TWI487257B - A power supply device for suppressing surge current - Google Patents

Description

抑制突波電流之電源供應裝置

本發明是有關於一種電源供應裝置，且特別是有關於一種抑制突波電流之電源供應裝置。

一般電子設備在開機通電瞬間會出現較大的突波電流，而突波電流產生的時間非常短(約為微秒級)，且突波電流會隨著電路的等效電容值的增加而增加，使得該突波電流遠大於穩態的輸入電流而對電子設備造成損害，因而需要過電流保護電路進行抑制。

然而，一般輸入端為通用輸入的通信電源在其輸入為直流時，突波電流的幅值係遠大於電子設備的過電流保護電路之設定值，而觸發電子設備的過電流保護，造成電子設備無法開機。

有鑒於此，本發明提供一種抑制突波電流之電源供應裝置，其可以有效地解決先前技術所述及的問題。

基於上述，本發明之一示範性實施例提供一種抑制突波電流之電源供應裝置，係包括：一主電路以及一控制電路。其中該主電路係包括一電力輸入端、一整流電路、一功率因數校正轉換器、一直流轉直流轉換器、一功率因數校正控制器及一輔助電源，而該電力輸入端係輸出一電源至該整流電路，該整流電路係整流該電源並輸出至該功率因數校正轉換器，該直流轉直流轉換器之一端與該輔助電源之一端並聯且耦接該功率因數校正轉換器之另一端，而功率因數校正控制器之輸出端係輸出一控制訊號至該功率因數校正轉換器以控制該功率因數校正轉換器；其中該控制電路係接收該輔助電源所提供之輸出電壓，且該控制電路係接收該電力輸入端之電源以判斷該電力輸入 端的輸入電壓類型，在該電力輸入端的該電源建立且經過該控制電路判斷後之一延時時間，提供一工作電源至該功率因數校正控制器以使該主電路運作，藉以在該電力輸入端的該電源初建立時，該功率因數校正轉換器呈關斷而抑制該突波電流的大小。

於本發明的一示範性實施例中，該控制電路包括一輸入電壓識別單元，係與該電力輸入端並聯連接，而接收該電力輸入端之電源以判斷該電力輸入端的輸入電壓類型，以及一供電控制單元，係接收該輸入電壓識別單元提供之識別訊號及該輔助電源所提供之輸出電壓，而在該電力輸入端的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源至該功率因數校正控制器。

於本發明的一示範性實施例中，該輸入電壓識別單元包括一輸入端，係與該電力輸入端耦接以取樣電力輸入端的輸入電壓；以及一第一比較器，其第一輸入端係接收該輸入端傳送之一取樣訊號，而該第一比較器之第二輸入端係接收一設定之第一參考電壓值，該第一比較器之輸出端係耦接一電容及該供電控制單元，而可輸出該識別訊號至該供電控制單元。

於本發明的一示範性實施例中，該供電控制單元包括一電壓調節電路，係耦接該輔助電源，以接收該輔助電源所提供之輸出電壓；以及一延時電路，係耦接該電壓調節電路，以將該輸出電壓透過該電壓調節電路充電至該延時電路，而在該電力輸入端的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源至該功率因數校正控制器。

於本發明的一示範性實施例中，該延時電路包括：一第一延時電容、一第二延時電容、一第一開關、第二比較器以及一第二開關，其中該第一延時電容之一端係與該第一開關之一端串聯連接，而該第一延時電容之另一端係並聯連接該第二延時電容之一端且耦接該第二比較器之第一輸入端，第一開關之另一端係並聯連接該第二延時電容之另一端且耦接一接地端，而該第二比較器之第二輸入端係接收一設定之第二參考電壓值，該第二比較器之輸出端係耦接該第二開關之控制端。

於本發明的一示範性實施例中，該電壓調節電路包括：第一電阻以及第二電阻，該第一電阻之一端係耦接該輔助電源，而該第一電阻之另一端係串聯連接該第二電阻以將該輸出電壓充電至該延時電路。

於本發明的一示範性實施例中，該第一開關之控制端係耦接該輸入電壓識別單元以接收該識別訊號。

於本發明的一示範性實施例中，該供電控制單元更包括一第三開關，該第三開關之控制端係耦接該第二開關之閘極，而該第三開關之第一端係耦接該輔助電源，而該第三開關之第二端係耦接該功率因數校正控制器。

於本發明的一示範性實施例中，該取樣訊號係傳送至一第三比較器之第一輸入端，而該第三比較器之第二輸入端係接收一第三參考電壓值，該取樣訊號與第三參考電壓值經過第三比較器之比較而控制一第四開關的啟閉，而該第四開關之一端係耦接一接地端，該第四開關之另一端係耦接該供電控制單元。

基於上述，本發明所提之抑制突波電流之電源供應裝置係利用該控制電路判斷該電力輸入端的輸入電壓類型，而在該電力輸入端的該電源建立且經過該控制電路判斷後之一延時時間，提供一工作電源至該功率因數校正控制器以使該主電路運作，藉以在該電力輸入端的該電源初建立時，該功率因數校正轉換器呈關斷而抑制該突波電流的大小。因此，當該控制電路判斷輸入電壓類型為直流電壓時，係經過一延時時間後提供工作電源至該功率因數校正控制器，使該功率因數校正轉換器延時開啟，而可抑制突波電流的大小，藉此可有效避免觸發電子設備的過電流保護。

應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的，其並不能限制本發明所欲主張之範圍。

10‧‧‧主電路

101‧‧‧整流電路

102‧‧‧功率因數校正轉換器

103‧‧‧直流轉直流轉換器

104‧‧‧功率因數校正控制器

105‧‧‧輔助電源

ab‧‧‧電力輸入端

11‧‧‧控制電路

111‧‧‧輸入電壓識別單元

a’b’‧‧‧輸入端

A21、A31、A41‧‧‧比較器

C21、C31、C32‧‧‧電容

R21、R22、R23、R31~R38、R41、R42‧‧‧電阻

D21、D22、D23、D31‧‧‧二極體

ZD21‧‧‧齊納二極體

REF1‧‧‧第一參考電壓值

A‧‧‧取樣訊號

112‧‧‧供電控制單元

Q31、Q32、Q33、Q41‧‧‧開關

VCC‧‧‧功率因數校正控制器輸入端

VCP‧‧‧輔助電源輸出端

G‧‧‧識別訊號

REF2‧‧‧第二參考電壓值

REF3‧‧‧第三參考電壓值

第一圖繪示為本發明一示範性實施例之電源供應裝置的示意圖。

第二圖繪示為第一圖中輸入電壓識別單元111的示意圖。

第三圖繪示為第一圖中供電控制單元112的示意圖。

第四圖繪示為第三圖中延時電容C31、C32之放電迴路的示意圖。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

第一圖繪示為本發明一示範性實施例之抑制突波電流之電源供應裝置的示意圖。請參照第一圖，抑制突波電流之電源供應裝置包括：一主電路10以及一控制電路11。其中，該主電路10係包括一電力輸入端ab、一整流電路101、一功率因數校正轉換器102、一直流轉直流轉換器103、一功率因數校正控制器104及一輔助電源105，而該電力輸入端ab係輸出一電源至該整流電路101，該整流電路101係整流該電源並輸出至該功率因數校正轉換器102，該直流轉直流轉換器103之一端與該輔助電源105之一端並聯且耦接該功率因數校正轉換器102之另一端，而功率因數校正控制器104之輸出端係輸出一控制訊號至該功率因數校正轉換器102以控制該功率因數校正轉換器102。

而該控制電路11係接收該輔助電源105所提供之輸出電壓VCP，並接收該電力輸入端ab之電源以判斷該電力輸入端ab的輸入電壓類型，在該電力輸入端ab的該電源建立且經過該控制電路11判斷後之一延時時間，提供一工作電源VCC至該功率因數校正控制器104以使該主電路10運作，藉以在該電力輸入端ab的該電源初建立時，該功率因數校正轉換器104呈關斷而抑制該突波電流的大小。

於本示範性實施例中，該控制電路11係包括一輸入電壓識別單元111以及一供電控制單元112，其中該輸入電壓識別單元111係與該電力輸入端ab並聯連接，而接收該電力輸入端ab之電源以判斷該電力輸入端ab的輸入電壓類型；該供電控制單元112係接收該輸入電壓識別單元111提供之識別訊號G及該輔助電源105所提供之 輸出電壓VCP而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104。

於本示範性實施例中，當電源開啟時，該供電控制單元112經一延時時間T後提供工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，使該功率因數校正轉換器102延時開啟，亦即在電源開啟後至一延時時間內該功率因數校正轉換器102是關閉的，因此功率因數校正轉換器102內部及後端的電容不會運作，使得電路的等效電容值減小，藉此可抑制突波電流的大小。

更清楚來說，第二圖繪示為第一圖中輸入電壓識別單元111的示意圖，請合併參照第一圖與第二圖，該輸入電壓識別單元111包括：一輸入端a’b’、一比較器A21、一電容C21、以及，其中該輸入端a’b’係與該電力輸入端ab耦接，並將電力輸入端ab的輸入電壓Vin透過電阻R21、R22分壓而輸出一取樣訊號A至該比較器A21之第一輸入端，而該比較器A21係比較該取樣訊號A與第二輸入端所接收之一設定之第一參考電壓值REF1，其中該比較器A21之輸出端係透過一二極體D23充電至該電容C21，且該電容C21係與該電阻R23並聯後耦接至該供電控制單元112，而根據該電容C21的充電狀態提供該識別訊號G至該供電控制單元112，該電阻R23係提供一放電迴路給該電容C21。

於本示範性實施例中，當電力輸入端ab的輸入電壓Vin為直流電壓時，該取樣訊號A係為一穩態直流電壓而恆大於該第一參考電壓值REF1，使得該比較器A21之輸出端係恆充電至該電容C21，而會輸出一高電平(High,1)的識別訊號G至該供電控制單元112；當電力輸入端ab的輸入電壓Vin為交流電壓時，該取樣訊號A係為一時高時低的交流電壓，使該輸入電壓Vin只有在部分時間大於該第一參考電壓值REF1，而使得該比較器A21之輸出端只有在部份時間會充電至該電容C21，該電容C21的充電量較少，而會輸出一低電平(Low,0)的識別訊號G至該供電控制單元112。

另一方面，第三圖繪示為第一圖中供電控制單元112的 示意圖，請合併參照第一圖與第三圖，該供電控制單元112包括：一電壓調節電路以及一延時電路，該電壓調節電路係耦接該輔助電源105，以接收該輔助電源105所提供之輸出電壓VCP，而該延時電路係耦接該電壓調節電路，以將該輸出電壓VCP透過該電壓調節電路充電至該延時電路，而輸出一具有延時時間的工作電源VCC至該功率因數校正控制器104。

其中，該延時電路係包括：延時電容C31、延時電容C32、開關Q31~Q33以及比較器A31，其中該延時電容C32之一端係與該開關Q33之一端串聯連接，而該延時電容C32之另一端係並聯連接該延時電容C31之一端且耦接該比較器A31之第一輸入端，開關Q33之另一端係並聯連接該延時電容C31之另一端且耦接一接地端，而該比較器A31之第二輸入端係接收一第二參考電壓值REF2，其中該第二參考電壓值REF2係該輸出電壓VCP經過電阻R36、R37分壓而得到，該比較器A31之輸出端係耦接該開關Q32之控制端，其中該開關Q33之控制端係耦接該輸入電壓識別單元111之電容C21以接收該識別訊號G，而該開關Q31的控制端係經由電阻R33耦接該開關Q32，而該開關Q31之第一端係耦接該輔助電源105，而該開關Q31之第二端係耦接該功率因數校正控制器104。

而該電壓調節電路係包括：電阻R34以及電阻R35，該電阻R34之一端係耦接該輔助電源105，而該電阻R34之另一端係串聯連接該電阻R35以將該輸出電壓VCP充電至該延時電路之延時電容C31及延時電容C32，其中該延時電路之比較器A31係比較第二參考電壓值REF2與延時電容C32、延時電容C31之電壓，當該延時電容C31、延時電容C32之電壓高於該第二參考電壓值REF2時，該比較器A31係輸出一控制訊號以導通開關Q32以及開關Q31，輔助電源105係提供該輸出電壓VCP至該供電控制單元112，而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104。

於本示範性實施例中，當識別訊號G為一低電平(Low,0) 的識別訊號G時，該開關Q33係會關斷，該輸出電壓VCP充電至該延時電路之延時電容C31，而在一延時時間t後由於該延時電容C31被充飽，使得該延時電容C31之電壓高於該第二參考電壓值REF2，該比較器A31係輸出一控制訊號以導通開關Q32以及開關Q31，輔助電源105係提供該輸出電壓VCP至該供電控制單元112，而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間t輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，藉此，該功率因數校正控制器104即會開始有供電且正常運作。

於本示範性實施例中，當識別訊號G為一高電平(High,1)的識別訊號G時，該開關Q33係會開通，該輸出電壓VCP充電至該延時電路之延時電容C31及延時電容C32，而在一延時時間t’後由於該延時電容C31及延時電容C32被充飽，使得該延時電容C31及該延時電容C32之電壓高於該第二參考電壓值REF2，該比較器A31係輸出一控制訊號以導通開關Q32以及開關Q31，輔助電源105係提供該輸出電壓VCP至該供電控制單元112，而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間t’輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，藉此，該功率因數校正控制器104即會開始有供電且正常運作。其中，上述之延時時間的延時控制單位係由該電阻R34、電阻R35、延時電容C32以及延時電容C31來決定，當開關Q33開通時延時時間t’長，而當開關Q33關斷時延時時間t短，於本示範性實施例中將延時時間t’設計在十秒至二十秒之間。

在此值得一提的是，該輸出電壓VCP充飽該延時電容C31及延時電容C32所需的延時時間t’會比充飽該延時電容C31所需的延時時間t長，因此延時時間t’>延時時間t，亦即當電力輸入端ab的輸入電壓Vin為直流電壓時，而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間t’輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，而當電力輸入端ab的輸入電壓Vin為交流電壓時，而在該電力輸入端ab的該電源建立後之該延時時間t輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104。因此在輸入電壓Vin為直流電壓時，而在該電力輸入 端ab的該電源建立後之該延時時間t’輸出該工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，使該功率因數校正轉換器102延時開啟，使得電路的等效電容值減小，藉此可抑制突波電流的大小，避免觸發直流電子設備的過電流保護，同時不影響交流輸入時的開機速度。

於本示範性實施例中，第四圖繪示為第三圖中延時電容C31與延時電容C32之放電迴路的示意圖，請合併參照第二圖至第四圖，該放電迴路係包括：比較器A41、開關Q41、電阻R41以及電阻R42，其中該比較器A41之第一輸入端係接收該取樣訊號A，該比較器A41之第二輸入端係接收一第三參考電壓值REF3，該取樣訊號A與第三參考電壓值REF3經過比較器A41之比較而控制該開關Q41的啟閉，而該開關Q41之控制端係透過電阻R41與比較器A41之輸出端耦接，該開關Q41之一端係耦接一接地端，該開關Q41之另一端係透過一電阻R42耦接該供電控制單元112之延時電容C31、C32。當該電力輸入端ab的輸入電壓Vin為0時，該取樣訊號A係為0，該比較器A41比較取樣訊號A與第三參考電壓值REF3後係輸出一高電平(High,1)訊號，而使該開關Q41導通，藉此，該延時電路之延時電容C31、C32係接地，使延時電容C31、C32放電，而不影響電子設備的下次開機；其中，當電力輸入端ab的輸入電壓Vin為0時，該供電控制單元112不會輸出工作電源VCC至該功率因數校正控制器104，因此該功率因數校正控制器104不會運作。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確實可達到發明之預期目的，其利用該控制電路判斷該電力輸入端的輸入電壓類型，在該電力輸入端的該電源建立且經過該控制電路判斷後之一延時時間，提供一工作電源至該功率因數校正控制器以使該主電路運作，藉以在該電力輸入端的該電源初建立時，該功率因數校正轉換器呈關斷而抑制該突波電流的大小，藉此可有效避免觸發電子設備的過電流保護，確實具有實用價值無疑，而具備產業利用性、新穎性及進步性要件，爰依法提出發明專利申請。

雖然本發明已以上述示範性實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視內附之申請專利範圍所界定者為準。

另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10‧‧‧主電路

101‧‧‧整流電路

102‧‧‧功率因數校正轉換器

103‧‧‧直流轉直流轉換器

104‧‧‧功率因數校正控制器

105‧‧‧輔助電源

ab‧‧‧電力輸入端

11‧‧‧控制電路

111‧‧‧輸入電壓識別單元

112‧‧‧供電控制單元

Claims (9)

1. 一種抑制突波電流之電源供應裝置，係包括：一主電路，係包括一電力輸入端、一整流電路、一功率因數校正轉換器、一直流轉直流轉換器、一功率因數校正控制器及一輔助電源，其中該電力輸入端係輸出一電源至該整流電路，而該整流電路係整流該電源並輸出至該功率因數校正轉換器，該直流轉直流轉換器之一端與該輔助電源之一端並聯且耦接該功率因數校正轉換器之另一端，而該功率因數校正控制器之輸出端係輸出一控制訊號至該功率因數校正轉換器以控制該功率因數校正轉換器；以及一控制電路，其中該控制電路係接收該輔助電源所提供之輸出電壓，且該控制電路係接收該電力輸入端之電源以判斷該電力輸入端的輸入電壓類型，在該電力輸入端的該電源建立且經過該控制電路判斷後之一延時時間，提供一工作電源至該功率因數校正控制器以使該主電路運作，藉以在該電力輸入端的該電源初建立時，該功率因數校正轉換器呈關斷而抑制該突波電流的大小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該控制電路包括：一輸入電壓識別單元，係與該電力輸入端並聯連接，而接收該電力輸入端之電源以判斷該電力輸入端的輸入電壓類型；以及一供電控制單元，係接收該輸入電壓識別單元提供之識別訊號及該輔助電源所提供之輸出電壓，而在該電力輸入端的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源至該功率因數校正控制器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該輸入電壓識別單元包括：一輸入端，係與該電力輸入端耦接以取樣電力輸入端的輸入電壓；以及 一第一比較器，其第一輸入端係接收該輸入端傳送之一取樣訊號，而該第一比較器之第二輸入端係接收一設定之第一參考電壓值，該第一比較器之輸出端係耦接一電容及該供電控制單元，而可輸出該識別訊號至該供電控制單元。
4. 如申請專利範圍第2項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該供電控制單元包括：一電壓調節電路，係耦接該輔助電源，以接收該輔助電源所提供之輸出電壓；以及一延時電路，係耦接該電壓調節電路，以將該輸出電壓透過該電壓調節電路充電至該延時電路，而在該電力輸入端的該電源建立後之該延時時間輸出該工作電源至該功率因數校正控制器。
5. 如申請專利範圍第4項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該延時電路包括：一第一延時電容、一第二延時電容、一第一開關、第二比較器以及一第二開關，其中該第一延時電容之一端係與該第一開關之一端串聯連接，而該第一延時電容之另一端係並聯連接該第二延時電容之一端且耦接該第二比較器之第一輸入端，第一開關之另一端係並聯連接該第二延時電容之另一端且耦接一接地端，而該第二比較器之第二輸入端係接收一設定之第二參考電壓值，該第二比較器之輸出端係耦接該第二開關之控制端。
6. 如申請專利範圍第4項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該電壓調節電路包括：第一電阻以及第二電阻，該第一電阻之一端係耦接該輔助電源，而該第一電阻之另一端係串聯連接該第二電阻以將該輸出電壓充電至該延時電路。
7. 如申請專利範圍第5項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其 中，該第一開關之控制端係耦接該輸入電壓識別單元以接收該識別訊號。
8. 如申請專利範圍第4項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該供電控制單元更包括：一第三開關，該第三開關之控制端係耦接該第二開關，而該第三開關之第一端係耦接該輔助電源，而該第三開關之第二端係耦接該功率因數校正控制器。
9. 如申請專利範圍第3項所述之抑制突波電流之電源供應裝置，其中該取樣訊號係傳送至一第三比較器之第一輸入端，而該第三比較器之第二輸入端係接收一第三參考電壓值，該取樣訊號與第三參考電壓值經過第三比較器之比較而控制一第四開關的啟閉，而該第四開關之一端係耦接一接地端，該第四開關之另一端係耦接該輔助電源。