專利名稱：電源供應(yīng)器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)ー種電源供應(yīng)器，特別是關(guān)于ー種改善電源供應(yīng)器在輕載或無載時(shí)的電カ損耗的電路及方法。
背景技術(shù)：
大部分消費(fèi)性3C產(chǎn)品皆需電源供應(yīng)器(Power Supply Unit, PSU)提供電源或?qū)ζ鋬?nèi)部的電池充電，諸如整流器(Adapter)、充電器(Charger)之類等等。這類電源供應(yīng)器在無載或電池已經(jīng)充飽時(shí)，因內(nèi)部電路還持續(xù)動(dòng)作所以仍有電カ消耗，若未將其斷電，長時(shí)間累積起來的電カ損失也相當(dāng)可觀。
參照圖1，在現(xiàn)有的電源供應(yīng)器中，切換式電源轉(zhuǎn)換器10受控制器12控制，將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout提供給負(fù)載。在輕載或無載時(shí)，為了降低電カ消耗，電源供應(yīng)器進(jìn)入脈沖模式(Burst Mode),在有足夠的輸出電壓Vout時(shí),讓功率開關(guān)Qsw跳過幾個(gè)周期不切換，并降低控制器12內(nèi)部的操作電流，因而降低控制器12與切換式電源轉(zhuǎn)換器10的總和損失。此外,在二次側(cè),采用電流轉(zhuǎn)換比(Current Transfer Ratio ；CTR)較高的光耦合器14以較小的順偏電流If得到相同大小的回授電流Ic，穩(wěn)壓電路16也采用較小操作電流的穩(wěn)壓器17，如TLV431，這樣在固定輸出電壓Vout的操作模式下，降低了回授網(wǎng)路的操作電流，也就降低了整個(gè)回授網(wǎng)路的損耗。但采用高電流轉(zhuǎn)換比的光耦合器14需要搭配低操作電流的穩(wěn)壓器17，這樣的作法除了零件的單價(jià)較高之外，光耦合器14在較小的順偏電流If下的穩(wěn)定性也是問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提出ー種改善電源供應(yīng)器在輕載或無載時(shí)的電カ損耗的電路及方法。根據(jù)本發(fā)明，ー種電源供應(yīng)器，包含切換式電源轉(zhuǎn)換器因應(yīng)控制信號切換功率開關(guān)以產(chǎn)生輸出電壓及輸出電流，負(fù)載檢測器檢測負(fù)載狀態(tài)以產(chǎn)生第一信號，電壓檢測器檢測該輸出電壓，與參考電壓比較產(chǎn)生第二信號，以及禁能電路根據(jù)該第一信號及該第二信號決定第三信號以停止切換該功率開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，一種電源供應(yīng)器的控制方法包含因應(yīng)控制信號切換功率開關(guān)以產(chǎn)生輸出電壓及輸出電流，檢測負(fù)載狀態(tài)以產(chǎn)生第一信號，檢測該輸出電壓，與參考電壓比較以產(chǎn)生第二信號，以及根據(jù)該第一信號及該第二信號決定第三信號以停止切換該功率開關(guān)。本發(fā)明不需搭配價(jià)格較高的零件，同時(shí)避免不穩(wěn)定的疑慮，在降低電カ損耗之下，同時(shí)兼具成本效益，増加產(chǎn)品競爭力。


圖I是現(xiàn)有的電源供應(yīng)器的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖3是圖2中的電源供應(yīng)器在進(jìn)入低載后其輸出電壓的波形圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的電路的第一實(shí)施例；圖5是根據(jù)本發(fā)明的電路的第二實(shí)施例；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的電路的第三實(shí)施例。附圖標(biāo)號10 切換式電源轉(zhuǎn)換器12 控制器14 光稱合器

16 穩(wěn)壓電路17 穩(wěn)壓器18 負(fù)載檢測器20 電壓檢測器22 切換式電源轉(zhuǎn)換器24 禁能電路26 控制器28 光稱合器30 計(jì)時(shí)器32 光稱合器
具體實(shí)施例方式圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖，圖3是圖2中的電源供應(yīng)器在進(jìn)入低載后其輸出電壓Vout的波形圖。圖2中的切換式電源轉(zhuǎn)換器22也是藉控制信號Sc切換功率開關(guān)而將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷篤out及輸出電流Iout供應(yīng)負(fù)載，但為了改善輕載或無載時(shí)的電カ損耗，本發(fā)明是透過負(fù)載檢測器18和電壓檢測器20對切換式電源轉(zhuǎn)換器22檢測而分別產(chǎn)生信號SI及S2給禁能電路24，其根據(jù)負(fù)載檢測器18檢測到的負(fù)載狀況及輸出電壓Vout的狀況產(chǎn)生信號Sd給控制器26以調(diào)整切換式電源轉(zhuǎn)換器20中的功率開關(guān)的動(dòng)作。負(fù)載檢測器18用以判斷負(fù)載是否低于預(yù)設(shè)值，其具有多種可實(shí)施的方式，以隔離式的電壓轉(zhuǎn)換器為例，負(fù)載檢測器18可利用一次側(cè)的繞組電壓、流經(jīng)功率開關(guān)的電流、二次側(cè)的繞組電壓、輸出電流Iout或輔助線圈繞組...等來檢測負(fù)載狀況，產(chǎn)生信號SI給禁能電路24。電壓檢測器20用以檢測輸出電壓Vout，與參考電壓Vref比較產(chǎn)生信號S2給禁能電路24。在正常負(fù)載時(shí),跟現(xiàn)有技術(shù)ー樣,切換式電源轉(zhuǎn)換器22產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓Vout。當(dāng)負(fù)載檢測器18檢測到負(fù)載低于某預(yù)設(shè)值吋，禁能電路24因應(yīng)信號SI產(chǎn)生信號Sd通知控制器26停止切換切換式電源轉(zhuǎn)換器22中的功率開關(guān)，于是電源供應(yīng)器進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，輸出電壓Vout會(huì)從Vl持續(xù)下降，如圖3中所示，直到電壓檢測器20檢測到輸出電壓Vout下降到參考電壓Vref時(shí)，產(chǎn)生信號S2，禁能電路24因應(yīng)信號S2改變信號Sd通知控制器26恢復(fù)控制信號Sc，重新啟動(dòng)切換式電源轉(zhuǎn)換器22，使輸出電壓Vout回復(fù)到VI，并維持一段時(shí)間Tl，之后，禁能電路24的信號Sd再次控制控制器26停止操作切換式電源轉(zhuǎn)換器22，如此反復(fù)運(yùn)作。本發(fā)明利用上述的運(yùn)作模式，不需搭配價(jià)格較高的零件，同時(shí)避免不穩(wěn)定的疑慮，在降低電カ損耗之下，同時(shí)兼具成本效益，増加產(chǎn)品競爭力。
圖4是電路的第一實(shí)施例，使用隔離式電壓轉(zhuǎn)換器22，光耦合器14回傳二次側(cè)的狀態(tài)給一次側(cè)的控制器26。負(fù)載檢測器18檢測二次側(cè)的輸出電流Iout產(chǎn)生信號SI,電壓檢測器20檢測輸出電壓Vout與參考電壓Vref比較產(chǎn)生信號S2，禁能電路24耦接負(fù)載檢測器18及電壓檢測器20，因應(yīng)信號SI及S2產(chǎn)生信號Sd，經(jīng)由另一光耦合器28轉(zhuǎn)換為信號S3給控制器24。本實(shí)施例中的負(fù)載檢測器18包含積分器對輸出電流Iout進(jìn)行積分操作，若有足夠的負(fù)載便會(huì)產(chǎn)生信號SI重設(shè)禁能電路24中的計(jì)時(shí)器30。在負(fù)載過低吋，當(dāng)計(jì)時(shí)器30達(dá)到參考時(shí)間，禁能電路24觸發(fā)信號Sd，因此控制器26停止切換功率開關(guān)Qsw，降低工作電流量，以達(dá)到降低電カ損耗的目的。在此狀態(tài)下，輸出電壓Vout會(huì)因?yàn)楣β书_關(guān)Qsw的停止切換而慢慢下降，電壓檢測器20比較輸出電壓Vout與參考電壓Vref，當(dāng)輸出電壓Vout下降到小于參考電壓Vref時(shí)，產(chǎn)生信號S2重設(shè)禁能電路24中的計(jì)時(shí)器30，于是關(guān)閉信號Sd，控制器26便恢復(fù)控制信號Sc重新切換功率開關(guān)Qsw，因此輸出電壓Vout會(huì)回復(fù)到VI，當(dāng)計(jì)時(shí)器30經(jīng)過參考時(shí)間Tl后，禁能電路24又觸發(fā)信號Sd，因此功率開關(guān)Qsw再次停止切換。圖5是電路的第二實(shí)施例。本實(shí)施例與圖4相似，但是禁能電路24產(chǎn)生的信號Sd改由回授網(wǎng)路中的光耦合器14轉(zhuǎn)換為信號S3給控制器26。當(dāng)負(fù)載為輕載或無載吋，禁能 電路24產(chǎn)生的信號Sd會(huì)導(dǎo)通晶體管Ql，使光耦合器14流過大量的電流If，控制器26從光耦合器14得到信號S3，作出切換式電源轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換過多能量的判斷，因而停止切換功率開關(guān)Qsw，于是輸出電壓Vout緩慢下降，當(dāng)輸出電壓Vout降到小于參考電壓Vref時(shí)，信號Sd關(guān)閉，因此晶體管Ql關(guān)閉，回授網(wǎng)路與控制器26回復(fù)正常操作，輸出電壓Vout回復(fù)到VI，并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器30計(jì)時(shí)，經(jīng)過長度為Tl的時(shí)間后，再次停止切換功率開關(guān)Qsw。圖6是電路的第三實(shí)施例。由于控制器26會(huì)在負(fù)載下降時(shí)因應(yīng)回授網(wǎng)路的回授信號縮短功率開關(guān)Qsw的導(dǎo)通時(shí)間，代表控制信號Sc位于高電壓準(zhǔn)位的時(shí)間也會(huì)縮短，利用此原理，本實(shí)施例的負(fù)載檢測器18由一次側(cè)檢測控制信號Sc以判斷負(fù)載的情況，產(chǎn)生的SI傳至同樣位于一次側(cè)的禁能電路24。但是電壓檢測器20依舊位于二次側(cè)檢測輸出電壓Vout，于電壓檢測器20與禁能電路24之間耦接光耦合器32，將電壓檢測器20產(chǎn)生的信號S2轉(zhuǎn)換為信號S4給禁能電路24。禁能電路24將根據(jù)信號SI及信號S2決定信號Sd，進(jìn)而決定控制器26與功率開關(guān)Qsw的工作模式。以上對于本發(fā)明的較佳實(shí)施例所作的敘述是為闡明的目的，而無意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而作修改或變化是可能的，實(shí)施例是為解說本發(fā)明的原理以及讓本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種實(shí)施例利用本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思想由權(quán)利要求及其均等來決定。
權(quán)利要求
1.ー種電源供應(yīng)器，其特征在于，所述的電源供應(yīng)器包含 切換式電源轉(zhuǎn)換器，因應(yīng)控制信號切換功率開關(guān)以產(chǎn)生輸出電壓及輸出電流； 控制器，耦接所述切換式電源轉(zhuǎn)換器，以供應(yīng)所述控制信號； 負(fù)載檢測器，耦接所述切換式電源轉(zhuǎn)換器或控制器，檢測負(fù)載狀態(tài)以產(chǎn)生第一信號； 電壓檢測器，耦接所述切換式電源轉(zhuǎn)換器，檢測所述輸出電壓，與參考電壓比較產(chǎn)生第ニ信號；以及 禁能電路，耦接所述負(fù)載檢測器、所述電壓檢測器與所述控制器，根據(jù)所述第一信號及所述第二信號決定第三信號以控制所述控制器停止切換所述功率開關(guān)。
2.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述禁能電路包含計(jì)時(shí)器耦接所述負(fù)載檢測器及所述電壓檢測器，受所述第一信號或所述第二信號重設(shè)，若達(dá)到參考時(shí)間還未被重設(shè)，則觸發(fā)所述第三信號控制所述控制器停止切換所述功率開關(guān)。
3.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述切換式電源轉(zhuǎn)換器為隔離式電壓轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述的電源供應(yīng)器更包含光耦合器，耦接于所述禁能電路及所述控制器之間，將所述第三信號轉(zhuǎn)換為第四信號給所述控制器。
5.如權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述的電源供應(yīng)器更包含光耦合器，耦接于所述電壓檢測器與所述禁能電路之間，將所述第二信號轉(zhuǎn)換為第四信號給所述禁能電路。
6.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述負(fù)載檢測器包含積分器對所述輸出電流或控制信號積分以決定所述第一信號。
7.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述負(fù)載檢測器檢測所述輸出電流以判斷負(fù)載是否低于預(yù)設(shè)值。
8.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述負(fù)載檢測器檢測所述控制信號以判斷負(fù)載是否低于預(yù)設(shè)值。
9.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，所述負(fù)載檢測器檢測流經(jīng)所述功率開關(guān)的電流以判斷負(fù)載是否低于預(yù)設(shè)值。
10.一種電源供應(yīng)器的控制方法，其特征在于，所述的控制方法包含下列步驟 (A)因應(yīng)控制信號切換功率開關(guān)以產(chǎn)生輸出電壓及輸出電流； (B)檢測負(fù)載狀態(tài)以產(chǎn)生第一信號； (C)檢測所述輸出電壓，與參考電壓比較以產(chǎn)生第二信號；以及 (D)根據(jù)所述第一信號及所述第二信號決定第三信號以停止切換所述功率開關(guān)。
11.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步驟B包含檢測所述輸出電流以判斷負(fù)載是否低于預(yù)定值。
12.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步驟B包含檢測所述控制信號以判斷負(fù)載是否低于預(yù)定值。
13.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步驟B包含檢測流經(jīng)所述功率開關(guān)的電流以判斷負(fù)載是否低于預(yù)設(shè)值。
14.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步驟D包含下列步驟 由所述第一信號或所述第二信號重設(shè)計(jì)時(shí)器；以及在所述計(jì)時(shí)器達(dá)到參考時(shí)間時(shí)觸發(fā)所述第三信號
全文摘要
一種電源供應(yīng)器及其控制方法，該電源供應(yīng)器包含切換式電源轉(zhuǎn)換器，因應(yīng)控制信號切換功率開關(guān)以產(chǎn)生輸出電壓及輸出電流；控制器，耦接該切換式電源轉(zhuǎn)換器，以供應(yīng)該控制信號；負(fù)載檢測器，耦接該切換式電源轉(zhuǎn)換器或控制器，檢測負(fù)載狀態(tài)以產(chǎn)生第一信號；電壓檢測器，耦接該切換式電源轉(zhuǎn)換器，檢測該輸出電壓，與參考電壓比較產(chǎn)生第二信號；以及禁能電路，耦接該負(fù)載檢測器、該電壓檢測器與該控制器，根據(jù)該第一信號及該第二信號決定第三信號以控制該控制器停止切換該功率開關(guān)。本發(fā)明利用上述的運(yùn)作模式，不需搭配價(jià)格較高的零件，同時(shí)避免不穩(wěn)定的疑慮，在降低電力損耗之下，同時(shí)兼具成本效益，增加產(chǎn)品競爭力。
文檔編號H02M3/157GK102684498SQ201110112478
公開日2012年9月19日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者劉國基, 張崇誠, 李彥德, 蔡富生, 黎光峰 申請人:立锜科技股份有限公司