TWI740754B - 供電電路及電源供應器 - Google Patents

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Abstract

供電電路包括整流電路、充電電路、回授電路及儲存電路。整流電路用以接收輸入電壓以產生整流電能。充電電路耦接於該整流電路，具有負相關調變輸入端與電源電能端，負相關調變輸入端用以接收調變電壓，並依據調變電壓來選擇性地於電源電能端輸出充電電流，充電電流與該調變電壓為負相關。回授電路耦接於負相關調變輸入端，用以接收高壓訊號與輸出電壓，並輸出調變電壓至負相關調變輸入端，回授電路用以依據輸出電壓及參考電壓間的差值來調整調變電壓。儲存電路耦接於電源電能端，用以由該充電電流充電以拉高電源電能端之電壓。

Description

供電電路及電源供應器
本發明關於供電裝置，特別是一種供電電路及電源供應器。
電源供應器是一種將交流電轉成低壓穩定的直流電，以供電器使用之裝置。當交流電為市電時，電源供應器之交流電壓一般為100V至250V之間，輸出電壓可為21V、12V、5V或3.3V等穩定的直流電壓。相關技術中使用變壓器將交流電壓之高壓交流電降壓為低壓交流電，再將低壓交流電轉換為直流電壓。由於變壓器體積較大，因此無法降低電源供應器之大小。此外，當輸出電壓的範圍變大，變壓器所需的耐壓也會增加，然而耐壓元件體積較大，更增加電源供應器之大小，因此相關技術中之電源供應器在可攜式裝置或其他小型電器上使用不便。
本發明實施例提供一種供電電路，包括整流電路、充電電路、回授電路及儲存電路。整流電路用以接收輸入電壓以產生整流電能。充電電路耦接於該整流電路，具有負相關調變輸入端與電源電能端，負相關調變輸入端用以接收調變電壓，並依據調變電壓來選擇性地於電源電能端輸出充電電流，充電電流大小與調變電壓大小為負相關。回授電路耦接於負相關調變輸入端，用以接收高壓訊號與輸出電壓，並輸出調變電壓至負相關調變輸入端，回授電路依 據輸出電壓及參考電壓間的差值來調整調變電壓。儲存電路耦接於電源電能端，用以由該充電電流充電以拉高電源電能端之電壓。輸出電壓係與調變電壓呈現正相關。高壓訊號係與調變電壓呈現正相關。
本發明實施例提供一種電源供應器，包括供電電路、功率開關及脈衝寬度調製信號產生器。功率開關用以選擇性地導通或截止以進行電源轉換，以調控電源供應器的輸出電壓。脈衝寬度調製信號產生器用以提供脈衝寬度調製信號來控制功率開關，脈衝寬度調製信號產生器耦接於供電電路之電源電能端，用以自電源電能端接收電能來維持脈衝寬度調製信號產生器運作。
1,3,50:供電電路
10:整流電路
12:充電電路
14,34:回授電路
140:控制電路
142,342:阻抗路徑
340:類比數位轉換電路
5:電源供應器
52:脈衝寬度調製信號產生器
54:功率開關
Cin:輸入電容
Cs:儲存電路
D1,D2:二極體
D3:箝位電路
Ic:充電電流
N1:負相關調變輸入端
N2:電源電能端
Q2:放大電路
Q3:輸出電路
Q1,R6:可變電阻
R1至R5:電阻
SPWM:脈衝寬度調製信號
t0至t13:時間
VAC:輸入電壓
Vc1,Vc3:放大電壓
Vc2,Vc4:調變電壓
VDD:電壓
VDD_Bottom:下限電壓
VDD_Top:上限電壓
VG:控制電壓
VG1至VG3:控制電壓之波形
VHV:高壓訊號
VOUT:輸出電壓
Vref:參考電壓
VSS:接地電壓
第1圖係為本發明實施例中一種供電電路之電路示意圖。
第2圖係為第1圖中的供電電路之固定功率取電及取電時窗調整的示意圖。
第3圖係為本發明實施例中另一種供電電路之電路示意圖。
第4圖係為第3圖中的供電電路之訊號波形圖。
第5圖係為本發明實施例中一種電源供應器之方塊圖。
第1圖係為本發明實施例中一種供電電路1之電路示意圖。供電電路1可接收輸入電壓VAC，及依據輸入電壓VAC提供合適之輸出電壓VDD。具體而言，供電電路1可於輸入電壓VAC較低時輸出較高之充電電流Ic以提高輸出電壓VDD；於輸入電壓VAC較高時輸出較低之充電電流Ic或停止輸出充電電流Ic以減緩或停止充電，同時儲存電路Cs持續釋放電能供應輸出電壓VDD，將輸出電壓 VDD維持在運作範圍內。換句話說，供電電路1可提供實質上固定之功率，如此可提高運作效率，同時降低供電電路1之面積。輸入電壓VAC可由市電或其他交流電壓源供電，其均方根值可介於100V至240V之間，其峰值可介於155至373V之間。當供電電路1應用於返馳電源供應器(Flyback Transformer)中，輸入電壓VAC可為返馳電源供應器的輔助繞組線圈電壓，且輔助繞組線圈電壓與返馳電源供應器的二次側輸出電壓具有一變壓器繞線組圈數比關係，返馳電源供應器的二次側輸出電壓可介於3.3V至27V之間變化。輸出電壓VDD可為直流電壓，且可用來作為返馳電源供應器之一次側的脈衝寬度調變器(PWM modulator)的電源電能，輸出電壓VDD可設定為高於8V。
供電電路1可包括輸入電容Cin、整流電路10、充電電路12、回授電路14及儲存電路Cs。輸入電容Cin可耦接於整流電路10，整流電路10可耦接於充電電路12，充電電路12可耦接於儲存電路Cs，儲存電路Cs可耦接於回授電路14，回授電路14可耦接於充電電路12。
輸入電容Cin可接收輸入電壓VAC及濾除輸入電壓VAC中之高頻雜訊，整流電路10可對濾除雜訊後之輸入電壓VAC進行整流以產生整流電能。整流電能之電壓可稱為整流電壓。輸入電容Cin包括第一端及第二端。整流電路10可包括二極體D1及二極體D2。二極體D1包括第一端，耦接於輸入電容Cin之第一端；及第二端。二極體D2包括第一端，耦接於輸入電容Cin之第二端；及第二端，耦接於二極體D1之第二端。
充電電路12具有負相關調變輸入端N1與電源電能端N2，負相關調變輸入端N1用以接收調變電壓Vc2，電源電能端N2用以依據調變電壓Vc2來選擇性 地輸出充電電流Ic。充電電流Ic大小與調變電壓Vc2大小為負相關。儲存電路Cs可由充電電流Ic充電以拉高電源電能端N2之輸出電壓VDD。儲存電路Cs可包括儲存電容，儲存電容包括第一端，耦接於電源電能端N2；及第二端，耦接於接地端。接地端可提供接地電壓VSS，例如0V。電壓VDD可被輸出至外部電路用以供電。回授電路14可接收高壓訊號VHV與輸出電壓VDD，並輸出調變電壓Vc2至負相關調變輸入端N1。回授電路14依據輸出電壓VDD及參考電壓Vref之間的差值來調整調變電壓Vc2。於接收相同高壓訊號VHV時，輸出電壓VDD係與調變電壓Vc2呈現正相關。參考電壓Vref可為預定電壓準位，例如12V。當輸出電壓VDD增加，則輸出電壓VDD及參考電壓Vref之間的差值減低，調變電壓Vc2增加；當輸出電壓VDD降低，則輸出電壓VDD及參考電壓Vref之間的差值增加，調變電壓Vc2降低。
充電電路12包括放大電路Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、箝位電路D3及輸出電路Q3。電阻R1包括第一端，耦接於二極體D1之第二端及二極體D2之第二端；及第二端。電阻R2包括第一端，耦接於電阻R1之第二端；及第二端。放大電路Q2包括控制端；第一端，耦接於電阻R2之第二端；及第二端。放大電路Q2之控制端可為負相關調變輸入端N1。電阻R3包括第一端，耦接於放大電路Q2之第二端；及第二端，耦接於接地端。箝位電路D3包括第一端，耦接於放大電路Q2之第一端；及第二端，耦接於接地端。輸出電路Q3包括控制端，耦接於箝位電路D3之第一端；第一端，耦接於電阻R1之第二端；及第二端。輸出電路Q3之第二端可為電源電能端N2。放大電路Q2可為第一電晶體，輸出電路Q3可為第二電晶體，第一電晶體及第二電晶體可為N型金屬氧化物半導體場效電晶體(metal oxide semiconductor field-effect transistor,MOSFET)、NPN雙極性電晶體(bipolar junction transistor,BJT)或其他種類之電晶體。在第1圖，放大電路Q2係為 NPN BJT，輸出電路Q3係為N型MOSFET。箝位電路D3可為齊納二極體(Zener diode)。電阻R1、電阻R2及電阻R3可為固定電阻。
回授電路14包括控制電路140及阻抗路徑142。阻抗路徑142耦接於充電電路12及控制電路140。控制電路140可為運算放大器，包括第一輸入端，用以接收參考電壓Vref，第二輸入端，用以接收輸出電壓VDD，及輸出端，用以依據參考電壓Vref及輸出電壓VDD產生放大電壓Vc1。阻抗路徑142包括電阻R4、可變電阻Q1及電阻R5。電阻R4包括第一端，耦接於電阻R1之第二端；及第二端。可變電阻Q1包括控制端，耦接於控制電路140之輸出端；第一端，耦接於電阻R4之第二端；及第二端。電阻R5包括第一端，耦接於可變電阻Q1之第二端；及第二端，耦接於接地端。可變電阻Q1可為第三電晶體，第三電晶體可為N型MOSFET、NPN BJT或其他種類之電晶體。在第1圖，可變電阻Q1可為N型MOSFET。電阻R4及電阻R5可為固定電阻。於接收相同輸出電壓VDD時，高壓訊號VHV係與調變電壓Vc2呈現正相關。
放大電路Q2可依據調變電壓Vc2產生第一電流，第一電流從整流電路10流經電阻R1、電阻R2、放大電路Q2、電阻R3至接地端，於電阻R2之第二端建立控制電壓VG。第一電流可為放大電路Q2之集極電流。控制電壓VG係負相關於高壓訊號VHV及調變電壓Vc2。電阻R1、電阻R4、可變電阻Q1及電阻R5可視為分壓電路。可變電阻Q1之調變電阻值可由放大電壓Vc1控制。當接收相同輸出電壓VDD且高壓訊號VHV增加時，則調變電壓Vc2也會隨之增加，放大電路Q2可更加導通以產生增加之第一電流，增加之第一電流會增加電阻R2之壓降，使控制電壓VG減少；當接收相同輸出電壓VDD且高壓訊號VHV減少時，則調變電壓Vc2也會隨之減少，放大電路Q2可更少導通以產生降低之第一電流，降低之 第一電流會減少電阻R2之壓降，使控制電壓VG增加。如此使得高壓訊號VHV與控制電壓VG呈現負相關，例如，當高壓訊號VHV具有M形波形時，調變電壓Vc2亦會具有M形波形，且控制電壓VG會具有W形波形。箝位電路D3可將控制電壓VG限制於箝位電壓之內，用以保護輸出電路Q3不受高壓損壞。箝位電壓可為30V。
輸出電路Q3之第一端可接收高壓訊號VHV，及輸出電路Q3可依據控制電壓VG調整流經輸出電路Q3的充電電流Ic。具體而言，輸出電路Q3之控制端可接收控制電壓VG以選擇性地產生充電電流Ic。當控制電壓VG大於輸出電路Q3之臨界電壓時，輸出電路Q3會產生充電電流Ic，充電電流Ic的大小與控制電壓VG及臨界電壓之間之差值成正相關；當控制電壓VG小於輸出電路Q3之臨界電壓時，輸出電路Q3會停止產生充電電流Ic。充電電流Ic可為輸出電路Q3之汲極電流。充電電流Ic可對儲存電路Cs充電以建立輸出電壓VDD。因此，控制電壓VG可控制輸出電路Q3之充電能力。
回授電路14可調整供電電路1之取電時窗以控制充電電路12何時要取電。控制電路140依據參考電壓Vref及輸出電壓VDD輸出放大電壓Vc1。可變電阻Q1之控制端接收放大電壓Vc1而改變可變電阻Q1之調變電阻值，藉以調整調變電壓Vc2及控制電壓VG。放大電壓Vc1與調變電阻值係為負相關。當放大電壓Vc1增加時則調變電阻值下降，並使調變電壓Vc2下降及控制電壓VG上升；當放大電壓Vc1下降時則調變電阻值上升，並使調變電壓Vc2上升及控制電壓VG下降。當輸出電壓VDD小於參考電壓Vref，進而使得控制電壓VG上升大於高壓訊號VHV時，取電時窗開啟，輸出電路Q3導通，用以對儲存電路Cs充電；當輸出電壓VDD大於參考電壓Vref，進而使得控制電壓VG下降小於高壓訊號VHV時， 取電時窗關閉，輸出電路Q3截止，用以停止對儲存電路Cs充電。當控制電壓VG大於高壓訊號VHV的時間越長，取電時窗開啟的時間也越長；當控制電壓VG大於高壓訊號VHV的時間越短，取電時窗開啟的時間也越短。
供電電路1可輸出固定功率及調整取電時窗，將電壓VDD維持在運作範圍內，提高運作效率，同時降低電路面積。
第2圖係為供電電路1之固定功率取電及取電時窗調整的示意圖。VHV代表高壓訊號VHV之波形，VG1至VG3分別代表3輸出電壓VDD所對應之控制電壓VG之波形。波形VG1至VG3皆負相關於波形VHV，進而使高壓訊號VHV與充電電流Ic之間產生實質上固定之功率。較低之輸出電壓VDD對應波形VG1；中間之輸出電壓VDD對應波形VG2；較高之輸出電壓VDD對應波形VG3。當輸出電壓VDD增加時，回授電路14會降低控制電壓VG，用以減短取電時窗，減少儲存電路Cs之充電時間；當輸出電壓VDD減少時，回授電路14會提升控制電壓VG，用以增長取電時窗，增加儲存電路Cs之充電時間。
第3圖係為本發明實施例中另一種供電電路3之電路示意圖。供電電路3及供電電路1之間之差異在於回授電路34。以下針對回授電路34進行解釋。回授電路34包括類比數位轉換器340及阻抗路徑342。阻抗路徑342可耦接於類比數位轉換器340。類比數位轉換器340可耦接於儲存電路Cs，可依據輸出電壓VDD產生代表值，及依據預定訊號範圍將代表值進行量化而轉換為數位訊號Vc3。數位訊號Vc3可為3位元數位訊號。例如，預定訊號範圍可為10V至12V，類比數位轉換電路340可將預定訊號範圍分為8份。當代表值大於12V時，類比數位轉換電路182可產生輸出電壓訊號Sc之最大值3b111；當代表值小於10V時，類比數位轉 換電路182可產生輸出電壓訊號Sc之最小值3b000。代表值可為前一個取電時窗對應時段內的輸出電壓VDD之平均值、局部最小值、局部最大值或其他特定時間點之輸出電壓VDD。例如，類比數位轉換器340可另包括低通濾波器以產生輸出電壓VDD之平均值。在另一例子中，類比數位轉換器340可另包括取樣電路以產生輸出電壓VDD之局部最小值、局部最大值。在另一例子中，類比數位轉換器340可另包括取樣電路，於取電時窗開啟後或取電時窗關閉經過預定延遲時間後，對電壓VDD取樣以產生特定時間點之輸出電壓VDD。預定延遲時間可大於或等於0。阻抗路徑342可包括電阻R4及可變電阻R6。電阻R4包括第一端，耦接於電阻R1之第二端；及第二端。可變電阻R6包括控制端，耦接於類比數位轉換器340；第一端，耦接於電阻R4之第二端；及第二端，耦接於接地端。可變電阻R6之控制端可接收數位訊號Vc3以提供調變電阻值，進而產生調變電壓Vc4。當輸出電壓VDD較低時，轉換所得的數位訊號Vc3使可變電阻R6具有較低的調變電阻值，並使調變電壓Vc4具有較低電壓；當輸出電壓VDD較高時，轉換所得的數位訊號Vc3使可變電阻R6具有較高的調變電阻值，並使調變電壓Vc4具有較高電壓，較低電壓小於較高電壓。
相較於供電電路1採用類比方式實現回授電路14，供電電路3採用數位方式實現回授電路34，增加供電電路3之穩定性，同時仍提高運作效率及降低電路面積。
第4圖係為供電電路3之訊號波形圖，包括3取電時窗，分別對應於三個控制電壓VG大於高壓訊號VHV的時段，第一取電時窗介於時間t1至t4之間，第二取電時窗介於時間t6至t8之間，第三取電時窗介於時間t10至t12之間。於3取電時窗之中，充電電路12對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD實質上增加；於3 取電時窗之外，儲存電路Cs被放電，輸出電壓VDD降低。輸出電壓VDD維持於上限電壓VDD-Top及下限電壓VDD-Bottom之間。例如上限電壓VDD-Top可為12V，下限電壓VDD-Bottom可為10V。在時間t0至t1之間、t4至t6之間、t8至t10之間，控制電壓VG小於高壓訊號VHV，輸出電路Q3截止，充電電路12停止對儲存電路Cs充電，儲存電路Cs持續放電，故輸出電壓VDD降低。
在時間t1及t2之間，控制電壓VG大於高壓訊號VHV，輸出電路Q3導通，充電電路12對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD上升，第一取電時窗開啟。在時間t2及t3之間，高壓訊號VHV持續下降而不再高於儲存電路Cs所維持的輸出電壓VDD，高壓訊號VHV無法繼續對儲存電路Cs充電，故輸出電壓VDD下降。在時間t3至t4之間，高壓訊號VHV越過谷底後持續上升而再次高於儲存電路Cs所維持的輸出電壓VDD，高壓訊號VHV恢復對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD再次上升。在時間點t4，控制電壓VG開始小於高壓訊號VHV，第一取電時窗關閉，輸出電壓VDD到達峰值。在時間t4至t6之間，輸出電路Q3截止，充電電路12停止對儲存電路Cs充電，故輸出電壓VDD降低。於時間t4經過預定延遲時間後，在時間t5，回授電路34依據前一週期(例如：時間t0至t4)對應輸出電壓VDD代表值Vs(1)產生更新後的調變電壓Vc4(1)，充電電路12依據時間t5之更新後調變電壓Vc4(1)降低控制電壓VG。
在時間t6及t8之間，控制電壓VG大於高壓訊號VHV，輸出電路Q3導通，充電電路12對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD上升，第二取電時窗開啟；但隨著高壓訊號VHV持續下降到波谷附近，高壓訊號VHV不再高於儲存電路Cs的輸出電壓VDD，使得高壓訊號VHV無法對儲存電路Cs充電；故對應高壓訊號VHV波谷附近時段，輸出電壓VDD下降。在時間點t7，高壓訊號VHV越過谷底 後持續上升而再次高於儲存電路Cs所維持的輸出電壓VDD，高壓訊號VHV恢復對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD再次上升。在時間點t8，控制電壓VG開始小於高壓訊號VHV，第二取電時窗關閉，輸出電壓VDD到達峰值。在時間t8至t10之間，輸出電路Q3截止，充電電路12停止對儲存電路Cs充電，故輸出電壓VDD降低。於時間t8經過預定延遲時間後，在時間t9，回授電路34依據前一週期(例如：時間t4至t8)對應輸出電壓VDD之代表值Vs(2)再次產生更新後的調變電壓Vc4(2)，充電電路12依據時間t9之更新後調變電壓Vc4(2)降低控制電壓VG。
在時間t10及t12之間，控制電壓VG大於高壓訊號VHV，輸出電路Q3導通，充電電路12對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD上升，第三取電時窗開啟；但隨著接著高壓訊號VHV持續下降到波谷附近，高壓訊號VHV不再高於儲存電路Cs的輸出電壓VDD，使得高壓訊號VHV無法對儲存電路Cs充電；故對應高壓訊號VHV波谷附近時段，輸出電壓VDD下降。在時間點t11，高壓訊號VHV越過谷底後持續上升而再次高於儲存電路Cs所維持的輸出電壓VDD，高壓訊號VHV恢復對儲存電路Cs充電，輸出電壓VDD再次上升。在時間點t12，控制電壓VG開始小於高壓訊號VHV，第三取電時窗關閉，輸出電壓VDD到達峰值。在時間t12至下個取電時窗開啟前，輸出電路Q3截止，充電電路12停止對儲存電路Cs充電，故輸出電壓VDD降低。於時間t12經過預定延遲時間後，在時間t13，回授電路34依據前一週期(例如：時間t8至t12)對應輸出電壓VDD之代表值Vs(3)再次產生更新後的調變電壓Vc4(3)，充電電路12依據時間t13之更新後調變電壓Vc4(3)增加控制電壓VG。
第5圖係為本發明實施例中一種電源供應器5之方塊圖。電源供應器5包括供電電路50、脈衝寬度調製信號產生器52及功率開關54。供電電路50可由 供電電路1或供電電路3實現，提供電壓VDD至脈衝寬度調製信號產生器52，脈衝寬度調製信號產生器52可提供脈衝寬度調製信號SPWM來控制功率開關54，脈衝寬度調製信號產生器52耦接於供電電路之電源電能端N2，可自電源電能端N2接收電能來維持脈衝寬度調製信號產生器52運作。因應所接收到的脈衝寬度調製信號SPWM，功率開關54可選擇性地導通或截止以進行電源轉換，如此依據脈衝寬度調製信號SPWM改變功率開關54導通的頻率與工作週期(duty cycle)，進而調控電源供應器5的輸出電壓VOUT。
電源供應器5採用供電電路1或供電電路3產生電壓VDD，提高運作效率，同時降低電路面積。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:供電電路
10:整流電路
12:充電電路
14:回授電路
140:控制電路
142:阻抗路徑
Cin:輸入電容
Cs:儲存電路
D1,D2:二極體
D3:箝位電路
Ic:充電電流
N1:負相關調變輸入端
N2:電源電能端
Q2:放大電路
Q3:輸出電路
Q1:可變電阻
R1至R5:電阻
SPWM:脈衝寬度調製信號
VAC:輸入電壓
Vc1:放大電壓
Vc2:調變電壓
VDD:電壓
VG:控制電壓
VHV:高壓訊號
Vref:參考電壓
VSS:接地電壓

Claims (10)

  1. 一種供電電路，包括：一整流電路，用以接收一輸入電壓以產生一整流電能；一充電電路，耦接於該整流電路，具有一負相關調變輸入端與一電源電能端，該負相關調變輸入端用以接收一調變電壓，並依據該調變電壓來選擇性地於該電源電能端輸出一充電電流，該充電電流大小與該調變電壓大小為負相關；一回授電路，耦接於該負相關調變輸入端，用以接收一高壓訊號與一輸出電壓，並輸出該調變電壓至該負相關調變輸入端；以及一儲存電路，耦接於該電源電能端，用以由該充電電流充電以拉高該電源電能端之該輸出電壓；其中，該回授電路依據該輸出電壓，以正相關方式來調整該調變電壓；以及該高壓訊號係與該調變電壓呈現正相關。
  2. 如請求項1所述之供電電路，其中該充電電路包括：一放大電路，耦接於一阻抗路徑，用以依據該調變電壓產生一第一電流；一第一電阻，耦接於該整流電路；一第二電阻，耦接於該第一電阻、該阻抗路徑及該放大電路，用以依據該第一電流建立一控制電壓，該控制電壓係與該調變電壓成負相關；一第三電阻，耦接於該放大電路及一接地端之間；一箝位電路，耦接於該第一電阻及該放大電路，用以將該控制電壓限制於一箝位電壓之內；以及一輸出電路，耦接於該第二電阻、該放大電路及該箝位電路，用以依據該 控制電壓調整流經該輸出電路之一充電電流。
  3. 如請求項2所述之供電電路，其中該控制電壓係負相關於該高壓訊號。
  4. 如請求項2所述之供電電路，其中該放大電路係為一第一電晶體，及該輸出電路係為一第二電晶體。
  5. 如請求項1所述之供電電路，其中該回授電路依據一參考電壓及該輸出電壓間的差值來調整該調變電壓，該回授電路依據該參考電壓及該輸出電壓間的差值，以負相關方式來調整該調變電壓。
  6. 如請求項5所述之供電電路，其中該回授電路包括：一控制電路，用以依據一參考電壓及該輸出電壓輸出一放大電壓；一阻抗路徑，耦接於該充電電路，以接收該整流電能，該阻抗路徑包括：一可變電阻，具有一第一端耦接於該充電電路，一第二端耦接於一接地端，及一控制端，該控制端接收該放大電壓而提供一調變電阻值，該放大電壓與該調變電阻值係為負相關；其中，當該放大電壓增加時則該調變電阻值下降，並使該調變電壓下降，當該放大電壓下降時則該調變電阻值上升，並使該調變電壓上升。
  7. 如請求項6所述之供電電路，其中該阻抗路徑更包括一第四電阻與一第五電阻，該第四電阻具有一第一端耦接於該充電電路，一第二端耦接於該可變電阻；該第五電阻耦接於該可變電阻第二端及該接地端之間。
  8. 如請求項6所述之供電電路，其中該控制電路係為一運算放大器，包括一第一輸入端，用以接收該參考電壓，一第二輸入端，用以接收該輸出電壓，及一輸出端，用以產生該放大電壓。
  9. 如請求項1所述之供電電路，其中該回授電路包括：一類比數位轉換器，耦接於該儲存電路，用以依據該輸出電壓產生一代表值，及將該代表值轉換為一數位訊號；一阻抗路徑，耦接於該充電電路，以接收該整流電能，該阻抗路徑包括：一可變電阻，具有一第一端耦接於該充電電路，一第二端與一控制端，該控制端接收該數位訊號而提供一調變電阻值；及其中，當該輸出電壓為一較低輸出電壓時，轉換所得的該數位訊號使該可變電阻的該調變電阻值具有一較低調變電阻值，並使該調變電壓具有一較低調變電壓；其中，當該輸出電壓為一較高輸出電壓時，轉換所得的該數位訊號使該可變電阻的該調變電阻值具有一較高調變電阻值，並使該調變電壓具有一較高調變電壓，其中，該較低輸出電壓低於該較高輸出電壓，該較低調變電阻值小於該較高調變電阻值，該較低調變電壓小於該較高調變電壓。
  10. 一種電源供應器，包括如請求項1所述之供電電路，其中該電源供應器更包括有：一功率開關，用以選擇性地導通或截止以進行電源轉換，以調控該電源供應器的一輸出電壓；及一脈衝寬度調製信號產生器，用以提供一脈衝寬度調製信號來控制該功率 開關，該脈衝寬度調製信號產生器耦接於該供電電路之該電源電能端，用以自該電源電能端接收電能來維持該脈衝寬度調製信號產生器運作。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078271A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Mitsumi Electric Co., Ltd. Ｄｃ－ｄｃコンバータおよび電源制御用半導体集積回路
CN104052315A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 原景科技股份有限公司 降压式交直流转换器
CN105529799A (zh) * 2014-09-28 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
US9362843B2 (en) * 2012-08-13 2016-06-07 Fairchild Korea Semiconductor Ltd Switch control device, power supply device comprising the same, and driving method of power supply device utilizing turn-on period half-on time point detection
TWI556545B (zh) * 2014-07-09 2016-11-01 Charge control circuit, flyback power conversion system and charging control method
JP6092604B2 (ja) * 2012-12-10 2017-03-08 ローム株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
CN109905042A (zh) * 2019-03-20 2019-06-18 深圳市创芯微微电子有限公司 一种电源设备及其电源电路
TWI674741B (zh) * 2017-09-22 2019-10-11 大陸商Ｏｐｐｏ廣東移動通信有限公司 電源供應電路、電源供應裝置和控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7253403B2 (en) * 2004-04-21 2007-08-07 Indiana University Research And Technology Corporation Control system for a power supply
IT1392263B1 (it) * 2008-12-15 2012-02-22 St Microelectronics Des & Appl Regolatore lineare di tipo low-dropout e corrispondente procedimento
IT1392262B1 (it) * 2008-12-15 2012-02-22 St Microelectronics Des & Appl "regolatore lineare di tipo low-dropout con efficienza migliorata e procedimento corrispondente"
JP5648316B2 (ja) * 2010-05-18 2015-01-07 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
CN105811747A (zh) * 2016-05-17 2016-07-27 无锡芯朋微电子股份有限公司 具有使能控制的高压电源系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078271A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Mitsumi Electric Co., Ltd. Ｄｃ－ｄｃコンバータおよび電源制御用半導体集積回路
US8456143B2 (en) * 2007-12-14 2013-06-04 Mitsumi Electric Co., Ltd. DC-DC converter and semiconductor integrated circuit for controlling power source
US9362843B2 (en) * 2012-08-13 2016-06-07 Fairchild Korea Semiconductor Ltd Switch control device, power supply device comprising the same, and driving method of power supply device utilizing turn-on period half-on time point detection
JP6092604B2 (ja) * 2012-12-10 2017-03-08 ローム株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
CN104052315A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 原景科技股份有限公司 降压式交直流转换器
TWI556545B (zh) * 2014-07-09 2016-11-01 Charge control circuit, flyback power conversion system and charging control method
CN105529799A (zh) * 2014-09-28 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置
TWI674741B (zh) * 2017-09-22 2019-10-11 大陸商Ｏｐｐｏ廣東移動通信有限公司 電源供應電路、電源供應裝置和控制方法
CN109905042A (zh) * 2019-03-20 2019-06-18 深圳市创芯微微电子有限公司 一种电源设备及其电源电路

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