專利名稱：電源供應(yīng)器及其自舉電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電源供應(yīng)器及其自舉電路，且特別是有關(guān)于一種功率消 耗很小的電源供應(yīng)器及僅在啟動(dòng)過程中消耗功率的自舉電路。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)漸漸逼近，環(huán)保意識(shí)逐漸抬頭，在近幾年中，美國政府已提出 了 80 Plus及能源之星(Engergy Star)…等節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，以期對電子產(chǎn)品的耗能有所 規(guī)范。上述這些節(jié)能規(guī)范已開始應(yīng)用在電腦系統(tǒng)上，其限制電腦系統(tǒng)在待機(jī) (standby)狀況下的功率耗損必須在3W以下。由于在電腦系統(tǒng)中，電源供應(yīng)器 (Power Supply)的轉(zhuǎn)換效率一般只有60% 70%，導(dǎo)致許多電能轉(zhuǎn)變成熱能而散失 在空氣中，并使得電源供應(yīng)器成為電腦系統(tǒng)中主要的耗能構(gòu)件之一，因此上述的功 率耗損限制對于電源供應(yīng)器的既有設(shè)計(jì)方式提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
就目前而言，雖然電源供應(yīng)器已采用準(zhǔn)諧振技術(shù)及同步整流技術(shù)來提高效率， 但是還有很多輔助性電路的功率損失(Power Loss)并沒有提出很好的解決方案，以 圖1來說明之。圖1是具有傳統(tǒng)的自舉電路(Bootstrap Circuit)的電源供應(yīng)器的 電路圖。在圖1中，電阻102及電容104即構(gòu)成了傳統(tǒng)的自舉電路。此自舉電路的 電容104的容值必須夠大，以對脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, P麗)控制電 路106有足夠的供電，而電阻102的阻值也必須夠大，以避免浪涌電流(Inrush Current)通過電阻102破壞元件。此電源供應(yīng)器的問題在于，盡管脈寬調(diào)制控制電 路106在驅(qū)動(dòng)M0S晶體管108時(shí)僅消耗零點(diǎn)幾瓦特的功率，然而在電源供應(yīng)器啟動(dòng) 后，電阻102仍會(huì)損耗很大功率，導(dǎo)致電腦系統(tǒng)難以符合前述的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種自舉電路，其可應(yīng)用于電源供應(yīng)器中，且此自舉電路僅在電 源供應(yīng)器的啟動(dòng)過程中消耗功率。本發(fā)明提供一種電源供應(yīng)器，其功率消耗較傳統(tǒng)電源供應(yīng)器的功率消耗來的小。
本發(fā)明提出一種自舉電路，其包括有晶體管、第一電容、第一阻抗及穩(wěn)壓電 路。晶體管的集電極與發(fā)射極分別作為自舉電路的輸入端與輸出端。第一電容的其 中一端耦接晶體管的集電極，而第一阻抗的其中一端耦接第一電容的另一端。穩(wěn)壓 電路耦接第一阻抗的另一端及晶體管的基極，用以將上述基極的電壓箝制在預(yù)設(shè)電 位。
本發(fā)明提出一種電源供應(yīng)器，其包括有橋式整流器、第一電容、變壓器、開 關(guān)、第一二極管、第二電容、脈寬調(diào)制控制電路及自舉電路。橋式整流器具有二個(gè) 交流輸入端、 一電源輸出正端及一電源輸出負(fù)端。第一電容的其中一端耦接電源輸 出正端，而另一端耦接電源輸出負(fù)端及共同電位。變壓器具有一次側(cè)線圈及二次側(cè) 線圈，且一次側(cè)線圈的其中一端耦接電源輸出正端。開關(guān)具有第一端、第二端及控 制端，且此開關(guān)的第一端耦接一次側(cè)線圈的另一端，而開關(guān)的第二端耦接共同電位。 第一二極管的陽極耦接二次側(cè)線圈的其中一端。第二電容的其中一端耦接第一二極
管的陰極，而另一端則耦接二次側(cè)線圈的另一端及共同電位。脈寬調(diào)制控制電路的 輸入端耦接第一二極管的陰極，而其輸出端則耦接開關(guān)的控制端。自舉電路耦接于 電源輸出正端與脈寬調(diào)制控制電路的輸入端之間，當(dāng)電源輸出端產(chǎn)生電源電壓時(shí)， 此自舉電路提供啟動(dòng)電壓至脈寬調(diào)制控制電路的輸入端，并于預(yù)定時(shí)間后自行關(guān) 閉。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述電源供應(yīng)器中之自舉電路采用前述的自舉電路 架構(gòu)。
本發(fā)明的自舉電路由一晶體管、 一電容、 一阻抗及一穩(wěn)壓電路所構(gòu)成，其中 電容及阻抗用來產(chǎn)生一時(shí)間常數(shù)。當(dāng)自舉電路的輸入端的電壓瞬間變化時(shí)，此電容 可將瞬間電壓透過阻抗耦合至晶體管的基極，以快速導(dǎo)通晶體管，讓晶體管的發(fā)射 極產(chǎn)生啟動(dòng)電壓；而當(dāng)自舉電路經(jīng)過上述時(shí)間常數(shù)后而呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容則呈現(xiàn)斷 路而使晶體管截止，進(jìn)一步讓自舉電路自行關(guān)閉而不再消耗功率。此外，本發(fā)明的 電源供應(yīng)器可采用上述的自舉電路架構(gòu)，由于此自舉電路僅在電源供應(yīng)器的啟動(dòng)過 程中消耗功率，故本發(fā)明的電源供應(yīng)器在待機(jī)情況下的功率消耗較少，使其功率消 耗較傳統(tǒng)電源供應(yīng)器的功率消耗來的小。據(jù)此，釆用本發(fā)明的電源供應(yīng)器或自舉電路的電腦系統(tǒng)，便可容易地達(dá)到80 Plus及能源之星(Engergy Star)…等節(jié)能標(biāo)準(zhǔn) 的規(guī)范。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖l為具有傳統(tǒng)自舉電路的電源供應(yīng)器的電路圖。
圖2為依照本發(fā)明一實(shí)施例的電源供應(yīng)器及其自舉電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖2為依照本發(fā)明一實(shí)施例的電源供應(yīng)器及其自舉電路的電路圖。此電源供 應(yīng)器包括有橋式整流器(BridgeRectifier)202、電容204、變壓器T1、開關(guān)210、 二 極管212、電容214、脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)控制電路216及自 舉電路218。橋式整流器202具有交流輸入端202-1及202-2，還有電源輸出正端 202-3及電源輸出負(fù)端202-4。電容204的其中一端耦接電源輸出正端202-3，而另 一端耦接電源輸出負(fù)端202-4及共同電位GND。變壓器Tl具有一次側(cè)線圈206及 二次側(cè)線圈208，且一次側(cè)線圈206的其中一端耦接電源輸出正端202-3。開關(guān)210 具有第一端、第二端及控制端，且其第一端耦接一次側(cè)線圈206的另一端，而第二 端則耦接共同電位GND。
二極管212的陽極耦接二次側(cè)線圈208的其中一端。電容214的其中一端耦 接二極管212的陰極，而另一端則耦接二次側(cè)線圈208的另一端及共同電位GND。 此電容214的二端用以產(chǎn)生電源供應(yīng)器的輸出VOUT。脈寬調(diào)制控制電路216具有 輸入端VDD、輸出端OUT及接地端VGND，且輸入端VDD耦接二極管212的陰 極，而輸出端OUT耦接開關(guān)210的控制端。自舉電路218耦接于電源輸出正端202-3 與脈寬調(diào)制控制電路216的輸入端VDD之間，當(dāng)電源輸出端202-3產(chǎn)生電源電壓 VREC時(shí)，自舉電路218提供啟動(dòng)電壓VAUX至脈寬調(diào)制控制電路216的輸入端 VDD，并于預(yù)定時(shí)間后自行關(guān)閉。
在此例中，自舉電路218包括有電容220、阻抗222及224、晶體管226、 二 極管228及230，還包括有穩(wěn)壓電路232。晶體管226的集電極透過阻抗224耦接極則耦接脈寬調(diào)制控制電路216的輸入端VDD，并用 以輸出啟動(dòng)電壓VAUX。電容220的其中一端耦接電源輸出正端202-3及阻抗224， 而另一端則透過阻抗222耦接穩(wěn)壓電路232。二極管230的陽極耦接共同電位GND， 而陰極則耦接阻抗222。 二極管228的陽極耦接穩(wěn)壓電路232，而陰極則耦接晶體 管236的基極。穩(wěn)壓電路232耦接阻抗222與二極管228的陽極，用以將上述陽極 的電壓箝制在一預(yù)設(shè)電位。
上述穩(wěn)壓電路232包括有阻抗234及236，還包括有分流穩(wěn)壓器(shunt regrlator)238。阻抗234的其中一端耦接阻抗222及二極管228的陽極，而阻抗236 耦接于阻抗234的另一端與共同電位GND之間。分流穩(wěn)壓器238具有陽極端、陰 極端及參考端，其陰極端耦接二極管228的陽極，陽極端耦接共同電位GND，而 參考端則耦接阻抗234的另一端，且分流穩(wěn)壓器238依據(jù)其參考端的電壓而決定其 陽極端與陰極端之間的電壓大小。在這個(gè)例子當(dāng)中，開關(guān)210可以用金屬氧化半導(dǎo) 體晶體管(Metal Oxide Semiconductor Transistor, MOS Transistor)來實(shí)現(xiàn)，阻抗222、 224、234及236可以用電阻來實(shí)現(xiàn)，而晶體管226則是以NPN型功率晶體管(Power Transistor)來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)橋式整流器202的交流輸入端202-1、 202-2接收到交流電源AC時(shí)，便會(huì) 開始執(zhí)行交流轉(zhuǎn)直流的工作，以透過電源輸出正端202-3及電源輸出負(fù)端202-4輸 出脈動(dòng)直流，此直流電源的極性己標(biāo)示于圖中，+表示正，-表示負(fù)。此時(shí)，由于電 源輸出正端202-3的電壓VREC瞬間變化，使得電容220可將電壓耦合至與阻抗 222的相耦接處，以再依序透過阻抗222及二極管228而傳導(dǎo)高電壓至晶體管226 的基極，進(jìn)一步讓晶體管226可以快速地導(dǎo)通。如此一來，晶體管226便可以很快 地在其發(fā)射極產(chǎn)生啟動(dòng)電壓VAUX，并輸出至脈寬調(diào)制控制電路216的輸入端 VDD，讓脈寬調(diào)制控制電路216開始工作而對開關(guān)210進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而使變壓器 Tl開始操作。
在變壓器T1開始操作之后，便可透過二極管212傳送脈寬調(diào)制控制電路216 所需的電源，并以電容214來保持該電源的穩(wěn)定。至于自舉電路218，由于其電容 220及阻抗222是用來設(shè)定一時(shí)間常數(shù)，也就是自舉電路218的動(dòng)作時(shí)間，因此當(dāng) 電容220充電一段時(shí)間而呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容220便斷路(open)而使晶體管226截止， 進(jìn)一步讓自舉電路218自行關(guān)閉而不再消耗功率。也就是說，在電源供應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)，
7自舉電路218負(fù)責(zé)讓變壓器Tl開始動(dòng)作，而在變壓器Tl開始動(dòng)作而能產(chǎn)生脈寬
調(diào)制控制電路216所需的電源之后，自舉電路218便自行關(guān)閉。由此可知，自舉電
路218僅會(huì)在電源供應(yīng)器的啟動(dòng)過程中消耗功率，使得電源供應(yīng)器在待機(jī)情況下的
功率消耗較少，進(jìn)而讓其功率消耗較傳統(tǒng)電源供應(yīng)器的功率消耗來的小。
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的電壓箝制在--預(yù)設(shè)電位，以保護(hù)晶體管226不受瞬間的大電壓破壞之外，使用者 還可透過調(diào)整阻抗234及236 二者的比值，以決定啟動(dòng)電壓VAUX的值。另外， 二極管230是用以保護(hù)別的元件上不會(huì)產(chǎn)生負(fù)電壓，而阻抗224則是用以作為限流 電阻，以使晶體管226操作在安全操作區(qū)域(Save Operation Area， SOA)內(nèi)。在此 自舉電路218中，阻抗224、 二極管228及230皆為非必要構(gòu)件，使用者亦可依照 設(shè)計(jì)上的實(shí)際需要而決定是否采用。
綜上所述，本發(fā)明的自舉電路由一晶體管、 一電容、 一阻抗及一穩(wěn)壓電路所 構(gòu)成，其中電容及阻抗用來產(chǎn)生一時(shí)間常數(shù)。當(dāng)自舉電路的輸入端的電壓瞬間變化 時(shí)，此電容可將瞬間電壓透過阻抗耦合至晶體管的基極，以快速導(dǎo)通晶體管，讓晶 體管的發(fā)射極產(chǎn)生啟動(dòng)電壓；而當(dāng)自舉電路經(jīng)過上述時(shí)間常數(shù)后而呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，電 容則呈現(xiàn)斷路而使晶體管截止，進(jìn)一步讓自舉電路自行關(guān)閉而不再消耗功率。此外， 本發(fā)明的電源供應(yīng)器可采用上述的自舉電路架構(gòu)，由于此自舉電路僅在電源供應(yīng)器 的啟動(dòng)過程中消耗功率，故本發(fā)明的電源供應(yīng)器在待機(jī)情況下的功率消耗較少，使 其功率消耗較傳統(tǒng)電源供應(yīng)器的功率消耗來的小。據(jù)此，采用本發(fā)明的電源供應(yīng)器 或自舉電路的電腦系統(tǒng)，便可容易地達(dá)到80 Plus及能源之星(Engergy Star)…等節(jié) 能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)與 潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自舉電路，包括一晶體管，其集電極與發(fā)射極分別作為該自舉電路的輸入端與輸出端；一第一電容，其一端耦接該晶體管的集電極；一第一阻抗，其一端耦接該第一電容的另一端；以及一穩(wěn)壓電路，耦接該第一阻抗的另一端及該晶體管的基極，用以將上述基極的電壓箝制在一預(yù)設(shè)電位。
2. 如權(quán)利要求1所述的自舉電路，其特征在于，該穩(wěn)壓電路包括-一第二阻抗，其一端耦接該第一阻抗的另一端及該晶體管的基極； 一第三阻抗，耦接于該第二阻抗的另一端與一共同電位之間；以及 一分流穩(wěn)壓器，具有陽極端、陰極端及參考端，其陰極端耦接該晶體管的基極，陽極端耦接該共同電位，而參考端則耦接該第二阻抗的另一端，且該分流穩(wěn)壓 器依據(jù)其參考端的電壓而決定其陽極端與陰極端之間的電壓大小。
3. 如權(quán)利要求1所述的自舉電路，其特征在于，還包括一第二阻抗，該第二阻 抗耦接于該晶體管的集電極與該第一電容之間，且該第二阻抗與該第一電容的相耦 接處作為該自舉電路的輸入端。
4. 如權(quán)利要求1所述的自舉電路，其特征在于，還包括一第一二極管，該第一 二極管的陽極耦接該共同電位，而陰極則耦接該第一阻抗的另一端。
5. 如權(quán)利要求1所述的自舉電路，其特征在于，更包括一第一二極管，該第一 二極管的陽極耦接該穩(wěn)壓電路，而該第一二極管的陰極則耦接該晶體管的基極。
6. —種電源供應(yīng)器，包括一橋式整流器，具有二個(gè)交流輸入端、 一電源輸出正端及一電源輸出負(fù)端； 一第一電容，其一端耦接該電源輸出正端，而另一端耦接該電源輸出負(fù)端及 一共同電位；一變壓器，具有一一次側(cè)線圈及一二次側(cè)線圈，該一次側(cè)線圈的其中一端耦 接該電源輸出正端；一開關(guān)，具有第一端、第二端及控制端，該開關(guān)的第一端耦接該一次側(cè)線圈 的另一端，而該開關(guān)的第二端耦接該共同電位；一第一二極管，其陽極耦接該二次側(cè)線圈的其中一端；一第二電容，其一端耦接該第一二極管的陰極，而另一端耦接該二次側(cè)線圈 的另一端及該共同電位；一脈寬調(diào)制控制電路，其輸入端耦接該第一二極管的陰極，而其輸出端耦接 該開關(guān)的控制端；以及一自舉電路，耦接于該電源輸出正端與該脈寬調(diào)制控制電路的輸入端之間， 當(dāng)該電源輸出端產(chǎn)生一電源電壓時(shí)，該自舉電路提供一啟動(dòng)電壓至該脈寬調(diào)制控制 電路的輸入端，并于一預(yù)定時(shí)間后自行關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該自舉電路包括 一晶體管，其集電極耦接該電源輸出正端，而發(fā)射極則耦接該脈寬調(diào)制控制電路的輸入端，并用以輸出該啟動(dòng)電壓；一第三電容，其一端耦接該晶體管的集電極； 一第一阻抗，其一端耦接該第三電容的另一端；以及一穩(wěn)壓電路，耦接該第一阻抗的另一端與該晶體管的基極，用以將上述基極 的電壓箝制在一預(yù)設(shè)電位。
8. 如權(quán)利要求7所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該穩(wěn)壓電路包括 一第二阻抗，其一端耦接該第一阻抗的另一端及該晶體管的基極； 一第三阻抗，耦接于該第二阻抗的另一端與該共同電位之間；以及 一分流穩(wěn)壓器，具有陽極端、陰極端及參考端，其陰極端耦接該晶體管的基極，陽極端耦接該共同電位，而參考端則耦接該第二阻抗的另一端，且該分流穩(wěn)壓 器依據(jù)其參考端的電壓而決定其陽極端與陰極端之間的電壓大小。
9. 如權(quán)利要求7所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該自舉電路還包括一第二阻 抗，該第二阻抗耦接于該晶體管的集電極與該電源輸出正端之間。
10. 如權(quán)利要求7所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該自舉電路還包括一第二 二極管，該第二二極管的陽極耦接該共同電位，而陰極則耦接該第一阻抗的另一端。
11.如權(quán)利要求7所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該自舉電路還包括一第二 二極管，該第二二極管的陽極耦接該穩(wěn)壓電路，而該第二二極管的陰極則耦接該晶 體管的基極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源供應(yīng)器及其自舉電路。所述自舉電路包括有晶體管、第一電容、第一阻抗及穩(wěn)壓電路。晶體管的集電極與發(fā)射極分別作為自舉電路的輸入端與輸出端。第一電容的其中一端耦接晶體管的集電極。第一阻抗的其中一端耦接第一電容的另一端。穩(wěn)壓電路耦接第一阻抗的另一端及晶體管的基極，用以將上述基極的電壓箝制在預(yù)設(shè)電位。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101540555SQ200810086870
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者劉士豪, 夏春華 申請人:英業(yè)達(dá)股份有限公司