專利名稱：電源供應(yīng)裝置及電源供應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電源供應(yīng)裝置及其控制方法，特別是有關(guān)于一種可根據(jù)一切換節(jié)點的電壓來產(chǎn)生輸出電壓的電源供應(yīng)裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前的各種電子產(chǎn)品中，除了強(qiáng)調(diào)效能的精進(jìn)，對于電源的需求也一直在增加中。為了滿足電源的需求，電子產(chǎn)品的內(nèi)部通常具有電源供應(yīng)裝置，用以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。然而，在效能與電源同步的成長之下，潛藏的功率損耗及電磁干擾(EMI)問題也日益嚴(yán)重，并且難以解決
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種電源供應(yīng)裝置，用以產(chǎn)生一輸出電壓，并包括一第一開關(guān)模塊、一第二開關(guān)模塊、一檢測模塊、一脈寬調(diào)制模塊以及一儲能濾波模塊。第一開關(guān)模塊耦接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間。第二開關(guān)模塊耦接于切換節(jié)點與一第二電壓源之間。檢測模塊檢測切換節(jié)點的電壓。脈寬調(diào)制模塊根據(jù)檢測模塊的檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予第一開關(guān)模塊。儲能濾波模塊處理切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生輸出電壓。本發(fā)明的另一方面提供一種電源供應(yīng)方法，用以提供一輸出電壓，并適用于一第一開關(guān)模塊以及一第二開關(guān)模塊。第一開關(guān)模塊稱接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間。第二開關(guān)模塊耦接于該切換節(jié)點與一第二電壓源之間。此方法包括檢測切換節(jié)點的電壓；根據(jù)檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予第一開關(guān)模塊；以及處理切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生輸出電壓。為讓本發(fā)明的特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖I為本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置的一可能實施例。圖2、3為本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置的其它可能實施例。圖4為本發(fā)明的電源供應(yīng)方法的一可能實施例。[主要元件標(biāo)號說明]100、200、300 :電源供應(yīng)裝置；110、130、210、230、310、330 :開關(guān)模塊；150、250、350 :檢測模塊；170、270、370 :脈寬調(diào)制模塊；190,290,390 :儲能濾波模塊；111 P型晶體管；131、211 N型晶體管；151、251:比較器；153、253 :可變電阻；
171、173、371 :驅(qū)動器；191:電感；193、203、303 :電容；201、301 : 二極管；
101、205、305 :電壓節(jié)點；Vin、Gnd :輸入電壓；SN :切換節(jié)點；Vkef :預(yù)設(shè)值；So :輸出信號；Vop :操作電壓；SPWM1、SPWM2 :脈寬調(diào)制信號。
具體實施例方式圖I為本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置的一可能實施例。在本實施例中，電源供應(yīng)裝置100可進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，用以產(chǎn)生一輸出電壓Vout予一負(fù)載(未顯示)。在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換的過程中，電源供應(yīng)裝置100可抑制電源轉(zhuǎn)換過程的諧波(ringing)現(xiàn)象及EMI問題。如圖所示，電源供應(yīng)裝置100包括開關(guān)模塊110、130、檢測模塊150、脈寬調(diào)制模塊170以及儲能濾波模塊190。開關(guān)模塊110耦接于一第一電壓源(未顯示)與切換節(jié)點SN之間，其中第一電壓源可例如提供輸入電壓Vin予開關(guān)模塊110。開關(guān)模塊130耦接于切換節(jié)點SN與一第二電壓源(未顯示)之間，其中第二電壓源可例如提供一輸入電壓Gnd予開關(guān)模塊130。在一可能實施例中,輸入電壓Vin大于輸入電壓Gnd,其中輸入電壓Gnd為一接地電壓。本發(fā)明不限定開關(guān)模塊110及130的實施方式。在一可能實施例中，開關(guān)模塊110及130是由晶體管所構(gòu)成。舉例而言，開關(guān)模塊110及130均為P型或N型晶體管，或是開關(guān)豐旲塊110及130的一者為P型晶體管，而另一者為N型晶體管。在本實施例中，開關(guān)模塊110為一 P型晶體管111，開關(guān)模塊130為一 N型晶體管131。如圖所示，P型晶體管111的柵極接收一脈寬調(diào)制信號Spwmi，其源極接收輸入電壓Vin，其漏極耦接切換節(jié)點SN。N型晶體管131的柵極接收另一脈寬調(diào)制信號Spwm2，其源極接收輸入電壓Gnd，其漏極耦接切換節(jié)點SN。檢測模塊150檢測切換節(jié)點SN的電壓。脈寬調(diào)制模塊170根據(jù)檢測模塊150的檢測結(jié)果，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號Spwmi予開關(guān)模塊110。在本實施例中，檢測模塊150是獨立于脈寬調(diào)制模塊170之外。在其它可能實施例中，檢測模塊150可集成于脈寬調(diào)制模塊170之中。本發(fā)明并不限制檢測模塊150的電路結(jié)構(gòu)。只要能夠檢測切換節(jié)點SN的電壓，并可根據(jù)檢測結(jié)果，使得脈寬調(diào)制模塊170產(chǎn)生相對應(yīng)的脈寬調(diào)制信號Spwmi予開關(guān)模塊110的電路結(jié)構(gòu)，均可作為檢測模塊150。在本實施例中，檢測模塊150包括比較器151以及可變電阻153。如圖所示，可變電阻153耦接脈寬調(diào)制模塊170。比較器151將切換節(jié)點SN的電壓與一預(yù)設(shè)值VKEF(例如為24V)作比較，并產(chǎn)生一輸出信號So，用以調(diào)整可變電阻153的阻抗。脈寬調(diào)制模塊170根據(jù)可變電阻153的阻抗，調(diào)整脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。舉例而言，當(dāng)比較器151得知切換節(jié)點SN的電壓小于預(yù)設(shè)值Vkef時，則減少可變電阻153的阻抗。因此，脈寬調(diào)制模塊170增加脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。相反地，當(dāng)比較器151得知切換節(jié)點SN的電壓大于預(yù)設(shè)值Vkef時，增加可變電阻153的阻抗。因此，脈寬調(diào)制模塊170降低脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。
在本實施例中，脈寬調(diào)制模塊170包括驅(qū)動器171及173。驅(qū)動器171根據(jù)可變電阻153的阻抗，產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號Spwmi，用以控制開關(guān)模塊110的導(dǎo)通與否。驅(qū)動器173根據(jù)操作電壓Vop，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號S·，用以控制開關(guān)模塊130的導(dǎo)通與否。儲能濾波模塊190對切換節(jié)點SN的電壓進(jìn)行儲能及濾波處理，用以產(chǎn)生輸出電壓Vout0在本實施例中，儲能濾波模塊190包括電感191以及電容193。電感191耦接于切換節(jié)點SN與電壓節(jié)點101之間。電容193耦接于電壓節(jié)點101與輸入電壓Gnd之間。電壓節(jié)點101用以輸出輸出電壓Vout。由于脈寬調(diào)制模塊170可根據(jù)切換節(jié)點SN的電壓，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力，故可降低驅(qū)動開關(guān)模塊110在操作時，所衍生出來的諧波現(xiàn)象以及EMI問 題。再者，在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換操作時，脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力被控制在最佳狀態(tài)，故可避免切換節(jié)點SN的電壓與輸入電壓Gnd間的壓差過大，進(jìn)而避免開關(guān)模塊130承受過大的壓差。圖2為本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置的另一可能實施例。圖2相似圖1，不同之處在于，電源供應(yīng)裝置200還包括二極管201及電容203，并且圖2的開關(guān)模塊210不同于圖I的開關(guān)模塊110。由于電源供應(yīng)裝置200的開關(guān)模塊230、檢測模塊250、脈寬調(diào)制模塊270及儲能濾波模塊290的操作原理與電源供應(yīng)裝置100的開關(guān)模塊130、檢測模塊150、脈寬調(diào)制模塊170及儲能濾波模塊190的操作原理相似，故不再贅述。在本實施例中，二極管201具有隔絕的功能，用以避免切換節(jié)點SN的電壓影響操作電壓Vop。另外，電容203可令切換節(jié)點SN處于一虛擬接地狀態(tài)，使得脈寬調(diào)制模塊270可正常地控制開關(guān)模塊210。如圖所示，二極管201耦接于一電壓節(jié)點205與可變電阻253之間，其中電壓節(jié)點205接收一操作電壓Vop。電容203耦接于可變電阻253與切換節(jié)點SN之間。在圖2中，開關(guān)模塊210是由一 N型晶體管211所構(gòu)成。N型晶體管211的柵極接收脈寬調(diào)制信號Spwmi，其漏極接收輸入電壓Vin，其源極耦接切換節(jié)點SN。N型晶體管211根據(jù)脈寬調(diào)制信號Spwmi而操作。舉例而言，當(dāng)N型晶體管211的柵極與源極間的壓差大于N型晶體管211本身的臨界電壓時，則可導(dǎo)通N型晶體管211。因此，切換節(jié)點SN的電壓約略等于輸入電壓Vin。當(dāng)切換節(jié)點SN的電壓大于一預(yù)設(shè)值Vkef時，比較器251產(chǎn)生一輸出信號So，用以增加可變電阻253的阻抗。因此，脈寬調(diào)制模塊270減少脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。相反地，當(dāng)比較器251得知切換節(jié)點SN的電壓小于預(yù)設(shè)值Vkef時，可變電阻253的阻抗根據(jù)輸出信號So而減少。因此，脈寬調(diào)制模塊270增加脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。由于脈寬調(diào)制模塊270可根據(jù)檢測模塊250的檢測結(jié)果，將脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力設(shè)定在最佳化狀態(tài)，故可適當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)模塊210，進(jìn)而使得切換節(jié)點SN的電壓位于一最佳范圍內(nèi)。因此，可避免切換節(jié)點SN的電壓與輸入電壓Gnd間的壓差過大。圖3為本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置的另一可能實施例。圖3相似圖2，不同之處在于，檢測模塊350是集成于脈寬調(diào)制模塊370之中。由于圖3的其它元件的操作方式與圖2相似，故不再贅述。在本實施例中，如圖所示，二極管301與電容303串聯(lián)于一電壓節(jié)點305與切換節(jié)點SN之間。電壓節(jié)點305用以接收一操作電壓Vop?？勺冸娮?53耦接于二極管301的陰極與驅(qū)動器371之間。驅(qū)動器371根據(jù)可變電阻353的阻抗，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整脈寬調(diào)制信號Spwmi的驅(qū)動能力。因此，可降低切換節(jié)點SN的諧波現(xiàn)象及EMI問題。圖4為本發(fā)明的電源供應(yīng)方法的一可能實施例。本發(fā)明的電源供應(yīng)方法用以提供一輸出電壓，并適用于一第一開關(guān)模塊以及一第二開關(guān)模塊。第一開關(guān)模塊I禹接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間。第二開關(guān)模塊耦接于切換節(jié)點與一第二電壓源之間。在一可能實施例中，第一電壓源提供一第一輸入電壓，而第二電壓源提供一第二輸入電壓，其中第二輸入電壓小于第一輸入電壓。首先，檢測切換節(jié)點的電壓(步驟S410)。在一可能實施例中，可將切換節(jié)點的電壓與一預(yù)設(shè)值作比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整一可變電阻的阻抗。舉例而言，當(dāng)切換節(jié)點的電壓大于預(yù)設(shè)值時，則增加可變電阻的阻抗。相反地，當(dāng)切換節(jié)點的電壓小于預(yù)設(shè)值時，則降低可變電阻的阻抗。 接著，根據(jù)檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予第一開關(guān)模塊(步驟S430)。舉例而言，若切換節(jié)點的電壓大于預(yù)設(shè)值時，可變電阻具有較大的阻抗。因此，產(chǎn)生驅(qū)動能力較小的第一脈寬調(diào)制信號。相反地，若切換節(jié)點的電壓小于預(yù)設(shè)值時，則可變電阻具有較小的阻抗。因此，產(chǎn)生驅(qū)動能力較大的第一脈寬調(diào)制信號。由于切換節(jié)點的電壓與第一脈寬調(diào)制信號的驅(qū)動能力有關(guān)，故通過控制第一脈寬調(diào)制信號的驅(qū)動能力，便可降低切換節(jié)點的諧波現(xiàn)象，進(jìn)而降低切換節(jié)點的EMI問題。然后，處理切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生一輸出電壓(步驟S450)。在一可能實施例中，可對切換節(jié)點的電壓進(jìn)行一儲能濾波操作，用以根據(jù)切換節(jié)點的電壓，產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷河枰回?fù)載。在其它可能實施例中，可根據(jù)一操作電壓，產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)制信號予第二開關(guān)模塊，用以導(dǎo)通或不導(dǎo)通第二開關(guān)模塊。由于切換節(jié)點的電壓被抑制在一最佳范圍內(nèi)，故可避免第二開關(guān)模塊承受過大的壓差。在另一可能實施例中，可設(shè)置一隔絕器，用以避免切換節(jié)點的電壓影響操作電壓。另外，亦可令該切換節(jié)點處于一虛擬接地狀態(tài)。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電源供應(yīng)裝置，用以產(chǎn)生一輸出電壓，包括 一第一開關(guān)模塊，耦接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間； 一第二開關(guān)模塊，耦接于該切換節(jié)點與一第二電壓源之間； 一檢測模塊，檢測該切換節(jié)點的電壓； 一脈寬調(diào)制模塊，根據(jù)該檢測模塊的檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予該第一開關(guān)豐旲塊；以及 一儲能濾波模塊，處理該切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生該輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)裝置，其中該檢測模塊包括 一可變電阻，耦接該脈寬調(diào)制模塊；以及 一比較器，將該切換節(jié)點的電壓與一預(yù)設(shè)值作比較，并產(chǎn)生一輸出信號，用以調(diào)整該可變電阻的阻抗，其中該脈寬調(diào)制模塊根據(jù)該可變電阻的阻抗，產(chǎn)生該第一脈寬調(diào)制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)裝置，其中該脈寬調(diào)制模塊包括 一第一驅(qū)動器，根據(jù)該可變電阻的阻抗，產(chǎn)生該第一脈寬調(diào)制信號；以及 一第二驅(qū)動器，根據(jù)一操作電壓，產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)制信號予該第二開關(guān)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，其中該第一及第二開關(guān)模塊分別為一P型晶體管以及一 N型晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，其中該第一及第二開關(guān)模塊分別為一第一N型晶體管以及一第二N型晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，還包括 一二極管，用以避免該切換節(jié)點的電壓影響該操作電壓；以及 一電容，令該切換節(jié)點處于一虛擬接地狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其中該二極管耦接于一電壓節(jié)點與該可變電阻之間，該電容耦接于該可變電阻與該切換節(jié)點之間，該電壓節(jié)點接收該操作電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其中該二極管與該電容串聯(lián)于一電壓節(jié)點與該切換節(jié)點之間，該電壓節(jié)點接收該操作電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)裝置，其中該檢測模塊集成于該脈寬調(diào)制模塊之中。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)裝置，其中該儲能濾波模塊包括 一電感，耦接于該切換節(jié)點與一電壓節(jié)點之間，該電壓節(jié)點用以輸出該輸出電壓；以及 一電容，耦接于該電壓節(jié)點與該第二電壓源之間。
11.一種電源供應(yīng)方法，用以提供一輸出電壓，并用于一第一開關(guān)模塊以及一第二開關(guān)模塊，該第一開關(guān)模塊耦接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間，該第二開關(guān)模塊耦接于該切換節(jié)點與一第二電壓源之間，該電源供應(yīng)方法包括 檢測該切換節(jié)點的電壓； 根據(jù)檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予該第一開關(guān)模塊；以及 處理該切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生該輸出電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源供應(yīng)方法，其中檢測該切換節(jié)點的電壓的包括 將該切換節(jié)點的電壓與一預(yù)設(shè)值作比較；以及 根據(jù)比較結(jié)果，調(diào)整一可變電阻的阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源供應(yīng)方法，還包括根據(jù)一操作電壓，產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)制信號予該第二開關(guān)模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源供應(yīng)方法，還包括設(shè)置一隔絕器，用以避免該切換節(jié)點的電壓影響該操作電壓；以及令該切換節(jié)點處于一虛擬接地狀態(tài)。
全文摘要
一種電源供應(yīng)裝置，用以產(chǎn)生一輸出電壓，并包括一第一開關(guān)模塊、一第二開關(guān)模塊、一檢測模塊、一脈寬調(diào)制模塊以及一儲能濾波模塊。第一開關(guān)模塊耦接于一第一電壓源與一切換節(jié)點之間。第二開關(guān)模塊耦接于切換節(jié)點與一第二電壓源之間。檢測模塊檢測切換節(jié)點的電壓。脈寬調(diào)制模塊根據(jù)檢測模塊的檢測結(jié)果，產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)制信號予第一開關(guān)模塊。儲能濾波模塊處理切換節(jié)點的電壓，用以產(chǎn)生輸出電壓。
文檔編號H02M1/44GK102957317SQ20111024396
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者吳德隆 申請人:緯創(chuàng)資通股份有限公司