二電壓偵測單元116取得預充電電容106的電壓，並根據預充電電容106的電壓選擇導通或不導通開關單元112；第二電壓偵測單元116電性連接至降壓單元104、預充電電容106、開關單元112及該控制單元114；輔助電源單元118電性連接至儲能電容102、降壓單元104、第一電壓偵測單元110及升壓充電單元108，以提供升壓充電單元108對預充電電容106充電的電力；全橋轉換器120電性連接至儲能電容102、降壓單元104、第一電壓偵測單元110及輔助電源單元118；主變壓器122電性連接至全橋轉換器120；輸出整流器124電性連接至主變壓器122；電磁干擾濾波器126電性連接至該儲能電容102、降壓單元104、第一電壓偵測單元110、輔助電源單元118及全橋轉換器120；湧浪電流限制器128電性連接至電磁干擾濾波器126。
開關子單元10402電性連接至預充電電容106、開關單元112及第二電壓偵測單元116；控制子單元10404電性連接至開關子單元10402及第一電壓偵測單元110；第一二極體10406電性連接至開關子單元10402；第一電感10408電性連接至該開關子單元10402、第一二極體10406及儲能電容102；第一電容10410電性連接至第一電感10408及儲能電容102。第二二極體10802電性連接至開關單元112及輔助電源單元118；第二電容10804電性連接至開關單元112、第二二極體10802以及一接地端之間。
當具有延長維持時間功能的電源供應裝置10接收輸入直流電壓(例如40伏特，從湧浪電流限制器128輸入)時，儲 能電容102被此輸入直流電壓充電，使得儲能電容102的電壓為第一電壓(例如40伏特)，且預充電電容106被充電，使得預充電電容106的電壓係為一第二電壓(例如80伏特)，而第二電壓大於第一電壓；當儲能電容102的電壓小於一預設電壓(例如36伏特)時(亦即，具有延長維持時間功能的電源供應裝置10停止接收輸入直流電壓)，預充電電容106之第二電壓係被降壓單元104降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之維持時間。
相較於先前技術電源供應裝置，本實施例的延長維持時間功能的電源供應裝置10除了設置儲能電容102外，更加額外設置了等效上與儲能電容102並聯的預充電電容106。並且，先對預充電電容106充電，使得預充電電容106的電壓大於儲能電容102的電壓。當輸入直流電壓不足或掉電(drop out)時，可先由儲能電容102儲存的電能供應後端電路。當儲能電容102儲存的電能逐漸降低而使得儲能電容102的電壓小於一預設電壓時，可藉由預充電電容106預先充電而儲存的電能供應後端電路，進而達成延長維持時間的功能。如先前技術中所述，若要有較長的維持時間，必須要增加儲能電容的體積，以儲存較大的電能。為了克服此問題，本發明是將預充電電容106先充電至較高的電壓而儲存較大的電能，可儲存較大電能且縮小儲能電容的體積。
當具有延長維持時間功能的電源供應裝置10接收輸入直流電壓時，預充電電容106被升壓充電單元108充電，使得預充電電容106的電壓係為第二電壓。
第一電壓偵測單元110係用以偵測儲能電容102的電壓並通知降壓單元104儲能電容102的電壓；當儲能電容102的電壓小於預設電壓時，預充電電容106之第二電壓被降壓單元104降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之維持時間。
第二電壓偵測單元116係用以偵測預充電電容106的電 壓並通知控制單元114預充電電容106的電壓；當接收輸入直流電壓，且預充電電容106的電壓小於第二電壓時(亦即，預充電電容106尚未充飽電)，控制單元114導通開關單元112，使得預充電電容106被升壓充電單元108充電；當接收輸入直流電壓，且預充電電容106的電壓大於或等於第二電壓時(亦即，預充電電容106已經充飽電)，控制單元114不導通開關單元112，使得升壓充電單元108停止對預充電電容106充電。
第一電壓偵測單元110係用以偵測儲能電容102的電壓並通知控制子單元10404儲能電容102的電壓；當儲能電容102的電壓小於預設電壓時，控制子單元10404導通開關子單元10402，使得預充電電容106之第二電壓被降壓單元104降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之維持時間。
輔助電源單元118傳送一輔助電源至升壓充電單元108；當控制單元114導通開關單元112時，升壓充電單元108對輔助電源升壓以對預充電電容106充電。其中，輸入直流電壓係被轉換為輔助電源。
請參考圖4，其係為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第二實施例方塊圖；圖4所示之元件敘述與圖1~3相似者，為簡潔因素，於此不再贅述。再者，具有延長維持時間功能的電源供應裝置10更包含一交流轉直流轉換器130；交流轉直流轉換器130電性連接至湧浪電流限制器128。交流轉直流轉換器130係用以轉換一輸入交流電壓成為輸入直流電壓。
請參考圖5，其係為本發明之具有延長維持時間功能的電源供應裝置之第三實施例方塊圖；圖5所示之元件敘述與圖1~3相似者，為簡潔因素，於此不再贅述。再者，具有延長維持時間功能的電源供應裝置10更包含一輸出端電容132及一第三二極體134；輸出端電容132電性連接至輸出整流器124；第三二極體134電性連接至主變壓器122及升壓充電單元108。
當具有延長維持時間功能的電源供應裝置10接收一輸入直流電壓(例如40伏特，從湧浪電流限制器128輸入)時，輸出端電容132的一電壓係為一第一電壓(例如12伏特)，且預充電電容106被充電，使得預充電電容106的一電壓係為一第二電壓(例如24伏特)，而第二電壓大於第一電壓；當輸出端電容132的電壓小於一預設電壓(例如10伏特)時(亦即，具有延長維持時間功能的電源供應裝置10停止接收輸入直流電壓)，預充電電容106之第二電壓係被降壓單元104降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之一維持時間。
當具有延長維持時間功能的電源供應裝置10接收輸入直流電壓時，預充電電容106被升壓充電單元108充電，使得預充電電容106的電壓係為第二電壓。
第一電壓偵測單元110係用以偵測輸出端電容132的電壓並通知降壓單元104輸出端電容132的電壓；當輸出端電容132的電壓小於預設電壓時，預充電電容106之第二電壓被降壓單元104降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之維持時間。
第二電壓偵測單元116係用以偵測預充電電容106的電壓並通知控制單元114預充電電容106的電壓；當接收輸入直流電壓，且預充電電容106的電壓小於第二電壓時(亦即，預充電電容106尚未充飽電)，控制單元114導通開關單元112，使得預充電電容106被升壓充電單元108充電；當接收輸入直流電壓，且預充電電容106的電壓大於或等於第二電壓時(亦即，預充電電容106已經充飽電)，控制單元114不導通開關單元112，使得升壓充電單元108停止對預充電電容106充電。
第一電壓偵測單元110係用以偵測輸出端電容132的電壓並通知控制子單元10404輸出端電容132的電壓；當輸出端電容132的電壓小於預設電壓時，控制子單元10404導通開關子單元10402，使得預充電電容106之第二電壓被降壓單元104 降壓以提供延長具有延長維持時間功能的電源供應裝置10之維持時間。
主變壓器122透過第三二極體134傳送一轉換電源至升壓充電單元108；當控制單元114導通開關單元112時，升壓充電單元108對轉換電源升壓以對預充電電容106充電。
本發明之功效在於延長電源供應裝置的維持時間。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，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。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧具有延長維持時間功能的電源供應裝置
102‧‧‧儲能電容
104‧‧‧降壓單元
106‧‧‧預充電電容
108‧‧‧升壓充電單元
110‧‧‧第一電壓偵測單元
112‧‧‧開關單元
114‧‧‧控制單元
116‧‧‧第二電壓偵測單元
118‧‧‧輔助電源單元
120‧‧‧全橋轉換器
122‧‧‧主變壓器
124‧‧‧輸出整流器
126‧‧‧電磁干擾濾波器
128‧‧‧湧浪電流限制器

Claims (10)

  1. 一種具有延長維持時間功能的電源供應裝置，具有一維持時間，該電源供應裝置包含：一儲能電容；一預充電電容；一降壓單元，電性連接該儲能電容以及該預充電電容之間；及一升壓充電單元，電性連接該預充電電容，其中，當該具有延長維持時間功能的電源供應裝置接收一輸入直流電壓時，該儲能電容的電壓為一第一電壓，且該預充電電容被充電，使得該預充電電容的電壓為一第二電壓，該第二電壓大於該第一電壓；其中，當該儲能電容的電壓小於一預設電壓時，該降壓單元降壓該預充電電容的電壓，並將該預充電電容被降壓後的電壓提供至該儲能電容，以延長該維持時間；其中當接收該輸入直流電壓時，該預充電電容被該升壓充電單元充電，使得該預充電電容的電壓為該第二電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中當該儲能電容的電壓小於該預設電壓時，該降壓單元將該第二電壓降壓至該預設電壓，並將該預設電壓提供至該儲能電容。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一第一電壓偵測單元，電性連接至該儲能電容以偵測該儲能電容的電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一開關單元，電性連接該預充電電容及該升壓充電單元之間；一控制單元，電性連接至該開關單元；及一第二電壓偵測單元，電性連接該預充電電容及該控制單元，其中該控制單元透過該第二電壓偵測單元取得該預充電電容的電壓， 並根據該預充電電容的電壓選擇導通或不導通該開關單元。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中當接收該輸入直流電壓，且該預充電電容的該電壓小於該第二電壓時，該控制單元導通該開關單元，使得該預充電電容被該升壓充電單元充電；當接收該輸入直流電壓，且該預充電電容的該電壓大於或等於該第二電壓時，該控制單元不導通該開關單元，使得該升壓充電單元停止對該預充電電容充電。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一輔助電源單元，電性連接該升壓充電單元，以提供該升壓充電單元對該預充電電容充電的電力。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，其中該升壓充電單元包含：一二極體，電性連接該輔助電源單元；及一電容，電性連接該二極體以及一接地端之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一全橋轉換器，電性連接至該儲能電容及該降壓單元。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一主變壓器，電性連接至該全橋轉換器；及一輸出整流器，電性連接至該主變壓器。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之具有延長維持時間功能的電源供應裝置，更包含：一電磁干擾濾波器，電性連接至該儲能電容、該降壓單元及該全橋轉換器；及一湧浪電流限制器，電性連接至該電磁干擾濾波器。
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