CN102570827A - 电源*** - Google Patents

Abstract

本发明关于一种电源***，包含：变压器，具有第一绕组、第二绕组；第一整流单元，电连接于该第二绕组的一端；第一电容，耦接该第一整流单元；储能单元，耦接该变压器的二次侧，具有电压输出端，提供电压至负载；回授单元，电连接于该第一电容的输出端，用以产生回授信号；以及脉宽调变单元，与该第一绕组串接，根据该回授信号用以控制该输入电压流经该第一绕组的电流；当该电压输出端于第一预定电压时，该脉宽调变单元限制该输入电压进入该第一绕组；当该电压输出端于第二预定电压时，该脉宽调变单元根据该回授信号使该输入电压进入该第一绕组充能该第二电容；且该第一预定电压值大于该第二预定电压值，本发明可显著提高电源效率。

Description

电源***

技术领域

本发明有关于一种电源***，尤指一种具省电机制的电源***。

背景技术

返驰式电源***(Flyback Power System)已被广泛地用以作为各种电子产品的电源转换装置。请参考图1，图1为习知返驰式电源***100的电路结构示意图。电源***100具有输入电压Vin。变压器120包含初级绕组122、次级绕组126及辅助绕组124，其中初级绕组122用以接收输入电压Vin。整流滤波电路150用来对次级绕组126感应的前置输出电压执行整流滤波处理，以产生输出电压Vo。输出电压Vo可经由反馈电路140的讯号处理，以产生反馈讯号Sfb回授至开关控制电路130。开关控制电路130根据反馈讯号Sfb产生控制讯号Sc以控制开关132的导通/截止状态，进而控制流经初级绕组122的电流，因此，在返驰式电源***100的运作中，开关132的导通/截止状态切换会造成能量损失。

发明内容

有鉴于现有技术的缺点，本发明提出一种电源***待机时可藉由周期性地除能脉宽调变单元以降低能量耗损，或在进入省电工作模式时，仅提供持续作用负载所需的低稳定电压，所以相较于现有技术，可显著提高电源效率。

为实现上述目的，本发明提供一种电源***，应用于电子装置于省电状态下，该电源***包含：

变压器，该变压器具有第一绕组与第二绕组，该第一绕组设置于该变压器的一次侧以接收输入电压，该第二绕组设置于该变压器的二次侧；

第一整流单元，电连接于该第二绕组的一端；

第一电容，耦接于该第一整流单元；

储能单元，耦接于该变压器的二次侧，具有电压输出端，用以提供电压至负载；

回授单元，电连接于该第一电容的输出端，且根据该第一电容输出端的电压产生回授信号；以及

脉宽调变单元，与该第一绕组串接，根据该回授信号用以控制该输入电压流经该第一绕组；

其中，当该电压输出端于第一预定电压时，该脉宽调变单元限制该输入电压进入该第一绕组；当该电压输出端于第二预定电压时，该脉宽调变单元根据该回授信号使该输入电压进入该第一绕组充能该储能单元；

其中，该第一预定电压值大于该第二预定电压值。

优选的，该储能单元包括第二整流单元与第二电容，该第二整流单元电连接于该第二绕组的一端，该第二电容耦接于该第二整流单元，且该第二电容提供电压至该电压输出端。

优选的，当该电压输出端于第一预定电压时，该脉宽调变单元于第一预定时间内限制该输入电压进入该第一绕组，使得该第一预定电压下降至该第二预定电压。

优选的，该第一预定时间根据该第二电容与该电子装置的负载状态决定。

优选的，当该电压输出端于第二预定电压时，该脉宽调变单元于第二预定时间内使该输入电压进入该第一绕组充能该第二电容，使得该第二预定电压上升至该第一预定电压。

优选的，该电源***更包含侦测单元，耦接该脉宽调变单元与该电压输出端，用以侦测该电压输出端的电压。

优选的，该第一绕组具有第一端与第二端，该第一绕组的第一端电连接于该输入电压，且该第一绕组的第一端、第二端耦接于该脉宽调变单元，该电源***更包含：

开关，包含控制端、第一端与第二端，其中该开关的第一端耦接于该第一绕组的第一端，该开关的第二端耦接于接地端；以及

第一耦合单元，该第一耦合单元的一侧耦接于该开关的控制端与该接地端之间，该第一耦合单元的另一侧耦接该侦测单元，其中，当该电压输出端于该第一预定电压时，该侦测单元致能该第一耦合单元。

优选的，该第一绕组的第一端、第二端分别耦接于该脉宽调变单元的第一、第二接点，该电源***更包含第二耦合单元，该第二耦合单元的一侧耦接于该脉宽调变单元的第一接点与该接地端之间，该第二耦合单元的另一侧耦接该侦测单元，其中，当该电压输出端于该第二预定电压时，该侦测单元除能该该第一耦合单元，且暂时地致能该第二耦合单元。

优选的，该开关的控制端耦接于该输入电压。

优选的，该电源***更包含开关电路单元，该开关电路单元耦接于该第一电容与该储能单元之间，其中该第一电容的输出端耦接该储能单元的输入端，当该电压输出端于第二预定电压且该第一电容的输出端电压未达第三预定电压时，该开关电路单元开路；当该电压输出端于第二预定电压且第一电容的输出端电压达第三预定电压时，该开关电路单元导通；该第三预定电压为驱动该开关电路单元的电压。

本发明的有益效果是：本发明电源***待机时可藉由周期性地除能脉宽调变单元以降低能量耗损，或在进入省电工作模式时，仅提供持续作用负载所需的低稳定电压，所以相较于现有技术，可显著提高电源效率。

为使本领域技术人员对于本发明的电源***的结构、目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图示详细说明如后。

附图说明

图1为习知返驰式电源***的电路结构示意图；

图2A为本发明第一实施例的电源***的电路结构示意图；

图2B为本发明另一实施例的电源***的电路结构示意图；

图3为本发明第二实施例的电源***的电路结构示意图；

图4为本发明第三实施例的电源***的电路结构示意图。

具体实施方式

为让本发明更显而易懂，下文依本发明电源***，特举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明的专利保护范围。

请参考图2A，图2A为本发明第一实施例的电源***200的电路结构示意图，电源***200包含变压器T1、整流滤波单元241、储能单元242、脉宽调变单元210、回授单元220、侦测单元230、耦合单元PH1、PH2以及开关Q1。变压器T1包含第一绕阻N1和第二绕组N2，第一绕阻N1设置在一次侧而第二绕阻N2设置在二次侧，第一绕阻N1的一端连接电压输入端Vin’，另一端耦接脉宽调变单元210到接地端。整流滤波单元241包含第一整流单元D1、第一电容C1且电连接于第二绕组N2与参考电位之间。储能单元242包含第二整流单元D2、第二电容C2且电连接于第二绕组N2与参考电位之间，其中第一电容C1与第二电容C2分别具有电压输出端Vo1与Vo2可供应负载，其中电子装置的负载于正常工作或待机/省电模式下电压输出端分别为Vo1与Vo2。于另一实施例中，如图2B，第一电容C1的输出端与第二电容C2的输出端透过二极管D3连接产生电压输出端Vo1，其中电子装置的负载于正常工作或待机/省电模式下电压输出端为Vo1。侦测单元230耦接至储能单元242的输出端用以侦测该电压输出端的电压，侦测单元230的另一端耦接耦合单元PH1与PH2。开关Q1为金氧半场效晶体管(MOSFET)，但非限制，亦可以其他开关元件取代，开关Q1的栅极(Gate)与源极(Source)分别对应耦接耦合单元PH1与接地端。脉宽调变单元210具有控制端214，其中控制端214、开关Q1的漏极(Drain)与电压输入端Vin’共同电连接至节点A1。回授单元220耦接于该第一电容C1的输出端，用以产生回授信号Sfb至脉宽调变单元210。

详细作动说明，当电子装置由正常工作模式进入待机/省电模式时，此时侦测单元230会接收到待机/省电模式讯号SS，侦测单元230会侦测储能单元242的输出端电压(节点A2)，若节点A2电压为第一预定电压Vmax，侦测单元230的控制端232会发出高位准信号致能耦合单元PH1，此时开关Q1的栅极(Gate)透过耦合单元PH1至接地端，电压输入端Vin’经由节点A1进入脉宽调变单元210的控制端214，于本发明的一实施例中但非限制条件，控制端214利用脉宽调变单元210的过电压保护埠(Over Voltage Protection Pin)，当控制端214收到高位准信号(Vin’)时，脉宽调变单元210产生控制讯号SC强制关闭开关Q2，限制电压输入端Vin’进入第一绕阻N1，此时电子装置的负载端电压由储能单元242供应。开关Q2暂时停止切换，直到侦测单元230侦测节点A2电压下降至第二预定电压Vmax，储能单元242储存的能量不足以供应待机/省电模式下负载使用，此时侦测单元230的控制端234会发出重置讯号Sre重置电压保护埠使得开关Q2可以根据回授讯号Sfb切换，另一方面，侦测单元230的控制端232同时发出低位准信号除能耦合单元PH1，此时开关Q1的栅极(Gate)透过耦接至电压输入端Vin而导通，开关Q2根据回授单元220产生的回授讯号Sfb切换，回授讯号Sfb根据第一电容C1的输出端产生，使得电压输入端Vin’进入变压器T1充能储能单元242至第一预定电压Vmax。

于实际应用情况中，第二电容C2储能容量大于第一电容C1，第二电容C2约1～10F，第一电容C1约1～10μF，数值非绝对限制，设计者可依其需求自行设计第二电容C2与第一电容C1大小。

另外，开关Q1的栅极(Gate)与电压输入端Vin间电连接分压单元R1、R2，其目的在于当电子装置接上电源后使开关Q1导通，电压输入端Vin’透过开关Q1旁路至接地端，确保电源接上后能正常工作。输入电压Vin透过升压元件T2产生输出电压Vin’，但，设计者可根据需求而不设置升压元件T2。

请参考图3，图3为本发明第二实施例的电源***300的电路结构示意图，在电源***300包含变压器T1、整流滤波单元341、储能单元342、开关电路单元350、脉宽调变单元310、回授单元320、侦测单元330、耦合单元PH1、PH2以及开关Q1。变压器T1包含第一绕阻N1和第二绕组N2，第一绕阻N1设置在一次侧而第二绕阻N2设置在二次侧，第一绕阻N1的一端连接电压输入端Vin’，另一端耦接脉宽调变单元310到接地端。整流滤波单元341包含第一整流单元D1、第一电容C1且电连接于第二绕组N2与参考电位之间。储能单元342包含第二电容C2且第二电容C2具有电压输出端Vo可供应负载。开关电路单元350耦接于整流滤波单元341与储能单元342之间。侦测单元330耦接至储能单元342的输出端用以侦测该电压输出端的电压，侦测单元330的另一端耦接耦合单元PH1与PH2。开关Q1为金氧半场效晶体管(MOSFET)，但非限制，亦可以其他开关元件取代，开关Q1的栅极(Gate)与源极(Source)分别对应耦接耦合单元PH1与接地端。脉宽调变单元310具有控制端314，其中控制端314、开关Q1的漏极(Drain)与电压输入端Vin’共同电连接至节点A1。回授单元320耦接于该第一电容C1的输出端，用以产生回授信号Sfb至脉宽调变单元210。

详细作动说明，当电子装置由正常工作模式进入待机/省电模式时，此时侦测单元330会接收到待机/省电模式讯号SS，侦测单元330会侦测储能单元342的输出端电压(节点A2)，若节点A2电压为第一预定电压Vmax，侦测单元230的控制端332会发出高位准信号致能耦合单元PH1，此时开关Q1的栅极(Gate)透过耦合单元PH1至接地端，电压输入端Vin’经由节点A1进入脉宽调变单元310的控制端314，于本发明的一实施例中但非限制条件，控制端314利用脉宽调变单元310的过电压保护埠(Over Voltage Protection Pin)，当控制端314收到高位准信号(Vin’)时，脉宽调变单元310产生控制讯号SC强制关闭开关Q2，限制电压输入端Vin’进入第一绕阻N1，此时电子装置的负载端电压由储能单元342供应。开关Q2暂时停止切换，直到侦测单元330侦测节点A2电压下降至第二预定电压Vmax，表示储能单元342储存的能量不足以供应待机/省电模式下负载使用，此时侦测单元330的控制端334会发出重置讯号Sre重置电压保护埠使得开关Q2可以根据回授讯号Sfb切换，另一方面，侦测单元330的控制端332同时发出低位准信号除能耦合单元PH1，此时开关Q1的栅极(Gate)透过耦接至电压输入端Vin而导通，开关Q2根据回授单元320产生的回授讯号Sfb切换，回授讯号Sfb根据第一电容C1的输出端产生，使得电压输入端Vin’进入变压器T1充能储能单元342至第一预定电压Vmax。其中开关电路单元350耦接于整流滤波单元341与储能单元342之间，当节点A2电压下降至第二预定电压Vmax且第一电容C1的输出端电压未达第三预定电压时，开关电路单元350开路(Q4：OFF；Q3：OFF)，直到第一电容C1的输出端电压达第三预定电压时，该开关电路导通(Q4：ON；Q3：ON)，用以对第二电容C2进行充电，如此，可增加回授信号稳定。该第三电压为驱动该开关电路单元350的电压。

请参考图4，图4为本发明第三实施例的电源***400的电路结构示意图，本实施例为第一实施例的变化态样，元件标号类似者不再赘述，差异在于控制单元430并未侦测第二电容C2输出端电压，而利用接收到待机/省电模式讯号SS时，周期性地致能/除能开关Q2，使输出端电压Vo2于第一预定电压Vmax与第二预定电压Vmax之间。

进一步说明，当控制单元430收到待机/省电模式讯号SS时，此时输出端电压Vo2为第一预定电压Vmax，控制单元430控制该脉宽调变单元410于第一预定时间内限制该输入电压Vin’进入该第一绕组N1，因待机/省电模式下电子装置的负载仍有损耗，使得输出端电压Vo2于第一预定电压Vmax下降至第二预定电压Vmax，其中，因待机/省电模式下电子装置的负载状态可知，且第二电容C2大小已知，因此可以得到第一预定时间大小。因此，当收到待机/省电模式讯号SS后经第一预定时间后，可预期Vo2于第一预定电压Vmax下降至第二预定电压Vmax，此时，脉宽调变单元410根据回授信号Sfb使输入电压Vin’进入该第一绕组N1于第二预定时间内充能储能单元441，其中因待机/省电模式下电子装置的负载、第二电容C2大小且充能电流与电压已知，因此可以得到第二预定时间大小。另外，本实施例亦可修改电压输出端如图2B，第一电容C1的输出端与第二电容C2的输出端透过二极管D3连接产生电压输出端Vo1，或如图3开关电路单元350耦接于整流滤波单元341与储能单元342之间。

综上所述，本发明电源***待机时可藉由周期性地除能开关Q2以降低能量耗损，或在进入省电工作模式时，仅提供持续作用负载所需的低稳定电压，所以相较于现有技术，可显著提高电源效率。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的专利保护范围内，可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界的专利保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电源***，应用于电子装置于省电状态下，其特征在于，其包含：

变压器，该变压器具有第一绕组与第二绕组，该第一绕组设置于该变压器的一次侧以接收输入电压，该第二绕组设置于该变压器的二次侧；

第一整流单元，电连接于该第二绕组的一端；

第一电容，耦接于该第一整流单元；

储能单元，耦接于该变压器的二次侧，具有电压输出端，用以提供电压至负载；

回授单元，电连接于该第一电容的输出端，且根据该第一电容输出端的电压产生回授信号；以及

脉宽调变单元，与该第一绕组串接，根据该回授信号用以控制该输入电压流经该第一绕组；

其中，当该电压输出端于第一预定电压时，该脉宽调变单元限制该输入电压进入该第一绕组；当该电压输出端于第二预定电压时，该脉宽调变单元根据该回授信号使该输入电压进入该第一绕组充能该储能单元；

其中，该第一预定电压值大于该第二预定电压值。

2.如权利要求1所述的电源***，其特征在于，该储能单元包括第二整流单元与第二电容，该第二整流单元电连接于该第二绕组的一端，该第二电容耦接于该第二整流单元，且该第二电容提供电压至该电压输出端。

3.如权利要求2所述的电源***，其特征在于，当该电压输出端于第一预定电压时，该脉宽调变单元于第一预定时间内限制该输入电压进入该第一绕组，使得该第一预定电压下降至该第二预定电压。

4.如权利要求3所述的电源***，其特征在于，该第一预定时间根据该第二电容与该电子装置的负载状态决定。

5.如权利要求2所述的电源***，其特征在于，当该电压输出端于第二预定电压时，该脉宽调变单元于第二预定时间内使该输入电压进入该第一绕组充能该第二电容，使得该第二预定电压上升至该第一预定电压。

6.如权利要求1所述的电源***，其特征在于，该电源***更包含侦测单元，耦接该脉宽调变单元与该电压输出端，用以侦测该电压输出端的电压。

7.如权利要求6所述的电源***，其特征在于，该第一绕组具有第一端与第二端，该第一绕组的第一端电连接于该输入电压，且该第一绕组的第一端、第二端耦接于该脉宽调变单元，该电源***更包含：

开关，包含控制端、第一端与第二端，其中该开关的第一端耦接于该第一绕组的第一端，该开关的第二端耦接于接地端；以及

第一耦合单元，该第一耦合单元的一侧耦接于该开关的控制端与该接地端之间，该第一耦合单元的另一侧耦接该侦测单元，其中，当该电压输出端于该第一预定电压时，该侦测单元致能该第一耦合单元。

8.如权利要求7所述的电源***，其特征在于，该第一绕组的第一端、第二端分别耦接于该脉宽调变单元的第一、第二接点，该电源***更包含第二耦合单元，该第二耦合单元的一侧耦接于该脉宽调变单元的第一接点与该接地端之间，该第二耦合单元的另一侧耦接该侦测单元，其中，当该电压输出端于该第二预定电压时，该侦测单元除能该该第一耦合单元，且暂时地致能该第二耦合单元。

9.如权利要求7所述的电源***，其特征在于，该开关的控制端耦接于该输入电压。

10.如权利要求1所述的电源***，其特征在于，该电源***更包含开关电路单元，该开关电路单元耦接于该第一电容与该储能单元之间，其中该第一电容的输出端耦接该储能单元的输入端，当该电压输出端于第二预定电压且该第一电容的输出端电压未达第三预定电压时，该开关电路单元开路；当该电压输出端于第二预定电压且第一电容的输出端电压达第三预定电压时，该开关电路单元导通；

该第三预定电压为驱动该开关电路单元的电压。

Images