TWI552501B - 具有主動箝位電路的電源供應裝置 - Google Patents

具有主動箝位電路的電源供應裝置 Download PDF

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TWI552501B
TWI552501B TW104117738A TW104117738A TWI552501B TW I552501 B TWI552501 B TW I552501B TW 104117738 A TW104117738 A TW 104117738A TW 104117738 A TW104117738 A TW 104117738A TW I552501 B TWI552501 B TW I552501B
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Description

具有主動箝位電路的電源供應裝置 【0001】
本發明係有關於一種電源供應裝置，特別是一種具有主動箝位電路的電源供應裝置。
 【0002】
電源供應裝置是一種常見的電子裝置；電源供應裝置提供電源予負載裝置，藉以驅動負載裝置；因此，電源供應裝置非常的重要。
【0003】
當電源供應裝置在運作時，容易產生電壓尖峰（voltage spike）。目前習知的電源供應裝置的缺點為：電源供應裝置的次級側整流單元的二極體容易因為電壓尖峰而損壞，而且電壓尖峰的能量未被再利用。
 【0004】
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種具有低損耗的主動箝位電路的電源供應裝置。
【0005】
為達成本發明之上述目的，本發明之具有主動箝位電路的電源供應裝置包含：一電源供應電路；及一主動箝位電路，該主動箝位電路電性連接至該電源供應電路。其中該電源供應電路包含：一次級側整流單元，該次級側整流單元電性連接至該主動箝位電路；及一電壓輸出端，該電壓輸出端電性連接至該主動箝位電路及該次級側整流單元。其中該主動箝位電路包含：一箝位儲能單元，該箝位儲能單元電性連接至該次級側整流單元；一回授控制單元，該回授控制單元電性連接至該箝位儲能單元；及一同步降壓轉換器，該同步降壓轉換器電性連接至該箝位儲能單元、該回授控制單元及該電壓輸出端。其中該箝位儲能單元箝位並儲存一電壓尖峰以得到一儲能電壓；該回授控制單元偵測該儲能電壓並通知該同步降壓轉換器該儲能電壓；當該儲能電壓大於一預設電壓時，該同步降壓轉換器接收該儲能電壓並調整該儲能電壓以得到一調整電壓；該同步降壓轉換器傳送該調整電壓至該電壓輸出端。
【0006】
本發明之功效在於保護電源供應裝置的次級側整流單元的二極體免於電壓尖峰的侵害，並使用主動箝位電路轉換電壓尖峰的能量成為可再利用的輸出端的電壓能量。
 【0026】
10‧‧‧具有主動箝位電路的電源供應裝置
【0027】
20‧‧‧電源供應電路
【0028】
30‧‧‧主動箝位電路
【0029】
202‧‧‧次級側整流單元
【0030】
204‧‧‧電壓輸出端
【0031】
206‧‧‧輸出端電容
【0032】
208‧‧‧輸出端電感
【0033】
210‧‧‧變壓器
【0034】
212‧‧‧初級側電壓處理電路
【0035】
302‧‧‧箝位儲能單元
【0036】
304‧‧‧回授控制單元
【0037】
306‧‧‧同步降壓轉換器
【0038】
20202‧‧‧第一二極體
【0039】
20204‧‧‧第二二極體
【0040】
20206‧‧‧第一同步整流開關
【0041】
20208‧‧‧第二同步整流開關
【0042】
30202‧‧‧第三二極體
【0043】
30204‧‧‧第四二極體
【0044】
30206‧‧‧儲能電容
【0045】
30402‧‧‧第一電阻
【0046】
30404‧‧‧第二電阻
【0047】
30406‧‧‧三端可調整穩壓器
【0048】
30408‧‧‧第三電阻
【0049】
30410‧‧‧直流電壓源
【0050】
30412‧‧‧第四電阻
【0051】
30414‧‧‧第五電阻
【0052】
30416‧‧‧第六電阻
【0053】
30418‧‧‧第七電阻
【0054】
30602‧‧‧控制單元
【0055】
30604‧‧‧第一開關單元
【0056】
30606‧‧‧第二開關單元
【0057】
30608‧‧‧電感
【0058】
30610‧‧‧電容
【0059】
30612‧‧‧二極體
【0007】
圖1為本發明之具有主動箝位電路的電源供應裝置方塊圖。
【0008】
圖2為本發明之回授控制單元方塊圖。
【0009】
圖3為本發明之同步降壓轉換器方塊圖。
【0010】
圖4為本發明之具有主動箝位電路的電源供應裝置方塊圖另一實施例。
 【0011】
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，而附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明。
【0012】
請參考圖1，其係為本發明之具有主動箝位電路的電源供應裝置方塊圖。一具有主動箝位電路的電源供應裝置10包含一電源供應電路20及一主動箝位電路30；該電源供應電路20包含一次級側整流單元202、一電壓輸出端204、一輸出端電容206、一輸出端電感208、一變壓器210及一初級側電壓處理電路212；該主動箝位電路30包含一箝位儲能單元302、一回授控制單元304及一同步降壓轉換器306；該次級側整流單元202包含一第一二極體20202及一第二二極體20204；該箝位儲能單元302包含一第三二極體30202、一第四二極體30204及一儲能電容30206。
【0013】
該主動箝位電路30電性連接至該電源供應電路20；該次級側整流單元202電性連接至該主動箝位電路30；該電壓輸出端204電性連接至該主動箝位電路30及該次級側整流單元202；該輸出端電容206電性連接至該電壓輸出端204；該輸出端電感208電性連接至該電壓輸出端204；該變壓器210電性連接至該第一二極體20202、該第二二極體20204、該第三二極體30202、該第四二極體30204及該輸出端電感208；該初級側電壓處理電路212電性連接至該變壓器210；該第一二極體20202電性連接至該箝位儲能單元302；該第二二極體20204電性連接至該箝位儲能單元302。
【0014】
該箝位儲能單元302電性連接至該次級側整流單元202；該回授控制單元304電性連接至該箝位儲能單元302；該同步降壓轉換器306電性連接至該箝位儲能單元302、該回授控制單元304及該電壓輸出端204；該第三二極體30202電性連接至該第一二極體20202、該回授控制單元304及該同步降壓轉換器306；該第四二極體30204電性連接至該第二二極體20204、該第三二極體30202、該回授控制單元304及該同步降壓轉換器306；該儲能電容30206電性連接至該第三二極體30202、該第四二極體30204、該回授控制單元304及該同步降壓轉換器306。
【0015】
該箝位儲能單元302箝位並儲存一電壓尖峰（voltage spike）以得到一儲能電壓；該回授控制單元304偵測該儲能電壓並通知該同步降壓轉換器306該儲能電壓；當該儲能電壓大於一預設電壓時，該同步降壓轉換器306接收該儲能電壓並調整該儲能電壓以得到一調整電壓；該同步降壓轉換器306傳送該調整電壓至該電壓輸出端204。
【0016】
請參考圖2，其係為本發明之回授控制單元方塊圖。該回授控制單元304包含一第一電阻30402、一第二電阻30404、一三端可調整穩壓器30406、一第三電阻30408、一直流電壓源30410、一第四電阻30412、一第五電阻30414、一第六電阻30416及一第七電阻30418。
【0017】
該第一電阻30402電性連接至該箝位儲能單元302及該同步降壓轉換器306；該第二電阻30404電性連接至該第一電阻30402；該三端可調整穩壓器30406電性連接至該第一電阻30402及該第二電阻30404；該第三電阻30408電性連接至該三端可調整穩壓器30406；該直流電壓源30410電性連接至該第三電阻30408；該第四電阻30412電性連接至該三端可調整穩壓器30406及該第三電阻30408；該第五電阻30414電性連接至該直流電壓源30410及該第四電阻30412；該第六電阻30416電性連接至該第四電阻30412、該第五電阻30414及該同步降壓轉換器306；該第七電阻30418電性連接至該第六電阻30416及該同步降壓轉換器306。
【0018】
請參考圖3，其係為本發明之同步降壓轉換器方塊圖。該同步降壓轉換器306包含一控制單元30602、一第一開關單元30604、一第二開關單元30606、一電感30608、一電容30610及一二極體30612。
【0019】
該控制單元30602電性連接至該回授控制單元304；該第一開關單元30604電性連接至該控制單元30602、該箝位儲能單元302及該回授控制單元304；該第二開關單元30606電性連接至該控制單元30602及該第一開關單元30604；該電感30608電性連接至該第一開關單元30604及該第二開關單元30606；該電容30610電性連接至該電感30608；該二極體30612電性連接至該電感30608、該電容30610及該電壓輸出端204。
【0020】
請同時參考圖1、圖2及圖3。當該電壓尖峰產生時，該第一二極體20202及該第二二極體20204容易損壞。該箝位儲能單元302箝位並儲存該電壓尖峰在該儲能電容30206以得到該儲能電壓；該回授控制單元304偵測該儲能電壓並通知該同步降壓轉換器306該儲能電壓；當該儲能電壓大於該預設電壓（例如43伏特）時，該回授控制單元304傳送一第一回授信號（例如0.68伏特）至該控制單元30602，使得該同步降壓轉換器306接收該儲能電壓並藉由該第一開關單元30604、該第二開關單元30606、該電感30608及該電容30610調整該儲能電壓以得到該調整電壓；該同步降壓轉換器306通過該二極體30612傳送該調整電壓至該電壓輸出端204。
【0021】
當該儲能電壓不大於該預設電壓時，該回授控制單元304傳送一第二回授信號（例如1.1伏特）至該控制單元30602，使得該控制單元30602停止操控該第一開關單元30604及該第二開關單元30606。
【0022】
在一具體實施例，該控制單元30602係具有一臨界電壓（例如0.8伏特）。當該回授控制單元304傳送該第一回授信號（例如0.68伏特）至該控制單元30602時，該控制單元30602判定該第一回授信號小於該臨界電壓，使得該控制單元30602操控該第一開關單元30604及該第二開關單元30606進行開關切換動作；當該回授控制單元304傳送該第二回授信號（例如1.1伏特）至該控制單元30602時，該控制單元30602判定該第二回授信號不小於該臨界電壓，使得該控制單元30602停止操控該第一開關單元30604及該第二開關單元30606進行開關切換動作。
【0023】
請參考圖4，其係為本發明之具有主動箝位電路的電源供應裝置方塊圖另一實施例；圖4內容大部分與圖1相符，相同之處不再贅述，圖4與圖1差異在於將該第一二極體20202與該第二二極體20204更換為一第一同步整流開關20206與一第二同步整流開關20208，該第一同步整流開關20206電性連接至該箝位儲能單元302，該第二同步整流開關20208電性連接至該箝位儲能單元302。其中，該第一同步整流開關20206與該第二同步整流開關20208可為金氧半場效電晶體（MOSFET)。
【0024】
本發明之功效在於保護電源供應裝置的次級側整流單元的二極體免於電壓尖峰的侵害，並使用主動箝位電路轉換電壓尖峰的能量成為可再利用的輸出端的電壓能量。
【0025】
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
 
10‧‧‧具有主動箝位電路的電源供應裝置
20‧‧‧電源供應電路
30‧‧‧主動箝位電路
202‧‧‧次級側整流單元
204‧‧‧電壓輸出端
206‧‧‧輸出端電容
208‧‧‧輸出端電感
210‧‧‧變壓器
212‧‧‧初級側電壓處理電路
302‧‧‧箝位儲能單元
304‧‧‧回授控制單元
306‧‧‧同步降壓轉換器
20202‧‧‧第一二極體
20204‧‧‧第二二極體
30202‧‧‧第三二極體
30204‧‧‧第四二極體
30206‧‧‧儲能電容

Claims (10)

  1. 【第1項】
    一種具有主動箝位電路的電源供應裝置，包含：
    一電源供應電路；及
    一主動箝位電路，該主動箝位電路電性連接至該電源供應電路，
    其中該電源供應電路包含：
    一次級側整流單元，該次級側整流單元電性連接至該主動箝位電路；及
    一電壓輸出端，該電壓輸出端電性連接至該主動箝位電路及該次級側整流單元，
    其中該主動箝位電路包含：
    一箝位儲能單元，該箝位儲能單元電性連接至該次級側整流單元；
    一回授控制單元，該回授控制單元電性連接至該箝位儲能單元；及
    一同步降壓轉換器，該同步降壓轉換器電性連接至該箝位儲能單元、該回授控制單元及該電壓輸出端，
    其中該箝位儲能單元箝位並儲存一電壓尖峰以得到一儲能電壓；該回授控制單元偵測該儲能電壓並通知該同步降壓轉換器該儲能電壓；當該儲能電壓大於一預設電壓時，該同步降壓轉換器接收該儲能電壓並調整該儲能電壓以得到一調整電壓；該同步降壓轉換器傳送該調整電壓至該電壓輸出端。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該次級側整流單元包含：
    一第一二極體，該第一二極體電性連接至該箝位儲能單元；及
    一第二二極體，該第二二極體電性連接至該箝位儲能單元。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第2項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該箝位儲能單元包含：
    一第三二極體，該第三二極體電性連接至該第一二極體、該回授控制單元及該同步降壓轉換器；
    一第四二極體，該第四二極體電性連接至該第二二極體、該第三二極體、該回授控制單元及該同步降壓轉換器；及
    一儲能電容，該儲能電容電性連接至該第三二極體、該第四二極體、該回授控制單元及該同步降壓轉換器。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第3項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該回授控制單元包含：
    一第一電阻，該第一電阻電性連接至該箝位儲能單元及該同步降壓轉換器；
    一第二電阻，該第二電阻電性連接至該第一電阻；及
    一三端可調整穩壓器，該三端可調整穩壓器電性連接至該第一電阻及該第二電阻。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第4項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該回授控制單元更包含：
    一第三電阻，該第三電阻電性連接至該三端可調整穩壓器；
    一直流電壓源，該直流電壓源電性連接至該第三電阻；及
    一第四電阻，該第四電阻電性連接至該三端可調整穩壓器及該第三電阻。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第5項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該回授控制單元更包含：
    一第五電阻，該第五電阻電性連接至該直流電壓源及該第四電阻；
    一第六電阻，該第六電阻電性連接至該第四電阻、該第五電阻及該同步降壓轉換器；及
    一第七電阻，該第七電阻電性連接至該第六電阻及該同步降壓轉換器。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第6項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該同步降壓轉換器包含：
    一控制單元，該控制單元電性連接至該回授控制單元；
    一第一開關單元，該第一開關單元電性連接至該控制單元、該箝位儲能單元及該回授控制單元；
    一第二開關單元，該第二開關單元電性連接至該控制單元及該第一開關單元；
    一電感，該電感電性連接至該第一開關單元及該第二開關單元；
    一電容，該電容電性連接至該電感；及
    一二極體，該二極體電性連接至該電感、該電容及該電壓輸出端。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第7項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該電源供應電路更包含：
    一輸出端電容，該輸出端電容電性連接至該電壓輸出端；
    一輸出端電感，該輸出端電感電性連接至該電壓輸出端；
    一變壓器，該變壓器電性連接至該第一二極體、該第二二極體、該第三二極體、該第四二極體及該輸出端電感；及
    一初級側電壓處理電路，該初級側電壓處理電路電性連接至該變壓器。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第1項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該次級側整流單元包含：
    一第一同步整流開關，該第一同步整流開關電性連接至該箝位儲能單元；及
    一第二同步整流開關，該第二同步整流開關電性連接至該箝位儲能單元。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第9項所述之具有主動箝位電路的電源供應裝置，其中該第一同步整流開關係為一金氧半場效電晶體；該第二同步整流開關係為一金氧半場效電晶體。
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