TWI547087B - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Description

電源轉換裝置
本發明是有關於一種電源轉換裝置，且特別是有關於一種具有多個輸出埠的電源轉換裝置。
隨著可攜式電子產品的規格提升，其用電量也隨之增加。為了能夠因應使用者的充電需求，避免耗費過長的時間在等待充電，許多快速充電的技術與相關的電源轉換裝置也隨之發展。
在現有的技術下，要縮短可攜式電子產品的充電時間通常是透過提高充電電流或是提供多組輸出電壓的方式來實現。然而，受到一般傳輸介面的供電規格（例如USB）及連接器本身的規格限制，大電流的充電方式會受到相當的侷限。另外，對於多組輸出電壓的電源供應架構，則會造成電路設計的困難度顯著提升。
具體來說，在現有的多組電壓輸出的電源轉換裝置架構下，若要針對不同的輸出埠提供電壓規格不同的輸出電壓，通常需要應用多個電源轉換器以分別針對不同的電壓規格進行電壓轉換。然而，此種作法勢必會造成電路設計的複雜度提高，而且整體電源轉換裝置的體積也會難以縮減。
本發明提供一種電源轉換裝置，其可共用同一組電源轉換器來實現常多個輸出埠的同時供電。
本發明的電源轉換裝置包括電源轉換器、第一輸出埠、第二輸出埠、負載偵測電路以及輸出選擇電路。電源轉換器用以產生第一輸出電壓與第二輸出電壓，其中第一輸出電壓與第二輸出電壓具有不同的電壓規格。第一輸出埠耦接電源轉換器，用以從電源轉換器接收第一輸出電壓，並且將接收到的第一輸出電壓提供至後端。第二輸出埠用以接收第一與第二輸出電壓，並且將接收到的第一與第二輸出電壓其中之一提供至後端。負載偵測電路耦接電源轉換器與第二輸出埠，用以偵測連接至第二輸出埠的負載的負載規格，並且據以產生負載偵測訊號。輸出選擇電路具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端。第一與第二輸入端耦接電源轉換器以分別接收第一與第二輸出電壓，並且第一輸出端耦接至第二輸出埠。電源轉換器依據負載偵測訊號產生第一切換控制訊號以控制輸出選擇電路，藉以令輸出選擇電路反應於第一切換控制訊號將符合負載之負載規格的第一與第二輸出電壓其中之一提供至第二輸出埠。
本發明的電源轉換裝置包括電源轉換器、常規輸出埠、至少一個快充輸出埠、負載偵測電路以及輸出選擇電路。電源轉換器用以產生多個具有不同電壓規格的輸出電壓。常規輸出埠耦接電源轉換器，用以接收所述多個輸出電壓其中之常規輸出電壓，並且將接收到的常規輸出電壓提供至後端。快充輸出埠用以接收所述多個輸出電壓，並且將接收到的所述多個輸出電壓其中之一提供至後端。負載偵測電路耦接電源轉換器與所述快充輸出埠，用以偵測連接至所述快充輸出埠的負載的負載規格，並且據以產生負載偵測訊號。輸出選擇電路具有多個輸入端與至少一個輸出端。所述多個輸入端耦接電源轉換器以分別接收所述多個輸出電壓，並且所述輸出端對應耦接至快充輸出埠。電源轉換器依據負載偵測訊號產生切換控制訊號以控制輸出選擇電路，藉以令輸出選擇電路反應於切換控制訊號將符合負載之負載規格的輸出電壓提供至對應的快充輸出埠。
本發明的電源轉換裝置包括電源轉換器、常規輸出埠、n個快充輸出埠、負載偵測電路以及輸出選擇電路。電源轉換器用以產生m個具有不同電壓規格的輸出電壓，其中m為大於或等於2之正整數。常規輸出埠耦接電源轉換器，用以接收所述多個輸出電壓其中之常規輸出電壓，並且將接收到的常規輸出電壓提供至後端。所述n個快充輸出埠用以接收所述多個輸出電壓，並且將接收到的輸出電壓其中之一分別提供後端，其中n為大於或等於1之正整數。負載偵測電路耦接電源轉換器與所述n個快充輸出埠，用以偵測連接至所述n個快充輸出埠的負載的負載規格，並且據以產生負載偵測訊號。輸出選擇電路具有m個輸入端與n個輸出端，所述m個輸入端耦接電源轉換器以分別接收所述多個輸出電壓，並且所述n個輸出端分別耦接至所述n個快充輸出埠。電源轉換器依據負載偵測訊號產生至少m-1個切換控制訊號以控制輸出選擇電路，藉以令輸出選擇電路反應於m-1個切換控制訊號將符合負載之負載規格的輸出電壓提供至對應的快充輸出埠。
基於上述，本發明的電源轉換裝置可藉由輸出選擇電路的配置，將符合負載需求的輸出電壓提供/分配至對應的輸出埠。藉此，本實施例的電源轉換裝置即可共用同一電源轉換器來實現依據負載規格需求同時提供多種不同電壓規格的輸出電壓至多個輸出埠的應用，從而大幅地降低了電源轉換裝置之電路設計複雜度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1為本發明一實施例的電源轉換裝置的功能方塊示意圖。請參照圖1，本實施例的電源轉換裝置100包括電源轉換器110、負載偵測電路120、輸出選擇電路130以及多個輸出埠NP1與QCP1~QCPn，其中n值為大於或等於1的正整數，其可依設計者需求自行定義。輸出埠NP1可例如為一常規輸出埠（底下以常規輸出埠NP1稱之），並且輸出埠QCP1~QCPn可例如為快充輸出埠（底下以快充輸出埠QCP1~QCPn稱之）。
在本實施例中，電源轉換器110可用以產生多個具有不同電壓規格的輸出電壓Vo1~Vom，其中m值為大於或等於2的正整數，其可依設計者需求自行定義。換言之，電源轉換器110至少產生兩種不同電壓規格的輸出電壓Vo1~Vom。舉例來說，輸出電壓Vo1可例如為一常規輸出電壓（底下以常規輸出電壓Vo1表示之），且其電壓值可例如為5V（但不僅限於此）。輸出電壓Vo2~Vom可例如為具有不同電壓規格的快充輸出電壓（底下以快充輸出電壓Vo2~Vom表示之），且所述快充輸出電壓Vo2~Vom的電壓值可分別例如為9V、12V及15V等（但不僅限於此）。
在本實施例的電源轉換器110中，其可例如包括電源轉換電路112以及控制電路114。電源轉換電路112可用以對輸入電源Vin進行電壓轉換，藉以產生輸出電壓Vo1~Vom。於此，電源轉換電路112可例如為降壓式電源轉換電路（buck power conversion circuit）或是返馳式電源轉換電路（flyback power conversion circuit），本發明不對此加以限制。
另一方面，控制電路114耦接電源轉換電路112與輸出選擇電路130。控制電路114可依據電源轉換裝置100的運作狀態來產生控制訊號Sc以控制電源轉換電路112的電源轉換運作，其中所述控制訊號Sc例如為脈寬調變訊號（pulse-width modulation signal，PWM signal）。
負載偵測電路120耦接電源轉換器110的控制電路114與快充輸出埠P2~Pn。負載偵測電路120可用以偵測連接至快充輸出埠QCP1~QCPn的負載的負載規格，並且據以產生負載偵測訊號Sld。其中，負載偵測訊號Sld會被提供至電源轉換器110的控制電路114，使得控制電路114可依據負載偵測訊號Sld產生用以控制輸出選擇電路130的切換控制訊號Ssw。
輸出選擇電路130具有m個輸入端與n個輸出端。輸出選擇電路130的輸入端分別耦接電源轉換器110的每一輸出，藉以分別接收輸出電壓Vo1~Vom。輸出選擇電路130的輸出端則分別耦接至快充輸出埠QCP1~QCPn。
具體而言，本實施例的電源轉換電路112所產生的常規輸出電壓Vo1會被提供至常規輸出埠NP1以及輸出選擇電路130的其中一輸入端，並且電源轉換電路112所產生的快充輸出電壓Vo2~Vom會分別被提供至輸出選擇電路130的其餘輸入端。其中，控制電路114會依據負載偵測訊號Sld產生對應的切換控制訊號Ssw以控制輸出選擇電路130，藉以令輸出選擇電路130反應於接收到的切換控制訊號Ssw將符合連接至快充輸出埠QCP1~QCPn之負載的負載規格的輸出電壓Vo1~Vom提供至對應的快充輸出埠QCP1~QCPn。換言之，本實施例的常規輸出埠NP1會固定輸出常規輸出電壓Vo1，並且本實施例的快充輸出埠QCP1~QCPn可依據負載之負載規格而輸出相應的常規輸出電壓Vo1或快充輸出電壓Vo2~Vom。於此，所述之常規輸出電壓Vo1係指電壓規格符合一般負載應用所需之額定電壓者。以USB應用為例，對應至USB連接埠的常規輸出電壓Vo1即為5V。此外，所述之快充輸出電壓Vo2~Vom係指電壓規格符合負載於快充模式/快充協定下之所需電壓者，所述快充模式/快充協定需求之電壓規格可視充電控制晶片的設計而定，其可例如為9V、12V等不同電壓規格，本發明不以此為限。
舉例來說，假設電源轉換器110所輸出的常規輸出電壓Vo1為5V並且快充輸出電壓Vo2為9V。當有一額定電壓為5V的負載連接至快充輸出埠QCP1時，負載偵測電路120會偵測出此負載的額定電壓為5V，並且據以產生指示快充輸出埠QCP1有5V之電源需求的負載偵測訊號Sld，使得控制電路114可反應於負載偵測訊號Sld產生對應的切換控制訊號Ssw來控制輸出選擇電路130，從而令輸出選擇電路130依據切換控制訊號Ssw將電壓值為5V的常規輸出電壓Vo1提供至快充輸出埠QCP1。類似地，若連接至快充輸出埠QCP1之負載的額定電壓為9V，則控制電路114會反應於負載偵測訊號Sld產生對應的切換控制訊號Ssw來控制輸出選擇電路130，從而令輸出選擇電路130依據切換控制訊號Ssw將電壓值為9V的快充輸出電壓Vo2提供至快充輸出埠QCP1。
又例如，當有一額定電壓為5V的負載與一額定電壓為9V的負載分別連接至快充輸出埠QCP1與QCP2時，控制電路114會依據負載偵測訊號Sld產生對應的切換控制訊號Ssw，使得輸出選擇電路130反應於切換控制訊號Ssw而將電壓值為5V的常規輸出電壓Vo1與電壓值為9V的快充輸出電壓分別提供至快充輸出埠QCP1與QCP2。
由上述說明可知，藉由所述的控制方式，本實施例的輸出選擇電路130可以將符合負載需求的輸出電壓Vo1~Vom提供/分配至對應的快充輸出埠QCP1~QCPn，而不需如傳統的電源供應裝置般，需要設置多個電源轉換器來對不同的快充輸出埠QCP1~QCPn所需的電源分別進行電壓轉換。換言之，透過輸出選擇電路130的配置與控制，本實施例的電源轉換裝置100可共用同一電源轉換器110的電路配置來實現依據負載規格需求同時提供多種不同電壓規格的輸出電壓Vo1~Vom至對應的常規輸出埠NP1與快充輸出埠QCP1~QCPn，從而大幅地降低了電源轉換裝置100之電路設計複雜度。
除此之外，由於本實施例的輸出選擇電路130可以利用積體化的晶片來實現，因此輸出選擇電路130中還可設置一電流偵測電路132（此為可選的，本發明不以此為限）。其中，電流偵測電路132用以偵測經由輸出選擇電路130提供至常規輸出埠NP1與快充輸出埠QCP1~QCPn的電流大小，並據以產生電流偵測訊號Scd提供給電源轉換器110中的控制電路114，使得控制電路114可以利用電流偵測訊號Scd作為控制電源轉換電路112運作之依據。舉例來說，控制電路114可將所接收到的電流偵測訊號Scd與一參考電流訊號進行比較，藉以判斷提供至常規輸出埠NP1與快充輸出埠QCP1~QCPn的電流大小是否符合預設的電流規格。其中，若控制電路114依據電流偵測訊號Scd判定輸出選擇電路130當前所輸出的電流大小小於預設電流值時，控制電路114即會對應的調整控制訊號Sc，使得電源轉換電路112反應於控制訊號Sc而提高輸出電流；反之，若控制電路114依據電流偵測訊號Scd判定輸出選擇電路130當前所輸出的電流大小大於預設電流值時，控制電路114即會對應的調整控制訊號Sc，使得電源轉換電路112反應於控制訊號Sc而降低輸出電流，從而實現穩定的電流輸出。
為了令本領域具有通常知識者能夠更清楚地瞭解本發明實施例的電源轉換裝置100的具體架構與運作，底下以圖2至圖6所繪示之電路範例作進一步的說明。
圖2為本發明之第一實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。請參照圖2，電源轉換裝置200包括電源轉換器210、負載偵測電路（未繪示）、輸出選擇電路230、常規輸出埠NP1以及快充輸出埠QCP1。其中，電源轉換器210包括電源轉換電路212以及控制電路214。
在本實施例中，電源轉換電路212可例如由電晶體Q1與Q2、變壓器T、二極體D1以及電容C1與C2所組成。電晶體Q1與Q2在本實施例中是繪示以N型金氧半場效電晶體為例來說明，但本發明不僅限於此。
詳細而言，在電源轉換電路212中，電晶體Q1與Q2串接在一起。電晶體Q1的汲極接收電源電壓VCC，電晶體Q1的源極耦接電晶體Q2的汲極，並且電晶體Q2的源極耦接接地端GND。其中，電晶體Q1與Q2的閘極耦接至控制電路214以分別接收對應的控制訊號Sc1與Sc2。
變壓器T包括輸入側線圈NP與輸出側線圈NS1，其中輸入側線圈NP與輸出側線圈NS1相互耦合並且具有一定的圈數比。所述圈數比可依據設計者對輸出電壓Vo2的電壓規格需求而自行定義，本發明不對此加以限制。在本實施例中，變壓器T的輸入側線圈NP的同名端（common-polarity terminal，即打點端）耦接至電晶體Q1與Q2的共節點（即，電晶體Q1的源極與電晶體Q2的汲極），並且輸入側線圈NP的異名端（opposite-polarity terminal，即未打點端）耦接至電容C1的第一端。變壓器T的輸出側線圈NS1的同名端耦接至電容C1的第一端與輸出選擇電路230，並且輸出側線圈NS1的異名端耦接至二極體D1的陽極。
二極體D1的陽極耦接輸出側線圈NS1的異名端，並且二極體D1的陰極耦接電容C2的第一端。電容C1耦接在節點N1與接地端GND之間，並且電容C2耦接在節點N2與接地端GND之間。
在本實施例中，電晶體Q1與Q2會反應於所接收的控制訊號Sc1與Sc2而交替地導通，使得後端的輸入側線圈NP與電容C1反應於電晶體Q1與Q2的切換而進行充/放能，藉以產生常規輸出電壓Vo1。其中，常規輸出電壓Vol會被保持在電容C1的兩端並且被提供至常規輸出埠NP1。
此外，變壓器T的輸出側線圈NS1會感應流經輸入側線圈NP的電流，而產生一輸出側電流，其中輸出側電流經過二極體D1的整流後，會在電容C2上建立並保持快充輸出電壓Vo2。
另一方面，在本實施例的輸出選擇電路230中，其包括限流二極體LD以及切換開關SW1。限流二極體LD的陽極（可視為輸出選擇電路230的一輸入端）耦接輸出側線圈NS1的同名端與電容C1的第一端，並且限流二極體LD的陰極耦接快充輸出埠QCP1。切換開關SW1的第一端（可視為輸出選擇電路230的另一輸入端）耦接二極體D1的陰極與電容C2的第一端（即，節點N2）。切換開關SW1的第二端耦接快充輸出埠QCP1，並且切換開關SW1的控制端接收切換控制訊號Ssw1。換言之，切換開關SW1耦接於節點N2與快充輸出埠QCP1之間，並且受控於控制電路214所輸出的切換控制訊號Ssw1而切換導通狀態，藉以決定是否將快充輸出電壓Vo2傳導至快充輸出埠QCP1。
具體而言，當控制電路214依據負載偵測訊號Sld判定常規輸出電壓Vo1符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路214會依據負載偵測訊號Sld產生禁能的切換控制訊號Ssw1，使得切換開關SW1反應於禁能的切換控制訊號Ssw1而截止。此時限流二極體LD會反應於順向的電壓差而導通，使得常規輸出電壓Vo1被提供至快充輸出埠QCP1。
另一方面，當控制電路214依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo2符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路214會依據負載偵測訊號Sld產生致能的切換控制訊號Ssw1，使得切換開關SW1反應於致能的切換控制訊號Ssw1而導通。此時快充輸出電壓Vo2會經由切換開關SW1被提供至快充輸出埠QCP1，而限流二極體LD則會反應於逆向的電壓差而截止。藉由所述的控制機制，即可實現根據負載規格需求提供常規輸出電壓Vo1或快充輸出電壓Vo2至快充輸出埠QCP1的操作。
圖3為本發明之第二實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。請參照圖3，電源轉換裝置300包括電源轉換器310、負載偵測電路（未繪示）、輸出選擇電路330、常規輸出埠NP1以及快充輸出埠QCP1。其中，電源轉換器310包括電源轉換電路312以及控制電路314。
在本實施例中，電源轉換器310的配置與運作大致上與前述圖2實施例的電源轉換器210相同，其差異僅在於本實施例的控制電路314會根據負載偵測訊號Sld更產生一切換控制訊號Ssw2，其他相同部分不再重複贅述。
本實施例與前述圖2實施例的主要差異在於本實施例的輸出選擇電路330係採用一切換開關SW2來取代前述的限流二極體LD。除此之外，切換開關SW1的配置亦與前述圖2實施例相同。
詳細而言，在輸出選擇電路330中，切換開關SW2的第一端耦接輸出側線圈NS1的同名端與電容C1的第一端，切換開關SW2的第二端耦接快充輸出埠QCP1，並且切換開關SW2的控制端接收切換控制訊號Ssw2。換言之，切換開關SW2耦接於節點N1與快充輸出埠QCP1之間，並且受控於控制電路314所輸出的切換控制訊號Ssw2而切換導通狀態，藉以決定是否將常規輸出電壓Vo1傳導至快充輸出埠QCP1。
具體而言，當控制電路314依據負載偵測訊號Sld判定常規輸出電壓Vo1符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路314會依據負載偵測訊號Sld產生禁能的切換控制訊號Ssw1以及致能的控制訊號Ssw2，使得切換開關SW1反應於禁能的切換控制訊號Ssw1而截止，並且使得切換開關SW2反應於致能的切換控制訊號Ssw2而導通。此時常規輸出電壓Vo1會經由導通的切換開關SW2而被提供至快充輸出埠QCP1。
另一方面，當控制電路314依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo2符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路314會依據負載偵測訊號Sld產生致能的切換控制訊號Ssw1以及禁能的控制訊號Ssw2，使得切換開關SW1反應於致能的切換控制訊號Ssw1而導通，並且使得切換開關SW2反應於禁能的切換控制訊號Ssw2而截止。此時快充輸出電壓Vo2會經由切換開關SW1被提供至快充輸出埠QCP1。相較於前述圖2實施例而言，本實施例利用切換開關SW2來取代限流二極體LD的實施方式可進一步降低電源轉換裝置300的功率損耗。
圖4為本發明之第三實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。本實施例的電源轉換裝置400是3組輸出電壓Vo1~Vo3對應至2組輸出埠NP1與QCP1的應用。請參照圖4，電源轉換裝置400包括電源轉換器410、負載偵測電路（未繪示）、輸出選擇電路430、常規輸出埠NP1以及快充輸出埠QCP1。其中，電源轉換器410包括電源轉換電路412以及控制電路414。
本實施例的電源轉換電路412與圖2實施例的電源轉換電路212大致相同，兩者間之主要差異在於本實施例的電源轉換電路412更包括二極體D2以及電容C3，並且本實施例的變壓器T除了具有輸入側線圈NP及輸出側線圈NS1之外，更具有輸出側線圈NS2。
詳細而言，在電源轉換電路412中，輸出側線圈NS2的同名端耦接二極體D1的陽極與輸出側線圈NS1的異名端。二極體D2的陽極耦接輸出側線圈NS2的異名端。電容C3的第一端耦接二極體D2的陰極，並且電容C3的第二端耦接接地端GND。
其中，變壓器T的輸出側線圈NS1與NS2會感應流經輸入側線圈NP的電流，而分別根據其圈數比產生對應的輸出側電流，其中輸出側線圈NS2上的輸出側電流經過二極體D2的整流後，會在電容C3上建立並保持快充輸出電壓Vo3。
另一方面，本實施例的控制電路414的運作大致類似於前述圖2實施例的控制電路214，其差異僅在於本實施例的控制電路414會根據負載偵測訊號Sld更產生一切換控制訊號Ssw2。
本實施例的輸出選擇電路430包括限流二極體LD、切換開關SW1以及切換開關SW2。其中，限流二極體LD與切換開關SW1的配置與前述圖2實施例大致相同，故於此不再贅述。
在本實施例的輸出選擇電路430中，切換開關SW2的第一端耦接二極體D2的陰極與電容C3的第一端（即，節點N3）。切換開關SW2的第二端耦接快充輸出埠QCP1，並且切換開關SW2的控制端接收切換控制訊號Ssw2。換言之，切換開關SW1耦接節點N3與快充輸出埠QCP1之間，並且受控於控制電路414所輸出的切換控制訊號Ssw2而切換導通狀態，藉以決定是否將快充輸出電壓Vo3傳導至快充輸出埠QCP1。
具體而言，當控制電路414依據負載偵測訊號Sld判定常規輸出電壓Vo1符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路414會依據負載偵測訊號Sld產生禁能的切換控制訊號Ssw1與Ssw2，使得切換開關SW1與SW2反應於禁能的切換控制訊號Ssw1與Ssw2而截止。此時限流二極體LD會反應於順向的電壓差而導通，使得常規輸出電壓Vo1被提供至快充輸出埠QCP1。
另一方面，當控制電路414依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo2符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路414會依據負載偵測訊號Sld產生致能的切換控制訊號Ssw1以及禁能的切換控制訊號Ssw2，使得切換開關SW1反應於致能的切換控制訊號Ssw1而導通，並且使得切換開關SW2反應於禁能的切換控制訊號Ssw2而截止。此時快充輸出電壓Vo2會經由切換開關SW1被提供至快充輸出埠QCP1，而限流二極體LD則會反應於逆向的電壓差而截止。
另一方面，當控制電路414依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo3符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路414會依據負載偵測訊號Sld產生禁能的切換控制訊號Ssw1以及致能的切換控制訊號Ssw2，使得切換開關SW1反應於禁能的切換控制訊號Ssw1而截止，並且使得切換開關SW2反應於致能的切換控制訊號Ssw2而導通。此時快充輸出電壓Vo3會經由切換開關SW2被提供至快充輸出埠QCP1，而限流二極體LD則會反應於逆向的電壓差而截止。
圖5為本發明之第四實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。請參照圖5，電源轉換裝置500包括電源轉換器510、負載偵測電路（未繪示）、輸出選擇電路530、常規輸出埠NP1以及快充輸出埠QCP1。其中，電源轉換器510包括電源轉換電路512以及控制電路514。
在本實施例中，電源轉換器510的配置與運作大致上與前述圖4實施例的電源轉換器410相同，其差異僅在於本實施例的控制電路514會根據負載偵測訊號Sld更產生一切換控制訊號Ssw3，其他相同部分不再重複贅述。
本實施例與前述圖4實施例的主要差異在於本實施例的輸出選擇電路530係採用一切換開關SW3來取代前述的限流二極體LD。除此之外，切換開關SW1與SW2的配置亦與前述圖4實施例相同。
詳細而言，在輸出選擇電路530中，切換開關SW3的第一端耦接輸出側線圈NS1的同名端與電容C1的第一端，切換開關SW3的第二端耦接快充輸出埠QCP1，並且切換開關SW3的控制端接收切換控制訊號Ssw3。換言之，切換開關SW3耦接於節點N1與快充輸出埠QCP1之間，並且受控於控制電路514所輸出的切換控制訊號Ssw3而切換導通狀態，藉以決定是否將常規輸出電壓Vo1傳導至快充輸出埠QCP1。
具體而言，當控制電路514依據負載偵測訊號Sld判定常規輸出電壓Vo1符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路514會依據負載偵測訊號Sld產生禁能的切換控制訊號Ssw1與Ssw2以及致能的控制訊號Ssw3，使得切換開關SW1與SW2反應於禁能的切換控制訊號Ssw1與Ssw2而截止，並且使得切換開關SW3反應於致能的切換控制訊號Ssw3而導通。此時常規輸出電壓Vo1會經由導通的切換開關SW3而被提供至快充輸出埠QCP1。
另一方面，當控制電路514依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo2符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路514會依據負載偵測訊號Sld產生致能的切換控制訊號Ssw1以及禁能的控制訊號Ssw2與Ssw3，使得切換開關SW1反應於致能的切換控制訊號Ssw1而導通，並且使得切換開關SW2與SW3反應於禁能的切換控制訊號Ssw2與Ssw3而截止。此時快充輸出電壓Vo2會經由切換開關SW1被提供至快充輸出埠QCP1。
另一方面，當控制電路514依據負載偵測訊號Sld判定快充輸出電壓Vo3符合連接至快充輸出埠QCP1的負載之負載規格需求時，控制電路514會依據負載偵測訊號Sld產生致能的切換控制訊號Ssw2以及禁能的控制訊號Ssw1與Ssw3，使得切換開關SW2反應於致能的切換控制訊號Ssw2而導通，並且使得切換開關SW1與SW3反應於禁能的切換控制訊號Ssw1與Ssw3而截止。此時快充輸出電壓Vo3會經由切換開關SW2被提供至快充輸出埠QCP1。
圖6為本發明之第五實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。本實施例的電源轉換裝置600是3組輸出電壓Vo1~Vo3對應至3組輸出埠NP1、QCP1及QCP2的應用。請參照圖6，電源轉換裝置600包括電源轉換器610、負載偵測電路（未繪示）、輸出選擇電路630、常規輸出埠NP1以及快充輸出埠QCP1與QCP2。其中，電源轉換器610包括電源轉換電路612以及控制電路614。
在本實施例中，電源轉換器610的配置與運作大致上與前述圖5實施例的電源轉換器510相同，其差異僅在於本實施例的控制電路614會根據負載偵測訊號Sld更產生多個切換控制訊號Ssw4~Sw6，其他相同部分不再重複贅述。
本實施例與前述圖5實施例的主要差異在於本實施例的輸出選擇電路630更包括切換開關SW4~SW6。其中，切換開關SW4耦接在節點N2與快充輸出埠QCP2之間，切換開關SW5耦接在節點N3與快充輸出埠QCP2之間，並且切換開關SW6耦接在節點N1與快充輸出埠QCP2之間。
於此，控制電路614依據負載偵測訊號Sld產生對應的控制訊號Ssw4~Ssw6以控制切換開關SW4~SW6的導通狀態，藉以提供不同電壓規格之輸出電壓Vo1~Vo3至快充輸出埠QCP2之具體運作，類似於控制電路614利用控制訊號Ssw1~Ssw3控制切換開關SW1~SW3的運作，因此可參照前述圖5實施例有關於切換開關SW1~SW3之運作說明，於此不再贅述。
於此值得一提的是，本領域具有通常知識者可以基於上述圖3至圖6實施例的教示，而自行衍伸設計出m組輸出電壓V1~Vm對應n個快充輸出埠QCP1~QCPn的電路架構配置與控制機制，本發明不僅限於上述實施例所述及之輸出電壓與輸出埠數量，於此合先敘明。
另外附帶一提的是，在本發明實施例的應用中，所述切換開關SW1~SW6皆可利用MOS電晶體、BJT電晶體或其他類型之半導體元件來實現，本發明不對此加以限制。
綜上所述，本發明的電源轉換裝置可藉由輸出選擇電路的配置，將符合負載需求的輸出電壓提供/分配至對應的輸出埠。藉此，本實施例的電源轉換裝置即可共用同一電源轉換器來實現依據負載規格需求同時提供多種不同電壓規格的輸出電壓至多個輸出埠的應用，從而大幅地降低了電源轉換裝置之電路設計複雜度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500、600‧‧‧電源轉換裝置
110、210、310、410、510、610‧‧‧電源轉換器
112、212、312、412、512、612‧‧‧電源轉換電路
114、214、314、414、514、614‧‧‧控制電路
120‧‧‧負載偵測電路
130、230、330、430、530、630‧‧‧輸出選擇電路
132‧‧‧電流偵測電路
C1、C2、C3‧‧‧電容
D1、D2‧‧‧二極體
GND‧‧‧接地端
LD‧‧‧限流二極體
NP1、QCP1~QCPn‧‧‧輸出埠
Q1、Q2‧‧‧電晶體
Sc、Sc1、Sc2‧‧‧控制訊號
Scd‧‧‧電流偵測訊號
Sld‧‧‧負載偵測訊號
Ssw、Ssw1~Ssw6‧‧‧切換控制訊號
SW1~SW6‧‧‧切換開關
T‧‧‧變壓器
N1、N2、N3‧‧‧節點
NP‧‧‧輸入側線圈
NS1、NS2‧‧‧輸出側線圈
Vin‧‧‧輸入電源
Vo1~Vom‧‧‧輸出電壓
圖1為本發明一實施例的電源轉換裝置的功能方塊示意圖。 圖2為本發明之第一實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。 圖3為本發明之第二實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。 圖4為本發明之第三實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。 圖5為本發明之第四實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。 圖6為本發明之第五實施例的電源轉換裝置的電路架構示意圖。
100‧‧‧電源轉換裝置
110‧‧‧電源轉換器
112‧‧‧電源轉換電路
114‧‧‧控制電路
120‧‧‧負載偵測電路
130‧‧‧輸出選擇電路
132‧‧‧電流偵測電路
NP1、QCP1~QCPn‧‧‧輸出埠
Sc‧‧‧控制訊號
Scd‧‧‧電流偵測訊號
Sld‧‧‧負載偵測訊號
Ssw‧‧‧切換控制訊號
Vin‧‧‧輸入電源
Vo1~Vom‧‧‧輸出電壓

Claims (11)

  1. 一種電源轉換裝置，包括： 一電源轉換器，用以產生一第一輸出電壓與一第二輸出電壓，其中該第一輸出電壓與該第二輸出電壓具有不同的電壓規格； 一第一輸出埠，耦接該電源轉換器，用以接收該第一輸出電壓，並且將接收到的該第一輸出電壓提供至後端； 一第二輸出埠，用以接收該第一與該第二輸出電壓，並且將接收到的該第一與該第二輸出電壓其中之一提供至後端； 一負載偵測電路，耦接該電源轉換器與該第二輸出埠，用以偵測連接至該第二輸出埠的一負載的一負載規格，並且據以產生一負載偵測訊號；以及 一輸出選擇電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一第一輸出端，該第一與該第二輸入端耦接該電源轉換器以分別接收該第一與該第二輸出電壓，並且該第一輸出端耦接至該第二輸出埠， 其中，該電源轉換器依據該負載偵測訊號產生一第一切換控制訊號以控制該輸出選擇電路，藉以令該輸出選擇電路反應於該第一切換控制訊號將符合該負載之負載規格的該第一與該第二輸出電壓其中之一提供至該第二輸出埠。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換裝置，其中該電源轉換器包括： 一電源轉換電路，用以對一輸入電源進行電壓轉換，藉以輸出該第一與該第二輸出電壓；以及 一控制電路，耦接該電源轉換電路與該輸出選擇電路，用以控制該電源轉換電路的電源轉換運作，並且依據該負載偵測訊號產生該第一切換控制訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電源轉換裝置，其中該控制電路產生一第一控制訊號與一第二控制訊號，並且該電源轉換電路包括： 一第一電晶體，其第一端接收一電源電壓，且其控制端耦接該控制電路以接收該第一控制訊號； 一第二電晶體，其第一端耦接該第一電晶體的第二端，其第二端耦接一接地端，且其控制端耦接該控制電路以接收該第二控制訊號； 一第一變壓器，具有一輸入側線圈與一第一輸出側線圈，其中該輸入側線圈的同名端耦接該第一電晶體的第二端與該第二電晶體的第一端； 一第一二極體，其陽極耦接該第一輸出側線圈的異名端； 一第一電容，其第一端耦接該輸入側線圈的異名端，且其第二端耦接該接地端；以及 一第二電容，其第一端耦接該第一二極體的陰極，且其第二端耦接該接地端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該輸出選擇電路包括： 一限流二極體，其陽極耦接該第一輸出側線圈的同名端與該第一電容的第一端，且其陰極耦接該第二輸出埠；以及 一第一切換開關，其第一端耦接該第一二極體的陰極與該第二電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第一切換控制訊號，其中該第一切換開關受控於該第一切換控制訊號而切換導通狀態。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該控制電路更依據該負載偵測訊號產生一第二切換控制訊號，該輸出選擇電路包括： 一第一切換開關，其第一端耦接該第一二極體的陰極與該第二電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第一切換控制訊號，其中該第一切換開關受控於該第一切換控制訊號而切換導通狀態；以及 一第二切換開關，其第一端耦接該第一輸出側線圈的同名端與該第一電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第二切換控制訊號，其中該第二切換開關受控於該第二切換控制訊號而切換導通狀態。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該電源轉換器更產生一第三輸出電壓，該變壓器更具有與該輸入側線圈相互耦合之一第二輸出側線圈，該第二輸出側線圈的同名端耦接該第一二極體的陽極與該第一輸出側線圈的異名端，並且該電源轉換電路更包括： 一第二二極體，其陽極耦接該第二輸出側線圈的異名端；以及 一第三電容，其第一端耦接該第二二極體的陰極，且其第二端耦接該接地端。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電源轉換裝置，其中該控制電路更依據該負載偵測訊號產生一第二切換控制訊號，該輸出選擇電路包括： 一限流二極體，其陽極耦接該第一輸出側線圈的同名端與該第一電容的第一端，且其陰極耦接該第二輸出埠； 一第一切換開關，其第一端耦接該第一二極體的陰極與該第二電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第一切換控制訊號，其中該第一切換開關受控於該第一切換控制訊號而切換導通狀態；以及 一第二切換開關，其第一端耦接該第二二極體的陰極與該第三電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第二切換控制訊號，其中該第二切換開關受控於該第二切換控制訊號而切換導通狀態。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的電源轉換裝置，其中該控制電路更依據該負載偵測訊號產生一第二切換控制訊號與一第三切換控制訊號，該輸出選擇電路包括： 一第一切換開關，其第一端耦接該第一二極體的陰極與該第二電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第一切換控制訊號，其中該第一切換開關受控於該第一切換控制訊號而切換導通狀態； 一第二切換開關，其第一端耦接該第二二極體的陰極與該第三電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第二切換控制訊號，其中該第二切換開關受控於該第二切換控制訊號而切換導通狀態；以及 一第三切換開關，其第一端耦接該第一輸出側線圈的同名端與該第一電容的第一端，其第二端耦接該第二輸出埠，且其控制端接收該第三切換控制訊號，其中該第三切換開關受控於該第三切換控制訊號而切換導通狀態。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換裝置，其中該輸出選擇電路包括一電流偵測電路，該電流偵測電路用以偵測經由該輸出選擇電路提供至該第一輸出埠與該第二輸出埠的電流大小，並據以產生一電流偵測訊號提供至該電源轉換器。
  10. 一種電源轉換裝置，包括： 一電源轉換器，用以產生多個具有不同電壓規格的輸出電壓； 一常規輸出埠，耦接該電源轉換器，用以接收該些輸出電壓其中之一常規輸出電壓，並且將接收到的該常規輸出電壓提供至後端； 至少一快充輸出埠，用以接收該些輸出電壓，並且將接收到的該些輸出電壓其中之一提供至後端； 一負載偵測電路，耦接該電源轉換器與該至少一快充輸出埠，用以偵測連接至該至少一快充輸出埠的負載的負載規格，並且據以產生一負載偵測訊號；以及 一輸出選擇電路，具有多個輸入端與至少一輸出端，該些輸入端耦接該電源轉換器以分別接收該些輸出電壓，並且該至少一輸出端對應耦接至該至少一快充輸出埠， 其中，該電源轉換器依據該負載偵測訊號產生至少一切換控制訊號以控制該輸出選擇電路，藉以令該輸出選擇電路反應於該至少一切換控制訊號將符合該負載之負載規格的輸出電壓提供至對應的快充輸出埠。
  11. 一種電源轉換裝置，包括： 一電源轉換器，用以產生m個具有不同電壓規格的輸出電壓，其中m為大於或等於2之正整數； 一常規輸出埠，耦接該電源轉換器，用以接收該些輸出電壓其中之一常規輸出電壓，並且將接收到的該常規輸出電壓提供至後端； n個快充輸出埠，用以接收該些輸出電壓，並且將接收到的該些輸出電壓其中之一分別提供至後端，其中n為大於或等於1之正整數； 一負載偵測電路，耦接該電源轉換器與該n個快充輸出埠，用以偵測連接至該n個快充輸出埠的負載的負載規格，並且據以產生一負載偵測訊號；以及 一輸出選擇電路，具有m個輸入端與n個輸出端，該m個輸入端耦接該電源轉換器以分別接收該些輸出電壓，並且該n個輸出端分別耦接至該n個快充輸出埠， 其中，該電源轉換器依據該負載偵測訊號產生至少m-1個切換控制訊號以控制該輸出選擇電路，藉以令該輸出選擇電路反應於該m-1個切換控制訊號將符合該負載之負載規格的輸出電壓提供至對應的快充輸出埠。
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