TWI773084B - 多輸出的電源供應器及其功率分配控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明的電源供應器包含電源轉換模組及二切換模組，該電源轉換模組的二電源輸出端分別通過該二切換模組選擇性的導通或不導通二個對外的輸出埠。因此，該電源供應器可以根據該二輸出埠的需求功率及二電源輸出端的額定功率，控制由哪一電源輸出端供電至哪一電源輸出埠，或者由二電源輸出端合併輸出；如此一來，該電源轉換模組的二電源輸出端可以分別針對不同的額定功率進行最佳化設計，增加最佳轉換效率之設計範圍，對使用者而言亦不須根據不同的額定功率選擇不同的輸出埠，同時達到提升使用便利性之目的。

Description

多輸出的電源供應器及其功率分配控制方法

一種電源供應器及其功率分配控制方法，尤指一種多輸出的電源供應器及其功率分配控制方法。

近年來消費型電子產品越來越多元且貼近生活需求，多數使用者往往隨身攜帶一種以上的電子產品，且經常包含需要較大輸出功率的電子產品，例如現有的平板電腦或筆記型電腦，額定之需求功率例如為45W或以上等。因此，一電源供應器具有多個輸出埠，各該輸出埠能同時提供輸出電能，且單一輸出埠具有較大的總輸出功率的是主要需求產品之一。

請參閱圖10所示，因應上述需求，現有多輸出電源供應裝置包含一第一交直流轉換單元A/D1、一第二交直流轉換單元A/D2、一第一開關SW1、一第二開關SW2、一第三開關SW3、一第一輸出埠O/P1及一第二輸出埠O/P2。該第一交直流轉換單元A/D1及該第二交直流轉換單元A/D2皆接收一交流輸入電源AC，且該第一交直流轉換單元A/D1有一第一輸出端P1，該第二交直流轉換單元A/D2具有一第二輸出端P2。該第一開關SW1電連接於該第一輸出端P1及該第一輸出埠O/P1之間，該第二開關SW2電連接於該第二輸出端P2及該第二輸出埠O/P2之間，而該第三開關SW3電連接於該第一交直流轉換單元A/D1的第一輸出端P1及該第二交直流轉換單元A/D2的第二輸出端P2之間。

其中，當第一開關SW1為導通且第二開關SW2與第三開關SW3為開路時，該第一交直流轉換單元A/D1可通過該第一開關SW1對該第一輸出埠 O/P1輸出一第一直流電源；當第二開關SW2為導通且第一開關SW1與SW3為開路時，該第二交直流轉換單元A/D2可通過該第二開關SW2對該第二輸出埠O/P2輸出一第二直流電源。當第三開關SW3為導通時，可控制第一開關SW1為導通且第二開關SW2為開路，或者可控制第二開關SW2為導通且第一開關SW1為開路，以將該第一交直流轉換單元A/D1及該第二交直流轉換單元A/D2並聯至第一輸出埠O/P1或該第二輸出埠O/P2。故當第一交直流轉換單元A/D1及第二交直流轉換單元A/D2並聯時，其合併輸出以達到較大的總輸出功率。為了便於使用者在使用時不須刻意選擇輸出埠，一般會設計該第一交直流轉換單元A/D1及第二交直流轉換單元A/D2有相同的轉換功率。

以下舉例說明該多輸出電源供應裝置的應用實例。

假設該第一交直流轉換單元A/D1及第二交直流轉換單元A/D2的額定轉換功率為45W，該電源供應裝置之額定總輸出功率(最高輸出功率)為90W。當該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2分別連接一45W以下的需電裝置時，該第一開關SW1及該第二開關SW2導通，該第三開關SW3不導通，該第一交直流轉換單元A/D1及第二交直流轉換單元A/D2分別各自對該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2供電。然而，當該第一輸出埠O/P1連接一需求功率為75W的需電裝置時，該電源裝置控制該第一開關SW1導通，該第二開關SW2不導通，該第三開關SW3不導通。如此一來，該第一交直流轉換單元A/D1的第一輸出端P1及該第二交直流轉換單元A/D2的第二輸出端P2皆連接至第一輸出埠O/P1並對第一輸出埠O/P1供電，使得該第一輸出埠O/P1的供電足以提供該75W需求功率，而此時該第二輸出埠O/P2則未供電。

也就是說，第一輸出埠O/P1及第二輸出埠O/P2分別只能同時輸出45W以下的功率，或合併至其中一輸出埠以輸出45W以上90W以下之功率。舉例而言，當該需電裝置連接至第一輸出埠O/P1，且其需求功率為20W時，其 會接收到第一交直流轉換單元A/D1提供之輸出電源；當該需求功率為50W時，其會接收到該第一交直流轉換單元A/D1及第二電壓器的合併輸出電源，由於該第二交直流轉換單元A/D2通過該第三開關SW3連接至該第一輸出埠O/P1，該第二輸出埠O/P2未提供輸出電源。然而，此時該電源供應裝置整體而言仍有40W的閒置功率，形成浪費。

換句話說，該電源供應器的各該輸出埠只能同時輸出總輸出功率的一半或以下。當其中一輸出埠的需求功率稍高於總輸出功率的一半時，另一輸出埠則無法進行供電，造成使用上的不便及轉換輸出設計上的限制及浪費。因此，現有技術的多輸出電源供應裝置勢必須進一步改良。

有鑑於現有的多輸出電源供應裝置在電源輸出切換設計上的限制導致容易發生供電轉換效率不佳及使用上的不便，本發明提供一種多輸出的電源供應器，包含：一第一輸出埠；一第二輸出埠；一電源轉換模組，具有一第一電源輸出端及一第二電源輸出端，由該第一電源輸出端輸出一第一輸出電源，以及由該第二電源輸出端輸出一第二輸出電源；一第一切換模組，電連接於該第一電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠之間，且將該第一電源輸出端選擇性地導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠的其中之一，或將該第一電源輸出端選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠； 一第二切換模組，電連接於該第二電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠之間，且將該第二電源輸出端選擇性地導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠的其中之一，或將該第二輸出端選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠。

本發明的電源供應器的該第一切換模組及該第二切換模組分別介接該第一電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠，以及該第二電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠。藉由該第一切換模組及該第二切換模組，電源轉換模組的第一電源輸出端可以選擇性地對該第一輸出埠或該第二輸出埠提供第一輸出電源，而該第二電源輸出端同時可以選擇性地對該第一輸出埠或該第二輸出埠提供第二輸出電源。因此，該第一電源輸出端及該第二電源輸出端不僅能夠同時對其中一輸出埠合併輸出以提供較高的輸出功率，也可以各自對任一輸出埠進行輸出。

由於該第一電源輸出端及該第二電源輸出端可以各自對任一輸出埠進行輸出，即使該電源供應器的該第一電源輸出端及該第二電源輸出端的額定功率不相同，對使用者而言，該二輸出埠的使用方法相同，不須根據需電裝置的需求功率刻意選擇輸出埠。

本發明還提供一種輸出的電源供應器功率分配控制方法，包含以下步驟：當偵測到該第一輸出埠有一第一需求功率，則判斷該第一需求功率是否大於該第一電源輸出端的一第一額定功率；若是，將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠；若否，進一步判斷該第一需求功率是否大於該第二輸出端的一第二額定功率； 若該第一需求功率小於該第一額定功率且大於該第二額定功率，將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠；若該第一需求功率小於該第二額定功率，將該第一電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠。

在本方法中，由於該第一電源輸出端的第一輸出電源及該第二電源輸出端的第二輸出電源可以任意分配至第一或第二輸出埠，當其中一連接埠先產生一第一需求功率時，可根據該第一需求功率與該第一額定功率及第二額定功率之比較決定由第一電源輸出端、第二電源輸出端或二者合併提供電源，以達到最佳的輸出效率。

更進一步而言，由於該第一電源輸出端及該第二電源輸出端的額定功率可以設定為不相同，因此能夠分別根據各自的額定功率進行最佳化設計，並因此在不同使用情境下有更佳的整體轉換效率。舉例而言，該第一電源輸出端之額定功率為60W，該第二電源輸出端的額定功率為30W，該電源供應器的總輸出功率為90W。當其中一輸出埠的一需求功率為20W時，該輸出埠將提供該第二電源輸出端的第二輸出電源；當其中一輸出埠的需求功率為50W時，該輸出埠將提供該第一電源輸出端的第一輸出電源，此時另一輸出埠仍可提供另一需電裝置該第二電源輸出端30W之供電；當其中一輸出埠的需求功率為75W時，該輸出埠將提供該第一電源輸出端及第二電源輸出端的合併輸出電源。

由以上敘述可知，本發明的電源供應器中的電源轉換模組可以根據多個不同的額定功率進行最佳化設計，因而提供該電源供應器在不同使用情境中較佳的轉換效率；對使用者而言同樣能夠任意選擇一輸出埠連接需電裝 置，並得到效率較佳的輸出電源，在提高電源供應器的運作轉換效率的同時提升使用便利性，克服現有技術的多輸出電源供應器效能設計及使用受限的問題。

10:電源轉換模組

11:交直流轉換單元

12:第一直流變壓單元

121:第一降壓轉換器

122:第一控制器

13:第二直流變壓單元

131:第二降壓轉換器

132:第二控制器

14:第三直流變壓單元

20:第一切換模組

SW1:第一開關

SW2:第二開關

SW5:第五開關

30:第二切換模組

SW3:第三開關

SW4第四開關

SW6:第六開關

40:控制模組

50:第三切換模組

SW7:第七開關

SW8:第八開關

SW9:第九開關

61:第一基礎電源提供單元

62:第二基礎電源提供單元

N1:第一電源輸出端

N2:第二電源輸出端

N3:第三電源輸出端

O/P1:第一輸出埠

O/P2:第二輸出埠

AC:交流輸入電源

A/D1:第一交直流轉換單元

A/D2:第二交直流轉換單元

P1:第一輸出電源

P2:第二輸出電源

圖1係本發明多輸出的電源供應器的一電路方塊示意圖。

圖2係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖3係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖4係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖5係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖6及圖7係本發明的功率分配控制方法的一流程示意圖。

圖8係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖9係本發明多輸出的電源供應器的一較佳實施例的電路方塊示意圖。

圖10係現有多輸出的電源供應器的電路方塊示意圖。

請參閱圖1所示，本發明的多輸出的電源供應器包含一第一輸出埠O/P1、一第二輸出埠O/P2、一電源轉換模組10、一第一切換模組20及一第二切換模組30。該電源轉換模組10具有一第一電源輸出端N1及一第二電源輸出端N2，且該電源轉換模組10將一交流輸入電源AC轉換並產生為一第一輸出電源及一第二輸出電源，由該第一電源輸出端N1輸出該第一輸出電源，且由該第二電源輸出端N2輸出該第二輸出電源，該第一電源輸出端N1及該第二電源輸出端N2的額定功率較佳為不相同。該第一切換模組20的一輸入端電連接該第一電 源輸出端N1，該第一切換模組20的兩輸出端分別電連接該第一輸出埠O/P1與該第二輸出埠O/P2，且該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1選擇性地導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2的其中之一，或將該第一電源輸出端N1擇性地導通或不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2。該第二切換模組30的一輸入端電連接該第一電源輸出端N1，該第二切換模組30的兩輸出端分別電連接該第一輸出埠O/P1與該第二輸出埠O/P2，且該第二切換模組30將該第二輸出端N2選擇性地導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2的其中之一，或將該第二輸出端N2選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2。

較佳的，該第一切換模組20及該第二切換模組30的配置係在該第一電源輸出端N1、該第二電源輸出端N2與該第一輸出埠O/P1、該第二輸出埠O/P2之間分別設置一可控之電子切換開關，以達到在該第一電源輸出端N1與該第一輸出埠O/P1、該第二輸出埠O/P2之間，以及在該第二電源輸出端N2與該第一輸出埠O/P1、該第二輸出埠O/P2之間，分別選擇性地導通或不導通的之目的。

請參閱圖2所示，更詳細的說，該第一切換模組20包含一第一開關SW1及一第二開關SW2，而該第二切換模組30包含一第三開關SW3及一第四開關SW4。其中，該第一開關SW1電連接於該第一電源輸出端N1及該第一輸出埠O/P1之間，該第二開關SW2電連接於該第一電源輸出端N1及該第二輸出埠O/P2之間，該第三開關SW3電連接於該第二電源輸出端N2及該第一輸出埠O/P1之間，該第四開關SW4電連接於該第二電源輸出端N2及該第二輸出埠O/P2之間。該第一至第四開關SW4可以分別被控制為導通或不導通(即：開路)，以分別控制該第一電源輸出端N1、第二電源輸出端N2對該第一輸出埠O/P1或該第二輸出埠O/P2提供輸出電源。

請參閱下表(表一)所示，通過控制該第一至第四開關SW1~SW4分別的導通及不導通(開路)狀態，則控制該第一輸出電源P1及該第二輸出電源P2分配到該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2之狀態。其中第一開關SW1至第四開關SW4欄位中的「O」表示導通，「X」表示不導通，而該第一輸出埠O/P1及第二輸出埠O/P2的欄位中的「P1」表示提供第一輸出電源，「P2」表示提供第二輸出電源，「P1+P2」表示由第一及第二輸出電源之合併輸出，NO表示沒有提供輸出電源。

請參閱圖3所示，較佳的，該電源供應器還包含一控制模組40，該控制模組40電性連接該第一輸出埠O/P1、該第二輸出埠O/P2、該第一切換模組20、及該第二切換模組30。該控制模組40偵測該第一輸出埠O/P1的一第一需求功率，以及偵測該第二輸出埠O/P2的一第二需求功率，並根據該第一需求功率及該第二需求功率控制該第一切換模組20將第一電源輸出端N1選擇性地導通該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2的其中之一，或該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2二者皆導通/不導通，以及控制該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2選擇性地導通該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2的其中之一，或該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2二者皆導通/不導通。該控制模組40 較佳係通過一電源供應協定(Power Delivery Protocol；PD Protocol)與連接該第一輸出埠O/P1的一第一需電裝置通訊以偵測該第一需求功率，且同樣可通過該電源供應協定與連接該第二輸出埠O/P2的一第二需電裝置通訊以偵測該第一需求功率。該控制模組40可通過控制該第一至第四開關SW4達到上述控制目的。在本發明的一實施例中，該控制模組40可為一控制晶片。

由上表(表一)可知，該第一輸出電源P1及該第二輸出電源P2分配到該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2至少有以下數種方式：該第一輸出電源P1提供至第一輸出埠O/P1且該第二輸出電源P2提供至第二輸出埠O/P2、該第一輸出電源P1提供至第二輸出埠O/P2且該第二輸出電源P2提供至第一輸出埠O/P1、該第一輸出電源P1及該第二輸出電源P2皆提供至第一輸出埠O/P1、或該第一輸出電源P1及該第二輸出電源P2皆提供至第二輸出埠O/P2等。

請參閱圖4所示，在一實施例中，該電源轉換模組10包含一交直流轉換單元11、一第一直流變壓單元12及一第二直流變壓單元13。該交直流轉換單元11接收一交流輸入電源AC，將該交流輸入電源AC轉換為一直流電源，該第一直流變壓單元12電連接該交直流轉換單元11以接收該直流電源，並將該直流電源轉換為該第一輸出電源P1由該第一電源輸出端N1輸出，該第二直流變壓單元13電連接該交直流轉換單元11以接收該直流電源，並將該直流電源轉換為該第二輸出電源P2由該第二電源輸出端N2輸出。

請進一步參閱圖5所示，較佳的，該交直流轉換單元11包含一返馳式轉換器(Flyback Converter)，該第一直流變壓單元12包含一第一降壓轉換器121(Buck Converter)及一第一控制器122，該第二直流變壓單元13包含一第二降壓轉換器131及一第二控制器132。

該電源轉換模組10係由該交直流轉換單元11將該交流輸出電源AC轉換為直流電源後，由第一直流變壓單元12及第二直流變壓單元13分別將該 直流電源轉換為第一輸出電源P1及第二輸出電源P2，再由該第一切換模組20及該第二切換模組30將第一及第二輸出電源P1、P2分配到第一及/或第二輸出埠O/P1、O/P2。如此一來，不須針對每一輸出埠個別設置一交直流轉換單元，減少隔離式轉換器所增加的空間，且該第一直流變壓單元12及第二直流變壓單元13可分別根據第一電源輸出端N1的第一額定功率及第二電源輸出端N2的第二額定功率進行最佳化設計，分別提供較佳的轉換效率，並對整體而言提供更寬範圍的高轉換效率電源。在本實施例中，該第一電源輸出端N1的第一額定功率係該第一直流變壓單元12的最佳轉換功率，而該第二電源輸出端N2的第二額定功率係該第二直流變壓單元13的最佳轉換功率。

在本實施例中，該控制模組40包含該第一直流變壓單元12的第一控制器122及第二直流電壓單元13的第二控制器132。其中，該第一控制器122電性連接該第一輸出埠O/P1以偵測該第一輸出埠O/P1的第一需求功率，且電性連接該第一切換模組20。該第二控制器132電性連接該第二輸出埠O/P2以偵測該第二輸出埠O/P2的第二需求功率，且電性連接該第二切換模組30。該第一控制器122及該第二控制器132互相電連接以通訊並交換該第一需求功率及該第二需求功率。如此一來，該第一控制器122及第二控制器132皆得知該第一需求功率及第二需求功率，並分別據以控制該第一切換模組20及第二切換模組30。

本實施例中的控制模組40包含第一直流變壓單元12的第一控制器122及第二直流電壓單元12的第二控制器132，並且第一及第二控制器122、132之間直接通訊以協同獲得第一需求功率及第二需求功率，如此一來不須設置一額外的處理器作為控制模組40以進行第一及第二切換模組20、30的控制。

較佳的，該第一電源輸出端N1的第一額定功率與該第二直流變壓單元13的第二額定功率不同。也就是說，該第一直流變壓單元12及該第二直 流變壓單元13分別根據二種輸出功率進行最佳化設計，使得該電源供應器具有更寬的最佳化設計範圍。也就是說，當需電裝置連接到其中一輸出埠，使得該輸出埠有一需求功率時，可以藉由該第一切換模組20、第二切換模組30選擇額定功率高於且較接近該需求功率的輸出電源提供至該其中一輸出埠。以下將以該第一額定功率大於該第二額定功率，且係該第一輸出埠O/P1先連接該第一需電裝置而有一第一需求功率為前提進行說明。須注意的是，當該第二輸出埠O/P2先有一第二需求功率時，同樣以「選擇額定功率高於且較接近該需求功率的輸出電源提供至該輸出埠」之邏輯進行判斷並提供輸出電源至第二輸出埠，本發明在此不加以贅述。

在一較佳實施例中，當該控制模組40偵測到該第一輸出埠O/P1有一第一需求功率時，該控制模組40判斷該第一需求功率是否大於該第一額定功率。若是，該控制模組40控制該第一切換模組20R將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1，且控制該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1；若否，該控制模組40進一步判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率；若該第一需求功率小於該第一額定功率且大於該第二額定功率，該控制模組40控制該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1，且控制該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2不導通至及該第一輸出埠O/P1及第二輸出埠O/P1，即該第一需求功率由該第一電源輸出端N1的第一輸出電源提供；若該第一需求功率小於該第二額定功率，該控制模組40控制該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2，且控制該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1，即該第一需求功率由該第二電源輸出端的第二輸出電源提供。

請一併參閱圖6所示，綜上所述，本發明的功率分配控制方法包含以下步驟： 當偵測到該第一輸出埠O/P1有一第一需求功率(S101)，則判斷該第一需求功率是否大於該第一額定功率(S102)；若是，將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2，且將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2(S103)；若否，進一步判斷該第一需求功率是否大於該第二輸出端的該第二額定功率(S104)；若該第一需求功率小於該第一額定功率且大於該第二額定功率，將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2，且將該第二電源輸出端N2不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2(S105)；若該第一需求功率小於該第二額定功率，將該第一電源輸出端N1不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2，且將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2(S106)。

以下假設該第一電源輸出端N1之第一額定功率為60W，該第二電源輸出端N2的第一額定功率為30W。

在第一種使用情境下，當第一輸出埠O/P1的一需求功率小於第二額定功率，例如為20W時，該電源供應器有三種可行之選功率分配方式：第一種為將第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1，第二種為將第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1，第三種為將該第一電源輸出端N1、第二電源輸出端N2皆導通至該第一輸出埠O/P1。根據降壓轉換效率之通常知識可知，由於該第二電源輸出端N2的第二額定功率(30W)最接近該第一需求功率(20W)，由該第二輸出電源P2供電有最佳的供電校率。因此，該控制模組40控制該第二切換模組30將第二電源輸出端N2導通該第一輸出埠O/P1，而該第一電源輸出端N1則不導通至第一輸出埠O/P1或第二輸出埠O/P2。

在第二種使用情境下，當第一輸出埠O/P1的第一需求功率在第一額定功率及第二額定功率之間，例如為50W時，該電源供應器有二種可行之選功率分配方式：第一種為將第一電源輸出端N1及該第二電源輸出端N2皆導通至該第一輸出埠O/P1，第二種為僅將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1，而該第二電源輸出端N2不導通至該第一輸出埠O/P1。由於該第一電源輸出端N1的第一額定功率已足以負擔該需求功率，將第二電源輸出端N2的第二輸出電源P2同時提供至第一輸出埠O/P1會導致功率浪費，因此第二種為較佳方式。因此，該控制模組40控制該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1導通至第一輸出埠O/P1，而該第二切換模組30則該第二電源輸出端N2不導通至該第一輸出埠O/P1及該第二輸出埠O/P2，以將該第一電源輸出端N1的第一輸出電源P1提供至第二輸出埠O/P2的需電裝置。

如此一來，當該第二輸出埠O/P2額外連接另一需電裝置時，控制模組40則控制該第二切換模組30切換導通該第二電源輸出端N2及該第二輸出埠O/P2，而該第二電源輸出端N2及該第一輸出埠O/P1之間維持不導通，以將該第二電源輸出端N2的第二輸出電源P2提供至第二輸出埠O/P2。

由於本發明的電源供應器的第一切換模組20及第二切換模組30使得該第一電源輸出端N1及第二電源輸出端N2的輸出功率可以彈性地分配，即使當該連接至其中一輸出埠的需電裝置的需求功率大於該電源供應器的總額定功率的一半，只要該需求功率仍小於該第一、第二電源輸出端N2中較大的其中一額定功率，該控制模組40只須將足以提供該需求功率的輸出電源切換提供至該任一輸出埠即可提供足夠的功率，而此時另一電源輸出端的輸出電源仍然閒置，並可在另一需電裝置連接到另一輸出埠時用以供電。

在第三種使用情境下，當第一輸出埠O/P1的需求功率大於該第一額定功率，例如為75W時，為了提供足夠的輸出功率，該控制模組40控制該 第一切換模組20及第二切換模組30將第一電源輸出端N1及第二電源輸出端N2皆導通該第一輸出埠O/P1，使得該第一電源輸出端N1及該第二電源輸出端N2的第一輸出電源P1及第二輸出電源P2合併輸出至該第一輸出埠O/P1。

進一步的，當該第一輸出埠O/P1先有一第一需求功率，而該第二輸出埠O/P2才有一第二需求功率時，該控制模組40判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率。若是，該控制模組40控制該第一切換模組20導通該第一電源輸出端N1及該第一輸出埠O/P1，且控制該第二切換模組30導通該第二電源輸出端N2及該第二輸出埠O/P2；若否，該控制模組40控制該第一切換模組20導通該第一電源輸出端N1及該第二輸出埠O/P2，且控制該第二切換模組30導通該第二電源輸出端N2及該第一輸出埠O/P1。

請參閱圖7所示，也就是說，本發明的控制方法進一步包含以下步驟：當進一步偵測到該第二輸出埠O/P2有一第二需求功率(S201)，則判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率(S202)；若是，將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1但不導通'至該第二輸出埠O/P2，且將該第二電源輸出端N2導通至該第二輸出埠O/P2但不導通至該第一輸出埠O/P1(S203)；若否，將該第一電源輸出端N1導通至該第二輸出埠O/P2但不導通至該第一輸出埠O/P1，且將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2(S204)。

在本實施例中，當第一輸出埠O/P1先被連接一需電裝置而有該第一需求功率，而後該第二輸出埠O/P2連接另一需電裝置而有該第二需求功率時，該控制模組40單純比較該第一、第二需求功率及該第一、第二電源輸出端N1、N2的額定功率。只有當該第一需求功率小於該較小的第二額定功率時， 該控制模組40控制該第二切換模組30導通該第二電源輸出端N2及該第一輸出埠O/P1，將該第二輸出電源P2提供至第一輸出埠O/P1，避免以額定功率較高的第一輸出電源P1供應該較低的第一需求功率而導致效率不佳。在其他情形下，皆將第一輸出電源P1提供至第一輸出埠O/P1，第二輸出電源P2提供至第二輸出埠O/P2。

請參閱圖8所示，在本發明的另一較佳實施例中，該電源供應器進一步包含一第一基礎電源提供單元61及一第二基礎電源提供單元62。該第一基礎電源提供單元61電連接於該第一電源輸出端N1及該第一輸出埠O/P1之間，而該第二基礎電源提供單元62電連接於該第一電源輸出端N1及該第一輸出埠O/P1之間。當該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1導通至該第二輸出埠O/P2但不導通至該第一輸出埠O/P1，且該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2導通至該第二輸出埠O/P2但不導通至該第一輸出埠O/P1，該第一基礎電源提供單元61接收該第一輸出電源P1，將該第一輸出電源P1轉換為一基礎輸出電源並提供至該第一輸出埠O/P1；當該第一切換模組20將該第一電源輸出端N1導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2，且該第二切換模組30將該第二電源輸出端N2導通至該第一輸出埠O/P1但不導通至該第二輸出埠O/P2，該第二基礎電源提供單元62接收該第二輸出電源P2，將該第二輸出電源P2轉換為一基礎輸出電源並提供至該第一輸出埠O/P1。

在本實施例中，當其中一輸出埠的需求功率高於該較高的第一額定功率，而該第一切換模組20及第二切換模組30將第一電源輸出端N1及第二電源輸出端N2都導通該輸出埠以供應該需求功率時，該第一基礎電源提供單元61及第二基礎電源提供單元62用於將該第一輸出電源P1或該第二輸出電源P2額外轉換為一較低的基礎輸出電源，例如是一5V/1A的基礎輸出電源，並提供至另一輸出埠，以使該另一輸出埠也能有一基礎輸出電源，避免該另一輸出埠完 全無法供電。也就是說，在本實施例中，當其中一輸出埠先有一高於該第一額定功率的需求功率，使得該第一及第二輸出電源P1、P2皆被提供至該輸出埠時，即使當另一輸出埠連接另一需電裝置，也無須重新調整第一切換模組20及第二切換模組30的切換狀態，而由該第一基礎電源提供單元61或該第二基礎電源提供單元62另外提供一基礎輸出電源至該另一輸出埠。

請參閱圖9所示，在本發明的一第三較佳實施例中，該電源供應器進一步包含一第三輸出埠O/P3及一第三切換模組40，且該電源轉換模組10進一步包含一第三電源輸出端N3，並由該第三電源輸出端輸出一第三輸出電源P3。其中，該第三切換模組40電性連接於該第三電源輸出端N3及該第三電源輸出端N3該第一輸出埠O/P1、第二輸出埠O/P2、及該第三輸出埠O/P3之間，且將該第三電源輸出端N3選擇性地導通至該第一輸出埠O/P1、第二輸出埠O/P2及該第三輸出埠O/P3的其中之一或其中之二，或將該第三電源輸出端N3選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠O/P1、第二輸出埠O/P2及該第三輸出埠O/P3。該第一切換模組20也電性連接於該第一電源輸出端N1及該第三輸出埠O/P3之間，且選擇性地將該第一電源輸出端N1導通或不導通至該第三輸出埠O/P3，而該第二切換模組30也電性連接於該第二電源輸出端N2及該第三輸出埠O/P3之間，且將該第二電源輸出端N2選擇性地導通或不導通至該第三輸出埠O/P3。

當該電源供應器三組輸出埠時，該電源轉換模組10也進一步包含有一第三電源輸出端N3，且該第一切換模組20、第二切換模組30及該第三切換模組40分別包含三個開關，分別電連接於該第一至第三電源輸出端N3及該第一至第三輸出埠O/P3之間，以達到分別控制各該電源輸出端及各該輸出埠之間的導通或不導通。

此外，該電源轉換模組10係包含該交直流轉換單元11，以及對應每一電源輸出端的直流變壓單元。例如在本發明的較佳實施例中，則進一步 包含一第三直流變壓單元14。較佳的，該第三直流變壓單元14包含一降壓轉換器及一控制器。基於本發明的電源轉換器拓樸結構係使得該電源轉換模組10能夠依照電源輸出端的數量及輸出功率需求，彈性地擴增設計。其優點為可以根據各該電源輸出端的不同額定功率分別進行每一降壓轉換器的最佳化設計，而且不須額外增加隔離式的交直流轉換，節省空間利用的同時且優化多種不同使用情境下的整體電源轉換效率。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:電源轉換模組 20:第一切換模組 30:第二切換模組 N1:第一電源輸出端 N2:第二電源輸出端 O/P1:第一輸出埠 O/P2:第二輸出埠 AC:交流輸入電源 P1:第一輸出電源 P2:第二輸出電源

Claims (9)

1. 一種多輸出的電源供應器，包含：一第一輸出埠；一第二輸出埠；一電源轉換模組，具有一第一電源輸出端及一第二電源輸出端，由該第一電源輸出端輸出一第一輸出電源，以及由該第二電源輸出端輸出一第二輸出電源；該電源轉換模組包含：一交直流轉換單元，接收一交流輸入電源，且將該交流輸入電源轉換為一直流電源；一第一直流變壓單元，電連接該交直流轉換單元以接收該直流電源，並將該直流電源轉換為該第一輸出電源由該第一電源輸出端輸出；一第二直流變壓單元，電連接該交直流轉換單元以接收該直流電源，並將該直流電源轉換為該第二輸出電源由該第二電源輸出端輸出；一第一切換模組，電連接於該第一電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠之間，且將該第一電源輸出端選擇性地導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠的其中之一，或將該第一電源輸出端選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠；一第二切換模組，電連接於該第二電源輸出端及該第一輸出埠、第二輸出埠之間，且將該第二電源輸出端選擇性地導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠的其中之一，或將該第二輸出端選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠；一控制模組，電性連接該第一輸出埠、該第二輸出埠、該第一切換模組、及該第二切換模組；其中， 該控制模組偵測該第一輸出埠的一第一需求功率及該第二輸出埠的一第二需求功率，並根據該第一需求功率及該第二需求功率控制該第一切換模組及控制該第二切換模組。
2. 如請求項1所述之多輸出的電源供應器，其中，該第一直流變壓單元包含一第一降壓轉換器及一第一控制器，該第二直流變壓單元包含一第二降壓轉換器及一第二控制器，且該控制模組係包含該第一控制器及該第二控制器；其中，該第一控制器電性連接該第一輸出埠以偵測該第一輸出埠的該第一需求功率，且電性連接該第一切換模組以控制該第一切換模組；該第二控制器電性連接該第二輸出埠以偵測該第二輸出埠的該第二需求功率，且電性連接該第二切換模組控制該第二切換模組；且該第一控制器及該第二控制器互相電連接以溝通該第一需求功率及該第二需求功率，且該第一控制器根據該第一需求功率及該第二需求功率控制該第一切換模組，以及該第二控制器根據該第一需求功率及該第二需求功率控制該第二切換模組。
3. 如請求項1所述之多輸出的電源供應器，其中，該第一切換模組包含：一第一開關，電連接於該第一電源輸出端及該第一輸出埠之間；一第二開關，電連接於該第一電源輸出端及該第二輸出埠之間；該第二切換模組包含：一第三開關，電連接於該第二電源輸出端及該第一輸出埠之間；一第四開關，電連接於該第二電源輸出端及該第二輸出埠之間。
4. 如請求項1所述的多輸出的電源供應器，進一步包含： 一第一基礎電源提供單元，電連接於該第一電源輸出端及該第一輸出埠之間；其中，當該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠，且該第二切換模組將該第二電源輸出端導通至該第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠，該第一基礎電源提供單元接收該第一輸出電源，將該第一輸出電源轉換為一基礎輸出電源並提供至該第一輸出埠；一第二基礎電源提供單元，電連接於該第二電源輸出端及該第二輸出埠之間；其中，當該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且該第二切換模組將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，該第二基礎電源提供單元接收該第二輸出電源，將該第二輸出電源轉換為該基礎輸出電源並提供至該第一輸出埠。
5. 如請求項1或2所述的多輸出的電源供應器，其中，該第一電源輸出端具有一第一額定功率，該第二電源輸出端具有一第二額定功率，且該第一額定功率大於該第二額定功率；當該控制模組偵測到該第一輸出埠有一第一需求功率，該控制模組判斷該第一需求功率是否大於該第一額定功率；若是，該控制模組控制該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且控制該第二切換模組將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠；若否，該控制模組進一步判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率；若該第一需求功率小於該第一額定功率且大於該第二額定功率，該控制模組控制該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且控制該第二切換模組將該第二電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠； 若該第一需求功率小於該第二額定功率，該控制模組控制該第一切換模組將該第一電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠，且控制該第二切換模組將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠。
6. 如請求項1所述之多輸出的電源供應器，其中，當該控制模組偵測到該第一輸出埠有一第一需求功率，且該第二輸出埠有一第二需求功率，該控制模組判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率；若是，該控制模組控制該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠，且控制該第二切換模組將該第二電源輸出端導通至該第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠；若否，該控制模組控制該第一切換模組將該第一電源輸出端導通至該第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠，且控制該第二切換模組該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠。
7. 如請求項1所述的多輸出的電源供應器，進一步包含：一第三輸出埠；一第三切換模組；其中，該電源轉換模組進一步包含一第三電源輸出端；其中，該第三切換模組電性連接於該第三電源輸出端及該第三電源輸出端該第一輸出埠、第二輸出埠、及該第三輸出埠之間，且將該第三電源輸出端選擇性地導通至該第一輸出埠、第二輸出埠及該第三輸出埠的其中之一或其中之二，或將該第三電源輸出端選擇性地導通或不導通至該第一輸出埠、第二輸出埠及該第三輸出埠；該第一切換模組也電性連接於該第一電源輸出端及該第三輸出埠之間，且將該第一電源輸出端選擇性地導通或不導通至該第三輸出埠；該第二切換模組 也電性連接於該第二電源輸出端及該第三輸出埠之間，且將該第二電源輸出端選擇性地導通或不導通至該第三輸出埠。
8. 一種多輸出的電源供應器功率分配控制方法，係由請求項1所述之多輸出的電源供應器執行：當偵測到該第一輸出埠有一第一需求功率，則判斷該第一需求功率是否大於該第一電源輸出端的一第一額定功率；若是，將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠；若否，進一步判斷該第一需求功率是否大於該第二輸出端的一第二額定功率；若該第一需求功率小於該第一額定功率且大於該第二額定功率，將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠；若該第一需求功率小於該第二額定功率，將該第一電源輸出端不導通至該第一輸出埠及該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠。
9. 如請求項8所述的多輸出的電源供應器功率分配控制方法，當進一步偵測到該第二輸出埠有一第二需求功率，則判斷該第一需求功率是否大於該第二額定功率；若是，將該第一電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠；若否，將該第一電源輸出端導通至該第二輸出埠但不導通至該第一輸出埠，且將該第二電源輸出端導通至該第一輸出埠但不導通至該第二輸出埠。

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