TWI677153B - 開關電路 - Google Patents

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TWI677153B
TWI677153B TW107141555A TW107141555A TWI677153B TW I677153 B TWI677153 B TW I677153B TW 107141555 A TW107141555 A TW 107141555A TW 107141555 A TW107141555 A TW 107141555A TW I677153 B TWI677153 B TW I677153B
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蔡憲逸
Hsien-Yi Tsai
劉宥辰
Yu-Chen Liu
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群光電能科技股份有限公司
Chicony Power Technology Co., Ltd.
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Abstract

一種開關電路，適於具有一次側線圈的電源裝置。開關電路包含第一開關、電流保護元件、電流偵測電路及控制器。於第一開關導通一次側線圈時，電流保護元件產生偵測電壓。電流偵測電路並聯於電流保護元件並輸出保護電壓。於偵測電壓未大於第一門檻時，電流偵測電路產生對應偵測電壓之第一電壓作為保護電壓，於偵測電壓大於第一門檻時，電流偵測電路產生對應偵測電壓之第二電壓作為保護電壓，且第一電壓相異於第二電壓。控制器適於選擇性地導通與不導通第一開關。於保護電壓大於第二門檻時，控制器不增加第一開關導通與不導通的時間比例。

Description

開關電路
本案關於一種開關電路，尤其是指一種適於具有一次側線圈的電源裝置之開關電路。
目前電源供應器的控制器提供固定的電流或功率保護，避免電源供應器持續地輸出超過額定功率的過電流(overcurrent)而導致電源供應器失能，甚至是燒毀。
然而，電源供應器無法在既定的電流或功率保護的限制下，進一步調整電流的保護區間。也就是說，一般的電源供應器不能因應不同的負載條件及運作狀況，適應性地調整電流的保護區間，以符合特定負載的需求。
鑒於上述問題，本案提供一種開關電路，適於具有一次側線圈的電源裝置。開關電路包含第一開關、電流保護元件、電流偵測電路及控制器。第一開關用以導通與不導通一次側線圈。於第一開關導通一次側線圈時，電流保護元件產生對應通過第一開關之電流的偵測電壓。電流偵測電路並聯於電流保護元件並輸出保護電壓。於偵測電壓未大於第一門檻時，電流偵測電路產生對應偵測電壓之第一電壓作為保護電壓，於偵測電壓大於第一門檻時，電流偵測電路產生對應偵測電壓之第二電壓作為保 護電壓，且第一電壓相異於第二電壓，其中電流偵測電路包含依序串聯之第一阻抗、第二阻抗及第二開關，第一阻抗之一端電連接於第一開關與電流保護元件之間，第一阻抗之另一端與第二阻抗之連接點輸出保護電壓。控制器適於選擇性地導通與不導通第一開關。於保護電壓大於第二門檻時，控制器不增加第一開關導通與不導通的時間比例。
依據一些實施例，於偵測電壓未大於第一門檻時，電流偵測電路所產生的第一電壓為偵測電壓。
依據一些實施例，第二開關於偵測電壓大於第一門檻時導通，第二開關於偵測電壓未大於第一門檻時，不導通。
依據一些實施例，其中第一阻抗具有第一端與第二端，第一阻抗之第一端電連接於第一開關與電流保護元件之間的第一節點；第二阻抗具有一第一端與一第二端，第二阻抗之第一端電連接於第一阻抗之第二端；以及第二開關具有一控制點及一閘點，控制點電連接第一阻抗之第一端，閘點電連接於第二阻抗之第二端。
依據一些實施例，其中電流偵測電路還包含比較電路，電連接電流保護元件與第二開關，比較偵測電壓及參考電壓，並輸出比較電壓，第二開關於比較電壓大於第一門檻時導通，第二開關於比較電壓未大於第一門檻時，第二開關不導通。
依據一些實施例，其中電流偵測電路還包含增益電路，電連接電流保護元件與第二開關，增益電路增益偵測電壓並輸出增益電壓，第二開關於增益電壓大於第一門檻時導通，第二開關於增益電壓未大於第一門檻時不導通。
依據一些實施例，其中電流偵測電路還包含與依序串聯的第二阻抗及第二開關並聯的第三阻抗，於偵測電壓大於第一門檻時，第二開關導通且第一阻抗之另一端與第二阻抗、第三阻抗之連接點輸出保護電壓，於偵測電壓未大於第一門檻時，第二開關不導通且第一阻抗之另一端與第三阻抗之連接點輸出保護電壓。
依據一些實施例，其中第一阻抗具有第一端與第二端，第一阻抗之第一端電連接於第一開關與電流保護元件之間的第一節點；第二阻抗具有第一端與第二端，第二阻抗之第一端電連接於第一阻抗之第二端；第三阻抗具有第一端與第二端，第三阻抗之第一端電連接於第一阻抗之第二端；以及第二開關具有控制點及一閘點，控制點電連接第一阻抗之第一端，閘點電連接於第二阻抗之第二端。
依據一些實施例，其中電流保護元件為電阻器、霍爾元件或電流變壓器。
依據一些實施例，其中控制器於保護電壓大於第二門檻時，不導通第一開關。
依據一些實施例，其中第一開關及第二開關為半導體開關。
依據一些實施例，其中第一開關為場效應電晶體及第二開關為雙極性電晶體。
綜上所述，本案一或多個實施例提供的開關電路適於具有一次側線圈的電源裝置，並可調整電源裝置的電流保護區間。
10‧‧‧開關電路
SW1‧‧‧第一開關
12‧‧‧電流保護元件
R‧‧‧電阻器
14‧‧‧電流偵測電路
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
SW2‧‧‧第二開關
R3‧‧‧第三電阻
141‧‧‧比較電路
Vref‧‧‧參考電壓
143‧‧‧增益電路
RN‧‧‧輸入電阻
RF‧‧‧回授電阻
16‧‧‧控制器
20‧‧‧電源裝置
22‧‧‧輸入電路
24‧‧‧輸出電路
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
L1‧‧‧一次側線圈
L1'‧‧‧一次側線圈
L1"‧‧‧電感
L2‧‧‧二次側線圈
L3‧‧‧電感
D1~D3‧‧‧二極體
C1‧‧‧電容
OP‧‧‧運算放大器
Q1‧‧‧場效應電晶體
Q2‧‧‧雙極性電晶體
[圖1]是本案第一實施例之電源裝置之電路方塊示意圖。
[圖2]是圖1電源裝置之電路組態示意圖。
[圖3]是本案開關電路第二變化例之電路組態示意圖。
[圖4]是本案開關電路第三變化例之電路組態示意圖。
[圖5]是本案開關電路第四變化例之電路組態示意圖。
[圖6]是本案第二實施例之電源裝置之電路組態示意圖。
[圖7]是本案第三實施例之電源裝置之電路組態示意圖。
[圖8]是圖2開關電路之保護電壓隨偵測電壓變化之曲線分布示意圖。
[圖9]是圖3開關電路之保護電壓隨偵測電壓變化之曲線分布示意圖。
參閱圖1，圖1繪示本案第一實施例之電源裝置20之電路方塊示意圖。電源裝置20包含輸入電路22、輸出電路24、及開關電路10。輸入電路22電連接下方的開關電路10及右方的輸出電路24。電源裝置20例如但不限於線性電源供應器(linear power supply)或切換式電源供應器(switching power supply)。切換式電源供應器具有返馳式轉換器(Flyback converter)、順向式轉換器(Forward converter)、昇壓式轉換器(Boost converter)或其他轉換器。
電源裝置20還包含至少二輸入端及二輸出端。二輸入端分別電連接輸入電路22，用以接收一輸入電源，如輸入電壓VIN。二輸出端電連接輸出電路24，用以輸出一輸出電源，如輸出電壓VOUT。輸入電壓VIN可以是但不限於交流電，輸出電壓VOUT可以是但不限於直流電。
輸入電路22可以是但不限於具有一次側線圈的變壓器，如具有一次側線圈L1的雙繞組變壓器(見圖2)、具有一次側線圈L1及L1'的三繞組變壓器(見圖6)或是電連接第一開關SW1的電感L1"(見圖7)。
開關電路10適於具有一次側線圈L1的電源裝置20，用以調整電源裝置20的電流保護區間。開關電路10包含第一開關SW1、電流保護元件12、電流偵測電路14及控制器16。
第一開關SW1可以是但不限於半導體開關，如場效應電晶體Q1或雙極性電晶體。第一開關SW1電連接一次側線圈L1(或圖7之電感L1")、電流保護元件12、及控制器16，用以導通與不導通一次側線圈L1(或圖7之電感L1")。所述「導通」係指開關電路10及輸入電路22有形成一個封閉的電流迴路，反之，「不導通」係指開關電路10及輸入電路22沒有形成一個封閉的電流迴路。
電流保護元件12可以是但不限於電阻器R、霍爾元件或電流變壓器。電流保護元件12適於並聯電流偵測電路14。於第一開關SW1導通時，產生一對應通過第一開關SW1之一電流的偵測電壓，意即於開關電路10及輸入電路22形成一個封閉電流迴路時，輸入電壓VIN施加於第一開關SW1、電流保護元件12、電流偵測電路14及控制器16，並在第一開關SW1產生電流。接著，該電流在電流保護元件12及電流偵測電路14分流，致使電流保護元件12產生偵測電壓且電流偵測電路14產生保護電壓。
電流偵測電路14並聯於電流保護元件12並輸出保護電壓至控制器16。於偵測電壓未大於第一門檻時，電流偵測電路14產生對應偵測電壓之第一電壓作為保護電壓；於偵測電壓大於第一門檻時，電流偵測電 路14產生對應偵測電壓之第二電壓作為保護電壓，且第一電壓相異於第二電壓。所述「第一門檻」係指電流偵測電路14內部具有的一導通電壓，電流偵測電路14可依據偵測電壓是否大於導通電壓，選擇性輸出第一電壓及第二電壓，詳細說明容後詳述。所述「對應」係指與偵測電壓具有一倍率關係，在一些實施例，第一電壓相同於該偵測電壓，在另一些實施例，第一電壓為偵測電壓乘上一固定倍率，在一些實施例中，固定倍率是串聯的二電阻的阻抗(分壓)比值。
控制器16電連接第一開關SW1及電流偵測電路14，並適於選擇性地導通與不導通第一開關SW1。控制器16例如但不限於脈波寬度調變(PWM)控制器，能將類比訊號調變成可調整工作週期或頻率的脈波。於保護電壓大於第二門檻時，控制器16不增加第一開關SW1導通與不導通的時間比例。所述「第二門檻」係指電源供應器的電流已達過電流保護模式(Over-Current Protection Mode)時的保護電壓。例如：電源供應器達到過電流保護模式時的保護電壓為1伏特，於保護電壓大於1伏特時，控制器16可經由被設定而改變導通與不導通的時間比例，用以不導通第一開關SW1(即電源供應器的電流截止)，或暫不導通第一開關SW1直到保護電壓不大於1伏特為止(即電源供應器的電流遞減)。當保護電壓不大於1伏特時，控制器16可調整第一開關SW1的導通時間佔工作週期的比例(即duty cycle)。也就是說，控制器16可在導通與不導通第一開關SW1間改變導通時間佔一預設工作週期的比例，而將電源供應器的電流控制在不會使過電流保護模式啟動的一預設值，或將電源供應器的電流截止。一種常被採用的運作是：在某一個第一開關SW1導通與不導通的週期內，在保護 電壓到達第二門檻(例如前述的1伏特)的瞬間，控制器16會立即使第一開關SW1不導通，直到下一個新的週期開始時，控制器16才會讓第一開關SW1再次導通。預設工作週期係由一或多個週期組成，其中在一個週期內包含可區分出一前半周及一後半周的週期性訊號，如方波、脈波、旋波、三角波、鋸齒波等具有前、後半周的週期性訊號。
更進一步來說，當第一開關SW1導通時，輸入電壓VIN經由二輸入端施加於一次側線圈L1而使一次側線圈L1產生第一前半周電訊號，以及二次側線圈L2(見圖2)經由感應第一前半周電訊號，產生一第二前半周電訊號，其中第一前半周電訊號及第二前半周電訊號的比值係等於一次側線圈L1及二次側線圈L2的匝數比。接著，輸出電路24改變第二前半周電訊號而經由二輸出端輸出一輸出電壓VOUT，其中改變是指整流及/或濾波。反之，當第一開關SW1不導通時，輸入電壓VIN無法施加於一次側線圈L1(故第一後半周電訊號來自感抗)而使二次側線圈L2產生一第二後半周電訊號。接著，輸出電路24可改變第二後半周電訊號而同樣輸出該輸出電壓VOUT。因此，當控制器16控制第一開關SW1交替地導通及不導通時，輸出電路24可輸出在一預設工作週期內的輸出電壓VOUT，其中輸出電壓VOUT可隨多個第二前半周電訊號及多個接續每一第二前半周電訊號的第二後半周電訊號之調整而選擇性地變化。輸入電壓VIN例如但不限於具有直流位準的交流電源，輸出電壓VOUT例如但不限於直流電源。
合併參閱圖1及圖2，圖2是圖1電源裝置20之電路組態示意圖。電源裝置20以具有返馳式轉換器的切換式電源供應器為例。輸 入電路22可以是但不限於雙繞組變壓器。輸出電路24可以是但不限於整流電路或濾波電路，如由二極體D1及電容C1組成的半波整流濾波電路。雙繞組變壓器具有至少一個一次側線圈L1及一個二次側線圈L2。一次側線圈L1之一端電連接一輸入端且另一端電連接開關電路10的第一開關SW1，開關電路10再連接另一輸入端。二次側線圈L2之一端電連接二極體D1的陽極且另一端電連接電容C1之一端。二極體D1的陰極電連接電容C1之另一端。電容C1的兩端分別電連接二輸出端。依據一些實施例，輸入電路22還包含整流電路，其電連接變壓器的一次側線圈L1。整流電路例如但不限於橋式整流電路。
第一開關SW1及電流保護元件12已見於上述相關段落，不再贅述。
電流偵測電路14包含依序串聯之第一阻抗、第二阻抗及第二開關SW2。第一阻抗及第二阻抗例如但不限於電阻、電感或電容，或是電阻、電感及電容的組合。舉例來說，第一阻抗及第二阻抗分別為第一電阻R1及第二電阻R2。第一電阻R1之一端電連接於第一開關SW1與電流保護元件12之間，第一電阻R1之另一端與第二電阻R2之連接點輸出保護電壓。第二開關SW2於偵測電壓大於第一門檻時，導通；第二開關SW2於偵測電壓未大於第一門檻時，不導通。
更進一步來說，第一電阻R1具有第一端與第二端，第一電阻R1之第一端電連接於第一開關SW1與電流保護元件12之間的共接點(稱其為「第一節點」)。
更進一步來說，第二電阻R2具有第一端與第二端，第二電 阻R2之第一端電連接於第一電阻R1之第二端。
更進一步來說，第二開關SW2具有控制點及閘點，控制點電連接第一電阻R1之第一端，閘點電連接於第二電阻R2之第二端。第二開關SW2例如但不限於上述半導體開關。以雙極性電晶體Q2為例，雙極性電晶體Q2具有基極(即控制點)、集極(即閘點)及射極(接地點)。當位於基極及射極之間的偵測電壓大於雙極性電晶體Q2自身的導通電壓(即第一門檻)時，雙極性電晶體Q2導通而使第一電阻R1及第二電阻R2將偵測電壓分壓而在第二電阻R2產生電壓降，以及在集極與射極之間產生電壓降。此時，在第二電阻R2產生的電壓降及在集極與射極之間產生的電壓降即是作為保護電壓的第二電壓。反之，當位於基極及射極之間的偵測電壓未大於雙極性電晶體Q2自身的導通電壓時，雙極性電晶體Q2不導通，致使電流保護元件12產生的偵測電壓直接作為保護電壓的第一電壓。
合併參閱圖2及圖8，圖8繪示本案第一實施例之保護電壓隨偵測電壓變化之曲線分布示意圖。橫軸為偵測電壓，其區間以第一門檻為分界：偵測電壓未大於第一門檻時的保護電壓為第一電壓，偵測電壓大於第一門檻時的保護電壓為第二電壓，其中第一電壓的變化率為1(即保護電壓等於偵測電壓)，第二電壓的變化率為R2/(R1+R2)<1。縱軸為保護電壓，其區間依序分別為突衝模式位準(Burst Mode Level)及過電流保護位準(Over-Current Protection Level)，其中過電流保護位準大於突衝模式位準。突衝模式位準的作用在於：若保護電壓的電壓值低於突衝模式位準，則控制器16會使電源裝置20運作於突衝模式(Burst Mode)。過電流保護位準的作用在於：若保護電壓的電壓值高於過電流 保護位準，則控制器16會使電源裝置20運作於過電流保護模式，以讓電流不超過預設的上限值，也就是說，此過電流保護位準即是前文所述的第二門檻。
當偵測電壓未大於第一門檻時，第二開關SW2不導通，故保護電壓等於偵測電壓而形成較靠近縱軸的變化線，因此斜率為1。當偵測電壓大於第一門檻時，第二開關SW2導通，故保護電壓為第一電阻R1與第二電阻R2之分壓而形成較靠近橫軸的變化線，因此斜率小於1。也就是說，電流偵測電路14可經由將第二開關SW2導通，而使第一電壓調整成第二電壓，故能增加(或延後)原本對應過電流保護位準(第二門檻)的偵測電壓，藉此達到調整電流保護區間的效果，例如從偵測電壓的第一保護區間調整成偵測電壓的第二保護區間，其中第二保護區間大於第一保護區間(見圖8)。
合併參閱圖1及圖3，圖3是本案開關電路10第二變化例之電路組態示意圖。依據一些實施例，電流偵測電路14包含依序串聯之第一阻抗、第二阻抗及第二開關SW2，以及與依序串聯的第二阻抗及第二開關SW2並聯的第三阻抗。第一阻抗、第二阻抗及第二開關SW2已見於上述相關段落，不再贅述。第三阻抗例如但不限於電阻器、電感或電容，或是電阻器、電感及電容的組合。舉例來說，第一阻抗、第二阻抗及第三阻抗分別為第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3。第三電阻R3並聯於依序串聯的第二電阻R2及第二開關SW2。
第一電阻R1之一端電連接於第一開關SW1與電流保護元件12之間，於偵測電壓大於第一門檻時，第二開關SW2導通且第一電阻R1 之另一端與第二電阻R2、第三電阻R3之連接點輸出保護電壓，於偵測電壓未大於第一門檻時，第二開關SW2不導通且第一電阻R1之另一端與第三電阻R3之連接點輸出保護電壓。第二開關SW2例如但不限於上述半導體開關。第二開關SW2以雙極性電晶體Q2為例，假設偵測電壓大於第一門檻，即電流保護元件12產生的電壓降(稱其為「偵測電壓」)大於雙極性電晶體Q2的導通電壓。那麼，當雙極性電晶體Q2導通時，第一電阻R1之另一端與第二電阻R2、第三電阻R3之連接點輸出保護電壓，意即第三電阻R3並聯於依序串聯的第二電阻R2及第二開關SW2所產生的電壓降(此即為第二電壓)作為輸出的保護電壓。反之，假設偵測電壓未大於第一門檻，即電流保護元件12產生的電壓降未大於雙極性電晶體Q2的導通電壓。那麼，當雙極性電晶體Q2不導通時，第一電阻R1之另一端與第三電阻R3之連接點輸出保護電壓，意即第一電阻R1及第三電阻R3將偵測電壓分壓，致使第一電阻R1及第三電阻R3分別產生對應偵測電壓的電壓降，並以第三電阻R3產生的電壓降(此即為第一電壓)作為輸出的保護電壓。
更進一步來說，第一電阻R1具有第一端與第二端，第一電阻R1之第一端電連接於第一開關SW1與電流保護元件12之間的共接點(稱其為「第一節點」)。
更進一步來說，第二電阻R2具有一第一端與一第二端，第二電阻R2之第一端電連接於第一電阻R1之第二端。
更進一步來說，第三電阻R3具有一第一端與一第二端，第三電阻R3之第一端電連接於第一電阻R1之第二端。
更進一步來說，第二開關SW2具有一控制點及一閘點，控制點電連接第一電阻R1之第一端，閘點電連接於第二電阻R2之第二端。
合併參閱圖3及圖9，圖9繪示本案開關電路10第二變化例之保護電壓隨偵測電壓變化之曲線分布示意圖。橫軸為偵測電壓，其區間以第一門檻為分界：偵測電壓未大於第一門檻時的保護電壓為第一電壓，偵測電壓大於第一門檻時的保護電壓為第二電壓，其中第一電壓的變化率為R3/(R1+R3)<1，第二電壓的變化率為(R2//R3)/(R1+(R2//R3))<R3/(R1+R3)。縱軸為保護電壓，其區間依序分別為突衝模式位準、及過電流保護位準，其中過電流保護位準大於突衝模式位準。
當偵測電壓未大於第一門檻時，第二開關SW2不導通，故保護電壓為第一電阻R1與第三電阻R3之分壓而形成小於斜率為1的變化線，即第一電壓的變化率為R3/(R1+R3)<1。當偵測電壓大於第一門檻時，第二開關SW2導通，故保護電壓為第一電阻R1與並聯的第二電阻R2與第三電阻R3之分壓而形成小於斜率為R3/(R1+R3)的變化線，即第二電壓的變化率(R2//R3)/(R1+(R2//R3))<R3/(R1+R3)。也就是說，第三電阻R3於並聯依序串聯的第二電阻R2與第二開關SW2後，可將前述第一實施例中的第一電壓的變化線朝向橫軸靠近而成為本第二變化例的第一電壓的變化線，以及將第一實施例的第二電壓的變化線朝向橫軸靠近而為本第二變化例的第二電壓的變化線，用於增加(或延後)原本對應過電流保護位準(第二門檻)的偵測電壓，藉此達到調整電壓或電流的保護區間的效果。故第三電阻R3可將偵測電壓的第一保護區間(見 圖8)增加(或延後)成第三保護區間(見圖9)，第二保護區間增加(或延後)成第四保護區間，其中第四保護區間大於第三保護區間。
此外，當第二開關SW2不導通時，偵測電壓經由第一電阻R1及第三電阻R3分壓，致使偵測電壓以第三電阻R3的電壓降作為保護電壓(第一電壓)，故在此第二變化例中對應突衝模式位準的偵測電壓會高於第一實施例中對應突衝模式位準的偵測電壓。也就是說，藉由增加第三電阻R3可以調整使突衝模式啟動的偵測電壓值，而作為第三保護區間的起始點(見圖9)。上述「第一電壓的變化率」及「第二電壓的變化率」僅為配合圖式說明，第一電阻R1、第二電阻R2及/或第三電阻R3的電阻值、比值及連接方式亦屬本案實施例揭露的範圍。
合併參閱圖1及圖4，圖4是本案開關電路10第三變化例之電路組態示意圖。依據一些實施例，電流偵測電路14包含依序串聯之第一阻抗、第二阻抗、第二開關SW2及比較電路141。第一阻抗、第二阻抗、第二開關SW2已見於上述相關段落，不再贅述。比較電路141例如但不限於比較器，如運算放大器OP、LM339比較器等。
比較電路141電連接電流保護元件12與第二開關SW2，比較偵測電壓及一參考電壓Vref，並輸出一比較電壓。第二開關SW2於比較電壓大於第一門檻時，第二開關SW2導通。第二開關SW2於比較電壓未大於第一門檻時，第二開關SW2不導通。舉例來說，假設偵測電壓大於參考電壓Vref，那麼，比較電路141輸出的比較電壓為自身的正飽和電壓，並且此正飽和電壓大於第二開關SW2的導通電壓(稱其為「第一門檻」)，致使第二開關SW2導通。當第二開關SW2導通時，第一電阻R1、第二電 阻R2及第二開關SW2將偵測電壓分壓，致使第一電阻R1、第二電阻R2及第二開關SW2分別產生各自的電壓降，並以第二電阻R2及第二開關SW2產生的電壓降(第二電壓)作為保護電壓。反之，假設偵測電壓未大於參考電壓Vref，那麼，比較電路141輸出的比較電壓為自身的負飽和電壓，並且此負飽和電壓小於第二開關SW2的導通電壓(稱其為「第一門檻」)，致使第二開關SW2不導通。當第二開關SW2不導通時，偵測電壓(第一電壓)作為保護電壓。
合併參閱圖1及圖5，圖5是本案開關電路10第四變化例之電路組態示意圖。依據一些實施例，電流偵測電路14包含依序串聯之第一阻抗、第二阻抗、第二開關SW2及增益電路143。第一阻抗、第二阻抗、第二開關SW2已見於上述相關段落，不再贅述。增益電路143例如但不限於回授運算放大器OP、或是由場效應電晶體(或雙極性電晶體)、電阻、電容及電感組成的增益電路。
增益電路143電連接電流保護元件12與第二開關SW2，增益電路143增益偵測電壓並輸出一增益電壓，第二開關SW2於增益電壓大於第一門檻時導通，第二開關SW2於增益電壓未大於第一門檻時不導通。以回授運算放大器OP為例，運算放大器OP的負輸入端串聯一輸入電阻RN，輸入電阻RN再接地。運算放大器OP的正輸入端電連接電流保護元件12。運算放大器OP的負輸入端與輸出端分別連接回授電阻RF的兩端，且運算放大器OP的輸出端電連接第二開關SW2。若RF=RN，則此運算放大器OP可輸出放大倍率為2的偵測電壓(稱其為「增益電壓」)， 用以導通與不導通第二開關SW2，該倍率可以是但不限於由回授電阻RF及輸入電阻RN的比值來決定。
合併參閱圖1及圖6，圖6是本案第二實施例之電源裝置20之電路組態示意圖。電源裝置20為具有順向式轉換器的切換式電源供應器。具有順向式轉換器的切換式電源供應器包含變壓器、輸入電路22、輸出電路24及開關電路10。輸入電路22包含至少一二極體D3及三繞組變壓器。三繞組變壓器包含一個一次側線圈L1、另一個一次側線圈L1'及一個二次側線圈L2。一個一次側線圈L1電連接開關電路10，另一個一次側線圈L1'電連接二極體D3。輸出電路24包含二個二極體D1、D2、電感L3及電容C1。二極體D1的陽極電連接二次側線圈L2的一端，二極體D1的陰極電連接二極體D2的陰極以及電感L3。二極體D2的陽極電連接二次側線圈L2的另一端，且二極體D2並聯於依序串連的電感L3及電容C1。開關電路10已見於上述實施例，不再贅述。
參閱圖7，圖7是本案第三實施例之電源裝置20之電路組態示意圖。電源裝置20為具有昇壓式轉換器的切換式電源供應器。具有昇壓式轉換器的切換式電源供應器包含輸入電路22、輸出電路24及開關電路10。輸入電路22包含一次側線圈。一次側線圈例如但不限於一電感L1"。電感L1"電連接下方的開關電路10及輸出電路24且開關電路10並聯輸出電路24。輸出電路24已見於上述實施例，不再贅述。開關電路10已見於上述實施例，不再贅述。
綜上所述，本案一或多個實施例提供的開關電路10適於具有一次側線圈L1(或電感L1")的電源裝置20，並可調整電源裝置20的電流保護區間。

Claims (12)

  1. 一種開關電路，適於一電源裝置，該電源裝置具有一一次側線圈，該開關電路包含：一第一開關，用以導通與不導通該一次側線圈；一電流保護元件，於該第一開關導通該一次側線圈時，產生一對應通過該第一開關之一電流的偵測電壓；一電流偵測電路，並聯於該電流保護元件並輸出一保護電壓，於該偵測電壓未大於一第一門檻時，該電流偵測電路產生對應該偵測電壓之一第一電壓作為該保護電壓，於該偵測電壓大於該第一門檻時，該電流偵測電路產生對應該偵測電壓之一第二電壓作為該保護電壓，該第一電壓相異於該第二電壓，其中該電流偵測電路包含依序串聯之一第一阻抗、一第二阻抗及一第二開關，該第一阻抗之一端電連接於該第一開關與該電流保護元件之間，該第一阻抗之另一端與該第二阻抗之連接點輸出該保護電壓；以及一控制器，適於選擇性地導通與不導通該第一開關，該控制器於該保護電壓大於一第二門檻時，不增加該第一開關導通與不導通的時間比例。
  2. 如請求項1所述之開關電路，其中：於該偵測電壓未大於該第一門檻時，該電流偵測電路所產生的該第一電壓為該偵測電壓。
  3. 如請求項2所述之開關電路，其中該第二開關於該偵測電壓大於該第一門檻時導通，該第二開關於該偵測電壓未大於該第一門檻時，不導通。
  4. 如請求項3所述之開關電路，其中：該第一阻抗具有一第一端與一第二端，該第一阻抗之該第一端電連接於該第一開關與該電流保護元件之間的一第一節點；該第二阻抗具有一第一端與一第二端，該第二阻抗之該第一端電連接於該第一阻抗之該第二端；以及該第二開關具有一控制點及一閘點，該控制點電連接該第一阻抗之該第一端，該閘點電連接於該第二阻抗之該第二端。
  5. 如請求項3所述之開關電路，其中該電流偵測電路還包含：一比較電路，電連接該電流保護元件與該第二開關，比較該偵測電壓及一參考電壓，並輸出一比較電壓，該第二開關於該比較電壓大於該第一門檻時導通，該第二開關於該比較電壓未大於該第一門檻時，該第二開關不導通。
  6. 如請求項3所述之開關電路，其中該電流偵測電路還包含：一增益電路，電連接該電流保護元件與該第二開關，該增益電路增益該偵測電壓並輸出一增益電壓，該第二開關於該增益電壓大於該第一門檻時導通，該第二開關於該增益電壓未大於該第一門檻時不導通。
  7. 如請求項1所述之開關電路，其中該電流偵測電路還包含：一與依序串聯的該第二阻抗及該第二開關並聯的第三阻抗，於該偵測電壓大於該第一門檻時，該第二開關導通且該第一阻抗之另一端與該第二阻抗、該第三阻抗之連接點輸出該保護電壓，於該偵測電壓未大於該第一門檻時，該第二開關不導通且該第一阻抗之另一端與該第三阻抗之連接點輸出該保護電壓。
  8. 如請求項7所述之開關電路，其中：該第一阻抗具有一第一端與一第二端，該第一阻抗之該第一端電連接於該第一開關與該電流保護元件之間的一第一節點；該第二阻抗具有一第一端與一第二端，該第二阻抗之該第一端電連接於該第一阻抗之該第二端；該三阻第抗具有一第一端與一第二端，該第三阻抗之該第一端電連接於該第一阻抗之該第二端；以及該第二開關具有一控制點及一閘點，該控制點電連接該第一阻抗之該第一端，該閘點電連接於該第二阻抗之該第二端。
  9. 如請求項1所述之開關電路，其中該電流保護元件為一電阻器、一霍爾元件或一電流變壓器。
  10. 如請求項1所述之開關電路，其中該控制器於該保護電壓大於該第二門檻時，不導通該第一開關。
  11. 如請求項3至8中任一項所述之開關電路，其中該第一開關及該第二開關為一半導體開關。
  12. 如請求項11所述之開關電路，其中該第一開關為一場效應電晶體及該第二開關為一雙極性電晶體。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113839566A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 宏碁股份有限公司 消除过电流保护误动作的电源供应器
TWI762896B (zh) * 2020-04-01 2022-05-01 宏碁股份有限公司 消除過電流保護誤動作之電源供應器
TWI780614B (zh) * 2021-03-03 2022-10-11 亞碩綠能股份有限公司 交換式電源供應器之電壓量測方法及其系統

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113852042B (zh) * 2021-10-27 2024-03-12 群联电子股份有限公司 过电流保护电路、存储器存储装置及过电流保护方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201421878A (zh) * 2012-11-27 2014-06-01 Leadtrend Tech Corp 具有過功率保護的電源控制器
TWM496290U (zh) * 2014-10-09 2015-02-21 Chicony Power Tech Co Ltd 具有過功率保護功能的電源供應裝置
TWM513512U (zh) * 2015-08-25 2015-12-01 Chicony Power Tech Co Ltd 電源供應裝置
TW201545448A (zh) * 2014-05-20 2015-12-01 Univ Nat Taiwan Science Tech 過電流保護電路以及提供過電流保護參考訊號的方法
TW201630291A (zh) * 2015-02-02 2016-08-16 On Bright Electronics Shanghai 用於保護電源變換器的系統控制器和方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6683441B2 (en) 2001-11-26 2004-01-27 Analog Devices, Inc. Multi-phase switching regulator
JP4144852B2 (ja) 2002-08-13 2008-09-03 キヤノン株式会社 インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
TWI425757B (zh) 2009-02-19 2014-02-01 Leadtrend Tech Corp 電源轉換器及其相關方法
US8324870B1 (en) 2009-04-16 2012-12-04 Marvell International Ltd. Adaptive current limit for power factor correction
JP5170165B2 (ja) * 2010-06-11 2013-03-27 株式会社村田製作所 絶縁型スイッチング電源装置
CN102468757B (zh) * 2010-11-17 2015-03-25 通嘉科技股份有限公司 控制器、电源供应器与控制方法
CN102801300B (zh) * 2012-08-30 2015-07-15 佛山市南海赛威科技技术有限公司 原边反馈控制的开关电源线损补偿***及方法
CN203180776U (zh) * 2012-12-05 2013-09-04 亚荣源科技（深圳）有限公司 交换式电源供应电路
US9124189B2 (en) 2013-02-01 2015-09-01 Infineon Technologies Austria Ag Converter with galvanic isolation
JP2015116031A (ja) 2013-12-11 2015-06-22 船井電機株式会社 スイッチング電源装置
CN104022650B (zh) 2014-05-09 2017-05-03 苏州汇川技术有限公司 一种带输出短路保护功能的反激式开关电源
KR102378822B1 (ko) 2015-04-30 2022-03-30 삼성전자주식회사 Led 구동 장치
TWI565212B (zh) 2015-07-09 2017-01-01 力林科技股份有限公司 以反馳式架構為基礎的電源轉換裝置
CN106129968B (zh) * 2016-07-12 2018-12-11 成都芯源***有限公司 谐振变换器及其过流保护电路和过流保护方法
US10236680B2 (en) * 2016-08-30 2019-03-19 Fuji Electric Co., Ltd. Control circuit of switching power supply device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201421878A (zh) * 2012-11-27 2014-06-01 Leadtrend Tech Corp 具有過功率保護的電源控制器
TW201545448A (zh) * 2014-05-20 2015-12-01 Univ Nat Taiwan Science Tech 過電流保護電路以及提供過電流保護參考訊號的方法
TWM496290U (zh) * 2014-10-09 2015-02-21 Chicony Power Tech Co Ltd 具有過功率保護功能的電源供應裝置
TW201630291A (zh) * 2015-02-02 2016-08-16 On Bright Electronics Shanghai 用於保護電源變換器的系統控制器和方法
TWM513512U (zh) * 2015-08-25 2015-12-01 Chicony Power Tech Co Ltd 電源供應裝置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI762896B (zh) * 2020-04-01 2022-05-01 宏碁股份有限公司 消除過電流保護誤動作之電源供應器
US11362510B2 (en) 2020-04-01 2022-06-14 Acer Incorporated Power supply device for eliminating malfunction of overcurrent protection
CN113839566A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 宏碁股份有限公司 消除过电流保护误动作的电源供应器
CN113839566B (zh) * 2020-06-24 2023-07-21 宏碁股份有限公司 消除过电流保护误动作的电源供应器
TWI780614B (zh) * 2021-03-03 2022-10-11 亞碩綠能股份有限公司 交換式電源供應器之電壓量測方法及其系統

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