本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器供電電路，尤其涉及一種電源轉(zhuǎn)換器的控制單元供電的雙回路供電電路。

背景技術(shù)：

隨著科技日益進(jìn)步，現(xiàn)今移動(dòng)電話的功能越來越多樣化，再加上使用的普及率高，因此移動(dòng)電話對(duì)于其電池容量的要求也越來越高。如此，傳統(tǒng)充電時(shí)間較長的充電器已經(jīng)不能滿足使用者對(duì)于快速充電的要求。

為了減少充電器的充電時(shí)間，最常使用的方式是通過提高充電器的功率來實(shí)現(xiàn)。也因此，對(duì)于相同輸出電流的充電器而言，必須通過提高輸出電壓的方式來提高充電器的功率，進(jìn)而減少充電時(shí)間。對(duì)于多輸出電壓的充電器來說，通常具有的典型輸出電壓有5伏特、7伏特、9伏特或12伏特。因應(yīng)不同的使用需求，充電器所提供的輸出電壓大小也有所差異。舉例來說，當(dāng)充電器使用于常態(tài)充電操作，輸出電壓約為5伏特，然而，當(dāng)使用者將充電器應(yīng)用于快速充電時(shí)，則充電器的輸出電壓將提高為12伏特。

請(qǐng)參見圖4，該電路為一交流轉(zhuǎn)直流(ac/dc)電源轉(zhuǎn)換器，用以將一交流輸入電壓vin轉(zhuǎn)換為一直流輸出電壓vout。該直流輸出電壓vout可作為前述充電器輸出的充電電壓之用。

該交流轉(zhuǎn)直流電源轉(zhuǎn)換器需要在該交流輸出電壓vin與該直流輸出電壓vout電氣隔離，且通常以一變壓器單元tr實(shí)現(xiàn)。再者，該變壓器單元tr可被使用于該電源轉(zhuǎn)換器中，使得該電源轉(zhuǎn)換器成為一返馳式轉(zhuǎn)換器(flybackconverter)的組態(tài)。

該返馳式轉(zhuǎn)換器通過控制一功率開關(guān)qs的導(dǎo)通與截止，將輸入側(cè)的能量傳送至輸出側(cè)。具體而言，當(dāng)一控制信號(hào)，通常為一脈沖寬度調(diào)制(pwm)控制信號(hào)，控制該功率開關(guān)qs導(dǎo)通時(shí)，借由電流流過該變壓器單元tr的一初級(jí)繞組wpri，將能量儲(chǔ)存在該變壓器單元tr上。當(dāng)該功率開關(guān)qs控制為截止時(shí)，該變壓器單元tr所儲(chǔ)存的能量就傳送至該變壓器單元tr的一次級(jí)繞組wsen，完成將能量從輸入側(cè)傳送至輸出側(cè)。

再者，該返馳式轉(zhuǎn)換器的一控制器100是由該變壓器單元tr的一輔助繞組waux供電。該輔助繞組waux所產(chǎn)生的一感應(yīng)電壓vx與該輸出電壓vout之間存在著正比例的關(guān)系，即該感應(yīng)電壓vx與該輸出電壓vout的比例等于該輔助繞組waux的匝數(shù)與該次級(jí)繞組wsen的比例。

假設(shè)該輔助繞組waux的匝數(shù)與該次級(jí)繞組wsen的比例為3:1時(shí)。承前所述，當(dāng)作為充電器的該電源轉(zhuǎn)換器使用于常態(tài)充電操作時(shí)，該輸出電壓vout約為5伏特，此時(shí)該感應(yīng)電壓vx將為15伏特，亦即，該控制器100由15伏特的該感應(yīng)電壓vx供電。同樣地，當(dāng)作為充電器該電源轉(zhuǎn)換器操作與快速充電時(shí)，充電器的該輸出電壓vout提高到約為12伏特，此時(shí)該感應(yīng)電壓vx將為36伏特，亦即，該控制器100由36伏特的該感應(yīng)電壓vx供電。

由上述說明可知，因應(yīng)充電器不同使用的需求，對(duì)應(yīng)地，該電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓vout有所不同，因此，針對(duì)不同輸出電壓vout通過該變壓器單元tr耦合后，該輔助繞組waux對(duì)該控制器100的一電源腳位vdd所提供的供電電壓大小也有所不同。簡而言之。多個(gè)該輸出電壓vout對(duì)應(yīng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的供電電壓vdd。惟當(dāng)作為充電器的該電源轉(zhuǎn)換器操作于快速充電時(shí)，由于該輔助繞組waux提供給該控制器100的供電電壓較高，導(dǎo)致?lián)p耗較大，因而造成整體轉(zhuǎn)換器效率降低，以及增加耐壓、耐流與散熱設(shè)計(jì)的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路，解決電源轉(zhuǎn)換器操作于高輸出電壓時(shí)，存在電路損耗大，導(dǎo)致整體轉(zhuǎn)換效率降低，以及耐壓、耐流與散熱設(shè)計(jì)受到限制的問題。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提出技術(shù)方案為：

一種電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路，包括：

一輔助繞組，具有一全繞組端與一抽頭端，其中該全繞組端與一接地端之間提供一感應(yīng)電壓，該抽頭端與該接地端之間提供一抽頭電壓；

一供電電容，連接于該控制單元的一電源腳位與該接地端之間；以及

一供電選擇單元，具有一輸入側(cè)與輸出側(cè)，其中該輸入側(cè)連接該全繞組端與該抽頭端，該輸出側(cè)連接于該電源腳位以供電給該控制單元，其中該供電選擇單元在該感應(yīng)電壓大于或等于一閥值電壓時(shí)，選擇該感應(yīng)電壓對(duì)該供電電能充電儲(chǔ)能，在該感應(yīng)電壓小于該閥值電壓時(shí)，選擇該抽頭電壓對(duì)該供電電容充電儲(chǔ)能。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的有益效果為：本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路，對(duì)該控制單元提供不同的供電路徑。當(dāng)該電源轉(zhuǎn)換器操作于高輸出電壓時(shí)，該控制單元得以由較低的該抽頭電壓所供電，藉此，降低電路損耗，以提高整體轉(zhuǎn)換效率，并且有利于電路組件耐壓、耐流與散熱的設(shè)計(jì)更為彈性。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該供電選擇單元包括一開關(guān)元件，當(dāng)該感應(yīng)電壓大于或者等于該閥值電壓，該開關(guān)元件導(dǎo)通，使該感應(yīng)電壓對(duì)該控制單元供電；當(dāng)該感應(yīng)電壓小于該閥值電壓，該開關(guān)元件截止，使該抽頭電壓對(duì)該控制單元供電。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該全繞組端與該接地端之間具有一全繞組匝數(shù)，該抽頭端與該接地端之間具有一抽頭繞組匝數(shù)，該感應(yīng)電壓與該抽頭電壓的比例等于該全繞組匝數(shù)與該抽頭組匝數(shù)的比例。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該變壓器單元更包括與該輔助繞組電磁耦合的一次級(jí)繞組，該電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓與該感應(yīng)電壓的比例等于該次級(jí)繞組的匝數(shù)與該全繞組匝數(shù)的比例。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該供電選擇單元包括：

該開關(guān)元件，為一晶體管開關(guān)，具有一基極、一集電極以及一發(fā)射極；

一齊納二極管，該齊納二極管的一陰極與一陽極分別連接于該晶體管開關(guān)的該基極與該接地端；

一第一二極管，該第一二極管的一陰極與一陽極分別連接于該供電電容、該控制單元的該電源腳位與該晶體管開關(guān)的該發(fā)射極；

一第二二極管，該第二二極管的一陰極與一陽極分別連接于該第一二極管的該陰極與該輔助繞組的該抽頭端；

一第三二極管，該第三二極管的一陰極與一陽極分別連接于該晶體管開關(guān)的該集電極與該輔助繞組的該全繞組端；以及

一極間電阻，連接于該晶體管開關(guān)的該基極與該集電極之間。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該第三二極管的該陽極與該輔助繞組的該全繞組端之間連接有一第一限流電阻；該第二二極管的該陽極與該輔助繞組的該抽頭端之間連接有一第二限流電阻。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該供電選擇單元選擇該感應(yīng)電壓并通過一第一供電路徑對(duì)該供電電容充電儲(chǔ)能，該第一供電路徑有該全繞組端、該第一限流電阻、該第三二極管、該晶體管開關(guān)以及該第一二極管所構(gòu)成；該供電選擇單元選擇該抽頭電壓并通過一第二供電路徑對(duì)該供電電容充電儲(chǔ)能，該第二供電路徑由該抽頭端、該第二限流電阻以及該第二二極管所構(gòu)成。

本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，該控制單元為一脈沖寬度調(diào)制集成電路。

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得一深入且具體了解，然而所提供附圖僅提供參考與說明用，并非用來限制本發(fā)明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的電路方塊圖。

圖2為本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的電路圖

圖3為本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的完整電路圖。

圖4為熟知電源轉(zhuǎn)換器的電路圖。

附圖標(biāo)記說明：

10：控制單元20：供電選擇單元

tr：變壓器單元vdd：電源腳位

gnd：接地腳位waux：輔助繞組

wpri：初級(jí)繞組wsen：次級(jí)繞組

wf：全繞組端wt：抽頭端

np：第一匝數(shù)ns：第二匝數(shù)

na：第三匝數(shù)cvdd：供電電容

vaux：感應(yīng)電壓vtap：抽頭電壓

p1：第一供電路徑p2：第二供電路徑

q1：晶體管開關(guān)dz：齊納二極管

d1：第一二極管d2：第二二極管

d3：第三二極管rq：極間電阻

r1：第一限流電阻r2：第二限流電阻

vz：齊納電壓vin：輸入電壓

vout：輸出電壓qs：功率開關(guān)

100：控制器vx：感應(yīng)電壓

具體實(shí)施方式

以下配合附圖及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。

請(qǐng)參見圖1，揭露本發(fā)明一電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的電路方塊圖。該電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路用以提供一控制單元10所需的電源。其中該控制單元為一脈沖寬度調(diào)制集成電路(pwmic)。該電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路包含一變壓器單元tr(配合圖3)的一輔助繞組waux、一供電電容cvdd以及一供電選擇單元20。

該輔助繞組waux具有一全繞組端wf與一抽頭端wt。該全繞組端wf與一接地端之間提供一感應(yīng)電壓vaux。該抽頭端wt與該接地端之間提供一抽頭電壓vtap。該供電電容cvdd連接于該控制單元10的一電源腳位vdd與該接地端之間。

該供電選擇單元20具有一輸入側(cè)與一輸出側(cè)，其中該輸入側(cè)連接該全繞組端wf與該抽頭端wt，該輸出側(cè)連接該控制單元10的該電源腳位vdd與該供電電容cvdd。

當(dāng)該感應(yīng)電壓vaux大于或等于一閥值電壓，該供電選擇單元20通過一第一供電路徑p1選擇該感應(yīng)電壓vaux，對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。反之，當(dāng)該感應(yīng)電壓vaux小于該閥值電壓，該供電選擇單元20通過一第二供電路徑p2選擇該抽頭電壓vtap對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。至于該電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的詳細(xì)操作容后說明。

請(qǐng)參見圖2，更進(jìn)一步揭露該供電選擇單元20的實(shí)施狀態(tài)下電路。該供電選擇單元20主要包含一晶體管開關(guān)q1、一齊納二極管(zenerdiode)dz、一第一二極管d1以及一第二二極管d2。在本實(shí)施例中，該晶體管開關(guān)q1可為一雙載子接面晶體管(bipolarjunctiontransistor,bjt)，其具有一基極、一集電極以及一發(fā)射極。

該齊納二極管dz具有一陽極與一陰極，該陰極連接該晶體管開關(guān)q1的該基極，該陽極連接該接地端，于逆向偏壓操作下提供一齊納電壓vz。該第一二極管d1具有一陽極與一陰極，該陽極連接該晶體管開關(guān)q1的該發(fā)射極，該陰極連接該控制單元10的該電源腳位vdd與該供電電容cvdd的非接地端。

該第二二極管d2具有一陽極與一陰極，該陰極連接該控制單元10的該電源腳位vdd與該供電電容cvdd的非接地端，該陽極連接該輔助繞組waux的該抽頭端wt。然而，在實(shí)際電路應(yīng)用上，會(huì)限制流經(jīng)該第二二極管d2的電流大小，因此，通常在該第二二極管d2與該抽頭端wt之間連接一第二限流電阻r2。

該晶體管開關(guān)q1的該集電極連接一第三二極管d3的陰極，且該第三二極管d3的陽極連接一第一限流電阻r1，然后再連接該輔助繞組waux的該全繞組端wf。此外，該晶體管開關(guān)q1的該集電極與該基極之間連接一極間電阻rq。

配合參見圖3，為本發(fā)明電源轉(zhuǎn)換器的完整電路圖。該變壓器單元tr更包含與該輔助繞組waux電磁耦合的一初級(jí)繞組wpri與一次級(jí)繞組

wsen。其中該初級(jí)繞組wpri電性連接該電源轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)的電路，該次級(jí)繞組wsen則電性連接該電源轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)的電路。彼此電磁耦合的繞組之間wpri，wsen，waux的電壓關(guān)系與其繞組的匝數(shù)成正比的關(guān)系。亦即，若該初級(jí)繞組wpri的匝數(shù)為一第一匝數(shù)np，該次級(jí)繞組wsen的匝數(shù)為一第二匝數(shù)ns，以及該輔助繞組waux的匝數(shù)為一第三匝數(shù)na，因此該次級(jí)繞組wsen兩端的電壓與該輔助繞組waux兩端的電壓比例為ns：na。

由于該電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓vout等于該次級(jí)繞組wsen兩端的電壓，因此該輸出電壓vout與該輔助繞組waux兩端的電壓比例為ns:na。一旦該輸出電壓vout不同，通過該變壓器單元tr的電磁耦合，用以提供該控制單元10的該電源腳位vdd的供電電壓也不同。本發(fā)明根據(jù)不同的該輸出電壓vout，應(yīng)用該輔助繞組waux匝數(shù)的調(diào)整，以自動(dòng)切換對(duì)該控制單元10提供不同的供電路徑。

為方便說明該電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的操作，特以數(shù)值范例說明。假設(shè)該次級(jí)繞組wsen的該第二匝數(shù)ns與該輔助繞組waux的該第三匝數(shù)na的比例為1:3。此外，假設(shè)該抽頭端wt位于該輔助繞組waux的中心抽頭位置，如此該感應(yīng)電壓vaux與該抽頭電壓vtap的比例為2:1。當(dāng)該輸出電壓vout為5伏特時(shí)，該輔助繞組waux兩端的電壓，即該感應(yīng)電壓vaux為15伏特，且該抽頭電壓vtap為7.5伏特。同理，當(dāng)該輸出電壓vout為12伏特時(shí)，該感應(yīng)電壓vaux為36伏特，且該抽頭電壓vtap為18伏特。此外，假設(shè)該齊納二極管dz的該齊納電壓vz為15伏特以及該晶體管開關(guān)q1與各該二極管的順向壓降為0.7伏特。

根據(jù)上述電路組件參數(shù)，復(fù)請(qǐng)參見圖2，說明本發(fā)明該電源轉(zhuǎn)換器的雙回路供電電路的操作原理。以下針對(duì)該輸出電壓vout為低電壓(vout＝5伏特)與高電壓(vout＝12伏特)分述說明。但上述該輸出電壓vout的大小僅在于表達(dá)相對(duì)的高、低電壓值所舉的范例，并非用來限制本發(fā)明。

1、當(dāng)該輸出電壓vout為低電壓5伏特時(shí)，該輔助繞組waux的該全繞組端wf與該接地端之間的該感應(yīng)電壓vaux為15伏特，該抽頭端wt與該接地端之間的該抽頭電壓vtap為7.5伏特。在此狀態(tài)下，由于該齊納二極管dz為逆向偏壓，該晶體管開關(guān)q1的基極電壓大小為該齊納電壓vz等于15伏特，因此該晶體管開關(guān)q1的基集極接面(bcj)為順偏。再者，由于該抽頭電壓vtap為7.5伏特，因此該晶體管開關(guān)q1的基射極接面(bej)也為順偏，該晶體管開關(guān)q1為飽和區(qū)(saturationregion)操作，作用為開關(guān)的導(dǎo)通(on)狀態(tài)。

再者，由于該第二二極管d2的陰極電壓(約為15-2×0.7＝13.6伏特)大于該第二二極管d2的陽極電壓(約為7.5伏特)，因此該第二二極管d2為截止?fàn)顟B(tài)。故此，該供電選擇單元20通過該第一供電路徑p1，選擇該感應(yīng)電壓vaux對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。其中該第一供電路徑p1由該全繞組端wf、該第一限流電阻r1、該第三二極管d3、該晶體管開關(guān)q1以及該第一二極管d1所構(gòu)成。

2、當(dāng)該輸出電壓vout為高電壓12伏特時(shí)，該感應(yīng)電壓vaux為36伏特，該抽頭電壓vtap為18伏特。在此狀態(tài)下，由于該齊納二極管dz為逆向偏壓，該晶體管開關(guān)q1的基極電壓大小為該齊納電壓vz等于15伏特，因此該晶體管開關(guān)q1的基集極接面(bcj)為順偏。再者，由于該抽頭電壓vtap為18伏特，因此該晶體管開關(guān)q1的基射極接面(bej)也為逆偏，故此，該晶體管開關(guān)q1為截止區(qū)(cutoffregion)操作，作用為開關(guān)的截止(off)狀態(tài)。

再者，由于該第二二極管d2的陰極電壓(約為15-2×0.7＝13.6伏特)小于該第二二極管d2的陽極電壓(約為18伏特)，因此該第二二極管d2為導(dǎo)通狀態(tài)。故此，該供電選擇單元20通過該第二供電路徑p2，選擇該抽頭電壓vtap為對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。其中該第二供電路徑p2由該抽頭端wt、該第二限流電阻r2以及該第二二極管d2所構(gòu)成。

復(fù)請(qǐng)參見圖3，該電源轉(zhuǎn)換器將一輸入電壓vin轉(zhuǎn)換為該輸出電壓vout。在本實(shí)施例中，該輸入電壓vin為一交流電壓，通過返馳式交流轉(zhuǎn)直流(ac/dcflyback)操作，將該(交流)輸入電壓vin轉(zhuǎn)換為該(直流)輸出電壓vout。對(duì)于該控制單元10的供電，則針對(duì)不同該輸出電壓vout大小，提供不同的供電大小。承前所述，當(dāng)該輸出電壓vout為低電壓時(shí)，該供電選擇單元20通過該第一供電路徑p1，選擇該感應(yīng)電壓vaux對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。反之，當(dāng)該輸出電壓vout為高電壓時(shí)，該供電選擇單元20通過該第二供電路徑p2，選擇該抽頭電壓vtap對(duì)該供電電容cvdd充電儲(chǔ)能，以通過該電源腳位vdd對(duì)該控制單元10供電。

綜上所述，本發(fā)明具有以下的特征與優(yōu)點(diǎn)：

針對(duì)該電源轉(zhuǎn)換器操作于不同該輸出電壓vout的情況，通過該雙回路供電電路自動(dòng)切換對(duì)該控制單元10提供不同的供電路徑：當(dāng)該輸出電壓vout為低電壓時(shí)，該全繞組端wf所提供的該感應(yīng)電壓vaux對(duì)該控制單元10供電；當(dāng)該輸出電壓vout為高電壓時(shí)，該抽頭端wt所提供的該抽頭電壓vtap對(duì)該控制單元10供電。亦即，即便該電源轉(zhuǎn)換器操作于高輸出電壓vout時(shí)，例如應(yīng)用于快速充電操作，該控制單元10得以由較低的該抽頭電壓vtap，而非該感應(yīng)電壓vaux所供電，藉此，降低電路損耗，以提高整體轉(zhuǎn)換效率，并且有利于電路組件耐壓、耐流與散熱的設(shè)計(jì)更為彈性。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。