TWI806359B

TWI806359B - 電源供應裝置

Info

Publication number: TWI806359B
Application number: TW111101632A
Authority: TW
Inventors: 詹子增; 周碩嶸
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-06-21
Also published as: TW202328860A

Abstract

本發明提供一種電源供應裝置。電源供應裝置包括電源轉換器、第一屏蔽體以及第一殼體。電源轉換器被設置於基板的第一側。電源轉換器包括濾波電路。第一屏蔽體覆蓋第一側以及電源轉換器。第一屏蔽體耦接於濾波電路。第一屏蔽體具有第一部分以及第二部分。第一殼體覆蓋第一屏蔽體的第一部分。第一殼體包括第一開孔。第二部分外露於第一開孔並與第一殼體的至少一部分形成共平面。第二部分連接至大地。

Description

電源供應裝置

本發明是有關於一種電源供應裝置，且特別是有關於一種具備薄型化設計的高功率電源供應裝置。

請參考圖1A以及圖1B，圖1A是現行的電源供應裝置的示意圖。圖1B是現行的電源供應裝置的爆炸圖。電源供應裝置1包括電源轉換器TF、屏蔽體S1、S2以及殼體C1、C2。屏蔽體S1、S2被設計以是直接與電源轉換器內部的參考接地端直接連接。殼體C1被設計以包覆屏蔽體S1。殼體C2被設計以包覆屏蔽體S2。因此，交流電源插座PG必須要保留用以連接大地（Frame Ground，FG）的腳位。舉例來說，交流電源插座PG是由C14型連接器來實施。C14型連接器的高度為23毫米。因此，電源供應裝置1在薄型化上會受到限制。

此外，應用於高功率，屏蔽體S1、S2必須設計成較厚的厚度才可達到均勻外殼溫度之結果，再加上殼體C1、C2的高度，會使電源供應裝置1的整體體積增厚。如此一來，電源供應裝置1使用便利性會被降低。

本發明提供一種具備薄型化設計的高功率電源供應裝置。

本發明的電源供應裝置包括電源轉換器、第一屏蔽體以及第一殼體。電源轉換器被設置於基板的第一側。電源轉換器包括濾波電路。濾波電路濾除輸入電源的雜訊。第一屏蔽體覆蓋第一側以及電源轉換器。第一屏蔽體耦接於濾波電路。第一屏蔽體具有第一部分以及第二部分。第一殼體覆蓋第一屏蔽體的第一部分。第一殼體包括第一開孔。第二部分外露於第一開孔並與第一殼體的至少一部分形成共平面。第二部分連接至大地。

基於上述，第一屏蔽體的第二部分外露於第一開孔，並與第一殼體的至少一部分形成共平面。此外，第一屏蔽體的第二部分用於連接至大地（Frame Ground，FG）。因此，本發明的電源供應裝置的交流電源插座並不須要用以連接大地的腳位。此外，第一屏蔽體的第二部分與第一殼體的至少一部分形成共平面。這使得應用於高功率，第一殼體的高度不須要大幅的增加。本發明實現了一種具備薄型化設計的高功率電源供應裝置。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的範例。

請同時參考圖2A、圖2B以及圖3，圖2A是依據本發明第一實施例所繪示的電源供應裝置的示意圖。圖2B是依據圖2A所繪示的電源供應裝置的示意圖。圖3是依據圖2A所繪示的截面示意圖。在本實施例中，電源供應裝置100包括交流電源插座110、電源轉換器120、第一屏蔽體130以及第一殼體140。交流電源插座110接收輸入電源。電源轉換器120被設置於基板SB的第一側。電源轉換器120包括濾波電路121。濾波電路121濾除輸入電源的雜訊。第一屏蔽體130覆蓋基板SB的第一側以及電源轉換器120。第一屏蔽體130耦接於濾波電路121。

在本實施例中，第一屏蔽體130具有第一部分P1以及第二部分P2。第一殼體140覆蓋第一屏蔽體130的第一部分P1。第一殼體140包括第一開孔。第一屏蔽體130的第二部分P2外露於第一開孔。第一屏蔽體130的第二部分P2與第一殼體140的至少一部分形成共平面。此外，第一屏蔽體130的第二部分P2連接至大地（Frame Ground，FG）。

在此值得一提的是，第一屏蔽體130的第二部分P2連接至大地。交流電源插座110並不須要用以連接大地的腳位。交流電源插座110僅具有連接火線的第一腳位以及連接中性線的第二腳位。交流電源插座110的體積可以被縮小。舉例來說，交流電源插座110可以是由C8型連接器來實施。C8型連接器的高度為16毫米。因此，相比於現行的電源供應裝置，電源供應裝置100在薄型化的設計上較不會受到交流電源插座110的限制。第一屏蔽體130的第二部分P2外露於第一開孔並且與第一殼體140的至少一部分形成共平面。因此，應用於高功率，第一殼體140的高度並不會有大幅的增加。

在本實施例中，基於使用功率上的需求，第二部分P2的厚度可以被設計與第一殼體140的厚度不同。

在本實施例中，電源供應裝置100還包括第二屏蔽體150以及第二殼體160。第二屏蔽體覆蓋基板SB的第二側。第二屏蔽體150耦接於第一屏蔽體130。第二屏蔽體150具有第三部分P3以及第四部分P4。第二殼體160覆蓋第二屏蔽體150的第三部分P3。第二殼體160包括第二開孔。相似於第二部分P2，第四部分P4外露於第二開孔並與第二殼體160的至少一部分形成共平面。此外，第四部分P4用於連接至大地。

在本實施例中，第一屏蔽體130以及第二屏蔽體150分別是導電體。第二部分P2以及第四部分P4的其中之一會直接與大地接觸。

在本實施例中，基板SB、第一屏蔽體130、第一殼體140、第二屏蔽體150以及第二殼體160可以由螺絲來組裝。在一些實施例中，基板SB、第一屏蔽體130、第一殼體140、第二屏蔽體150以及第二殼體160可以由焊接或超音波熔接方式來組裝。

在一些實施例中，第二屏蔽體150可能被省略。因此，第二殼體160不包括第二開孔。

請參考圖4，圖4是依據圖2A所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。在本實施例中，電源轉換器120包括濾波電路121、整流器122以及轉換電路123。濾波電路121濾除輸入電源VIN的差模雜訊。進一步來說，濾波電路121經由交流電源插座110接收輸入電源VIN，並濾除輸入電源VIN的雜訊。整流器122耦接於濾波電路121。電源轉換器120能夠經由濾波電路121以及第一屏蔽體130連接至大地，或經由濾波電路121、第一屏蔽體130以及第二屏蔽體150連接至大地。

在本實施例中，整流器122對輸入電源VIN進行整流以產生經整流電源VR。轉換電路123耦接於整流器122。轉換電路123對經整流電源VR進行轉換以產生輸出電源VO。

請參考圖5，圖5是依據本發明第二實施例所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。在本實施例中，與第一實施例不同的是，電源供應裝置200還包括保護電路270。在本實施例中，保護電路270耦接於第二屏蔽體150。保護電路270防止電源轉換器120受到來自第二屏蔽體150以及第一屏蔽體130的一高能量脈衝的破壞。上述的高能量脈衝例如是漣波（ripple）或雷擊所造成的突波。

此外，第二屏蔽體150可經由連接電阻器RS與第一屏蔽體130相連接。在本實施例中，連接電阻器RS具有低電阻值（如，10mΩ）。在一些實施例中，第二屏蔽體150可經由一導體與第一屏蔽體130相連接。

請參考圖6，圖6是依據本發明第三實施例所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。在本實施例中，電源供應裝置300包括交流電源插座、電源轉換器320、第一屏蔽體130、第一殼體140、第二屏蔽體150以及第二殼體160。為了便於說明本實施例的電路拓墣，本實施例不示出交流電源插座。此外，第一屏蔽體130與第一殼體140的對應設置方式以及第二屏蔽體150與第二殼體160的對應設置方式已在圖2A、圖2B以及圖3的實施例中充份地說明。因此，本實施例不再重述。

在本實施例中，電源轉換器320包括濾波電路321、整流器322以及轉換電路323。濾波電路321包括差模雜訊濾波電路3211以及共模雜訊濾波電路3212。差模雜訊濾波電路3211接收輸入電源VIN並濾除輸入電源VIN的差模雜訊。共模雜訊濾波電路3212耦接於差模雜訊濾波電路3211與整流器322。共模雜訊濾波電路3212濾除輸入電源VIN的共模雜訊。第一屏蔽體130經由接地電阻器RG連接至共模雜訊濾波電路3212。

在本實施例中，差模雜訊濾波電路3211經由交流電源插座（本實施例未示出）接收輸入電源VIN，並濾除輸入電源VIN的差模雜訊。接下來，共模雜訊濾波電路3212濾除輸入電源VIN的共模雜訊。因此，整流器322所接收到的輸入電源VIN實質上並不會具有差模雜訊以及共模雜訊。整流器322可以是全橋式整流器。整流器322依據輸入電源VIN來提供經整流電源VR。

進一步來說，在本實施例中，差模雜訊濾波電路3211包括電容器CX以及由電感器LD1、LD2所組成的差模耦合電感元件LT。在本實施例中，電容器CX耦接於火線L以及中性線N之間。電感器LD1的第一端耦接於火線L。電感器LD1的第二端耦接於共模雜訊濾波電路3212。電感器LD2的第一端耦接於中性線N。電感器LD2的第二端耦接於共模雜訊濾波電路3212。

在本實施例中，共模雜訊濾波電路3212包括電容器CY1、CY2。電容器CY1耦接於整流器322的第一輸入端T1與連接節點ND之間。電容器CY2耦接於整流器322的第二輸入端T2與連接節點ND之間。接地電阻器RG連接於第一屏蔽體130與連接節點ND之間。換言之，電源轉換器320經由連接節點ND、接地電阻器RG、第二屏蔽體150以及第一屏蔽體130連接至大地，或經由連接節點ND、接地電阻器RG、第二屏蔽體150連接至大地。因此，電源轉換器320不利用交流電源插座連接至大地。

此外，電感器LD1的第二端還耦接於整流器322的第一輸入端T1以及電容器CY1。電感器LD2的第二端還耦接於整流器322的第二輸入端T2以及電容器CY2。

在本實施例中，電源供應裝置300還包括保護電路370、濾波電容器CY3、初級側接地端GND1以及次級側接地端GND2。初級側接地端GND1耦接於電源供應器320的初級側。次級側接地端GND2耦接於電源供應器320的次級側。濾波電容器CY3的第一端耦接於保護電路270以及次級側接地端GND2。濾波電容器CY3的第二端耦接於初級側接地端GND1。初級側接地端GND1耦接於電源供應器120的初級側。次級側接地端GND2耦接於電源供應器120的次級側。初級側接地端GND1以及次級側接地端GND2分別為不同的參考零電壓端。濾波電容器CY3作為保護電路270與初級側接地端GND1之間的低通濾波器。此外，濾波電容器CY3也作為初級側接地端GND1與次級側接地端GND2之間的低通濾波器。

在本實施例中，轉換電路323包括激磁電感器LM、功率開關Q1、變壓器TR、輸出二極體DO以及輸出電容器CO。激磁電感器LM以及功率開關Q1組成電源供應器320的初級側。激磁電感器LM的第一端耦接於整流器322。功率開關Q1的第一端耦接於激磁電感器LM的第二端。功率開關Q1的第二端耦接於初級側接地端GND1。功率開關Q1的第二端接收控制訊號GD1。在本實施例中，控制訊號GD1可以是由控制器來提供。

變壓器TR包括初級側繞組NP和次級側繞組NS。初級側繞組NP與激磁電感器LM並聯耦接。次級側繞組NS的第一端耦接於輸出二極體DO的陽極。次級側繞組NS的第二端耦接於次級側接地端GND2。輸出二極體DO的陰極作為電源供應器320的輸出端。輸出電容器CO耦接於輸出二極體DO的陰極與次級側接地端GND2之間。輸出電容器CO耦接於輸出二極體DO組成電源供應器320的次級側。

本實施例的轉換電路323是由返馳式（flyback）轉換器來實施。在一些實施例中，轉換電路323可以是由至少包括LLC轉換器或至少包括變壓器的拓墣來實施。本發明的轉換電路並不以本實施例為限。

在本實施例中，保護電路370包括抗雷擊電路371以及漣波濾波電路372。抗雷擊電路371耦接於第二屏蔽體150。抗雷擊電路371吸收來自第二屏蔽體150以及第一屏蔽體130的至少其中一者的雷擊突波。漣波濾波電路372耦接於抗雷擊電路371以及濾波電容器CY3的第一端之間。漣波濾波電路372濾除來自第二屏蔽體150以及第一屏蔽體130的至少其中一者的漣波。

在本實施例中，抗雷擊電路371包括抗雷擊二極體ZD、DD以及抗雷擊電阻器RD。抗雷擊二極體ZD的陽極耦接於第二屏蔽體150。抗雷擊二極體DD的陽極耦接於漣波濾波電路372。抗雷擊二極體ZD的陰極耦接於抗雷擊二極體DD的陰極。抗雷擊電阻器RD耦接於抗雷擊二極體ZD的陽極與抗雷擊二極體DD的陽極之間。抗雷擊二極體ZD可以是稽納二極體（Zener diode）。漣波濾波電路372包括濾波電阻器RC以及濾波電容器CC。濾波電阻器RC的第一端耦接於抗雷擊電路371。濾波電阻器RC的第一端耦接於濾波電容器CY3的第一端。濾波電容器CC與濾波電阻器RC並聯耦接。

在本實施例中，濾波電阻器RC的電阻值（如，1MΩ，本發明並不以此為限）明顯大於抗雷擊二極體DD處於順向偏壓狀態（即，導通狀態）的等效電阻值。因此，一旦電源供應裝置300遭遇到雷擊突波時，抗雷擊電路371會將雷擊突波抗經由雷擊電阻器RD以及抗雷擊二極體DD導向抗雷擊二極體ZD的陰極。抗雷擊二極體ZD會基於抗雷擊二極體ZD自身的崩潰電壓來吸收雷擊突波。舉例來說，抗雷擊二極體ZD的崩潰電壓被設計為850伏特（本發明並不以此為限）。則抗雷擊電路371能夠吸收850伏特的雷擊突波。

在本實施例中，濾波電容器CY3以及電容器CY1、CY2分別可以是Y電容器。電容器CX可以是X電容器。

綜上所述，第一屏蔽體的第二部分連接至大地。交流電源插座並不須要增加一腳位以以連接到大地。因此，相比於現行的電源供應裝置，電源供應裝置在薄型化的設計上較不會受到交流電源插座的限制。此外，第一屏蔽體的第二部分外露於第一開孔並且與第一殼體的至少一部分形成共平面。因此，應用於高功率，第一殼體的高度不會有大幅的增加。如此一來，本發明提供了一種實現薄型化設計的電源供應裝置。此外，在一些實施例中，保護電路被提供，使得電源轉換器避免受到來自第一屏蔽體的高能量脈衝的破壞。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1、100、200、300:電源供應裝置 110、PG:交流電源插座 120、320、TF:電源轉換器 121、321:濾波電路 122、322:整流器 123、323:轉換電路 130:第一屏蔽體 140:第一殼體 150:第二屏蔽體 160:第二殼體 270、370:保護電路 3211:差模雜訊濾波電路 3212:共模雜訊濾波電路 371:抗雷擊電路 372:漣波濾波電路 C1、C2:殼體 CC:漣波濾波電路的濾波電容器 CO:輸出電容器 CX:電容器 CY1、CY2:電容器 CY3:濾波電容器 DD、ZD:抗雷擊二極體 DO:輸出二極體 GD1:控制訊號 GND1:初級側接地端 GND2:次級側接地端 L:火線 LD1、LD2:電感器 LM:激磁電感器 LT:差模耦合電感元件 N:中性線 ND:連接節點 NP:初級側繞組 NS:次級側繞組 P1:第一部分 P2:第二部分 P3:第三部分 P4:第四部分 Q1:功率開關 RC:濾波電阻器 RD:抗雷擊電阻器 RG:接地電阻器 RS:連接電阻器 S1、S2:屏蔽體 SB:基板 T1:整流器的第一輸入端 T2:整流器的第二輸入端 TR:變壓器 VIN:輸入電源 VO:輸出電源 VR:經整流電源

圖1A是現行的電源供應裝置的示意圖。圖1B是現行的電源供應裝置的爆炸圖。圖2A是依據本發明第一實施例所繪示的電源供應裝置的示意圖。圖2B是依據圖2A所繪示的電源供應裝置的示意圖。圖3是依據圖2A所繪示的截面示意圖。圖4是依據圖2A所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。圖5是依據本發明第二實施例所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。圖6是依據本發明第三實施例所繪示的電源供應裝置的電路示意圖。

100:電源供應裝置

120:電源轉換器

121:濾波電路

130:第一屏蔽體

140:第一殼體

150:第二屏蔽體

160:第二殼體

P1:第一部分

P2:第二部分

P3:第三部分

P4:第四部分

SB:基板

Claims

一種電源供應裝置，包括：一電源轉換器，被設置於一基板的一第一側，包括：一濾波電路，經配置以濾除一輸入電源的雜訊；一第一屏蔽體，用以覆蓋該第一側以及該電源轉換器，耦接於該濾波電路，具有一第一部分以及一第二部分；以及一第一殼體，覆蓋該第一屏蔽體的該第一部分，包括一第一開孔，其中該第二部分外露於該第一開孔並與該第一殼體的至少一部分形成共平面，其中該第二部分用於連接至大地。
如請求項1所述的電源供應裝置，其中該電源轉換器還包括：一整流器，耦接於該濾波電路，經配置以對該輸入電源進行整流以產生一經整流電源；以及一轉換電路，耦接於該整流器，經配置以對該經整流電源進行轉換以產生一輸出電源。
如請求項2所述的電源供應裝置，其中該濾波電路包括：一差模雜訊濾波電路，經配置以接收該輸入電源，並濾除該輸入電源的差模雜訊；以及一共模雜訊濾波電路，耦接於該差模雜訊濾波電路與該整流器，經配置以濾除該輸入電源的共模雜訊，其中該第一屏蔽體經由一接地電阻器連接至該共模雜訊濾波電路。
如請求項3所述的電源供應裝置，其中該共模雜訊濾波電路包括：一第一電容器，耦接於該整流器的一第一輸入端與一連接節點之間；以及一第二電容器，耦接於該整流器的一第二輸入端與該連接節點之間，其中該接地電阻器連接於該第一屏蔽體與該連接節點之間。
如請求項1所述的電源供應裝置，還包括：一第二屏蔽體，用以覆蓋該基板的一第二側，耦接於該第一屏蔽體，具有一第三部分以及一第四部分；以及一第二殼體，覆蓋該第二屏蔽體的該第三部分，包括一第二開孔，其中該第四部分外露於該第二開孔並與該第二殼體的至少一部分形成共平面，其中該第四部分用於連接至大地。
如請求項5所述的電源供應裝置，還包括：一保護電路，耦接於該第二屏蔽體，經配置以防止該電源轉換器受到來自該第二屏蔽體以及該第一屏蔽體的至少其中一者的高能量脈衝的破壞。
如請求項6所述的電源供應裝置，其中該電源供應裝置還包括：一初級側接地端，耦接於該電源供應器的初級側；一次級側接地端，耦接於該電源供應器的次級側；以及一濾波電容器，該濾波電容器的第一端耦接於該保護電路以及該次級側接地端，並且該濾波電容器的第二端耦接於該初級側接地端，經配置以作為該保護電路與該初級側接地端之間的低通濾波器。
如請求項7所述的電源供應裝置，其中該濾波電容器還作為該初級側接地端與該次級側接地端之間的低通濾波器。
如請求項7所述的電源供應裝置，其中該保護電路包括：一抗雷擊電路，耦接於該第二屏蔽體，經配置以吸收來自該第二屏蔽體以及該第一屏蔽體的至少其中一者的雷擊突波；以及一漣波濾波電路，耦接於該抗雷擊電路以及該濾波電容器的第一端之間，經配置以濾除來自該第二屏蔽體以及該第一屏蔽體的至少其中一者的漣波。
如請求項9所述的電源供應裝置，其中該抗雷擊電路包括：一第一抗雷擊二極體，該第一抗雷擊二極體的陽極耦接於該第二屏蔽體；一第二抗雷擊二極體，該第二抗雷擊二極體的陽極耦接於該漣波濾波電路，該第二抗雷擊二極體的陰極耦接於該第一抗雷擊二極體的陰極；以及一抗雷擊電阻器，耦接於該第一抗雷擊二極體的陽極與該第二抗雷擊二極體的陽極之間。