TWI871925B

TWI871925B - 高輸出穩定度之電源供應器

Info

Publication number: TWI871925B
Application number: TW113106565A
Authority: TW
Inventors: 詹子增
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2024-02-23
Filing date: 2024-02-23
Publication date: 2025-02-01
Also published as: TW202534996A

Abstract

一種高輸出穩定度之電源供應器，包括：一橋式整流器、一分壓電路、一可調電容元件、一升壓電感器、一功率切換器、一輸出級電路、一回授補償電路，以及一偵測及控制電路。橋式整流器可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。分壓電路可根據整流電位來產生一第一分壓電位。可調電容元件之等效電容值係根據一第一控制電位和一第二控制電位而決定。升壓電感器係耦接至可調電容元件。輸出級電路係耦接至升壓電感器，並可產生一輸出電位。偵測及控制電路可根據第一分壓電位來產生第一控制電位和第二控制電位。

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；一分壓電路，根據該整流電位來產生一第一分壓電位；一可調電容元件，儲存該整流電位，其中該可調電容元件之一等效電容值係根據一第一控制電位和一第二控制電位而決定；一升壓電感器，耦接至該可調電容元件；一功率切換器，根據一脈波寬度調變電位來選擇性地將該升壓電感器耦接至一共同節點；一輸出級電路，耦接至該升壓電感器，並產生一輸出電位；一回授補償電路，根據該輸出電位來產生一回授電位和一電容電位；以及一偵測及控制電路，根據該第一分壓電位、該回授電位，以及該電容電位來產生該脈波寬度調變電位、該第一控制電位，以及該第二控制電位。

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一接地電位，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。

在一些實施例中，該分壓電路包括：一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第二節點以輸出該第一分壓電位；以及一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該第二節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至該接地電位。

在一些實施例中，該可調電容元件包括：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一節點以接收該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至一第三節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第一節點；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第三節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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控制電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至一第四節點，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第一節點；以及一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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，而該升壓電感器之該第二端係耦接至一第五節點。

在一些實施例中，該功率切換器包括：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脈波寬度調變電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至該共同節點，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五節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；以及一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該共同節點。

在一些實施例中，該回授補償電路包括：一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至一第六節點以輸出一第二分壓電位；一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該第六節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該共同節點；一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至一第七節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該第六節點；一穩壓器，具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中該穩壓器之該陽極係耦接至該共同節點，該穩壓器之該陰極係耦接至該第七節點，而該穩壓器之該參考端係耦接至該第六節點；一線性光耦合器，包括一發光二極體和一雙載子接面電晶體，其中該發光二極體具有一陽極和一陰極，該發光二極體之該陽極係耦接至該輸出節點，該發光二極體之該陰極係耦接至該第七節點，該雙載子接面電晶體具有一集極和一射極，該雙載子接面電晶體之該集極係用於輸出該回授電位，而該雙載子接面電晶體之該射極係耦接至一第八節點；以及一第六電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電容器之該第一端係耦接至該第八節點以輸出該電容電位，而該第六電容器之該第二端係耦接至該接地電位。

在一些實施例中，該偵測及控制電路包括：一放大電路，將該電容電位放大一第一增益倍率以產生一第一放大電位，並將該電容電位放大一第二增益倍率以產生一第二放大電位，其中該第一增益倍率係大於該第二增益倍率；一第一比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第一比較器之該正輸入端係用於接收該第一放大電位，該第一比較器之該負輸入端係用於接收該第一分壓電位，而該第一比較器之該輸出端係用於輸出一第一比較電位；以及一第二比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第二比較器之該正輸入端係用於接收該第二放大電位，該第二比較器之該負輸入端係用於接收該第一分壓電位，而該第二比較器之該輸出端係用於輸出一第二比較電位。

在一些實施例中，該偵測及控制電路更包括：一第一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第一及閘之該第一輸入端係用於接收該第一比較電位，該第一及閘之該第二輸入端係用於接收該第一放大電位，而該第一及閘之該輸出端係用於輸出一第一邏輯電位；以及一第二及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第二及閘之該第一輸入端係用於接收該第二比較電位，該第二及閘之該第二輸入端係用於接收該第二放大電位，而該第二及閘之該輸出端係用於輸出一第二邏輯電位。

在一些實施例中，該偵測及控制電路更包括：一微控制器，根據該第一邏輯電位、該第二邏輯電位，以及該回授電位來產生該脈波寬度調變電位、該第一控制電位，以及該第二控制電位；其中若該第一分壓電位高於該第一放大電位，則該第一控制電位和該第二控制電位皆為低邏輯位準；其中若該第一分壓電位介於該第二放大電位和該第一放大電位之間，則該第一控制電位為高邏輯位準且該第二控制電位為低邏輯位準；其中若該第一分壓電位低於該第二放大電位，則該第一控制電位和該第二控制電位皆為高邏輯位準。

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、一分壓電路120、一可調電容元件130、一升壓電感器LU、一功率切換器140、一輸出級電路150、一回授補償電路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(Root Mean Square，RMS)可約介於90V至264V之間，但亦不僅限於此。分壓電路120可根據整流電位VR來產生一第一分壓電位VD1。可調電容元件130係用於儲存整流電位VR，其中可調電容元件130之一等效電容值CE係根據一第一控制電位VC1和一第二控制電位VC2而決定。升壓電感器LU係耦接至可調電容元件130。功率切換器140可根據一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)電位VM來選擇性地將升壓電感器LU耦接至一共同節點NCM。例如，若脈波寬度調變電位VM為高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則功率切換器140可將升壓電感器LU耦接至共同節點NCM(亦即，功率切換器140可近似於一短路路徑)；反之，若脈波寬度調變電位VM為低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則功率切換器140不會將升壓電感器LU耦接至共同節點NCM(亦即，功率切換器140可近似於一斷路路徑)。輸出級電路150係耦接至升壓電感器LU，並可用於產生一輸出電位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20V之間，但亦不僅限於此。回授補償電路160可根據輸出電位VOUT來產生一回授電位VF和一電容電位VP。偵測及控制電路170可根據第一分壓電位VD1、回授電位VF，以及電容電位VP來產生脈波寬度調變電位VM、第一控制電位VC1，以及第二控制電位VC2。在本發明之設計下，即使電源供應器100操作於一高溫環境下，其仍可自動補償等效電容值CE之非理想衰減，從而能改善整體之輸出穩定度。

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，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、一分壓電路220、一可調電容元件230、一升壓電感器LU、一功率切換器240、一輸出級電路250、一回授補償電路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和第二輸入節點NIN2可分別由一外部輸入電源(未顯示)處接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2。電源供應器200之輸出節點NOUT則可用於輸出一輸出電位VOUT至一電子裝置(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(例如：0V)，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。

分壓電路220包括一第一電阻器R1和一第二電阻器R2。第一電阻器R1具有一第一端和一第二端，其中第一電阻器R1之第一端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR，而第一電阻器R1之第二端係耦接至一第二節點N2以輸出一第一分壓電位VD1。第二電阻器R2具有一第一端和一第二端，其中第二電阻器R2之第一端係耦接至第二節點N2，而第二電阻器R2之第二端係耦接至接地電位VSS。

可調電容元件230具有一等效電容值CE，並包括：一第一電晶體M1、一第二電晶體M2、一第一電容器C1、一第二電容器C2，以及一第三電容器C3。例如，第一電晶體M1和第二電晶體M2可各自為一N型金氧半場效電晶體(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)。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一節點N1以接收整流電位VR，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。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控制電位VC1，第一電晶體M1之第一端係耦接至一第三節點N3，而第一電晶體M1之第二端係耦接至第一節點N1。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之第一端係耦接至第三節點N3，而第二電容器C2之第二端係耦接至接地電位VSS。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控制電位VC2，第二電晶體M2之第一端係耦接至一第四節點N4，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第一節點N1。第三電容器C3具有一第一端和一第二端，其中第三電容器C3之第一端係耦接至第四節點N4，而第三電容器C3之第二端係耦接至接地電位VSS。必須注意的是，根據第一控制電位VC1和第二控制電位VC2之不同位準，第二電容器C2和第三電容器C3可選擇性地與第一電容器C1作並聯耦接，從而能改變可調電容元件230之等效電容值CE。

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，而升壓電感器LU之第二端係耦接至一第五節點N5。

功率切換器240包括一第三電晶體M3。例如，第三電晶體M3可為一N型金氧半場效電晶體。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脈波寬度調變電位VM，第三電晶體M3之第一端係耦接至一共同節點NCM，而第三電晶體M3之第二端係耦接至第五節點N5。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。

輸出級電路250包括一第五二極體D5和一第二電容器C2。第五二極體D5具有一陽極和一陰極，其中第五二極體D5之陽極係耦接至第五節點N5，而第五二極體D5之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第四電容器C4具有一第一端和一第二端，其中第四電容器C4之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第四電容器C4之第二端係耦接至共同節點NCM。

在一些實施例中，回授補償電路260包括：一穩壓器262、一線性光耦合器264、一第五電容器C5、一第六電容器C6、一第三電阻器R3，以及一第四電阻器R4。

第三電阻器R3具有一第一端和一第二端，其中第三電阻器R3之第一端係耦接至輸出節點NOUT以接收輸出電位VOUT，而第三電阻器R3之第二端係耦接至一第六節點N6以輸出一第二分壓電位VD2。第四電阻器R4具有一第一端和一第二端，其中第四電阻器R4之第一端係耦接至第六節點N6，而第四電阻器R4之第二端係耦接至共同節點NCM。第五電容器C5具有一第一端和一第二端，其中第五電容器C5之第一端係耦接至一第七節點N7，而第五電容器C5之第二端係耦接至第六節點N6。

在一些實施例中，穩壓器262係藉由一TL431電子元件來實施。詳細而言，穩壓器262具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中穩壓器262之陽極係耦接至共同節點NCM，穩壓器262之陰極係耦接至第七節點N7，而穩壓器262之參考端係耦接至第六節點N6。

在一些實施例中，線性光耦合器264係藉由一PCX電子元件來實施。詳細而言，線性光耦合器264包括一發光二極體DL和一雙載子接面電晶體Q1(例如：NPN型)。發光二極體DL具有一陽極和一陰極，其中發光二極體DL之陽極係耦接至輸出節點NOUT，而發光二極體DL之陰極係耦接至第七節點N7。雙載子接面電晶體Q1具有一集極和一射極，其中雙載子接面電晶體Q1之集極係用於輸出一回授電位VF，而雙載子接面電晶體Q1之射極係耦接至一第八節點N8。

另外，第六電容器C6具有一第一端和一第二端，其中第六電容器C6之第一端係耦接至第八節點N8以輸出一電容電位VP，而第六電容器C6之第二端係耦接至接地電位VSS。必須注意的是，電容電位VP係與前述之回授電位VF相關聯。在一些實施例中，電容電位VP可以幾乎等同於前述之回授電位VF。

在一些實施例中，偵測及控制電路270包括：一放大電路271、一第一比較器272、一第二比較器273、一第一及閘(AND Gate)274、一第二及閘275，以及一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)276。

放大電路271可將電容電位VP放大一第一增益倍率K1以產生一第一放大電位VA1。另外，放大電路271更可將電容電位VP放大一第二增益倍率K2以產生一第二放大電位VA2，其中第一增益倍率K1係大於第二增益倍率K2。例如，第一增益倍率K1之數值可介於5.5至6.5之間，而第二增益倍率K2之數值則可介於2.5至3.5之間，但亦不僅限於此。在一些實施例中，放大電路271可根據下列方程式(1)、(2)來進行操作：

………………………………………(1)

………………………………………(2) 其中「VA1」代表第一放大電位VA1之電位位準，「VA2」代表第二放大電位VA2之電位位準，「VP」代表電容電位VP之電位位準，「K1」代表第一增益倍率K1之數值，而「K2」代表第二增益倍率K2之數值。

第一比較器272具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中第一比較器272之正輸入端係用於接收第一放大電位VA1，第一比較器272之負輸入端係用於接收第一分壓電位VD1，而第一比較器272之輸出端係用於輸出一第一比較電位VB1。例如，若第一分壓電位VD1低於或等於第一放大電位VA1，則第一比較器272將可輸出具有高邏輯位準之第一比較電位VB1；反之，若第一分壓電位VD1高於第一放大電位VA1，則第一比較器272將可輸出具有低邏輯位準之第一比較電位VB1。

第二比較器273具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中第二比較器273之正輸入端係用於接收第二放大電位VA2，第二比較器273之負輸入端係用於接收第一分壓電位VD1，而第二比較器273之輸出端係用於輸出一第二比較電位VB2。例如，若第一分壓電位VD1低於或等於第二放大電位VA2，則第二比較器273將可輸出具有高邏輯位準之第二比較電位VB2；反之，若第一分壓電位VD1高於第二放大電位VA2，則第二比較器273將可輸出具有低邏輯位準之第二比較電位VB2。

第一及閘274具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中第一及閘274之第一輸入端係用於接收第一比較電位VB1，第一及閘274之第二輸入端係用於接收第一放大電位VA1，而第一及閘274之輸出端係用於輸出一第一邏輯電位VL1。例如，若第一比較電位VB1和第一放大電位VA1皆為高邏輯位準，則第一及閘274將可輸出具有高邏輯位準之第一邏輯電位VL1；反之，若第一比較電位VB1和第一放大電位VA1其中之任何一者為低邏輯位準，則第一及閘274將可輸出具有低邏輯位準之第一邏輯電位VL1。

第二及閘275具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中第二及閘275之第一輸入端係用於接收第二比較電位VB2，第二及閘275之第二輸入端係用於接收第二放大電位VA2，而第二及閘275之輸出端係用於輸出一第二邏輯電位VL2。例如，若第二比較電位VB2和第二放大電位VA2皆為高邏輯位準，則第二及閘275將可輸出具有高邏輯位準之第二邏輯電位VL2；反之，若第二比較電位VB2和第二放大電位VA2其中之任何一者為低邏輯位準，則第二及閘275將可輸出具有低邏輯位準之第二邏輯電位VL2。

微控制器276可根據第一邏輯電位VL1、第二邏輯電位VL2，以及回授電位VF來產生脈波寬度調變電位VM、第一控制電位VC1，以及第二控制電位VC2。詳細而言，微控制器276可操作於三種不同模式，其可分別如下列實施例所述。

在一些實施例中，若第一分壓電位VD1高於第一放大電位VA1，則代表電源供應器200之溫度大致正常。此時，第一邏輯電位VL1和第二邏輯電位VL2皆為低邏輯位準。由於可調電容元件230之等效電容值CE無須進行調整，故微控制器276將可輸出具有低邏輯位準之第一控制電位VC1和第二控制電位VC2，以同時禁能(Disable)第一電晶體M1和第二電晶體M2。

在另一些實施例中，若第一分壓電位VD1介於第二放大電位VA2和第一放大電位VA1之間，則代表電源供應器200之溫度相對較高，且第一電容器C1之電容值變得較小(非理想現象)。此時，第一邏輯電位VL1為高邏輯位準，且第二邏輯電位VL2為低邏輯位準。作為回應，微控制器276將可輸出具有高邏輯位準之第一控制電位VC1以致能第一電晶體M1，並可輸出具有低邏輯位準之第二控制電位VC2以禁能第二電晶體M2。在此設計下，第二電容器C2將可與第一電容器C1作並聯耦接，從而能提升電容元件230之等效電容值CE。

在其他實施例中，若第一分壓電位VD1低於第二放大電位VA2，則代表電源供應器200之溫度非常高，且第一電容器C1之電容值變得非常小(嚴重之非理想現象)。此時，第一邏輯電位VL1和第二邏輯電位VL2皆為高邏輯位準。作為回應，微控制器276將可輸出具有高邏輯位準之第一控制電位VC1和第二控制電位VC2，以同時致能第一電晶體M1和第二電晶體M2。在此設計下，第二電容器C2和第三電容器C3兩者皆可與第一電容器C1作並聯耦接，從而能大幅提升電容元件230之等效電容值CE。

在一些實施例中，微控制器276可根據下表一來進行操作：

	正常模式	高溫模式	超高溫模式
第一分壓電位VD1
第一邏輯電位VL1	低邏輯位準	高邏輯位準	高邏輯位準
第二邏輯電位VL2	低邏輯位準	低邏輯位準	高邏輯位準
第一控制電位VC1	低邏輯位準	高邏輯位準	高邏輯位準
第二控制電位VC2	低邏輯位準	低邏輯位準	高邏輯位準
等效電容值CE

表一：微控制器之不同操作模式

在一些實施例中，偵測及控制電路270更包括一第四電晶體M4和一第五電阻器R5。例如，第四電晶體M4可為一N型金氧半場效電晶體。第四電晶體M4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)，其中第四電晶體M4之控制度係用於接收第二控制電位VC2，第四電晶體M4之第一端係耦接至接地電位VSS，而第四電晶體M4之第二端係耦接至一第九節點N9。第五電阻器R5具有一第一端和一第二端，其中第五電阻器R5之第一端係耦接至第九節點N9，而第五電阻器R5之第二端係耦接至第六節點N6。微控制器276亦可間接地監控第六節點N6處之第二分壓電位VD2。若第二控制電位VC2為高邏輯位準，則第四電晶體M4將可被致能，以快速下拉第二分壓電位VD2。另外，微控制器276還可計算出第二分壓電位VD2總共被拉低了多少次數。在一些實施例中，若第二分壓電位VD2被拉低達一既定次數(例如：5次)，則微控制器276還可自動切斷其電源，以保護電源供應器200不會因高溫次數太多而造成其內部元件之意外損壞，但亦不僅限於此。

本發明提出一種新穎之電源供應器。根據實際量測結果，即便操作在高溫環境下，使用前述設計之電源供應器仍可有效改善整體之輸出穩定度，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1-2圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-2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:分壓電路 130,230:可調電容元件 140,240:功率切換器 150,250:輸出級電路 160,260:回授補償電路 170,270:偵測及控制電路 262:穩壓器 264:線性光耦合器 271:放大電路 272:第一比較器 273:第二比較器 274:第一及閘 275:第二及閘 276:微控制器 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 C6:第六電容器 CE:等效電容值 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 DL:發光二極體 K1:第一增益倍率 K2:第二增益倍率 LU:升壓電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3:第三電晶體 M4:第四電晶體 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 Q1:雙載子接面電晶體 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 R3:第三電阻器 R4:第四電阻器 R5:第五電阻器 VA1:第一放大電位 VA2:第二放大電位 VB1:第一比較電位 VB2:第二比較電位 VC1:第一控制電位 VC2:第一控制電位 VD1:第一分壓電位 VD2:第二分壓電位 VF:回授電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VL1:第一邏輯電位 VL2:第二邏輯電位 VM:脈波寬度調變電位 VOUT:輸出電位 VP:電容電位 VR:整流電位 VSS:接地電位

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。

100:電源供應器

110:橋式整流器

120:分壓電路

130:可調電容元件

140:功率切換器

150:輸出級電路

160:回授補償電路

170:偵測及控制電路

CE:等效電容值

LU:升壓電感器

NCM:共同節點

VC1:第一控制電位

VC2:第一控制電位

VD1:第一分壓電位

VF:回授電位

VIN1:第一輸入電位

VIN2:第二輸入電位

VM:脈波寬度調變電位

VOUT:輸出電位

VP:電容電位

VR:整流電位

Claims

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；一分壓電路，根據該整流電位來產生一第一分壓電位；一可調電容元件，儲存該整流電位，其中該可調電容元件之一等效電容值係根據一第一控制電位和一第二控制電位而決定；一升壓電感器，耦接至該可調電容元件；一功率切換器，根據一脈波寬度調變電位來選擇性地將該升壓電感器耦接至一共同節點；一輸出級電路，耦接至該升壓電感器，並產生一輸出電位；一回授補償電路，根據該輸出電位來產生一回授電位和一電容電位；以及一偵測及控制電路，根據該第一分壓電位、該回授電位，以及該電容電位來產生該脈波寬度調變電位、該第一控制電位，以及該第二控制電位。
如請求項1所述之電源供應器，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一接地電位，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。
如請求項2所述之電源供應器，其中該分壓電路包括：一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第二節點以輸出該第一分壓電位；以及一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該第二節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至該接地電位。
如請求項2所述之電源供應器，其中該可調電容元件包括：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一節點以接收該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至一第三節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第一節點；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第三節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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控制電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至一第四節點，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第一節點；以及一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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，而該升壓電感器之該第二端係耦接至一第五節點。
如請求項4所述之電源供應器，其中該功率切換器包括：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脈波寬度調變電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至該共同節點，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該第五節點。
如請求項4所述之電源供應器，其中該輸出級電路包括：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五節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；以及一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
如請求項6所述之電源供應器，其中該回授補償電路包括：一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至一第六節點以輸出一第二分壓電位；一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該第六節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該共同節點；一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至一第七節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該第六節點；一穩壓器，具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中該穩壓器之該陽極係耦接至該共同節點，該穩壓器之該陰極係耦接至該第七節點，而該穩壓器之該參考端係耦接至該第六節點；一線性光耦合器，包括一發光二極體和一雙載子接面電晶體，其中該發光二極體具有一陽極和一陰極，該發光二極體之該陽極係耦接至該輸出節點，該發光二極體之該陰極係耦接至該第七節點，該雙載子接面電晶體具有一集極和一射極，該雙載子接面電晶體之該集極係用於輸出該回授電位，而該雙載子接面電晶體之該射極係耦接至一第八節點；以及一第六電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電容器之該第一端係耦接至該第八節點以輸出該電容電位，而該第六電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
如請求項1所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路包括：一放大電路，將該電容電位放大一第一增益倍率以產生一第一放大電位，並將該電容電位放大一第二增益倍率以產生一第二放大電位，其中該第一增益倍率係大於該第二增益倍率；一第一比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第一比較器之該正輸入端係用於接收該第一放大電位，該第一比較器之該負輸入端係用於接收該第一分壓電位，而該第一比較器之該輸出端係用於輸出一第一比較電位；以及一第二比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第二比較器之該正輸入端係用於接收該第二放大電位，該第二比較器之該負輸入端係用於接收該第一分壓電位，而該第二比較器之該輸出端係用於輸出一第二比較電位。
如請求項8所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路更包括：一第一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第一及閘之該第一輸入端係用於接收該第一比較電位，該第一及閘之該第二輸入端係用於接收該第一放大電位，而該第一及閘之該輸出端係用於輸出一第一邏輯電位；以及一第二及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該第二及閘之該第一輸入端係用於接收該第二比較電位，該第二及閘之該第二輸入端係用於接收該第二放大電位，而該第二及閘之該輸出端係用於輸出一第二邏輯電位。
如請求項9所述之電源供應器，其中該偵測及控制電路更包括：一微控制器，根據該第一邏輯電位、該第二邏輯電位，以及該回授電位來產生該脈波寬度調變電位、該第一控制電位，以及該第二控制電位；其中若該第一分壓電位高於該第一放大電位，則該第一控制電位和該第二控制電位皆為低邏輯位準；其中若該第一分壓電位介於該第二放大電位和該第一放大電位之間，則該第一控制電位為高邏輯位準且該第二控制電位為低邏輯位準；其中若該第一分壓電位低於該第二放大電位，則該第一控制電位和該第二控制電位皆為高邏輯位準。