本發(fā)明涉及一種電源供應(yīng)器，特別是涉及一種可提供低漣波輸出電壓、電流的電源供應(yīng)器。

背景技術(shù)：

一般的方波電源供應(yīng)器分為兩種產(chǎn)生方式，一為脈波形成網(wǎng)絡(luò)(Pulse Forming Network,PFN)，另一為切換式電源供應(yīng)器(Switched-Mode Power Supply,SMPS)。該脈波形成網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)主要是利用多級(jí)的被動(dòng)組件電容和電感彼此串并接組成的，如圖1所示，其電路連接方式將導(dǎo)致輸出電壓會(huì)有漣波的問題；而切換式電源供應(yīng)器則是利用脈寬調(diào)變與回授控制機(jī)制來完成，并通過將該切換頻率提高以達(dá)到低漣波的電壓、電流波形，但為了能實(shí)現(xiàn)提高切換頻率必須使用大功率的切換開關(guān)來達(dá)成，但由于適合做高頻切換的大功率開關(guān)組件都較無法耐高電壓及耐高電流，因此，使得切換式電源供應(yīng)器無法達(dá)到高功率的輸出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能以低切換頻率產(chǎn)生低漣波及高功率的輸出電壓的電源供應(yīng)器。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，包含一交流轉(zhuǎn)直流單元、一電感、一第一開關(guān)、一維持電路，及一輸出濾波電路。

該交流轉(zhuǎn)直流單元接收一交流電壓，并將該交流電壓進(jìn)行交流至直流轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生一直流的儲(chǔ)能電壓。

該電感具有一電連接該交流轉(zhuǎn)直流單元以接收該儲(chǔ)能電壓的第一端，及一第二端。

該第一開關(guān)包括一第一端、一第二端，及一控制端，該第一端電連接該電感的第二端、該第二端電連接該交流轉(zhuǎn)直流單元，而該控制端接收一第一控制信號(hào)，并根據(jù)該第一控制信號(hào)切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間，而于該電感的第二端產(chǎn)生一開關(guān)電壓。

該維持電路電連接該電感的第一端和第二端，以分別接收該儲(chǔ)能電壓及該開關(guān)電壓，且提供一維持電流，當(dāng)該第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，該維持電流正相關(guān)于該儲(chǔ)能電壓，當(dāng)該第一開關(guān)不導(dǎo)通時(shí)，該維持電流正相關(guān)于該開關(guān)電壓。

該輸出濾波電路電連接于該維持電路以接收該維持電流，且濾除該維持電流的噪聲成份以產(chǎn)生一低漣波的輸出電壓。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該交流轉(zhuǎn)直流單元包括一輸入濾波電路、一整流電路、一輸入開關(guān)組，及一儲(chǔ)能電容。

該輸入濾波電路接收該交流電壓，并將該交流電壓進(jìn)行濾波以提供一交流的濾波電壓。

該整流電路電連接該輸入濾波電路以接收該濾波電壓進(jìn)行整流，而得到一整流電壓。

該輸入開關(guān)組電連接該整流電路以接收該整流電壓，且切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間。

該儲(chǔ)能電容電連接該輸入開關(guān)組，且提供該儲(chǔ)能電壓。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該濾波電路具有一輸入電感，及一輸入電容。

該輸入電感具有一電連接該交流電壓的第一端，及一第二端。

該輸入電容具有一電連接該輸入電感的第二端的第一端，及一第二端。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該整流電路具有一第三二極管、一第四二極管、一第五二極管，及一第六二極管。

該第三二極管具有一電連接該輸入電感的第二端的陽極，及一陰極。

該第四二極管具有一電連接該第三二極管的陽極的陰極，及一陽極。

該第五二極管具有一電連接該輸入電容的第二端的陽極，及一電連接該第三二極管的陰極的陰極。

該第六二極管具有一電連接該第四二極管的陽極的陽極，及一電連接該第五二極管的陽極的陰極。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該輸入開關(guān)組具有一開關(guān)，及一電阻。

該開關(guān)具有一電連接該第三二極管的陰極的第一端、一第二端，及一接收一第三控制信號(hào)的控制端，且根據(jù)該第三控制信號(hào)切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間。

該電阻具有一電連接該開關(guān)的第二端的第一端，及一第二端。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該維持電路具有一第一二極管，及一第二二極管。

該第一二極管具有一電連接該儲(chǔ)能電容的陽極，及一電連接該輸出濾波電路的陰極。

該第二二極管具有一電連接該電感的第二端的陽極，及一電連接該第一二極管的陰極的陰極。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該輸出濾波電路包括一輸出電感，及一輸出電容。

該輸出電感具有一電連接該第一二極管的陰極的第一端，及一第二端。

該輸出電容具有一電連接該輸出電感的第二端的第一端，及一第二端，且該輸出電容的跨壓為該輸出電壓。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，還包含一分壓電路，該分壓電路并聯(lián)于該輸出電容，且將該輸出電壓分壓以產(chǎn)生一回授電壓。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，該分壓電路包括一第一參考電阻，及一第二參考電阻。

該第一參考電阻具有一電連接該輸出電容的第一端，及一第二端。

該第二參考電阻具有一電連接該第一參考電阻的第二端的第一端，及一電連接該輸出電容的第二端。

本發(fā)明的電源供應(yīng)器，還包含一第二開關(guān)，該第二開關(guān)具有一電連接該輸出電容的第一端、一電連接該第一開關(guān)的第二端的第二端，及一接收一第二控制信號(hào)的控制端，且根據(jù)該第二控制信號(hào)切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間。

本發(fā)明的有益效果在于利用該維持電路與該第一開關(guān)相配合，使該維持電路能持續(xù)提供該維持電流至該輸出濾波電路以產(chǎn)生該低漣波的輸出電壓。

附圖說明

本發(fā)明的其他的特征及功效，將于參照?qǐng)D式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中：

圖1是一電路圖，說明一現(xiàn)有的電源供應(yīng)器的電路圖；

圖2是一電路圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的一實(shí)施例；

圖3是一時(shí)序圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的該實(shí)施例的模式圖；

圖4是一電路圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的該實(shí)施例的模式一；

圖5是一電路圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的該實(shí)施例的模式二；

圖6是一波形圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的該實(shí)施例的輸出電壓；及

圖7是一波形圖，說明本發(fā)明電源供應(yīng)器的該實(shí)施例的輸出電壓和輸出電流。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明被詳細(xì)描述前，應(yīng)當(dāng)注意在以下的說明內(nèi)容中，類似的組件是以相同的編號(hào)來表示。

參閱圖2，本發(fā)明電源供應(yīng)器的一實(shí)施例適用于將一外部電源1所提供的一交流電壓轉(zhuǎn)換成一呈方波且為高功率低漣波的輸出電壓V_o，該電源供應(yīng)器包含一交流轉(zhuǎn)直流單元2、一電感L、一第一開關(guān)S1、一維持電路3、一輸出濾波電路4、一分壓電路5、一控制電路6，及一第二開關(guān)S2。

該交流轉(zhuǎn)直流單元2電連接該外部電源1的一第一端及一第二端，并包括一輸入濾波電路21、一整流電路22、一輸入開關(guān)組S_in，及一儲(chǔ)能電容C。

該輸入濾波電路21接收該交流電壓，并將該交流電壓進(jìn)行濾波以提供一交流的濾波電壓，該輸入濾波電路21具有一輸入電感L_i，及一輸入電容C_i。該輸入電感L_i具有一電連接該外部電源1的第一端以接收該交流電壓的第一端，及一第二端，而該輸入電容C_i具有一電連接該輸入電感L_i的第二端的第一端，及一電連接該外部電源1的第二端的第二端。

該整流電路22電連接該輸入濾波電路21，并接收該濾波電壓以進(jìn)行整流，而得到一整流電壓和一整流電流，該整流電路22具有一 第三二極管D3、一第四二極管D4、一第五二極管D5，及一第六二極管D6。

該第三二極管D3具有一電連接該輸入電感L_i的第二端的陽極，及一陰極。

該第四二極管D4具有一陽極，及一電連接該第三二極管D3的陽極的陰極。

該第五二極管D5具有一電連接該輸入電容C_i的第二端的陽極，及一電連接該第三二極管D3的陰極的陰極。

該第六二極管D6具有一電連接該第四二極管D4的陽極的陽極，及一電連接該第五二極管D5的陽極的陰極。

該輸入開關(guān)組S_in電連接該整流電路22以接收該整流電壓，該輸入開關(guān)組S_in具有一開關(guān)S3，及一電阻R。

該開關(guān)S3具有一電連接該第三二極管D3的陰極的第一端、一第二端，及一接收一第三控制信號(hào)的控制端。

該電阻R具有一電連接該開關(guān)S3的第二端的第一端，及一第二端。

該儲(chǔ)能電容C電連接該輸入開關(guān)組S_in，該儲(chǔ)能電容C具有一第一端，及一第二端，該第一端電連接該輸入開關(guān)組S_in的電阻R的第二端，而該第二端電連接該第六二極管D6的陽極。

其中，當(dāng)該輸入開關(guān)組S_in的開關(guān)S3導(dǎo)通時(shí)，該整流電流即會(huì)經(jīng)該輸入開關(guān)組S_in而對(duì)該儲(chǔ)能電容C進(jìn)行儲(chǔ)能，以使該儲(chǔ)能電容C的第一端產(chǎn)生一充電模式的儲(chǔ)能電壓V₁；而當(dāng)該儲(chǔ)能電壓V₁為一高電位時(shí)，該輸入開關(guān)組S_in的開關(guān)S3即不導(dǎo)通，此時(shí)的該儲(chǔ)能電容C則可進(jìn)行放電，因此，可通過該開關(guān)S3切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間，以對(duì)該儲(chǔ)能電容C進(jìn)行儲(chǔ)能而得到該直流儲(chǔ)能電壓V₁。

該電感L具有一電連接該交流轉(zhuǎn)直流單元2以接收該儲(chǔ)能電壓V₁的第一端，及一第二端。

該第一開關(guān)S1包括一第一端、一第二端，及一控制端。該第一端電連接該電感L的第二端，該第二端電連接該交流轉(zhuǎn)直流單元2的儲(chǔ)能電容C的第二端，及該控制端接收一第一控制信號(hào)，并根據(jù)該第一控制信號(hào)切換于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間，而于該電感L的第二端產(chǎn)生一開 關(guān)電壓V₂，該電感L的跨壓V_L為該儲(chǔ)能電壓V₁與該開關(guān)電壓V₂的壓差。

在本實(shí)施例該第一開關(guān)S1為一雙載子接面晶體管，且該第一開關(guān)S1的該第一端為一集極、該第二端為一射極、該控制端為一基極，且該第一開關(guān)S1的該第一端與該第二端間具有一諧振電容C_r。

該維持電路3電連接該電感L的該第一端和該第二端，以分別接收該儲(chǔ)能電壓V₁和該開關(guān)電壓V₂，而提供一維持電流I，該維持電路3具有一第一二極管D1，及一第二二極管D2，該第一二極管D1具有一電連接該儲(chǔ)能電容C的第一端的陽極，及一電連接該輸出濾波電路4的陰極；而該第二二極管D2具有一電連接該電感L的第二端的陽極，及一電連接該第一二極管D1的陰極的陰極。

該輸出濾波電路4電連接該維持電路3以接收該維持電流I，且濾除該維持電流I的噪聲成份以產(chǎn)生一低漣波的輸出電壓V_o。該輸出濾波電路4包括一輸出電感L_o，及一輸出電容C_o，該輸出電感L_o具有一電連接該第一二極管D1的陰極的第一端，及一第二端；而該輸出電容C_o具有一電連接該輸出電感L_o的第二端的第一端，及一第二端，且該輸出電容C_o的跨壓為該輸出電壓V_o。

該分壓電路5并聯(lián)于該輸出電容C_o，且將該輸出電壓V_o分壓以產(chǎn)生一回授電壓V_f，而該分壓電路5包括一第一參考電阻R_1f及一第二參考電阻R_2f。

該第一參考電阻R_1f具有一第一端，及一第二端，該第一端電連接該輸出電容C_o的第一端。

該第二參考電阻R_2f具有一第一端，及一第二端，該第一端電連接該第一參考電阻R_1f的第二端的第一端，而該第二端電連接該輸出電容C_o的第二端。

該第二開關(guān)S2具有一第一端、一第二端，及一控制端，該第一端電連接該輸出電容C_o的第二端的第一端，該第二端電連接該第一開關(guān)S1的第二端，及該控制端接收一第二控制信號(hào)。

在本實(shí)施例該第二開關(guān)S2為一雙載子接面晶體管，且該第二開關(guān)S2的該第一端為一集極、該第二端為一射極、該控制端為一基極。

該控制電路6電連接該儲(chǔ)能電容C的第一端以偵測(cè)該儲(chǔ)能電壓 V₁、電連接該分壓電路5的該第一參考電阻R_1f的第二端以偵測(cè)該回授電壓V_f，及電連接該分壓電路5的該第二參考電阻R_2f的第二端以偵測(cè)一相關(guān)于該回授電壓V_f的回授電流I_f，而該控制電路6即通過偵測(cè)到的該儲(chǔ)能電壓V₁、該回授電壓V_f，和該回授電流I_f來比較并產(chǎn)生供該第一開關(guān)S1的該控制端接收的該第一控制信號(hào)、該第二控制信號(hào)，及該第三控制信號(hào)。

該控制電路6通過該儲(chǔ)能電壓V1與一相關(guān)于該輸出電壓V_o的大小需求設(shè)定的第一設(shè)定值(圖未示)比較以控制該第一控制信號(hào)的輸出，當(dāng)該儲(chǔ)能電壓V1小于該第一設(shè)定值，則該控制電路6的該第一控制信號(hào)會(huì)使該第一開關(guān)S1導(dǎo)通；相反地，當(dāng)該儲(chǔ)能電壓V₁大于等于該第一設(shè)定值，則該控制電路6的該第一控制信號(hào)會(huì)使該第一開關(guān)S1不導(dǎo)通。

該控制電路6通過該輸出電壓Vo的一方波寬度與一相關(guān)于該輸出電壓Vo的該方波寬度的需求所設(shè)定的第二設(shè)定值(圖未示)來比較控制該第二控制信號(hào)的輸出，當(dāng)該輸出電壓Vo的該方波寬度小于該第二設(shè)定值，則該控制電路6的該第二控制信號(hào)會(huì)使該第二開關(guān)S2導(dǎo)通；相反地，當(dāng)該輸出電壓Vo的該方波寬度大于等于該第二設(shè)定值，則該控制電路6的該第二控制信號(hào)和該第一控制信號(hào)會(huì)使該第一開關(guān)S1和該第二開關(guān)S2同時(shí)不導(dǎo)通。

當(dāng)該儲(chǔ)能電壓V₁小于一第三設(shè)定值，則該控制電路6的該第三控制信號(hào)會(huì)使該輸入開關(guān)組S_in的開關(guān)S3導(dǎo)通；相反地，當(dāng)該儲(chǔ)能電壓V₁大于等于該第三設(shè)定值，則該控制電路6的該第三控制信號(hào)會(huì)使該輸入開關(guān)組S_in的開關(guān)S3不導(dǎo)通。

由于該輸入開關(guān)組S_in的開關(guān)S3導(dǎo)通至該儲(chǔ)能電容C的該儲(chǔ)能電壓V₁為高電位時(shí)即斷路，所以該下文中為了單純化電路分析，則忽略該輸入濾波電路21、該整流電路22，及該輸入開關(guān)組S_in，以下就該儲(chǔ)能電壓V₁的操作以兩個(gè)模式討論。

模式一：

參閱圖3和圖4，此時(shí)該第一開關(guān)S1和該第二開關(guān)S2導(dǎo)通，且該第一二極管D1導(dǎo)通，而該第二二極管D2不導(dǎo)通，該儲(chǔ)能電壓V₁經(jīng)由導(dǎo)通的該第一開關(guān)S1對(duì)該電感L進(jìn)行儲(chǔ)能。

該儲(chǔ)能電容C所提供的該儲(chǔ)能電壓V₁經(jīng)由該第一二極管D1而形成該維持電流I并輸出至該輸出電容C_o和一負(fù)載R_L，所以此時(shí)的該維持電流I即正相關(guān)于該儲(chǔ)能電壓V₁。當(dāng)該第一開關(guān)S1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為不導(dǎo)通時(shí)，模式一結(jié)束。

模式二：

同時(shí)參閱圖5，在此模式下該第一開關(guān)S1不導(dǎo)通，該第二開關(guān)S2導(dǎo)通，且該第一二極管D1不導(dǎo)通，而該第二二極管D2導(dǎo)通，更由于流經(jīng)該電感L的一電感電流I_L不能立即改變方向，所以該電感L的該電感電流I_L則持續(xù)續(xù)流以形成該維持電流I，此時(shí)，該儲(chǔ)能電壓V₁與該電感L則對(duì)該第一開關(guān)S1的諧振電容C_r進(jìn)行儲(chǔ)能而形成一流經(jīng)該諧振電容C_r的充電電流I_Cr，并于該電感L的該第二端形成該開關(guān)電壓V₂。

該開關(guān)電壓V₂經(jīng)由該第二二極管D2而形成該維持電流I并輸出至該輸出電容C_o和該負(fù)載R_L，并于該負(fù)載R_L的兩端形成該輸出電壓Vo，因此，該輸出電壓Vo和該維持電流I皆正相關(guān)于該開關(guān)電壓V₂。當(dāng)該第一開關(guān)S1由不導(dǎo)通轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，模式二結(jié)束。

綜上所述，本發(fā)明電源供應(yīng)器的該輸出電壓V_o和一輸出電流I_RL具有以下優(yōu)點(diǎn)：

低漣波：該維持電路3的存在可使該維持電流I能不間斷地供該輸出濾波電路4接收，而同時(shí)產(chǎn)生低漣波的輸出電壓V_o和輸出電流I_RL，如圖6及圖7所示。

高功率：由于本發(fā)明是通過切換于10KHz工作頻率的絕緣閘雙極晶體管切換開關(guān)來達(dá)成，以使本發(fā)明能達(dá)到輸出電壓V_o為424V，輸出電流I_RL為1296A的高瞬時(shí)功率550KW，如圖7所示，所以本發(fā)明確實(shí)能達(dá)到高輸出功率。

方波：利用該控制電路6控制該第一開關(guān)S1和該第二開關(guān)S2，使該輸出電壓Vo和該輸出電流I_RL維持為一方波。

功率開關(guān)組件：該第一開關(guān)S1和該第二開關(guān)S2為由雙極性接面型晶體管(Bipolar Junction Transistor,BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、可關(guān)斷晶閘管(Gate Turn-Off thyristor,GTO)等所構(gòu)成的主動(dòng)功率開 關(guān)，但不以此為限，其切換頻率可工作于1000Hz以下，所以本發(fā)明電源供應(yīng)器確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。

以上所述者，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明的范圍。