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TW202518824A - 高輸出穩定度之電源供應器 - Google Patents

高輸出穩定度之電源供應器 Download PDF

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TW202518824A
TW202518824A TW112140727A TW112140727A TW202518824A TW 202518824 A TW202518824 A TW 202518824A TW 112140727 A TW112140727 A TW 112140727A TW 112140727 A TW112140727 A TW 112140727A TW 202518824 A TW202518824 A TW 202518824A
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Taiwan
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coupled
potential
node
diode
inductor
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TW112140727A
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Inventor
詹子增
Original Assignee
宏碁股份有限公司
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Abstract

一種高輸出穩定度之電源供應器，包括：一橋式整流器、一升壓電感器、一功率切換器、一第一輸出級電路、一切換電路、一變壓器、一諧振電容器、一第二輸出級電路，以及一偵測及控制電路，其中一電感電流可流經升壓電感器。當電感電流達到一相對最大值時，偵測及控制電路可額外於一延長時間內維持功率切換器之導通狀態。當電感電流達到一相對最小值時，偵測及控制電路可額外於延長時間內維持功率切換器之斷開狀態。

Description

高輸出穩定度之電源供應器
本發明係關於一種電源供應器，特別係關於一種高輸出穩定度之電源供應器。
電源供應器為筆記型電腦領域中不可或缺之元件。然而，若電源供應器之輸出穩定度不足，則很容易造成相關筆記型電腦之整體操作性能下滑。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。
在較佳實施例中，本發明提出一種高輸出穩定度之電源供應器，包括：一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位；一升壓電感器，接收該整流電位，其中一電感電流係流經該升壓電感器；一功率切換器，根據一第一驅動電位來選擇性地耦接該升壓電感器至一接地電位；一第一輸出級電路，耦接至該升壓電感器，並產生一中間電位；一切換電路，根據該中間電位、一第二驅動電位，以及一第三驅動電位來產生一切換電位；一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈，以及一第二副線圈，其中該變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器，而該主線圈係經由該漏電感器接收該切換電位；一諧振電容器，耦接至該激磁電感器，並提供一電容電位；一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈和該第二副線圈，並產生一輸出電位；以及一偵測及控制電路，監控該電感電流，並根據該電感電流和該電容電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位，以及該第三驅動電位；其中當該電感電流達到一相對最大值時，該偵測及控制電路將額外於一延長時間內維持該功率切換器之導通狀態；其中當該電感電流達到一相對最小值時，該偵測及控制電路將額外於該延長時間內維持該功率切換器之斷開狀態。
在一些實施例中，該橋式整流器包括：一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第一二極體之該陰極係耦接至一第一節點以輸出該整流電位；一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至該第一節點；一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；以及一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點；其中該升壓電感器具有一第一端和一第二端，該升壓電感器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該升壓電感器之該第二端係耦接至一第二節點。
在一些實施例中，該偵測及控制電路包括：一感測電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該感測電阻器之該第一端係耦接至該第二節點，該感測電阻器之該第二端係耦接至一第三節點，而該電感電流更流經該感測電阻器；以及一電流感測器，耦接至該感測電阻器，其中該電流感測器更分析該電感電流，以取得該相對最大值和該相對最小值並產生一偵測電位。
在一些實施例中，該功率切換器包括：一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第一驅動電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第三節點。
在一些實施例中，該第一輸出級電路包括：一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該第三節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一第四節點以輸出該中間電位；以及一第一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該切換電路包括：一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該第二驅動電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至一第五節點以輸出該切換電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點以接收該中間電位；以及一第三電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第三電晶體之該控制端係用於接收該第三驅動電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該第五節點。
在一些實施例中，該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點以接收該切換電位，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該主線圈具有一第一端和一第二端，該主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該諧振電容器具有一第一端和一第二端，該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點以輸出該電容電位，該諧振電容器之該第二端係耦接至該接地電位，該第一副線圈具有一第一端和一第二端，該第一副線圈之該第一端係耦接至一第八節點，該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點，該第二副線圈具有一第一端和一第二端，該第二副線圈之該第一端係耦接至該共同節點，而該第二副線圈之該第二端係耦接至一第九節點。
在一些實施例中，該第二輸出級電路包括：一第六二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第六二極體之該陽極係耦接至該第八節點，而該第六二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；一第七二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第七二極體之該陽極係耦接至該第九節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；以及一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
在一些實施例中，該偵測及控制電路更包括：一脈波寬度調變積體電路，根據該偵測電位來產生該第一驅動電位；以及一微控制器，產生該第二驅動電位和該第三驅動電位，並根據該電容電位來控制該脈波寬度調變積體電路。
在一些實施例中，該微控制器更儲存有一對照表，而該微控制器更根據該電容電位之一最高位準來查詢該對照表以決定該延長時間。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器100之示意圖。例如，電源供應器100可應用於桌上型電腦、筆記型電腦，或一體成形電腦。如第1圖所示，電源供應器100包括：一橋式整流器110、一升壓電感器LU、一功率切換器120、一第一輸出級電路130、一切換電路140、一變壓器150、一諧振電容器CR、一第二輸出級電路160，以及一偵測及控制電路170。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但電源供應器100更可包括其他元件，例如：一穩壓器或(且)一負回授電路。
橋式整流器110可根據一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2來產生一整流電位VR，其中第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2之間可形成具有任意頻率和任意振幅之一交流電壓。例如，交流電壓之頻率可約為50Hz或60Hz，而交流電壓之方均根值可約介於90V至264V之間，但亦不僅限於此。升壓電感器LU可接收整流電位VR，其中一電感電流IL可流經升壓電感器LU。功率切換器120可根據一第一驅動電位VG1來選擇性地將升壓電感器LU耦接至一接地電位VSS(例如：0V)。例如，若第一驅動電位VG1為一高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則功率切換器120可將升壓電感器LU耦接至接地電位VSS(亦即，功率切換器120可近似於一短路路徑)；反之，若第一驅動電位VG1為一低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則功率切換器120不會將升壓電感器LU耦接至接地電位VSS(亦即，功率切換器120可近似於一斷路路徑)。第一輸出級電路130係耦接至升壓電感器LU，並可產生一中間電位VE。切換電路140可根據中間電位VE、一第二驅動電位VG2，以及一第三驅動電位VG3來產生一切換電位VW。
變壓器150包括一主線圈151、一第一副線圈152，以及一第二副線圈153。變壓器150更可內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM，其中漏電感器LR、激磁電感器LM，以及主線圈151皆可位於變壓器150之同一側，而第一副線圈152和第二副線圈153則皆可位於變壓器150之相對另一側。主線圈151可經由漏電感器LR接收切換電位VW，而第一副線圈152和第二副線圈153則可回應於切換電位VW來進行操作。諧振電容器CR係耦接至激磁電感器LM，其中諧振電容器CR可提供一電容電位VP。例如，漏電感器LR、激磁電感器LM，以及諧振電容器CR三者可共同形成電源供應器100之一諧振槽(Resonant Tank)。第二輸出級電路160係耦接至第一副線圈152和第二副線圈153，並可產生一輸出電位VOUT。例如，輸出電位VOUT可為一直流電位，其電位位準可介於18V至22V之間，但亦不僅限於此。
偵測及控制電路270可監控電感電流IL和電容電位VP。接著，偵測及控制電路270可根據電感電流IL和電容電位VP來產生第一驅動電位VG1、第二驅動電位VG2，以及第三驅動電位VG3。當電感電流IL達到一相對最大值MAX時，偵測及控制電路170可額外於一延長時間TG內維持功率切換器120之導通狀態。當電感電流IL達到一相對最小值MIN時，偵測及控制電路170則可額外於一延長時間TG內維持功率切換器之斷開狀態。由於升壓電感器LU所儲存之能量會被提升，故此種設計將可避免電源供應器100回應於一動態負載而面臨能量不足之問題。根據實際量測結果，本發明所提之電源供應器100將可大幅提升其自身之輸出穩定度。
以下實施例將介紹電源供應器100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之電路圖。在第2圖之實施例中，在第2圖之實施例中，電源供應器200具有一第一輸入節點NIN1、一第二輸入節點NIN2，以及一輸出節點NOUT，並包括：一橋式整流器210、一升壓電感器LU、一功率切換器220、一第一輸出級電路230、一切換電路240、一變壓器250、一諧振電容器CR、一第二輸出級電路260，以及一偵測及控制電路270。電源供應器200之第一輸入節點NIN1和第二輸出節點NIN2可分別由一外部輸入電源處(未顯示)接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2，而電源供應器200之輸出節點NOUT則可用於輸出一輸出電位VOUT至一外部裝置，例如：一筆記型電腦(未顯示)。
橋式整流器210包括一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第三二極體D3，以及一第四二極體D4。第一二極體D1具有一陽極和一陰極，其中第一二極體D1之陽極係耦接至第一輸入節點NIN1，而第一二極體D1之陰極係耦接至一第一節點N1以輸出一整流電位VR。第二二極體D2具有一陽極和一陰極，其中第二二極體D2之陽極係耦接至第二輸入節點NIN2，而第二二極體D2之陰極係耦接至第一節點N1。第三二極體D3具有一陽極和一陰極，其中第三二極體D3之陽極係耦接至一接地電位VSS，而第三二極體D3之陰極係耦接至第一輸入節點NIN1。第四二極體D4具有一陽極和一陰極，其中第四二極體D4之陽極係耦接至接地電位VSS，而第四二極體D4之陰極係耦接至第二輸入節點NIN2。
升壓電感器LU具有一第一端和一第二端，其中升壓電感器LU之第一端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR，而升壓電感器LU之第二端係耦接至一第二節點N2。另外，一電感電流IL還可流經升壓電感器LU。
功率切換器220包括一第一電晶體M1。例如，第一電晶體M1可為一N型金氧半場效電晶體(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)。第一電晶體M1具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第一電晶體M1之控制端係用於接收一第一驅動電位VG1，第一電晶體M1之第一端係耦接至接地電位VSS，而第一電晶體M1之第二端係耦接至一第三節點N3。在一些實施例中，第三節點N3幾乎可等同於第二節點N2，其將於之後進行詳述。
第一輸出級電路230包括一第五二極體D5和一第一電容器C1。第五二極體D5具有一陽極和一陰極，其中第五二極體D5之陽極係耦接至第三節點N3，而第五二極體D5之陰極係耦接至一第四節點N4以輸出一中間電位VE。第一電容器C1具有一第一端和一第二端，其中第一電容器C1之第一端係耦接至第四節點N4，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。
切換電路240包括一第二電晶體M2和一第三電晶體M3。例如，第二電晶體M2和第三電晶體M3可各自為一N型金氧半場效電晶體。第二電晶體M2具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第二電晶體M2之控制端係用於接收一第二驅動電位VG2，第二電晶體M2之第一端係耦接至一第五節點N5以輸出一切換電位VW，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第四節點N4以接收中間電位VE。第三電晶體M3具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第三電晶體M3之控制端係用於接收一第三驅動電位VG3，第三電晶體M3之第一端係耦接至接地電位VSS，而第三電晶體M3之第二端係耦接至第五節點N5。
變壓器250包括一主線圈251、一第一副線圈252，以及一第二副線圈253，其中變壓器250更內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM。漏電感器LR和激磁電感器LM皆可為變壓器250製造時所附帶產生之固有元件，其並非外部獨立元件。漏電感器LR、主線圈251，以及激磁電感器LM皆可位於變壓器250之同一側(例如：一次側)，而第一副線圈252和第二副線圈253則皆可位於變壓器250之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。漏電感器LR具有一第一端和一第二端，其中漏電感器LR之第一端係耦接至第五節點N5以接收切換電位VW，而漏電感器LR之第二端係耦接至一第六節點N6。主線圈251具有一第一端和一第二端，其中主線圈251之第一端係耦接至第六節點N6，而主線圈251之第二端係耦接至一第七節點N7。激磁電感器LM具有一第一端和一第二端，其中激磁電感器LM之第一端係耦接至第六節點N6，而激磁電感器LM之第二端係耦接至第七節點N7。諧振電容器CR具有一第一端和一第二端，其中諧振電容器CR之第一端係耦接至第七節點N7以輸出一電容電位VP，而諧振電容器CR之第二端係耦接至接地電位VSS。例如，漏電感器LR、激磁電感器LM，以及諧振電容器CR三者可共同形成電源供應器200之一諧振槽。第一副線圈252具有一第一端和一第二端，其中第一副線圈252之第一端係耦接至一第八節點N8，而第一副線圈252之第二端係耦接至一共同節點NCM。例如，共同節點NCM可提供一共同電位，其可被視為另一接地電位，並可與前述之接地電位VSS相同或相異。第二副線圈253具有一第一端和一第二端，其中第二副線圈253之第一端係耦接至共同節點NCM，而第二副線圈253之第二端係耦接至一第九節點N9。
第二輸出級電路260包括一第六二極體D6、一第七二極體D7，以及一第二電容器C2。第六二極體D6具有一陽極和一陰極，其中第六二極體D6之陽極係耦接至第八節點N8，而第六二極體D6之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第七二極體D7具有一陽極和一陰極，其中第七二極體D7之陽極係耦接至第九節點N9，而第七二極體D7之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第二電容器C2具有一第一端和一第二端，其中第二電容器C2之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第二電容器C2之第二端係耦接至共同節點NCM。
偵測及控制電路270包括：一電流感測器(Current Sensor)272、一脈波寬度調變積體電路(Pulse Width Modulation Integrated Circuit，PWM IC)274、一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)276，以及一感測電阻器RS。
感測電阻器RS具有一第一端和一第二端，其中感測電阻器RS之第一端係耦接至第二節點N2，而感測電阻器RS之第二端係耦接至第三節點N3。因為感測電阻器RS係與升壓電感器LU作串聯耦接，所以前述之電感電流IL更可流經感測電阻器RS。必須理解的是，由於感測電阻器RS之電阻值非常小(例如，小於或等於1Ω)，故其幾乎可被視為一短路路徑，而第三節點N3將可幾乎等同於第二節點N2。
電流感測器272係分別耦接至感測電阻器RS之第一端和第二端，以偵測第二節點N2和第三節點N3之間之一電位差ΔV。根據歐姆定律，電流感測器272還可藉由將此電位差ΔV除以感測電阻器RS之電阻值來計算出電感電流IL之電流值。接著，電流感測器272更可分析電感電流IL，以取得其相對最大值MAX和相對最小值MIN並產生一偵測電位VD。在一些實施例中，偵測電位VD可記錄電感電流IL之各種相關資訊，例如：瞬時電流值、相對最大值MAX，以及相對最小值MIN，但亦不僅限於此。
脈波寬度調變積體電路274係耦接至電流感測器272。脈波寬度調變積體電路274可根據偵測電位VD來產生第一驅動電位VG1。例如，第一驅動電位VG1於電源供應器200剛初始化時可維持於一固定電位，而在電源供應器200進入正常使用階段後則可提供週期性之時脈波形。
微控制器276係耦接於脈波寬度調變積體電路274和諧振電容器CR之間。微控制器276可產生第二驅動電位VG2和第三驅動電位VG3。例如，第二驅動電位VG2和第三驅動電位VG3兩者可具有互補(Complementary)之邏輯位準。另外，微控制器276還可根據電容電位VP來控制脈波寬度調變積體電路274。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之信號波形圖，其中橫軸代表時間(s)，而縱軸代表電位位準(V)或電流值(A)。如第3圖所示，電感電流IL可於一第一時間點T1處達到其相對最大值MAX。此時，脈波寬度調變積體電路274可微調並延遲第一驅動電位VG1之高邏輯區間。因此，脈波寬度調變積體電路274將可額外於一延長時間TG內維持功率切換器220之導通狀態。在此延長時間TG已屆滿之後，第一驅動電位VG1才會由高邏輯位準切換為低邏輯位準，以斷開功率切換器220。
另一方面，電感電流IL還可於一第二時間點T2處達到其相對最小值MIN。此時，脈波寬度調變積體電路274可微調並延遲第一驅動電位VG1之低邏輯區間。因此，脈波寬度調變積體電路274將可額外於一延長時間TG內維持功率切換器220之斷開狀態。在此延長時間TG已屆滿之後，第一驅動電位VG1才會由低邏輯位準切換為高邏輯位準，以導通功率切換器220。必須理解的是，第3圖中之二個延長時間TG雖然起始於不同時間點但皆具有相同持續長度，是以它們於本說明書中皆可被視為同一事物。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電容電位VP之波形圖，其中橫軸代表時間(s)，而縱軸代表電位位準(V)。如第4圖所示，諧振電容器CR之電容電位VP具有一最高位準HL。微控制器276可監控電容電位VP並取得其最高位準HL。另外，微控制器276還可儲存有一對照表(Mapping Table)278，其中微控制器276更可根據電容電位VP之最高位準HL來查詢此對照表278，以決定脈波寬度調變積體電路274之前述延長時間TG。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之對照表278之關係圖，其中橫軸代表電位位準(V)，而縱軸代表時間(s)。如第5圖所示，若電源供應器200之一輸出電流增加，則電容電位VP之最高位準HL將會變高，而脈波寬度調變積體電路274之延長時間TG將會變長。反之，若電源供應器200之輸出電流減少，則電容電位VP之最高位準HL將會變低，而脈波寬度調變積體電路274之延長時間TG將會變短。例如，延長時間TG之上限值可被視為一相對最長延長時間TGM，而延長時間TG之下限值可被視為一相對最短延長時間TGS，但亦不僅限於此。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感電流IL之波形圖，其中橫軸代表時間(s)，而縱軸代表電流值(A)。在第6圖之實施例中，脈波寬度調變積體電路274提供相對最短延長時間TGS給功率切換器220，使得電源供應器200可支援一輕負載操作。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感電流IL之波形圖，其中橫軸代表時間(s)，而縱軸代表電流值(A)。在第7圖之實施例中，脈波寬度調變積體電路274提供相對最長延長時間TGM給功率切換器220，使得電源供應器200可支援一重負載操作。
本發明提出一種新穎之電源供應器。根據實際量測結果，使用前述設計之電源供應器之輸出穩定度將可大幅改善，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。
值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之電源供應器並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之電源供應器當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100,200:電源供應器 110,210:橋式整流器 120,220:功率切換器 130,230:第一輸出級電路 140,240:切換電路 150,250:變壓器 151,251:主線圈 152,252:第一副線圈 153,253:第二副線圈 160,260:第二輸出級電路 170,270:偵測及控制電路 272:電流感測器 274:脈波寬度調變積體電路 276:微控制器 278:對照表 C1:第一電容器 C2:第二電容器 CR:諧振電容器 D1:第一二極體 D2:第二二極體 D3:第三二極體 D4:第四二極體 D5:第五二極體 D6:第六二極體 D7:第七二極體 HL:最高位準 IL:電感電流 LM:激磁電感器 LR:漏電感器 LU:升壓電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3:第三電晶體 MAX:相對最大值 MIN:相對最小值 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 N5:第五節點 N6:第六節點 N7:第七節點 N8:第八節點 N9:第九節點 NCM:共同節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 RS:感測電阻器 T1:第一時間點 T2:第二時間點 TG:延長時間 TGM:相對最長延長時間 TGS:相對最短延長時間 VE:中間電位 VG1:第一驅動電位 VG2:第二驅動電位 VG3:第三驅動電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VOUT:輸出電位 VP:電容電位 VR:整流電位 VSS:接地電位 VW:切換電位 ΔV:電位差
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之示意圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之電路圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之信號波形圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電容電位之波形圖。 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之對照表之關係圖。 第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感電流之波形圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感電流之波形圖。
100:電源供應器
110:橋式整流器
120:功率切換器
130:第一輸出級電路
140:切換電路
150:變壓器
151:主線圈
152:第一副線圈
153:第二副線圈
160:第二輸出級電路
170:偵測及控制電路
CR:諧振電容器
IL:電感電流
LM:激磁電感器
LR:漏電感器
LU:升壓電感器
MAX:相對最大值
MIN:相對最小值
TG:延長時間
VE:中間電位
VG1:第一驅動電位
VG2:第二驅動電位
VG3:第三驅動電位
VIN1:第一輸入電位
VIN2:第二輸入電位
VOUT:輸出電位
VP:電容電位
VR:整流電位
VSS:接地電位
VW:切換電位

Claims (10)

  1. 一種高輸出穩定度之電源供應器，包括： 一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位； 一升壓電感器，接收該整流電位，其中一電感電流係流經該升壓電感器； 一功率切換器，根據一第一驅動電位來選擇性地耦接該升壓電感器至一接地電位； 一第一輸出級電路，耦接至該升壓電感器，並產生一中間電位； 一切換電路，根據該中間電位、一第二驅動電位，以及一第三驅動電位來產生一切換電位； 一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈，以及一第二副線圈，其中該變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器，而該主線圈係經由該漏電感器接收該切換電位； 一諧振電容器，耦接至該激磁電感器，並提供一電容電位； 一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈和該第二副線圈，並產生一輸出電位；以及 一偵測及控制電路，監控該電感電流，並根據該電感電流和該電容電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位，以及該第三驅動電位； 其中當該電感電流達到一相對最大值時，該偵測及控制電路將額外於一延長時間內維持該功率切換器之導通狀態； 其中當該電感電流達到一相對最小值時，該偵測及控制電路將額外於該延長時間內維持該功率切換器之斷開狀態。
  2. 如請求項1之電源供應器，其中該橋式整流器包括： 一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第一二極體之該陰極係耦接至一第一節點以輸出該整流電位； 一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至該第一節點； 一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；以及 一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點； 其中該升壓電感器具有一第一端和一第二端，該升壓電感器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該升壓電感器之該第二端係耦接至一第二節點。
  3. 如請求項2之電源供應器，其中該偵測及控制電路包括： 一感測電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該感測電阻器之該第一端係耦接至該第二節點，該感測電阻器之該第二端係耦接至一第三節點，而該電感電流更流經該感測電阻器；以及 一電流感測器，耦接至該感測電阻器，其中該電流感測器更分析該電感電流，以取得該相對最大值和該相對最小值並產生一偵測電位。
  4. 如請求項3之電源供應器，其中該功率切換器包括： 一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第一驅動電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第三節點。
  5. 如請求項3之電源供應器，其中該第一輸出級電路包括： 一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該第三節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一第四節點以輸出該中間電位；以及 一第一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
  6. 如請求項5之電源供應器，其中該切換電路包括： 一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該第二驅動電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至一第五節點以輸出該切換電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點以接收該中間電位；以及 一第三電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第三電晶體之該控制端係用於接收該第三驅動電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該第五節點。
  7. 如請求項6之電源供應器，其中該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點以接收該切換電位，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該主線圈具有一第一端和一第二端，該主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該諧振電容器具有一第一端和一第二端，該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點以輸出該電容電位，該諧振電容器之該第二端係耦接至該接地電位，該第一副線圈具有一第一端和一第二端，該第一副線圈之該第一端係耦接至一第八節點，該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點，該第二副線圈具有一第一端和一第二端，該第二副線圈之該第一端係耦接至該共同節點，而該第二副線圈之該第二端係耦接至一第九節點。
  8. 如請求項7之電源供應器，其中該第二輸出級電路包括： 一第六二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第六二極體之該陽極係耦接至該第八節點，而該第六二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位； 一第七二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第七二極體之該陽極係耦接至該第九節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；以及 一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
  9. 如請求項3之電源供應器，其中該偵測及控制電路更包括： 一脈波寬度調變積體電路，根據該偵測電位來產生該第一驅動電位；以及 一微控制器，產生該第二驅動電位和該第三驅動電位，並根據該電容電位來控制該脈波寬度調變積體電路。
  10. 如請求項9之電源供應器，其中該微控制器更儲存有一對照表，而該微控制器更根據該電容電位之一最高位準來查詢該對照表以決定該延長時間。
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