TWI914033B - 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、一升壓電感器、一功率切換器、一第一輸出級電路、一分壓電路、一切換電路、一變壓器、一諧振電容器、一第二輸出級電路，以及一偵測及控制電路。偵測及控制電路可致能變壓器之一主線圈之部份或全部，從而調整此變壓器之一降壓倍率。

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；一升壓電感器，根據該整流電位來產生一電感電位；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，根據該電感電位來產生一中間電位；一分壓電路，根據該中間電位來產生一分壓電位；一切換電路，根據該中間電位、一第二驅動電位，以及一第三驅動電位來產生一切換電位；一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈，以及一第二副線圈，其中該變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器，而該主線圈係經由該漏電感器接收該切換電位；一諧振電容器，耦接至該激磁電感器；一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈和該第二副線圈，並產生一輸出電位；以及一偵測及控制電路，根據該分壓電位、該電感電位，以及該輸出電位來致能該主線圈之部份或全部，從而調整該變壓器之一降壓倍率。

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以輸出該電感電位。

在一些實施例中，該功率切換器包括：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。

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以接收該電感電位，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三節點，而該第一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三節點以接收該中間電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第四節點以輸出該分壓電位；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四節點，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，該切換電路包括：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一第五節點以輸出該切換電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第三節點以接收該中間電位；以及一第三電晶體，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該接地電位，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，該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點以接收該切換電位，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該主線圈具有一第一端和一第二端，該主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該諧振電容器具有一第一端和一第二端，該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點，該諧振電容器之該第二端係耦接至該接地電位，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八節點，該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點，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該共同節點，而該第二副線圈之該第二端係耦接至一第九節點。

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八節點，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；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九節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；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輸出節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該共同節點。

在一些實施例中，該偵測及控制電路包括：一微控制器，產生一參考電位、該第一驅動電位、該第二驅動電位，以及該第三驅動電位；一平均電路，計算該電感電位之一平均值，以產生一平均電位；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參考電位，該第一比較器之該負輸入端係用於接收該分壓電位，而該第一比較器之該輸出端係用於輸出一第一比較電位；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參考電位，該第二比較器之該負輸入端係用於接收該平均電位，而該第二比較器之該輸出端係用於輸出一第二比較電位；以及一第三比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第三比較器之該正輸入端係用於接收該參考電位，該第三比較器之該負輸入端係用於接收該輸出電位，而該第三比較器之該輸出端係用於輸出一第三比較電位。

在一些實施例中，該偵測及控制電路更包括：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一比較電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至一連接節點，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該主線圈上之一控制節點；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第二比較電位，該第五電晶體之該第一端係耦接至該諧振電容器，而該第五電晶體之該第二端係耦接至該連接節點；以及一第六電晶體，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第三比較電位，該第六電晶體之該第一端係耦接至該諧振電容器，而該第六電晶體之該第二端係耦接至該控制節點；其中若參考該控制節點，則該主線圈將被劃分為一第一部份和一第二部份。

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、一升壓電感器LU、一功率切換器120、一第一輸出級電路130、一分壓電路140、一切換電路150、一變壓器160、一諧振電容器CR、一第二輸出級電路170，以及一偵測及控制電路180。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可約介於90V至264V之間，但亦不僅限於此。升壓電感器LU可根據整流電位VR來產生一電感電位VL。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」)，則功率切換器120可將升壓電感器LU耦接至接地電位VSS(亦即，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，功率切換器120可近似於一斷路路徑)。第一輸出級電路130可根據電感電位VL來產生一中間電位VE。分壓電路140可根據中間電位VE來產生一分壓電位VD，其中分壓電位VD可等於中間電位VE之一特定比例，例如：約4%或5%。

切換電路150可根據中間電位VE、一第二驅動電位VG2，以及一第三驅動電位VG3來產生一切換電位VW。變壓器160包括一主線圈161、一第一副線圈164，以及一第二副線圈165。變壓器160更可內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM，其中漏電感器LR、激磁電感器LM，以及主線圈161皆可位於變壓器160之同一側，而第一副線圈164和第二副線圈165則皆可位於變壓器160之相對另一側。主線圈161可經由漏電感器LR接收切換電位VW，而第一副線圈164和第二副線圈165則可回應於切換電位VW來進行操作。諧振電容器CR係耦接至激磁電感器LM。例如，漏電感器LR、激磁電感器LM，以及諧振電容器CR三者可共同形成電源供應器100之一諧振槽(Resonant Tank)。第二輸出級電路170係耦接至第一副線圈164和第二副線圈165，並可產生一輸出電位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22V之間，但亦不僅限於此。

偵測及控制電路180可根據分壓電位VD、電感電位VL，以及輸出電位VOUT來致能主線圈161之部份或全部，從而能調整變壓器160之一降壓倍率DR。根據實際量測結果，由於變壓器160之降壓倍率DR可回應於不同操作條件而進行動態地調整(傳統變壓器之降壓倍率通常僅為一固定值)，故本發明所提之電源供應器100將可大幅提升其自身之輸出穩定度。

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，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、一升壓電感器LU、一功率切換器220、一第一輸出級電路230、一分壓電路240、一切換電路250、一變壓器260、一諧振電容器CR、一第二輸出級電路270，以及一偵測及控制電路280。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處(未顯示)接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2，而電源供應器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，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。

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以輸出一電感電位VL。例如，電感電位VL可對應於整流電位VR中之相對低頻成份，但亦不僅限於此。

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和一第一電容器C1。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以接收電感電位VL，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三節點N3，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。

分壓電路240包括一第一電阻器R1和一第二電阻器R2。例如，第一電阻器R1之電阻值可至少為第二電阻器R2之電阻值之20倍以上，但亦不僅限於此。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三節點N3以接收中間電位VE，而第一電阻器R1之第二端係耦接至一第四節點N4以輸出一分壓電位VD。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四節點N4，而第二電阻器R2之第二端係耦接至接地電位VSS。

切換電路250包括一第二電晶體M2和一第三電晶體M3。例如，第二電晶體M2和第三電晶體M3可各自為一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之第一端係耦接至一第五節點N5以輸出一切換電位VW，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第三節點N3以接收中間電位VE。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之第一端係耦接至接地電位VSS，而第三電晶體M3之第二端係耦接至第五節點N5。

變壓器260包括一主線圈261、一第一副線圈264，以及一第二副線圈265，其中變壓器260更內建一漏電感器LR和一激磁電感器LM。漏電感器LR和激磁電感器LM皆可為變壓器260製造時所附帶產生之固有元件，其並非外部獨立元件。漏電感器LR、主線圈261，以及激磁電感器LM皆可位於變壓器260之同一側(例如：一次側)，而第一副線圈264和第二副線圈265則皆可位於變壓器260之相對另一側(例如：二次側，其可與一次側互相隔離開來)。漏電感器LR具有一第一端和一第二端，其中漏電感器LR之第一端係耦接至第五節點N5以接收切換電位VW，而漏電感器LR之第二端係耦接至一第六節點N6。主線圈261具有一第一端和一第二端，其中主線圈261之第一端係耦接至第六節點N6，而主線圈261之第二端係耦接至一第七節點N7。激磁電感器LM具有一第一端和一第二端，其中激磁電感器LM之第一端係耦接至第六節點N6，而激磁電感器LM之第二端係耦接至第七節點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之第二端係耦接至接地電位VSS。例如，漏電感器LR、激磁電感器LM，以及諧振電容器CR三者可共同形成電源供應器200之一諧振槽。第一副線圈264具有一第一端和一第二端，其中第一副線圈264之第一端係耦接至一第八節點N8，而第一副線圈264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。第二副線圈265具有一第一端和一第二端，其中第二副線圈265之第一端係耦接至共同節點NCM，而第二副線圈265之第二端係耦接至一第九節點N9。在一些實施例中，有一控制節點NC係位於主線圈261上。若參考此控制節點NC，則主線圈261將被劃分為鄰近於第一端處之一第一部份262和鄰近於第二端處之一第二部份263，其中主線圈261之第一部份262係耦接於第六節點N6和控制節點NC之間，而主線圈261之第二部份263係耦接於控制節點NC和第七節點N7之間。例如，主線圈261之第一部份262之匝數可大於或等於主線圈261之第二部份263之匝數，但亦不僅限於此。

第二輸出級電路270包括一第六二極體D6、一第七二極體D7，以及一第二電容器C2。第六二極體D6具有一陽極和一陰極，其中第六二極體D6之陽極係耦接至第八節點N8，而第六二極體D6之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第七二極體D7具有一陽極和一陰極，其中第七二極體D7之陽極係耦接至第九節點N9，而第七二極體D7之陰極係耦接至輸出節點NOUT。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之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第二電容器C2之第二端係耦接至共同節點NCM。

偵測及控制電路280包括一微控制器(Microcontroller Unit，MCU)281、一平均電路(Averaging Circuit)283、一第一比較器(Comparator)285、一第二比較器287、一第三比較器289、一第四電晶體M4、一第五電晶體M5，以及一第六電晶體M6。例如，第四電晶體M4、第五電晶體M5，以及第六電晶體M6可各自為一N型金氧半場效電晶體。

微控制器281可產生一參考電位VF，其屬於一直流電位且範圍可介於17.85V至18.05V之間(例如：可約為17.95V)。再者，微控制器281更可產生前述之第一驅動電位VG1、第二驅動電位VG2，以及第三驅動電位VG3。第一驅動電位VG1可為一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)電位。例如，第一驅動電位VG1於電源供應器200剛初始化時可維持於一固定電位，而在電源供應器200進入正常使用階段後則可提供週期性之時脈波形。另一方面，第二驅動電位VG2和第三驅動電位VG3兩者則可具有互補(Complementary)之邏輯位準。

平均電路283可計算電感電位VL之一平均值，以產生一平均電位VA。例如，平均電位VA可代表前述之電感電位VL於一段既定時間內之一平均位準，但亦不僅限於此。

第一比較器285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285之正輸入端係用於接收參考電位VF，第一比較器285之負輸入端係用於接收分壓電位VD，而第一比較器285之輸出端係用於輸出一第一比較電位VB1。例如，若分壓電位VD低於參考電位VF，則第一比較器285將可輸出具有高邏輯位準之第一比較電位VB1；反之，若分壓電位VD高於或等於參考電位VF，則第一比較器285將可輸出具有低邏輯位準之第一比較電位VB1。

第二比較器287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287之正輸入端係用於接收參考電位VF，第二比較器287之負輸入端係用於接收平均電位VA，而第二比較器287之輸出端係用於輸出一第二比較電位VB2。例如，若平均電位VA低於參考電位VF，則第二比較器287將可輸出具有高邏輯位準之第二比較電位VB2；反之，若平均電位VA高於或等於參考電位VF，則第二比較器287將可輸出具有低邏輯位準之第二比較電位VB2。

第三比較器289具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中第三比較器289之正輸入端係用於接收參考電位VF，第三比較器289之負輸入端係用於接收輸出電位VOUT，而第三比較器289之輸出端係用於輸出一第三比較電位VB3。例如，若輸出電位VOUT低於參考電位VF，則第三比較器289將可輸出具有高邏輯位準之第三比較電位VB3；反之，若輸出電位VOUT高於或等於參考電位VF，則第三比較器289將可輸出具有低邏輯位準之第三比較電位VB3。

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第一比較電位VB1，第四電晶體M4之第一端係耦接至一連接節點NT，而第四電晶體M4之第二端係耦接至主線圈261上之控制節點NC。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第二比較電位VB2，第五電晶體M5之第一端係耦接至第七節點N7(或諧振電容器CR)，而第五電晶體M5之第二端係耦接至連接節點NT。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第三比較電位VB3，第六電晶體M6之第一端係耦接至第七節點N7，而第六電晶體M6之第二端係耦接至控制節點NC。

在一些實施例中，電源供應器200之操作原理可如下列所述。在一第一操作條件下，當中間電位VE相對較低時，分壓電位VD和平均電位VA通常也會相對較低，而第一比較電位VB1和第二比較電位VB2皆會具有高邏輯位準。因為第四電晶體M4和第五電晶體M5同時被導通，所以控制節點NC會與第七節點N7互相耦接。此時，僅有主線圈261之第一部份262被致能，而主線圈261之第二部份263則被禁能，使得變壓器260之一降壓倍率DR會下滑。

在一第二操作條件下，當輸出電位VOUT相對較低時，第三比較電位VB3會具有高邏輯位準。因為第六電晶體M6被導通，所以控制節點NC亦會與第七節點N7互相耦接。相似地，僅有主線圈261之第一部份262被致能，而主線圈261之第二部份263則被禁能，使得變壓器260之降壓倍率DR亦將下滑。

在一第三操作條件下，當中間電位VE和輸出電位VOUT兩者皆相對較高時，第一比較電位VB1、第二比較電位VB2，以及第三比較電位VB3皆會具有低邏輯位準。因為第四電晶體M4、第五電晶體M5，以及第六電晶體M6皆被斷開，所以控制節點NC不再與第七節點N7互相耦接。此時，主線圈261之第一部份262和第二部份263皆被致能，使得變壓器260之降壓倍率DR會上升。在所提之設計下，若是輸出電位VOUT之位準不足(或中間電位VE之位準不足)，則電源供應器200將可自動調低變壓器260之降壓倍率DR，從而能維持電源供應器200之輸出穩定度。

舉例而言，若將主線圈261之第一部份262之匝數設定為「NX」，將主線圈261之第二部份263之匝數設定為「NY」，且將第一副線圈264和第二副線圈265之每一者之匝數皆設定為「NZ」，則變壓器260之降壓倍率DR可如下列方程式(1)或(2)所述：

……………………………………………(1)

…………………………………………(2) 其中方程式(1)可對應於前述之第一操作條件和第二操作條件(變壓器260提供相對較低之降壓倍率DR)，而方程式(2)則可對應於前述之第三操作條件(變壓器260提供相對較高之降壓倍率DR)。

在一些實施例中，主線圈261之第一部份262之匝數(NX)可設定為32，主線圈261之第二部份263之匝數(NY)可設定為8，而第一副線圈264和第二副線圈265之每一者之匝數(NZ)可設定為2，但亦不僅限於此。

本發明提出一種新穎之電源供應器，其具有可調之變壓器之降壓倍率。根據實際量測結果，使用前述設計之電源供應器之輸出穩定度將可大幅改善，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:功率切換器 130,230:第一輸出級電路 140,240:分壓電路 150,250:切換電路 160,260:變壓器 161,261:主線圈 164,264:第一副線圈 165,265:第二副線圈 170,270:第二輸出級電路 180,280:偵測及控制電路 262:主線圈之第一部份 263:主線圈之第二部份 281:微控制器 283:平均電路 285:第一比較器 287:第二比較器 289:第三比較器 C1:第一電容器 C2:第二電容器 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 LM:激磁電感器 LR:漏電感器 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 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 NC:控制節點 NCM:共同節點 NT:連接節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 VA:平均電位 VB1:第一比較電位 VB2:第二比較電位 VB3:第三比較電位 VD:分壓電位 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 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第二輸入電位 VL:電感電位 VOUT:輸出電位 VR:整流電位 VSS:接地電位 VW:切換電位

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:功率切換器

130:第一輸出級電路

140:分壓電路

150:切換電路

160:變壓器

161:主線圈

164:第一副線圈

165:第二副線圈

170:第二輸出級電路

180:偵測及控制電路

CR:諧振電容器

DR:變壓器之降壓倍率

LM:激磁電感器

LR:漏電感器

LU:升壓電感器

VD:分壓電位

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

VIN1:第一輸入電位

VIN2:第二輸入電位

VL:電感電位

VOUT:輸出電位

VR:整流電位

VSS:接地電位

VW:切換電位

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； 一升壓電感器，根據該整流電位來產生一電感電位； 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，根據該電感電位來產生一中間電位； 一分壓電路，根據該中間電位來產生一分壓電位； 一切換電路，根據該中間電位、一第二驅動電位，以及一第三驅動電位來產生一切換電位； 一變壓器，包括一主線圈、一第一副線圈，以及一第二副線圈，其中該變壓器內建一漏電感器和一激磁電感器，而該主線圈係經由該漏電感器接收該切換電位； 一諧振電容器，耦接至該激磁電感器； 一第二輸出級電路，耦接至該第一副線圈和該第二副線圈，並產生一輸出電位；以及 一偵測及控制電路，根據該分壓電位、該電感電位，以及該輸出電位來致能該主線圈之部份或全部，從而調整該變壓器之一降壓倍率。
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以輸出該電感電位。
3. 如請求項2所述之電源供應器，其中該功率切換器包括： 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。
4. 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以接收該電感電位，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三節點，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
5. 如請求項4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三節點以接收該中間電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一第四節點以輸出該分壓電位；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四節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至該接地電位。
6. 如請求項4所述之電源供應器，其中該切換電路包括： 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一第五節點以輸出該切換電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第三節點以接收該中間電位；以及 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該接地電位，而該第三電晶體之該第二端係耦接至該第五節點。
7. 如請求項6所述之電源供應器，其中該漏電感器具有一第一端和一第二端，該漏電感器之該第一端係耦接至該第五節點以接收該切換電位，該漏電感器之該第二端係耦接至一第六節點，該主線圈具有一第一端和一第二端，該主線圈之該第一端係耦接至該第六節點，該主線圈之該第二端係耦接至一第七節點，該激磁電感器具有一第一端和一第二端，該激磁電感器之該第一端係耦接至該第六節點，該激磁電感器之該第二端係耦接至該第七節點，該諧振電容器具有一第一端和一第二端，該諧振電容器之該第一端係耦接至該第七節點，該諧振電容器之該第二端係耦接至該接地電位，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八節點，該第一副線圈之該第二端係耦接至一共同節點，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該共同節點，而該第二副線圈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八節點，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； 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九節點，而該第七二極體之該陰極係耦接至該輸出節點；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輸出節點，而該第二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，其中該偵測及控制電路包括： 一微控制器，產生一參考電位、該第一驅動電位、該第二驅動電位，以及該第三驅動電位； 一平均電路，計算該電感電位之一平均值，以產生一平均電位； 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參考電位，該第一比較器之該負輸入端係用於接收該分壓電位，而該第一比較器之該輸出端係用於輸出一第一比較電位； 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參考電位，該第二比較器之該負輸入端係用於接收該平均電位，而該第二比較器之該輸出端係用於輸出一第二比較電位；以及 一第三比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該第三比較器之該正輸入端係用於接收該參考電位，該第三比較器之該負輸入端係用於接收該輸出電位，而該第三比較器之該輸出端係用於輸出一第三比較電位。
10. 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一比較電位，該第四電晶體之該第一端係耦接至一連接節點，而該第四電晶體之該第二端係耦接至該主線圈上之一控制節點； 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第二比較電位，該第五電晶體之該第一端係耦接至該諧振電容器，而該第五電晶體之該第二端係耦接至該連接節點；以及 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第三比較電位，該第六電晶體之該第一端係耦接至該諧振電容器，而該第六電晶體之該第二端係耦接至該控制節點； 其中若參考該控制節點，則該主線圈將被劃分為一第一部份和一第二部份。