CN102148578B - 电源装置 - Google Patents

Abstract

一种电源装置包含电源供应模块、第一电气隔离单元、第二电气隔离单元、反馈控制单元及比较单元。电源供应模块具有反馈补偿端与输出端，反馈补偿端提供输出功率相关电压，输出端提供输出电压。第一电气隔离单元具有第一输入端与第一输出端。第二电气隔离单元具有第二输入端与第二输出端。反馈控制单元耦接第一输出端、第二输入端及输出端。比较单元耦接反馈补偿端与第一输入端，且比较输出功率相关电压与预设电压。当输出功率相关电压小于预设电压时，比较单元控制第一电气隔离单元，并改变反馈控制单元与第二电气隔离单元的操作，使得电源供应模块调整输出电压。

Description

电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置，特别涉及应用于待机节能的电源装置。

背景技术

现今，生活周遭的电器装置的数量正以极快的速度增加。这些电器装置中的大多数都有着待机期间耗电量大的问题，例如音频/视频产品和办公设备。这不仅浪费电力和资金，同时对环境也有不良的影响。由于这个原因，现在对于大部分产品，都有相对应的法规来严格地限制待机期间的能耗。待机模式是指产品被关闭，不执行任何功能但仍然与电源耦接的状态。

电源供应器(Power Supply)主要用途是提供单一或多种电器装置稳定、适当电压的电源，为不可或缺的重要功能元件之一。一般电源供应器可将输入的交流市电转换为电器装置所需的直流电，如图1所示，已知的电源装置1通常具有交流/直流电源转换器11及直流/直流电源转换器12，以做电源转换。交流/直流电源转换器11将交流电压(市电)转换为直流电压，再由直流/直流电源转换器12将直流电压再转换为电器装置中的负载6所需的各种直流低电压。

在已知的电源装置1的架构下，除了交流/直流电源转换器11以及直流/直流电源转换器12个别的转换损耗之外，由于交流/直流电源转换器11不论是否在电器装置开机或待机的状态下，皆输出相同功率的电源，也是造成待机损耗的重要原因之一，而影响电源装置1的效能，并影响节能的成效。

发明内容

本发明的目的为提供一种电源装置，能够在待机时降低输出功率，以降低过多的线路损耗，并符合节能规定的要求。

为达上述目的，依据本发明的一种电源装置，包含电源供应模块、第一电气隔离单元、第二电气隔离单元、反馈控制单元及比较单元。电源供应模块具有反馈补偿端与输出端，反馈补偿端提供输出功率相关电压，输出端提供输出电压。第一电气隔离单元具有第一输入端与第一输出端。第二电气隔离单元具有第二输入端与第二输出端，第二输出端耦接反馈补偿端。反馈控制单元分别耦接第一输出端、第二输入端及电源供应模块的输出端。比较单元分别耦接反馈补偿端与第一输入端，且比较输出功率相关电压与预设电压。当输出功率相关电压小于预设电压时，比较单元控制第一电气隔离单元，以改变反馈控制单元与第二电气隔离单元的操作，使得反馈补偿端的电压降低，以使得电源供应模块调整输出电压。

承上所述，本发明的电源装置经比较单元比较输出功率相关电压及预设电压，而判别目前负载单元为正常负载或待机负载的状态，当目前负载单元为待机状态时，比较单元即输出待机负载信号予反馈控制单元，并使反馈控制单元输出待机反馈信号至电源供应模块，以降低电源供应模块的输出电压，使得电源装置于待机状态时，可直接供应给节能或待机模式下所需的基本电源，而无需再经过多重转换至电器装置待机所需的电压，以降低过多的线路损耗，且符合节能规定的要求。

附图说明

图1为已知电源装置的一示意图。

图2为本发明的电源装置的一示意图。

图3为本发明的电源装置的一部分电路图。

图4为本发明的电源装置的另一示意图。

图5为本发明的电源装置的另一示意图。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明的实施例所揭露的一种电源装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2所示，图2为本发明的电源装置的一示意图。电源装置2与电器装置(图未示)配合运用。在本实施例中，电器装置可为笔记本电脑或数字机上盒。本实施例的电源装置2的输入电源为市电的交流电源，亦即交流电源可为交流电压90V至264V。电源装置2包含电源供应模块21、比较单元22、第一电气隔离单元23、第二电气隔离单元24及反馈控制单元25。

电源供应模块21具有电源转换单元211与脉宽调变控制单元(Pulse-widthmodulation controller，PWM controller)212。在本实施例中，电源转换单元211为返驰式转换器，其可包括输入端211a、输出端211b、桥式整流器、开关元件及变压器(图未显示)。

交流的输入电压V1自输入端211a输入至电源转换单元211，电源转换单元211的桥式整流器将交流的输入电压V1转换为直流电压。当开关元件导通，电源转换单元211的电路为导通状态时，直流电压对变压器一次侧的电感进行充电的作动，直到开关元件截止时，变压器的电感开始进行放电的作动，并于变压器的二次侧产生另一直流的电压，使得输出端211b提供输出电压V2。本实施例的开关元件为晶体管。

脉宽调变控制单元212与电源转换单元211耦接，脉宽调变控制单元212具有反馈补偿端212a。在本实施例中，这个反馈补偿端212a又可称之为脉宽调变控制单元212的电压反馈输入接脚，此接脚通常存在直流电压，此接脚上的电压为反应输出负载的指标。

脉宽调变控制单元212输出切换控制信号S1及输出功率相关电压S2，其中输出功率相关电压S2存在于上述反馈补偿端212a。脉宽调变控制单元212以切换控制信号S1来控制电源转换单元211的开关元件，进而控制电源转换单元211的输出电压V2。

本实施例中，切换控制信号S1用以控制电源转换单元211的开关元件的开关周期，间接控制电源转换单元211的变压器电压及电流。若当电源转换单元211具有二个开关元件，则切换控制信号为一组脉宽调变信号，其中的一个脉宽调变信号为导通状态时，另一个脉宽调变信号即为截止状态。

比较单元22耦接脉宽调变控制单元212的反馈补偿端212a，并接收输出功率相关电压S2。比较单元22比较输出功率相关电压S2与预设电压，而输出正常负载信号S3或待机负载信号S4。在本实施例中，预设电压可经由二个电阻(图未显示)分压而得到。

当输出功率相关电压S2大于预设电压时，比较单元22会输出正常负载信号S3；而当输出功率相关电压S2小于或等于预设电压时，则比较单元22则会输出待机负载信号S4。

第一电气隔离单元23具有第一输入端231及第一输出端232，第二电气隔离单元24具有第二输入端241及第二输出端242。第一电气隔离单元23的第一输入端231耦接比较单元22，第一电气隔离单元23的第一输出端232耦接反馈控制单元25；而第二电气隔离单元24的第二输入端241耦接反馈控制单元25，第二电气隔离单元24的第二输出端242耦接脉宽调变控制单元212的反馈补偿端212a。

本实施例中，第一电气隔离单元23及第二电气隔离单元24为光耦合器(Photo Coupler)。光耦合器主要是提供做为保护电子零件的晶体管主要构成的元件，可以使电性完全隔离，电性的隔离可以阻止电路中所产生的噪声传送到另一电路，并符合安检的规定。在本实施例中，光耦合器的输入端耦接发光二极管，光耦合器的输出端耦接晶体管。

请同时参照图2及图3所示，图3为实施例的电源装置的一部分电路图。反馈控制单元25分别与第一电气隔离单元23的第一输出端232及第二电气隔离单元24的第二输入端241耦接。反馈控制单元25更耦接电源供应模块21的输出端211b。反馈控制单元25具有开关电路251及反馈电路252。

开关电路251与第一电气隔离单元23的第一输出端232耦接，反馈电路252分别与开关电路251及第二电气隔离单元24的第二输入端241耦接。开关电路251及反馈电路252分别接收电源供应模块21的输出电压V2。

如上所述，比较单元22用以比较输出功率相关电压S2与预设电压，且比较单元22可提供正常负载信号S3与输出待机负载信号S4。

在一般情况下，例如：电源装置2未进入待机模式(Standby Mode)下，电源装置2的输出功率相对较高，相对地，输出功率相关电压S2也会比较高，故，此时的输出功率相关电压S2通常高于预设电压，故比较单元22输出正常负载信号S3。

在本实施例中，正常负载信号S3为低电平信号(或视为0伏特)。当比较单元22提供正常负载信号S3至第一电气隔离单元23的第一输入端231时，第一输入端231的发光二极管(图未示)无法发光，使得第一输出端232的晶体管(图未示)无法导通。如此，将无法使得图3中的开关电路251中的晶体管Q1导通，而节点存在分压Vg，其中节点分压Vg为电阻R1、R2、R3的分压。第二电气隔离单元24的第二输入端241的发光二极管的两端存在压差，故第二电气隔离单元24的发光二极管会发光，使得第二电气隔离单元24的第二输出端242的晶体管存在电流。

在本实施例中，当电源装置2进入待机模式时，电源装置2的输出功率会相对较低，此时，输出功率相关电压S2会比较低，故，此时的输出功率相关电压S2有可能低于预设电压。

当输出功率相关电压S2小于或等于预设电压时，则比较单元22则会输出待机负载信号S4(例如：高电平信号)。当比较单元22提供待机负载信号S4至第一电气隔离单元23的第一输入端231时，第一输入端231的发光二极管会发光，使得第一输出端232的晶体管导通，进而使得图3中的开关电路251中的晶体管Q1导通，而使得节点分压Vg降低。

在本实施例中，由于节点分压Vg降低，将使得第二电气隔离单元24的第二输入端241的发光二极管的两端所存的压差变大，进而使得第二电气隔离单元24的发光二极管亮度变更亮，第二电气隔离单元24的晶体管的电流变更大。如此，将使得脉宽调变控制单元212的反馈补偿端212a的电压变小，则电源转换单元211的输出电压V2亦随之降低。

另外，由于电源供应模块21为操作于高频的切换机构，因此会产生高频的电磁波信号，容易干扰其它具有高频信号的装置，如手机。因此，本实施例的电源装置2于电源供应模块21的输入端及输出端各设置滤波器(图未显示)，以滤波干扰的信号，此滤波器可为电磁干扰滤波器(EMI fileter)。

请参照图4所示，图4为本发明的电源装置的另一实施例示意图。上述图2中的电源供应模块21、比较单元22、第一电气隔离单元23、第二电气隔离单元24及反馈控制单元25可整合为图4中的交流/直流电源转换器20。电源装置3还包含切换单元26，其与交流/直流电源转换器20的输出端耦接，切换单元26将交流/直流电源转换器20的输出端切换耦接至第一线路L1或第二线路L2。第一线路L1经由直流转换单元27与负载单元7耦接，而第二线路L2与负载单元7耦接。本实施例的直流转换单元27为直流/直流电源转换器。当负载单元7为待机状态时，切换单元26会将交流/直流电源转换器20的输出端切换至与第二线路L2耦接，使得交流/直流电源转换器20可以直接提供较低的电压值予负载单元7。

若当负载单元7为正常运作状态时，切换单元26将交流/直流电源转换器20的输出端切换至与第一线路L1耦接，使得交流/直流电源转换器20与直流转换单元27耦接，并提供电压值或多个电压值予负载单元7。

请参照图5所示，图5为本发明的电源装置的又一实施例的示意图。本实施例的电源装置4与上述实施例不同的是，电源装置4包含切换单元26及多个直流转换单元27。切换单元26的输入端与交流/直流电源转换器20的输出端耦接，切换单元26的输出端与上述这些直流转换单元27耦接。上述这些直流转换单元27所转换的直流电压皆不相同。本实施例以直流转换单元27转换出直流电压分别为12V、8V及5V为例。并将上述这些直流电压输出至多个负载单元7。当负载单元7操作于待机模式时，电源装置4以切换单元26选择直流转换单元27，并输出耦接的负载单元7于待机时所需的直流电压，以降低电源装置4于待机的输出功率。需注意者，在上述的图4及图5的电源装置，亦可整合于同一电路架构中，于此并不再加以赘述。

综上所述，本发明较佳实施例的电源装置经比较单元比较输出功率相关电压及预设电压，而判别目前负载单元为正常负载或待机负载的状态，当目前负载单元为待机状态时，比较单元即输出待机负载信号予反馈控制单元的开关电路，并使反馈控制单元输出待机反馈信号至脉宽调变控制单元，以降低电源转换单元的输出电压。本发明所揭露的电源装置，于待机状态时，不需经过直流转换器将直流电压多次转换至电器装置待机所需的电压，使得能降低过多的线路损耗，且符合节能规定的要求。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。

Claims (5)

1.一种电源装置，其特征是，包含：

电源供应模块，具有反馈补偿端与输出端，上述反馈补偿端提供直流电压，上述直流电压为反映输出负载的指标，上述输出端提供输出电压；

第一电气隔离单元，具有第一输入端与第一输出端；

第二电气隔离单元，具有第二输入端与第二输出端，上述第二输出端耦接上述反馈补偿端；

反馈控制单元，包括开关电路与反馈电路，上述开关电路耦接上述第一电气隔离单元的上述第一输出端，上述反馈电路耦接上述开关电路及上述第二电气隔离单元的上述第二输入端，上述开关电路及上述反馈电路分别接收上述电源供应模块的上述输出电压；以及

比较单元，分别耦接上述反馈补偿端与上述第一输入端，且比较上述直流电压与预设电压，当上述直流电压小于上述预设电压时，上述比较单元控制上述第一电气隔离单元，以改变上述反馈控制单元与上述第二电气隔离单元的操作，使得上述反馈补偿端的直流电压降低，以使得上述电源供应模块调整上述输出电压。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，当上述直流电压小于上述预设电压时，上述比较单元控制上述第一电气隔离单元，使得上述开关电路导通，以降低上述反馈电路的节点分压，进而使得上述第二电气隔离单元的输出电流变大，从而降低上述反馈补偿端的直流电压。

3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电源供应模块还具有电源转换单元与脉宽调变控制单元，上述电源转换单元耦接上述脉宽调变控制单元，上述脉宽调变控制单元具有上述反馈补偿端。

4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述第一电气隔离单元与上述第二电气隔离单元分别为光耦合器。

5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征是，上述电源装置还包含：

切换单元，与上述电源供应模块的上述输出端耦接，上述切换单元将上述电源供应模块的上述输出端切换耦接至第一线路或第二线路，其中上述第一线路经由直流转换单元与负载单元耦接，上述第二线路与上述负载单元耦接。

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