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TW201728064A - 電源供應器及電源供應方法 - Google Patents

電源供應器及電源供應方法 Download PDF

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TW201728064A
TW201728064A TW105101883A TW105101883A TW201728064A TW 201728064 A TW201728064 A TW 201728064A TW 105101883 A TW105101883 A TW 105101883A TW 105101883 A TW105101883 A TW 105101883A TW 201728064 A TW201728064 A TW 201728064A
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regulator
controller
power
capacitor
charging
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TW105101883A
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TWI551016B (zh
Inventor
zhi-liang Wang
Shu-Jia Lin
jin-sheng Yu
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Inno-Tech Co Ltd
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Abstract

本發明係一種電源供應器及電源供應方法，包括輸入充電單元、輸入濾波單元、調節單元、變壓器、控制器、輸出單元、輸出電容、切換單元以及回授單元，用以將外部的交流電源轉換成具適當電壓及輸出功率的輸出電源。調節單元包含串接的調節電容及調節器，用以連接至輸入濾波單元，且調節器是在控制器的控制下而操作在啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式中。因此，本發明可解決開機時突湧電流的問題，尤其是使用數位操作方式的控制器，可藉更新韌體、軟體程式而符合實際需要，非常具有彈性。

Description

電源供應器及電源供應方法
本發明係有關於一種電源供應器及電源供應方法，尤其是利用串接的調節電容及調節器而並聯連接至輸入整流單元，且由控制器控制調節器，使得輸入整流單元所產生的整流電壓過高時，調節器為開路，藉以關閉調節電容到接地的導通路徑，防止過大輸入電壓損壞電氣元件，提供保護功能。
電源供應器是電氣產業中很重要的裝置，主要在於供應穩定的電源，包含適當的電壓、電流、功率，尤其是需要在輸入電源、負載持續或突發變化下能正常工作。例如，在開機時常發生高達數十安，甚至數百安的瞬間突湧電流(Inrush Current)，使得瞬間能量超過保險絲的額定工作能量It，而導致保險絲熔斷，使得整體的電源供應無法正常工作，中斷系統的正常操作、功能。再者，突湧電流具有很高的電流峰值，會使得整流橋、開關電晶體，或箝位器線路上的半導體元件燒毀，甚至產生很大的雜訊干擾，影響共用電源的其他電子設備。
在一般習用技術中，常使用熱敏電阻(Thermistor)或稱為NTC電阻的電氣元件來抑制開機時的突湧電流。具體而言，熱敏電阻具有負溫度係數的特性，亦即，當熱敏電阻的溫度升高時，熱敏電阻的電阻值會降低，因此在要求不是很高的情況下，熱敏電阻是一種相當實用的解決手段，可有效抑制突湧電流。
進一步而言，熱敏電阻的工作原理是：將熱敏電阻串入交流線源或橋式整流器的直流江流排上；當電源供應器開機瞬間，由於Buck-CAP充電，輸入線上之阻抗約為電容之ESR與熱敏電阻之阻抗和，亦即ESR+RRT，此時，不會因阻抗過低而產生很大的電流；隨著電阻溫度之升高， 阻值也迅速下降至最低水平；當Buck-CAP充滿電荷後，不會因熱敏電阻的存在而產生太大的消耗。因此，熱敏電阻可確實改善對電源的效率。
然而，上述習知技術的缺點在於熱敏電阻本身還是具有阻值，所以不論熱敏電阻的阻值在正常工作時再小，還是會有阻抗存在，因此無法進一步提高電源供應器的整體操作效率。此外，為防止突湧電流的破壞，必須選用耐高壓的元件，使得硬體成本增加，不利於產業界的應用。
因此，非常需要一種電源供應器及電源供應方法，由控制器控制調節器而操作在啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式中，可降低開機時的突湧電流，達到延長元件壽命的目的，進而能解決上述習用技術的問題。
本發明之主要目的在於提供一種電源供應器，包括輸入充電單元、輸入濾波單元、調節單元、變壓器、控制器、輸出單元、輸出電容、切換單元以及回授單元，用以將外部的交流電源轉換成具適當電壓及輸出功率的輸出電源。
輸入單元包括保險絲、第一充電電阻、第二充電電阻及充電電容，調節單元包含調節電容及調節器，而變壓器主要包含一次側線圈、輔助線圈以及二次側線圈。此外，切換單元可由電晶體而實現，比如金氧半功率電晶體，並具有汲極、閘極以及源極。
具體而言，輸入充電單元的第一充電電阻及第二充電電阻為依序串接而跨接至交流電源，且第一充電電阻及第二充電電阻的串接點是連接至充電電容的一端，而充電電容的另一端為接地。交流電源在開機時，可對充電電容進行充電而產生充電電容電壓。
輸入濾波單元連接至第一充電電阻及第二充電電阻，用以將交流電源經濾波處理而轉換成穩定的輸入電源。調節單元的調節電容及調節器是相互串接而跨接至輸入濾波單元，且調節器連接至輸入濾波單元的一端為接地。
變壓器的一次側線圈的一端是連接至輸入濾波單元，用以接收輸入電源，而輔助線圈是藉感應一次側線圈、二次側線圈而產生輔助感 應電壓。再者，切換單元的汲極連接至一次側線圈，源極是連接至第一感測電阻的一端以及第二感測電阻的一端，而第一感測電阻的另一端為接地。此外，第二感測電阻的另一端連接至感測電容的一端，而感測電容的另一端為接地。
控制器包含控制器電源輸入端、回授信號端、調節控制端、驅動端及電流感測端，其中控制器電源輸入端連接至第一充電電阻及第二充電電阻的串接點，且輔助線圈的輔助感應電壓是經串接的整流電阻及整流二極體而連接至控制器電源輸入端。調節控制端連接調節器，用以控制調節器的啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式。驅動端是直接連接至切換單元的閘極或經限流/整流元件而連接至切換單元的閘極。電流感測端連接至第二感測電阻的另一端以及調節電容的一端，而調節電容的另一端為接地。
輸出單元連接二次測線圈，用以接收來自二次測線圈的電流，經濾波處理，並連接輸出電容而產生輸出電源。
回授單元連接輸出單元，利用輸出電源以產生回授信號，並傳送至控制器的回授信號端，形成回授控制迴路，提供控制器偵測並控制輸出電源。
更加具體而言，調節器在未開機時是進入啟始開路的工作模式，形成開路狀態，使得調節電容為懸浮狀態。當充電電容電壓在大於啟動電壓時，控制器啟動而工作，並控制調節器進入開機導通的工作模式，提供定電流源的電氣功能。接著，控制器判斷交流電源是否大於正常操作電壓。如果交流電源大於正常操作電壓，則控制器先控制調節器維持定電流功能，等待一段預設時間後再控制調節器進入短路正常操作的工作模式，使得調節器短路，同時，產生脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，經驅動端以控制切換單元。在正常操作的工作模式下，控制調節器為短路，控制器判斷交流電源是否大於過高電壓，而如果交流電源大於過高電壓，則關閉切換單元，並控制調節器進入過電壓開路保護的工作模式，使得調節器為該開路狀態，關閉調節電容到接地的路徑。
此外，本發明之另一目的在於提供一種電源供應方法，包括 以下的操作步驟：在系統進行開機後，由交流電源開始供電，且交流電源對充電電容進行充電而形成充電電容電壓，而調節器在未開機時是進入啟始開路的工作模式，形成開路狀態，使得調節電容為懸浮狀態，且調節電容未電氣連接至接地；判斷充電電容電壓是否大於啟動電壓，如果是，則控制器被啟動，並且調節器是在控制器的控制下而進入開機導通的工作模式，提供定電流源的電氣功能；控制器判斷交流電源是否大於正常操作電壓，而如果大於正常操作電壓，則控制器先控制調節器維持定電流功能，等待一段預設時間後再控制調節器進入短路正常操作的工作模式，使得調節器短路，並由控制器產生脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，經驅動端以控制切換單元；在正常操作的工作模式下，控制調節器為短路，控制器判斷交流電源是否大於過高電壓，而如果大於過高電壓，則控制器關閉切換單元，並控制調節器進入過電壓開路保護的工作模式，使得調節器被切換成開路狀態，進而關閉調節電容到接地的路徑，藉以降低輸出電源，且充電電容電壓下降；判斷充電電容電壓是否下降到過低電壓，而如果下降到過低電壓，則回到一開始開機後由交流電源開始供電的步驟，並重覆上述的電氣操作。
因此，本發明的調節器串接至調節電容，可控制調節電容到接地的導通路徑，使得調節器在控制器的控制下具有啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式，分別達到，開路、定電流源、短路、開路的電氣狀態，可防止過大輸入電壓損壞電氣元件，提供過電壓保護功能。此外，藉控制器控制調節器，降低開機時的突湧電流)，達到延長元件壽命的目的，尤其是省略熱敏電阻，節省整體的硬體材料成本。
10‧‧‧輸入濾波單元
20‧‧‧調節單元
30‧‧‧控制器
40‧‧‧輸出單元
50‧‧‧切換單元
60‧‧‧回授單元
A‧‧‧調節器
C1‧‧‧充電電容
C2‧‧‧調節電容
C3‧‧‧感測電容
Co‧‧‧輸出電容
COMP‧‧‧回授信號端
CS‧‧‧電流感測端
CTL‧‧‧調節控制端
D1‧‧‧整流二極體
GATE‧‧‧驅動端
FU‧‧‧保險絲
K1、K2、K3、K4‧‧‧波形區域
LAUX‧‧‧輔助線圈
LP‧‧‧一次側線圈
LS‧‧‧二次側線圈
R1‧‧‧第一充電電阻
R2‧‧‧第二充電電阻
RC‧‧‧整流電阻
RCS1‧‧‧第一感測電阻
RCS2‧‧‧第二感測電阻
TR‧‧‧變壓器
UP‧‧‧輸入充電單元
V1‧‧‧充電電容電壓
VAC‧‧‧交流電源
VDD‧‧‧控制器電源輸入端
VIN‧‧‧輸入電源
Vo‧‧‧輸出電源
S10~S94‧‧‧步驟
第一圖顯示本發明第一實施例電源供應器的示意圖。
第二圖顯示本發明第一實施例電源供應器的操作波形圖。
第三圖顯示本發明第二實施例電源供應方法的示意圖。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第一圖，本發明第一實施例電源供應器的示意圖。如第一圖所示，本發明的電源供應器包括輸入充電單元UP、輸入濾波單元10、調節單元20、變壓器TR、控制器30、輸出單元40、輸出電容Co、切換單元50以及回授單元60，用以將外部的交流電源VAC轉換成具適當電壓及輸出功率的輸出電源Vo，可提供穩定電源，進而實現電源功應功能，其中輸入單元UP包括保險絲FU、第一充電電阻R1、第二充電電阻R2及充電電容C1，調節單元20包含調節電容C2及調節器A，而變壓器TR主要包含一次側線圈LP、輔助線圈LA以及二次側線圈LS。
較佳的，切換單元50可由電晶體而實現，比如金氧半(MOS)功率電晶體，並具有汲極、閘極以及源極，不過切換單元50並非以此為限，也可使用其他具驅動功能的電子元件，比如雙載子(Bipolar)電晶體，並具有集極、基極以及射極。為清楚說明本發明的特徵，以下將用MOS功率電晶體當作切換單元50。
此外，切換單元50的源極是連接至第一感測電阻RCS1的一端以及第二感測電阻RCS2的一端，而第一感測電阻RCS1的另一端為接地，且第二感測電阻RCS2的另一端連接至感測電容C3的一端，感測電容C3的另一端為接地。
具體而言，輸入充電單元UP的保險絲FU、第一充電電阻R1及第二充電電阻R2為依序串接而跨接至交流電源VAC，且第一充電電阻R1及第二充電電阻R2是當作分壓功能，其中第一充電電阻R1及第二充電電阻R2的串接點是連接至充電電容C1的一端以及控制器30的控制器電源輸入端VDD，而充電電容C1的另一端為接地。
輸入濾波單元10連接至第一充電電阻R1及第二充電電阻R2，用以將交流電源VAC經濾波處理而轉換成穩定的輸入電源VIN。不過，上述的輸入濾波單元10可由適當的電子元件組成，比如二極體、電容，是屬於一般習知技術，因而以下不作詳細說明。
再者，調節單元20的調節電容C2串接調節器A而跨接至輸入濾波單元10，且調節器A連接至輸入濾波單元10的一端為接地。較佳的，調節器A可由電晶體而實現，並具有啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式，且由控制器30的調節控制端CTL所控制。較佳的，調節器A是由電晶體而實現。
變壓器TR中一次側線圈LP的一端是連接至輸入濾波單元10，用以接收輸入電源VIN，且一次側線圈LP的另一端是連接至切換單元50的汲極。輔助線圈LAUX是藉感應一/二次側線圈LP/LS而產生輔助感應電壓，並經串接的整流電阻RC及整流二極體D1而連接至控制器30的控制器電源輸入端VDD，其中整流二極體D1的正極連接整流電阻RC，而整流二極體D1的負極連接控制器電源輸入端VDD。
控制器30的驅動端GATE是直接連接至切換單元50的閘極，或者是經由限流/整流元件而連接至連接切換單元50的閘極，用以控制切換單元50的導通、關閉，其中限流/整流元件可由二極體及電阻經並聯耦合而成，不過並未以此為限，亦即，能提供限流/整流功能電氣單元都屬於本發明的範圍。具體而言，當切換單元50被打開而導通時，電流流過一次側線圈LP及切換單元50，使得輔助線圈LAUX藉感應一次側線圈LP的電流而產生輔助感應電壓，但在切換單元50被關閉而開路時，輔助線圈LAUX的輔助感應電壓是藉感應二次側線圈LS的電流而產生。因此，輔助線圈LAUX的住要功能在於切換單元50導通時，可感應一次側線圈LP的電流，並在切換單元50關閉時，可感應二次側線圈LS的電流。
輸出單元40連接二次測線圈LS，用以接收來自二次測線圈LS的電流，並經濾波處理及連接輸出電容，進而產生輸出電源Vo。
回授單元60連接輸出單元40，利用輸出電源Vo以產生回授信號，並傳送至控制器30的回授信號端COMP，因而形成回授控制迴路，提供控制器30偵測並控制、調節輸出電源Vo。較佳的，回授單元60可包含光耦合器(用於二次測回授)，也可是變壓器輔助繞組(用於一次測回授)，藉以提供隔離式的回授方式。
更加具體而言，當開機而交流電源VAC一開始供電時，交 流電源VAC的電流會流過保險絲FU、第一充電電阻R1及第二充電電阻R2，並經由第一充電電阻R1及第二充電電阻R2的串接點對充電電容C1進行充電，使得串接點的充電電容電壓V1上升，且控制器30可經控制器電源輸入端VDD接收充電電容電壓V1以供一開機後所需的電力。不過，調節器A在未開機時是進入啟始開路的工作模式，進而形成開路狀態，使得調節電容C2為懸浮狀態，亦即調節電容C2未電氣連接至接地。
當充電電容電壓V1大於預設的啟動電壓(UVLO_ON)時，控制器30被啟動而開始工作，並且由控制器30控制調節器A而進入開機導通的工作模式，使得調節器A提供定電流源的電氣功能。接著，控制器30判斷交流電源VAC是否大於預設的正常操作電壓(brown in)，比如85V，而如果交流電源VAC大於正常操作電壓，則控制器30先等待一段預設時間後，再控制調節器A進入短路正常操作的工作模式，使得調節器A短路，同時產生脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，並經驅動端GATE以控制切換單元50。在短路正常操作的工作模式下，控制器30判斷交流電源VAC是否大於預設的過高電壓(ACOVP)，比如280V，而如果交流電源VAC大於過高電壓，則關閉切換單元50，並控制調節器A進入過電壓開路保護的工作模式，使得調節器A被切換成開路狀態，並關閉調節電容C2到接地的路徑，藉以提供系統完整的過電壓保護。
可進一步參考第二圖，本發明電源供應器的操作波形圖。如第二圖所示，波形區域K1表示充電電容電壓V1大於啟動電壓，因而控制器30開始工作，而由於充電電容電壓V1供電給控制器30，所以接著下降。波形區域K2表示交流電源VAC達到正常操作電壓，控制器30產生PWM驅動信號並經驅動端GATE以控制切換單元50。波形區域K3表示交流電源VAC大於過高電壓，使得控制器30產生PWM驅動信號，關閉切換單元50。此外，波形區域K4表示充電電容電壓V1大於啟動電壓，使得控制器30再次產生PWM驅動信號。
因此，本發明第一實施例的電源供應器可防止一開機時，高達數十安，甚至數百安的瞬間突湧電流(Inrush Current)對電氣元件的破壞，並可在正常操作時，隨時提供過電壓保護。
請參考第三圖，本發明第二實施例電源供應方法的示意圖，包含步驟S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80、S90、S92及S94，用以將交流電源轉換成輸出電源Vo，可提供穩定電源，實現電源功應功能。要注意的是，本發明的電源供應方法是依據第一圖電源供應器的硬體電氣結構而實現，因此請同時參考第一圖，不再贅述。
首先，本發明的電源供應方法是由步驟S10開始，其中系統進行開機，並由交流電源VAC開始供電，且交流電源VAC對充電電容C1進行充電而形成充電電容電壓V1，而調節器A在未開機時是進入啟始開路的工作模式，形成開路狀態，使得調節電容C2為懸浮狀態，亦即調節電容C2未電氣連接至接地。
接著，步驟S20判斷充電電容電壓V1是否大於過低電壓，如果是，則進入步驟S30，其中控制器30被啟動，並執行步驟S40，使得調節器A是在控制器30的控制下進入開機導通的工作模式，提供定電流源的電氣功能。
在步驟S40之後，可直接執行步驟S55，或是先進入步驟S50後再執行步驟S55，視實際需要而定，而圖式中是顯示其中一示範性實例，亦即在步驟S40後先進入步驟S50。
在步驟S50中由控制器30判斷交流電源VAC是否大於預設的正常操作電壓，而如果輸交流電源VAC大於正常操作電壓，則進入步驟S55，控制調節器維持定電流功能，並在等待一段預設時間後，進入步驟S60，由控制器30控制調節器A進入短路正常操作的工作模式，使得調節器A短路，並執行步驟S70，由控制器30產生脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，並經驅動端GATE以控制切換單元50。
要特別注意的是，上述步驟S55中進行等待一段預設時間的目的是在於確保調節電容C2已充飽，而不會在步驟S60切換成短路正常操作時，造成瞬間大電流(inrush current)，因此，控制器30可視實際電氣性能而調整預設時間。
接著，在步驟S80中由控制器30判斷交流電源VAC是否大於預設的過高電壓，而如果交流電源VAC大於過高電壓，則進入步驟S90， 由控制器30關閉切換單元50，並執行步驟S92，控制調節器A進入過電壓開路保護的工作模式，使得調節器A被切換成開路狀態，進而關閉調節電容C2到接地的路徑，可降低輸出電源Vo，以達到過電壓保護的目的，且此時的充電電容電壓V1下降。
進入步驟S94，判斷充電電容電壓V1是否下降到過低電壓，而如果充電電容電壓V1下降到過低電壓，則回到步驟S10，並重覆上述的電氣操作。
綜上所述，本發明的主要特點在於利用調節器串接至調節電容，藉以控制調節電容到接地的導通路徑，並在控制器的控制下，使得調節器可操作在啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式中，分別具有開路、定電流源、短路、開路的電氣狀態。由於在輸入整流單元所產生的整流電壓過高時，調節器被切換成開路狀態的過電壓開路保護之工作模式，因而關閉調節電容到接地的導通路徑，可防止過大輸入電壓損壞電氣元件，提供過電壓保護功能。因此，過電壓保護功能可關閉切換單元與電容的對地路徑，使得本發明電源供應器可選用具較小耐電壓特性的電氣元件，比如調節電容、切換單元等等，改善實際操作時的可靠度及耐用性。
此外，本發明的另一特點在於可藉控制器控制調節器，進而降低開機時的突湧電流(Inrush Current)，達到延長元件壽命的目的，可省略一般的熱敏電阻，節省整體的硬體材料成本，相當具有市場競爭力及產業利用性。尤其是，控制器以及調節器還可整合在同一積體電路(Integrated Circuit，IC)中，進一步簡化整體電路架構。控制器也可由微控制器或中央處理藉執行軔體程式及/或軟體程式而以數位操操作方式實現，不過本發明並未受限於此。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
10‧‧‧輸入濾波單元
20‧‧‧調節單元
30‧‧‧控制器
40‧‧‧輸出單元
50‧‧‧切換單元
60‧‧‧回授單元
A‧‧‧調節器
C1‧‧‧充電電容
C2‧‧‧調節電容
C3‧‧‧感測電容
Co‧‧‧輸出電容
COMP‧‧‧回授信號端
CS‧‧‧電流感測端
CTL‧‧‧調節控制端
D1‧‧‧整流二極體
GATE‧‧‧驅動端
FU‧‧‧保險絲
LAUX‧‧‧輔助線圈
LP‧‧‧一次側線圈
LS‧‧‧二次側線圈
R1‧‧‧第一充電電阻
R2‧‧‧第二充電電阻
RC‧‧‧整流電阻
RCS1‧‧‧第一感測電阻
RCS2‧‧‧第二感測電阻
TR‧‧‧變壓器
UP‧‧‧輸入充電單元
V1‧‧‧充電電容電壓
VAC‧‧‧交流電源
VDD‧‧‧控制器電源輸入端
VIN‧‧‧輸入電源
Vo‧‧‧輸出電源

Claims (9)

  1. 一種電源供應器，用以將一交流電源轉換成一輸出電源而實現電源功應功能，包括：一輸入充電單元，包含一保險絲、一第一充電電阻、一第二充電電阻以及一充電電容，該保險絲、該第一充電電阻及該第二充電電阻為依序串接而跨接至該交流電源，且該第一充電電阻及該第二充電電阻的一串接點是連接至該充電電容的一端，而該充電電容的一另一端為接地，且該交流電源在一開機時對該充電電容進行充電而產生一充電電容電壓；一輸入濾波單元，係連接至該第一充電電阻及該第二充電電阻，用以將該交流電源經濾波處理而轉換成穩定的一輸入電源；一調節單元，包含一調節電容及一調節器，該調節電容及該調節器串接而跨接至該輸入濾波單元，且該調節器連接至該輸入濾波單元的一端為接地；一變壓器，包含一一次側線圈、一輔助線圈以及一二次側線圈，該一次側線圈的一端是連接至該輸入濾波單元，用以接收該輸入電源，該輔助線圈是藉感應該一次側線圈、該二次側線圈而產生一輔助感應電壓；一切換單元，是由一電晶體而實現，並具有一汲極、一閘極以及一源極，且該汲極連接至該一次側線圈，該源極是連接至一第一感測電阻的一端以及一第二感測電阻的一端，而該第一感測電阻的一另一端為接地，且該第二感測電阻的一另一端連接至一感測電容的一端，該感測電容的一另一端為接地；一控制器，包含一控制器電源輸入端、一回授信號端、一調節控制端、一驅動端及一電流感測端，該控制器電源輸入端連接至該第一充電電阻及該 第二充電電阻的串接點，且該輔助線圈的輔助感應電壓是經串接的一整流電阻及一整流二極體而連接至該控制器電源輸入端，該調節控制端連接該調節器，用以控制該調節器的啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式，該驅動端是直接連接至該切換單元的閘極或經一限流/整流元件而連接至該切換單元的閘極，該電流感測端連接至該第二感測電阻的一另一端以及一調節電容的一端，而該調節電容的一另一端為接地；一輸出單元，係連接該二次測線圈，用以接收來自該二次測線圈的電流，經濾波處理，並連接一輸出電容而產生該輸出電源；以及一回授單元，連接該輸出單元，利用該輸出電源以產生一回授信號，並傳送至該控制器的回授信號端，形成一回授控制迴路，提供該控制器偵測並控制該輸出電源。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該回授單元包含一光耦合器或是一變壓器輔助繞組，藉以提供隔離式的回授方式，而該調節器是由一電晶體而實現，且該限流/整流元件為一二極體及一電阻經並聯耦合而成。
  3. 依據申請專利範圍第2所述之電源供應方法，其中該控制器以及該調節器是整合在同一積體電路(Integrated Circuit，IC)中。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該調節器在未開機時是 進入該啟始開路的工作模式而形成一開路狀態，使得該調節電容為懸浮狀態，當該充電電容電壓在大於一啟動電壓時，該控制器啟動而工作，並控制該調節器進入該開機導通的工作模式，提供一定電流源的電氣功能，接著該控制器等待一段預設時間後再控制該調節器進入該短路正常操作的工作模式，使得該調節器短路，同時產生一脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，經該驅動端以控制該切換單元，在該短路正常操作的該工作模式下，該控制器判斷該交流電源是否大於一過高電壓，而如果該交流電源大於該過高電壓，則關閉該切換單元，並控制該調節器進入該過電壓開路保護的工作模式，使得該調節器為該開路狀態，關閉該調節電容到接地的路徑。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之電源供應器，其中該控制器等待一段預設時間後控制該調節器以進入該短路正常操作的工作模式之前，先由該控制器判斷該交流電源是否大於一正常操作電壓，而如果該交流電源大於該正常操作電壓，則控制該調節器維持定電流功能。
  6. 一種電源供應方法，用以將一交流電源藉一電源供應器而轉換成一輸出電源而實現電源功應功能，該源供應器包括一輸入充電單元、一輸入濾波單元、一調節單元、一變壓器、一控制器、一輸出單元、一輸出電容、一切換單元以及一回授單元，其中該輸入充電單元包含一保險絲、一第一充電電阻、一第二充電電阻以及一充電電容，該保險絲、該第一充電電阻及該第二充電電阻為依序串接而跨接至該交流電源，且該第一充電電阻及該第二充電電阻的一串接點是連接至該充電電容的一端，而該充電電容的一另 一端為接地，且該交流電源在一開機時對該充電電容進行充電而產生一充電電容電壓，該輸入濾波單元係連接至該第一充電電阻及該第二充電電阻，用以將該交流電源經濾波處理而轉換成穩定的一輸入電源，該調節單元包含一調節電容及一調節器，該調節電容及該調節器串接而跨接至該輸入濾波單元，且該調節器連接至該輸入濾波單元的一端為接地，該變壓器包含一一次側線圈、一輔助線圈以及一二次側線圈，該一次側線圈的一端是連接至該輸入濾波單元，用以接收該輸入電源，該輔助線圈是藉感應該一次側線圈、該二次側線圈而產生一輔助感應電壓，該切換單元是由一電晶體而實現，並具有一汲極、一閘極以及一源極，且該汲極連接至該一次側線圈，該源極是連接至一第一感測電阻的一端以及一第二感測電阻的一端，而該第一感測電阻的一另一端為接地，且該第二感測電阻的一另一端連接至一感測電容的一端，該感測電容的一另一端為接地，該控制器包含一控制器電源輸入端、一回授信號端、一調節控制端、一驅動端及一電流感測端，該控制器電源輸入端連接至該第一充電電阻及該第二充電電阻的串接點，且該輔助線圈的輔助感應電壓是經串接的一整流電阻及一整流二極體而連接至該控制器電源輸入端，該調節控制端連接該調節器，用以控制該調節器的啟始開路、開機導通、短路正常操作、過電壓開路保護的工作模式，該驅動端是直接連接至該切換單元的閘極或經一限流/整流元件而連接至該切換單元的閘極，該電流感測端連接至該第二感測電阻的一另一端以及一調節電容的一端，而該調節電容的一另一端為接地，該輸出單元係連接該二次測線圈，用以接收來自該二次測線圈的電流，經濾波處理，並連接一輸出電容而產生該輸出電源，該回授單元連接該輸出單元，利用 該輸出電源以產生一回授信號，並傳送至該控制器的回授信號端，形成一回授控制迴路，提供該控制器偵測並控制該輸出電源，該電源供應方法係包括：步驟一，係在一系統進行開機後，由該交流電源開始供電，且該交流電源對該充電電容進行充電而形成該充電電容電壓，而該調節器在未開機時是進入一啟始開路的工作模式，形成開路狀態，使得該調節電容為懸浮狀態，且該調節電容未電氣連接至接地；步驟二，係判斷該充電電容電壓是否大於一啟動電壓，如果是，則該控制器被啟動，並且該調節器是在該控制器的控制下而進入一開機導通的工作模式，提供定電流源的電氣功能；步驟三，該控制器等待一段預設時間後再控制該調節器進入一短路正常操作的工作模式，使得該調節器短路，並由該控制器產生一脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，且經該驅動端以控制該切換單元；該控制器判斷該交流電源是否大於一正常操作電壓，而如果該交流電源大於該正常操作電壓，則先控制該調節器維持定電流功能，且該控制器等待一段預設時間後再控制該調節器進入一短路正常操作的工作模式，使得該調節器短路，並由該控制器產生一脈衝寬度調變(PWM)驅動信號，且經該驅動端以控制該切換單元；步驟四，係在該短路正常操作的工作模式下，該控制器判斷該交流電源是否大於一過高電壓，而如果該交流電源大於該過高電壓，則該控制器關閉該切換單元，並控制該調節器進入一過電壓開路保護的工作模式，使得該調節器被切換成開路狀態，進而關閉該調節電容到接地的路徑，藉以降低 該輸出電源，且該充電電容電壓下降；以及步驟五，係判斷該充電電容電壓是否下降到過低電壓，而如果該充電電容電壓下降到過低電壓，則回到該步驟一，並重覆上述的電氣操作。
  7. 依據申請專利範圍第6所述之電源供應方法，其中該步驟三進一步包括在該步驟二後先由該控制器判斷該交流電源是否大於一正常操作電壓，而如果該交流電源大於該正常操作電壓，則控制該調節器維持定電流功能。
  8. 依據申請專利範圍第6所述之電源供應方法，其中該調節器是由一電晶體而實現，而該限流壓流元件為一二極體及一電阻經並聯耦合，且該回授單元包含一光耦合器或是一變壓器輔助繞組，藉以提供隔離式的回授方式。
  9. 依據申請專利範圍第8所述之電源供應方法，其中該控制器以及該調節器是整合在同一積體電路中。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI675532B (zh) * 2019-02-26 2019-10-21 群光電能科技股份有限公司 電源轉換裝置
TWI704754B (zh) * 2019-12-11 2020-09-11 宏碁股份有限公司 電源供應器
TWI737292B (zh) * 2020-05-08 2021-08-21 通嘉科技股份有限公司 應用於電源轉換器短路保護的電壓模式控制器及其操作方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI755615B (zh) * 2017-11-09 2022-02-21 慧榮科技股份有限公司 控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片
TWI669583B (zh) 2017-11-09 2019-08-21 慧榮科技股份有限公司 控制流入電路模組之電流量的方法及相關的晶片
TWI678871B (zh) * 2018-08-07 2019-12-01 台達電子工業股份有限公司 電源轉換器
CN110971109B (zh) * 2019-04-30 2021-02-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 驱动控制模块、电路检测及控制方法
TWI721701B (zh) * 2019-12-10 2021-03-11 產晶積體電路股份有限公司 動態多功能電源控制器
CN113541513B (zh) * 2020-04-22 2022-08-05 产晶积体电路股份有限公司 时间参数控制方法
TWI701895B (zh) * 2020-04-22 2020-08-11 產晶積體電路股份有限公司 時間參數控制方法
CN113685963B (zh) * 2020-05-19 2023-08-04 海信空调有限公司 一种空调净化控制电路和空调器
CN114499192A (zh) * 2020-10-28 2022-05-13 产晶积体电路股份有限公司 调适性导通时间控制的电源控制系统
TWI758924B (zh) * 2020-10-28 2022-03-21 產晶積體電路股份有限公司 調適性導通時間控制的電源控制系統
TWI808584B (zh) * 2021-12-29 2023-07-11 力林科技股份有限公司 電源供應裝置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952293B2 (en) * 2008-04-30 2011-05-31 Lsi Industries, Inc. Power factor correction and driver circuits
US8339055B2 (en) * 2009-08-03 2012-12-25 Intersil Americas Inc. Inrush current limiter for an LED driver
EP2385747A3 (en) * 2010-05-08 2012-05-16 EMD Technologies, Inc. LED illumination systems
JP5601158B2 (ja) * 2010-11-02 2014-10-08 富士電機株式会社 スイッチング電源装置用半導体制御装置及びこれを使用したスイッチング電源装置
TWI442677B (zh) * 2011-05-30 2014-06-21 Noveltek Semiconductor Corp 電源供應器及其控制器
WO2013008537A1 (ja) * 2011-07-12 2013-01-17 富士電機株式会社 スイッチング電源装置の制御回路およびスイッチング電源
US9036383B2 (en) * 2012-09-19 2015-05-19 Fuji Electric Co., Ltd. Power supply device control circuit
TW201419934A (zh) * 2012-11-02 2014-05-16 Unity Opto Technology Co Ltd Ｌｅｄ驅動電路

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI675532B (zh) * 2019-02-26 2019-10-21 群光電能科技股份有限公司 電源轉換裝置
CN111614275A (zh) * 2019-02-26 2020-09-01 群光电能科技股份有限公司 电源转换装置
CN111614275B (zh) * 2019-02-26 2021-08-27 群光电能科技股份有限公司 电源转换装置
TWI704754B (zh) * 2019-12-11 2020-09-11 宏碁股份有限公司 電源供應器
TWI737292B (zh) * 2020-05-08 2021-08-21 通嘉科技股份有限公司 應用於電源轉換器短路保護的電壓模式控制器及其操作方法

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