CN203838499U - 电源供应***以及线性控制模块 - Google Patents

Abstract

一种电源供应***、线性控制模块，线性控制模块电连接于一电源供应装置，电源供应装置包含一交/直流电源转换模块、一开关元件、一控制信号输出端、一主电源输出端及一待机电源输出端，交/直流电源转换模块具有一电力输出端，开关元件电连接于交/直流电源转换模块的电力输出端及主电源输出端，待机电源输出端电连接于交/直流电源转换模块的电力输出端，线性控制模块包含一控制开关、一第一电阻器、一电容器及一第二电阻器，控制开关电连接于控制信号输出端，第一电阻器电连接于控制开关，电容器电连接于交/直流电源转换模块的电力输出端及第一电阻器，第二电阻器电连接于开关元件、第一电阻器及电容器。

Description

电源供应***以及线性控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种电源供应***，且特别涉及一种具有低待机功耗的电源供应***。

背景技术

配合参阅图1，为现有的开关控制电路的电路图。开关控制电路1电连接于一直流电源VDC及一开关元件10之间，开关控制电路1用以控制开关元件10的开启或关闭，进而决定直流电源VDC是否导通至一电子***PS。其中，电子***PS通过输出电阻器Ro1及Ro2电连接于开关元件10的漏极，定义电子***PS与输出电阻器Ro1及Ro2连接的端点为电源输出端Vo1及Vo2。

开关控制电路1包含一感应电阻器RS、一控制开关Q、一电阻器R及一电容器C。感应电阻器RS的一端点电连接于直流电源VDC及开关元件10的源极，感应电阻器RS的另一端点电连接于控制开关Q的漏极及开关元件10的栅极。控制开关Q的源极电连接于地端，控制开关Q的栅极电连接于一控制信号输出端Sin。电阻器R与电容器C的一端点电连接于控制开关Q的栅极，电阻器R及电容器C的另一端点则电连接于地端，申言之，电阻器R及电容器C呈并联连接，用以滤除控制信号输出端Sin输出的信号的噪声。

当电源转换***PS启动的瞬间，控制信号输出端Sin送出一控制信号至控制开关Q，以驱使控制开关Q导通。在同一时间，开关元件10也会导通，申言之，在开关控制电路1接收到控制信号时，控制开关Q及开关元件10几乎在同一时间内导通，然而，这却使得直流电源VDC的电压瞬间骤降，如图2所示。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种线性控制模块以及电源供应***，所述线性控制模块电连接于一用以供应直流电源的电源供应装置，用以解决电连接于电源供应装置的电子***在启动瞬间，直流电源产生骤降的问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种线性控制模块，电连接于一电源供应装置，该电源供应装置包含：一交/直流电源转换模块、一开关元件、一控制信号输出端、一主电源输出端及一待机电源输出端，交/直流电源转换模块具有一电力输出端，该开关元件电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端及该主电源输出端，该待机电源输出端电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端，其中，该线性控制模块包含：

一控制开关，电连接于该控制信号输出端；

一第一电阻器，电连接于该控制开关；

一电容器，电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端及该第一电阻器；以及

一第二电阻器，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该开关元件、该第一电阻器及该电容器。

上述的线性控制模块，其中，更包含一放电电路，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该控制信号输出端、该电容器、该第一电阻器及该第二电阻器。

上述的线性控制模块，其中，该放电电路包含：

一切换元件，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端及该信号输出端；以及

一第三电阻器，电连接于该切换元件、该第一电阻器、该电容器及该第二电阻器。

上述的线性控制模块，其中，该切换元件为金属氧化物半导体场效晶体管。

上述的线性控制模块，其中，更包含一保护开关，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该切换元件及该电容器。

上述的线性控制模块，其中，该保护开关为二极管。

为达上述目的，本实用新型还提供一种电源供应***，具有权利要求1～6任意一项所述的线性控制模块，电连接于一交流电源供应器及一电子***，其特征在于，该电源供应***包含：

一交/直流转换模块，电连接于该交流电源供应器，该交/直流转换模块包含一电力输出端；

一开关元件，电连接于该电力输出端；

一电源管理器，电连接于该电子***及该开关元件，该电源管理器包含一控制信号输出端；

一控制器，电连接于该电源管理器及该交/直流转换模块；

一主电源输出端，电连接于该开关元件及该电子***；以及

一待机电源输出端，电连接于该电力输出端及该电子***。

上述的电源供应***，其中，更包含一隔离单元，位于该电源管理器及该控制器，并电连接于该电源管理器及该控制器。

上述的电源供应***，其中，该交/直流转换模块包含：

一电磁干扰滤波器，电连接于该交流电源供应器；

一整流器，电连接于该电磁干扰滤波器；以及

一直流/直流电源转换器，电连接于该整流器，该直流/直流电源转换器包含该电力输出端。

本实用新型提供的电源供应***以及线性控制模块，可以解决电连接于电源供应装置的电子***在启动瞬间，直流电源产生骤降的问题。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1绘示现有的电源供应***的电路方框图；

图2为对应图1的直流电源及电源输出端的电压的波形图；

图3绘示本实用新型内容的电源供应***的电路方框图；

图4绘示本实用新型内容第一实施方式的线性控制模块的电路图；

图5绘示本实用新型内容第二实施方式的线性控制模块的电路图；

图6对应图4及图5所示的电力输出端及主电源输出端输出的电压的波形图；

图7绘示开关元件的线性控制信号。

其中，附图标记

1  开关控制电路

3  电源供应***

5  电源供应装置

50  交/直流电源转换模块

500  电磁干扰滤波器

502  整流器

503  功率因数校正电路

504  电源转换器

506  电源管理器

52  控制器

54  开关元件

56  电源管理器

58  隔离单元

7、7a  线性控制模块

70  放电电路

ACP  电源供应装置

C、C1  电容器

D  保护开关

PS  电子***

Q、Q1  控制开关

R  电阻器

Ro1、Ro2  主电源输出电阻器

Ro3  待机电源输出电阻器

R1  第一电阻器

RS  第二电阻器

R3  第三电阻器

VDC  直流电源

Vdc  电力输出端

Vo1、Vo2  电源输出端

V1、V2  主电源输出端

Vsb  待机电源输出端

具体实施方式

请参考随附图示，本实用新型揭示内容的以上及额外目的、特征及优点将通过本实用新型内容的较佳实施例的以下阐释性及非限制性详细描叙予以更好地理解。

配合参阅图3，其本实用新型内容的电源供应***的电路方框图。电源供应***3包含一电源供应装置5及一线性控制模块7。线性控制模块7用以控制电源供应装置5的一开关元件54的工作状态。

电源供应装置5电连接于一交流电源供应器ACP及一电子***PS之间，用以接收交流电源供应器ACP输出的交流电力，并将交流电力进行电能转换后传递至电子***PS。

电源供应装置5包含一交/直流电源转换模块50、一控制器52、开关元件54、一电源管理器56、一隔离单元58、多个主电源输出电阻器Ro1及Ro2、至少一主电源输出端，一待机电源输出电阻器Ro3及一待机电源输出端Vsb。在本实施方式中，电源供应装置5以包含两个主电源输出端V1及V2作为说明范例。

交/直流电源转换模块50包含一电磁干扰滤波器500、一整流器502及一电源转换器504。电磁干扰滤波器500电连接于交流电源供应器ACP，整流器502电连接于电磁干扰滤波器500及控制器52，电源转换器504电连接于整流器502及控制器52。电磁干扰滤波器500接收交流电源供应器ACP输出的交流电力，并滤除存在于交流电力中的电磁干扰成份。整流器502是将通过电磁干扰滤波器500并经滤除电磁干扰成份的交流电力转换为直流电力，整流器502可以包含一功率因数校正(power factor correction)电路503，用以降低输出电流量。

电源转换器504为直流/直流电源转换器504，电源转换器504接收通过整流器502的直流电力，并依据控制器52的控制而改变电力输出端Vdc输出的电力的电压值，例如提升电力输出端Vdc输出的电力的电压值(升压)或降低电力输出端Vdc输出的电压值(降压)。电源转换器504可例如(但不限定)是LLC谐振式电源转换器、双重顺向式电源转换器(Dual ForwardConverter)或单一顺向式电源转换器(Single Forward Converter)。

开关元件54电连接于交/直流电源转换模块50的电力输出端Vdc。主电源输出电阻器Ro1及Ro2分别电连接于开关元件54及主电源输出端V1及V2，主电源输出端V1及V2电连接于电子***PS，待机电源输出电阻器Ro3电连接于交/直流电源转换器模块50的电力输出端Vdc及待机电源输出端Vsb。

另外，要说明的是：本实用新型的电源供应***3并非仅可以包含两个主电源输出端V1及V2，在实际实施时，使用者可以依照实际需求增加主电源输出端的数量，同时，也必须对应增加连接于主电源输出端的主电源输出电阻器的数量。

在本实施方式中，待机电源输出端Vsb输出的电力的电压准位可以相同于主电源输出端V1及V2输出的电力电压准位，或者待机电源输出端Vsb输出的电力的电压准位可以不相同于主电源输出端V1及V2输出的电力电压准位。当待机电源输出端Vsb输出的电力的电压准位不相同于主电源输出端V1及V2输出的电力电压准位时，可以在交/直流电源转换模块50与待机电源输出电阻器Ro3之间是设置一升压电路或降压电路，以提升或降低待机电源输出端Vsb输出的电力的电压位准。

电源管理器56电连接于交/直流电源转换模块50、电子***PS及隔离单元58。电源管理器56包含一信号输出端PG、一信号输入端PS_on及一控制信号输出端Sin，信号输出端PG及信号输入端PS_on分别电连接于电子***PS，控制信号输出端Sin电连接于线性控制模块7。信号输出端PG用以将电源管理器56输出的信号传递至电子***PS，信号输入端PS_on用以接收电子***PS发出的信号。

线性控制模块7电连接于开关元件54及电源管理器56。线性控制模块7是接收电源管理器56的控制信号输出端Sin输出的一控制信号，并依据控制信号以选择关闭或开启开关元件54，进而切断或导通由主电源输出端V1及V2输出至电子***PS的电力。

隔离单元58电连接于电源管理器56及控制器52，用以隔离地将电源管理器56发出的信号传递至控制器52，此外，隔离单元也可以隔离地将控制器52发出的信号传递至电源管理器56。

在实际操作时，当开关元件54关闭时，则由交/直流电源转换模块50的电力输出端Vdc输出的直流电力无法通过主电源输出端V1及V2传递至电子***PS；反之，当开关元件54开启时，交/直流电源转换模块50的电力输出端Vdc输出的直流电力可以通过主电源输出端V1及V2传递至电子***PS。另外，不论开关元件54是开启或关闭，待机电源输出端Vsb都会输出电力至电子***PS。

配合参阅图4，为本实用新型内容第一实施方式的线性控制模块的电路图。为了方便说明，图4同时绘示出开关元件54、主电源输出电阻器Ro1及Ro2、主电源输出端V1及V2、待机电源输出端Vsb及待机电源输出电阻器Ro3。同时，图4也绘示出交/直流转换模块50的电力输出端Vdc，以及电源管理器56的控制信号输出端Sin。在本实施方式中，开关元件54以P型金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)作为说明范例，实际实施时则不以此为限。

线性控制模块7包含一控制开关Q1、一第一电阻器R1、一电容器C1及一第二电阻器RS，控制开关Q1电连接于控制信号输出端Sin，第一电阻器R1电连接于控制开关Q1，电容器C1电连接于交/直流转换模块50的电力输出端Vdc及开关元件54，第二电阻器RS电连接于电容器C1、第一电阻器R1及开关元件54，且并联于电容器C1。

在本实施方式中，控制开关Q1为N型金属氧化物半导体场效晶体管，且控制开关Q1的栅极电连接于控制信号输出端Sin，控制开关Q1的漏极电连接于第一电阻器R1，控制开关Q1的源极电连接于地端。实际实施时，控制开关Q1也可以是其他具有切换功能的电子元件。

同时配合参阅图3及图4，当电子***PS启动时，电源管理器56的信号输入端PS_On会接收到电子***PS送出的启动信号。之后，电源管理器56的控制信号输出端Sin送出一控制信号至线性控制模块7的控制开关Q1，以驱使控制开关Q1导通。当控制开关Q1导通，电容器C1开始充电，则开关元件54栅极与源极之间的电压值升高。其次，当控制开关Q1导通时，第一电阻器R1及第二电阻器R2构成分压电路，故藉由适当地配置第一电阻器R1及第二电阻器RS的电阻值，就可以控制开关元件54栅极与源极之间的电压差值，以控制开关元件54导通，同时还能避免开关元件54因承受过大电压而损坏。当开关元件54导通，主电源输出端V1及V2输出电力至电子***PS。

藉由电容器C1、第一电阻器R1及第二电阻器RS的使用，可以使得开关元件54源极及栅极两端的电压差值呈平缓且线性地上升，避免开关元件54在电子***PS启动瞬间导通，如此一来，就可以避免电力输出端Vdc输出的电压值在电子***PS启动时发生瞬间骤降的情形。

配合参阅图6，实线所示为对应图3的电力输出端Vdc输出的电压值，虚线所示为对应图3的主电源输出端V1及V2的电压值。相较于图2，图6所示的电力输出端Vdc输出的电压在电子***PS启动的瞬间并没有发生瞬间骤降的问题，可以提供电源供应***3使用的稳定度，避免电源供应***3因电压骤降而产生误动作。所以，本实用新型内容的线性控制模块7确实可以有效地避免电力输出端Vdc输出的电压值在电子***PS启动的瞬间发生瞬间骤降的情形。

反之，当电子***PS未启动时(即电子***PS操作于待机状态时)，电源管理器56控制信号输出端Sin送出一控制信号至线性控制模块7的控制信号输入端Sin。线性控制模块7接收前述控制信号，并驱使控制开关Q1截止。当控制开关Q1截止，则开关元件54截止，主电源输出端V1及V2无电力输出；申言的，仅待机电源输出端Vsb输出电力至电子***PS。

藉此，当电子***PS未启动时，主电源输出端V1及V2不会提供电力予电子***PS，而仅有待机电源输出端Vsb供应电子***PS于待机状态时的电力，如此一来，可以有效地达到节能效果。

配合参阅图5，为本实用新型内容第二实施方式的线性控制模块的电路图。为了方便说明，图5同时绘示出开关元件54、主电源输出电阻器Ro1及Ro2、主电源输出端V1及V2、待机电源输出端Vsb及待机电源输出电阻器Ro3。同时，图4也绘示出交/直流转换模块50的电力输出端Vdc，以及电源管理器56的控制信号输出端Sin。

另外，本实施方式的线性控制模块7a与前述第一实施方式的线性控制模块7类似，且相同的元件标示以相同的符号。本实施方式的线性控制模块7a与第一实施方式的线性控制模块7的差异在于本实施方式的控制模块7a更包含一放电电路70。

放电电路70电连接于交/直流转换模块50的电力输出端Vdc、控制信号输出端Sin、电容器C1及第一电阻器R1，放电电路70用以作为电容器C1的放电路径。

放电电路70包含一切换元件Q2及一第三电阻器R3，切换元件Q2电连接于交/直流转换模块50的电力输出端Vdc、控制信号输出端Sin及控制开关Q1，第三电阻器R3电连接于控制开关Q1、第一电阻器R1、第二电阻器RS及电容器C1。在本实施方式中，切换元件Q2为金属氧化物场效晶体管，切换元件Q2的栅极电连接于控制信号输出端Sin及控制开关Q1，切换元件Q2的源极电连接于交/直流转换模块50的电力输出端Vdc，切换元件Q2的漏极电连接于第三电阻器R3。

放电电路70提供储存在电容器C1中的电荷一放电路径，以加速电容器C1完成放电动作。如此一来，可以避免电源供应***于电子***PS在关闭后短时间内再次启动时，因电容器C1未完全放电而使得开关元件54无法线性地导通，导致直流电源输出端Vdc输出的电压发生瞬间骤降。

此外，线性控制模块7a更包含一保护开关D，电连接于交/直流转换模块50的电力输出端Vdc、切换元件Q2及电容器C1。在本实施方式中，保护开关D例如(但不限制是)二极管，且保护开关D2的阳极电连接于电力输出端Vdc，保护开关D的阴极电连接于切换元件Q2及电容器C1。当电子***PS发生短路时，电力输出端Vdc产生大电流输出，保护开关D2可以避免电容器C1在电子***PS发生短路且电力输出端Vdc输出大电流时无法有效地放电的情形产生，意即保护开关D2可以让电容器C1在电子***PS发生短路时，仍然可以通过放电电路70进行放电，因此，当电子***PS的短路情况排除并再次启动时，开关元件54会线性地导通，避免电力输出端Vdc输出的电压值在电子***PS启动的瞬间发生瞬间骤降的情形。

此外，本实用新型更提供一种开关元件的线性导通方法，开关元件的线性导通方法适用于图4及图5所示的线性控制模块的电路架构。所述线性控制方法用来控制电连接于交/直流转换模块次级测的开关元件，交/直流转换模块具有一位于次级侧的电力输出端，如图3所示。

开关元件接收电力输出端输出的电力，并于电子***PS启动时，使主电源输出端输出前述电力传递至电子***PS，以供应电子***PS在启动状态下的操作电力；而在电子***PS操作于待机状态时，停止输出主电源输出端输出电力至电子***PS。

此开关元件的线性控制方法用来控制开关元件54的开关状态，使开关元件54呈现线性开启，使开关元件54操作于安全操作区域(safe operating area)，进而避免开关元件54过热而损毁。所述开关元件54的线性控制方法首先提供一驱动电压，并依时序提供多个脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation)控制信号予开关元件54。切换该等脉冲宽度调变信号的工作周期，使脉冲宽度调变信号的工作周期是依时序由0％增加至100％，如图7所示，使驱动电压呈现线性地增加，藉以驱使开关元件54线性地导通。在本实施方式中，控制信号的工作周期由0％增加至100％的时间约为20毫秒(ms)。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种线性控制模块，电连接于一电源供应装置，该电源供应装置包含：一交/直流电源转换模块、一开关元件、一控制信号输出端、一主电源输出端及一待机电源输出端，交/直流电源转换模块具有一电力输出端，该开关元件电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端及该主电源输出端，该待机电源输出端电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端，其特征在于，该线性控制模块包含：

一控制开关，电连接于该控制信号输出端；

一第一电阻器，电连接于该控制开关；

一电容器，电连接于该交/直流电源转换模块的该电力输出端及该第一电阻器；以及

一第二电阻器，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该开关元件、该第一电阻器及该电容器。

2.根据权利要求1所述的线性控制模块，其特征在于，更包含一放电电路，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该控制信号输出端、该电容器、该第一电阻器及该第二电阻器。

3.根据权利要求2所述的线性控制模块，其特征在于，该放电电路包含：

一切换元件，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端及该信号输出端；以及

一第三电阻器，电连接于该切换元件、该第一电阻器、该电容器及该第二电阻器。

4.根据权利要求3所述的线性控制模块，其特征在于，该切换元件为金属氧化物半导体场效晶体管。

5.根据权利要求4所述的线性控制模块，其特征在于，更包含一保护开关，电连接于该交/直流转换模块的该电力输出端、该切换元件及该电容器。

6.根据权利要求5所述的线性控制模块，其特征在于，该保护开关为二极管。

7.一种电源供应***，具有权利要求1～6任意一项所述的线性控制模块，电连接于一交流电源供应器及一电子***，其特征在于，该电源供应***包含：

一交/直流转换模块，电连接于该交流电源供应器，该交/直流转换模块包含一电力输出端；

一开关元件，电连接于该电力输出端；

一电源管理器，电连接于该电子***及该开关元件，该电源管理器包含一控制信号输出端；

一控制器，电连接于该电源管理器及该交/直流转换模块；

一主电源输出端，电连接于该开关元件及该电子***；以及

一待机电源输出端，电连接于该电力输出端及该电子***。

8.根据权利要求7所述的电源供应***，其特征在于，更包含一隔离单元，位于该电源管理器及该控制器，并电连接于该电源管理器及该控制器。

9.根据权利要求8所述的电源供应***，其特征在于，该交/直流转换模块包含：

一电磁干扰滤波器，电连接于该交流电源供应器；

一整流器，电连接于该电磁干扰滤波器；以及

一直流/直流电源转换器，电连接于该整流器，该直流/直流电源转换器包含该电力输出端。