TWI704755B - 電源供應裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種電源供應裝置，包括：整流單元、功因校正電路及控制單元。控制單元根據輸入電源的大小而對應地提供參考電壓；當功因校正電路的電感的電感電流所對應的電壓訊號高於參考電壓時，控制單元控制功因校正電路的釋能開關切換導通，且當電壓訊號低於參考電壓時，控制單元控制釋能開關關閉。

Description

電源供應裝置及其操作方法

本發明係有關一種電源供應裝置及其操作方法，尤指一種降低功率損耗提高效能的電源供應裝置及其操作方法。

在轉換式電源供應裝置(PSU)的基本電路上，因應高效能大功率(瓦數)的發展，所以衍生許多效能改善的電路，尤其在功因校正電路(Power Factor Correction)的應用上，亦是推陳出新。現今的電子電路發展越來越注重功耗及效率的情況下，在轉換式電源供應裝置要進一步提升效能，則必須進一步地降低功率因數校正器的功率消耗。

另一方面，在高功率的電源使用上大部分是多台的轉換式電源供應裝置並聯的使用方式，因此在開機啟動的瞬間所產生的突波電流，將會影響整個輸入電源的供電穩定，以及輸入電源開關斷路器(circuit breaker)的安全使用規則，所以轉換式電源供應裝置的突波電流的限制就非常重要。

尤其在現今的轉換式電源供應裝置為因應各國的市電電壓不同的狀況下，輸入電源的不同會使得轉換式電源供應裝置的運作狀況不同，若未有 考慮此種狀況而對應的提出因應的電路設計時，會使得轉換式電源供應裝置在不同的輸入電源的狀況之下運作時，將會額外地產生不必要的功率損耗。

因此，如何設計出一種電源供應裝置及其操作方法，根據不同的輸入電源對功因校正電路進行相應地控制，以降低功因校正電路的功率損耗，同時亦具有輸入電流突波限制的功能，乃為本案發明人所欲行研究的重要課題。

為了解決上述問題，本發明係提供一種電源供應裝置，以克服習知技術的問題。因此，本發明之電源供應裝置包括：整流單元，將輸入電源轉換為整流電源。功因校正電路，包括使電感儲能的儲能開關與使電感釋能的釋能開關，且整流電源透過功因校正電路轉換為直流電源。及控制單元，耦接儲能開關與釋能開關。其中，控制單元根據輸入電源的大小而對應地提供參考電壓；當電感的電感電流所對應的電壓訊號高於參考電壓時，控制單元控制釋能開關切換導通，且當電壓訊號低於參考電壓時，控制單元控制釋能開關關閉。

於一實施例中，當輸入電源升高時，控制單元調低參考電壓，且當輸入電源降低時，控制單元調高參考電壓。

於一實施例中，控制單元包括：電流偵測單元，耦接功因校正電路，且接收對應電感電流的電流訊號。比較單元，耦接電流偵測單元。及參考電壓產生單元，耦接比較單元，且接收對應輸入電源大小的參考訊號。其中，電流偵測單元轉換電流訊號為電壓訊號，且參考電壓產生單元根據參考訊號而對應產生參考電壓；比較單元比較電壓訊號與參考電壓而提供一比較訊號，使控制單元根據比較訊號控制釋能開關切換導通或關閉。

於一實施例中，控制單元更包括：開關驅動單元，耦接比較單元與釋能開關。其中，開關驅動單元電氣隔離比較單元與釋能開關，且根據比較訊號而選擇性的提供工作電壓驅動釋能開關。

於一實施例中，控制單元更包括：遲滯單元，耦接參考電壓產生單元與比較單元。其中，當比較訊號使釋能開關由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，遲滯單元在遲滯時段內將參考電壓由第一準位調整至第二準位。

於一實施例中，參考電壓的電壓值範圍包括複數電壓值；當控制單元得知參考電壓由複數電壓值中的第一電壓值轉換為第二電壓值時，控制單元控制在暫態時段內調高參考電壓至暫態電壓值，且在暫態時段後將參考電壓調整至第二電壓值。

於一實施例中，暫態電壓值為第二電壓值的倍數。

於一實施例中，當釋能開關切換導通時，控制單元控制功因校正電路工作在連續導通模式，且釋能開關關閉時，控制單元控制功因校正電路工作在非連續導通模式。

於一實施例中，更包括：突波限制單元，耦接功因校正電路的接地端及整流單元。其中，當功因校正電路啟動，使功因校正電路的輸出電流流過連接功因校正電路的儲能電容而產生突波時，突波限制單元提供阻抗限制突波的峰值，且當控制單元偵測不具有突波時，控制單元旁路阻抗。

於一實施例中，突波限制單元包括：電阻，耦接接地端。開關，並聯電阻，且耦接控制單元。其中，當具有突波時，控制單元控制開關不導通，使電阻提供阻抗而限制突波的峰值；當控制單元偵測電阻兩端的電壓差低於門檻時，控制單元控制開關導通，以旁路電阻。

於一實施例中，輸入電源介於90伏特至264伏特。

為了解決上述問題，本發明係提供一種電源供應裝置的操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明之電源供應裝置的操作方法包括下列步驟：將輸入電源透過整流單元轉換為整流電源。控制整流電源透過功因校正電路轉換為直流電源。根據輸入電源的大小而對應地提供參考電壓。當功因校正電路的電感的電感電流所對應的電壓訊號高於參考電壓時，控制功因校正電路的釋能開關切換導通。及當電壓訊號低於參考電壓時，控制釋能開關關閉。

於一實施例中，當輸入電源升高時，調低參考電壓，且當輸入電源降低時，調高參考電壓。

於一實施例中，更包括：接收對應電感電流的電流訊號，且轉換電流訊號為電壓訊號。接收對應輸入電源大小的參考訊號，且根據參考訊號而對應產生參考電壓。及比較電壓訊號與參考電壓而提供比較訊號，以根據比較訊號控制釋能開關切換導通或關閉。

於一實施例中，更包括：當比較訊號使釋能開關由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，在遲滯時段內將參考電壓由第一準位調整至第二準位。

於一實施例中，參考電壓的電壓值範圍包括複數電壓值；當得知參考電壓由複數電壓值中的第一電壓值轉換為第二電壓值時，控制在暫態時段內調高參考電壓至暫態電壓值，且在暫態時段後將參考電壓調整至第二電壓值。

於一實施例中，暫態電壓值為第二電壓值的倍數。

於一實施例中，當功因校正電路啟動，使功因校正電路的輸出電流流過連接功因校正電路的儲能電容而產生突波時，提供一阻抗限制突波的峰值，且當不具有突波時，旁路阻抗。

於一實施例中，當具有突波時，利用電阻提供阻抗而限制突波的峰值；當透過偵測電阻兩端的電壓差低於門檻時，旁路電阻。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100:電源供應裝置

1:整流單元

2:功因校正電路

L:電感

Q1:儲能開關

Q2:釋能開關

3:控制單元

32:電流偵測單元

34:比較單元

36:參考電壓產生單元

Ra、Rb:第一分壓電路

Qc:控制開關

38:控制器

42:遲滯單元

Rc、Rd:第二分壓電路

Qh:遲滯開關

44:開關驅動單元

442:光耦合器

5:突波限制單元

Q:開關

R、R1、Ra、Rb、Rc、Rd:電阻

C:儲能電容

G:接地端

200:負載

Vin:輸入電源

Vb:整流電源

Vd:直流電源

Vr、Vr1、Vr2:參考電壓

Vs:電壓源

Vcc:工作電壓

Vf:電壓差

Io:輸出電流

Il:電感電流

Sc1、Sc2:控制訊號

Si:電流訊號

Sv:電壓訊號

Sr:參考訊號

Sa:比較訊號

圖1為本發明電源供應裝置之電路方塊圖；圖2為本發明控制單元之電路方塊圖；圖3為本發明電源供應裝置之波形圖；圖4A為本發明電源供應裝置在功因校正電路運作時的操作方法流程圖；及圖4B為本發明電源供應裝置在啟動時的操作方法流程圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖1為本發明電源供應裝置之電路方塊圖。電源供應裝置100耦接儲能電容C，且將輸入電源Vin轉換為直流電源Vd，以提供直流電源Vd至儲能電容C。負載200耦接儲能電容C，且透過接收儲能電容C上的直流電源Vd而穩定地運作。電源供應裝置100包括整流單元1、功因校正電路2及控制單元3，且功因校正電路2耦接整流單元1與控制單元3。整流單元1將輸入電源Vin轉換為整流電源Vb，且提供整流電源Vb至功因校正電路2。以圖1為例，功因校 正電路2為升壓(Boost)轉換器的電路架構。功因校正電路2包括電感L、儲能開關Q1及釋能開關Q2，且電感L耦接整流單元1、儲能開關Q1及釋能開關Q2。儲能開關Q1耦接接地端G，且釋能開關Q2耦接儲能電容C。控制單元3耦接直流電源Vd、儲能開關Q1及釋能開關Q2，且根據直流電源Vd的回授而提供控制訊號Sc1、Sc2分別控制儲能開關Q1與釋能開關Q2的切換導通，以穩定直流電源Vd的電壓值。值得一提，於本發明之一實施例中，輸入電源Vin為寬範圍的國際通用電壓值(意即，電壓範圍可界於90V~264V之間)。值得一提，於本發明之一實施例中，控制單元3控制功因校正電路2的儲能開關Q1及釋能開關Q2，是採用波寬調變的控制(PWM_Duty cycle control)循環工作的模式。

進一步而言，由於習知的升壓(Boost)轉換器的電路架構在釋能開關Q2的位置是使用二極體，但二極體在順向導通時消耗的功率遠比開關元件大的多，因此無法降低功因校正電路2運作時的功率損耗。本發明之主要目的在於，透過將二極體替換為釋能開關Q2，且利用控制單元3在不同的輸入電源Vin與輸出電流Io(負載電流)的條件下進行釋能開關Q2的控制，以改善二極體在大電流的條件下的功率損耗(Power loss)，進而提升電源供應裝置100的整體效率。具體而言，在輸出電流Io較高時(例如負載200為重載)，功因校正電路2操作在連續導通模式(CCM mode)。此時，由於電感L的電感電流Il不會降至0，因此控制單元3控制釋能開關Q2切換導通(釋能開關Q2導通時的阻抗較低，損耗較二極體少)，以降低功因校正電路2運作時的功率損耗(相較於使用二極體)。在輸出電流Io較低時(例如負載200為輕載)，功因校正電路2操作在非連續導通模式(DCM mode)。此時，由於電感L的電感電流Il會降至0，因此控制單元3控制釋能開關Q2關閉。釋能開關Q2在關閉且電感L釋能至儲能電容C時，電感電流Il會透過釋能開關Q2的接面二極體(Body Diode)的路徑提供至儲能電容C(意即功因校正電路 2的輸出電流Io流至儲能電容C)。由於在輸出電流Io較低時，透過接面二極體的電流較小且較少，因此功因校正電路2在此時的功率損耗並不大。

由於功因校正電路2的電感電流Il在輸入電源Vin不同時有很大的差異，此電流差異將會造成輸入電源Vin在高壓與低壓時，功因校正電路2在操作模式的轉換時機點不同。因此，必須要針對輸入電源Vin的大小進行操作模式的轉換時機點修正。具體而言，控制單元3更耦接輸入電源Vin與電感L(由於可使用的耦接偵測方式眾多，因此以虛線表示)，且根據輸入電源Vin的大小而對應地提供參考電壓，以及根據電感電流Il提供電壓訊號。意即，參考電壓的大小會根據輸入電源Vin的大小而變動，且控制單元3透過偵測電感L上，對應電感電流Il的電壓訊號而得知電感電流Il的大小。當電壓訊號高於參考電壓時，控制單元3控制釋能開關Q2切換導通。當電壓訊號低於參考電壓時，控制單元3控制釋能開關Q2關閉。此時，電感電流Il流經接面二極體。值得一提，於本發明之一實施例中，功因校正電路2不限定僅能使用升壓(Boost)轉換器的電路架構，只要可做為功因校正電路2，且具有在連續導通模式切換導通，在非連續導通模式關閉的開關元件的轉換器，皆可做為本發明之功因校正電路2的轉換器電路架構。

請參閱圖2為本發明控制單元之電路方塊圖，復配合參閱圖1。控制單元3包括電流偵測單元32、比較單元34、參考電壓產生單元36及控制器38。電流偵測單元32耦接功因校正電路2與比較單元34，且接收對應電感電流Il的電流訊號Si，以根據電流訊號Si而產生電壓訊號Sv。於本發明之一實施例中，並不限定電流偵測單元32耦接功因校正電路2的耦接位置，舉凡可偵測電感電流Il大小的位置皆應包含在本實施例之範疇當中。其中，電感電流Il的偵測方式可利用電阻R耦接在電感電流Il流經的路徑上(例如但不限於，高壓匯流排或是低壓匯流排之上)。當電感電流Il流過電阻R時，在電阻R兩端產生電流訊號Si(其電 流訊號Si以電壓值的形式表示)。然後，電流訊號Si可經過電流偵測單元32內部的放大器(例如但不限於，誤差放大器)將以電壓值形式表示的電流訊號Si放大後，轉換為電壓訊號Sv。值得一提，於本發明之一實施例中，電感電流Il的偵測方式不限定僅能使用電阻R來量測，舉凡可偵測擷取電流訊號Si的偵測方式，皆應包含在本實施例之範疇當中。

控制器38耦接輸入電源Vin與耦接釋能開關Q2，且根據輸入電源Vin的大小產生參考訊號Sr。其中，輸入電源Vin的大小可透過偵測輸入電源Vin或直流電源Vd而得知。參考電壓產生單元36耦接控制器38與比較單元34，且根據參考訊號Sr而對應地產生參考電壓Vr。當輸入電源Vin升高時，控制器38透過調整參考訊號Sr而調低參考電壓Vr，且當輸入電源Vin降低時，控制器38透過調整參考訊號Sr而調高參考電壓Vr。

其中，參考電壓產生單元36包括第一分壓電路Ra、Rb與控制開關Qc。第一分壓電路Ra、Rb的電阻Ra耦接電壓源Vs，且電阻Ra與電阻Rb之間的節點耦接比較單元34，以及電阻Rb耦接控制開關Qc的輸入端。控制開關Qc的控制端耦接控制器38，且控制開關Qc的輸出端耦接接地端G。當輸入電源Vin較低時，參考訊號Sr為低準位，使得控制開關Qc關斷。此時，比較單元34所接收的參考電壓Vr即為電壓源Vs減去電阻Ra兩端壓降之後的電壓值。當輸入電源Vin較高時，參考訊號Sr為高準位，使得控制開關Qc導通。此時，比較單元34所接收的參考電壓Vr即為電壓源Vs透過電阻Ra與電阻Rb的分壓。值得一提，於本發明之一實施例中，參考電壓產生單元36可由多種電路所組成，或可直接整合於控制器38內部而直接提供參考電壓Vr。因此，上述以電路所組成的參考電壓產生單元36僅為最簡易且便宜的實施方式，並不以此為限。

比較單元34耦接電流偵測單元32、參考電壓產生單元36及控制器38，且根據比較電壓訊號Sv與參考電壓Vr而提供比較訊號Sa至控制器38。當電 壓訊號Sv大於等於參考電壓Vr時，控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2切換導通(意即，釋能開關Q2連續地導通及關斷以進行Switching工作)，且當電壓訊號Sv小於參考電壓Vr時，控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2關閉(意即，釋能開關Q2關斷以停止Switching工作)。

進一步而言，參考電壓Vr可透過控制器38所提供的參考訊號Sr而調整，因此參考電壓Vr的電壓值範圍包括複數電壓值，其電壓值調整可以為線性的調整或分階段式的調整(其取決於控制器38的解析度)。由於參考電壓Vr在變動的暫態時段，控制單元3控制功因校正電路2的穩定度較差。為避免此穩定度影響到控制器38判斷控制釋能開關Q2切換導通或關閉的正確性，因此當控制器38得知參考電壓Vr由第一電壓值轉換為第二電壓值時(意即，參考電壓Vr調高或調低時)，控制器38控制在暫態時段內先調高參考電壓Vr至暫態電壓值(意即，參考電壓Vr先被調高)，且在暫態時段後再將參考電壓Vr調整至第二電壓值。其中，暫態電壓值以第二電壓值為基準，且為第二電壓值的倍數。舉例而言，當控制器38得知參考電壓Vr由1.5V調整至1V時，控制器38控制在暫態時段內先調整參考電壓Vr至1.2V(1V的1.2倍)，待暫態時段之後控制器38再將參考電壓Vr調整至1V。

控制單元3更包括遲滯單元42，且遲滯單元42耦接參考電壓產生單元36與比較單元34。具體而言，由於電感電流Il為追隨輸入電源Vin的三角波電流，因此電感電流Il所對應的電壓訊號Sv也為三角波訊號。而在電壓訊號Sv由大於等於參考電壓Vr至小於參考電壓Vr時，或由小於參考電壓Vr至大於等於參考電壓Vr時(意即，操作模式轉換時)，會導致電壓訊號Sv在參考電壓Vr的水平來回振盪而導致操作模式反覆切換，使得電源供應裝置100容易因為此反覆切換的狀況而導致故障的風險。因此利用遲滯單元42在操作模式切換之後製造遲滯時段，可避免電源供應裝置100因為操作模式反覆切換的狀況發生。

進一步而言，當比較訊號Sa使釋能開關Q2由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，遲滯單元42在遲滯時段內將參考電壓Vr由第一準位調整至第二準位(意即，將參考電壓調高或調低)，以避免電源供應裝置100因為操作模式反覆切換的狀況發生。當電壓訊號Sv由大於等於參考電壓Vr至小於參考電壓Vr時，遲滯單元42在遲滯時段內將參考電壓Vr調高，以避免三角波的電壓訊號Sv再次碰觸到參考電壓Vr。當電壓訊號Sv由小於參考電壓Vr至大於等於參考電壓Vr時，遲滯單元42在遲滯時段內將參考電壓Vr調低，以避免三角波的電壓訊號Sv再次碰觸到參考電壓Vr。

其中，利用遲滯單元42可與比較單元34構成遲滯比較器。遲滯單元42包括第二分壓電路Rc、Rd與遲滯開關Qh，第二分壓電路Rc、Rd的電阻Rc耦接比較單元34的輸出端，且電阻Rc與電阻Rd之間的節點耦接遲滯開關Qh的控制端。遲滯開關Qh的輸入端耦接參考電壓產生單元36，且遲滯開關Qh的輸出端耦接接地端G。當比較訊號Sa使釋能開關Q2由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，遲滯開關Qh導通以在遲滯時段內將參考電壓Vr由第一準位調整至第二準位。值得一提，於本發明之一實施例中，遲滯單元42可由多種電路所組成，或可直接整合於控制器38內部而直接提供遲滯的功能。因此，上述以電路所組成的遲滯單元42僅為最簡易且便宜的實施方式，並不以此為限。

控制單元3更包括開關驅動單元44，且開關驅動單元44耦接控制器38與釋能開關Q2。開關驅動單元44包括光耦合器442，且光耦合器442電氣隔離比較單元34與釋能開關Q2。具體而言，由於控制單元3所提供的控制訊號Sc1、Sc2屬於弱電訊號。因此控制單元3提供至儲能開關Q1與釋能開關Q2的控制訊號Sc1、Sc2必須要使用光耦合器442進行屬於大電力的功因校正電路2與屬於弱電的控制單元3的電器隔離，以避免人員誤觸的風險。而且，由於弱電的控制訊號Sc1、Sc2通常無法直接順利地驅動大功率的開關元件(尤其是電源供應 裝置100應用在大功率，例如但不限於1KW以上的場合)。因此，在控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2切換導通且控制訊號Sc2為高準位時，開關驅動單元44提供工作電壓Vcc驅動而導通釋能開關Q2。在控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2切換導通且控制訊號Sc2為低準位，或控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2關閉時，開關驅動單元44不提供工作電壓Vcc驅動釋能開關Q2。值得一提，於本發明之一實施例中，開關驅動單元44不限定僅能使用光耦合器442來驅動釋能開關Q2，舉凡可隔離驅動釋能開關Q2之元件，皆應包含在本實施例之範疇當中。

請參閱圖3為本發明電源供應裝置之波形圖，復配合參閱圖1~2。本波形圖以輸入電源Vin為110V與220V為例，在輸入電源為110V時，電感電流Il較高。值得一提，電感電流Il是追隨輸入電源Vin的波形，且電感電流Il會在弦波處呈來回振盪的三角波，但為方便說明，來回振盪的三角波以直線表示。控制單元3偵測輸入電源Vin的大小而提供低準位的參考訊號Sr。低準位的參考訊號Sr使得控制開關Qc關斷，因此電壓源Vs減去電阻Ra兩端壓降而獲得1.5V的參考電壓Vr1。當電壓訊號Sv高於1.5V的參考電壓Vr1時，控制單元3控制釋能開關Q2切換導通。由於切換頻率為高頻，其在方波內進行了多次的切換(以第一個方波的內部為例)，因此功因校正電路2操作在連續導通模式時的波形以方波示意。當電壓訊號Sv低於1.5V的參考電壓Vr1時，控制單元3控制釋能開關Q2關閉。在輸入電源為220V時，電感電流Il較低。控制單元3偵測輸入電源Vin的大小而提供高準位的參考訊號Sr。高準位的參考訊號Sr導通控制開關Qc，使電壓源Vs透過電阻Ra與電阻Rb的分壓而在電阻Ra與電阻Rb之間的節點產生1V的參考電壓Vr2。透過控制器38提供的參考訊號Sr控制控制開關Qc的導通或關斷，使得參考電壓產生單元36內部的電阻被改變，因此能獲得不同電壓值的參考電壓Vr。其中，1.5V的參考電壓Vr1與1V的參考電壓Vr2僅為示意性的範例，並不限 制控制單元3僅能使用1.5V與1V的參考電壓Vr作為電路的控制。當電壓訊號Sv高於1V的參考電壓Vr2時，控制單元3控制釋能開關Q2切換導通。當電壓訊號Sv低於1V的參考電壓Vr2時，控制單元3控制釋能開關Q2關閉。

復參閱圖1，本發明之另一目的在於，降低電源供應裝置100剛啟動時的功率損耗(Power loss)，進而提升功因校正電路2的整體效率。具體而言，電源供應裝置100更包括突波限制單元5，且突波限制單元5耦接功因校正電路2的接地端G及整流單元1。突波限制單元5包括電阻R1與開關Q，且電阻R1耦接功因校正電路2的接地端G及整流單元1。開關Q並聯電阻R1，且耦接控制單元3。其中，電阻R1可以為負溫度係數電阻或正溫度係數電阻。具體而言，電源供應裝置100剛接收輸入電源Vin而啟動時，由於儲能電容C尚未儲能而接近短路。因此電源供應裝置100剛啟動而使輸出電流Io流過儲能電容C的瞬間，會產生較高的電流突波。所以本發明之次要目的在於，在電源供應裝置100剛接收輸入電源Vin而啟動時，透過突波限制單元5所提供的阻抗而抑制電源供應裝置100剛啟動時，儲能電容C所產生的電流突波的峰值，以避免此峰值所造成電源供應裝置100的故障或損壞的狀況。

進一步而言，當功因校正電路2接收整流電源Vb而啟動時，控制單元3控制並聯電阻R1的開關Q不導通。輸出電流Io流過儲能電容C與突波限制單元5的電阻R1，且輸出電流Io在儲能電容C上產生電流突波。由於電阻R1可提供阻抗，因此透過電阻R1所提供的阻抗可限制電流突波的峰值。然後，控制單元3持續偵測電阻R1兩端的電壓差Vf，且當電阻R1兩端的電壓差Vf低於門檻時，代表儲能電容C已經充電至功因校正電路2可開始正常運作的電壓(代表已不具有電流突波時)。此時，控制單元3導通開關Q以旁路電阻R1，進而可降低功因校正電路2運作時的功率損耗。同時，控制單元3也開始提供控制訊號Sc1、Sc2控制功因校正電路2，使功因校正電路2開始正常運作。

請參閱圖4A為本發明電源供應裝置在功因校正電路運作時的操作方法流程圖，復配合參閱圖1~3。操作方法首先包括，將輸入電源透過整流單元轉換為整流電源(S100)。電源供應裝置100的整流單元1將輸入電源Vin轉換為整流電源Vb，且提供整流電源Vb至功因校正電路2。然後，控制整流電源透過功因校正電路轉換為直流電源(S200)。控制單元3控制功因校正電路2內部的儲能開關Q1與釋能開關Q2切換導通，以將整流電源Vb透過功因校正電路2轉換為直流電源Vd。

然後，根據輸入電源的大小而對應地提供參考電壓(S300)。控制單元3的控制器38根據輸入電源Vin的大小產生參考訊號Sr，且根據參考訊號Sr而對應地產生參考電壓Vr，使參考電壓Vr的大小會根據輸入電源Vin的大小而變動。其中，當控制器38得知參考電壓Vr由第一電壓值轉換為第二電壓值時(意即，參考電壓Vr調高或調低時)，控制器38控制在暫態時段內先調高參考電壓Vr至暫態電壓值(意即，參考電壓Vr先被調高)，且在暫態時段後再將參考電壓Vr調整至第二電壓值，以避免參考電壓Vr在變動的暫態時段，控制單元3控制功因校正電路2的穩定度較差而影響到控制器38判斷控制釋能開關Q2切換導通或關閉的正確性。其中，暫態電壓值以第二電壓值為基準，且為第二電壓值的倍數。當輸入電源Vin升高時，控制器38透過調整參考訊號Sr而調低參考電壓Vr，且當輸入電源Vin降低時，控制器38透過調整參考訊號Sr而調高參考電壓Vr。

然後，當功因校正電路的電感電流所對應的電壓訊號高於參考電壓時，控制釋能開關切換導通(S400)。控制單元3的電流偵測單元32接收對應電感電流Il的電流訊號Si，且根據電流訊號Si而產生電壓訊號Sv。控制單元3的比較單元34根據比較電壓訊號Sv與參考電壓Vr而提供比較訊號Sa至控制器38，使控制器38根據比較訊號Sa控制釋能開關Q2切換導通或關閉。當電壓訊號Sv高於對應輸入電源Vin大小的參考電壓Vr時，代表此時的電感電流Il較高(重載)，控 制單元3控制釋能開關Q2切換導通，使功因校正電路2工作在連續導通模式。當比較訊號Sa使釋能開關Q2由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，遲滯單元42在遲滯時段內將參考電壓由第一準位調整至第二準位(意即，將參考電壓調高或調低)，以避免電源供應裝置100因為操作模式反覆切換的狀況發生。最後，當電壓訊號低於參考電壓時，控制釋能開關關閉(S500)。當電壓訊號Sv低於對應輸入電源Vin大小的參考電壓Vr時，代表此時的電感電流Il較低(輕載)，控制單元3控制釋能開關Q2關閉，使功因校正電路2工作在非連續導通模式。

請參閱圖4B為本發明電源供應裝置在啟動時的操作方法流程圖，復配合參閱圖1~4A。在步驟(100)之後，且功因校正電路2接收整流電源Vb而準備啟動時，輸出電流Io流過儲能電容C會產生較高的電流突波。因此在步驟(100)之後的操作方法首先包括，提供阻抗限制突波的峰值(S120)。突波限制單元5耦接功因校正電路2的接地端G及整流單元1，且包括電阻R1與開關Q。電阻R1耦接功因校正電路2的接地端G及整流單元1，開關Q並聯電阻R1，且耦接控制單元3。在功因校正電路2接收整流電源Vb而啟動時，控制單元3控制並聯電阻R1的開關Q不導通。輸出電流Io流過儲能電容C與突波限制單元5的電阻R1，以透過電阻R1所提供的阻抗限制突波的峰值。然後，當不具有電流突波時，旁路阻抗(S140)。控制單元3持續偵測電阻R1兩端的電壓差Vf，且當電阻R1兩端的電壓差Vf低於門檻時，代表儲能電容C已經充電至功因校正電路2可開始正常運作的電壓(代表已不具有電流突波時)。此時，控制單元3導通開關Q以旁路電阻R1，進而可降低功因校正電路2運作時的功率損耗。最後，返回步驟(S200)。

綜上所述，本發明的實施例的主要優點與功效在於，本發明之電源供應裝置透過將功因校正電路中的二極體替換為釋能開關，且利用控制單元在不同的輸入電源與輸出電流(負載電流)的條件下進行釋能開關的控制，以改 善二極體在大電流的條件下的功率損耗，進而提升電源供應裝置的整體效率之功效。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。此外，在申請專利範圍和說明書中提到的特徵可以分別單獨地或按照任何組合方式來實施。

100:電源供應裝置

1:整流單元

2:功因校正電路

L:電感

Q1:儲能開關

Q2:釋能開關

3:控制單元

5:突波限制單元

Q:開關

R1:電阻

C:儲能電容

G:接地端

200:負載

Vin:輸入電源

Vb:整流電源

Vd:直流電源

Vf:電壓差

Io:輸出電流

Il:電感電流

Sc1、Sc2:控制訊號

Claims (18)

1. 一種電源供應裝置，包括：一整流單元，將一輸入電源轉換為一整流電源；一功因校正電路，包括使一電感儲能的一儲能開關與使該電感釋能的一釋能開關，且該整流電源透過該功因校正電路轉換為一直流電源；及一控制單元，耦接該儲能開關與該釋能開關；其中，該控制單元根據該輸入電源的大小而對應地提供一參考電壓；當該電感的一電感電流所對應的一電壓訊號高於該參考電壓時，該控制單元控制該釋能開關切換導通，且當該電壓訊號低於該參考電壓時，該控制單元控制該釋能開關關閉；其中，當該釋能開關切換導通時，該控制單元控制該功因校正電路工作在一連續導通模式，且該釋能開關關閉時，該控制單元控制該功因校正電路工作在一非連續導通模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中當該輸入電源升高時，該控制單元調低該參考電壓，且當該輸入電源降低時，該控制單元調高該參考電壓。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該控制單元包括：一電流偵測單元，耦接該功因校正電路，且接收對應該電感電流的一電流訊號；一比較單元，耦接該電流偵測單元；及一參考電壓產生單元，耦接該比較單元，且接收對應該輸入電源大小的一參考訊號； 其中，該電流偵測單元轉換該電流訊號為該電壓訊號，且該參考電壓產生單元根據該參考訊號而對應產生該參考電壓；該比較單元比較該電壓訊號與該參考電壓而提供一比較訊號，使該控制單元根據該比較訊號控制該釋能開關切換導通或關閉。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電源供應裝置，其中該控制單元更包括：一開關驅動單元，耦接該比較單元與該釋能開關；其中，該開關驅動單元電氣隔離該比較單元與該釋能開關，且根據該比較訊號而選擇性的提供一工作電壓驅動該釋能開關。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電源供應裝置，其中該控制單元更包括：一遲滯單元，耦接該參考電壓產生單元與該比較單元；其中，當該比較訊號使該釋能開關由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，該遲滯單元在一遲滯時段內將該參考電壓由一第一準位調整至一第二準位。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該參考電壓的一電壓值範圍包括複數電壓值；當該控制單元得知該參考電壓由該複數電壓值中的一第一電壓值轉換為一第二電壓值時，該控制單元控制在一暫態時段內調高該參考電壓至一暫態電壓值，且在該暫態時段後將該參考電壓調整至該第二電壓值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電源供應裝置，其中該暫態電壓值為該第二電壓值的倍數。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，更包括：一突波限制單元，耦接該功因校正電路的一接地端及該整流單元； 其中，當該功因校正電路啟動，使該功因校正電路的一輸出電流流過連接該功因校正電路的一儲能電容而產生一突波時，該突波限制單元提供一阻抗限制該突波的峰值，且當該控制單元偵測不具有該突波時，該控制單元旁路該阻抗。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置，其中該突波限制單元包括：一電阻，耦接該接地端；及一開關，並聯該電阻，且耦接該控制單元；其中，當具有該突波時，該控制單元控制該開關不導通，使該電阻提供該阻抗而限制該突波的峰值；當該控制單元偵測該電阻兩端的一電壓差低於一門檻時，該控制單元控制該開關導通，以旁路該電阻。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該輸入電源介於90伏特至264伏特。
11. 一種電源供應裝置的操作方法，包括下列步驟：將一輸入電源透過一整流單元轉換為一整流電源；控制該整流電源透過一功因校正電路轉換為一直流電源；根據該輸入電源的大小而對應地提供一參考電壓；當該功因校正電路的一電感的一電感電流所對應的一電壓訊號高於該參考電壓時，控制該功因校正電路的一釋能開關切換導通；當該電壓訊號低於該參考電壓時，控制該釋能開關關閉；及當該釋能開關切換導通時，控制該功因校正電路工作在一連續導通模式，且該釋能開關關閉時，控制該功因校正電路工作在一非連續導通模式。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應裝置的操作方法，其中當該輸入電源升高時，調低該參考電壓，且當該輸入電源降低時，調高該參考電壓。
13. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應裝置的操作方法，更包括：接收對應該電感電流的一電流訊號，且轉換該電流訊號為該電壓訊號；接收對應該輸入電源大小的一參考訊號，且根據該參考訊號而對應產生該參考電壓；及比較該電壓訊號與該參考電壓而提供一比較訊號，以根據該比較訊號控制該釋能開關切換導通或關閉。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電源供應裝置的操作方法，更包括：當該比較訊號使該釋能開關由切換導通轉換為關閉或由關閉轉換為切換導通時，在一遲滯時段內將該參考電壓由一第一準位調整至一第二準位。
15. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應裝置的操作方法，其中該參考電壓的一電壓值範圍包括複數電壓值；當得知該參考電壓由該複數電壓值中的一第一電壓值轉換為一第二電壓值時，控制在一暫態時段內調高該參考電壓至一暫態電壓值，且在該暫態時段後將該參考電壓調整至該第二電壓值。
16. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應裝置的操作方法，其中該暫態電壓值為該第二電壓值的倍數。
17. 如申請專利範圍第11項所述之電源供應裝置的操作方法，其中當該功因校正電路啟動，使該功因校正電路的一輸出電流流過連接該功因校正電路的一儲能電容而產生一突波時，提供一阻抗限制該突波的峰值，且當不具有該突波時，旁路該阻抗。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電源供應裝置的操作方法，其中當具有該突波時，利用一電阻提供該阻抗而限制該突波的峰值；當透過偵測該電阻兩端的一電壓差低於一門檻時，旁路該電阻。

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