CN102263516A - 适用于切换式电源供应器的放电模块及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于切换式电源供应器的放电模块包含有一检测电路以及一放电电路。检测电路耦接至切换式电源供应器的输入端口。检测电路依据切换式电源供应器的交流输入电源，来判断输入端口是否被供电。当检测电路判断输入端口未被供电时，检测电路控制放电电路提供一放电路径，以对该输入端口进行放电。如此，切换式电源供应器不需要额外的泄放电阻，因此可减少于空载状态时所损耗能量。

Description

适用于切换式电源供应器的放电模块及其方法
技术领域
本发明是有关于一种放电模块，更明确地说，是有关于一种适用于切换式电源供应器的放电模块。
背景技术
在先前技术中，切换式电源供应器具有一输入端口用来接收交流输入电源。切换式电源供应器的输入端口需要具有一X电容来抑制电磁干扰(EMI)产生的噪声。X电容需要有泄放电阻来放电，以避免当输入端口与交流输入电源的连接断开时(举例而言，如插头自插座拔除)，造成使用者触电。然而，当交流输入电源正常供应电能时，泄放电阻会固定损耗没有作用的能量，造成能源的浪费。
发明内容
本发明提供一种放电模块，适用于一切换式电源供应器。该切换式电源供应器包括有一输入端口与一整流器。该输入端口耦接至一交流输入电源。该整流器连接至该输入端口，用以将该交流输入电源整流，以提供该切换式电源供应器一整流后输入电源。该放电模块包含有一检测电路，以及一放电电路。该检测电路耦接至该输入端口。该检测电路用来依据该交流输入电源，来判断该输入端口是否被供电。该放电电路受控于该检测电路。当该输入端口被判断未被供电时，该放电电路提供一放电路径，用以对该输入端口进行放电。
本发明还提供一种适用于一切换式电源供应器的放电方法。该切换式电源供应器包括有一输入端口以及一整流器。该输入端口耦接至一交流输入电源。该整流器连接至该输入端口，用以将该交流输入电源整流，以提供该切换式电源供应器一整流后输入电源。该放电方法包括有提供一检测电路，依据该交流输入电源，来判断该输入端口是否被供电，以及提供一放电路径，当该检测电路判断该输入端口未被供电时，对该输入端口进行放电。
附图说明
图1、图2与图3为说明本发明的放电模块的第一实施例的示意图。
图4与图5为说明本发明的放电模块的第二实施例的示意图。
图6、图7与图8为说明本发明的放电模块的第三实施例的示意图。
图9为将图6的放电模块集成于一具有高压启动装置的电源供应器的实施例的示意图。
[主要元件标号说明]
  100、500、700   放电模块
  101   切换式电源供应器
  1011   输入端口
  1012   整流器
  111   峰值检测器
  112   逻辑控制电路
  110、510、710   检测电路
  511、711   分压电路
  512、712   交流检测器
  5121、7121   定时器
  120、520、720   放电电路
  900   电源控制器
  910   功率开关控制电路
  930   逻辑控制器
  CX、CST、C1、CVCC   电容
  CMP1～CMP5   比较器
  D1～D3   二极管
  DUTY1～DUTY3   责任周期
  I1～I3   电流
  ICS1   电流源
  L1、L2   电感
  LAUX   辅助绕组
  LPRI   主绕组
  LEVEL1～LEVEL3   默认值
  PHV   高压启动端点
  PVCC   操作电源端点
  QPW   功率开关
  R1～R6   电阻
  SPEAK   峰值信号
  SZCD   交越信号
  SW1   开关
  SWPW   供电开关
  TAC   半交流电周期
  TDELAY   预定时间
  VACIN   交流输入电源
  VBNO   检测电压
  VCC   操作电压
  VDCIN   整流后输入电源
  VPRE   预设电压
具体实施方式
图1为本发明的放电模块100的一实施例示意图。放电模块100适用于切换式电源供应器101。而切换式电源供应器101包括有一输入端口1011、一整流器1012、一稳压电容CST，以及二极管D1、D2。输入端口1011耦接至一交流输入电源VACIN。输入端口1011包括有电感L1、L2，以及X电容CX。电感L1、L2与X电容CX用来抑制电磁干扰(EMI)产生的噪声。整流器1012连接至输入端口1011，用来将交流输入电源VACIN整流，以提供切换式电源供应器101一整流后输入电源VDCIN。稳压电容CST用来稳定整流后输入电源VDCIN所提供的电压。二极管D1、D2与整流器1012其中的两个二极管另外形成一全波整流电路。放电模块100包括有一检测电路110，以及一放电电路120。检测电路110耦接至输入端口1011，用来依据交流输入电源VACIN，来判断输入端口1011是否被供电。更明确地说，交流输入电源VACIN通过包含二极管D1、D2的全波整流器进行整流后提供给检测电路110，以让检测电路110可判断输入端口1011是否被供电。放电电路120受控于检测电路110。当输入端口1011被判断未被供电时(举例而言，当插头自插座拔除时)，检测电路110控制放电电路120提供一放电路径，以对输入端口1011的X电容CX进行放电。以下将更进一步地说明检测电路110与放电电路120的结构与工作原理。
检测电路110包含一峰值检测器111，多个比较器CMP1、CMP2、CMP3，以及一逻辑控制电路112。峰值检测器111检测交流输入电源VACIN经全波整流后的电压峰值，并据以产生峰值信号SPEAK。峰值检测器111包括有电阻R1与R2所形成的分压电路，以及电容C1，其工作原理为业界所已知，故不再赘述。逻辑控制电路112依据比较峰值信号SPEAK与默认值LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3比较的结果，控制放电电路120以提供一X电容CX的放电路径。放电电路120包括有一电流源ICS1与一开关SW1。电流源ICS1用来提供放电电流。开关SW1耦接于电流源ICS1与地端之间。更明确地说，比较器CMP1、CMP2、CMP3分别比较峰值信号SPEAK与默认值LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3，而逻辑控制电路112依据比较器CMP1～CMP3所输出的信号，以控制放电电路120所提供的放电电流的大小。举例而言，请参考图2。设默认值LEVEL1＜LEVEL2＜LEVEL3。逻辑控制电路112依据比较器CMP1～CMP3所输出的信号，可得知峰值信号SPEAK与默认值LEVEL1～LEVEL3之间的关系。当峰值信号SPEAK大于默认值LEVEL3时，代表输入端口1011正常供电，逻辑控制电路112控制开关SW1不导通，此时放电电路120不对输入端口1011放电；当峰值信号SPEAK介于默认值LEVEL2～LEVEL3之间时，逻辑控制电路112控制开关SW1的责任周期为DUTY1；当峰值信号SPEAK介于默认值LEVEL1～LEVEL2之间时，逻辑控制电路112控制开关SW1的责任周期为DUTY2；当峰值信号SPEAK小于默认值LEVEL1时，表示输入端口1011确定未正常供电，逻辑控制电路112控制开关SW1的责任周期为DUTY3。根据图1与图2所说明的放电模块100的放电方式，当峰值信号SPEAK所表示电压峰值下降时，检测电路110控制放电电路120所提供的放电时间随之上升。也就是说，放电电路120所提供的放电路径的放电速度相关于交流输入电源VACIN的电压峰值。详而言之，当输入端口1011未正常供电时，其一种情况为峰值信号SPEAK所记录的电压峰值逐渐下降，直到放电模块100在确定输入端口1011不供电，即峰值信号SPEAK低于默认值LEVEL1时，控制SW1以最长的责任周期让放电电路120进行放电。而在此之前，放电模块100可根据峰值信号SPEAK与默认值LEVEL1～LEVEL3之间的关系，进行预先放电。如此，可加快当输入端口1011未被供电时(当插头自插座拔除时)放电模块100对输入端口1011的X电容CX的放电速度，以缩短X电容CX的跨压下降至安规所规定的安全范围内的时间。相较于先前技术，应用本发明的放电模块100的切换式电源供应器101不需要并连于X电容CX的额外泄放电阻。如此可避免电源供应器101处于空载状态时因泄放电阻而损耗能量。
此外，除了以放电时间来调整之外，亦可以改变放电电流的方式来调整。图3为依据本发明所实施的放电模块100控制放电电流的示意图，逻辑控制电路112可依据峰值信号SPEAK与默认值LEVEL1～LEVEL3之间的关系，相对应地控制电流源ICS1的电流的大小，如图所示的电流I1、I2与I3。当检测到峰值信号SPEAK开始变低时，逻辑控制电路112先以小电流进行预先放电，直到确定输入端口1011不供电时(即峰值信号SPEAK小于默认值LEVEL1后)，才利用较大的放电电流进行放电。如此，可加快当输入端口1011未被供电时放电模块100对输入端口1011的X电容CX的放电速度，以缩短X电容CX的跨压下降至安规所规定的安全范围内的时间。此外，依据本发明的精神，放电模块100并不限于只能使用三个比较器，其可依据不同的需求使用更多或更少的比较器，甚至可简化为只使用一个比较器，进而省略逻辑控制电路112，如此一来减少预先放电的功能，却不影响本发明主要的精神。
请参考图4与图5。图4与图5为本发明的放电模块的第二实施例500的示意图。放电模块500包括有检测电路510与放电电路520。与放电模块100相较而言，其差别在于检测电路510判断输入端口1011未被供电的方式，放电电路520的结构及工作原理则与放电电路120类似，故不再赘述。检测电路510包含一分压电路511，以及一交流检测器512。分压电路511包括电阻R3与R4。交流输入电源VACIN提供的电压自输入端口1011通过二极管D1、D2与整流器1012的其中两个二极管所形成的一全波整流电路后，由分压电路511产生检测电压VBNO。交流检测器512包括有一比较器CMP4与一定时器5121。比较器CMP4用以比较检测电压VBNO与预设电压VPRE，当检测电压VBNO小于预设电压VPRE时，即判断交流输入电源VACIN的电压进入一零交越区，并据以提供交越信号SZCD。如图5所示，每相隔半交流电周期TAC(举例而言，交流电周期为1/60秒，半交流电周期TAC为1/120秒)，交流输入电源VACIN的电压进入一零交越区，因此比较器CMP4每相隔半交流电周期TAC即会产生交越信号SZCD。定时器5121检测交越信号SZCD是否继续出现，以判断输入端口1011是否被供电。当交越信号SZCD在一预定时间TDELAY内没有出现时，定时器5121判断输入端口1011未被供电，因此定时器5121控制开关SW1导通，以使放电电路520提供放电路径来对输入端口1011的X电容CX放电。
请参考图6、图7与图8。图6、图7与图8为说明本发明的放电模块的第三实施例700的示意图。与前一个实施例不同处在于图6中，分压电路711与整流器1012中的其中两个二极管形成一半波整流电路，以耦接至输入端口1011。分压电路711接收到经半波整流后的交流输入电源VACIN的电压后，以分压的方式产生检测电压VBNO。比较器CMP5通过比较检测电压VBNO与预设电压VPRE，以判断交流输入电源VACIN的电压是否进入一零交越区，并据以提供交越信号SZCD。图7为当输入端口1011于检测电压VBNO大于预设电压VPRE时与交流输入电源VACIN断开连接的示意图。如图7所示，当输入端口1011停止供电(AC OFF)后，比较器CMP5所产生的交越信号SZCD会保持为低电位。图8为当输入端口1011于检测电压VBNO小于预设电压VPRE时与交流输入电源VACIN断开连接的示意图。如图8所示，当输入端口1011停止供电(AC OFF)后，比较器CMP5所产生的交越信号SZCD会保持为高电位。因此，由图7与图8可知，当定时器7121于预定时间TDELAY内所接收到的交越信号SZCD的逻辑没有变化(意即交越信号SZCD的电位于预定时间TDELAY内保持为高电位或低电位)时，此时检测电路710可判断输入端口1011未被供电，且控制放电电路720提供放电路径。
图9为根据图6的放电模块700所衍生的另一实施例的示意图。放电模块700可以集成于一具有高压启动装置的电源控制器900中。在图9中，LPRI为主绕组，LAUX为辅助绕组，QPW为功率开关，其中辅助绕组LAUX通过一辅助绕组整流器(如图9中的二极管D3)耦接至操作电源电容CVCC。在电源控制器900中，除了放电模块700外，电源控制器900还包含一功率开关控制电路910，用来控制功率开关QPW。电源控制器900通过操作电源端点PVCC耦接至操作电源电容CVCC，以接收操作电压VCC。本领域技术人员均相当了解，当电源控制器900在刚开启时，操作电压VCC尚未稳定前，使开关SWPW导通，如此便可利用经整流过后的输入电源的高电压通过高压启动端点PHV，在一开机时间内供应高压启动充电电流，来对操作电源电容CVCC充电以产生一较低电压的内部电源，以提供电源控制器900内部电路的操作电压，而在电源控制器900操作稳定后，使开关SWPW关闭，PHV端点不再提供高压启动充电电流以减少能量耗损，改利用辅助绕组LAUX对操作电源电容CVCC充电。
本实施例中，放电模块700中的电流源ICS1即为高压启动装置所提供的电流。通过一逻辑控制器930，检测电路710可同时控制开关SW1与供电开关SWPW导通与否，当电源控制器900开启之初，供电开关SWPW开启而控制开关SW1关闭，输入电源的高电压通过HV端点对外挂电容CVCC充电，而当电源控制器900操作正常后，供电开关SWPW维持关闭，高压启动装置所提供的电流不再对外挂电容CVCC充电，而单纯作为本发明实施例中放电电路720中的电流源之用，随控制开关SW1的开启与否而形成放电路径。
依据图9所示的实施例的基本精神，应用于本发明的放电模块100与500，其结构以及工作原理与图9的实施例类似，故不再赘述。
综上所述，本发明提供一种适用于切换式电源供应器的放电模块。本发明的放电模块包含有一检测电路，以及一放电电路。检测电路耦接至切换式电源供应器的输入端口。检测电路依据交流输入电源，以判断输入端口是否被供电。放电电路受控于检测电路。当检测电路判断输入端口未被供电时，检测电路控制放电电路提供一放电路径，以对该输入端口(的X电容)进行放电。如此，应用本发明的放电模块的切换式电源供应器不需要额外的泄放电阻。因此，在电源供应器处于空载状态时，不会因泄放电阻而损耗能量，带给使用者更大的便利。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种放电模块，适用于一切换式电源供应器，该切换式电源供应器包括有一输入端口耦接至一交流输入电源，一整流器，连接至该输入端口，用以将该交流输入电源整流，以提供该切换式电源供应器一整流后输入电源，该放电模块包含有：
一检测电路，耦接至该输入端口，依据该交流输入电源，来判断该输入端口是否被供电；以及
一放电电路，受控于该检测电路，当该输入端口被判断未被供电时，提供一放电路径，用以对该输入端口进行放电。
2.根据权利要求1所述的放电模块，其中该切换式电源供应器还包括一X电容，耦接至该交流输入电源，用以抑制电磁干扰产生的噪声，当该输入端口被判断未被供电时，该放电电路对该X电容进行放电。
3.根据权利要求1所述的放电模块，其中该检测电路还包含有一峰值检测器，用以大致检测该交流输入电源的电压峰值，当该电压峰值小于一第一默认值时，该检测电路使该放电电路提供该放电路径。
4.根据权利要求3所述的放电模块，其中该放电路径的放电电流大小相关于该电压峰值。
5.根据权利要求1所述的放电模块，其中该检测电路还包含有一交流检测器，用以检测该交流输入电源是否交流振荡，当该交流输入电源被认定停止交流振荡后，该检测电路使该放电电路提供该放电路径。
6.根据权利要求1所述的放电模块，其中该切换式电源供应器包含有：
一功率开关，由该整流后输入电源供电；
一电源控制器，用以控制该功率开关，该电源控制器具有一操作电源端点连接至一操作电源电容；以及
一高压启动装置，耦接至该输入端口，用以在一开机时间内，提供一高压启动充电电流对该操作电源电容充电。
7.一种适用于一切换式电源供应器的放电方法，该切换式电源供应器包括有一输入端口耦接至一交流输入电源，一整流器，连接至该输入端口，用以将该交流输入电源整流，以提供该切换式电源供应器一整流后输入电源，该放电方法包括有：
提供一检测电路，依据该交流输入电源，来判断该输入端口是否被供电；以及
提供一放电路径，当该检测电路判断该输入端口未被供电时，对该输入端口进行放电。
8.根据权利要求7所述的放电方法，其中该切换式电源供应器还包括一X电容，耦接至该交流输入电源，用以抑制电磁干扰产生的噪声；而其中该放电方法包括有：
当该输入端口被判断未被供电时，该放电电路对该X电容进行放电。
9.根据权利要求7所述的放电方法，其中该检测电路判断该输入端口是否被供电包括有：
检测该交流输入电源的电压峰值；以及
当该电压峰值小于一第一默认值时，判断该输入端口未被供电。
10.根据权利要求7所述的放电方法，其中该检测电路判断该输入端口是否被供电包括有：
检测该交流输入电源是否交流振荡；以及
当该交流输入电源被认定停止交流振荡一预定时间后，判断该输入端口未被供电。
11.根据权利要求10所述的放电方法，其中检测该交流输入电源是否交流振荡包括有：
判断该交流输入电源的电压是否进入一零交越区，并提供一交越信号。
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