TWI812010B - 電源供應器及控制系統 - Google Patents

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Abstract

一種電源供應器，包括一第一轉換電路、一第二轉換電路、一第一輸出電容、一第二輸出電容、一第一放電電路以及一第二放電電路。第一轉換電路將一第一交流電源轉換成一第一直流電源。第二轉換電路將一第二交流電源轉換成一第二直流電源。第一輸出電容用以儲存第一直流電源。第二輸出電容用以儲存第二直流電源。當第一直流電源大於第二直流電源時，第一放電電路建立一第一放電路徑，用以對第一輸出電容放電。當第二直流電源大於第一直流電源時，第二放電電路建立一第二放電路徑，用以對第二輸出電容放電。

Description

電源供應器及控制系統
本發明是關於一種電源供應器，特別是關於一種內建放電電路的電源供應器。
隨著科技的進步，電子裝置的種類及功能愈來愈多。一般而言，一外部充電裝置(如adapter)將市電轉換成一直流電源，再供電予電子裝置。外部充電裝置通常具有一輸出電容，用以儲存直流電源。然而，輸出電容的容值較大。當外部充電裝置不再轉換市電時，輸出電容仍殘留相當大的電壓，使得電子裝置誤以為外部充電裝置仍繼續供電，而未即時切換至一電池模式。另外，外部充電裝置的輸出電容的電壓很容易誤觸發電子裝置內的一過電壓保護，因而造成電子裝置突然關機(shutdown)。
本發明之一實施例提供一種電源供應器，包括一第一轉換電路、一第二轉換電路、一第一輸出電容、一第二輸出電容、一第一放電電路以及一第二放電電路。第一轉換電路將一第一交流電源轉換成一第一直流電源。第二轉換電路將一第二交流電源轉換成一第二直流電源。第一輸出電容用以儲存第一直流電源。第二輸出電容用以儲存第二直流電源。當第一直流電源大於第二直流電源時，第一放電電路建立一第一放電路徑，用以對第一輸出電容放電。當第二直流電源大於第一直流電源時，第二放電電路建立一第二放電路徑，用以對第二輸出電容放電。
在另一實施例中，本發明更提供一種控制系統，其包括一第一電源供應器、一第二電源供應器以及一系統負載。第一電源供應器包括一第一輸入端、一第一轉換電路、一第一輸出電容、一第一放電電路以及一第一輸出端。第一輸入端用以接收一第一交流電源。第一轉換電路將第一交流電源轉換成一第一直流電源。第一輸出電容用以儲存第一直流電源。當第一直流電源大於一第二直流電源時，第一放電電路建立一第一放電路徑，用以對第一輸出電容放電。第一輸出端用以輸出第一直流電源。第二電源供應器包括一第二輸入端、一第二轉換電路、一第二輸出電容、一第二放電電路以及一第二輸出端。第二輸入端用以接收一第二交流電源。第二轉換電路將第二交流電源轉換成第二直流電源。第二輸出電容用以儲存第二直流電源。當第二直流電源大於第一直流電源時，第二放電電路建立一第二放電路徑，用以對第二輸出電容放電。第二輸出端用以輸出第二直流電源。系統負載包括一第一介面以及一第二介面。第一介面具有一第一電源接收端以及一第一連接端。當第一輸出端耦接第一介面時，第一電源接收端接收第一直流電源，第一連接端電性連接第一放電電路。第二介面具有一第二電源接收端以及一第二連接端。第二電源接收端電性連接第一電源接收端。第二連接端電性連接第一連接端。當第二輸出端耦接第二介面時，第二電源接收端接收第二直流電源，第二連接端電性連接第二放電電路。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例，並配合所附圖式，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。另外，實施例中圖式標號之部分重覆，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。
第1A圖為本發明的控制系統的一示意圖。控制系統100A包括電源供應器110、120以及一系統負載130。電源供應器110及120可能單獨或共同供電予系統負載130。在本實施例中，電源供應器110接收並轉換一交流電源AC1，用以產生一直流電源VO1。在一些實施例中，電源供應器110更產生一輸出電壓VAK1。在此例中，輸出電壓VAK1與直流電源VO1有關。舉例而言，輸出電壓VAK1隨著直流電源VO1增加而增加，或是隨著直流電源VO1減少而減少。
電源供應器120接收並轉換一交流電源AC2，用以產生一直流電源VO2。在一些實施例中，電源供應器120根據直流電源VO2，產生一輸出電壓VAK2。輸出電壓VAK2與直流電源VO2有關。舉例而言，輸出電壓VAK2隨著直流電源VO2增加而增加，或是隨著直流電源VO2減少而減少。
在一可能實施例中，交流電源AC1相同於交流電源AC2。舉例而言，交流電源AC1及AC2均為市電。在其它實施例中，當直流電源VO2等於直流電源VO1時，輸出電壓VAK2等於輸出電壓VAK1。
系統負載130具有介面131及132。介面131用以耦接電源供應器110。介面132用以耦接電源供應器120。當系統負載130未耦接到電源供應器110及120時，系統負載130進入一直流模式。在直流模式下，系統負載130根據一內建的充電電池(未顯示)的電力而動作。在其它實施例中，即使系統負載130耦接電源供應器110及120，並且電源供應器110及120未接收交流電源AC1及AC2時，系統負載130亦操作於直流模式。
當電源供應器110或120耦接介面131或132，並且電源供應器110或120接收交流電源AC1或AC2時，系統負載130接收來自電源供應器110或120的直流電源VO1或VO2，並操作於一交流模式。在交流模式中，系統負載130根據直流電源VO1或VO2而動作。在其它實施例中，當電源供應器110及120分別耦接介面131及132，並且電源供應器110及120接收交流電源AC1及AC2時，系統負載130根據直流電源VO1及VO2而動作。
介面131具有一電源接收端T1以及一連接端T2。電源接收端T1用以接收直流電源VO1。連接端T2用以接收輸出電壓VAK1。介面132具有一電源接收端T3以及一連接端T4。電源接收端T3用以接收直流電源VO2。連接端T4用以接收輸出電壓VAK2。在一些實施例中，介面131及132均為電源插座(power jack)，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，介面131的種類(如USB Type C)不同於介面132的種類(如電源插座)。
在本實施例中，系統負載130更包括走線133及134。走線133電性連接電源接收端T1及T3。因此，當電源供應器110及120分別耦接介面131及132時，電源供應器110及120並聯供電予系統負載130。走線134電性連接連接端T2及T4。當電源供應器110及120分別耦接介面131及132並提供直流電源VO1及VO2時，輸出電壓VAK1約等於輸出電壓VAK2。本發明並不限定系統負載130的種類。在一可能實施例中，系統負載130係為一筆記型電腦或是一電競型電腦。
本發明並不限定電源供應器的數量。在其它實施例中，控制系統100A具有更多的電源供應器。第1B圖為本發明的控制系統的另一示意圖。第1B圖相似第1A圖，不同之處在於第1B圖的控制系統100B包括電源供應器110、120及140。
電源供應器140接收並轉換一交流電源AC3，用以產生一直流電源VO3。在一些實施例中，交流電源AC1~AC3均為市電，並且直流電源VO1~VO3均相等，如均為19.5V。在此例中，直流電源VO1~VO3之每一者的誤差值大約為 5%。
在其它實施例中，電源供應器140根據直流電源VO3，產生一輸出電壓VAK3。輸出電壓VAK3隨著直流電源VO3變化而變化。舉例而言，當直流電源VO3增加時，輸出電壓VAK3也隨著增加。當直流電源VO3減少時，輸出電壓VAK3隨著減少。由於電源供應器140的特性相似於電源供應器110，故不再贅述。
在本實施例中，系統負載130更包括一介面135。介面135具有一電源接收端T5以及一連接端T6。當電源供應器140耦接介面135時，電源接收端T5接收直流電源VO3，連接端T6接收輸出電壓VAK3。在此例中，走線133電性連接電源接收端T1、T3及T5，走線134電性連接連接端T2、T4及T6。
第2圖為本發明之電源供應器110及120的示意圖。由於電源供應器110、120及140的電路架構相同，故第2圖僅顯示電源供應器110及120的電路架構。在一些實施例中，電源供應器110及120整合成單一電源供應器，該單一電源供應器位於一殼體(holding)中。
在本實施例中，電源供應器110包括一輸入端210A、一轉換電路220A、一放電電路230A、一輸出電容CO21以及一輸出端240A。輸入端210A接收交流電源AC1。轉換電路220A將交流電源AC1轉換成一直流電源VO1。輸出電容CO21耦接一接地端GND2，並儲存直流電源VO1。放電電路230A耦接輸出電容CO21，並產生一輸出電壓VAK1。輸出端240A輸出直流電源VO1及輸出電壓VAK1。在一可能實施例中，輸出端240A具有接腳241A~243A。接腳241A接收直流電源VO1。接腳242A耦接接地端GND2。接腳243A接收輸出電壓VAK1。在一些實施例中，輸出端240A為一電源插頭(power jack)。
電源供應器120包括一輸入端210B、一轉換電路220B、一放電電路230B、一輸出電容CO22以及一輸出端240B。輸入端210B接收交流電源AC2。轉換電路220B將交流電源AC2轉換成一直流電源VO2。輸出電容CO22耦接接地端GND2，並儲存直流電源VO2。放電電路230B耦接輸出電容CO22，並產生一輸出電壓VAK2。輸出端240B輸出直流電源VO2及輸出電壓VAK2。在一可能實施例中，輸出端240B具有接腳241B~243B。接腳241B接收直流電源VO2。接腳242B耦接接地端GND2。接腳243B接收輸出電壓VAK2。在一些實施例中，輸出端240B為一電源插頭。
在其它實施例中，一系統負載(如130)電性連接輸出端240A及240B。在此例中，系統負載具有走線251~253。走線251電性連接接腳241A及241B。走線252電性連接接腳242A及242B。走線253電性連接接腳243A及243B。
當電源供應器110及120正常地接收交流電源AC1及AC2時，直流電源VO1約等於直流電源VO2。因此，輸出電壓VAK1約等於輸出電壓VAK2。然而，電源供應器110及120不再接收交流電源AC1及AC2時，直流電源VO1將不等於直流電源VO2，並且輸出電壓VAK1也不等於輸出電壓VAK2。
當直流電源VO1大於直流電源VO2時，輸出電壓VAK1大於輸出電壓VAK2。因此，放電電路230A建立一放電路徑231A，用以對輸出電容CO21放電。在此例中，輸出電容CO21的電荷經過放電路徑231A釋放至接地端GND。因此，直流電源VO1逐漸減少。當直流電源VO2大於直流電源VO1時，輸出電壓VAK2大於輸出電壓VAK1。因此，放電電路230B建立一放電路徑231B，用以對輸出電容CO22放電。在此例中，輸出電容CO22的電荷經過放電路徑231B釋放至接地端GND。因此，直流電源VO2逐漸減少。
第3A圖為本發明之放電電路230A與230B的示意圖。放電電路230A包括一放電開關QX1、一阻抗元件310、一比較電路COMP1A以及一偵測電阻RS1。放電開關QX1耦接輸出電容CO21。在本實施例中，放電開關QX1係為一N型電晶體。阻抗元件310耦接於放電開關QX1與一接地端GND之間。在本實施例中，阻抗元件310係為一電阻。偵測電阻RS1耦接於比較電路COMP1A的非反相輸入端與反相輸入端之間。偵測電阻RS1的阻值大約為1Ω(誤差值 1%)。比較電路COMP1A的輸出端耦接放電開關QX1。
放電電路230B包括一放電開關QX2、一阻抗元件320、一比較電路COMP2A以及一偵測電阻RS2。放電開關QX2耦接輸出電容CO22。在本實施例中，放電開關QX2係為一N型電晶體。阻抗元件320耦接於放電開關QX2與接地端GND之間。在本實施例中，阻抗元件320係為一電阻。偵測電阻RS2耦接於比較電路COMP2A的非反相輸入端與反相輸入端之間。偵測電阻RS2的阻值大約為1Ω(誤差值 1%)。比較電路COMP2A的輸出端耦接放電開關QX2。
當直流電源VO1等於直流電源VO2時，由於輸出電壓VAK1等於輸出電壓VAK2，故沒有電流流經偵測電阻RS1及RS2。此時，比較電路COMP1A及COMP2A因反相輸入端與非反相輸入端等電位而關閉，放電開關QX1及QX2也因此皆為截止。
然而，當直流電源VO1大於直流電源VO2時，由於穩壓電容CT1的電壓(即VAK1)大於穩壓電容CT2的電壓(即VAK2)，故穩壓電容CT1對穩壓電容CT2放電。此時，比較電路COMP1A的非反相輸入端的電壓大於比較電路COMP1A的反相輸入端。因此，比較電路COMP1A輸出一高位準，用以導通放電開關QX1。當放電開關QX1被導通時，放電開關QX1與阻抗元件310形成一放電路徑。輸出電容CO21的電壓VO1經過放電開關QX1及阻抗元件310釋放至接地端GND。因此，輸出電容CO21的電壓VO1逐漸減少。此時，由於穩壓電容CT1對穩壓電容CT2放電，故比較電路COMP2A的反相輸入端的電壓大於比較電路COMP2A的非反相輸入端的電壓。因此，比較電路COMP2A輸出一負飽和電壓，放電開關QX2截止。此時，雖然輸出電容CO22也會放電，但輸出電容CO21的放電速度比輸出電容CO22的放電速度快。
當直流電源VO1小於直流電源VO2時，由於穩壓電容CT2的電壓(即VAK2)大於穩壓電容CT1的電壓(即VAK1)，故穩壓電容CT2對穩壓電容CT1放電。此時，比較電路COMP2A的非反相輸入端的電壓大於比較電路COMP2A的反相輸入端。因此，比較電路COMP2A輸出一正飽和電壓，用以導通放電開關QX2。當放電開關QX2被導通時，放電開關QX2與阻抗元件320形成另一放電路徑。輸出電容CO22的電壓VO2經過放電開關QX2及阻抗元件320釋放至接地端GND。因此，輸出電容CO22的電壓VO2逐漸減少。此時，由於穩壓電容CT2對穩壓電容CT1放電，故比較電路COMP1A的反相輸入端的電壓大於比較電路COMP1A的非反相輸入端的電壓。因此，比較電路COMP1A輸出一負飽和電壓，放電開關QX1截止。此時，雖然輸出電容CO21也會放電，但輸出電容CO22的放電速度比輸出電容CO21的放電速度快。
在一些實施例中，穩壓電容CT1係位於轉換電路220A之中，用以供電予轉換電路220A內的一回授補償電路(未顯示)。在此例中，穩壓電容CT2係位於轉換電路220B之中，用以供電予轉換電路220B內的一回授補償電路(未顯示)。
第3B圖為本發明之直流電源VO1及VO2的示意圖。在時間點T1前，電源供應器110及120轉換交流電源AC1及AC2，用以產生直流電源VO1及VO2。因此，直流電源VO1及VO2相等，並維持於一固定值，如19.5V。
在時間點T1後，電源供應器110及120不再接收交流電源AC1及AC2。因此，直流電源VO1及VO2逐漸減少。在時間點T2，由於直流電源VO1大於直流電源VO2，故放電電路230A建立放電路徑231A，用以對輸出電容CO21快速放電。在時間點T3，由於直流電源VO2大於直流電源VO1，故放電電路230B建立放電路徑231B，用以對輸出電容CO22快速放電。在時間點T4，由於直流電源VO1大於直流電源VO2，故放電電路230A建立放電路徑231A，用以對輸出電容CO21快速放電。
第4A圖為本發明之放電電路230A與230B的另一示意圖。第4A圖相似第3A圖，不同之處在於，第4A圖的放電電路230A及230B利用轉換電路220A及220B內的一諧振電路的元件作為放電元件。在本實施例中，當放電開關QX1導通時，放電開關QX1與電感LM2A及電容CRA構成一放電路徑。當放電開關QX2導通時，放電開關QX2與電感LM2B及電容CRB構成一放電路徑。在此例中，電感LM2A及電容CRA位於轉換電路220A中，電感LM2B及電容CRB位於轉換電路220B中。
當直流電源VO1大於直流電源VO2時，比較電路COMP1A輸出一高位準，用以導通放電開關QX1。因此，輸出電容CO21的電壓VO1經過放電開關QX1、電感LM2A及電容CRA，快速地釋放至接地端GND。當直流電源VO2大於直流電源VO1時，比較電路COMP2A輸出一高位準，用以導通放電開關QX2。因此，輸出電容CO22的電壓VO2經過放電開關QX2、電感LM2B及電容CRB，快速地釋放至接地端GND。
第4B圖為本發明之直流電源VO1及VO2的另一示意圖。在時間點T5前，電源供應器110及120轉換交流電源AC1及AC2，用以產生直流電源VO1及VO2。因此，直流電源VO1及VO2相等，並維持於一固定值，如19.5V。
在時間點T5後，電源供應器110及120不再接收交流電源AC1及AC2。因此，此時，直流電源VO1及VO2逐漸下降。在時間點T6，由於直流電源VO1大於直流電源VO2，故放電電路230A建立放電路徑231A，用以對輸出電容CO21放電。因此，直流電源VO1透過轉換電路220A內的諧振電路的元件，釋放至接地端GND。此時，輸出電容CO21進行一諧振放電，而輸出電容CO22進行一正常放電。
在時間點T7，由於直流電源VO2大於直流電源VO1，故放電電路230B建立放電路徑231B，用以對輸出電容CO22放電。因此，直流電源VO2透過轉換電路220B內的諧振電路的元件釋放至接地端GND。此時，輸出電容CO22進行一諧振放電，而輸出電容CO21進行一正常放電。
在時間點T8，由於直流電源VO1大於直流電源VO2，故放電電路230A建立放電路徑231A，用以對輸出電容CO21放電。此時，輸出電容CO21進行一諧振放電，而輸出電容CO22進行一正常放電。
由於輸出電容CO21及CO22交替地以透過電感及電容放電，故直流電源VO1及VO2快速地下降。因此，系統負載(如第1A圖的130)可即時切換至直流模式，使用內建電池的電力，用以維持系統負載正常動作。在一些實施例中，輸出電容CO21及CO22的放電過程可稱為一自激快速放電。另外，由於直流電源VO1及VO2快速地下降，故不會觸發一過電壓保護。
第5圖為本發明之轉換電路220A的示意圖。由於轉換電路220A及220B的架構相似，故第5圖僅顯示轉換電路220A的架構。轉換電路220A包括一交流直流轉換器510、一升壓電路520、一降壓電路530以及一回授補償電路540。
交流直流轉換器510將交流電源AC1轉換成一直流電壓V1。交流電源AC1大約在90~264V之間。本發明並不限定交流直流轉換器510的電路架構。任何可將交流電源轉換成直流電源的電路，均可作為交流直流轉換器510。在本實施例中，交流直流轉換器510包括二極體D1~D4以及一輸入電容CIN。二極體D1~D4轉換交流電源AC1，用以產生一脈動直流電壓。此脈動直流電壓在經由輸入電容CIN轉為一穩定的直流輸入電壓V1。二極體D1~D4構成一橋式整流器。
在其它實施例中，轉換電路220A更包括電阻R1、R2以及一脈寬調變電路PWM1。電阻R1及R2構成一分壓電路。該分壓電路處理直流輸入電壓V1，用以產生一分壓電壓VCC。在此例中，該分壓電壓VCC作為脈寬調變電路PWM1的操作電壓。當脈寬調變電路PWM1接收到分壓電壓VCC後，脈寬調變電路PWM1產生一切換信號GD1。切換信號GD1係為一脈寬調變(PWM)信號。
升壓電路520處理直流輸入電壓V1，用以產生一電壓V2。本發明並不限定升壓電路520的架構。任何可提升直流輸入電壓V1的電路均可作為升壓電路520。在本實施例中，升壓電路520包括一功率開關Q1、一升壓電感LM1、一輸出二極體DO1以及一升壓電容CO1。
功率開關Q1接收切換信號GD1，並進行高頻切換。在一可能實施例中，功率開關Q1係為一N型電晶體。升壓電感LM1耦接於電阻R1與功率開關Q1之間。輸出二極體DO1耦接於升壓電感LM1與一節點ND1之間。升壓電容CO1耦接於節點ND1與接地端GND之間。當功率開關Q1導通時，升壓電感LM1儲存能量。當功率開關Q1不導通時，升壓電感LM1釋放能量，用以產生一電壓V2。升壓電容CO1儲存電壓V2。在一可能實施例中，電壓V2約為400V。
降壓電路530處理電壓V2，用以產生直流電源VO1。在一可能實施例中，直流電源VO1約為19.5V。本發明並不限定降壓電路530的架構。任何可減少電壓V2的電路均可作為降壓電路530。在一些實施例中，降壓電路530根據回授信號FB，調整直流電源VO1。舉例而言，當回授信號FB的電壓下降時，降壓電路530提升直流電源VO1。當回授信號FB的電壓上升時，降壓電路530減少直流電源VO1。
在本實施例中，降壓電路530包括一脈寬調變電路PWM2、開關Q2、Q3、一諧振電路531、一變壓器532以及輸出二極體DO2、DO3。脈寬調變電路PWM2根據一回授信號FB，產生切換信號GD2以及GD3。切換信號GD2以及GD3均為脈寬調變信號。脈寬調變電路PWM2根據一回授信號FB，調整切換信號GD2以及GD3的責任週期(duty cycle)。在一可能實施例中，切換信號GD2以及GD3為互補信號。開關Q2接收切換信號GD2，並耦接於節點ND1與ND2之間。開關Q3接收切換信號GD3，並耦接於節點ND2與接地端GND之間。在一可能實施例中，開關Q2和Q3均為N型電晶體。開關Q2和Q3互補式操作。舉例而言，當開關Q2導通時，開關Q3不導通。當開關Q3導通時，開關Q2不導通。諧振電路531耦接於節點ND2與接地端GND之間，用以產生一諧振電壓。變壓器532根據該諧振電壓，產生直流電源VO1。
在本實施例中，諧振電路531包括電感LR、LM2A以及一諧振電容CRA。電感LR、LM2A以及諧振電容CRA串聯於節點ND2與接地端GND之間，並構成一LLC諧振槽。變壓器532包括一初級側繞組N1以及次級側繞組N2、N3。初級側繞組N1位於變壓器532之一側，而次級側繞組N2及N3位於變壓器532之相對另一側。初級側繞組N1並聯電感LM2A，用以接收諧振電路531所產生的一諧振電壓。當初級側繞組N1接收諧振電壓時，次級側繞組N2及N3產生感應電壓。輸出二極體DO2及DO3分別對次級側繞組N2及N3所產生的感應電壓進行整流。輸出電容CO21儲存整流結果，即直流電源VO1。
在一可能實施例中，諧振電路531的電感LM2A以及諧振電容CRA作為放電元件，用以釋放輸出電容CO21的電荷。舉例而言，當放電開關QX1被導通時，輸出電容CO21的電荷經過放電開關QX1、電感LM2A以及諧振電容CRA釋放至接地端GND。
回授補償電路540根據直流電源VO1，產生回授信號FB。在本實施例中，回授補償電路540包括輸出電阻RO1、RO2、一補償電容CC、一穩壓器541、一線性光耦合器542、一啟動電阻RP、一回授電容CB以及一穩壓電容CT1。
輸出電阻RO1與RO2串聯於直流電源VO1與接地端GND2之間。在本實施例中，輸出電阻RO1與RO2構成一分壓電路，對直流電源VO1進行分壓，用以產生一分壓電壓。補償電容CC接收輸出電阻RO1與RO2所產生的分壓電壓。穩壓器541耦接於補償電容CC與接地端GND2之間。在本實施例中，穩壓器541具有一參考端R、一陰極端K以及一陽極端A。參考端R接收輸出電阻RO1與RO2所產生的分壓電壓。陰極端K耦接補償電容CC。陽極端A耦接接地端GND2。穩壓電容CT1耦接於補償電容CC與接地端GND2之間。在一可能實施例中，穩壓電容CT1的電壓作為輸出電壓VAK1。
啟動電阻RP耦接於輸出電容CO21與線性光耦合器542之間。線性光耦合器542根據直流電源VO1，產生回授信號FB。在本實施例中，線性光耦合器542具有一發光二極體以及一雙極性電晶體。發光二極體耦接於啟動電阻RP與穩壓電容CT1之間。雙極性電晶體與回授電容CB串聯於脈寬調變電路PWM2與接地端GND之間。在本實施例中，回授電容CB的電壓作為回授信號FB。
在本實施例中，穩壓器541將輸出電阻RO1與RO2所產生的分壓電壓與一預設電壓作比較。當輸出電阻RO1與RO2所產生的分壓電壓不同於預設電壓時，補償電容CC調整迴路的電壓增益，並產生一補償電流，點亮線性光耦合器542的發光二極體。最後透過線性光耦合器542的發光二極體的燈光隔離耦接一感應電流至線性光耦合器542的雙極性電晶體。此感應電流對回授電容CB充電。接著，脈寬調變電路PWM2根據回授電容CB的電壓，調整切換信號Q2及Q3的責任週期，以達到穩定輸出電壓的功能。
在一些實施例中，穩壓器541的電源係由穩壓電容CT1提供。在此例中，穩壓電容CT1的電壓約等於直流電源VO1減去發光二極體的電壓。由於啟動電阻RP的電壓低於0.05V，故可忽略。在本實施例中，利用穩壓電容CT1及CT2放電的設計，搭配放電電路的偵測電阻RS1及RS2，進行輸出電壓VAK1及VAK2的比較，再透過LLC諧振槽的元件，快速地對輸出電容CO21及CO22放電。
在其它實施例中，轉換電路220A之元件參數可如下列所述。輸入電容CIN的容值大約於120uF(誤差值 10%)。電阻R1的阻值大約為73KΩ(誤差值 1%)。電阻R2的阻值大約為73KΩ(誤差值 1%)。升壓電感LM1的電感值大約為660uH(誤差值 10%)。升壓電容CO1的容值大約為1500uF(誤差值 20%)。電感LR的電感值大約為54uH (誤差值 10%)。電感LM2A的電感值大約為480uH (誤差值 10%)。諧振電容CRA的容值大約為33nF (誤差值 10%)。輸出電容CO21的容值大約為4000uF(誤差值 20%)。穩壓電容CT1的容值大約為47uF(誤差值 10%)。啟動電阻RP的阻值大約為15KΩ(誤差值 1%)。補償電容CC的容值大約為1.5nF/50V(誤差值 5%)。回授電容CB的容值大約為100pF/50V(誤差值 10%)。值得注意的是，以上所述之阻值、電感值、容值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。
必須瞭解的是，當一個元件或層被提及與另一元件或層「耦接」時，係可直接耦接或連接至其它元件或層，或具有其它元件或層介於其中。反之，若一元件或層「連接」至其它元件或層時，將不具有其它元件或層介於其中。
除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。雖然“第一”、“第二”等術語可用於描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語只是用以區分一個元件和另一個元件。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來說，本發明實施例所述之系統、裝置或是方法可以硬體、軟體或硬體以及軟體的組合的實體實施例加以實現。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。
100A、100B:控制系統
110、120、140:電源供應器
130:系統負載
AC1~AC3:交流電源
VO1~VO3:直流電源
VAK1~VAK3:輸出電壓
131、132、135:介面
T1、T3、T5:電源接收端
T2、T4、T6:連接端
133、134、251~253:走線
210A、210B:輸入端
220A、220B:轉換電路
230A、230B:放電電路
CO21、CO22:輸出電容
240A、240B:輸出端
241A~243A、241B~243B:接腳
231A、231B:放電路徑
GND、GND2:接地端
241A~243A、241B~243B:接腳
QX1、QX2、Q1~Q3:開關
310、320:阻抗元件
COMP1A、COMP2A:比較電路
RS1、RS2:偵測電阻
CT1、CT2:穩壓電容
510:交流直流轉換器
520:升壓電路
530:降壓電路
540:回授補償電路
D1~D4、DO1~DO3:二極體
CIN、CO1、CC、CT1、CB、CRA:電容
R1、R2、RO1、RO2、RP:電阻
PWM1、PWM2:脈寬調變電路
LM1、LR、LM2A:電感
531:諧振電路
532:變壓器
541:穩壓器
542:線性光耦合器
N1:初級側繞組
N2、N3:次級側繞組
第1A圖為本發明的控制系統的一示意圖。 第1B圖為本發明的控制系統的另一示意圖。 第2圖為本發明之電源供應器的示意圖。 第3A圖為本發明之放電電路的示意圖。 第3B圖為本發明之直流電源的示意圖。 第4A圖為本發明之放電電路的另一示意圖。 第4B圖為本發明之直流電源的另一示意圖。 第5圖為本發明之轉換電路的示意圖。
110、120:電源供應器
210A、210B:輸入端
220A、220B:轉換電路
230A、230B:放電電路
240A、240B:輸出端
241A~243A、241B~243B:接腳
231A、231B:放電路徑
251~253:走線
CO21、CO22:輸出電容
GND、GND2:接地端
AC1、AC2:交流電源
VO1、VO2:直流電源
VAK1、VAK2:輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種電源供應器，包括： 一第一轉換電路，將一第一交流電源轉換成一第一直流電源； 一第二轉換電路，將一第二交流電源轉換成一第二直流電源； 一第一輸出電容，用以儲存該第一直流電源； 一第二輸出電容，用以儲存該第二直流電源； 一第一放電電路，當該第一直流電源大於該第二直流電源時，該第一放電電路建立一第一放電路徑，用以對該第一輸出電容放電；以及 一第二放電電路，當該第二直流電源大於該第一直流電源時，該第二放電電路建立一第二放電路徑，用以對該第二輸出電容放電。
  2. 如請求項1之電源供應器，其中該第一放電電路包括： 一放電開關，耦接該第一輸出電容； 一阻抗元件，耦接於該放電開關與一接地端之間；以及 一比較電路，當該第一直流電源大於該第二直流電源時，導通該放電開關； 其中，當該放電開關導通時，該放電開關與該阻抗元件形成該第一放電路徑。
  3. 如請求項1之電源供應器，其中該第一轉換電路包括： 一交流直流轉換器，將該第一交流電源轉換成一第一電壓； 一升壓電路，處理該第一電壓，用以產生一第二電壓； 一降壓電路，處理該第二電壓，用以產生該第一直流電源；以及 一回授補償電路，根據該第一直流電源，產生一回授信號； 其中該降壓電路根據該回授信號，調整該第一直流電源。
  4. 如請求項3之電源供應器，其中該降壓電路包括： 一第一脈寬調變電路，根據該回授信號，產生一第一切換信號以及一第二切換信號； 一第一開關，接收該第一切換信號，並耦接於一第一節點與第二節點之間； 一第二開關，接收該第二切換信號，並耦接於該第二節點與一接地端之間； 一諧振電路，耦接於該第二節點與該接地端之間，用以產生一諧振電壓；以及 一變壓器，根據該諧振電壓，產生該第一直流電源。
  5. 如請求項4之電源供應器，其中該諧振電路包括： 一第一電感； 一第二電感；以及 一諧振電容； 其中該第一電感、該第二電感與該諧振電容串聯於該第二節點與該接地端之間。
  6. 如請求項5之電源供應器，其中該第二電感並聯該變壓器的一初級側繞組。
  7. 如請求項6之電源供應器，其中該第一放電電路包括：一放電開關，耦接於該第一輸出電容與該第二電感之間；以及一比較電路，當該第一直流電源大於該第二直流電源時，導通該放電開關；其中，當該放電開關導通時，該放電開關、該第二電感及該諧振電容形成該第一放電路徑。
  8. 如請求項7之電源供應器，其中該回授補償電路包括：一第一分壓電路，處理該第一直流電源，用以產生一第一分壓電壓；一補償電容，接收該第一分壓電壓，並耦接該比較電路；一穩壓器，耦接於該補償電容與該接地端之間，並接收該第一分壓電壓；一線性光耦合器，根據該第一直流電源，產生該回授信號；一啟動電阻，耦接於該第一輸出電容與該線性光耦合器之間；以及一回授電容，耦接於該線性光耦合器與該接地端之間。
  9. 如請求項8之電源供應器，其中該交流直流轉換器包括：一橋式整流器，轉換該第一交流電源，用以產生該第一電壓；以及 一輸入電容，儲存該第一電壓。
  10. 如請求項9之電源供應器，更包括： 一第二分壓電路，處理該第一電壓，用以產生一第二分壓電壓； 一第二脈寬調變電路，接收該第二分壓電壓，並提供一第三切換信號； 一功率開關，接收該第三切換信號； 一升壓電感，耦接於該第二分壓電路與該功率開關之間； 一輸出二極體，耦接於該升壓電感與該第一節點之間；以及 一升壓電容，耦接於該第一節點與該接地端之間。
  11. 一種控制系統，包括： 一第一電源供應器，包括： 一第一輸入端，用以接收一第一交流電源； 一第一轉換電路，將該第一交流電源轉換成一第一直流電源； 一第一輸出電容，用以儲存該第一直流電源； 一第一放電電路，當該第一直流電源大於一第二直流電源時，該第一放電電路建立一第一放電路徑，用以對該第一輸出電容放電；以及 一第一輸出端，用以輸出該第一直流電源； 一第二電源供應器，包括： 一第二輸入端，用以接收一第二交流電源； 一第二轉換電路，將該第二交流電源轉換成該第二直流電源； 一第二輸出電容，用以儲存該第二直流電源； 一第二放電電路，當該第二直流電源大於該第一直流電源時，該第二放電電路建立一第二放電路徑，用以對該第二輸出電容放電；以及 一第二輸出端，用以輸出該第二直流電源；以及 一系統負載，包括： 一第一介面，具有一第一電源接收端以及一第一連接端，當該第一輸出端耦接該第一介面時，該第一電源接收端接收該第一直流電源，該第一連接端電性連接該第一放電電路； 一第二介面，具有一第二電源接收端以及一第二連接端，該第二電源接收端電性連接該第一電源接收端，該第二連接端電性連接該第一連接端，當該第二輸出端耦接該第二介面時，該第二電源接收端接收該第二直流電源，該第二連接端電性連接該第二放電電路。
  12. 如請求項11之控制系統，其中該第一放電電路包括： 一放電開關，耦接該第一輸出電容； 一阻抗元件，耦接於該放電開關與一接地端之間；以及 一比較電路，當該第一直流電源大於該第二直流電源時，導通該放電開關； 其中，當該放電開關導通時，該放電開關與該阻抗元件形成該第一放電路徑。
  13. 如請求項12之控制系統，其中當該第一輸出端耦接該第一介面時，該比較電路的一反相輸入端電性連接該第一連接端。
  14. 如請求項11之控制系統，其中該第一轉換電路包括：一交流直流轉換器，將該第一交流電源轉換成一第一電壓；一升壓電路，處理該第一電壓，用以產生一第二電壓；一降壓電路，處理該第二電壓，用以產生該第一直流電源；以及一回授補償電路，根據該第一直流電源，產生一回授信號；其中該降壓電路根據該回授信號，調整該第一直流電源。
  15. 如請求項14之控制系統，其中該降壓電路包括：一第一脈寬調變電路，根據該回授信號，產生一第一切換信號以及一第二切換信號；一第一開關，接收該第一切換信號，並耦接於一第一節點與第二節點之間；一第二開關，接收該第二切換信號，並耦接於該第二節點與一接地端之間；一諧振電路，耦接於該第二節點與該接地端之間，用以產生一諧振電壓；以及一變壓器，根據該諧振電壓，產生該第一直流電源。
  16. 如請求項15之控制系統，其中該諧振電路包括： 一第一電感； 一第二電感；以及 一諧振電容； 其中該第一電感、該第二電感與該諧振電容串聯於該第二節點與該接地端之間。
  17. 如請求項16之控制系統，其中該第二電感並聯該變壓器的一初級側繞組。
  18. 如請求項17之控制系統，其中該第一放電電路包括： 一放電開關，耦接於該第一輸出電容與該第二電感之間；以及 一比較電路，當該第一直流電源大於該第二直流電源時，導通該放電開關； 其中，當該放電開關導通時，該放電開關、該第二電感及該諧振電容形成該第一放電路徑。
  19. 如請求項18之控制系統，其中當該第一輸出端耦接該第一介面時，該比較電路的一反相輸入端電性連接該第一連接端。
  20. 如請求項19之控制系統，其中該第一電源供應器更包括： 一分壓電路，處理該第一直流電源，用以產生一分壓電壓； 一補償電容，耦接於該分壓電路與該比較電路的一非反相輸入端之間； 一穩壓器，耦接於該補償電容與該接地端之間，並接收該分壓電壓； 一線性光耦合器，根據該第一直流電源，產生該回授信號； 一回授電容，耦接於該線性光耦合器與該接地端之間；以及 一偵測電阻，耦接於該反相輸入端與該非反相輸入端之間。
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