TWI779440B - 具有散熱機制之電源供應器 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種具有散熱機制之電源供應器，包括：一橋式整流器、一升壓電感器、一第一直流轉換器、一第二直流轉換器、一功率切換電路、一變壓器、一耦合電感組、一輸出級電路、一回授補償電路、一偵測及控制電路、一第一風扇組，以及一第二風扇組。一電感電流可流過升壓電感器。耦合電感組包括一第一電感器和一第二電感器，其中升壓電感器、第一電感器，以及第二電感器係互相耦合。偵測及控制電路可根據電感電流、第一電感器之一第一電感電位，以及第二電感器之一第二電感電位來選擇性地致能或禁能第一風扇組或(且)第二風扇組。

Description

具有散熱機制之電源供應器

本發明係關於一種電源供應器，特別係關於一種具有散熱機制之電源供應器。

隨著電腦科技之演進，電源供應器之所需功率將越來越大。然而，傳統大功率之電源供應器卻常常有外殼溫度過高之問題。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。

在較佳實施例中，本發明提出一種具有散熱機制之電源供應器，包括：一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位；一升壓電感器，接收該整流電位，其中一電感電流係流過該升壓電感器；一第一直流轉換器，耦接至該升壓電感器，並產生一直流電位；一功率切換電路，根據該直流電位和一回授電位來產生一切換電位；一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈、一第二副線圈，以及一輔助線圈，其中該主線圈係用於接收該切換電位；一第二直流轉換器，耦接至該輔助線圈，並產生一共同供應電位；一耦合電感組，包括一第一電感器和一第二電感器，其中該升壓電感器、該第一電感器，以及該第二電感器係互相耦合；一輸出級電路，耦接至該第一副線圈、該第二副線圈，以及該耦合電感組，並產生一輸出電位；一回授補償電路，根據該輸出電位來產生該回授電位；一第一風扇組；一第二風扇組，其中該第一風扇組和該第二風扇組皆由該共同供應電位進行供電；以及一偵測及控制電路，偵測該升壓電感器之該電感電流、該第一電感器之一第一電感電位，以及該第二電感器之一第二電感電位，其中該偵測及控制電路係根據該電感電流、該第一電感電位，以及該第二電感電位來選擇性地致能或禁能該第一風扇組或(且)該第二風扇組。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器100之示意圖。例如，電源供應器100可應用於桌上型電腦、筆記 型電腦，或一體成形電腦。如第1圖所示，電源供應器100包括：一橋式整流器110、一升壓電感器LU、一第一直流轉換器121、一第二直流轉換器122、一功率切換電路130、一變壓器140、一耦合電感組150、一輸出級電路160、一回授補償電路170、一偵測及控制電路180，一第一風扇組191，以及一第二風扇組195。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但電源供應器100更可包括其他元件，例如：一外殼或(且)一負回授電路。

橋式整流器110可根據一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2來產生一整流電位VR。第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2皆可來自一外部輸入電源，其中第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2之間可形成具有任意頻率和任意振幅之一交流電壓。例如，交流電壓之頻率可約為50Hz或60Hz，而交流電壓之方均根值可由90V至264V，但亦不僅限於此。升壓電感器LU可接收整流電位VR，其中一電感電流IL可流過升壓電感器LU。第一直流轉換器121係耦接至升壓電感器LU，並可產生一直流電位VE。功率切換電路130可根據直流電位VE和一回授電位VF來產生一切換電位VW。變壓器140包括一主線圈141、一第一副線圈142、一第二副線圈143，以及一輔助線圈144，其中主線圈141和輔助線圈144皆可位於變壓器140之同一側，而第一副線圈142和第二副線圈143皆可位於變壓器140之相對另一側。主線圈141可接收切換電位VW。第二直流轉換器122係耦接至輔助線圈144，並可產生一共同供應電位VSC。耦合電感組150包括一第一電感器L1和一第二電 感器L2，其中升壓電感器LU、第一電感器L1，以及第二電感器L2係互相耦合。輸出級電路160係耦接至第一副線圈142、第二副線圈143，以及耦合電感組150，並可產生一輸出電位VOUT。例如，輸出電位VOUT可大致為一直流電位，其位準可約為19V，但亦不僅限於此。回授補償電路170可根據輸出電位VOUT來產生回授電位VF。第一風扇組191和第二風扇組195之形狀、種類，以及風扇元件之數量在本發明中均不特別作限制。第一風扇組191和第二風扇組195皆可由共同供應電位VSC進行供電。偵測及控制電路180可偵測升壓電感器LU之電感電流IL、第一電感器L1之一第一電感電位VL1，以及第二電感器L2之一第二電感電位VL2。然後，偵測及控制電路180可根據電感電流IL、第一電感電位VL1，以及第二電感電位VL2來選擇性地致能或禁能第一風扇組191或(且)第二風扇組195。在此設計下，第一風扇組191和第二風扇組195可於電源供應器100之輸出功率相對較大時才被致能，且其細部操作還可根據前述輸出功率進行微調。因此，電源供應器100之外殼溫度將可有效降低，而第一風扇組191和第二風扇組195之效率和使用壽命亦可明顯改善。

以下實施例將介紹電源供應器100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之電路圖。在第2圖之實施例中，電源供應器200具有一第一 輸入節點NIN1、一第二輸入節點NIN2，以及一輸出節點NOUT，並包括：一橋式整流器210、一升壓電感器LU、一第一直流轉換器221、一第二直流轉換器222、一功率切換電路230、一變壓器240、一耦合電感組250、一輸出級電路260、一回授補償電路270、一偵測及控制電路280，一第一風扇組291，以及一第二風扇組295。電源供應器200之第一輸入節點NIN1和第二輸入節點NIN2可分別由一外部輸入電源處接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2，而電源供應器200之輸出節點NOUT可用於輸出一輸出電位VOUT至一電子裝置(未顯示)。

橋式整流器210包括一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第三二極體D3，以及一第四二極體D4。第一二極體D1之陽極係耦接至第一輸入節點NIN1，而第一二極體D1之陰極係耦接至一第一節點N1以輸出一整流電位VR。第二二極體D2之陽極係耦接至第二輸入節點NIN2，而第二二極體D2之陰極係耦接至第一節點N1。第三二極體D3之陽極係耦接至一接地電位VSS(例如：0V)，而第三二極體D3之陰極係耦接至第一輸入節點NIN1。第四二極體D4之陽極係耦接至接地電位VSS，而第四二極體D4之陰極係耦接至第二輸入節點NIN2。

升壓電感器LU之第一端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR，而升壓電感器LU之第二端係耦接至一第二節點N2。一電感電流IL可流過升壓電感器LU。

第一直流轉換器221包括一第五二極體D5和一第一電容器C1。第五二極體D5之陽極係耦接至第二節點N2，而第五二極體D5之陰極係耦接至一第三節點N3以輸出一直流電位VE。第一電容器C1之第一端係耦接至第三節點N3，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。

功率切換電路230包括一第一脈衝寬度調變積體電路231、一第二脈衝寬度調變積體電路232、一第一電晶體M1、一第二電晶體M2，以及一第三電晶體M3。第一脈衝寬度調變積體電路231可根據一回授電位VF來產生一第一脈衝寬度調變電位VM1。第二脈衝寬度調變積體電路232可產生一第二脈衝寬度調變電位VM2和一第三脈衝寬度調變電位VM3。例如，第二脈衝寬度調變電位VM2和第三脈衝寬度調變電位VM3可具有互補之邏輯位準，而第一脈衝寬度調變電位VM1可與第二脈衝寬度調變電位VM2和第三脈衝寬度調變電位VM3其中之一者具有相同之邏輯位準。第一電晶體M1、第二電晶體M2，以及第三電晶體M3可各自為一N型金氧半場效電晶體。第一電晶體M1之控制端可接收第一脈衝寬度調變電位VM1，第一電晶體M1之第一端係耦接至接地電位VSS，而第一電晶體M1之第二端係耦接至第二節點N2。第二電晶體M2之控制端可接收第二脈衝寬度調變電位VM2，第二電晶體M2之第一端係耦接至一第四節點N4以輸出一切換電位VW，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第三節點N3以接收直流電位VE。第三電晶體M3之控制端可接收第三脈衝寬度調變電位VM3，第三電晶體M3之第一端係耦接至接地電位VSS，而第三電晶體M3之第二端係耦接至第四節點N4。

變壓器240包括一主線圈241、一第一副線圈242、一第二副線圈243，以及一輔助線圈244，其中變壓器240更內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM。漏電感器LR和激磁電感器LM皆可為變壓器240製造時所附帶產生之固有元件，其並非外部獨立元件。主線圈241、輔助線圈244、漏電感器LR，以及激磁電感器LM皆可位於變壓器240之同一側，而第一副線圈242和第二副線圈243皆可位於變壓器240之相對另一側。漏電感器LR之第一端係耦接至第四節點N4以接收切換電位VW，而漏電感器LR之第二端係耦接至一第五節點N5。其中激磁電感器LM之第一端係耦接至第五節點N5，而激磁電感器LM之第二端係耦接至一第六節點N6。主線圈241之第一端係耦接至第五節點N5，而主線圈241之第二端係耦接至第六節點N6。第一副線圈242之第一端係耦接至一第七節點N7，而第一副線圈242之第二端係耦接至一共同節點NCM。共同節點NCM可視為電源供應器200之另一接地電位，其可與前述之接地電位VSS相同或相異。第二副線圈243之第一端係耦接至共同節點NCM，而第二副線圈243之第二端係耦接至一第八節點N8。輔助線圈244之第一端係耦接至一第九節點N9，而輔助線圈244之第二端係耦接至接地電位VSS。

第二直流轉換器222包括一第六二極體D6和一第二電容器C2。第六二極體D6之陽極係耦接至第九節點N9，而第六二極體D6之陰極係耦接至一供應節點NS以輸出一共同供應電位VSC。第二電容器C2之第一端係耦接至供應節點NS，而第二電容器C2之第二端係耦接至接地電位VSS。

耦合電感組250包括一第一電感器L1和一第二電感器L2，其中升壓電感器LU、第一電感器L1，以及第二電感器L2係互相耦合。例如，升壓電感器LU、第一電感器L1，以及第二電感器L2三者可形成於同一鐵芯上，但亦不僅限於此。第一電感器L1之第一端係耦接至第二節點N2以輸出一第一電感電位VL1，而第一電感器L1之第二端係耦接至第三節點N3。第二電感器L2之第一端係耦接至一第十節點N10以輸出一第二電感電位VL2，而第二電感器L2之第二端係耦接至一第十一節點N11。

輸出級電路260包括一第七二極體D7、一第八二極體D8、一第一電阻器R1，以及一第三電容器C3。第七二極體D7之陽極係耦接至第七節點N7，而第七二極體D7之陰極係耦接至第十節點N10。第八二極體D8之陽極係耦接至第八節點N8，而第八二極體D8之陰極係耦接至第十節點N10。第一電阻器R1之第一端係耦接至第十一節點N11，而第一電阻器R1之第二端係耦接至輸出節點NOUT。第三電容器C3之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第三電容器C3之第二端係耦接至共同節點NCM。一輸出電流IOUT可流過第一電阻器R1。輸出電位VOUT和輸出電流IOUT兩者之相乘積可視為電源供應器200之輸出功率。

回授補償電路270包括一第二電阻器R2、一第三電阻器R3、一第四電容器C4、一第五電容器C5、一穩壓器271，以及一線性光耦合器272。第二電阻器R2之第一端係耦接至輸出節點NOUT以接收輸出電位VOUT，而第二電阻器R2之第二端係耦接至一第十二節點N12。第三電阻器R3之第一端係耦接至第十二節點N12，而第三電阻器R3之第二端係耦接至共同節點NCM。在一些實施例中，穩壓器271係由一TL431電子元件來實施。穩壓器271之陽極係耦接至共同節點NCM，穩壓器271之陰極係耦接至一第十三節點N13，而穩壓器271之參考端係耦接至第十二節點N12。第四電容器C4之第一端係耦接至第十三節點N13，而第四電容器C4之第二端係耦接至第十二節點N12。在一些實施例中，線性光耦合器272係由一PC817電子元件來實施。線性光耦合器272包括一發光二極體DL和一雙載子接面電晶體Q6。發光二極體DL之陽極係耦接至輸出節點NOUT以接收輸出電位VOUT，而發光二極體DL之陰極係耦接至第十三節點N13。雙載子接面電晶體Q6之集極係耦接至一第十四節點N14以輸出回授電位VF，而雙載子接面電晶體Q6之射極係耦接至接地電位VSS。第五電容器C5之第一端係耦接至接地電位VSS，而第五電容器C5之第二端係耦接至第十四節點N14。

第一風扇組291包括一第一風扇元件292、一第二風扇元件293，以及一第一風扇控制器294。第一風扇元件292可由一第一供應電位VS1進行供電，其中第一風扇元件292之轉速可根據第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期(Duty Cycle)而決定。第二風扇元件293可由共同供應電位VSC進行供電，其中第二風扇元件293之轉速可根據第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期而決定。第一風扇控制器294可視為第一風扇組291之總電源開關。第一風扇控制器294可根據一第一控制電位VC1來選擇性地致能或禁能第一風扇元件292和第二風扇元件293。例如，若第一控制電位VC1為高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則第一風扇控制器294將可同時致能第一風扇元件292和第二風扇元件293；反之，若第一控制電位VC1為低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則第一風扇控制器294將可同時禁能第一風扇元件292和第二風扇元件293。

第二風扇組295包括一第三風扇元件296、一第四風扇元件297，以及一第二風扇控制器298。第三風扇元件296可由一第二供應電位VS2進行供電，其中第三風扇元件296之轉速可根據第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期而決定。第四風扇元件297可由共同供應電位VSC進行供電，其中第四風扇元件297之轉速可根據第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期而決定。第二風扇控制器298可視為第二風扇組295之總電源開關。第二風扇控制器298可根據一第二控制電位VC2來選擇性地致能或禁能第三風扇元件296和第四風扇元件297。例如，若第二控制電位VC2為高邏輯位準，則第二風扇控制器298將可同時致能第三風扇元件296和第四風扇元件297；反之，若第二控制電位VC2為低邏輯位準，則第二風扇控制器298將可同時禁能第三風扇元件296和第四風扇元件297。

偵測及控制電路280包括一第六電容器C6、一第四電阻器R4、一峰值偵測器281、一第一比較器282，以及一第二比較器283。第六電容器C6之第一端係耦接至接地電位VSS，而第六電容器C6之第二端係耦接至第六節點N6。峰值偵測器281可偵測升壓電感器LU之電感電流IL之最大值(亦即，電感電流IL於一既定時間區間內之峰值)，再據以產生一峰值電流ILM。例如，峰值電流ILM之電流值可恆等於電感電流IL之最大值。峰值電流ILM係流過第四電阻器R4，第四電阻器R4之第一端係耦接至一第十五節點N15以輸出一峰值電位VP，而第四電阻器R4之第二端係耦接至接地電位VSS。根據歐姆定律，峰值電位VP和峰值電流ILM之關係可如下列方程式(1)所述：

………………………………………(1) 其中「VP」代表峰值電位VP之電位位準，「ILM」代表峰值電流ILM之電流值，而「R4」代表第四電阻器R4之電阻值。

第一比較器282之正輸入端係用於接收峰值電位VP，第一比較器282之負輸入端係用於接收一第一參考電位VR1，而第一比較器282之輸出端係用於輸出第一控制電位VC1。例如，若峰值電位VP高於或等於第一參考電位VR1，則第一控制電位VC1將可為高邏輯位準；反之，若峰值電位VP低於第一參考電位VR1，則第一控制電位VC1將可為低邏輯位準。

第二比較器283之正輸入端係用於接收峰值電位VP，第二比較器283之負輸入端係用於接收一第二參考電位VR2，而第二比較器283之輸出端係用於輸出第二控制電位VC2。例如，若峰值電位VP高於或等於第二參考電位VR2，則第二控制電位VC2將可為高邏輯位準；反之，若峰值電位VP低於第二參考電位VR2，則第二控制電位VC2將可為低邏輯位準。必須注意的是，第二參考電位VR2係高於第一參考電位VR1，而此二者之電位位準皆可根據不同需求進行調整。在一些實施例中，第一參考電位VR1和第二參考電位VR2可根據下列方程式(2)、(3)來進行設定：

…………………………(2)

…………………………(3) 其中「VR1」代表第一參考電位VR1之電位位準，「VR2」代表第二參考電位VR2之電位位準，「A」代表一第一既定百分率，「B」代表一第二既定百分率(例如：

)，「IOUTMAX」代表輸出電流IOUT之最大值，而「R1」代表第一電阻器R1之電阻值。

在上述實施例中，若電源供應器200之輸出功率相對較小(例如，小於電源供應器200之滿載輸出功率之第一既定百分率A)，則第一風扇組291和第二風扇組295皆被禁能。若電源供應器200之輸出功率相對適中(例如，介於電源供應器200之滿載輸出功率之第一既定百分率A至第二既定百分率B之間)，則第一風扇組291被致能而第二風扇組295被禁能。若電源供應器200之輸出功率相對較大(例如，大於電源供應器200之滿載輸出功率之第二既定百分率B)，則第一風扇組291和第二風扇組295皆被致能。因此，第一風扇組291和第二風扇組295之操作方式可根據電源供應器200之輸出功率作動態調整，以形成高效率之散熱機制。

偵測及控制電路280更可包括一第五電阻器R5、一第六電阻器R6，以及一第四電晶體M4。第四電晶體M4可為一N型金氧半場效電晶體。第五電阻器R5之第一端係耦接至第二節點N2以接收第一電感電位VL1，而第五電阻器R5之第二端係耦接至一第十六節點N16以輸出第一供應電位VS1。第六電阻器R6之第一端係耦接至第三節點N3，而第六電阻器R6之第二端係耦接至接地電位VSS。第四電晶體M4之控制端係耦接至第十六節點N16，第四電晶體M4之第一端係耦接至接地電位VSS，而第四電晶體M4之第二端係耦接至供應節點NS。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之信號波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表各個信號之電位位準。根據第3圖之量測結果可知，第一電感電位VL1具有正負交替之電位波形。當第一電感電位VL1為一正電位時，其會將第一供應電位VS1上拉至高邏輯位準，而第四電晶體M4會被致能並將共同供應電位VSC下拉至低邏輯位準。因此，第一風扇元件292會被啟動，但第二風扇元件293會被關閉。相反地，當第一電感電位VL1為一負電位時，其會將第一供應電位VS1下拉至低邏輯位準，而第四電晶體M4會被禁能並使共同供應電位VSC回復至高邏輯位準。因此，第一風扇元件292會被關閉，但第二風扇元件293會被啟動。在此設計下，由於第一風扇元件292或第二風扇元件293兩者只會擇一啟動(間歇性運轉)，故第一風扇組291之使用壽命將可明顯延長。

偵測及控制電路280更可包括一第七電阻器R7、一第八電阻器R8，以及一第五電晶體M5。第五電晶體M5可為一N型金氧半場效電晶體。第七電阻器R7之第一端係耦接至第十節點N10以接收第二電感電位VL2，而第七電阻器R7之第二端係耦接至一第十七節點N17以輸出第二供應電位VS2。第八電阻器R8之第一端係耦接至第十一節點N11，而第八電阻器R8之第二端係耦接至共同節點NCM。第五電晶體M5之控制端係耦接至第十七節點N17，第五電晶體M5之第一端係耦接至共同節點NCM，而第五電晶體M5之第二端係耦接至供應節點NS。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之信號波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表各個信號之電位位準。根據第4圖之量測結果可知，第二電感電位VL2具有正負交替之電位波形。當第二電感電位VL2為一正電位時，其會將第二供應電位VS2上拉至高邏輯位準，而第五電晶體M5會被致能並將共同供應電位VSC下拉至低邏輯位準。因此，第三風扇元件296會被啟動，但第四風扇元件297會被關閉。相反地，當第二電感電位VL2為一負電位時，其會將第二供應電位VS2下拉至低邏輯位準，而第五電晶體M5會被禁能並使共同供應電位VSC回復至高邏輯位準。因此，第三風扇元件296會被關閉，但第四風扇元件297會被啟動。在此設計下，由於第三風扇元件296或第四風扇元件297兩者只會擇一啟動(間歇性運轉)，故第二風扇組295之使用壽命將可明顯延長。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之每一風扇元件之操作特性圖，其中橫軸代表第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期(%)，而縱軸代表第一風扇元件292、第二風扇元件293、第三風扇元件296，以及第四風扇元件297之任一者之轉速(每分鐘轉數，RPM)。在第5圖之實施例中，第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期係介於30%至70%之間，而任一風扇元件之每分鐘轉數係介於1600至2000之間。例如，每次當第一脈衝寬度調變電位VM1之責任週期增加10%時，任一風扇元件之每分鐘轉數將可提高100。必須理解的是，以上數值範圍還可根據不同需求進行調整。

在一些實施例中，主線圈241對第一副線圈242之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為20。主線圈241對第二副線圈243之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為20。主線圈241對輔助線圈244之匝數比值可介於1至100之間，較佳可為10。電源供應器200之最大輸出功率可大於700W。前述之第一既定百分率A可為30%。前述之第二既定百分率B可為70%。以上參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化第一風扇組291和第二風扇組295之效率和使用壽命。

本發明提出一種新穎之電源供應器。根據實際量測結果，使用前述設計之電源供應器能具備良好之散熱機制，同時有效提高各個風扇組之效率及使用壽命，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。

值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之電源供應器並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之電源供應器當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200:電源供應器 110,210:橋式整流器 121,221:第一直流轉換器 122,222:第二直流轉換器 130,230:功率切換電路 140,240:變壓器 141,241:主線圈 142,242:第一副線圈 143,243:第二副線圈 144,244:輔助線圈 150,250:耦合電感組 160,260:輸出級電路 170,270:回授補償電路 180,280:偵測及控制電路 191,291:第一風扇組 195,295:第二風扇組 231:第一脈衝寬度調變積體電路 232:第二脈衝寬度調變積體電路 271:穩壓器 272:線性光耦合器 281:峰值偵測器 282:第一比較器 283:第二比較器 292:第一風扇元件 293:第二風扇元件 294:第一風扇控制器 296:第三風扇元件 297:第四風扇元件 298:第二風扇控制器 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 C6:第六電容器 D1:第一二極體 D2:第二二極體 D3:第三二極體 D4:第四二極體 D5:第五二極體 D6:第六二極體 D7:第七二極體 D8:第八二極體 DL:發光二極體 IL:電感電流 ILM:峰值電流 IOUT:輸出電流 L1:第一電感器 L2:第二電感器 LM:激磁電感器 LR:漏電感器 LU:升壓電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3:第三電晶體 M4:第四電晶體 M5:第五電晶體 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 N5:第五節點 N6:第六節點 N7:第七節點 N8:第八節點 N9:第九節點 N10:第十節點 N11:第十一節點 N12:第十二節點 N13:第十三節點 N14:第十四節點 N15:第十五節點 N16:第十六節點 N17:第十七節點 NCM:共同節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 NS:供應節點 Q6:雙載子接面電晶體 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 R3:第三電阻器 R4:第四電阻器 R5:第五電阻器 R6:第六電阻器 R7:第七電阻器 R8:第八電阻器 VC1:第一控制電位 VC2:第二控制電位 VE:直流電位 VF:回授電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VL1:第一電感電位 VL2:第二電感電位 VM1:第一脈衝寬度調變電位 VM2:第二脈衝寬度調變電位 VM3:第三脈衝寬度調變電位 VOUT:輸出電位 VP:峰值電位 VR:整流電位 VR1:第一參考電位 VR2:第二參考電位 VS1:第一供應電位 VS2:第二供應電位 VSC:共同供應電位 VSS:接地電位 VW:切換電位

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之示意圖。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之電路圖。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之信號波形圖。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之信號波形圖。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之每一風扇元件之操作特性圖。

100:電源供應器 110:橋式整流器 121:第一直流轉換器 122:第二直流轉換器 130:功率切換電路 140:變壓器 141:主線圈 142:第一副線圈 143:第二副線圈 144:輔助線圈 150:耦合電感組 160:輸出級電路 170:回授補償電路 180:偵測及控制電路 191:第一風扇組 195:第二風扇組 IL:電感電流 L1:第一電感器 L2:第二電感器 LU:升壓電感器 VE:直流電位 VF:回授電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VL1:第一電感電位 VL2:第二電感電位 VOUT:輸出電位 VR:整流電位 VSC:共同供應電位 VW:切換電位

Claims (14)

1. 一種具有散熱機制之電源供應器，包括： 一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位； 一升壓電感器，接收該整流電位，其中一電感電流係流過該升壓電感器； 一第一直流轉換器，耦接至該升壓電感器，並產生一直流電位； 一功率切換電路，根據該直流電位和一回授電位來產生一切換電位； 一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈、一第二副線圈，以及一輔助線圈，其中該主線圈係用於接收該切換電位； 一第二直流轉換器，耦接至該輔助線圈，並產生一共同供應電位； 一耦合電感組，包括一第一電感器和一第二電感器，其中該升壓電感器、該第一電感器，以及該第二電感器係互相耦合； 一輸出級電路，耦接至該第一副線圈、該第二副線圈，以及該耦合電感組，並產生一輸出電位； 一回授補償電路，根據該輸出電位來產生該回授電位； 一第一風扇組； 一第二風扇組，其中該第一風扇組和該第二風扇組皆由該共同供應電位進行供電；以及 一偵測及控制電路，偵測該升壓電感器之該電感電流、該第一電感器之一第一電感電位，以及該第二電感器之一第二電感電位，其中該偵測及控制電路係根據該電感電流、該第一電感電位，以及該第二電感電位來選擇性地致能或禁能該第一風扇組或(且)該第二風扇組。
2. 如請求項1所述之電源供應器，其中該橋式整流器包括： 一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第一二極體之該陰極係耦接至一第一節點以輸出該整流電位； 一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至該第一節點； 一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至一接地電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；以及 一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點； 其中該升壓電感器具有一第一端和一第二端，該升壓電感器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該升壓電感器之該第二端係耦接至一第二節點。
3. 如請求項2所述之電源供應器，其中該第一直流轉換器包括： 一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一第三節點以輸出該直流電位；以及 一第一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電容器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
4. 如請求項3所述之電源供應器，其中該功率切換電路包括： 一第一脈衝寬度調變積體電路，根據該回授電位來產生一第一脈衝寬度調變電位； 一第二脈衝寬度調變積體電路，產生一第二脈衝寬度調變電位和一第三脈衝寬度調變電位； 一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第一脈衝寬度調變電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第二節點； 一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該第二脈衝寬度調變電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至一第四節點以輸出該切換電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第三節點以接收該直流電位；以及 一第三電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第三電晶體之該控制端係用於接收該第三脈衝寬度調變電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該第四節點。
5. 如請求項4所述之電源供應器，其中該變壓器更內建一漏電感器和一激磁電感器，該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第四節點以接收該切換電位，該漏電感器之該第二端係耦接至一第五節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第五節點，該激磁電感器之第二端係耦接至一第六節點，該主線圈具有一第一端和一第二端，該主線圈之該第一端係耦接至該第五節點，該主線圈之該第二端係耦接至該第六節點，該第一副線圈具有一第一端和一第二端，該第一副線圈之該第一端係耦接至一第七節點，該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點，該第二副線圈具有一第一端和一第二端，該第二副線圈之該第一端係耦接至該共同節點，該第二副線圈之該第二端係耦接至一第八節點，該輔助線圈具有一第一端和一第二端，該輔助線圈之該第一端係耦接至一第九節點，而該輔助線圈之該第二端係耦接至該接地電位。
6. 如請求項5所述之電源供應器，其中該第二直流轉換器包括： 一第六二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第六二極體之該陽極係耦接至該第九節點，而該第六二極體之該陰極係耦接至一供應節點以輸出該共同供應電位；以及 一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該供應節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
7. 如請求項6所述之電源供應器，其中該第一電感器具有一第一端和一第二端，該第一電感器之該第一端係耦接至該第二節點以輸出該第一電感電位，該第一電感器之該第二端係耦接至該第三節點，該第二電感器具有一第一端和一第二端，該第二電感器之該第一端係耦接至一第十節點以輸出該第二電感電位，而該第二電感器之該第二端係耦接至一第十一節點。
8. 如請求項7所述之電源供應器，其中該輸出級電路包括： 一第七二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第七二極體之該陽極係耦接至該第七節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該第十節點； 一第八二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第八二極體之該陽極係耦接至該第八節點，而該第八二極體之該陰極係耦接至該第十節點； 一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至該第十一節點，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；以及 一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
9. 如請求項8所述之電源供應器，其中該回授補償電路包括： 一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，而該第二電阻器之該第二端係耦接至一第十二節點； 一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該第十二節點，而該第三電阻器之該第二端係耦接至該共同節點； 一穩壓器，具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中該穩壓器之該陽極係耦接至該共同節點，該穩壓器之該陰極係耦接至一第十三節點，而該穩壓器之該參考端係耦接至該第十二節點； 一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該第十三節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該第十二節點； 一線性光耦合器，包括一發光二極體和一雙載子接面電晶體，其中該發光二極體具有一陽極和一陰極，該發光二極體之該陽極係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，該發光二極體之該陰極係耦接至該第十三節點，該雙載子接面電晶體具有一集極和一射極，該雙載子接面電晶體之該集極係耦接至一第十四節點以輸出該回授電位，而該雙載子接面電晶體之該射極係耦接至該接地電位；以及 一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至該接地電位，而該第五電容器之該第二端係耦接至該第十四節點。
10. 如請求項9所述之電源供應器，其中該第一風扇組包括： 一第一風扇元件，由一第一供應電位進行供電，其中該第一風扇元件之轉速係根據該第一脈衝寬度調變電位之責任週期而決定； 一第二風扇元件，由該共同供應電位進行供電，其中該第二風扇元件之轉速係根據該第一脈衝寬度調變電位之該責任週期而決定；以及 一第一風扇控制器，根據一第一控制電位來選擇性地致能或禁能該第一風扇元件和該第二風扇元件。
11. 如請求項10所述之電源供應器，其中該第二風扇組包括： 一第三風扇元件，由一第二供應電位進行供電，其中該第三風扇元件之轉速係根據該第一脈衝寬度調變電位之該責任週期而決定； 一第四風扇元件，由該共同供應電位進行供電，其中該第四風扇元件之轉速係根據該第一脈衝寬度調變電位之該責任週期而決定；以及 一第二風扇控制器，根據一第二控制電位來選擇性地致能或禁能該第三風扇元件和該第四風扇元件。
12. 如請求項11所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路包括： 一第六電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電容器之該第一端係耦接至該接地電位，而該第六電容器之該第二端係耦接至該第六節點； 一峰值偵測器，偵測該電感電流之最大值，再據以產生一峰值電流； 一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該峰值電流係流過該第四電阻器，該第四電阻器之該第一端係耦接至一第十五節點以輸出一峰值電位，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第一比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第一比較器之該正輸入端係用於接收該峰值電位，該第一比較器之該負輸入端係用於接收一第一參考電位，而該第一比較器之該輸出端係用於輸出該第一控制電位；以及 一第二比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第二比較器之該正輸入端係用於接收該峰值電位，該第二比較器之該負輸入端係用於接收一第二參考電位，而該第二比較器之該輸出端係用於輸出該第二控制電位； 其中該第二參考電位係高於該第一參考電位。
13. 如請求項12所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路更包括： 一第五電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電阻器之該第一端係耦接至該第二節點以接收該第一電感電位，而該第五電阻器之該第二端係耦接至一第十六節點以輸出該第一供應電位； 一第六電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電阻器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第六電阻器之該第二端係耦接至該接地電位；以及 一第四電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第四電晶體之該控制端係耦接至該第十六節點，該第四電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該供應節點。
14. 如請求項13所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路更包括： 一第七電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第七電阻器之該第一端係耦接至該第十節點以接收該第二電感電位，而該第七電阻器之該第二端係耦接至一第十七節點以輸出該第二供應電位； 一第八電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第八電阻器之該第一端係耦接至該第十一節點，而該第八電阻器之該第二端係耦接至該共同節點；以及 一第五電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第五電晶體之該控制端係耦接至該第十七節點，該第五電晶體之該第一端係耦接至該共同節點，而該第五電晶體之該第二端係耦接至該供應節點。

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