TWI577117B - 過電壓保護電路 - Google Patents

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Description

過電壓保護電路
本發明是有關於一種過電壓保護電路，尤其是有關於一種適用於切換式電源供應裝置的過電壓保護電路。
一般的切換式電源供應裝置（Switching power supply）都會採用過電壓保護電路，以在切換式電源供應裝置的輸出端呈現過電壓時，能夠控制切換式電源供應裝置中的脈寬調變（Pulse Width Modulation, PWM）控制電路停止輸出脈寬調變訊號，進而降低該輸出端的輸出電壓大小，以對切換式電源供應裝置的內部線路與該輸出端的外接系統的內部線路進行過電壓保護，避免這二者有任何一個受到破壞。
該輸出端會因二種情況而呈現過電壓，其一是由切換式電源供應裝置的內部電路失效所造成，例如是回授電路失效時；其二是由外接系統所造成，例如具有馬達的外接系統在減速時所引起的反電動勢回饋。然而，傳統的過電壓保護電路並無法區別這二者，以致於使用者在正常操作外接系統而引起反電動勢回饋時，傳統的過電壓保護電路仍會控制切換式電源供應裝置立即降低其輸出電壓的大小來進行過電壓保護，如此反倒造成外接系統關機而無法正常使用，引起使用者不小的困擾。
本發明的目的在提供一種過電壓保護電路，其可區別該二種情況所造成的過電壓，並採取二種不同的方式來進行過電壓保護。
本發明提出一種過電壓保護電路，其適用於切換式電源供應裝置。其可利用啟動過電壓保護的時間差，區別切換式電源供應裝置輸出電壓過壓狀態為內部回授失效引起或是外加電源導致，避免短暫且無害的外加電源影響切換式電源供應裝置正常工作，但當切換式電源供應裝置內部回授失效時又可即時停止切換式電源供應裝置作動達成保護。
在圖1中，切換式電源供應裝置100包 含有雜訊濾波器110、交流-直流轉換電路120、功率級（Power stage）130、變壓器140、整流電路150、儲能單元160、回授電路170與訊號隔離單元180。變壓器140的一次側線圈可依序透過功率級130、交流-直流轉換電路120與雜訊濾波器110來耦接輸入電壓VIN。雜訊濾波器110可為電磁干擾濾波器，且使用者可決定是否採用雜訊濾波器110。
此外，交流-直流轉換電路120可為橋式整流器。至於功率級130，其內部具有PWM控制電路132與用來當作開關的功率電晶體134。此功率電晶體134可與變壓器140的一次側線圈串聯，藉由控制功率電晶體134的啟閉狀態（On/off state）便可決定是否允許電流通過一次側線圈。而PWM控制電路132則用以產生PWM訊號，並輸出PWM訊號至功率電晶體134的控制端，藉以控制功率電晶體134在啟閉狀態之間的切換頻率。
變壓器140的二次側線圈的輸出在經過整流電路150與儲能單元160分別進行整流與濾波後，便可作為切換式電源供應裝置100的輸出電壓VOUT而自其輸出端190提供給外接系統（未繪示）。再者，整流電路150與儲能單元160亦可依設計需求而決定是否採用。另外，訊號隔離單元180可為光耦合器（Photo coupler），其可將回授電路170所產生的回授訊號傳送給PWM控制電路132，以便讓PWM控制電路132可據以調整PWM訊號的責任週期（Duty cycle）。因此，當切換式電源供應裝置100的輸出端190呈現過電壓時，PWM控制電路132便可依據訊號隔離單元180傳來的回授訊號來降低輸出電壓VOUT，以進行過電壓保護。
另外，在圖1中，過電壓保護電路200包括有阻抗220、儲能單元230、開關單元240、過電壓偵測單元250、開關單元260、電壓取樣單元270與訊號隔離單元280。儲能單元230的一端耦接阻抗220的一端，而儲能單元230的另一端耦接參考電位SGND。開關單元240具有第一端240-1與第二端240-2，且第一端240-1耦接切換式電源供應裝置100的輸出端190，而第二端240-2耦接阻抗220的另一端。過電壓偵測單元250耦接輸出端190與開關單元240，用以接收輸出端190上的輸出電壓VOUT，並判斷輸出電壓VOUT是否超過第一預設值，當判斷為是時便使開關單元240的第一端240-1與第二端240-2形成導通狀態。
開關單元260具有第三端260-3與第四端260-4，且第三端260-3與第四端260-4分別耦接阻抗220的二端。電壓取樣單元270耦接開關單元260與變壓器140的二次側線圈的一端，用以偵測二次側線圈所輸出的電壓是否達第二預設值，當判斷為是時便使開關單元260的第三端260-3與第四端260-4形成導通狀態。至於訊號隔離單元280，其耦接儲能單元230、阻抗220與PWM控制電路132，並依據儲能單元230所儲存的電壓決定是否產生過電壓保護觸發訊號TRI，以利用過電壓保護觸發訊號TRI來控制PWM控制電路132停止輸出脈寬調變訊號給功率電晶體134。
在此例中，阻抗220與儲能單元230可分別為電阻與電容。接下來，將先介紹過電壓保護電路200其餘部分的詳細實施方式。如圖1所示，過電壓偵測單元250包括有分壓電路252與比較器254。分壓電路252耦接於切換式電源供應裝置100的輸出端190與參考電位SGND之間，並依據輸出端190的電壓而產生分壓訊號。比較器254的正輸入端用以接收參考電位Vref，負輸入端用以接收分壓訊號，而其輸出則耦接開關單元240。分壓電路252可為阻抗252-1與252-2，其中阻抗252-1的一端耦接輸出端190，而阻抗252-2的一端耦接阻抗252-1的另一端，阻抗252-2的另一端耦接參考電位SGND。阻抗252-1與252-2皆可為電阻。
開關單元240包括有PNP型電晶體242、稽納二極體244與阻抗246。PNP型電晶體242具有射極、基極與集極，且其基極透過阻抗246耦接過電壓偵測單元250的輸出，並據以決定是否導通。稽納二極體244的陽極耦接PNP型電晶體242的射極，而稽納二極體244的陰極耦接開關單元240的第一端240-1。稽納二極體244與阻抗246可視需求而決定是否採用。此外，阻抗246可為電阻。
開關單元260包括有PNP型電晶體262、二極體264、阻抗266與阻抗268。PNP型電晶體262具有射極、基極與集極，且其射極耦接開關單元260的第三端260-3，而其集極耦接開關單元260的第四端260-4。二極體264的陽極透過阻抗268耦接PNP型電晶體262的基極，而二極體264的陰極透過阻抗266耦接輸出端190，以接收輸出電壓VOUT。阻抗268可視需求而決定是否採用。此外，阻抗266與阻抗268皆可為電阻。
電壓取樣單元270包括有二極體272、儲能單元274、分壓電路276與壓控開關278。二極體272的陽極耦接變壓器140的二次側線圈的一端。儲能單元274耦接於二極體272的陰極與參考電位SGND之間。分壓電路276耦接於二極體272的陰極與參考電位SGND之間，並依據儲能單元274所儲存的電壓而產生分壓訊號。壓控開關278具有第五端278-5、第六端278-6與參考端R，且第五端278-5耦接開關單元260，第六端278-6耦接參考電位SGND，而參考端R用以接收分壓電路276所產生的分壓訊號。當壓控開關278的參考端R的電壓達到第三預設值時，壓控開關278便使第五端278-5與第六端278-6形成導通狀態。分壓電路276可為阻抗276-1與276-2。其中阻抗276-1的一端耦接二極體272的陰極，阻抗276-2的一端耦接阻抗276-1的另一端，而阻抗276-2的另一端耦接參考電位SGND。
訊號隔離單元280包括有二極體282、訊號傳送部284與訊號接收部286。二極體282的陽極耦接儲能單元230與阻抗220。訊號傳送部284的一端耦接二極體282的陰極，而另一端耦接參考電位SGND。此訊號傳送部284用以產生耦合訊號。訊號接收部280的一端耦接PWM控制電路132，而另一端耦接參考電位PGND。此訊號接收部286用以接收耦合訊號，並據以產生過電壓保護觸發訊號TRI。訊號傳送部284及訊號接收部286可分別為光耦合器的發射部及接收部。二極體282可視需求而決定是否採用。
接下來，將介紹過電壓保護電路200的詳細操作方式。首先來說明在切換式電源供應裝置100的內部電路失效而導致其輸出端190呈現過電壓的情況下，電壓保護電路200的操作方式。請再參照圖1，當輸出端190上的輸出電壓VOUT超過第一預設值，而使得分壓電路252所產生分壓訊號的電壓大於參考電位Vref的電壓時，比較器254的輸出便會呈現負飽和而使得PNP型電晶體242導通，並進而使稽納二極體244崩潰而導通，因此開關單元240使第一端240-1與第二端240-2可形成導通狀態。
承上述，由於輸出端190呈現過電壓是因為切換式電源供應裝置100的內部電路失效而引起的，例如是因回授電路170失效而引起的。那麼回授電路170就會無法產生回授訊號，因此PWM控制電路132也會無法依據訊號隔離單元180傳來的回授訊號來調整PWM訊號的責任週期，因而無法降低輸出電壓VOUT，且二次側線圈（Secondary winding）所輸出的電壓會不斷提升。
當二次側線圈所輸出的電壓不斷提升而達到第二預設值，進而使分壓電路276所產生的分壓訊號的電壓達到第三預設值時，將使壓控開關278的第五端278-5與第六端278-6形成導通狀態。因此二極體264與PNP型晶體262也會跟著導通，進而使開關單元260的第三端260-3與第四端260-4形成導通狀態。由於PNP型電晶體262所提供的路徑的阻值會遠小於阻抗220的阻值，因此流過開關單元240的電流會選擇走PNP型電晶體262所提供的路徑來對儲能單元230充電。
根據前述說明，儲能單元230可以很快地充飽而使二極體282導通，而使訊號傳送部284可以很快地產生耦合訊號。而訊號接收部286在接收到耦合訊號後，便可據以產生過電壓保護觸發訊號TRI給PWM控制電路132，讓PWM控制電路132可以透過控制功率電晶體134的操作來立即降低輸出電壓VOUT，以進行過電壓保護。
接下來將說明在外接系統造成輸出端190呈現過電壓的情況下，電壓保護電路200的操作方式。請再參照圖1，當輸出端190上的輸出電壓VOUT超過第一預設值，而使分壓電路252所產生分壓訊號的電壓大於參考電位Vref的電壓時，比較器254的輸出便會呈現負飽和而使PNP型電晶體242導通，而使稽納二極體244崩潰而導通，因此使開關單元240的第一端240-1與第二端240-2可形成導通狀態。
承上述，由於輸出端190呈現過電壓是由外接系統所造成的，例如是具有馬達的外接系統在減速時引起的反電動勢回饋所造成的。因此回授電路170就會正常產生回授訊號，使PWM控制電路132能夠依據訊號隔離單元180傳來的回授訊號調整PWM訊號的責任週期，因而能夠降低輸出電壓VOUT，且二次側線圈（Secondary winding）所輸出的電壓就會下降。
當二次側線圈所輸出的電壓不斷下降而無法達到第二預設值，而使分壓電路276所產生的分壓訊號的電壓也無法達到第三預設值時，將無法使壓控開關278的第五端278-5與第六端278-6形成導通狀態。。因此二極體264與PNP型電晶體262也會跟著呈現關閉狀態（Off state），進而無法使開關單元260的三端260-3與第四端260-4形成導通狀態。因此流過開關單元240的電流只能透過阻抗220來對儲能單元230充電。
由於阻抗220的阻值遠大於PNP型電晶體262所提供的路徑的阻值，因此儲能單元230的充電時間就會變長而使二極體282延遲了一段時間後才導通。由於訊號傳送部284必須等到二極體282導通後才能產生耦合訊號，因此訊號接收部286也是在延遲了該段時間後才能接收到耦合訊號而據以產生過電壓保護觸發訊號TRI給PWM控制電路132。由此可知，PWM控制電路132也是在延遲了該段時間後才能透過控制功率電晶體134的操作來降低輸出電壓VOUT，以進行過電壓保護。換句話說，在這種情況下，切換式電源供應裝置100並不會立即進行過電壓保護而造成外接系統無法正常操作，而是會延遲了該段時間後才會進行過電壓保護。當然，本領域的通常知識者應知，延遲時間可透過改變阻抗220的阻值來調整，也可透過改變儲能單元230的電容值來調整。
在圖2中，與圖1中的標示相同者表示為相同的物件或訊號。圖2所示電路與圖1所示電路的差異處，在於圖2的過電壓保護電路300額外採用了阻抗210。阻抗210可耦接於開關單元260 的第四端260-4與阻抗220的一端之間，且阻抗210的阻值小於阻抗220的阻值。較佳地，阻抗210的阻值遠小於阻抗220的阻值。阻抗210可為電阻。當然，阻抗210亦可改成耦接於開關單元260 的第三端260-3與阻抗220的一端之間。而由於圖2所示電路的操作方式與圖1所示電路的操作方式相同，在此便不再贅述。
在圖3中，與圖1中的標示相同者表示為相同的物件或訊號。圖3所示電路與圖1所示電路的差異處，在於圖3的過電壓保護電路400改採用訊號隔離單元290。如圖3所示，訊號隔離單元290包括有壓控開關292、訊號傳送部294與訊號接收部296。壓控開關292具有第七端292-7、第八端292-8與參考端R，且第八端292-8耦接參考電位SGND，而參考端R則耦接儲能單元230與阻抗220。當參考端R的電壓達到第四預設值時，使壓控開關292的第七端292-7與第八端292-8形成導通狀態。此第四預設值可與第三預設值為相同的數值，亦可為不同的數值。訊號傳送部294的一端耦接輸出端190，而另一端耦接壓控開關292的第七端292-7。此訊號傳送部294用以產生耦合訊號。訊號接收部296的一端耦接PWM控制電路132，而另一端耦接參考電位PGND。此訊號接收部296用以接收耦合訊號，並據以產生過電壓保護觸發訊號TRI。
訊號傳送部294及訊號接收部296可分別為光耦合器的發射部及接收部。由於圖3所示電路的操作方式與圖1所示電路的操作方式亦相似，在此便不再贅述。
綜上所述，在本發明的過電壓保護電路中，電壓取樣單元的判斷結果可用來反映切換式電源供應裝置的輸出端若呈現過電壓，是因為切換式電源供應裝置的內部電路失效所造成的，還是由外接系統所造成的。藉此電壓取樣單元可據以決定是否控制第二開關單元提供並聯於阻抗的路徑，以進一步決定是要讓電流通過阻抗來對儲能單元進行充電，或是讓電流通過路徑來對儲能單元進行充電。而由於上述路徑的阻值小於該阻抗的阻值，使得儲能單元在二種不同的過電壓情況下能有二種不同的充電時間，促使訊號隔離單元在二種不同的過電壓情況下，產生過電壓保護觸發訊號的時間也跟著不同。藉由這樣的控制，本發明的過電壓保護電路能在切換式電源供應裝置的內部電路失效時立即產生過電壓保護觸發訊號以控制切換式電源供應裝置進行過電壓保護，並在外接系統造成過電壓時延緩產生過電壓保護觸發訊號的時間，以使切換式電源供應裝置不會立即進行過電壓保護而造成外接系統無法正常操作。
100‧‧‧切換式電源供應裝置
110‧‧‧雜訊濾波器
120‧‧‧交流-直流轉換電路
130‧‧‧功率級
132‧‧‧PWM控制電路
134‧‧‧功率電晶體
140‧‧‧變壓器
150‧‧‧整流電路
160、 230、274‧‧‧儲能單元
170‧‧‧回授電路
180、280、290‧‧‧訊號隔離單元
190‧‧‧輸出端
200、300、400‧‧‧過電壓保護電路
210、220、246、252-1、252-2、266、268、276-1、276-2‧‧‧阻抗
240、260‧‧‧開關單元
240-1‧‧‧第一端
240-2‧‧‧第二端
242‧‧‧PNP型電晶體
244‧‧‧稽納二極體
250‧‧‧過電壓偵測單元
252、276‧‧‧分壓電路
254‧‧‧比較器
260-3‧‧‧第三端
260-4‧‧‧第四端
262‧‧‧PNP型電晶體
264、272、282‧‧‧二極體
270‧‧‧電壓取樣單元
278、292‧‧‧壓控開關
278-5‧‧‧第五端
278-6‧‧‧第六端
284、294‧‧‧訊號傳送部
286、296‧‧‧訊號接收部
292-7‧‧‧第七端
292-8‧‧‧第八端
VIN‧‧‧輸入電壓
R‧‧‧參考端
SGND、PGND、Vref‧‧‧參考電位
TRI‧‧‧過電壓保護觸發訊號
VOUT‧‧‧輸出電壓
圖1為過電壓保護電路的耦接關係示意圖； 圖2為過電壓保護電路的耦接關係示意圖。 圖3為過電壓保護電路的耦接關係示意圖。
100‧‧‧切換式電源供應裝置
110‧‧‧雜訊濾波器
120‧‧‧交流-直流轉換電路
130‧‧‧功率級
132‧‧‧PWM控制電路
134‧‧‧功率電晶體
140‧‧‧變壓器
150‧‧‧整流電路
160、230、274‧‧‧儲能單元
170‧‧‧回授電路
180、280‧‧‧訊號隔離單元
190‧‧‧輸出端
200‧‧‧過電壓保護電路
220、246、252-1、252-2、266、268、276-1、276-2‧‧‧阻抗
240、260‧‧‧開關單元
240-1‧‧‧第一端
240-2‧‧‧第二端
242‧‧‧PNP型電晶體
244‧‧‧稽納二極體
250‧‧‧過電壓偵測單元
252、276‧‧‧分壓電路
254‧‧‧比較器
260-3‧‧‧第三端
260-4‧‧‧第四端
262‧‧‧PNP型電晶體
264、272、282‧‧‧二極體
270‧‧‧電壓取樣單元
278‧‧‧壓控開關
278-5‧‧‧第五端
278-6‧‧‧第六端
284‧‧‧訊號傳送部
286‧‧‧訊號接收部
VIN‧‧‧輸入電壓
R‧‧‧參考端
SGND、PGND、Vref‧‧‧參考電位
TRI‧‧‧過電壓保護觸發訊號
VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (10)

  1. 一種過電壓保護電路，適用於一切換式電源供應裝置，該過電壓保護電路包括：     一第一阻抗；     一第一儲能單元，其一端耦接該第一阻抗的一端，而該第一儲能單元的另一端耦接一第一參考電位；     一第一開關單元，其具有一第一端與一第二端，該第一端耦接該切換式電源供應裝置的一輸出端，而該第二端耦接該第一阻抗的另一端；     一過電壓偵測單元，耦接該輸出端與該第一開關單元，用以接收該輸出端上的一輸出電壓，並判斷該輸出電壓是否超過一第一預設值，當判斷為是時便使該第一開關單元的第一端與第二端形成導通狀態；     一第二開關單元，具有一第三端與一第四端，該第三端與該第四端分別耦接該第一阻抗的二端；     一電壓取樣單元，耦接該第二開關單元與該切換式電源供應裝置的一變壓器的一二次側線圈的一端，用以偵測該二次側線圈所輸出的電壓是否達一第二預設值，且當判斷為是時便使該第二開關單元的該第三端與該第四端形成導通狀態；以及     一訊號隔離單元，耦接該第一儲能單元、該第一阻抗與該切換式電源供應裝置的一脈寬調變控制電路，依據該第一儲能單元所儲存的電壓大小來決定是否產生一過電壓保護觸發訊號，以利用該過電壓保護觸發訊號來控制該脈寬調變控制電路停止輸出一脈寬調變訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其更包括：     一第二阻抗，耦接於該第三端與該第一阻抗的一端之間，或是耦接於該第四端與該第一阻抗的一端之間，且該第二阻抗的阻值小於該第一阻抗的阻值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該第一開關單元包括有一PNP型雙載子接面電晶體，該PNP型雙載子接面電晶體具有一射極、一基極與一集極，該射極耦接該第一端，該集極耦接該第二端，而該基極耦接該過電壓偵測單元的輸出，並據以決定是否導通。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之過電壓保護電路，其中該第一開關單元更包括有一稽納二極體，該稽納二極體耦接於該射極與該第一端之間，且該稽納二極體的陽極耦接該射極，而該稽納二極體的陰極耦接該第一端。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之過電壓保護電路，其中該第一開關單元更包括有一第二阻抗，該第二阻抗耦接於該過電壓偵測單元的輸出與該基極之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該過電壓偵測單元包括：     一分壓電路，耦接於該切換式電源供應裝置的該輸出端與該第一參考電位之間，並依據該輸出端的電壓大小而產生一分壓訊號；以及     一比較器，其正輸入端接收一第二參考電位，其負輸入端接收該分壓訊號，而其輸出耦接該第一開關單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該第二開關單元包括：     一PNP型雙載子接面電晶體，該PNP型雙載子接面電晶體具有一射極、一基極與一集極，該射極耦接該第三端，該集極耦接該第四端；     一二極體，其陽極耦接該基極；以及     一第二阻抗，其耦接於該切換式電源供應裝置的該輸出端與該二極體的陰極之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該電壓取樣單元包括：     一二極體，其陽極耦接該二次側線圈的一端；     一第二儲能單元，耦接於該二極體的陰極與該第一參考電位之間；     一分壓電路，耦接於該二極體的陰極與該第一參考電位之間，並依據該第二儲能單元所儲存的電壓大小而產生一分壓訊號；以及     一壓控開關，具有一第五端、一第六端與一參考端，該第五端耦接該第二開關單元，該第六端耦接該第一參考電位，而該參考端接收該分壓訊號，且當該參考端的電壓達到一第三預設值時，該壓控開關便使該第五端與該第六端形成導通狀態。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該訊號隔離單元包括：     一訊號傳送部，其一端耦接該第一儲能單元與該第一阻抗，而其另一端耦接該第一參考電位，該訊號傳送部用以產生一耦合訊號；以及     一訊號接收部，其一端耦接該脈寬調變控制電路，而其另一端耦接一第二參考電位，該訊號接收部用以接收該耦合訊號，並據以產生該過電壓保護觸發訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之過電壓保護電路，其中該訊號隔離單元包括：     一壓控開關，具有一第五端、一第六端與一參考端，該第六端耦接該第一參考電位，而該參考端耦接該第一儲能單元與該第一阻抗，且當該參考端的電壓達到一第三預設值時，該壓控開關便使該第五端與該第六端形成導通狀態；     一訊號傳送部，其一端耦接該切換式電源供應裝置的該輸出端，而其另一端耦接該第五端，該訊號傳送部用以產生一耦合訊號；以及     一訊號接收部，其一端耦接該脈寬調變控制電路，而其另一端耦接一第二參考電位，該訊號接收部用以接收該耦合訊號，並據以產生該過電壓保護觸發訊號。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113783430B (zh) * 2020-06-10 2024-05-24 苏州明纬科技有限公司 限功率控制电路及具有该限功率控制电路的电源装置
CN112684359B (zh) * 2020-12-03 2024-04-02 上汽通用汽车有限公司 电压脉冲隔离保护装置及包括其的电池试验台架

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2779344A1 (en) * 2011-11-11 2014-09-17 CSMC Technologies Fab2 Co., Ltd. An output over-voltage protection circuit for power factor correction
TWI493844B (zh) * 2012-11-29 2015-07-21 Power Forest Technology 電源轉換器控制電路
TW201545430A (zh) * 2010-12-06 2015-12-01 Leadtrend Tech Corp 控制器、電源供應器、與控制方法
TWI514708B (zh) * 2010-12-06 2015-12-21 Leadtrend Tech Corp 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法
US20160172999A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Monolithic Power Systems, Inc. Switching controller with over voltage protection and switching converter and method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5122726A (en) * 1990-10-31 1992-06-16 Alcatel Network Systems, Inc. Overvoltage protection for redundant power supplies
CN101877545B (zh) * 2009-04-30 2012-07-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电源模块
JP2011166917A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Panasonic Corp スイッチング電源装置
TW201349724A (zh) * 2012-05-25 2013-12-01 Delta Electronics Inc 電源轉換器及其控制方法
TWI487255B (zh) * 2012-07-13 2015-06-01 Power Forest Technology Corp 以反馳式架構為基礎的電源轉換裝置及其電源轉換方法
TWI513163B (zh) * 2014-04-11 2015-12-11 Power Forest Technology Corp 以反馳式架構爲基礎的電源轉換裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201545430A (zh) * 2010-12-06 2015-12-01 Leadtrend Tech Corp 控制器、電源供應器、與控制方法
TWI514708B (zh) * 2010-12-06 2015-12-21 Leadtrend Tech Corp 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法
EP2779344A1 (en) * 2011-11-11 2014-09-17 CSMC Technologies Fab2 Co., Ltd. An output over-voltage protection circuit for power factor correction
TWI493844B (zh) * 2012-11-29 2015-07-21 Power Forest Technology 電源轉換器控制電路
US20160172999A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Monolithic Power Systems, Inc. Switching controller with over voltage protection and switching converter and method thereof

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