TWI555305B - Power supply and its batteries for charging and discharging methods - Google Patents

Description

電源供應器及其電池進行充電和放電之方法

本發明係與電源供應器有關；特別是指一種具有兩個電源的電源供應器及其電池進行充電和放電之方法。

近年來隨著科技的進步，具有各式各樣不同功能的電子產品已逐漸被研發出來，這些具有各式各樣不同功能的電子產品不但滿足了人們的各種不同需求，更融入每個人的日常生活，使得人們生活更為便利。

這些各式各樣不同功能的電子產品係由各種電子元件所組成，而每一個電子元件所需的電源電壓不盡相同，因此，為了提供適當的電壓給每一個電子元件使其正常運作，因此需要一電源供應器，將電池或是市電所提供的電能，轉換成具有特定電壓或是電流，使這些電子產品能維持運作。

電源供應器依其電路架構的不同，約可粗略地區分為線性式和交換式電源轉換電路兩種，簡單的線性式電源轉換電路是由變壓器、二極體整流器和電容濾波器所組成，其優點是電路簡單且成本低，但是因使用較大的變壓器且轉換效率低，所以無法使用在體積較小或長時間使用的電子產品中。相較於線性式電源轉換電路，交換式電源轉換電路具有較高的轉換效率及較小的體積，因此，長時間使用的電子產品大多會使用交換式電源轉換電路。

但一般使用交換式電源轉換電路的電源供應器都藉由外接市電或是內接電池來獲得電能，因此當臨時停電或者電池突然的損壞，使負載因斷電而停止作動，讓使用者完全無反應時間可進行處理，而造成難以估計損失。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種具有兩個電源，且在其中一電源損壞時，還有另一電源可持續對負載組進行供電的電源供應器。

緣以達成上述目的，本發明所提供一種電源供應器，用以電性連接一負載組，且該負載組具有依序串聯的一第一負載、一第二負載以及一第三負載，其中該電源供應電路包括：一直流電壓源、一電池、一電感、一第一開關、一變壓電路、一電容組、一第一二極體、一第二開關、一第三開關以及一第四開關。該電池之負端電性連接該直流電壓源之負端。該電感之一端電性連接該直流電壓源之正端。該第一開關具有一第一端以及一第二端，該第一端電性連接該電池之正端，該第二端電性連接該直流電壓源之正端。該變壓電路具有一輸入側及一輸出側，且該輸入側並聯該電感，以使該變壓電路可依據該電感上之電壓變化而在該輸出側上輸出相對應的電壓值。該電容組具有依序串聯之一第一電容、一第二電容以及一第三電容，且該第一電容並聯該第一負載、該第二電容並聯該第二負載、以及該第三電容並聯該第三負載，且該第三電容透過一第五二極體與該變壓電路之輸出側電性連接，且在該第五二極體導通時，該第三電容與該變壓電路之輸出側呈現並聯狀態。該第一二極體之正端電性連接該電感之一另一端，且其負端電性連接該第二電容及該第三電容之連接處。該第二開關，具有一第一端以及一第二端，該第二開關之第一端電性連接該第一二極體之正端，該第二開關之第二端電性連接該直流電壓源之負端。該第三開關，具有一第一端以及一第二端，該第三開關之第一端透過該第三二極體電性連接至該第一二極體之正端，該第三開關之第二端電性連接該電池之正端。該第四開關具有一第一端以及一第二端，該第四開關之第一端電性連接該第一二極體之正端，該第四開關之第二端透過該第四二極體電性連接該第一電容及該第二電容之連接處。

依據上述構思的電源供應器，該電池具有一第一電壓值，該直流電壓源具有一第二電壓值，且該第一電值大於該第二電壓值。

依據上述構思的電源供應器，更包括一第二二極體，且該第二二極體之正端電性連接該直流電壓源之正端，該第二二極體之負端則連接至該電感與該第一開關之第二端的連接處，使該電感透過該第二二極體電性連接該直流電壓源之正端。

依據上述構思的電源供應器，更包括一第三二極體，且該第三二極體之正端電性連接該第一二極體之正端、第二開關之第一端以及該第四開關之第一端，該第三二極體之負端電性連接該第三開關之第一端，使該第一二極體、該第二開關及該第四開關透過該第三二極體與該第三開關電性連接。

依據上述構思的電源供應器，更包括一第四二極體，且該第四二極體之正端電性連接該第四開關之第二端，該第四二極體之負端連接該第一電容及該第二電容之連接處，使該第四開關透過該第四二極體電性連接該第一電容及該第二電容。

緣以達成上述目的，本發明所再提供一種利用上述電源供應器以使電池進行放電之方法，包括下列步驟：

步驟A：導通該第一開關及該第二開關，並截止該第三開關，該電池透過該第一開關及該第二開關與該電感之兩端電性連接，而對該電感釋放能量，使該電感具有一第一電壓值，且流經該電感之電流上升至一第一電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟B：導通該第二開關，並截止該第一開關及該第三開關，該直流電壓源透過該第二開關與該電感之兩端電性連接，使該電感的電壓值由該第一電壓值下降至一第二電壓值，且該直流電源對該具有該第一電流值的電感釋放能量，使流經該電感之電流由該第一電流值上升至一第二電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟C：導通該第四開關，並截止該第一開關、該第二開關及第三開關，使該電感之電壓值由該第二電壓值下降至一第三電壓值，且該電感對該第一電容以及該第一負載釋放能量，使流經該電感之電流由該第二電流值下降至一第三電流值，同時，該第一電容進行儲存能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟D：截止該第一開關、該第二開關、第三開關及第四開關，使該電感之電壓值由該第三電壓值下降至一第四電壓值，該電感持續釋放能量，且釋放能量的一部份流入該變壓電路的輸入側，並經由該變壓電路之輸出側傳送至該第三電容以及該第三負載，所釋放能量的另一部份傳送至該第一電容、該第二電容、該第一電阻以及該第二電阻，使流經該電感之電流由該第三電流值下降至一第四電流值，同時，該第一電容、該第二電容以及該第三電容進行儲存能量。

依據上述構思的電池進行放電之方法，在步驟A時，該第一電值大於該第二電壓值，使第二二極體截止，而造成該直流電壓與該電感之間呈現斷路。

依據上述構思的電池進行放電之方法，在步驟A及B時，該第四開關導通，且該第一電容之電壓值大於該第四二極體之正端處的電壓值，使該第四二極體呈現逆向偏壓，而造成該第四開關與該第一電容之間呈現斷路。

緣以達成上述目的，本發明所提供一種利用上述電源供應器以使電池進行充電之方法，包括下列步驟：

步驟A：導通該第二開關，並截止該第一開關及該第三開關，該直流電壓源透過該第二開關與該電感之兩端電性連接，使該電感具有一第五電壓值，且該直流電源對該電感釋放能量，使流經該電感之電流上升至一第五電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟B：導通該第三開關，並截止該第一開關及該第二開關，使該電感的電壓值由該第五電壓值下降至一第六電壓值，且該電感對該電池釋放能量，使該電池進行儲存能量，使流經該電感之電流由第五電流值下降至一第六電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟C：導通該第四開關，並截止該第一開關、該第二開關及第三開關，使該電感之電壓值由該第六電壓值下降至一第七電壓值，且該電感對該第一電容以及該第一負載釋放能量，使流經該電感之電流由該第六電流值下降至一第七電流值，同時，該第一電容進行儲存能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量。

步驟D：截止該第一開關、該第二開關、第三開關及第四開關，使該電感之電壓值由該第七電壓值下降至一第八電壓值，該電感持續釋放能量，且釋放能量的一部份流入該變壓電路的輸入側，並經由該變壓電路之輸出側傳送至該第三電容以及該第三負載，所釋放能量的另一部份傳送至該第一電容、該第二電容、該第一電阻以及該第二電阻，使流經該電感之電流由該第七電流值下降至一第八電流值，同時，該第一電容、該第二電容以及該第三電容進行儲存能量。

依據上述構思的電池進行充電之方法，在步驟A時，該第三開關導通，且該電池之電壓值大於該第三二極體之正端處的電壓值，使該第三二極體呈現逆向偏壓，而造成該第三開關與該電感之間呈現斷路。

依據上述構思的電池進行充電之方法，在步驟A及B時，該第四開關導通，且該第一電容之電壓值大於該第四二極體之正端處的電壓值，使該第四二極體呈現逆向偏壓，而造成該第四開關與該第一電容之間呈現斷路。

本發明之效果在於本發明的電源供應器具有直流電壓源及電池等兩個電源，且利用第一開關至第四開關的開啟以及關閉，以對電池進行充電及放電，同時還對負載組進行釋放能量，以保持負載作動，此外，若是當有其中一電源損壞時，還有另一電源可持續對負載組進行供電，以避免臨時的斷電，而造成使用者的損失。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後，請參圖１及圖２所示，為本發明一較佳實施例之電源供應器。

該電源供應器100包括有一直流電壓源DC、一電池BT、一電感L、四個開關(分別為一第一開關Q1、一第二開關Q2、一第三開關Q3、一第四開關Q4)、一變壓電路110、一電容組120以及五個二極體(分別為第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4、第五二極體D5)。本實施例中，該第一開關Q1、該第二開關Q2、該第三開關Q3及該第四開關Q4為N通道增強型MOSFET，且每一開關都具有一第一端、一第二端以及一控制端。該第一端為汲極、該二端端為源極，而控制端為閘極，此外在其他實施例中，也能使用其他種類的電晶體並不以使用N通道增強性MOSFET為限。該直流電壓源DC為太陽能電池、燃料電池或交流轉直流的電路，在此並不以為限。該電池BT為充電電池，或者是大容量的電容。

該電池BT具有一第一電壓值V1。該直流電壓源DC具有一第二電壓值V2，此外該第一電壓值V1大於該第二電壓值V2。該電池BT之負端電性連接該直流電壓源DC之負端。該第一開關Q1之第一端電性連接該電池BT之正端，且該第二端電性連接該電感L之一端。該第二二極體D2之正端電性連接該直流電壓源DC之正端，且該第二二極體D2之負端電性連接至該電感L與該第一開關Q1之第二端的連接處，使該電感L透過該第二二極體D2電性連接該直流電壓源DC之正端。

該變壓電路110具有一輸入側以及一輸出側。該變壓電路110為一變壓器Tr，即表示，該變壓器Tr之輸入側即為該變壓電路110的輸入側，該變壓器Tr之輸出側即為該變壓電路110的輸出側。該變壓器Tr之輸入側並連該電感L，詳言之，該變壓器Tr之輸入側中的黑點標示端電性連接該第二二極體之負端與電感L之間的連接處，以及該第一開關Q1之第二端。該第五二極體D5串聯該變壓器Tr之輸出側，詳言之，該第五二極體D5的正端以電性連接該變壓器Tr之輸出側中非黑點標示端，使該變壓電路110的輸出側輸出一直流電壓。此外，該變壓器Tr之輸出側中的黑點標示端以及該第五二極體D5的負端為該變壓電路110的輸出側。

該電容組120具有依序串聯之一第一電容C1、一第二電容C2以及一第三電容C3，且該第三電容C3透過一第五二極體D5與該變壓電路110之輸出側電性連接，且在該第五二極體D5導通時，該第三電容C3與該變壓電路110之輸出側呈現並聯狀態。

該第一二極體D1之正端電性連接該電感L之一另一端，且其負端電性連接該第二電容C2及該第三電容C3之連接處。

該第二開關Q2之第一端電性連接該第一二極體D1之正端、第三二極體D3之正端、第四開關Q4之第一端以及該電感之另一端。該第二開關Q2之第二端電性連接該直流電壓源之負端。

該第三開關Q3之第一端電性連接該第三二極體D3之負端，該第三開關Q3之第二端電性連接該電池BT之正端，使該第一二極體D1、該第二開關Q2及該第四開關Q4透過該第三二極體D3與該第三開關Q3電性連接。

該第四開關Q4之第二端電性連接該第四二極體D4之正端。該第四二極體D4之負端連接該第一電容C1及該第二電容C2之連接處，使該第四開關Q4透過該第四二極體D4電性連接該第一電容C1及該第二電容之間的連接處，即為該第四二極體D4電性連接該第一電容C1之第一端，此外，第一電容C1之第二端電性連接該直流電壓源之負端。

此外，如圖2所示，該電源供應器100更包括一控制電路130，且該控制電路130具有四個輸出端(分別為第一輸出端S1、第二輸出端S2、第三輸出端S3以及第四輸出端S4)，用以輸出四個不同的訊號。該第一輸出端S1電性連接該第一開關Q1之控制端、該第二輸出端S2電性連接該第二開關Q2之控制端、該第三輸出端S3電性連接該第三開關Q3之控制端以及該第四輸出端S4電性連接該第四開關Q4之控制端。該控制電路130之該些輸出端輸出不同的數位訊號，該些開關則依據數位訊號而導通或截止。

在使用本發明之電源供應器100前，該電源供應器100電性連接一負載組910，且該負載組910具有依序串聯的一第一負載R1、一第二負載R2以及一第三負載R3(圖中以電阻符號表示)，且該第一電容C1並聯一第一負載R1、該第二電容C2並聯一第二負載R2以及該第三電容C3並聯一該第三負載R3。

本實施例的電源供應器依據控制電路130輸出的不同訊號除了對負載組910提供電能之外，還能使電池BT進行充電及放電的動作。以下將分別說明電池BT進行充電及放電動作時，該控制電路130所輸出的訊號及相關元件的動作。

電池BT放電動作：

如圖３及圖４所示，於第一時間T1時，該控制電路130之第一輸出端S1、第二輸出端S2及第四輸出端S4輸出高電位，第三輸出端S3輸出低電位，使該第一開關Q1、該第二開關Q2及該第四開關Q4導通，第三開關Q3截止。該電池BT透過該第一開關Q1及該第二開關Q2而與該電感L之兩端電性連接，且電池BT之第一電壓值V1大於該直流電壓源DC的第二電壓，因此，在第二二極體D2為逆向遍壓的情況下，該直流電壓源DC不提供任何電壓或電流，而造成該直流電壓DC與該電感L之間呈現斷路，使該電感L上的壓降VL為該電池BT之第一電壓值V1，即為該電感L具有該第一電壓值V1。同時，該電池BT對電感L釋放能量，使電感L進行儲能，進而使流經該電感L之電流IL上升至一第一電流值I1。此外，在第一時間T1時，該第一電容C1之電壓值大於該第四二極體D4之正端處的電壓值，使該第四二極體D4呈現逆向偏壓，而造成該第四開關Q4與該第一電容C1及第二電容C2呈現斷路，因此該第一電容C1只對該第一負載R1釋放能量、該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖３及圖５所示，於第二時間T2時，該控制電路130之第二輸出端S2及第四輸出端S4輸出高電位，該第一輸出端S1及該第三輸出端S3輸出低電位，使該第二開關Q2及該第四開關Q4導通，該第一開關Q1及第三開關Q3截止。該直流電壓源DC透過該第二二極體D2及該第二開關Q2而與該電感L之兩端電性連接，使該電感L上的壓降VL為該直流電壓源DC之第二電壓值V2，即該電感L具有該第二電壓值V2，同時，該直流電壓源DC對電感L釋放能量，讓電感L進行儲能，使流經該電感L之電流由該第一電流值I1上升至一第二電流值I2。此外，該第一電容C1之電壓值大於該第四二極體D4之正端處的電壓值，使該第四二極體D4呈現逆向偏壓，而造成該第四開關Q4與該第一電容C1及第二電容C2之間呈現斷路，因此在第二時間T2時，該第一電容C1只對該第一負載R1釋放能量、該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖３及圖６所示，於第三時間T3時，該控制電路130之第四輸出端S4輸出高電位，該第一輸出端S1、該第二輸出端S2及該第三輸出端S3輸出低電位，使該第四開關Q4導通，該第一開關Q1、該第二開關Q2及第三開關Q3截止。因為該第二開關Q2截止，且該第四開關Q4導通，使流經該電感L透過第四開關Q4而與該第一電容C1電性連接，使該電感L的壓降VL為該第二電壓值V2減第一電容C1上的電壓值，而得到一第三電壓值V3(即為由第二電壓值V2降為第三電壓值V3)，而電感L開始對該第一電容C1以及該第一負載R1釋放能量，使該第一負載R1維持在作動的狀態。該第一電容C1藉由電感L的釋放能量而進行儲存能量，而流經該電感L之電流由該第二電流值I2下降至一第三電流值I3。此外，在第三時間T3時該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖３及圖７所示，於第四時間T4時，該控制電路130之該第一輸出端S1、該第二輸出端S2、該第三輸出端S3及第四輸出端S4輸出低電位，使該第一開關Q1、該第二開關Q2及第三開關Q3及第四開關Q4截止。此時，該第一二極體D1為順向偏壓而導通，使該電感L之電壓為第二電壓減去第一電容C1及第二電容C2上的壓降VL，而得到一第四電壓值V4(即為由第三電壓值V3降為第四電壓值V4)。該電感L持續釋放能量，且釋放的能量一部份流入該變壓電路110的輸入側，使該變壓電路110之輸出側中第五二極體D5正端的電壓值大於該第三電容C3上的電壓值，而對該第三電容C3及該第三負載R3釋放能量。該電感L所釋放的另一部份能量經由該第一二極體D1而傳送至該第一電容C1、該第二電容C2、該第一電阻及該第二電阻。該電感L經過釋放能量後，該電感L之電流由該第三電流值I3下降至一第四電流值I4。此外，該第一電容C1、該第二電容C2以及該第三電容C3藉由電感L的釋放能量而進行儲存能量。

本實施例的電源供應器之電池BT放電的動作，以第一時間T1至第四時間T4為一個循環，且藉由第一時間T1中，電池BT對電感L儲能，使電感L的電流增加，然後再第二時間T2中，直流電壓源DC再對電感L儲能，使電感L的電流再增加，且在第一時間T1及第二時間T2時，該電容組120持續對負載組910釋放能量，而使負載組910作動。之後在第三時間T3及第四時間T4，電感L開始釋放能量，而對電容組120及負載組910進行放電，使電容組120能夠進行儲能以及使負載組910能夠作動。

電池BT充電動作：

電池BT充電動作與電池BT放電動作同樣由四段時間組成，但為了避免與電池BT放電動作中的第一時間至第四時間產生混肴，將以第五時間T5至第八時間T8來說明電池BT充電動作中，四段不同時間之動作。

如圖５及圖８所示，於第五時間T5時，該控制電路130之第二輸出端S2、該第三輸出端S3及第該四輸出端S4輸出高電位，該第一輸出端S1輸出低電位，使該第二開關Q2、該第三開關Q3及該第四開關Q4導通，該第一開關Q1截止。該直流電壓源DC透過該第二二極體D2及該第二開關Q2而與該電感L之兩端電性連接，且該電池BT之電壓值大於該第三二極體D3之正端處的電壓值，使該第三二極體D3呈現逆向偏壓，而造成該第三開關Q3與該電感L之間呈現斷路，因此該電感L上的電壓值為該直流電壓源DC之第二電壓值V2，即該電感L具有該第二電壓值V2，但為了與上述電池BT放電動作中的第二時間T2的第二電值進行區別，將第五時間T5的電感L上的壓降VL定為第五電壓值V5。此外，該直流電壓源DC對電感L釋放能量，讓電感L進行儲能，使流經該電感L之電流上升至一第五電流值I5。此外，在第五時間T5時，該第一電容C1之電壓值大於該第四二極體D4之正端處的電壓值，使該第四二極體D4呈現逆向偏壓，而造成該第四開關Q4與該第一電容C1及第二電容C2之間呈現斷路，因此該第一電容C1只對該第一負載R1釋放能量、該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖８及圖９所示，於第六時間T6時，該控制電路130之第三輸出端S3及第四輸出端S4輸出高電位，該第一輸出端S1及該第二輸出端S2輸出低電位，使該第三開關Q3及該第四開關Q4導通，該第一開關Q1及第二開關Q2截止。該直流電壓源DC以及電池BT透過該第二二極體D2、第三二極體D3及該第三開關Q3而與該電感L電性連接，使該電感L上的壓降VL為第二電壓值V2減第一電壓值V1，而得到一第六電壓值V6(即為由第五電壓值V5降為第六電壓值V6)。

在第六時間T6中，由於電感L的特性，使流過電感L之電流IL方向不變，因此對該電池BT釋放能量，使流經電感L的電流會由第五電流值I5減少至第六電流值I6。此外，在第六時間T6時，該第一電容C1之電壓值大於該第四二極體D4之正端處的電壓值，使該第四二極體D4呈現逆向偏壓，而造成該第四開關Q4與該第一電容C1及第二電容C2之間呈現斷路，因此該第一電容C1只對該第一負載R1釋放能量、該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖６及圖８所示，於第七時間T7時，該控制電路130之第四輸出端S4輸出高電位，以及該第一輸出端S1、該第二輸出端S2及第三輸出端S3輸出低電位，使該第四開關Q4導通，該第一開關Q1、第二開關Q2及該第三開關Q3截止。因為該第一開關Q1及該第三開關Q3截止，且第四開關Q4導通，使流經該電感L透過第四開關Q4而與該第一電容C1電性連接，使該電感L的壓降VL為該第一電壓值V1減第一電容C1上的電壓值，而得到一第七電壓值V7(即為由第六電壓值V6降為第七電壓值V7)，而電感L開始對該第一電容C1以及該第一負載R1釋放能量，使該第一負載R1維持在作動的狀態。該第一電容C1藉由電感L的釋放能量而進行儲存能量，使流經該電感L之電流由該第六電流值I6下降至一第七電流值I7。此外，在第七時間T7時該第二電容C2對該第二負載R2釋放能量以及該第三電容C3對該第三負載R3釋放能量，使該些負載能維持在作動的狀態。

如圖８及圖７所示，於第八時間T8時，該控制電路130之該第一輸出端S1、該第二輸出端S2、該第三輸出端S3及第四輸出端S4輸出低電位，使該第一開關Q1、該第二開關Q2及第三開關Q3及第四開關Q4截止。此時，該第一二極體D1為順向偏壓而導通，使該電感L之壓降VL為第二電壓減第一電容C1及第二電容C2上的電壓值，而得到一第八電壓值V8(即為由第七電壓值V7降為第八電壓值V8)。該電感L持續釋放能量，且釋放的能量一部份流入該變壓電路110的輸入側，使該變壓電路110之輸出側中第五二極體D5正端的電壓值大於該第三電容C3上的電壓值，而對該第三電容C3及該第三負載R3釋放能量。該電感L所釋放的另一部份能量經由該第一二極體D1而傳送至該第一電容C1、該第二電容C2、該第一電阻及該第二電阻。該電感L經過釋放能量後，該電感L之電流由該第七電流值I7下降至一第八電流值I8。此外，該第一電容C1、該第二電容C2以及該第三電容C3藉由電感L的釋放能量而進行儲存能量。

本實施例的電源供應器100之電池BT充電的動作，以第五時間T5至第八時間T8為一個循環，然後於第五時間T5中，該直流電壓源DC對該電感L儲能，使電感L的電流增加，然後在第六時間T6中，該電感L對該電池BT釋放能量，使電池BT進行充電，且在第五時間T5及第六時間T6時，該電容組120持續對負載組910釋放能量，而使負載組910作動。之後在第七時間T7及第八時間T8時，電感L開始釋放能量，而對電容組120及負載組910進行放電，使電容組120能夠進行儲能以及使負載組910能夠作動，

在本實施例中，在設計電源供應器100時，可依據所使用元件或負載之特性，而進行不同次數及順序的電池BT放電動作及電池BT充電動作，例如，以交錯執行電池BT放電動作與電池BT充電動作的方式進行動作，或者先執行數次的電池BT放電動作，之後再執行一次電池BT充電動作。

綜上所述，本發明電源供應器具有直流電壓源及電池等兩個電源，且利用第一開關至第四開關的開啟以關閉，以對電池進行充電及放電，同時還對負載組進行釋放能量，以保持負載作動，此外，若是有其中一電源損壞時，還有另一電源可持續對負載組進行供電，以避免臨時的斷電，而造成使用者的損失。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］
100‧‧‧電源供應器
110‧‧‧變壓電路
120‧‧‧電容組
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
130‧‧‧控制電路
BT‧‧‧電池
DC‧‧‧直流電壓源
L‧‧‧電感
IL‧‧‧電流
VL‧‧‧壓降
Tr‧‧‧變壓器
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
Q1‧‧‧第一開關
Q2‧‧‧第二開關
Q3‧‧‧第三開關
Q4‧‧‧第四開關
S1‧‧‧第一輸出端
S2‧‧‧第二輸出端
S3‧‧‧第三輸出端
S4‧‧‧第四輸出端
V1‧‧‧第一電壓值
V2‧‧‧第二電壓值
V3‧‧‧第三電壓值
V4‧‧‧第四電壓值
V5‧‧‧第五電壓值
V6‧‧‧第六電壓值
V7‧‧‧第七電壓值
V8‧‧‧第八電壓值
I1‧‧‧第一電流值
I2‧‧‧第二電流值
I3‧‧‧第三電流值
I4‧‧‧第四電流值
I5‧‧‧第五電流值
I6‧‧‧第六電流值
I7‧‧‧第七電流值
I8‧‧‧第八電流值
T1‧‧‧第一時間
T2‧‧‧第二時間
T3‧‧‧第三時間
T4‧‧‧第四時間
T5‧‧‧第五時間
T6‧‧‧第六時間
T7‧‧‧第七時間
T8‧‧‧第八時間
910‧‧‧負載組
R1‧‧‧第一負載
R2‧‧‧第二負載
R3‧‧‧第三負載

圖１為本發明一較佳實施例之電源供應器電路圖。 圖２為本發明上述較佳實施例之電源供應器方塊圖。 圖３為本發明之電源供應器於進行電池放電動作時之波形圖。 圖４為本發明上述較佳實施例之電源供應器電路圖，係顯示第一時間時之狀態。 圖５為本發明上述較佳實施例之電源供應器電路圖，係顯示第二時間及第五時間時之狀態。 圖６為本發明上述較佳實施例之電源供應器電路圖，係顯示第三時間及第七時間時之狀態。 圖７為本發明上述較佳實施例之電源供應器電路圖，係顯示第四時間及第八時間時之狀態。 圖８為本發明之電源供應器於進行電池充電動作時之波形圖。 圖９為本發明上述較佳實施例之電源供應器電路圖，係顯示第六時間時之狀態。

100‧‧‧電源供應器

110‧‧‧變壓電路

120‧‧‧電容組

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

C3‧‧‧第三電容

BT‧‧‧電池

DC‧‧‧直流電壓源

L‧‧‧電感

Tr‧‧‧變壓器

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

Q1‧‧‧第一開關

Q2‧‧‧第二開關

Q3‧‧‧第三開關

Q4‧‧‧第四開關

S1‧‧‧第一輸出端

S2‧‧‧第二輸出端

S3‧‧‧第三輸出端

S4‧‧‧第四輸出端

IL‧‧‧電流

VL‧‧‧壓降

910‧‧‧負載組

R1‧‧‧第一負載

R2‧‧‧第二負載

R3‧‧‧第三負載

Claims (11)

1. 一種電源供應器，用以電性連接一負載組，且該負載組具有依序串聯的一第一負載、一第二負載以及一第三負載，其中該電源供應電路包括： 一直流電壓源； 一電池，其負端電性連接該直流電壓源之負端； 一電感，其一端電性連接該直流電壓源之正端； 一第一開關，具有一第一端以及一第二端，該第一端電性連接該電池之正端，該第二端電性連接該直流電壓源之正端； 一變壓電路，具有一輸入側及一輸出側，且該輸入側並聯該電感，以使該變壓電路可依據該電感上之電壓變化而在該輸出側上輸出相對應的電壓值； 一電容組，具有依序串聯之一第一電容、一第二電容以及一第三電容，且該第一電容並聯該第一負載、該第二電容並聯該第二負載、以及該第三電容並聯該第三負載，且該第三電容透過一第五二極體與該變壓電路之輸出側電性連接，且在該第五二極體導通時，該第三電容與該變壓電路之輸出側呈現並聯狀態； 一第一二極體，其正端電性連接該電感之一另一端，且其負端電性連接該第二電容及該第三電容之連接處； 一第二開關，具有一第一端以及一第二端，該第二開關之第一端電性連接該第一二極體之正端，該第二開關之第二端電性連接該直流電壓源之負端； 一第三開關，具有一第一端以及一第二端，該第三開關之第一端電性連接該第一二極體之正端，該第三開關之第二端電性連接該電池之正端；以及 一第四開關，具有一第一端以及一第二端，該第四開關之第一端電性連接該第一二極體之正端，該第四開關之第二端電性連接該第一電容及該第二電容之連接處。
2. 如請求項1所述的電源供應器，其中該電池具有一第一電壓值，該直流電壓源具有一第二電壓值，且該第一電值大於該第二電壓值。
3. 如請求項1所述的電源供應器，更包括一第二二極體，且該第二二極體之正端電性連接該直流電壓源之正端，該第二二極體之負端則連接至該電感與該第一開關之第二端的連接處，使該電感透過該第二二極體電性連接該直流電壓源之正端。
4. 如請求項1所述的電源供應器，更包括一第三二極體，且該第三二極體之正端電性連接該第一二極體之正端、第二開關之第一端以及該第四開關之第一端，該第三二極體之負端電性連接該第三開關之第一端，使該第一二極體、該第二開關及該第四開關透過該第三二極體與該第三開關電性連接。
5. 如請求項1所述的電源供應器，更包括一第四二極體，且該第四二極體之正端電性連接該第四開關之第二端，該第四二極體之負端連接該第一電容及該第二電容之連接處，使該第四開關透過該第四二極體電性連接該第一電容及該第二電容。
6. 一種使請求項1之電源供應器的電池進行放電之方法，包括下列步驟： A、導通該第一開關及該第二開關，並截止該第三開關，該電池透過該第一開關及該第二開關與該電感之兩端電性連接，而對該電感釋放能量，使該電感具有一第一電壓值，且流經該電感之電流上升至一第一電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； B、導通該第二開關，並截止該第一開關及該第三開關，該直流電壓源透過該第二開關與該電感之兩端電性連接，使該電感的電壓值由該第一電壓值下降至一第二電壓值，且該直流電源對該具有該第一電流值的電感釋放能量，使流經該電感之電流由該第一電流值上升至一第二電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； C、導通該第四開關，並截止該第一開關、該第二開關及第三開關，使該電感之電壓值由該第二電壓值下降至一第三電壓值，且該電感對該第一電容以及該第一負載釋放能量，使流經該電感之電流由該第二電流值下降至一第三電流值，同時，該第一電容進行儲存能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； D、截止該第一開關、該第二開關、第三開關及第四開關，使該電感之電壓值由該第三電壓值下降至一第四電壓值，該電感持續釋放能量，且釋放能量的一部份流入該變壓電路的輸入側，並經由該變壓電路之輸出側傳送至該第三電容以及該第三負載，所釋放能量的另一部份傳送至該第一電容、該第二電容、該第一電阻以及該第二電阻，使流經該電感之電流由該第三電流值下降至一第四電流值，同時，該第一電容、該第二電容以及該第三電容進行儲存能量。
7. 如請求項6所述的電池進行放電之方法，其中該電源供應器更包括一第二二極體，且該第二二極體之正端電性連接該直流電壓源之正端，該第二二極體之負端電性連接該電感之該端以及該第一開關之第二端；該電池具有該第一電壓值，該直流電壓源具有該第二電壓值；在步驟A時，該第一電值大於該第二電壓值，使第二二極體截止，而造成該直流電壓與該電感之間呈現斷路。
8. 如請求項6所述的電池進行放電之方法，其中該電源供應器更包括一第四二極體，位於該第四開關以及該電容組之間，且該第四二極體之正端電性連接該第四開關，該第四二極體之負端電性連接該第一電容及該第二電容之連接處，使該第四開關透過該第四二極體與該第一電容及該第二電容之連接處電性連接；在步驟A及B時，該第四開關導通，且該第一電容之電壓值大於該第四二極體之正端處的電壓值，使該第四二極體呈現逆向偏壓，而造成該第四開關與該第一電容之間呈現斷路。
9. 一種使請求項1之電源供應器的電池進行充電之方法，包括下列步驟： A、導通該第二開關，並截止該第一開關及該第三開關，該直流電壓源透過該第二開關與該電感之兩端電性連接，使該電感具有一第五電壓值，且該直流電源對該電感釋放能量，使流經該電感之電流上升至一第五電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； B、導通該第三開關，並截止該第一開關及該第二開關，使該電感的電壓值由該第五電壓值下降至一第六電壓值，且該電感對該電池釋放能量，使該電池進行儲存能量，使流經該電感之電流由第五電流值下降至一第六電流值，同時，該第一電容對該第一負載釋放能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； C、導通該第四開關，並截止該第一開關、該第二開關及第三開關，使該電感之電壓值由該第六電壓值下降至一第七電壓值，且該電感對該第一電容以及該第一負載釋放能量，使流經該電感之電流由該第六電流值下降至一第七電流值，同時，該第一電容進行儲存能量、該第二電容對該第二負載釋放能量以及該第三電容對該第三負載釋放能量； D、截止該第一開關、該第二開關、第三開關及第四開關，使該電感之電壓值由該第七電壓值下降至一第八電壓值，該電感持續釋放能量，且釋放能量的一部份流入該變壓電路的輸入側，並經由該變壓電路之輸出側傳送至該第三電容以及該第三負載，所釋放能量的另一部份傳送至該第一電容、該第二電容、該第一電阻以及該第二電阻，使流經該電感之電流由該第七電流值下降至一第八電流值，同時，該第一電容、該第二電容以及該第三電容進行儲存能量。
10. 如請求項9所述的電池進行充電之方法，其中該電源供應器更包括一第三二極體，且該第三二極體之正端電性連接該第一二極體之正端、第二開關之第一端以及該第四開關之第一端，該第三二極體之負端電性連接該第三開關，使該第一二極體、該第二開關及該第四開關透過該第三二極體與該第三開關電性連接；在步驟A時，該第三開關導通，且該電池之電壓值大於該第三二極體之正端處的電壓值，使該第三二極體呈現逆向偏壓，而造成該第三開關與該電感之間呈現斷路。
11. 如請求項9所述的電池進行充電之方法，其中該電源供應器更包括一第四二極體，位於該第四開關以及該電容組之間，且該第四二極體之正端電性連接該第四開關，該第四二極體之負端電性連接該第一電容及該第二電容之連接處，使該第四開關透過該第四二極體與該第一電容及該第二電容之連接處電性連接；在步驟A及B時，該第四開關導通，且該第一電容之電壓值大於該第四二極體之正端處的電壓值，使該第四二極體呈現逆向偏壓，而造成該第四開關與該第一電容之間呈現斷路。