TWI362172B - Power supply module adaptive for control circuit of switching mode power supply - Google Patents

Description

1362172 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種適用於開關電 虛〆 裝置中之控制電路之雷，、廣徂 應杈組丨特別是關於一種開關電源 之電源供 升電源裝置使用效率及減少電源裝置或空載時’提 控制彳德之電源供應模組。 【先前技術】

近年來，對開關電源裝置使用效率的 , 干π罟衣，從以往的注重於重 载以及滿载的料，漸錢為輕歧滿载㈣並重。 (Intel)近年來就電源裝置效率提出了 8〇+ 要觉 .〇/ A ^ 晋水亦即要求電源在 5/。負載時，其電源裝置使用效率還能達到贈。。 在開關電源裝置工作處於輕載時’通常都會使主電路工作於間 歇工作模式(b_ mode)，以減少主電路的損耗。但是對輕載工作 時的損耗分析發現，控制線路的損耗佔很大的比例，因此減少控 制線路的損耗可以提高輕載時的電源裝置效率，而降低控制線路 的供電電壓可以有效的減少·控制線路的損耗。 請參閱第1圖’係為-種習知開關電源裝置卜其包含主電路部 份如-電磁干擾漶波器（EMIfilte〇⑻、—橋式整流器1〇3、_ 電源因素校正電路（p〇werfact〇rc〇rrecti〇ncircuit) 1〇5、一逆變 電路109、-主變壓器1U、—整流器115、―輸出;慮波器119、 及一控制電路，其中控制電路包含一電源因素校正控制器1〇7、一 控制晶片117、一回饋電路121以及一保護電路（圖未示出）等， 此外，逆變電路109可為一半橋線路及一全橋線路等等，且上述 各元件之作用及功能為任何熟悉此技術者所熟知 ’在此不加贅述。 5 1362172 接下來僅描述開關電源裝置1之結構。開關電源裝置】中的電 源供應模組-般供電給㈣電料電路。在開關電源裝置^中， 電源供應模組包括了與主變壓器⑴麵合的-偏置繞組(bias 以及與偏置繞組113輕合的據波模組（圖未示出)。 在這種架構下，為了提高主電路在額定功率輸出時的效率主 變壓器ill的副邊圏數都選得很小。例如對於一個195 種 圈 種是兩圏 料:如果副邊是選三圈的話，偏置繞組113的圈數有三種可能的 種是三圈。如果選一圈的話，不考 以又調整率’ Μ僅為6·5ν ’控制晶片117將會無法工作（目 削大部分控制晶片的工作電屢都在10V以上）。如果選擇兩圈的 2 ’不考衫又調整率理想狀況下，電壓為13ν，___ 電壓會下降到控制電路可以工作的範圍之外，使控制電路盈法工 作。如果_三_話’即㈣了輕載的時候’電壓也會在阶 左右’較高的輕值不利於減小輕載時的控制損耗。 因此在保證電源裝置在額定輸出時的效率同時使電源裝置在 =或者Μ時能夠正常工作並且有較小的控制損耗以提高電源 、的工作效率，即成為此領域之產業亟需努力的目標。 【發明内容】 之-目的在於提供—種電源供應模Μ，適用於—開關電 源裝置中之-控制電路’電源供應模組包含—開關電路、一第一 =組、一第二供電模組及一判斷模組。第_供電模_接至 ^電路，第二供電模組純至開關電路，且與第—供電模組並 聯。判斷模組用以判斷該開關電源裝置處於一輕载（喻1〇⑷ 1362172 狀態或-空载(。pen load)狀態，且在該開關電源裝置處於輕載 狀態或空载狀態時，導通開關電路，俾第_供電模組輪出—第一 電源至該控制電路。 本發明之電源供應模組可動態調整供電至開關電源裝置控制電 路之方式。本發明之電源供應模組包含兩個供電模組，當開關電 源處於輕載或空載狀態時，會導通另—個供電模組。此時，有兩 種主要運作選擇，第—種為由另—供電模組供電至開關電源控制 電路:第二種則為由兩個供電模組同時供電至開關電源控制電 路。這兩種運作選擇皆可以數種方式來加以實現，用以在輕載或 空載狀態時，提高電源供應之效率，並減少電源之控制損耗藉 此，可有效解決習知技術之缺點。 曰 在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常 知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術 施態樣。 只 【實施方式】 以下將透過實施例來解釋本發明内容，其係關於一電源供庫模 組’用以於開關電源裝置處於輕載（lightk)ad)^載（。㈣丨叫 狀態時，動態調整本身之供電情況，以達到在輕載或空載狀態時’ 提南開關電源裝置供應之效率，並減少開關電源裝置之控制損耗 之目的。然而’本發明的實施例並非用以限制本發明需在如實施 例所述之任何特定的環境、制或特殊方式方能實施^此，關 於實施例之說日歸為閣釋本發明之目的，而制以限制本發明。 需說明者，以下實施舰圖〇 ’與本發明非直接㈣之元件已 令略而未緣示；且為求容易瞭解起見，各元件間之尺寸關係乃以 7 1362172 稱誇大之比例來加以表現。 本發明之第-實施例如第2圖所示，其係為—電源供應模组2, =於-開關電源裝置中之一控制電路，並提供電源至該開關 電源裝置中之該控制電路，在第—實施例中，該控制電路係為一 控制晶片3。電源供應模組2包含一開關電路2卜一第一供電模 =、-第二供電模組25及—判斷模組27。第—供電模組μ 輕接至開關電路21;第二供電模組係搞接至開關電路？！，且虚第 ；；=模組23並聯。在正常工作時，由第二供電模組25供電給 餘^裝^控制電路；而#開關電源裝置卫作在輕載或者空 〜、 供電換組23及第二供電模組25之輸出電麼會發 又化’因此判斷模組27可以根據第一供電模組23或第二供電 模組25之輸出錢用以判斷開關電源裝置的工作狀態，從而導 開關電路21，俾第一供雷楛έΒ π B哲 等遇 供電私組23及第二供_㈣一 第一電源及一第二電源至控制晶片 詳言之，在第一實施例中，開關電路以含一電阻加及 =件^。開關元件211包含一輸入端與一輸出端，輸出端輕接 電換組25之一電源輸出端，輸入端輕接至電阻210。電 =10減至第-供電模組23之一電源輸出端。藉由此 式，控制流經關電路21之電流量，且使第_供電模M23 二供電模組25呈現並聯。 /、弟 再者，第一實施例之第一佴 別包含一與同一變壓丄=3與第二供電模组25係分 整流_組1一;;及與各該繞_合之 與繞組231輕合之整流據波模組包含 8 1362172 一整流濾波電路232以及電容233,與繞組251耦合之整流濾波模 組包含整流濾波電路252以及電容253。整流濾波電路232、252 分別耦合至相對應的繞組231、251 »於其他實施態樣中，該繞組 231、251可耦合至不同的變壓器。 另外’判斷模組27係為一比較裝置，如比較器，用以判斷第二 供電模組25所提供之一第二電源之一電壓值250係小於一預設電 壓值’藉此判斷開關電源裝置處於輕載狀態或空載狀態。舉例來 說，假設預設電壓值為1〇伏特，當第二電源之電壓值為9 9伏特 時’判斷模組27將判斷開關電源裝置處於輕載狀態或空載狀態， 同時，因應此判斷結果，將開關元件211關上，俾開關電路21.導 通。此時，第一供電模組23與第二供電.模組25可分別輸出第一 電源及第二電源至控制晶片3。換句話說，當開關電源裝置處於輕 載狀態或空載狀態時，所提供之第二供電模組25只提供部分能量 至控制晶片3 ’而另一部份不足之能量將由第-供電模組23所提 供之第一電源補上，俾使控制晶片3可正常運作。此外，控制晶 片3所需之能量也可由第—供雪禮細^>妨 币供電褀組23所提供之第一電源完全提 供0 同樣的，於其他實施態樣中，判斷模組27會 23所提供之一第—雷调 电棋’'且 ^ 值係小於預設電隸，藉此判斷 _ 、载狀心或卫載狀態。具體運作方式與判斷 =第二供電模組所提供之第二電源之電厂堅值25〇類似，故= 藉由上述配置，本發明所提供之電源供應模組在開關電源工作 9 載或者空載時，可動態調整供電狀態，俾控制晶片正常工作， 、且減小控制她以提高電源供隸組的王作效率。 本發明之第二實施例如第3圖所示，其係為—電源供應模組4， =至—_電源裝置中之—控制電路，在第二實施例中，控制 一路係為—控制晶片3。此電源供應触4包含—關電路4卜 -第-供電模組43、一第二供電模組45及一判斷模組47，而開 關電路41包含一電阻410及-開關元件4U。上述各模組及各電 路相之方式與第-實施例類似，且大部分模組所具有的功能與 第—實施例相同，在此只描述不同之部分。 在第—實知例中，判斷模組47係為一驅動電路搞接至控制晶 片3。控制晶片3更用以根據第一供電模組似第二供電模組45 之工作狀態（圖中為根據第二供電模組45之工作狀態）送出一工 作模式訊號40至判斷触47。判斷模植47則接收此工作模式訊 唬40,並根據工作模式訊號4〇之一電壓值，判斷開關電源裝置係 處於輕載狀態或絲狀態。因應此判斷結果，判斷模組47將送出 一控制訊號42 ’以導通開關電路41。 為了方便解說’請參閱第4目，其係為與電源供應模組4對應 之波形圖’橫軸為時間。第4圖中，WM為判斷模組47所接收之 工作模式訊號40之波形，PM1為使用此電源供應模組4之開關電 源裝置之一主開關元件之控制信訊號波形，pM2則為判斷模組47 傳送至開關元件411之控制訊號42之波形。第二實施例中在⑺ 與tl之間時，WM值為邏輯高位準1，此時pM1在邏輯高位準與 邏輯低位準間震盪，俾使表示開關電源裝置之主開關元件處於運 136.2172 作狀態，而PM2為邏輯低位準〇，使開關電路4i處於不導通之狀 態。電容253透過整流濾波電路整流模塊252從線圈繞組251得 到能量。接下來在tl與t2之間，WM邏輯低位準〇，表示開關電 源裝置之主開關元件停止工作（即PM1為邏輯低位準〇)，電容 253的能量無法從線圈繞組251得到補充。此時邏輯高位準 (即開關電路41導通）且電容233 ,給電容253充電防止這時電虔 掉出控制電路可工作的範圍。

於其他實施態樣中，電阻410可被省略，此時，開關元件4ιι 本身即具有限流之功能。 本發明之第三實施例如第5圖所示，其係為—電源供應模组5， 適用於-開關電源裝置中之—控制電路，在第三實施例中，該控 制電路係為―控制晶片3。此電源供應模組5包含—開關電路$卜 一第一供電模組53、-第二供電模組55及—判斷模組57，這些 元件之功能與上述第一及第二實施例類似，在此只描述不 分。 ° 在第三實施射，判斷模組57並未_至控制晶片3。開關電 路Μ包含-開關元件51〇及一順向元件51卜開關元件51〇耗接 至第-供電模組53之-電源輸出端，順向元件5ΐι具有—正端及 一負端’正端箱接至第二供電模組55之一電源輸出端，負端耗接 至開關元件51〇。在第三實施例中，順向元件5ΐι係為—二極體， Γ為—P極’負端為—^，但於其他實施態财，並不以此 為限。 第一供電模組53提供 當開關電源處於輕載狀態或空載狀態時 11 1362172 之一第-電源之-電壓值大於第二電源之_電额。此時，由於 開關電路51包含順向元件511，因此使第—供電模組53所提供之 第一電源被導通至控制晶片3,而第二供電模組55所提供之第二 電源則不會被導通至控制晶片3。 一 藉由上述說明可知，本發明可提供具有提高電源供應之效率， 並減少電源之控制損耗之電源供應模組，上述之實施例僅用來例 舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限 制本發明之《範^任何熟悉此技術者可輕Μ叙改變或均 等性之安排均4於本㈣所主張之㈣，本發日月之權利保護範圍 應以申請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係描繪習知開關電源裝置之示意圖； 第2圖係描繪本發明之第—實施例； 第3圖係描繪本發明之第二實施例； 第4圖係描繪第二實施例之波形圖；以及 第5圖係描繪本發明之第三實施例。 【主要元件符號說明】 1:開關電源裝置 101 :電磁干擾濾波器 105 :電源因素校正電路 109 :逆變電路 113 :偏置繞組 103 :橋式整流器 107 .電源因素校正控制器 111 :主變壓器 115 :整流器 12 136.2172 119 21 ： 211 231 233 250 252 27 : 40 ： 42 ： 411 45 : 51 ： 511 55 ： 57 117 :控制晶片 121 :回饋電路 2:電源供應模組 210 :電阻 23 :第一供電模組 232 :整流濾波電路 25 :第二供電模組 251 :繞組 253 :電容 3 .控制晶片 4:電源供應模組 41 :開關電路 410 :電阻 43 :第一供電模組 47 :判斷模組 5:電源供應模組 510 :開關元件 53 :第一供電模組 551 :電壓值 :輸出濾波器 開關電路 :開關元件 :繞組 :電容 :電壓值 :整流濾波電路 判斷模組 工作模式訊號 控制訊號 :開關元件 第二供電模組 開關電路 :順向元件 第二供電模組 :判斷模組 13

Claims (1)

1. !36·2ΐ72 十、申請專利範圍： 】.一種電源供應模組，適用於一開關電源裝置中之一控制電 路，包含： 一開關電路； 一第一供電模組’耦接至該開關電路； 一第二供電模組，耦接至該開關電路，且與該第一供電 模組並聯；以及 —判斷模組，用以判斷該開關電源裝置處於一輕載（Hght load)狀態或一空載（〇penl〇ad)狀態，且在該開關電源裝置 處於該輕載狀態或該空載狀態時，導通該開關電路，俾該第 一供電模組輸出一第一電源至該控制電路。 2.如請求項1所述之電源供應模組，其中該開關電路包含： 一開關元件，其包含一輸出端，耦接至該第二供電模組 之一電源輸出端。 3·如印求項2所述之電源供應模組，其中該開關電路更包含一電 阻’該開關元件更包含-輸入端，該電阻輕接至該第一供電模 組之一電源輪出端以及該開關元件之輸人端用以控制流經該 開關電路之電流量。 4.如請求項1所述之電源供應模組， 第二供電模組係分別包含一繞組及一 渡波模組耦接至該繞組。 其中該第一供電模組及該 一整流濾波模組，該整流 其中各該繞組耗合於一變 其中各該繞組分別耦合於 5.如請求項4所述之電源供應模組， 壓器。 6.如請求項4所述之電源供應模組， 14 1362172 二變壓器。 7·如請求項4所述之電源供應模組，其中各該整流濾波模組包 含一整流濾波電路以及一電容，該整流濾波電路更耦接至該 電容。 - 8.如請求項1所述之電源供應模組，其中該判斷模組係判斷該 第一供電模組所提供之一第二電源之一電壓值係小於一預設 電壓值，藉此判斷該開關電源裝置處於該輕載狀態或該空載 狀態。 .如μ求項1所述之電源供應模組，其中該判斷模組係判斷該 第供電a組所提供之-第-m —電壓值係小於一預設 電壓值’藉此判斷該開關電源裝置處於該輕載狀態或該空載 狀態。 爪如料項！所述之電源供應模紅，其中該判斷模組更用以接 收-工作料减’該簡模組餘據該I作料訊號之一 電壓值’判斷該開關電源裝置係處於該輕載狀態或該空載狀 態。 11·如5月求項10所述之電源供應模組，其中該判斷模組更用以輸 出一控制訊號以導通該開關電路。 月长項1所述之電源供應模組，其中該開關電路包含. —開關元件，_至該第—供電模組之—電源輸出端； Μ及 負端，該正端耦接至該第 端耦接至該開關元件； —順向元件，具有一正端及一 一供電模組之一電源輸出端，該負 15 1362172 其中’當該開關電源裝置處於該輕載狀態或該空載狀態 時，該笫一供電模組提供之一第一電源之一電壓值大於該第 二電源之一電壓值。 13. 如請求項12所述之電源供應模組，其中該順向 極體，該正端為一 P極，且該負端為—n極。係為一二 16