TWI879605B - 高輸出穩定度之電源供應器 - Google Patents

Abstract

一種高輸出穩定度之電源供應器，包括：一橋式整流器、一第一電容器、一升壓電感器、一第一功率切換器、一第一輸出級電路、一第一變壓器、一第二功率切換器、一第二輸出級電路、一非對稱諧振轉換器，以及一控制電路。第二輸出級電路可產生一輸出電位。非對稱諧振轉換器可提供一補充電位。控制電路可根據一外部電位來選擇性地將非對稱諧振轉換器耦接至第二輸出級電路。

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，當相關之系統端操作於一重載模式時，其電池元件卻可能無法正常地由電源供應器來進行充電。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；一第一電容器，儲存該整流電位；一升壓電感器，接收該整流電位；一第一功率切換器，根據一第一驅動電位來選擇性地將該升壓電感器耦接至一接地電位；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；一第一變壓器，包括一第一主線圈和一第一副線圈，其中該第一主線圈係用於接收該中間電位；一第二功率切換器，根據一第二驅動電位來選擇性地將該第一主線圈耦接至該接地電位；一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈，並產生一輸出電位；一非對稱諧振轉換器，根據該整流電位、一第三驅動電位、一第四驅動電位，以及一外部電位來提供一補充電位；以及一控制電路，根據一溝通電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位、該第三驅動電位，以及該第四驅動電位；其中該控制電路更根據該外部電位來選擇性地將該非對稱諧振轉換器耦接至該第二輸出級電路。

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；其中該第一電容器具有一第一端和一第二端，該第一電容器之該第一端係耦接至該第一節點以儲存該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位；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二節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一第三節點以輸出該中間電位；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。

在一些實施例中，該第一變壓器更內建一第一激磁電感器，該第一主線圈具有一第一端和一第二端，該第一主線圈之該第一端係耦接至該第三節點以接收該中間電位，該第一主線圈之該第二端係耦接至一第四節點，該第一激磁電感器具有一第一端和一第二端，該第一激磁電感器之該第一端係耦接至該第三節點，該第一激磁電感器之該第二端係耦接至該第四節點，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五節點，而該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點。

在一些實施例中，該第一功率切換器包括：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二節點；其中該第二功率切換器包括：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該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點。

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五節點，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；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輸出節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該共同節點。

在一些實施例中，該非對稱諧振轉換器包括：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第三驅動電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至一第六節點，而該第三電晶體之該第二端係用於接收該整流電位；一第四電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第四電晶體之該控制端係用於接收該第四驅動電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該第六節點；一諧振電感器，具有一第一端和一第二端，其中該諧振電感器之該第一端係耦接至該第六節點，而該諧振電感器之該第二端係耦接至一第七節點；一諧振電容器，具有一第一端和一第二端，其中該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點，而該諧振電容器之該第二端係耦接至一第八節點；以及一第五電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第五電晶體之該控制端係用於接收該外部電位，該第五電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第五電晶體之該第二端係耦接至一第九節點。

在一些實施例中，該非對稱諧振轉換器更包括：一第二變壓器，包括一第二主線圈和一第二副線圈，其中該第二變壓器更內建一第二激磁電感器，該第二主線圈具有一第一端和一第二端，該第二主線圈之該第一端係耦接至該第八節點，該第二主線圈之該第二端係耦接至該第九節點，該第二激磁電感器具有一第一端和一第二端，該第二激磁電感器之該第一端係耦接至該第八節點，該第二激磁電感器之該第二端係耦接至該第九節點，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一第十節點，而該第二副線圈之該第二端係耦接至一共同節點；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十節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至一補充節點以輸出該補充電位；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補充節點，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，該控制電路包括：一微控制器，根據該溝通電位和該外部電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位、該第三驅動電位，以及該第四驅動電位；以及一誤差放大器，由該外部電位來進行供電，並具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該誤差放大器之該第一輸入端係用於接收該輸出電位，該誤差放大器之該第二輸入端係用於接收該補充電位，而該誤差放大器之該輸出端係用於輸出一控制電位。

在一些實施例中，該控制電路更包括：一第六電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第六電晶體之該控制端係用於接收該控制電位，該第六電晶體之該第一端係耦接至一輸出節點，而該第六電晶體之該第二端係耦接至一連接節點；以及一第七電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第七電晶體之該控制端係用於接收該外部電位，該第七電晶體之該第一端係耦接至該連接節點，而該第七電晶體之該第二端係係耦接至一補充節點以接收該補充電位。

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、一第一電容器C1、一升壓電感器LU、一第一功率切換器120、一第一輸出級電路130、一第一變壓器140、一第二功率切換器150、一第二輸出級電路160、一非對稱諧振轉換器170，以及一控制電路190。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)可介於90V至264V之間，但亦不僅限於此。第一電容器C1可用於儲存整流電位VR。升壓電感器LU可用於接收整流電位VR。第一功率切換器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具有高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則第一功率切換器120可將升壓電感器LU耦接至接地電位VSS(亦即，第一功率切換器120可近似於一短路路徑)；反之，若第一驅動電位VG1具有低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則第一功率切換器120不會將升壓電感器LU耦接至接地電位VSS(亦即，第一功率切換器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，其中第一輸出級電路130可用於產生一中間電位VE。

第一變壓器140包括一第一主線圈141和一第一副線圈142，其中第一主線圈141可位於第一變壓器140之一側，而第一副線圈142則可位於第一變壓器140之相對另一側。第一主線圈141可用於接收中間電位VE，而第一副線圈142則可根據中間電位VE來進行操作。第二功率切換器150可根據一第二驅動電位VG2來選擇性地將第一主線圈141耦接至接地電位VSS。例如，若第二驅動電位VG2具有高邏輯位準，則第二功率切換器150可將第一主線圈141耦接至接地電位VSS(亦即，第二功率切換器150可近似於另一短路路徑)；反之，若第二驅動電位VG2具有低邏輯位準，則第二功率切換器150不會將第一主線圈141耦接至接地電位VSS(亦即，第二功率切換器150可近似於另一斷路路徑)。第二輸出級電路160係耦接至第一副線圈142，並可用於產生一輸出電位。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。

非對稱諧振轉換器170可根據整流電位VR、一第三驅動電位VG3、一第四驅動電位VG4，以及一外部電位VX來提供一補充電位VA。例如，補充電位VA可大致等同於前述之輸出電位VOUT，但亦不僅限於此。控制電路190可根據一溝通電位VT來產生第一驅動電位VG1、第二驅動電位VG2、第三驅動電位VG3，以及第四驅動電位VG4。另外，控制電路190還可根據外部電位VX來選擇性地將非對稱諧振轉換器170耦接至第二輸出級電路160。根據實際量測結果，即使是用於驅動操作於一重載模式之系統端，本發明所提之電源供應器100仍可藉由使用非對稱諧振轉換器170之補充電位VA來針對第二輸出級電路160之輸出電位VOUT進行補償，從而能有效維持住整體之輸出穩定度。

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、一第一電容器C1、一升壓電感器LU、一第一功率切換器220、一第一輸出級電路230、一第一變壓器240、一第二功率切換器250、一第二輸出級電路260、一非對稱諧振轉換器270，以及一控制電路290。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至一系統端(未顯示)，例如：一筆記型電腦。

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。

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以儲存整流電位VR，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。

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。

第一功率切換器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之第二端係耦接至第二節點N2。

第一輸出級電路230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之陽極係耦接至第二節點N2，而第五二極體D5之陰極係耦接至一第三節點N3以輸出一中間電位VE。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。

第一變壓器240包括一第一主線圈241和一第一副線圈242，其中第一變壓器240更可內建一第一激磁電感器LM1。第一激磁電感器LM1可為第一變壓器240製造時所附帶產生之一固有元件，其並非一外部獨立元件。第一主線圈241和第一激磁電感器LM1皆可位於第一變壓器240之同一側(例如：一次側)，而第一副線圈242則可位於第一變壓器240之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。詳細而言，第一主線圈241具有一第一端和一第二端，其中第一主線圈241之第一端係耦接至第三節點N3以接收中間電位VE，而第一主線圈241之第二端係耦接至一第四節點N4。第一激磁電感器LM1具有一第一端和一第二端，其中第一激磁電感器LM1之第一端係耦接至第三節點N3，而第一激磁電感器LM1之第二端係耦接至第四節點N4。第一副線圈242具有一第一端和一第二端，其中第一副線圈242之第一端係耦接至一第五節點N5，而第一副線圈242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。

第二功率切換器250包括一第二電晶體M2。例如，第二電晶體M2可為一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之第一端係耦接至接地電位VSS，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第四節點N4。

第二輸出級電路260包括一第六二極體D6和一第三電容器C3。第六二極體D6具有一陽極和一陰極，其中第六二極體D6之陽極係耦接至第五節點N5，而第六二極體D6之陰極係耦接至輸出節點NOUT。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之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第三電容器C3之第二端係耦接至共同節點NCM。

大致而言，非對稱諧振轉換器270可被視為一輔助輸出級電路，其可與第二輸出級電路260選擇性地作並聯耦接，從而能提升電源供應器200之輸出穩定度。非對稱諧振轉換器270包括：一第二變壓器280、一第三電晶體M3、一第四電晶體M4、一第五電晶體M5、一第七二極體D7、一諧振電感器LR、一諧振電容器CR，以及一第四電容器C4。例如，第三電晶體M3、第四電晶體M4，以及第五電晶體M5可各自為一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第三驅動電位VG3，第三電晶體M3之第一端係耦接至一第六節點N6，而第三電晶體M3之第二端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR。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之控制端係用於接收一第四驅動電位VG4，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之第二端係耦接至第六節點N6。在一些實施例中，第三電晶體M3和第四電晶體M4可作為非對稱諧振轉換器270之一切換電路。例如，第三驅動電位VG3和第四驅動電位VG4可具有互補(Complementary)之邏輯位準，其中第三驅動電位VG3則具有一工作週期(Duty Cycle)DT。

諧振電感器LR具有一第一端和一第二端，其中諧振電感器LR之第一端係耦接至第六節點N6，而諧振電感器LR之第二端係耦接至一第七節點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，而諧振電容器CR之第二端係耦接至一第八節點N8。第五電晶體M5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)，其中第五電晶體M5之控制端係用於接收一外部電位VX，第五電晶體M5之第一端係耦接至接地電位VSS，而第五電晶體M5之第二端係耦接至一第九節點N9。

第二變壓器280包括一第二主線圈281和一第二副線圈282，其中第二變壓器280更可內建一第二激磁電感器LM2。第二激磁電感器LM2可為第二變壓器280製造時所附帶產生之一固有元件，其並非一外部獨立元件。第二主線圈281和第二激磁電感器LM2皆可位於第二變壓器280之同一側(例如：一次側)，而第二副線圈282則可位於第二變壓器280之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。詳細而言，第二主線圈281具有一第一端和一第二端，其中第二主線圈281之第一端係耦接至第八節點N8，而第二主線圈281之第二端係耦接至第九節點N9。第二激磁電感器LM2具有一第一端和一第二端，其中第二激磁電感器LM2之第一端係耦接至第八節點N8，而第二激磁電感器LM2之第二端係耦接至第九節點N9。第二副線圈282具有一第一端和一第二端，其中第二副線圈282之第一端係耦接至一第十節點N10，而第二副線圈282之第二端係耦接至共同節點NCM。在一些實施例中，諧振電感器LR、諧振電容器CR，以及第二激磁電感器LM2可形成非對稱諧振轉換器270之一諧振槽(Resonant Tank)。

第七二極體D7具有一陽極和一陰極，其中第七二極體D7之陽極係耦接至第十節點N10，而第七二極體D7之陰極係耦接至一補充節點NA以輸出一補充電位VA。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之第一端係耦接至補充節點NA，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，第七二極體D7和第四電容器C4可作為非對稱諧振轉換器270之一第三輸出級電路。

控制電路290包括：一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)292、一誤差放大器(Error Amplifier)294、一第六電晶體M6，以及第七電晶體M7。例如，第六電晶體M6和第七電晶體M7可各自為一N型金氧半場效電晶體。

微控制器292可根據一溝通電位VT和外部電位VX來產生第一驅動電位VG1、第二驅動電位VG2、第三驅動電位VG3，以及第四驅動電位VG4。誤差放大器294可由外部電位VX來進行供電，並具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中誤差放大器294之第一輸入端係用於接收輸出電位VOUT，誤差放大器294之第二輸入端係用於接收補充電位VA，而誤差放大器294之輸出端係用於輸出一控制電位VC。例如，若補充電位VA係恰好等同於輸出電位VOUT，則誤差放大器294將可輸出具有高邏輯位準之控制電位VC；反之，若補充電位VA係相異於輸出電位VOUT，則誤差放大器294將可輸出具有低邏輯位準之控制電位VC。

第六電晶體M6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)，其中第六電晶體M6之控制端係用於接收控制電位VC，第六電晶體M6之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第六電晶體M6之第二端係耦接至一連接節點NE。第七電晶體M7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)，其中第七電晶體M7之控制端係用於接收外部電位VX，第七電晶體M7之第一端係耦接至連接節點NE，而第七電晶體M7之第二端係係耦接至補充節點NA以接收補充電位VA。在一些實施例中，第六電晶體M6和第七電晶體M7可作為控制電路290之一連接模組。例如，若第六電晶體M6和第七電晶體M7兩者皆被致能，則其可將非對稱諧振轉換器270耦接至第二輸出級電路260；反之，例如，若第六電晶體M6和第七電晶體M7之任一者被禁能，則其不會將非對稱諧振轉換器270耦接至第二輸出級電路260。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之輔助充電器300之示意圖。輔助充電器300為一外部裝置，其非屬於電源供應器200之任何一部份。在第3圖之實施例中，輔助充電器300可提供外部電位VX，並包括一輔助微控制器310，其中輔助微控制器310係用於產生溝通電位VT。當輔助充電器300耦接至電源供應器200時，電源供應器200之微控制器292可藉由分析溝通電位VT來取得輔助充電器300之外部電位VX和最大功率之相關資訊。在一些實施例中，輔助充電器300之最大功率必須小於或等於電源供應器200之最大功率。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器200之電位波形圖，其中橫軸代表時間(s)，而縱軸代表電位位準(V)。請一併參考第2、3、4圖以理解本發明之操作原理。初始時，電源供應器200並未接收到任何外部電位VX，其可視為維持於低邏輯位準。於一特定時間點TS處，當輔助充電器300耦接至電源供應器200時，微控制器292可基於溝通電位VT或(且)具有高邏輯位準之外部電位VX而開始產生第三驅動電位VG3和第四驅動電位VG4。另外，因為第五電晶體M5被外部電位VX所致能，所以非對稱諧振轉換器270將會開始於補充節點NA處提供補充電位VA。

在一些實施例中，微控制器292還可藉由改變第三驅動電位VG3之工作週期DT來調整非對稱諧振轉換器270之輸出功率PX。例如，若第三驅動電位VG3之工作週期DT增加，則非對稱諧振轉換器270之輸出功率PX將會變大；反之，若第三驅動電位VG3之工作週期DT減少，則非對稱諧振轉換器270之輸出功率PX將會變小。在另一些實施例中，第三驅動電位VG3之工作週期DT可介於20%至80%之間，但亦不僅限於此。

在特定時間點TS之後，誤差放大器294已由外部電位VX進行供電。若判斷補充電位VA恰等同於輸出電位VOUT，則代表非對稱諧振轉換器270已準備完畢，而誤差放大器294將會輸出具有高邏輯位準之控制電位VC以致能第六電晶體M6。另外，第七電晶體M7亦已由具有高邏輯位準之外部電位VX所致能。因此，非對稱諧振轉換器270將可與第二輸出級電路260進行並聯耦接。在此設計下，即使對應之系統端操作於重載模式並需要更強之驅動能力，電源供應器200亦可同時使用第二輸出級電路260和非對稱諧振轉換器270來提供輸出電位VOUT和補充電位VA，從而能大幅提升整體之輸出穩定度。必須注意的是，在此設計下，系統端之電池元件發生無法正常充電之機率將能有效降低。

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能明顯提升整體之輸出穩定度，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1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4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:第一功率切換器 130,230:第一輸出級電路 140,240:第一變壓器 141,241:第一主線圈 142,242:第一副線圈 150,250:第二功率切換器 160,260:第二輸出級電路 170,270:非對稱諧振轉換器 190,290:控制電路 280:第二變壓器 281:第二主線圈 282:第二副線圈 292:微控制器 294:誤差放大器 300:輔助充電器 310:輔助微控制器 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 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 DT:工作週期 LM1:第一激磁電感器 LM2:第二激磁電感器 LR:諧振電感器 LU:升壓電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3:第三電晶體 M4:第四電晶體 M5:第五電晶體 M6:第六電晶體 M7:第七電晶體 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 N10:第十節點 NA:補充節點 NCM:共同節點 NE:連接節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 PX:輸出功率 TS:特定時間點 VA:補充電位 VC:控制電位 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 VG4:第四驅動電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VOUT:輸出電位 VR:整流電位 VSS:接地電位 VT:溝通電位 VX:外部電位

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。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之輔助充電器之示意圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電源供應器之電位波形圖。

100:電源供應器

110:橋式整流器

120:第一功率切換器

130:第一輸出級電路

140:第一變壓器

141:第一主線圈

142:第一副線圈

150:第二功率切換器

160:第二輸出級電路

170:非對稱諧振轉換器

190:控制電路

C1:第一電容器

LU:升壓電感器

VA:補充電位

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

VG4:第四驅動電位

VIN1:第一輸入電位

VIN2:第二輸入電位

VOUT:輸出電位

VR:整流電位

VSS:接地電位

VT:溝通電位

VX:外部電位

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； 一第一電容器，儲存該整流電位； 一升壓電感器，接收該整流電位； 一第一功率切換器，根據一第一驅動電位來選擇性地將該升壓電感器耦接至一接地電位； 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； 一第一變壓器，包括一第一主線圈和一第一副線圈，其中該第一主線圈係用於接收該中間電位； 一第二功率切換器，根據一第二驅動電位來選擇性地將該第一主線圈耦接至該接地電位； 一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈，並產生一輸出電位； 一非對稱諧振轉換器，根據該整流電位、一第三驅動電位、一第四驅動電位，以及一外部電位來提供一補充電位；以及 一控制電路，根據一溝通電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位、該第三驅動電位，以及該第四驅動電位； 其中該控制電路更根據該外部電位來選擇性地將該非對稱諧振轉換器耦接至該第二輸出級電路。
2. 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； 其中該第一電容器具有一第一端和一第二端，該第一電容器之該第一端係耦接至該第一節點以儲存該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位； 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所述之電源供應器，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二節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一第三節點以輸出該中間電位；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。
4. 如請求項3所述之電源供應器，其中該第一變壓器更內建一第一激磁電感器，該第一主線圈具有一第一端和一第二端，該第一主線圈之該第一端係耦接至該第三節點以接收該中間電位，該第一主線圈之該第二端係耦接至一第四節點，該第一激磁電感器具有一第一端和一第二端，該第一激磁電感器之該第一端係耦接至該第三節點，該第一激磁電感器之該第二端係耦接至該第四節點，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五節點，而該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點。
5. 如請求項4所述之電源供應器，其中該第一功率切換器包括： 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二節點； 其中該第二功率切換器包括： 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該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第四節點。
6. 如請求項4所述之電源供應器，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五節點，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；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輸出節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
7. 如請求項1所述之電源供應器，其中該非對稱諧振轉換器包括： 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第三驅動電位，該第三電晶體之該第一端係耦接至一第六節點，而該第三電晶體之該第二端係用於接收該整流電位； 一第四電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第四電晶體之該控制端係用於接收該第四驅動電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該第六節點； 一諧振電感器，具有一第一端和一第二端，其中該諧振電感器之該第一端係耦接至該第六節點，而該諧振電感器之該第二端係耦接至一第七節點； 一諧振電容器，具有一第一端和一第二端，其中該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點，而該諧振電容器之該第二端係耦接至一第八節點；以及 一第五電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第五電晶體之該控制端係用於接收該外部電位，該第五電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第五電晶體之該第二端係耦接至一第九節點。
8. 如請求項7所述之電源供應器，其中該非對稱諧振轉換器更包括： 一第二變壓器，包括一第二主線圈和一第二副線圈，其中該第二變壓器更內建一第二激磁電感器，該第二主線圈具有一第一端和一第二端，該第二主線圈之該第一端係耦接至該第八節點，該第二主線圈之該第二端係耦接至該第九節點，該第二激磁電感器具有一第一端和一第二端，該第二激磁電感器之該第一端係耦接至該第八節點，該第二激磁電感器之該第二端係耦接至該第九節點，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一第十節點，而該第二副線圈之該第二端係耦接至一共同節點； 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十節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至一補充節點以輸出該補充電位；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補充節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該共同節點。
9. 如請求項1所述之電源供應器，其中該控制電路包括： 一微控制器，根據該溝通電位和該外部電位來產生該第一驅動電位、該第二驅動電位、該第三驅動電位，以及該第四驅動電位；以及 一誤差放大器，由該外部電位來進行供電，並具有一第一輸入端、一第二輸入端，以及一輸出端，其中該誤差放大器之該第一輸入端係用於接收該輸出電位，該誤差放大器之該第二輸入端係用於接收該補充電位，而該誤差放大器之該輸出端係用於輸出一控制電位。
10. 如請求項9所述之電源供應器，其中該控制電路更包括： 一第六電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第六電晶體之該控制端係用於接收該控制電位，該第六電晶體之該第一端係耦接至一輸出節點，而該第六電晶體之該第二端係耦接至一連接節點；以及 一第七電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第七電晶體之該控制端係用於接收該外部電位，該第七電晶體之該第一端係耦接至該連接節點，而該第七電晶體之該第二端係係耦接至一補充節點以接收該補充電位。

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