TWI894997B - 電源供應系統、電子裝置及其運作方法 - Google Patents
電源供應系統、電子裝置及其運作方法Info
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Abstract
一種電源供應系統、電子裝置及其運作方法。其中，電源供應系統包括電源供應模組、控制電阻以及控制電路。控制電路的第一端及控制電路的第二端於一工作模式時形成短路以使電源供應模組輸出一工作電壓，控制電路的第一端及控制電路的第二端於一待機模式時形成斷路以使電源供應模組輸出一待機電壓，工作電壓高於待機電壓。藉此，有效降低電子裝置的待機功耗，達到節能省電的目的。
Description
本申請係有關於一種電源供應系統、電子裝置及其運作方法，尤指一種可降低待機功耗的電源供應系統、電子裝置及其運作方法。
為了能夠快速啟用以提供服務，現有電子產品不作業時通常是維持在待機狀態下而非關機狀態。待機時，電子產品僅須維持部分電路的運作，因此僅需較少功率。
然而，為了減少功耗，常藉由關閉在待機期間無須運作的電路或降低變壓器的轉換效率的方式來降低整體功耗，但在電子產品的變壓器仍持續輸出正常工作電壓的情況下，電子產品的整體功耗仍無法有效降低，造成能源的浪費。現有技術中，降低電子產品待機功耗的方式一般是透過脈寬調變控制器(PWM controller)去改變變壓器一次側電壓的工作週期(duty cycle)，然而這種方式無法根據電子產品內部元件的需要而更進一步地降低功耗。
因此，如何有效降低電子產品的待機功耗以節能省電，為本領域亟欲解決的問題之一。
為了解決上述技術問題，本申請提出一種電源供應系統、電子裝置及其運作方法，藉由降低電源供應系統的輸出電壓，有效降低電子裝置的待機功耗，達到節能省電的目的。
為了達成上述之目的，本申請提出一種電子裝置的電源供應系統，其包括一電源供應模組、一控制電阻以及一控制電路。該電源供應模組具有一電源輸出端。該控制電阻具有一第一端以及一第二端，該控制電阻的該第一端電性連接該電源供應模組，該控制電阻的該第二端電性連接一第一低電壓。該控制電路具有一第一端以及一第二端，該控制電路的該第一端與該控制電阻的該第一端電性連接，該控制電路的該第二端電性連接一第二低電壓。其中，該控制電路的該第一端及該控制電路的該第二端於一工作模式時形成短路，此時該控制電阻不作用於該電源供應模組以使該電源輸出端輸出一工作電壓，該控制電路的該第一端及該控制電路的該第二端於一待機模式時形成斷路，此時該控制電阻作用於該電源供應模組以使該電源輸出端輸出一待機電壓，該工作電壓高於該待機電壓，且該工作電壓與該待機電壓皆高於該第一低電壓及該第二低電壓。
為了達成上述之目的，本申請提出一種電子裝置，其包括上述的電源供應系統、一穩壓模組以及一控制系統。其中，該穩壓模組與該電源供應系統電性連接，該控制系統與該穩壓模組以及該電源供應系統的該控制電路電性連接。
為了達成上述之目的，本申請提出一種電子裝置的運作方法，該電子裝置包括上述的電源供應系統，該運作方法包括：於該工作模式，該控制電路為短路，此時該控制電阻不作用於該電源供應模組以使該電源輸出端的輸出電壓為該工作電壓；以及於該待機模式，該控制電路為斷路，此時該控制電阻作用於該電源供應模組以使該電源輸出端的輸出電壓為該待機電壓，其中，該工作電壓高於該待機電壓。
基於上述內容，本申請藉由在待機模式時使控制電路為斷路，同時使電源供應模組的輸出電壓調整為待機電壓，減少電源供應模組在電子裝置為待機模式時的輸出電壓，使電子裝置以較低的電壓進行運作，有效減少電子裝置的整體功耗，達到節能省電的目的。
請參閱圖1，圖1為本申請電子裝置實施例示意圖。電子裝置1包括一電源供應系統10、一穩壓模組20以及一控制系統30。其中，穩壓模組20與電源供應系統10電性連接，控制系統30與電源供應系統10以及穩壓模組20電性連接。
在本實施例中，穩壓模組20包括多個穩壓器21，每一穩壓器21具有一第一端以及一第二端，每一穩壓器21的第一端與電源供應系統10電性連接，且每一穩壓器21的第二端與控制系統30電性連接。該等穩壓器21用以接收該電源供應系統10的輸出電壓，並對接收的輸出電壓進行穩壓後產生一穩壓電壓，且該等穩壓器21輸出的穩壓電壓可為相同或不同。
在一實施例中，該穩壓器21例如為一線性穩壓器或一開關式穩壓器，且本申請不以此為限制。
控制系統30包括多個維持電子裝置1運作的電路組件，每個電路組件個別的與相應的穩壓器21電性連接。在本實施例中，控制系統30可至少包括處理器31、通訊電路32以及放大器電路33，且本申請不以此為限制。在本實施例中，處理器31、通訊電路32以及放大器電路33個別地與相應的穩壓器21電性連接，以接收來自穩壓器21的穩壓電壓。在本實施例中，處理器31用以根據是否接收到工作訊號判斷電子裝置1運作於工作模式或待機模式，並輸出用以指示工作模式或待機模式的控制訊號至電源供應系統10。當處理器31判斷電子裝置1運作於待機模式時，處理器31更可用以停止部分電路組件(例如關閉放大器電路33)的運作，減少電子裝置1維持運作所需電壓，以減少電子裝置1的功耗。其中，工作訊號例如為一使用者操作電子裝置1而觸發的工作訊號，或控制系統30預設產生的工作訊號，且本申請不以此為限制。
在本實施例中，電子裝置1例如為音訊擴大器、印表機等電子裝置，且本申請不以此為限制。
請參考圖2，圖2為本申請電源供應系統10的實施例示意圖。在此實施例中，電源供應系統10包括電源供應模組11、控制電阻12以及控制電路13。
在此實施例中，電源供應模組11進一步包括一變壓器電路111、一PWM控制器112、一光耦合電路113、一穩壓元件114、一第一電阻115以及一第二電阻116。
第一電阻115具有一第一端以及一第二端，第一電阻115的第一端與電源供應模組11的電源輸出端電性連接。第二電阻116具有一第一端以及一第二端，第二電阻116的第一端與第一電阻115的第二端電性連接並形成一第一節點A，第二電阻116的第二端與控制電阻12的第一端以及控制電路13的一端電性連接。在一實施例中，第一電阻115的電阻值可為4.7K歐姆、第二電阻116的電阻值可為3.9 K歐姆，且本申請不以此為限制。
穩壓元件114與光耦合電路113以及第一節點A電性連接，並位於光耦合電路113以及第一節點A之間，其中，穩壓元件114可以但不限於是精準電壓參考元件(shunt regulator)，用以輸出一穩定電壓(可以但不限於2.5V)至第一節點A。
光耦合電路113與穩壓元件114以及PWM控制器112電性連接，並位於穩壓元件114以及PWM控制器112之間，其中光耦合電路113係以光為媒介將前述穩定電壓以電性隔離的方式傳送至PWM控制器112。
PWM控制器112與光耦合電路113以及變壓器電路111電性連接，並位於光耦合電路113以及變壓器電路111之間，PWM控制器112用以根據接收的穩定電壓產生相應的PWM控制訊號。
變壓器電路111具有一電源輸入端以及一電源輸出端C(即電源供應模組11的電源輸出端)，電源輸入端用以接收一交流電源AC，電源輸出端C用以輸出一輸出電壓，其中，變壓器電路111用以根據接收的PWM控制訊號產生輸出電壓。
在此實施例中，控制電阻12具有一第一端以及一第二端，控制電阻12的第一端電性連接電源供應模組11，控制電阻12的第二端電性連接一第一低電壓。進一步的，控制電阻12的第一端與第二電阻116的第二端電性連接。
在此實施例中，控制電路13的一端與控制電阻12的第一端電性連接，控制電路13的另一端與處理器31電性連接。
請同時參考圖2及圖3，圖3為控制電路13的實施例示意圖。在此實施例中，控制電路13包括一電晶體131以及一電阻132。電晶體131具有一第一端、一第二端以及一控制端，電阻132具有一第一端以及一第二端，電晶體131的第一端與控制電阻12的第一端電性連接，電晶體131的第二端電性連接一第二低電壓，電晶體131的控制端與電阻132的第一端電性連接，電阻132的第二端與處理器31電性連接，其中，電阻132的第二端用以接收來自處理器31的控制訊號。
在一實施例中，電阻132的電阻值可為4.7K歐姆，且本申請不以此為限制。
當電子裝置1運作於一工作模式時，該處理器31輸出代表該工作模式的控制訊號給電晶體131，電晶體131基於接收的控制訊號使電晶體131的第一端以及第二端導通。當電子裝置1運作於一待機模式時，該處理器31輸出代表該待機模式的控制訊號給電晶體131，電晶體131基於接收的控制訊號使電晶體131的第一端以及第二端不導通。其中，控制訊號可為電壓訊號。
因此，當電子裝置1運作於工作模式時，第二節點B因為導通的電晶體131而與第二低電壓電性連接(視為短路)，此時控制電阻12不與第二電阻116一同進行分壓(不作用於該電源供應模組11)，並使電源輸出端C輸出工作電壓。當電子裝置1運作於待機模式時，第二節點B因為不導通的電晶體131而與第二低電壓斷路，此時控制電阻12與第二電阻116一同進行分壓(作用於該電源供應模組11)，並使電源輸出端C輸出待機電壓。
在本實施例中，工作電壓高於待機電壓，且工作電壓與待機電壓皆高於第一低電壓及第二低電壓。在一實施例中，第一低電壓及第二低電壓為接地電壓。
藉此，當電子裝置1運作於工作模式時，處理器31可藉由提供控制訊號使該電源供應系統10正常輸出工作電壓，且當電子裝置1運作於待機模式時，處理器31可藉由提供控制訊號使電源供應系統10用以輸出待機電壓。相較於現有技術僅能透過脈寬調變控制器改變變壓器一次側電壓的工作週期，本發明藉由控制電阻12以及控制電路13，可以在待機模式下使電源輸出端C的電壓根據負載元件(例如處理器31)的需求而進一步降低，藉此有效減少電子裝置的整體功耗，達到節能省電的目的。
請參考圖1至圖4，圖4為本申請電子裝置的運作方法步驟流程示意圖，其包括以下步驟。
步驟S110：判斷是否為工作模式。處理器31根據是否接收到工作訊號判斷電子裝置1運作於工作模式或待機模式，當處理器31接收到工作訊號，執行步驟S120，反之，執行步驟S140。
步驟S120：運作於工作模式。在此步驟中，當處理器31接收到工作訊號，處理器31將產生相應於工作訊號的控制訊號，使控制電路13根據控制訊號使其第一端及第二端形成短路以使電源供應模組11的電源輸出端C輸出工作電壓。
步驟S130：判斷無接收到工作訊號的持續時間是否超過時間門檻值。在此步驟中，處理器31持續判斷是否接收到工作訊號，當無接收到工作訊號的持續時間超過時間門檻值時，處理器31判斷電子裝置1進入待機狀態，執行步驟S140，反之，代表電子裝置1仍在工作狀態，回到步驟S120。
在一實施例中，時間門檻值可根據需求而選擇，例如為5分鐘或30分鐘，且本申請不以此為限制。
步驟S140：運作於待機模式。在此步驟中，處理器31判斷電子裝置1為待機狀態，因此處理器31將提供相應的控制訊號，使控制電路13根據控制訊號使其第一端及第二端形成斷路，以使電源供應模組11的電源輸出端C輸出待機電壓。
綜上所述，本申請藉由在待機模式時使控制電路為斷路，同時使電源供應模組的輸出電壓調整為小於工作電壓的待機電壓，減少電源供應模組在電子裝置為待機模式時的輸出電壓，使電子裝置以較低的電壓進行運作，有效減少電子裝置的整體功耗，達到節能省電的目的。
1:電子裝置
10:電源供應系統
11:電源供應模組
111:變壓器電路
112:PWM控制器
113:光耦合電路
114:穩壓元件
115:第一電阻
116:第二電阻
12:控制電阻
13:控制電路
131:電晶體
132:電阻
20:穩壓模組
21:穩壓器
30:控制系統
31:處理器
32:通訊電路
33:放大器電路
A:第一節點
B:第二節點
C:電源輸出端
AC:交流電源
S110、S120、S130、S140:步驟
圖1為本申請電子裝置實施例示意圖；
圖2為本申請電源供應系統的實施例示意圖；
圖3為本申請控制電路的實施例示意圖；以及
圖4為本申請電子裝置的運作方法流程示意圖。
10:電源供應系統
11:電源供應模組
111:變壓器電路
112:PWM控制器
113:光耦合電路
114:穩壓元件
115:第一電阻
116:第二電阻
12:控制電阻
13:控制電路
21:穩壓器
31:處理器
A:第一節點
B:第二節點
C:電源輸出端
AC:交流電源
Claims (10)
- 一種電子裝置的電源供應系統，包括： 一電源供應模組，具有一電源輸出端； 一控制電阻，具有一第一端以及一第二端，該控制電阻的該第一端電性連接該電源供應模組，該控制電阻的該第二端電性連接一第一低電壓；以及 一控制電路，具有一第一端以及一第二端，該控制電路的該第一端與該控制電阻的該第一端電性連接，該控制電路的該第二端電性連接一第二低電壓； 其中，該控制電路的該第一端及該控制電路的該第二端於一工作模式時形成短路，此時該控制電阻不作用於該電源供應模組以使該電源輸出端輸出一工作電壓，該控制電路的該第一端及該控制電路的該第二端於一待機模式時形成斷路，此時該控制電阻作用於該電源供應模組以使該電源輸出端輸出一待機電壓，該工作電壓高於該待機電壓，且該工作電壓與該待機電壓皆高於該第一低電壓及該第二低電壓。
- 如請求項1所述的電源供應系統，其中，該控制電路包括一電晶體以及一電阻，該電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端，該電阻具有一第一端以及一第二端，該電晶體的該第一端與該控制電阻的該第一端電性連接，該電晶體的該第二端為接地，該電晶體的該控制端與該電阻的該第一端電性連接，該電阻的該第二端與該電子裝置的處理器電性連接。
- 如請求項2所述的電源供應系統，其中，於該工作模式時該電晶體的該第一端與該第二端為導通，於該待機模式時該電晶體的該第一端與該第二端為不導通。
- 如請求項1所述的電源供應系統，其中，該電源供應模組包括： 一第一電阻，具有一第一端以及一第二端，該第一電阻的該第一端與該電源輸出端電性連接；以及 一第二電阻，具有一第一端以及一第二端，該第二電阻的該第一端與該第一電阻的該第二端電性連接並形成一第一節點，該第二電阻的該第二端與該控制電阻的該第一端以及該控制電路的該第一端電性連接。
- 如請求項4所述的電源供應系統，其中，該電源供應模組包括： 一穩壓元件，與該第一節點電性連接； 一光耦合電路，與該穩壓元件電性連接； 一PWM控制器，與該光耦合電路電性連接；以及 一變壓器電路，與該PWM控制器電性連接，該變壓器電路具有一電源輸入端以及該電源輸出端，該電源輸入端接收一交流電壓，該電源輸出端輸出該工作電壓及該待機電壓。
- 一種電子裝置，包括： 如請求項1所述的電源供應系統； 一穩壓模組，與該電源供應系統電性連接；以及 一控制系統，與該穩壓模組以及該電源供應系統的該控制電路電性連接。
- 如請求項6所述的電子裝置，其中，該穩壓模組包括一線性穩壓器或一開關式穩壓器。
- 如請求項6所述的電子裝置，其中，該控制系統包括一處理器，該處理器與該穩壓模組以及該控制電路電性連接。
- 一種電子裝置的運作方法，該電子裝置包括請求項1所述的電源供應系統，該運作方法包括： 於該工作模式，該控制電路為短路，此時該控制電阻不作用於該電源供應模組以使該電源輸出端的輸出電壓為該工作電壓；以及 於該待機模式，該控制電路為斷路，此時該控制電阻作用於該電源供應模組以使該電源輸出端的輸出電壓為該待機電壓，其中，該工作電壓高於該待機電壓。
- 如請求項9所述的運作方法，其中，該運作方法更包括： 當該電子裝置無接收到一工作訊號的持續時間超過一時間門檻值，該電子裝置由該工作模式切換至該待機模式。
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