CN109905041A - 电源供应装置及其供应电源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电源供应装置及其供应电源的方法，所述方法包含通过一电源供应装置的一温度侦测单元侦测一环境温度、于环境温度大于一高温门槛值时，由电源供应装置的一第一控制单元控制电源供应装置的一输出级停止输出一输出电源、以及于环境温度低于或等于一零度门槛值时，由一第二控制单元控制可变电容单元并联于输出级的一输出电容，输出电容为电解电容。根据本发明的电源供应装置能提供低温保护机制，即便电源供应装置操作在零度或是低于零度等较低温的环境中，电源供应装置也能提供足以驱动电子装置运作的电源，使电源供应装置不受限于其使用环境的温度。

Description

电源供应装置及其供应电源的方法

【技术领域】

本发明是关于一种电源供应装置及其供应电源的方法。

【背景技术】

现今的电子装置例如笔记型电脑、手机、平板电脑等都需搭配电源供应器来使用，电源供应器具有用于耦接至交流插座的一电源插头，并将交流电源转换为直流电源至电子装置进行供电。一般而言，电源供应器的额定输出电压必须符合电子装置内部不同负载的用电需求。例如，笔记型电脑内部的电池充电模组需要17.8V(伏特)，或笔记型电脑内部的晶片组需要5V。因此电源转换器的额定输出电压可以被设定为19V～5V，以便同时符合电池充电模组与晶片组的不同用电需求。

然而，当电源供应器运作在较低温的环境时，例如环境温度为零度或低于零度的负温度的环境，电源供应器中的元件的特性受低温影响，导致各元件未正常运作。举例来说，于较低温的环境中，电源供应器无法输出符合电子装置的用电需求的额定电压，以致使电子装置误动作，甚至无法使用。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出一种电源供应装置及其供应电源的方法。

在一实施例中，一种电源供应装置包含输入级、输出级、温度侦测单元、第一控制单元及第二控制单元。输入级包含一一次线圈，一次线圈接收一输入电源。输出级根据输入电源转换产生一输出电源。输出级包含二次线圈、输出电容及可变电容单元。二次线圈耦合于一次线圈。输出电容耦接于二次线圈，输出电容输出前述输出电源，且输出电容为电解电容。可变电容单元并联于输出电容。温度侦测单元侦测环境温度。第一控制单元于环境温度高于一高温门槛值时，控制输出级停止输出前述的输出电源。第二控制单元于环境温度低于或等于一零度门槛值时控制可变电容单元并联输出电容。

在一实施例中，一种根据环境温度供应电源的方法包含通过一电源供应装置的一温度侦测单元侦测一环境温度，于环境温度大于一高温门槛值时，由电源供应装置的一第一控制单元控制电源供应装置的一输出级停止输出一输出电源，于环境温度低于或等于一零度门槛值时，由一第二控制单元控制一可变电容单元并联于输出级的一输出电容，输出电容为电解电容。

综上所述，根据本发明的电源供应装置能提供低温保护机制，即便电源供应装置操作在零度或是低于零度等较低温的环境中，电源供应装置也能提供足以驱动电子装置运作的电源，使电源供应装置不受限于其使用环境的温度。

【附图说明】

图1为根据本发明的一电源供应装置的一实施例的示意图。

图2为图1的电源供应装置的一实施例的电路示意图。

图3为根据本发明的电源供应方法的一实施例的流程图。

图4为图1的电源供应装置的另一实施例的电路示意图。

【具体实施方式】

图1为根据本发明的一电源供应装置的一实施例的示意图。如图1所示，电源供应装置10可连接于插座20，插座20能提供为交流电的输入电源A1，电源供应装置10根据插座20提供的输入电源A1转换产生直流电的输出电源A2，输出电源A2给电子装置30，使电子装置30运作。在一实施例中，电子装置30可为笔记型电脑，电源供应装置10产生的输出电源A2的电压值可为12V或19V。

图2为图1的电源供应装置的一实施例的电路示意图，请参照图2。电源供应装置10包含输入级11、输出级12、温度侦测单元13、第一控制单元14及第二控制单元15。输入级11包含一次线圈111。输出级12包含二次线圈121、输出电容122、可变电容单元123、转换单元124及转换控制单元125。二次线圈121耦合于一次线圈111。转换单元124耦接于转换控制单元125且耦接于二次线圈121与输出电容122之间。可变电容单元123耦接于输出电容122，且可变电容单元123并联于输出电容122。第一控制单元14耦接于温度侦测单元13与输入级11之间。第二控制单元15耦接于温度侦测单元13与可变电容单元123之间。

一次线圈111接收插座20提供的输入电源A1。二次线圈121耦合于一次线圈111而与一次线圈111形成一变压单元。换言之，二次线圈121根据一次线圈111接收的输入电源A1产生变压，转换单元124接收变压产生直流电源，转换控制单元125控制转换单元124，根据变压后的直流电源产生适于电子装置30的输出电源A2。输出电源A2经由输出电容122输出。在一实施例中，转换控制单元125包含脉冲宽度调变器(Pulse Width Modulation；PWM)，转换控制单元125能产生具有不同占空比(duty cycle)的转换控制信号A6，以控制转换单元124产生具有不同电压值的输出电源A2。

于此，输出电容122为电解电容。输出电容122具有一等效串联电阻(EquivalentSeries Resistance；ESR)，并且输出电容122的等效串联电阻的电阻值会随着电源供应装置10所在的环境的不同温度(以下称为环境温度)而改变。当环境温度较高时，输出电容122的等效串联电阻值下降；当环境温度较低时，输出电容122的等效串联电阻值上升。于是，电源供应装置10具有一低温保护机制。

请合并参照图2及图3，温度侦测单元13侦测环境温度(步骤S01)并产生一温度侦测结果A3，第二控制单元15接收温度侦测单元13产生的温度侦测结果A3，第二控制单元15根据环境温度是否等于或低于零度门槛值(步骤S02)来决定是否控制可变电容单元123并联于输出电容122，以启动低温保护机制(步骤S03)。

当环境温度高于一零度门槛值时，输出电容122的等效串联电阻值较低，输出电容122两端的节点A与节点B之间的等效电阻值位于一低电阻值范围中，第二控制单元15可不控制可变电容单元123并联于输出电容122，输出级12能输出足以供给电子装置30运作的输出电源，例如前述的为12V或19V的直流电源；而当环境温度等于或低于前述的零度门槛值时，输出电容122的的等效串联电阻值较高，第二控制单元15控制可变电容单元123并联于输出电容122而致使节点A与节点B之间的等效电阻值维持在前述的低电阻范围中。于是，在低温的环境中，输出级12也能输出足以供给电子装置30运作的输出电源A2，例如前述的为12V或19V的直流电源，使电子装置30在低温的环境中能正常地运作。

再者，电源供应装置10具有一过温保护机制。第一控制单元14接收温度侦测单元13产生的温度侦测结果A3，第一控制单元14根据环境温度是否高于高温门槛值(步骤S04)来决定是否控制输出级12停止输出输出电源A2，以启动过温保护机制(步骤S05)。当环境温度未高于一高温门槛值时，第一控制单元14不控制输出级12停止输出输出电源A2，输出级12会持续不断地产生输出电源A2以供应电子装置30运作；当环境温度高于前述的高温门槛值时，表示电源供应装置10处于过温的环境，或是电源供应装置10内部的线路或电源供应装置10与电子装置30之间的供电线路为异常，此时，第一控制单元14控制输出级12停止转换产生输出电源A2，以避免电源供应装置10在温度过高的情形下产生输出电源A2而造成电源供应装置10毁损。在一实施例中，前述的高温门槛值可为80度。

在一实施例中，在步骤S04中，第一控制单元14可通过切断输入级11与一次线圈111接收输入电源，以控制输出级12停止输出输出电源A2。

在一实施例中，输入级11还包含一电源输入端113及一开关112，开关112耦接于电源输入端113的一端与一次线圈111之间。电源输入端113用以接收来自于插座20的输入电源A1，开关112则用以传递电源输入端113接收的输入电源A1至一次线圈111。于此，当环境温度高于高温门槛值时，第一控制单元14可控制开关112关闭，使电源输入端113与一次线圈111之间的路径为断路而输出级12停止产生输出电源A2，输出级12因一次线圈111未接收插座20提供的输入电源A1而未产生输出电源A2。

在一实施例中，可变电容单元123包含一电容123A及开关123B，电容123A串联于开关123B，电容123A及开关123B形成一电容开关。开关123B受控于第二控制单元15。当环境温度低于或等于零度门槛值时，第二控制单元15控制开关123B导通，使电容123A并联于输出电容122，电容123A并联于输出电容122后使节点A与节点B之间的等效电阻值位于低电阻范围中，输出级12能输出足以供给电子装置30运作的输出电源。当环境温度上升且环境温度高于零度门槛值时，输出电容122的等效串联电阻值较低，第二控制单元15可控制开关123B关闭，使电容123A与输出电容122之间的并联路径为断路，节点A与节点B之间的等效电阻值维持在低电阻范围中，输出级12也能输出足以供给电子装置30运作的输出电源。

在一实施例中，可变电容单元123包含互为并联的若干个开关电容。图4为图1的电源供应装置10的另一实施例的电路示意图。请参照图4，图4以可变电容单元123包含三个开关电容1231-1233为例。开关电容1231包含电容1231A及开关1231B，电容1231A串联于开关1231B。开关电容1232包含电容1232A及开关1232B，电容1232A串联于开关1232B。开关电容1233包含电容1233A及开关1233B，电容1233A串联于开关1233B。其中，开关1231B、开关1232B、开关1233B受控于第二控制单元15。当环境温度等于或低于零度门槛值时，第二控制单元15可控制开关1231B、开关1232B、开关1233B导通，且第二控制单元15可根据环境温度的高低控制开关1231B、开关1232B、开关1233B之间的不同导通数量，使节点A与节点B之间的等效电阻值在零度或负温度的环境下均位于低电阻值范围中。

详细而言，当环境温度等于零度门槛值时，第二控制单元15可控制开关1231B、开关1232B、开关1233B中的第一数量的开关导通；当环境温度低于零度门槛值且环境温度位于零度门槛值下的较高温度范围区间时，第二控制单元15可控制开关1231B、开关1232B、开关1233B中的第二数量的开关导通，第二数量大于第一数量；当环境温度低于零度门槛值且环境温度系位于零度门槛值下的较低温度范围区间时，第二控制单元15可控制开关1231B、开关1232B、开关1233B中的第三数量的开关导通，第三数量大于第二数量。举例来说，当环境温度等于零度门槛值时，第二控制单元15可控制开关1231B、1232B、1233B中的任一者导通，也就是前述的第一数量可为一，第二控制单元15可控制开关1232B导通并控制开关1231B、1233B不导通，电容1232A并联于输出电容122使节点A与节点B之间的等效电阻值位于低电阻值范围中；当环境温度低于零度门槛值且环境温度较高时，例如环境温度为-5度，第二控制单元15可控制开关1231B、1232B、1233B中的任两者导通，也就是前述的第二数量可为二，第二控制单元15可控制开关1231B、1232B导通而控制开关1233B不导通，电容1231A、1232A并联于输出电容122使节点A与节点B之间的等效电阻值位于低电阻值范围中；当环境温度低于零度门槛值且环境温度较低时，例如环境温度为-20度，第二控制单元15可控制开关1231B、1232B、1233B全数导通，也就是前述的第三数量可为三，电容1231A、1232A、1233A并联于输出电容122使节点A与节点B之间的等效电阻值位于低电阻值范围中。于是，在零度或负温度的环境中，节点A与节点B之间的等效电阻值均位于低电阻值范围中，输出级12能在零度或负温度的环境中输出足以供给电子装置30运作的输出电源A2。

在一实施例中，请参照图2及图4，电源供应装置10还包含一薄膜电容16及另一可变电容单元17。薄膜电容16耦接于二次线圈121与接地端GND之间，可变电容单元17并联于薄膜电容16。薄膜电容16也具有一等效串联电阻，薄膜电容16的等效串联电阻的电阻值也随着不同的环境温度而改变。当环境温度较高时，薄膜电容16的等效串联电阻值较低，薄膜电容16的两端的节点C、D之间的等效电阻值维持在另一低电阻值范围中；当环境温度较低时，薄膜电容16的等效串联电阻值较高。于是，在电源供应装置10的低温保护机制中，第二控制单元15也根据温度侦测结果A3选择性地控制可变电容单元17并联于薄膜电容16。当环境温度等于或低于零度门槛值时，第二控制单元15控制可变电容单元17并联于薄膜电容16，使薄膜电容16的两端的节点C、D之间的等效电阻值可维持在前述的另一低电阻值范围中，而输出级12能在零度或负温度的环境中输出足以供给电子装置30运作的输出电源A2。

在一实施例中，可变电容单元17也可包含由一开关17B串联于一电容17A所形成的开关电容，且开关17B耦接于第二控制单元15。当环境温度等于或低于零度门槛值时，第二控制单元15控制可变电容单元17的开关17B导通，可变电容单元17的开关17B与薄膜电容16之间的并联路径导通，致使薄膜电容16的两端的节点C、D之间的等效电阻值在零温或负温度的环境中能维持在前述的另一低电阻值范围中。并且，可变电容单元17所包含的开关电容的数量可至少为二，也就是电容17A的数量也可为二或大于二，当环境温度等于或低于零度门槛值时，第二控制单元15根据不同的环境温度控制可变电容单元17中的不同数量的开关导通，使节点C、D之间的等效电阻值在零度或负温度环境下的任何温度中均维持在前述的另一低电阻值范围中。

在一实施例中，电容17A可为开关薄膜电容。

在一实施例中，温度侦测单元13可包含具有负温度系数的热敏电阻131，第一控制单元14可包含N型电晶体开关141，第二控制单元15可包含P型电晶体开关151，N型电晶体开关141及P型电晶体开关151的控制端耦接于热敏电阻131的一端。当环境温度较高时，热敏电阻131具有较小的电阻值，温度侦测单元13能产生具有较大的电流值或电压值的温度侦测结果A3，以控制N型电晶体开关141导通并控制P型电晶体开关151为截止；当环境温度较低时，热敏电阻131具有较大的电阻值，温度侦测单元13能产生具有较小的电流值或电压值的温度侦测结果A3，以控制P型电晶体开关151导通并控制N型电晶体开关141为截止。基此，当环境温度高于高温门槛值时，温度侦测单元13产生的温度侦测结果A3的电压值大于N型电晶体开关141的导通电压，使N型电晶体开关141导通，以启动前述的过温保护机制。当环境温度等于零度门槛值或是低于零度门槛值时，温度侦测单元13产生的温度侦测结果A3的电压值低于P型电晶体开关151的导通电压，使P型电晶体开关151导通，以控制可变电容单元123并联于输出电容122来启动低温保护机制。在一实施例中，热敏电阻131在常温下具有100K或10K的电阻值。

综上所述，根据本发明的电源供应装置能提供低温保护机制，即便电源供应装置操作在零度或是低于零度等较低温的环境中，电源供应装置也能提供足以驱动电子装置运作的电源，使电源供应装置不受限于其使用环境的温度。

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，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的专利申请范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种电源供应装置，其特征在于，包含：

一输入级，包含一一次线圈，该一次线圈接收一输入电源；

一输出级，根据该输入电源转换产生一输出电源，该输出级包含：

一二次线圈，耦合于该一次线圈；

一输出电容，耦接于该二次线圈，该输出电容输出该输出电源，该输出电容为电解电容；及

一可变电容单元，耦接于该输出电容；

一温度侦测单元，侦测一环境温度；

一第一控制单元，于该环境温度高于一高温门槛值时控制该输出级停止输出该输出电源；及

一第二控制单元，于该环境温度低于或等于一零度门槛值时控制该可变电容单元并联于该输出电容。

2.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，该可变电容单元包含：

一开关电容，包含一电容及串联于该电容的一开关；

其中于该环境温度低于或等于该零度门槛值时，该第二控制单元控制该开关导通以控制该电容并联于该输出电容，使该可变电容抗单元并联于该输出电容。

3.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，该温度侦测单元侦测该环境温度以产生一温度信号，该第一控制单元为一N型电晶体开关，该第一控制单元耦接于该输入级与该输出级之间的一电源路径，当该环境温度高于该高温门槛值时，该第一控制单元根据该温度信号导通以切断该电源路径；该第二控制单元为一P型电晶体开关，该第二控制单元耦接于该可变电容单元，当该环境温度等于或低于该零度门槛值时，该第二控制单元根据该温度信号导通以控制该开关导通。

4.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，该可变电容单元包含互为并联的若干个开关电容，每一该开关电容包含互为串联的一电容及一开关，其中该第二控制单元根据该环境温度调整该些开关电容的该开关的导通数量，使不同数量的该些开关电容的该电容并联于该输出电容，致使该可变电容单元并联于该输出电容。

5.如权利要求4所述的电源供应装置，其特征在于，于该环境温度等于该零度门槛值时，该第二控制单元导通一第一数量的该开关，于该环境温度低于该零度门槛值时，该第二控制单元导通一第二数量的该开关，该第二数量大于该第一数量。

6.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，还包含：

一薄膜电容，耦接于该二次线圈与一接地端之间；及

另一可变电容单元，耦接于该薄膜电容；

其中，该第二控制单元于该环境温度等于或低于该零度门槛值时控制该另一可变电容单元并联于该薄膜电容。

7.一种根据环境温度供应电源的方法，其特征在于，包含：

通过一电源供应装置的一温度侦测单元侦测一环境温度；

于该环境温度大于一高温门槛值时，由该电源供应装置的一第一控制单元控制该电源供应装置的一输出级停止输出一输出电源；及

于该环境温度低于或等于一零度门槛值时，由一第二控制单元控制一可变电容单元并联于该输出级的一输出电容，其中该输出电容为电解电容。

8.如权利要求7所述的根据环境温度供应电源的方法，其特征在于，该可变电容单元包含一电容及与该电容串联的一开关，其中由该第二控制单元控制该可变电容单元并联于该输出电容的步骤中，该第二控制单元控制该开关导通，该电容并联于该输出电容使该可变电容单元并联于该输出电容。

9.如权利要求8所述的根据环境温度供应电源的方法，其特征在于，该第一控制单元为一N型电晶体开关，该第二控制单元为一P型电晶体开关；其中由该第一控制单元控制该输出级停止输出该输出电源的步骤中，该第一控制单元根据该环境温度导通以切断该电源供应装置的一输入级与该输出级之间的一电源路径；其中由该第二控制单元控制该可变电容单元并联于该输出电容的步骤中，该第二控制单元根据该环境温度导通以控制该开关导通。

10.如权利要求7所述的根据环境温度供应电源的方法，其特征在于，该可变电容单元包含互为并联的若干个开关电容，每一该开关电容包含互为串联的一电容及一开关，其中由该第二控制单元控制该可变电容单元并联于该输出电容的步骤中，该第二控制单元根据该环境温度调整该开关的导通数量，使不同数量的该些开关电容的该电容并联于该输出电容致使该可变电容单元并联于该输出电容。

11.如权利要求7所述的根据环境温度供应电源的方法，其特征在于，还包含：于该环境温度低于或等于该零度门槛值时，由该第二控制单元控制另一可变电容单元并联于一薄膜电容，其中该薄膜电容耦接于该电源供应装置的一二次线圈与一接地端之间。