CN111162599A - 电源供应装置及电源供应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电源供应装置及电源供应方法，电源供应装置包括电源切换器以及供应电源产生器。电源切换器通过第一开关以及第二开关以分别接收第一电源以及第二电源。供应电源产生器针对第一电源或第二电源进行电压转换动作以产生供应电源。当供应电源产生器判断第一电源产生断电时，在第一时间区间，第一开关被断开且供应电源产生器停止电压转换动作。在第二时间区间中，第二开关被导通，且在第二开关被导通后，供应电源产生器重新执行电压转换动作以产生供应电源。本发明具有有效降低电源切换时所产生的电弧现象及避免开关弹跳所产生的影响的有益效果。

Description

电源供应装置及电源供应方法
技术领域
本发明是有关于一种电源供应装置及电源供应方法，且特别是有关于一种不断电***的电源供应装置及电源供应方法。
背景技术
在已知的技术领域中，不断电***的电源供应装置通过电源自动切换开关(Automatic Transfer Switch,ATS)来进行主要电源以及辅助电源间的切换动作。请参照图1绘示的电源自动切换开关的电路图。已知的电源自动切换开关100包括多个开关SWA1～SWA4，其中开关SWA1、SWA2分别耦接火线L1、L2，开关SWA3、SWA4分别耦接中性线N1、N2。火线L1、中性线N1以及地线FG1用以接收电源VP1，火线L2、中性线N2以及地线FG2用以接收电源VP2。
当电源VP1存在时，开关SWA1、SWA3导通，且开关SWA2、SWA4断开，并提供电源VP1以在火线LA以及中性线NA间产生选中电源VS1。在当电源VS1断电时，开关SWA1、SWA3断开，且开关SWA2、SWA4导通。电源自动切换开关100变更选择电源VP2以作为选中电源VS1，以维持电源供应动作。
值得注意的，在当开关SWA1～SWA4进行切换动作的过程中，电路中存在的电流，会导致电弧状况的发生。并且，开关SWA1～SWA4切换过程中的弹跳现象，会对应产生高频噪声，并影响自身以及周边电路的运作。
发明内容
本发明提供一种电源供应装置及电源供应方法，有效降低电源切换时所产生的电弧现象及避免开关弹跳所产生的影响。
本发明的电源供应装置包括电源切换器以及供应电源产生器。电源切换器通过第一开关以及第二开关以分别接收第一电源以及第二电源。供应电源产生器耦接电源切换器，接收并针对第一电源或第二电源进行电压转换动作以产生供应电源。其中，当第一电源断供应电源产生断电时，在第一时间区间，第一开关被断开且供应电源产生器停止电压转换动作，在第二时间区间中，第二开关被导通，且在第二开关被导通后，供应电源产生器重新执行电压转换动作以产生供应电源，第一时间区间在第二时间区间之前。
本发明的电源供应方法包括：提供电源切换器以通过第一开关以及第二开关以分别接收第一电源以及第二电源；提供供应电源产生器以针对第一电源或第二电源进行电压转换动作以产生供应电源；当第一电源断供应电源产生断电时，在第一时间区间使第一开关被断开且使供应电源产生器停止电压转换动作；以及，在第一时间区间后的第二时间区间中，使第二开关被导通，且在第二开关被导通后，提供供应电源产生器重新执行电压转换动作以产生供应电源。
基于上述，本发明中的电源供应器，在当进行第一电源与第二电源的切换过程中，基于供应电源产生器的电压转换动作已被停止，可有效防止电弧现象的发生，并避免开关弹跳所产生的影响，提供电源供应器的工作效能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1绘示的电源自动切换开关的电路图。
图2绘示本发明一实施例的电源供应装置的示意图。
图3绘示本发明另一实施例的电源供应装置的示意图。
图4A至图4E绘示电源供应装置的动作方式示意图。
图5绘示本发明实施例的功率因素调整电路的实施方式的示意图。
图6绘示本发明一实施例的电源供应方法的流程图。
附图标号
100：电源自动切换开关
200、300：电源供应装置
210、310：电源切换器
220、320：供应电源产生器
321、500：功率因素调整电路
322：输出级电路
330：***端
510：整流器
520：控制器
530：电压转换器
SW1、SW2、SW3、SWA1～SWA4：开关
L1、L2、LA：火线
N1、N2、NA：中性线
FG1、FG2：地线
VP1、VP2：电源
VSUP：供应电源
VS1：选中电源
C1、C2：电容
AC_OK：电源异常信号
PFC_ON/OFF：电源启闭信号
T1：三极管
L1：电感
D1：二极管
S610～S640：电源供应步骤
具体实施方式
请参照图2，图2绘示本发明一实施例的电源供应装置的示意图。电源供应装置200包括电源切换器210以及供应电源产生器220。电源切换器210可以为电源自动切换开关，并具有开关SW1以及SW2。开关SW1耦接至火线L1，开关SW2则耦接至火线L2。电源切换器210通过火线L1以及中性线N1接收电源VP1，电源切换器210并通过火线L2以及中性线N2接收电源VP2。其中，电源切换器210通过开关SW1以接收电源VP1来产生选中电源VS1，或通过开关SW2以接收电源VP2来产生选中电源VS1。
供应电源产生器220耦接电源切换器210。供应电源产生器220接收选中电源VS1，并针对选中电源VS1进行电压转换动作以产生供应电源VSUP。具体来说明，当开关SW1导通(开关SW2断开)时，供应电源产生器220针对等于电源VP1的选中电源VS1进行电压转换动作以产生供应电源VSUP。相对的，当开关SW2导通(开关SW1断开)时，供应电源产生器220针对等于电源VP2的选中电源VS1进行电压转换动作以产生供应电源VSUP。
上述的电压转换动作可以为升压式电压转换动作。在本发明其他实施例中，上述的电压转换动作或可以为降压式、反驰式电压转换，没有特别的限定。
关于电源供应装置200的动作细节，在当电源VP1存在时，电源切换器210可通过导通开关SW1(断开开关SW2)以接收电源VP1，并提供电源VP1以作为选中电源VS1。在本实施例中，电源VP1可以为主要电源，电源VP2则可以为辅助电源。
在当电源VP1发生断电时，电源切换器210可侦测到电源VP1的消失状态，并在第一时间区间中，使开关SW1被断开，且使供应电源产生器220中的电压转换动作停止。接着，在第一时间区间后的第二时间区间，电源切换器210可使开关SW2导通，接收电源VP2并提供电源VP2以作为选中电源VS1。值得注意的，基于此时供应电源产生器220的电压转换动作是停止的，因此开关SW2上的电流几乎等于0。也因此，开关SW2的切换动作可达到零电流切换，不致产生电弧状态。并且，开关SW2的切换动作所产生的弹跳现象也不会产生足以影响电路动作的高频噪声，维持电源供应装置200的工作效能。
以下请参照图3，图3绘示本发明另一实施例的电源供应装置的示意图。电源供应装置300包括电源切换器310以及供应电源产生器320。电源切换器310具有开关SW1以及SW2。开关SW1耦接至火线L1，开关SW2则耦接至火线L2。电源切换器310通过火线L1以及中性线N1接收电源VP1，电源切换器310并通过火线L2以及中性线N2接收电源VP2。其中，电源切换器310通过开关SW1以接收电源VP1来产生选中电源VS1，或通过开关SW2以接收电源VP2来产生选中电源VS1。供应电源产生器320包括功率因素调整电路321、电容C1以及输出级电路322。电源供应装置300用以提供供应电源VSUP至***端330。
此外，功率因素调整电路321中具有开关SW3。开关SW3为一功率开关，并用以交互导通及断开，来执行电压转换动作。电容C1则用以储存供应电源产生器320所产生的供应电源VSUP的电能。输出级电路322则可以为本领域技术人员所熟知的输出缓冲器，用以提供供应电源VSUP至***端330。
关于电源供应装置300的动作细节，请参照图4A至图4E绘示的电源供应装置的动作方式示意图。在图4A中，电源切换器310判断出电源VP1发生断电的现象，并在第一时间区间使耦接电源VP1的开关SW1断开。在此同时开关SW2同为断开的状态，因此，电源切换器310提供的选中电源VS1为断电的状态。
相对应的，供应电源产生器320中的功率因素调整电路321在电源VP1断电时，可发送电源异常信号AC_OK。其中，电源异常信号AC_OK可被传送至***端330或其他外部电子装置。
接着，在图4B中，在第一时间区间中，***端330可依据电源异常信号AC_OK来产生电源启闭信号PFC_ON/OFF，并传送电源启闭信号PFC_ON/OFF至功率因素调整电路321。功率因素调整电路321可依据电源启闭信号PFC_ON/OFF以停止电压转换动作的执行，并使开关SW3保持在断开的状态。
在此同时，***端330所需要的电能可由电容C1所储存的电能来供应。
值得一提的，电源启闭信号PFC_ON/OFF非必要由***端330来提供。在本发明其他实施例中，功率因素调整电路321可依据电源异常信号AC_OK来产生电源启闭信号PFC_ON/OFF，或者，当电源异常信号AC_OK被传送至外部电子装置时，电源启闭信号PFC_ON/OFF可由外部电子装置来提供，没有特定的限制。
附带一提，电源异常信号AC_OK可以用以指示选中电源VS1有无发生断电现象。举例来说明，电源异常信号AC_OK可以为一逻辑信号。当电源异常信号AC_OK为第一逻辑准位时，选中电源VS1为断电状态，当电源异常信号AC_OK为第二逻辑准位时，选中电源VS1为正常(非断电)状态，其中第一逻辑准位与第二逻辑准位相反。电源启闭信号PFC_ON/OFF则用以指示功率因素调整电路321的电压转换动作的开启与停止。其中，当电源启闭信号PFC_ON/OFF为第一逻辑准位时，可指示功率因素调整电路321的电压转换动作需被开启，相对的，当电源启闭信号PFC_ON/OFF为第二逻辑准位时，可指示功率因素调整电路321的电压转换动作需被提停止。
接着请参照图4C，在第一时间区间后的第二时间区间中，开关SW2被导通。电源切换器310接收电源VP2，并提供电源VP2以产生选中电源VS1。此时选中电源VS1恢复为非断电状态。
在图4D中，基于选中电源VS1为非断电状态，功率因素调整电路321产生例如为第二逻辑准位的电源异常信号AC_OK，以指示选中电源VS1目前为正常状态，并将电源异常信号AC_OK传送至***端330。在图4E中，***端330对应指示选中电源VS1目前为正常状态的电源异常信号AC_OK来产生电源启闭信号PFC_ON/OFF。并提供电源启闭信号PFC_ON/OFF至功率因素调整电路321，以使功率因素调整电路321的电压转换动作重新启动。在此同时，功率因素调整电路321针对选中电源VS1(等于电源VP2)以执行电压转换动作来产生供应电源VSUP。
值得注意的，在图4C中，当开关SW2由断开变更为导通的状态时，功率因素调整电路321的电压转换动作是停止的。因此，此时开关SW2的切换动作，可以在零电流的状态下进行，可有效避免电弧现象以及弹跳动作所产生的高频噪声。
请参照图5，图5绘示本发明实施例的功率因素调整电路的实施方式的示意图。功率因素调整电路500包括整流器510、控制器520以及电压转换器530。整流器510接收选中电源VS1以转换交流形式的选中电源VS1以产生直流电源。整流器510可以是全桥式、半桥式或线性准位控制(line level control,LLC)谐振转换器。电压转换器530包括三极管T1、电感L1、二极管D1以及电容C2。三极管T1可以建构如图3所示的开关SW3。控制器520可提供控制信号至三极管T1的闸极，并用以控制三极管T1的导通及断开动作。上述的控制信号可以为脉宽调变(pulse width modulation,PWM)信号。
此外，控制器520可接收电源启闭信号PFC_ON/OFF，并在当电源启闭信号PFC_ON/OFF指示电压转换动作须停止时，使三极管T1维持在断开的状态。相对的，在当电源启闭信号PFC_ON/OFF指示电压转换动作须开启时，控制器520产生控制信号使三极管T1交错的导通及断开，并配合电感L1以进行升压式电压转换动作，并藉以产生输出电源VOUT。
以下请参照图6，图6绘示本发明一实施例的电源供应方法的流程图。其中，步骤S610提供电源切换器以通过第一开关以及第二开关以分别接收第一电源以及第二电源；步骤S620提供供应电源产生器以针对第一电源或第二电源进行电压转换动作以产生供应电源；步骤S630在当第一电源产生断电时，在第一时间区间使第一开关被断开且使供应电源产生器停止电压转换动作；以及，步骤S640则在第一时间区间后的第二时间区间中，使第二开关被导通，且在第二开关被导通后，提供供应电源产生器重新执行电压转换动作以产生供应电源。
关于上述步骤的实施方式以及实施细节，在前述的实施例中已有详尽的说明，以下恕不多赘述。
综上所述，本发明通过在电源发生断电，而需要进行电源切换动作时，先使电源供应器中的电压转换动作停止，并在电压转换动作停止的条件下，进行电源间的切换动作。藉此可达到开关进行零电流切换，并在零电流切换的条件下，可避免电弧现象的发生，以及避免开关弹跳现象所造成的高频噪声的现象。
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技术人员，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申请专利范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种电源供应装置，其特征在于，包括：
一电源切换器，通过一第一开关以及一第二开关以分别接收一第一电源以及一第二电源；以及
一供应电源产生器，耦接该电源切换器，接收并针对该第一电源或该第二电源进行一电压转换动作以产生一供应电源，
其中，当该供应电源产生器判断该第一电源产生断电时，在一第一时间区间，该第一开关被断开且该供应电源产生器停止该电压转换动作，在一第二时间区间中，该第二开关被导通，且在该第二开关被导通后，该供应电源产生器重新执行该电压转换动作以产生该供应电源，该第一时间区间在该第二时间区间之前。
2.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，该供应电源产生器在该第一电源断电时，发送一电源异常信号。
3.如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，该供应电源产生器依据该电源异常信号以停止该电压转换动作。
4.如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，该电源异常信号被传送至一***端，该***端并依据该电源异常信号以传送一电源启闭信号至该供应电源产生器，并使该供应电源产生器依据该电源启闭信号以停止该电压转换动作。
5.如权利要求4所述的电源供应装置，其特征在于，该供应电源产生器在该第二开关被导通并接收到该第二电源时，停止发送该电源异常信号。
6.如权利要求5所述的电源供应装置，其特征在于，该供应电源产生器停止发送该电源异常信号后，重新执行该电压转换动作。
7.如权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，在该电源异常信号停止被发送后，该***端变更该电源启闭信号，并使该供应电源产生器依据该电源启闭信号以重新执行该电压转换动作。
8.如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，该供应电源产生器包括：
一功率因素调整电路，耦接该电源切换器，接收并依据该第一电源或该第二电源以进行该电压转换动作以产生一输出电源；
一电容，耦接该功率因素调整电路，依据该输出电源以储存电能；以及
一输出级电路，耦接该功率因素调整电路，依据该输出电源以产生该供应电源。
9.如权利要求8所述的电源供应装置，其特征在于，该功率因素调整电路为升压式电压转换器。
10.一种电源供应方法，其特征在于，包括：
提供一电源切换器以通过一第一开关以及一第二开关以分别接收一第一电源以及一第二电源；
提供一供应电源产生器以针对该第一电源或该第二电源进行一电压转换动作以产生一供应电源；
当判断该第一电源产生断电时，在一第一时间区间使该第一开关被断开且使该供应电源产生器停止该电压转换动作；以及
在该第一时间区间后的一第二时间区间中，使该第二开关被导通，且在该第二开关被导通后，提供该供应电源产生器重新执行该电压转换动作以产生该供应电源。
11.如权利要求10所述的电源供应方法，其特征在于，当该第一电源产生断电时，在该第一时间区间使该第一开关被断开且使该供应电源产生器停止该电压转换动作的步骤包括：
提供该供应电源产生器在该第一电源断电时，发送一电源异常信号；以及
提供该供应电源产生器依据该电源异常信号以停止该电压转换动作。
12.如权利要求11所述的电源供应方法，其特征在于，提供该供应电源产生器依据该电源异常信号以停止该电压转换动作的步骤包括：
使该电源异常信号被传送至一***端；
提供该***端以依据该电源异常信号来传送一电源启闭信号至该供应电源产生器；以及
提供该供应电源产生器以依据该电源启闭信号来停止该电压转换动作。
13.如权利要求12所述的电源供应方法，其特征在于，使该第二开关被导通，且在该第二开关被导通后，提供该供应电源产生器重新执行该电压转换动作以产生该供应电源的步骤包括：
提供该供应电源产生器在该第二开关被导通并接收到该第二电源时，停止发送该电源异常信号；以及
提供该供应电源产生器在停止发送该电源异常信号后，重新执行该电压转换动作。
14.如权利要求13所述的电源供应方法，其特征在于，提供该供应电源产生器在停止发送该电源异常信号后，重新执行该电压转换动作的步骤包括：
在该电源异常信号停止被发送后，提供该***端以变更该电源启闭信号，并提供该供应电源产生器依据该电源启闭信号以重新执行该电压转换动作。
15.如权利要求10所述的电源供应方法，其特征在于，该电压转换动作为升压电压转换动作。
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