TWI630774B - 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法 - Google Patents

電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI630774B
TWI630774B TW105110961A TW105110961A TWI630774B TW I630774 B TWI630774 B TW I630774B TW 105110961 A TW105110961 A TW 105110961A TW 105110961 A TW105110961 A TW 105110961A TW I630774 B TWI630774 B TW I630774B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
standby
power supply
supply module
power
operating voltage
Prior art date
Application number
TW105110961A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201737588A (zh
Inventor
陳迪特
黃兆億
陳國誠
Original Assignee
群光電能科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 群光電能科技股份有限公司 filed Critical 群光電能科技股份有限公司
Priority to TW105110961A priority Critical patent/TWI630774B/zh
Publication of TW201737588A publication Critical patent/TW201737588A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI630774B publication Critical patent/TWI630774B/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種防止電源轉換裝置異常關機之方法，包含如下步驟：提供電源轉換裝置，包含主供電模組及待機供電模組，待機供電模組電連接於主供電模組，並提供主供電模組之複數微控制器所需之運作電壓；於電源轉換裝置進入非待機模式且待機供電模組之待機電源轉換器停止工作時，執行運作電壓監測程序以監測運作電壓；以及於運作電壓小於最低補償電壓之前，強制啟動待機電源轉換器運作，以避免電源轉換裝置異常關機。

Description

電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法
本發明是關於電源控制方法，且特別是關於防止電源轉換裝置脫離待機模式時，因操作電力過低而異常關機之方法。
電源轉換裝置通常是用來輸送電力以滿足電子裝置需求的基本電力供應單元。為了在電子裝置的負載能力高時，提高電源轉換裝置的輸出功率以符合電子裝置的負載能力，以及在電子裝置的負載能力低時，降低電源轉換裝置的輸出功率以節省能源。電源轉換裝置可經設計使具有兩組電源轉換模組，其中一組電源轉換模組(以下稱主電源轉換模組)用以提供電子裝置在高負載能力操作下的電力，另一組電源轉換模組(以下稱待機電源轉換模組)則用以提供電子裝置在低負載能力操作下的電力。如此的設計雖然是一個最為簡便的方法，卻也造成電源轉換裝置在電子裝置由低負載能力進入高負載能力操作時，因用以提供電力的電源轉換模組不同但地端卻連在一起，待機電源轉換模組空負載或極輕負載時易受主電源轉換模組由低載進入高負載的影響，而產生異常當機。
依據本發明提供一種防止電源轉換裝置異常關機之方法，包含如下步驟。提供電源轉換裝置，包含主供電模組及待機供電模組，待機供電模組電連接於主供電模組，並提供主供電模組之複數微控制器所需之運作電壓；於電源轉換裝置進入非待機模式且待機供電模組之待機電源轉換器停止工作時，執行運作電壓監測程序以監測運作電壓；以及於運作電壓小於最低補償電壓之前，強制啟動待機電源轉換器運作，以避免電源轉換裝置異常關機。
依據本發明另提供一種電源轉換裝置，包含主供電模組及待機供電模組。主供電模組包含複數微控制器。待機供電模組用以提供微控制器之運作電壓，待機供電模組包含運作電壓供應單元、待機電源控制器及電壓調整單元。運作電壓供應單元連接於待機電源控制器，電壓調整單元電連接於待機電源控制器及微控制器。待機電源控制器係於待機電源轉換器停止工作且運作電壓小於最低補償電壓之前，強制啟動待機電源轉換器，以避免電源轉換裝置異常關機。
10‧‧‧電源轉換裝置
100‧‧‧主供電模組
102‧‧‧微控制器
104‧‧‧初級側整流器
106‧‧‧功率因素校正器
110‧‧‧主電源轉換器
112‧‧‧次級側整流器
114‧‧‧次級側濾波器
120‧‧‧待機供電模組
122‧‧‧待機電源轉換器
124‧‧‧第一整流單元
126‧‧‧整流元件
128‧‧‧待機電源控制器
130‧‧‧電壓調整單元
132‧‧‧橋式整流器
134‧‧‧輸入級濾波器
136‧‧‧輸出級濾波器
138‧‧‧直流電容器
20‧‧‧電子裝置
A、B‧‧‧節點
V1‧‧‧待機電壓
V2‧‧‧迴路電壓
Vin‧‧‧輸入電源
Wa‧‧‧輔助繞組
Wp‧‧‧初級繞組
Ws‧‧‧次級繞組
圖1繪示依照本發明之電源轉換裝置之一電路方塊圖；圖2繪示依照本發明之電源轉換裝置之另一電路方塊圖；以及圖3繪示依照本發明之操作電壓供應單元的輸出電壓-時間圖。
請參照圖1，其繪示依照本發明之電源轉換裝置之一電路方塊圖。電源轉換裝置10接收輸入電源Vin，並提供連接於其輸出端之電子裝置20在不同操作狀態下的電力。電子裝置20可例如為個人電腦或 伺服器。電源轉換裝置10可依電子裝置20的抽載電力的不同而操作於待機模式或非待機模式。一般來說，當電子裝置20進入空載操作時，電源轉換裝置10進入待機模式，以降低功耗而提高整體效率；當電子裝置20進入中載或重載操作時，電源轉換裝置10脫離待機模式並進入非待機模式，提高供電能力以因應電子裝置20的抽載。電子裝置20操作於中載或重載時的抽載電力會大於其在空載時的抽載電力。
電源轉換裝置10包含主供電模組100及待機供電模組120，主供電模組100及待機供電模組120分別電連接於輸入電源Vin及電子裝置20，待機供電模組120更電連接於主供電模組100。當電子裝置20操作於待機模式時，由待機供電模組120提供電子裝置20操作電力；當電子裝置20操作於非待機模式時，主供電模組100及待機供電模組120可分別提供電子裝置20操作電力。此外，不論電子裝置20是操作在待機模式或非待機模式，待機供電模組120都供應直流運作電壓給主供電模組100，以維持主供電模組100內部微控制器102(如圖2所示)的運作(詳見後述)。
請參閱圖2，主供電模組100可包含初級側整流器104、功率因素校正器106、主電源轉換器110、次級側整流器112及次級側濾波器114。初級側整流器104電連接於輸入電源Vin，輸入電源Vin可例如為市電交流電。功率因素校正器106電連接於初級側整流器104及主電源轉換器110之間。次級側整流器112電連接於主電源轉換器110及次級側濾波器114之間，次級側濾波器114電連接於電子裝置20。
初級側整流器104可例如為橋式整流器。當電子裝置20操作於非待機模式時，輸入電源Vin提供的交流電力經初級側整流器104整流後，經功率因素校正器106進行功率校正，以及主電源轉換器110的轉換後，進入次級側整流器112。次級側整流器112可例如是同步整流器；主電源轉換器110輸出的電力經次級側整流器112整流後，再經由次級側濾波器114濾波後成為直流電力，供給電子裝置20。
如圖2所示，微控制器102可例如是設於功率因素校正器106、主電源轉換器110及次級側整流器112中，並依據電子裝置20的抽載來控制功率因素校正器106、電源轉換器110及次級側整流器112中的功率開關的操作狀態。
更具體來說，當電子裝置20操作於中載或重載時，設於功率因素校正器106中的微控制器102會驅動功率因素校正器106進行功率因素校正功能，設於主電源轉換器110中的微控制器102會驅動主電源轉換器110進行電力轉換，次級側整流器112中的微控制器102會驅動次級側整流器112進行整流，以提供具有高功率因素的電力予電子裝置20。反之，當電子裝置20操作於空載時，因電子裝置20的操作電力由待機供電模組120提供，主供電模組100進入休眠操作，微控制器102的運作電壓隨之降低，故待機供電模組120只需要提供極低的電力給微控制器102，以使微控制器102能夠在電子裝置20脫離待機模式(即進入非待機模式)時快速地被喚醒，藉以降低電源轉換裝置10在空載操作時的功率損耗並達成節能功效。在此要特別說明的是，在前述狀態下，待機電源控制器128可以藉由改變傳遞至待機 電源轉換器122之控制信號的占空比來調整傳遞至微控制器102之運作電壓的位準。
請再參閱圖2，待機供電模組120至少包含待機電源轉換單元(未另標號)、第一整流單元124、整流元件126、待機電源控制器128及電壓調整單元130。待機電源轉換單元包含待機電源轉換器122、初級繞組Wp、次級繞組Ws及輔助繞組Wa，次級繞組Ws及輔助繞組Wa分別與初級繞組Wp電磁耦合；藉由調整次級繞組Ws、輔助繞組Wa分別與初級繞組Wp的匝數比，可以改變待機供電模組120供給電子裝置20的空載直流電力的位準，以及待機供電模組120提供給微控制器102的運作電力的位準。
待機供電模組120還可以包含設在輸入電源Vin及待機電源轉換器122之間的橋式整流器132及輸入級濾波器134，以及設在第一整流單元124及電子裝置20之間的輸出級濾波器136。
待機電源轉換器122連接於輸入電源Vin，用以將輸入電源Vin先經過橋式整流器132、輸入級濾波器134及待機電源轉換器120適當的轉換後通過初級繞組Wp耦合至次級繞組Ws及輔助繞組Wa。耦合至次級繞組Ws的電力經第一整流單元124整流及輸出級濾波器136濾波後傳遞至電子裝置20。再者，耦合至輔助繞組Wa的電力經整流元件126整流後傳遞至待機電源控制器128。
電壓調整單元130電連接於微控制器102及待機電源控制器128，並具有監測待機電源轉換器122的工作狀態(即待機電源轉換器122是否停止工作)，以及強制啟動待機電源轉換器122的功能。在此定義 初級繞組Wp、輔助繞組Wa、整流元件126及直流電容器138配合組成運作電壓供應單元(未另標號)。
一般來說，電源轉換裝置10的主供電模組100及待機供電模組120的輸出級(或稱二次側)共地，即主供電模組100及待機供電模組120分別連接至圖1所示的地端GND。因此，當電源轉換裝置10在待機模式操作時，電子裝置20由空載進入中/重載操作時而使電源轉換裝置10脫離待機模式並進入非待機模式時，待機供電模組120會因為電子裝置20的抽載電流上升而停止工作。
更具體言之，當電子裝置20由輕載進入中/重載操作時，電源轉換裝置10脫離待機模式，主供電模組100由休眠操作中被喚醒以供輸出電子裝置20抽載電力，微控制器102的運作電壓隨之提高。然而，因主供電模組100及待機供電模組120在輸出級共地，故在電子裝置20脫離待機模式時，待機供電模組120的輸出電壓除了原本就要輸出給電子裝置20的待機電壓V1(如圖1所示)外，更包含了主供電模組100輸出電流在待機供電模組120之輸出迴路產生的迴路電壓V2(如圖1所示)，即：VSB=V1+V2其中，VSB待機供電模組120的總輸出電壓；V1為待機供電模組120輸出給電子裝置20之待機電壓；以及V2為電源轉換裝置10脫離待機模式時，主供電模組100的輸出電流在待機供電模組120的輸出迴路產生之迴路電壓。
在此情況下，若待機供電模組120的總輸出電壓VSB超過其預設最大輸出電壓時，待機電源控制器128便會讓待機電源轉換器122停止電力轉換。如此一來，主供電模組100中的微控制器102在非待機模式操作下的運作電力就必須由直流電容器138提供。若直流電容器138所能提供的直流電壓低於電源轉換模組10的預設最低補償電壓時，便會造成電源轉換裝置10異常關機。
在此要特別說明的是，每個微控制器102都具有一個低封鎖電壓UVLO；其中，當傳遞至微控制器102的電壓小於低封鎖電壓UVLO時，微控制器102便停止工作。再者，每個微控制器102的低封鎖電壓UVLO皆不同；在此定義所有微控制器102的低封鎖電壓UVLO中的最大值為UVLO(max)。當運作電壓產生單元產生且傳遞至待機電源控制器128的電力為VA(即圖2所示節點A電壓)，微控制器102在非待機模式下的需求運作電壓為VB(即圖2所示節點B的電壓)，電源轉換裝置10在非待機模式操作時預設的預設最低補償電壓VC，滿足下列條件：VC=VA-(VB-UVLO(max))。
為了避免電源轉換裝置10發生異常關機，在電源轉換裝置10脫離待機模式並進入非待機模式，且待機電源轉換器122停止工作時，待機電源控制器128會開始執行電壓監測程序以監測運作電壓供應單元的輸出電壓。進一步地，待機電源控制器128會在直流電容器138所能提供的直流電壓(即VA)不大於預設的最低補償電壓(即VC)之前(如圖3時間點t0所示)，強制啟動待機電源轉換器122運作，進行 轉換後的電力經初級繞組Wp耦合至輔助繞組Wa，並經整流元件126整流後通過電壓調整單元130傳遞至微控制器102。直流電容器138進入充電程序。藉此，電壓供應單元的輸出電壓提高(如圖3時間點t0~t1所示)。當操作電壓供應單元所能提供的直流電壓高於最低補償電壓(即VC)一定值時，待機電源控制器128便停止運作電壓監測程序以停止強迫待機電源轉換器122運作。
綜上所述，本發明的防止電源轉換裝置異常關機之方法可由如下步驟實現之：首先，提供電源轉換裝置10，此電源轉換裝置10包含主供電模組100及待機供電模組120，待機供電模組120電連接於主供電模組100。主供電模組100用以於電源轉換裝置10進入非待機模式時進行供電，待機供電模組120除了於電源轉換裝置10進入待機模式時進行供電外，更用以提供主供電模組100中的複數微控制器102運作電壓。
其次，於電源轉換裝置10進入非待機模式且待機供電模組120之待機電源轉換器122停止工作時，監測運作電壓。
接著，使電源轉換裝置10脫離待機模式並進入非待機模式時，並於待機供電模組120中之待機電源轉換器122停止工作時執行監測程序以監測運作電壓，並於運作電壓低於預設最低補償電壓之前，強迫待機電源轉換器122運作以避免電源轉換裝置10異常關機。
最後，若運作電壓高於最低補償電壓一定值後，停止運作電壓監測程序。
此外，為了避免待機電源控制器128因操作於過高電壓而使電源轉換裝置10異常關機，電源轉換裝置10還可以包含過電壓保護電路(圖未示)。過電壓保護電路用以於操作電壓輸出電源的輸出電壓不小於待機電源控制器128的預設最大保護電壓OVP時(如圖3時間點t2所示)，驅使待機電源控制器128停止工作，以降低輸出電壓(如圖3時間點t1~t2所示)，避免電源轉換裝置10異常關機。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (7)

  1. 一種防止電源轉換裝置異常關機之方法，包含：提供一電源轉換裝置，包含一主供電模組及一待機供電模組，該待機供電模組電連接於該主供電模組，並提供該主供電模組之複數微控制器所需之一運作電壓；於該電源轉換裝置由一待機模式進入一非待機模式且該待機供電模組之一待機電源轉換器停止工作時，該待機供電模組之一待機電源控制器執行一運作電壓監測程序以監測該運作電壓；以及該待機電源控制器於該運作電壓小於一最低補償電壓之前，強制啟動該待機電源轉換器運作，以避免該電源轉換裝置異常關機，其中，該待機供電模組提供之該運作電壓為VA，該等微控制器於非待機模式下的需求運作電壓為VB，該最低補償電壓為VC，該等微控制器的所有低封鎖電壓中的最大值為UVLO(max)，滿足下列條件：VC=VA-(VB-UVLO(max))。
  2. 如請求項第1項所述之方法，更包含：於該運作電壓高於該最低補償電壓一定值後，停止該運作電壓監測程序。
  3. 如請求項第1項所述之方法，其中該等微控制器於該待機模式操作時之該運作電力小於在該非待機模式操作下之該運作電力。
  4. 一種電源轉換裝置，包含：一主供電模組，包含複數微控制器；一待機供電模組，用以提供該等微控制器一運作電壓，該待機供電模組包含： 一待機電源轉換器；一運作電壓供應單元，包含：一待機電源轉換單元，包含一初級繞組及一輔助繞組，該初級繞組電連接於該待機電源轉換器，該輔助繞組電磁耦合於該初級繞組；一整流元件，電連接於該輔助繞組；以及一直流電容器，電連接於該輔助繞組及該整流元件；一待機電源控制器，電連接於該整流元件及該直流電容器；以及一電壓調整單元，電連接於該待機電源控制器、該整流元件、該直流電容器及該等微控制器；其中，當該待機電源控制器啟動該待機電源轉換器時，該運作電壓經該初級繞組耦合至該輔助繞組，並經該整流元件整流後通過該電壓調整單元傳遞至該等微控制器，並使該直流電容器充電，當該待機電源控制器讓該待機電源轉換器停止工作時，該運作電壓由該直流電容器經該電壓調整單元傳遞至該等微控制器；以及該待機電源控制器係於該待機電源轉換器停止工作且該運作電壓小於一最低補償電壓之前，強制啟動該待機電源轉換器，以避免該電源轉換裝置異常關機。
  5. 如請求項第4項所述之電源轉換裝置，其中運作電壓供應單元的輸出之該運作電壓為VA，該等微控制器在非待機模式操作下之需求運作電壓為VB，該最低補償電壓為VC，該等微控制器的所有低封鎖電壓中的最大值為UVLO(max)，滿足下列條件：VC=VA-(VB-UVLO(max))。
  6. 如請求項第4項所述之電源轉換裝置，其中該等微控制器設於該主供電裝置之一主電源轉換器及一功率因素校正器中，該功率因素校正器電連接於該主電源轉換器。
  7. 如請求項第4項所述之電源轉換裝置，其中當該運作電壓高於該最低補償電壓一定值後，停止該運作電壓監測程序。
TW105110961A 2016-04-07 2016-04-07 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法 TWI630774B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105110961A TWI630774B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105110961A TWI630774B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201737588A TW201737588A (zh) 2017-10-16
TWI630774B true TWI630774B (zh) 2018-07-21

Family

ID=61021834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105110961A TWI630774B (zh) 2016-04-07 2016-04-07 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI630774B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201414156A (zh) * 2012-09-17 2014-04-01 Fsp Technology Inc 具有電源備源機制的電源供應裝置
TWI505603B (zh) * 2013-12-23 2015-10-21 Fsp Technology Inc 電源供應裝置及其電源供應方法
TWI513159B (zh) * 2013-01-15 2015-12-11 System General Corp 運用低待機功率損耗控制調整式功率轉換器的方法與裝置
TW201605151A (zh) * 2014-07-29 2016-02-01 Zippy Tech Corp 快速啟動備援的冗餘式電源供應系統

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201414156A (zh) * 2012-09-17 2014-04-01 Fsp Technology Inc 具有電源備源機制的電源供應裝置
TWI513159B (zh) * 2013-01-15 2015-12-11 System General Corp 運用低待機功率損耗控制調整式功率轉換器的方法與裝置
TWI505603B (zh) * 2013-12-23 2015-10-21 Fsp Technology Inc 電源供應裝置及其電源供應方法
TW201605151A (zh) * 2014-07-29 2016-02-01 Zippy Tech Corp 快速啟動備援的冗餘式電源供應系統

Also Published As

Publication number Publication date
TW201737588A (zh) 2017-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8194427B2 (en) Switching power supply device
JP6255577B2 (ja) 直流電源回路
US20120139345A1 (en) Control method of hybrid power battery charger
US20170366091A1 (en) Isolated power converter with output voltage protection
US20090067204A1 (en) System and method for providing control for switch-mode power supply
CN106208756A (zh) 临时功率源***及方法
JP5938746B2 (ja) 電力制御システム及び太陽光発電システム
TW201503559A (zh) 用以提供輕負載輸出之轉換器
TWI532295B (zh) Quick start backup redundant power supply system
US9448605B2 (en) Redundant power supply system providing rapid start of backup
US9716408B2 (en) Redundant residential power sources
US10110058B2 (en) Power conversion device and method for preventing abnormal shutdown thereof
JP2006101668A (ja) 電源装置
CN103311894A (zh) 电源装置
US20130033110A1 (en) Power supply circuit with low-voltage control and producing method thereof
TWI534603B (zh) 電源供應系統
US8441816B2 (en) Controller for a switched mode power supply (SMPS), a SMPS, and a method of controlling a SMPS
JP6671853B2 (ja) 電力変換装置およびそれを用いた産業機械
TWI630774B (zh) 電源轉換裝置及防止電源轉換裝置異常關機之方法
CN104143905A (zh) 变换器的快速启动控制电路
JP2008172937A (ja) 無停電電源装置
TW201414966A (zh) 具有交流與直流供電之伺服器冷卻系統及其操作方法
JP6513546B2 (ja) Ｌｅｄ電源装置
CN107302314B (zh) 电源转换装置及防止电源转换装置异常关机的方法
TW201517471A (zh) 突波電流限制裝置及方法