TWI686042B - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電源轉換裝置包括初級側電路、主體電容、轉換電路及總控制電路。初級側電路適於對一交流電源進行整流升壓並輸出一初級側輸出，主體電容並聯於該初級側輸出。轉換電路用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出。總控制電路偵測該交流電源之電力狀態，並於該電力狀態為斷電時，獲得一時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之一功率、及對應該時間區間開始與結束之二該電容電壓，總控制電路依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及一門檻，選擇性地輸出一異常訊號。

Description

電源轉換裝置
本揭露是關於一種電源轉換裝置，特別是一種具有主體電容(Bulk Capacitor)的電源轉換裝置。
交流對直流電源轉換器用於將交流電轉換為直流電，行動裝置的電源轉換器，考量到體積、重量與轉換效率，大多採用開關式電源轉換器。大部分電源轉換器包括初級側電路、及轉換電路，初級側電路通常配置一主體電容(Bulk Capacitor)，用以將初級側電路的輸出電壓平滑化。此主體電容的工作狀態影響整個電源轉換器之運作效能。當主體電容隨著充放電次數累積而老化，該主體電容即影響了電源轉換器的效能。其次，若主體電容長時間處於惡劣的工作環境(例如高溫或高濕)下，其工作壽命將會縮短，電源轉換器之效能也隨著提早變差。
有鑑於此，本揭露提出一種電源轉換裝置，用以偵測主體電容之當前工作狀態。
在一些實施例中，一種電源轉換裝置包括一初級側電路、一主體電容、一轉換電路、及一總控制電路。該初級側電路具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出。該主體電容並聯於該二輸出端。該轉換電路用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出。該總控制電路用於偵測該交流電源之一電力狀態及該主體電容之一電容電壓，並用於在該電力狀態為斷電時，獲得一時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之一功率、及對應該時間區間開始與結束之二該電容電壓，並依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及一門檻，選擇性地輸出一異常訊號。
在一些實施例中，其中該門檻為一門檻電容值，該總控制電路依據該時間區間、該功率、及該些電容電壓，獲得該主體電容之一當前名目電容值，該總控制電路於該當前名目電容值小於該門檻電容值時，輸出該異常訊號，該總控制電路於該當前名目電容值不小於該門檻電容值時，不輸出該異常訊號。
在一些實施例中，該當前名目電容值是依下述公式而獲得：
Figure 02_image001
，其中，C為該當前名目電容值，t為該時間區間，V1為該第一電容電壓，V2為該第二電容電壓，P為該功率。
在一些實施例中，該門檻為一門檻電壓值，該總控制電路在該時間區間結束時的該電容電壓小於該門檻電壓值時，輸出該異常訊號；該總控制電路在該時間區間結束時的該電容電壓不小於該門檻電壓值時，不輸出該異常訊號。
在一些實施例中，該門檻為一門檻功率值，該總控制電路在該功率小於該門檻功率值時，輸出該異常訊號；該總控制電路在該功率不小於該門檻功率值時，不輸出該異常訊號。
在一些實施例中，該門檻為一門檻時間值，該總控制電路於該二電容電壓實質等於一第一電壓與一第二電壓時，獲得該時間區間，該總控制電路並於該時間區間小於該門檻時間值時，輸出該異常訊號，該總控制電路於該時間區間不小於該門檻時間值時，不輸出該異常訊號。
在一些實施例中，該總控制電路包括一初級控制電路及一次級控制電路，該初級控制電路用於偵測該交流電源之該電力狀態及該主體電容之該電容電壓，該次級控制電路用於在該電力狀態為斷電時，獲得該時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之該功率、及對應該時間區間開始與結束之該二電容電壓，並依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及該門檻，選擇性地輸出該異常訊號。
在一些實施例中，該總控制電路包括一隔離元件，連接該初級控制電路及該次級控制電路。
在一些實施例中，一種電源轉換裝置包括一初級側電路、一主體電容、一轉換電路、及一總控制電路。該初級側電路具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出。該主體電容並聯於該二輸出端。該轉換電路用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出。該總控制電路用於偵測該交流電源之一電力狀態，並用於在該電力狀態為斷電後一時間區間，獲得該主體電容之一電容電壓，該總控制電路於該電容電壓小於一門檻電壓值時，輸出一異常訊號。
在一些實施例中，一種電源轉換裝置包括一初級側電路、一主體電容、一轉換電路、及一總控制電路。該初級側電路具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出。該主體電容並聯於該二輸出端。該轉換電路用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出。該總控制電路用於偵測該交流電源之一電力狀態，並用於在該電力狀態為斷電後一時間區間，獲得該次級側輸出之一功率，該總控制電路於該功率小於一門檻功率值時，輸出一異常訊號。
依據一些實施例，電源轉換裝置可應用於具有主體電容之電源轉換技術，且得以判斷主體電容目前是否已異常。
圖1為繪示依據本揭露一些實施例之電源轉換裝置之電路方塊圖，電源轉換裝置10用以轉換交流電源裝置(Alternating Power Supplier)90所輸出之交流電源為一直流電，並將該直流電輸出至一負載92。
前述之交流電源裝置90可以是但不限於市電電網。前述負載92可以是但不限於任何負載，例如：電子裝置、手機、平板、電腦、桌上型電腦、或筆記型電腦等。
圖1實施例中，電源轉換裝置10包括一初級側電路20、一主體電容30、一轉換電路40、及一總控制電路50。
初級側電路20具有二輸出端22a、22b，該初級側電路20適於對前述交流電源進行整流與升壓並自該二輸出端22a、22b輸出一初級側輸出。主體電容30並聯於該二輸出端22a、22b，用以平滑化該初級側輸出之電壓。
該轉換電路40用於接收並轉換經過該主體電容30之該初級側輸出為一次級側輸出。該總控制電路50用於偵測該交流電源之一電力狀態及該主體電容30之一電容電壓。該總控制電路50用於在該電力狀態為斷電時，獲得一時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之一功率、及對應該時間區間開始與結束之二該電容電壓，並依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及一門檻，選擇性地輸出一異常訊號。
運作時，初級側電路20對交流電源進行整流、升壓並輸出一已整流及升壓電力(即為前述初級側輸出)。主體電容30對該初級側輸出進行平滑化並輸出一平滑化電力。總控制電路50控制轉換電路40，使得該平滑化電力經過該轉換電路40之轉換，而於轉換電路的次級側(圖1右側)輸出該次級側輸出，此次級側輸出連接該負載92。
在一些實施例中，前述總控制電路50偵測該交流電源之該電力狀態可以是斷電或未斷電。時間區間可以是從前述斷電開始計算的一時間區間、可以是一預設值、或亦可以是與前門檻相比較以得知電容是否異常的特性參數，容後詳述。
在一些實施例中，前述功率為該轉換電路40的該次級側輸出之功率。具體而言，當電源轉換裝置10接上負載92時，該電源轉換裝置10因應該負載92而於該轉換電路40所輸出功率即為該次級側輸出功率。該總控制電路50量測該次級側輸出之電壓值與電流值，將該電壓值乘上該電流值即可獲得前述次級側輸出之功率。此功率之計算可參考下述公式一：
P(t1)=I(t1)xV(t1)……(公式一)，其中，t1為時間，I(t1)為在t1時間點的電流值，V(t1)為在t1時間點的電壓值，P(t1)為在t1時間點的功率。
前述門檻，是用以判斷該主體電容30之運作是否正常之門檻值。在一些實施例中，該門檻可以是一門檻電容值、一門檻電壓值、一門檻功率值、或一門檻時間值，分述如下。 異常判斷之實施例一 ( 固定時間區間，以當前名目電容判斷是否異常 ) ：
在一些實施例中，電源轉換裝置10是以固定時間區間，以當前名目電容判斷是否異常。此實施例的門檻為一門檻電容值Cth，門檻電容值Cth可以是正常的主體電容30的初始名目電容值(Initial Nominal Capacitance)的50-80%。該門檻電容值Cth設得愈高，則該總控制電路50對該主體電容30是否異常之判斷則愈敏感，意即該主體電容30老化初期，該總控制電路50即會發出該異常訊號；相反地，該門檻電容值Cth設得愈低，則總控制電路50會在該主體電容30老化到相當程度時，方會發出異常訊號。
前述名目電容值是依據該時間區間、該次級側輸出功率、該二電容電壓、及下述公式二計算而得之符號C的值。
Figure 02_image001
………(公式二)
其中，C為該名目電容值。t為一時間長度(即對應前述時間區間)。V1為斷電開始時，在主體電容30兩端量測而得的第一電容電壓。V2為斷電並經過時間t後，在主體電容30兩端量測而得的第二電容電壓。P為前述次級側輸出的功率。依電子學對公式二之定義，該功率為電容C之輸出功率，然而，在本揭露中，將公式二中之電容輸出功率P改採次級側輸出的功率，因此，本揭露將計算而得的該電容值稱為「名目電容值」(Nominal capacitance)。
前述初始名目電容值是指該主體電容30在初始且正常使用時，將該交流電源斷電，該總控制電路50在一預定時間區間t、量測而得之次級側輸出功率、第一電容電壓、及第二電容電壓，套入上述公式二所計算而得的名目電容值。
實施時，前述時間區間t之決定可以參考該主體電容30的維持時間(holdup time)，例如，當正常的主體電容30於此電源轉換裝置10的維持時間為16毫秒(ms)時，該時間區間t可以設為小於該維持時間，例如但不限於6毫秒、8毫秒、10毫秒或12毫秒。舉例而言，該時間區間t設為6 ms，正常的主體電容30，在斷電後經過6 ms後，依公式二計算獲得當前名目電容值，此當前名目電容值即為該主體電容30的初始名目電容值(正常主體電容初始使用時的名目電容值)。若電源轉換裝置10欲在當前名目電容值降至該初始名目電容值的70%即視該主體電容30為異常時，該門檻電容值Cth即設為該初始名目電容值的70%。
接著，以門檻電容值Cth設定為初始名目電容值的50%為例進行說明，該門檻電容值Cth係事先儲存於電源轉換裝置10的記憶體。實施時，電源轉換裝置10正常運作，當交流電源裝置90斷電時(即不供給交流電源予初級側電路20)，總控制電路50藉由偵測該初級側電路20的二輸入端21a、21b的交流電源，而獲得該電力狀態為「斷電」，同時，總控制電路50量測該主體電容30之該第一電容電壓(V1)(判斷為斷電時的第一電容電壓)。該總控制電路50在判斷為斷電之電力狀態時，即開始計算該次級側輸出之功率。當該時間區間t到達時，總控制電路50量測該主體電容30之該第二電容電壓(V2)並結束計算該次級側輸出之功率，而獲得該次級側輸出之平均功率P(該平均功率即做為前述「輸出功率」)。接著，總控制電路50將時間區間t、次級側輸出的平均功率P、第一電容電壓(V1)、及第二電容電壓(V2)，套入前述公式二，而獲得該主體電容30的當前名目電容值。
總控制電路50將該當前名目電容值與該門檻電容值Cth相比較，當該當前名目電容值小於該門檻電容值Cth時，即表示主體電容30的當前名目電容值較初始名目電容值的50%低，電源轉換裝置10即視主體電容30為異常，因此，總控制電路50發出異常訊號。
前述門檻電容值之決定，除了可以經由測試而獲得，亦可以依正常的主體電容30之特性參數、電源轉換裝置10的轉換效率，估算而得。
綜言之，前述電源轉換裝置10在固定時間區間t，以當前名目電容判斷是否異常的實施例中，當交流電源裝置90突然斷電時，總控制電路50在固定時間t開始與結束時，量測第一電容電壓(V1)及第二電容電壓(V2)、及量測與計算次級側輸出的平均功率P，套入公式二，而獲得當前名目電容值，並在當前名目電容值小於該門檻電容值時，發出異常訊號。
該總控制電路50所發出的該異常訊號可輸出至一外部控制電路80，該總控制電路50與該外部控制電路80之間的通訊可以是但不限於電源供應之數位控制協議(亦稱電源管理匯流排，Power Management Bus, PMBus)。
關於總控制電路50判斷該交流電源之電力狀態，在一些實施例中，總控制電路50可直接讀取交流電源並判斷該交流電源是否存在(斷電)，例如採用具有此功能的積體電路(IC)。在一些實施例中，總控制電路50透過一差分比較器(differential comparator)進行判斷，總控制電路50藉由判斷該差分比較器之輸出而判斷該交流電源是否斷電。 異常判斷之實施例二 ( 固定時間區間，以第二電容電壓判斷是否異常 ) ：
在一些實施例中，電源轉換裝置10是以固定時間區間，以第二電容電壓判斷是否異常。此實施例的門檻為一門檻電壓值Vth。門檻電壓值Vth可以是正常的主體電容30的該第二電容電壓的70%- 90%。該正常的第二電容電壓是在交流電源斷電後，經過一預定時間區間t，總控制電路50量測正常的主體電容30的當前電壓。該門檻電壓值Vth設得愈高，則該電源轉換裝置10對該主體電容30是否異常之判斷則愈敏感，意即該主體電容30老化初期，該電源轉換裝置10即會發出該異常訊號；相反地，該門檻電壓值Vth設得愈低，則電源轉換裝置10會在該主體電容30老化到相當程度時，方會發出異常訊號。
實施時，前述時間區間t之決定可以參考該主體電容30的維持時間(holdup time)，時間區間t可以是但不限於該維持時間的1/2、1/3、1/4、3/5、或4/5。
續，以門檻電壓值Vth是正常主體電容30在交流電源斷電經該時間區間t後，該總控制電路50量測而得的正常當前電壓值(第二電容電壓)的80%為例進行說明，該門檻電壓值Vth係事先儲存於電源轉換裝置10的記憶體。實施時，電源轉換裝置10正常運作，當交流電源裝置90斷電時，總控制電路50獲得該電力狀態為「斷電」，總控制電路50於該時間區間t到達時，總控制電路50量測該主體電容30之該第二電容電壓(V2)，並比較該第二電容電壓(V2)與該門檻電壓值Vth，若該第二電容電壓(V2)小於該門檻電壓值Vth，總控制電路50發出異常訊號。 異常判斷之實施例三 ( 固定時間區間，以次級側輸出平均功率判斷是否異常 ) ：
在一些實施例中，電源轉換裝置10是以固定時間區間，以次級側輸出的平均功率判斷是否異常。此實施例的門檻為一門檻功率值Pth。門檻功率值Pth可以是具有正常的主體電容30的電源轉換裝置10，搭配負載92(可採用電源轉換裝置10的額定負載)，在交流電源斷電開始至時間區間t內，次級側輸出的平均功率的50%- 80%。該門檻功率值Pth設得愈高，則該電源轉換裝置10對該主體電容30是否異常之判斷則愈敏感，意即該主體電容30老化初期，該電源轉換裝置10即會發出該異常訊號；相反地，該門檻功率值Pth設得愈低，則電源轉換裝置10會在該主體電容30老化到相當程度時，方會發出異常訊號。
實施時，該門檻功率值Pth係事先儲存於電源轉換裝置10的記憶體。當交流電源裝置90斷電時，總控制電路50獲得該電力狀態為「斷電」並開始計算次級側輸出的功率，於時間區間t到達時，合計當前平均功率，總控制電路50續比較該當前平均功率與該門檻功率值。總控制電路50於該當前平均功率小於該門檻功率值Pth，總控制電路50發出異常訊號。 異常判斷之實施例四 ( 以經過時間判斷是否異常 ) ：
在一些實施例中，電源轉換裝置10是以經過時間判斷是否異常。此實施例的門檻為一門檻時間值Tth。門檻時間值Tth可以是具有正常的主體電容30的電源轉換裝置10，搭配負載92，在交流電源斷電開始至前述第二電容電壓V2降至一預定電壓值時，所經過的時間(下稱經過時間, elapsed time)的一預定百分比，該預定百分比可以是50%- 80%。該門檻時間值Tth設得愈高，則該電源轉換裝置10對該主體電容30是否異常之判斷則愈敏感，意即該主體電容30老化初期，該電源轉換裝置10即會發出該異常訊號；相反地，該門檻時間值Tth設得愈低，則電源轉換裝置10會在該主體電容30老化到相當程度時，方會發出異常訊號。
實施時，該門檻時間值Tth係事先儲存於電源轉換裝置10的記憶體。當交流電源裝置90斷電時，總控制電路50獲得該電力狀態為「斷電」時開始計算經過時間，並於第二電容電壓到達該預定電壓值時，停止該經過時間之計算，接著，總控制電路50將該經過時間與門檻時間值Tth比較，總控制電路50於該經過時間小於該門檻時間值Tth，總控制電路50發出異常訊號。
以經過時間判斷主體電容30是否異常，亦可採用其他實施方式。在一些實施例中，總控制電路50監視該交流電源之電力狀態，並於該電力狀態為斷電時，開始計算該經過時間。當總控制電路50偵測到次級側輸出之電力狀態為斷電狀態時，停止計算該經過時間，接著，由總控制電路50比較經過時間與門檻時間值Tth，並於該經過時間小於該門檻時間值Tth，總控制電路50發出異常訊號。在此些實施例中的門檻時間值Tth，需另外設定為正常主體電容30在交流電源斷電至次級側輸出斷電之正常經過時間的一預定百分比。此門檻時間值Tth與前述以預定電壓值之門檻時間值Tth並不相同，一併敘明。前述判斷次級側輸出是否斷電之實施方式，可以是判斷該次級側輸出之電壓是否下降至一預定比例來決定。
接著說明本揭露電源轉換裝置10可應用的不同型態的電源轉換技術及其運作。本揭露電源轉換裝置10可應用於具有轉換電路40及在初級側電路20具有一主體電容30之電源轉換技術，轉換電路40包括變壓電路及次級側電路(容後詳述)。該變壓電路用於接收並轉換經過該主體電容30的該初級側輸出為一轉換輸出，該次級側電路接收該轉換輸出並輸出該次級側輸出。變壓電路可以是諧振電路或非諧振電路。非諧振電路可以是圖2所示的返馳式電路(Flyback Converters)，亦可以是圖3的順向式電路(Forward Converters)。諧振電路可以是圖4繪示的LLC諧振電路(LLC Resonant Converters)。本揭露僅以圖2，圖3及圖4之應用進行說明，但本揭露之應用領域並不限於此三種變壓電路(電源轉換技術)。
請參閱圖2，圖2繪示依據一些實施例的電源轉換裝置10a的電路方塊示意圖。電源轉換裝置10a包括一初級側電路20、一主體電容30、一轉換電路40a、及一總控制電路50。
初級側電路20包括一整流電路24及一功率因素校正電路26(Power Factor Correction Circuit)，整流電路24用以對該交流電源進行整流後，輸出該已整流電力。該功率因素校正電路26對該已整流電力進行升壓並輸出一已升壓電力，該已升壓電力即前述初級側輸出。此整流電路24之實施例可以是如圖2所示之橋式整流電路，但整流電路24並不以此為限，整流電路24亦可採用其他具有將交流電源進行整流之電路。功率因素校正電路26可以包括電感、開關及二極體之功率因素校正電路26(如圖2所示)，但不限於此。
接著，並聯於該二輸出端22a、22b的主體電容30平滑化該初級側輸出之電壓。因此，該轉換電路40a所接收到的電力為經過該主體電容30之該初級側輸出(即並聯了該主體電容30的該已整流及升壓電力)。
在一些實施例中，轉換電路40a包括一初級側繞組42、一次級側繞組44、一線圈開關46a、及一次級側電路48a。初級側繞組42承接經過該主體電容30之該初級側輸出。該初級側繞組42串聯一線圈開關46a。總控制電路50控制該線圈開關46a之導通與斷開，使得通過該初級側繞組42之電流呈一預定頻率之電力。因此，該次級側繞組44即響應流經該初級側繞組42之該預定頻率之電力而產生一轉換輸出，該轉換輸出被輸送至該次級側電路48a，該次級側電路48a將該轉換輸出進行整流及/或升壓後，輸出為該次級側輸出，並提供該負載92。圖2繪示的次級側電路48a為一一般型的次級側電路，其運作不再贅述。本揭露之應用並不限於圖2之次級側電路48a。
前述線圈開關46a可以是但不限於雙極性電晶體(BJT)、場效電晶體(MOSFET)或絕緣閘極電晶體(IGBT)。
前述總控制電路50偵測該交流電源斷電之方式，可以是直接偵測該交流電源的電壓，當該電壓值低於正常電壓值的一預定比例，即判斷該交流電壓已斷電，該預定比例可以是但不限於50%或60%。前述總控制電路50偵測該次級側輸出是否已斷電之方式，亦可以直接偵測次級側輸出之直流電電壓值(在次級側電路48a的輸出端49a、49b)，當該直流電電壓值低於正常值的一預定比例，即可判斷已斷電，該預定比例可以是但不限於85%、90%或95%。
依據一些實施例，總控制電路50包括一初級控制電路52及一次級控制電路54，該初級控制電路52及該次級控制電路54分工執行該總控制電路50之動作。例如但不限於，該初級控制電路52用於偵測該交流電源之該電力狀態及該主體電容30之該電容電壓，該次級控制電路54用於在該電力狀態為斷電時，獲得該時間區間t、對應該時間區間t的該次級側輸出之該功率、及對應該時間區間t開始與結束之該二電容電壓，並依據該時間區間t、該功率、該些電容電壓及該門檻，選擇性地輸出該異常訊號。在圖2實施例中，該初級控制電路52及該次級控制電路54之間藉由一隔離元件56而連接並通訊，然而，該初級控制電路52及該次級控制電路54之間可以不具有該隔離元件56，如圖4之實施例所示，該初級控制電路52及該次級控制電路54之間可以直接電性連接或通訊。
具體而言，以該「異常判斷之實施例一」為例，初級控制電路52藉由偵測該初級側電路20的二輸入端21a、21b的交流電源，而獲得該電力狀態為「斷電」，初級控制電路52即將斷電的電力狀態傳至該次級控制電路54，同時，初級控制電路52量測該主體電容30之該第一電容電壓(V1)。該次級控制電路54在接收到該斷電之電力狀態，即開始計算該次級側輸出之功率。當該時間區間t到達時，初級控制電路52量測該主體電容30之該第二電容電壓(V2)，並將之傳給次級控制電路54。次級控制電路54亦在該時間區間t到達時，結束計算該次級側輸出之功率，而獲得該次級側輸出之平均功率P。接著，次級控制電路54將時間區間t、次級側輸出的平均功率P、第一電容電壓(V1)、及第二電容電壓(V2)，套入前述公式二，而獲得該主體電容30的當前名目電容值。在一些實施例中，前述計算當前名目電容值之動作亦可由初級控制電路52進行，初級控制電路52及次級控制電路54之間可藉由隔離元件56傳輸相關資料，該相關資料例如但不限於時間區間t、次級側輸出的平均功率P、第一電容電壓(V1)、及第二電容電壓(V2)。
在一些實施例中，初級控制電路52與次級控制電路54之間的通訊透過一隔離元件56而進行。此隔離元件56可以是但不限於光耦合器(Optical Coupler)。初級控制電路52與次級控制電路54之間的通訊方式可以是但不限於前述的電源供應之數位控制協議。初級控制電路52與次級控制電路54藉由前述通訊，可以交換量測而得的次級側輸出功率P、第一電容電壓V1、及第二電容電壓V2。
依前述「異常判斷之實施例二」，實施時，電源轉換裝置10a正常運作，當交流電源裝置90斷電時，初級控制電路52獲得該電力狀態為「斷電」，初級控制電路52於該時間區間t到達時，初級控制電路52量測該主體電容30之該第二電容電壓(V2)，並比較該第二電容電壓(V2)與該門檻電壓值Vth，若該第二電容電壓(V2)小於該門檻電壓值Vth，初級控制電路52發出異常訊號。在一些實施例中，初級控制電路52將該第二電容電壓(V2)傳給次級控制電路54，由次級控制電路54比較第二電容電壓(V2)與該門檻電壓值Vth，若該第二電容電壓(V2)小於該門檻電壓值Vth，次級控制電路54發出異常訊號。
依前述「異常判斷之實施例三」，實施時，該門檻功率值Pth係事先儲存於電源轉換裝置10a的記憶體。該初級控制電路52偵測該電力狀態，並在該電力狀態為斷電時通知該次級控制電路54，該次級控制電路54於收到該斷電通知時後的該時間區間內，獲得該次級側輸出之該功率，該次級控制電路54在該功率小於該門檻功率值時，輸出該異常訊號。具體而言，當交流電源裝置90斷電時，初級控制電路52獲得該電力狀態為「斷電」時通知該次級控制電路54，次級控制電路54開始計算該次級側輸出的功率，並於時間區間t到達時，合計當前平均功率，次級控制電路54續比較該當前平均功率與該門檻功率值。次級控制電路54於該當前平均功率小於該門檻功率值Pth，次級控制電路54發出異常訊號。
依前述「異常判斷之實施例四」的第一種態樣，實施時，該門檻時間值Tth係事先儲存於電源轉換裝置10a的記憶體。當交流電源裝置90斷電時，初級控制電路52獲得該電力狀態為「斷電」時開始計算經過時間，並於第二電容電壓到達該預定電壓值時，停止該經過時間之計算，接著，初級控制電路52將該經過時間與門檻時間值Tth比較，初級控制電路52於該經過時間小於該門檻時間值Tth，初級控制電路52發出異常訊號。
依前述「異常判斷之實施例四」的第二種態樣，初級控制電路52監視該交流電源之電力狀態，並於該電力狀態為斷電時，開始計算該經過時間。當次級控制電路54偵測到次級側輸出之電力狀態為斷電狀態時，通知該初級控制電路52停止計算該經過時間，接著，由初級控制電路52或次級控制電路54比較經過時間與門檻時間值Tth，並於該經過時間小於該門檻時間值Tth，由初級控制電路52或次級控制電路54發出異常訊號。
前述四種判斷主體電容30是否異常的判斷方式：(1)門檻為門檻電容值Cth、(2)門檻為門檻電壓值Vth、(3)門檻為門檻功率值Pth、與(4)門檻為門檻時間值Tth，亦可以是在設計階段，經由老化實驗而獲得。具體而言，以該電源轉換裝置10對預定負載進行老化實驗，在老化實驗過程中，判斷主體電容30已有老化現象時，即可依上述方式獲得門檻，並寫入電源轉換裝置10，俾利電源轉換裝置10在運作過程中，當交流電源斷電時，電源轉換裝置10即能判斷主體電容30是否已老化並在主體電容30異常時發出異常訊號。在一些實施例中，前述老化實驗，亦可搭配統計分析方法，預測主體電容30之壽命，並將對應的門檻寫入電源轉換裝置10，進行主體電容30是否異常之判斷。
請參閱圖3，電源轉換裝置10b包括一初級側電路20、一主體電容30、一轉換電路40b、及一總控制電路50。
初級側電路20具有二輸出端22a、22b，該初級側電路20適於對前述交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端22a、22b輸出一已整流升壓電力(即為前述初級側輸出)。主體電容30並聯於該二輸出端22a、22b，用以平滑化該初級側輸出之電壓。
該轉換電路40b用於接收並轉換經過該主體電容30之該初級側輸出為一次級側輸出。該轉換電路40b包括一順向式繞組45、一線圈開關46b、一次級側電路48b。總控制電路50控制該線圈開關46b，使得順向式繞組45的輸出端產生一轉換電力(或稱轉換輸出)，該轉換電力經由該次級側電路48b後，於該輸出端49a、49b輸出該次級側輸出予該負載92。
總控制電路50之動作，可採用上述異常判斷之實施例中至少一，不再贅述。
請參閱圖4，電源轉換裝置10c包括一初級側電路20、一主體電容30、一轉換電路40c、及一總控制電路50。
初級側電路20適於對前述交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端22a、22b輸出一初級側輸出。主體電容30並聯於該二輸出端22a、22b，用以平滑化該初級側輸出之電壓。
該轉換電路40c用於接收並轉換經過該主體電容30之該初級側輸出為一次級側輸出。該轉換電路40c包括一LLC繞組47、一開關組46c、一次級側電路48c。總控制電路50控制該開關組46c，使得LLC繞組47的輸出端產生一轉換電力，該轉換電力經由該次級側電路48c後，於該輸出端49a、49b輸出該次級側輸出予該負載92。
總控制電路50之動作，可採用上述異常判斷之實施例中至少一，不再贅述。其次，如同前述，總控制電路50包括一初級控制電路52及一次級控制電路54。該初級控制電路52及該次級控制電路54之間直接電性連接，關於該初級控制電路52及該次級控制電路54之協同運作同前，不再贅述。
從上述圖1-4，可以得知本揭露之電源轉換裝置10、10a、10b、10c可應用於具有主體電容30之電源轉換技術，且初級側電路20、轉換電路40、總控制電路50等均可視欲應用的電源轉換技術而調整。
惟以上所述者，僅為本揭露之實施例而已，當不能以此限定本揭露實施之範圍，即大凡依本揭露申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本揭露專利涵蓋之範圍內。
10、10a、10b、10c‧‧‧電源轉換裝置
20‧‧‧初級側電路
21a、21b‧‧‧輸入端
22a、22b‧‧‧輸出端
24‧‧‧整流電路
26‧‧‧功率因素校正電路
30‧‧‧主體電容
42‧‧‧初級側繞組
40、40a、40b、40c‧‧‧轉換電路
44‧‧‧次級側繞組
45‧‧‧順向式繞組
46a、46b‧‧‧線圈開關
47‧‧‧LLC繞組
46c‧‧‧開關組
48a、48b、48c‧‧‧次級側電路
49a、49b‧‧‧輸出端
50‧‧‧總控制電路
52‧‧‧初級控制電路
54‧‧‧次級控制電路
56‧‧‧隔離元件
80‧‧‧外部控制電路
90‧‧‧交流電源裝置
92‧‧‧負載
[圖1]繪示依據一些實施例之電源轉換裝置之電路方塊圖示意圖； [圖2]繪示依據一些實施例之電源轉換裝置之電路方塊圖示意圖； [圖3]繪示依據一些實施例之電源轉換裝置之電路方塊圖示意圖；及 [圖4]繪示依據一些實施例之電源轉換裝置之電路方塊圖示意圖。
10‧‧‧電源轉換裝置
20‧‧‧初級側電路
21a、21b‧‧‧輸入端
22a、22b‧‧‧輸出端
30‧‧‧主體電容
40‧‧‧轉換電路
49a、49b‧‧‧輸出端
50‧‧‧總控制電路
80‧‧‧外部控制電路
90‧‧‧交流電源裝置
92‧‧‧負載

Claims (5)

  1. 一種電源轉換裝置，包含：一初級側電路，具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出；一主體電容，並聯於該二輸出端；一轉換電路，用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出；以及一總控制電路，用於偵測該交流電源之一電力狀態及該主體電容之一電容電壓，並用於在該電力狀態為斷電時，獲得一時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之一功率、及對應該時間區間開始與結束之二該電容電壓，並依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及一門檻，選擇性地輸出一異常訊號；其中該門檻為一門檻功率值，該總控制電路在該功率小於該門檻功率值時，輸出該異常訊號，該總控制電路在該功率不小於該門檻功率值時，不輸出該異常訊號。
  2. 如請求項1所述之電源轉換裝置，其中，該總控制電路包括一初級控制電路及一次級控制電路，該初級控制電路用於偵測該交流電源之該電力狀態及該主體電容之該電容電壓，該次級控制電路用於在該電力狀態為斷電時，獲得該時間區間、對應該時間區間的該次級側輸出之該功率、及對應該時間區間開始與結束之該二電容電壓，並依據該時間區間、該功率、該些電容電壓及該門檻，選擇性地輸出該異常訊號。
  3. 如請求項2所述之電源轉換裝置，另包括一隔離元件，連接該初級控制電路及該次級控制電路。
  4. 一種電源轉換裝置，包含：一初級側電路，具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出；一主體電容，並聯於該二輸出端；一轉換電路，用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出；以及一總控制電路，用於偵測該交流電源之一電力狀態及該主體電容之一電容電壓，並用於在該電力狀態為斷電時，開始計算一時間區間，該總控制電路於該電容電壓實質等於一第一預定電壓時，停止計算該時間區間，該總控制電路並於該時間區間小於一門檻時間值時，輸出一異常訊號，該總控制電路於該時間區間不小於該門檻時間值時，不輸出該異常訊號。
  5. 一種電源轉換裝置，包含：一初級側電路，具有二輸出端，該初級側電路適於對一交流電源進行整流及升壓並自該二輸出端輸出一初級側輸出；一主體電容，並聯於該二輸出端；一轉換電路，用於接收並轉換經過該主體電容的該初級側輸出為一次級側輸出；以及一總控制電路，用於偵測該交流電源之一電力狀態，並用於在該電力狀態為斷電後一時間區間，獲得該次級側輸出之一功率，該總控制電路於該功率小於一門檻功率值時，輸出一異常訊號。
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