CN112398325B - 电源供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源供应装置，其包括保护电路及电源转换电路。保护电路包括控制电路、辅助电容及开关电路。控制电路自交流电源接收交流电压并据以产生脉动电压及控制信号。辅助电容耦接控制电路以接收脉动电压并据以提供第一电压。开关电路耦接辅助电容以接收第一电压，且耦接控制电路以接收控制信号。开关电路反应于控制信号以将第一电压传输至电源转换电路。电源转换电路将第一电压转换为输出电压。当开关电路反应于控制信号而被切换至导通状态时，辅助电容降低来自交流电源的输入涌浪电流。

Description

电源供应装置

技术领域

本发明涉及一种电源供应技术，尤其涉及一种可降低输入涌浪电流的电源供应装置。

背景技术

随着科技的进步，各种类型的电脑装置应运而生。而为了要让电脑装置可顺利开机，电源供应装置扮演着相当重要的角色。一般来说，基于应用上的需求，现行的电脑装置(例如电竞型笔记本电脑或是台式电脑)通常会设置许多周边接口以插接各种周边装置。另外，各周边接口通常会设置许多大电容，以确保各周边接口的输出是稳定的且互不干扰。因此，对于电源供应装置来说，整个电脑系统(包括电脑装置及其周边装置)实质上可视为一极大的电容性负载。

特别是，当电源供应装置被启动以对整个电脑系统供电的瞬间，基于电容性负载的特性，电源供应装置将会产生涌浪电流(Inrush Current)，其中涌浪电流的电流值与电容性负载的电容值成正比。可以理解的是，若电容性负载的电容值越大，则涌浪电流的电流值越大。过大的涌浪电流易损坏电源供应装置中的零件，从而降低电源供应装置的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电源供应装置，可在电源供应装置启动的瞬间降低电源供应装置的输入涌浪电流。

本发明的电源供应装置包括保护电路以及电源转换电路。保护电路包括控制电路、辅助电容以及第一开关电路。控制电路用以自交流电源接收交流电压，并根据交流电压产生脉动电压及控制信号。辅助电容的第一端耦接控制电路以接收脉动电压。辅助电容的第二端用以提供第一电压。第一开关电路的第一端耦接辅助电容的第二端以接收第一电压。第一开关电路的控制端耦接控制电路以接收控制信号。第一开关电路反应于控制信号而将第一电压传输至第一开关电路的第二端。电源转换电路耦接第一开关电路的第二端以接收第一电压，且将第一电压转换为输出电压以对负载供电。当第一开关电路反应于控制信号而被切换至导通状态时，辅助电容用以降低来自交流电源的输入涌浪电流。

在本发明的一实施例中，控制电路包括第一单向导通电路以及控制主体。第一单向导通电路的输入端用以接收交流电压。第一单向导通电路的输出端用以提供脉动电压。控制主体用以接收交流电压，且耦接第一单向导通电路的输出端以接收脉动电压。控制主体在接收到交流电压之后被致能，并根据脉动电压产生控制信号。

在本发明的一实施例中，控制主体包括第二单向导通电路、分压电路以及驱动电路。第二单向导通电路的输入端用以接收交流电压。第二单向导通电路的输出端用以提供第二电压。分压电路耦接第二单向导通电路的输出端以接收第二电压，且对第二电压进行分压以产生第三电压。驱动电路耦接第一单向导通电路的输出端以接收脉动电压，且耦接分压电路以接收第三电压。驱动电路反应于第三电压而被致能，并根据脉动电压产生控制信号。

在本发明的一实施例中，驱动电路包括第二开关电路、第三单向导通电路以及稳压电路。第二开关电路的第一端耦接第一单向导通电路的输出端以接收脉动电压。第二开关电路的控制端耦接分压电路以接收第三电压。第三单向导通电路的输入端耦接第二开关电路的第二端。稳压电路耦接第三单向导通电路的输出端以提供控制信号。

在本发明的一实施例中，驱动电路还包括第四单向导通电路以及第一限流电路。第四单向导通电路的输入端耦接第三单向导通电路的输出端。第一限流电路耦接在第四单向导通电路的输出端与第一开关电路的控制端之间。

在本发明的一实施例中，驱动电路还包括第二限流电路。第二限流电路耦接在第一单向导通电路的输出端与第二开关电路的第一端之间。

在本发明的一实施例中，辅助电容的电容值与负载的电容值的比值小于或等于五分之一。

基于上述，在本发明实施例所提出的电源供应装置中，当第一开关电路被切换至导通状态时，辅助电容实质上与负载电容串联。由于辅助电容与负载电容串联所形成的等效电容的电容值变小，且流入电源供应装置的输入涌浪电流的电流值与上述等效电容的电容值成正比，故通过辅助电容与负载电容的串联，可有效降低输入涌浪电流，以避免电源供应装置因过大的输入涌浪电流而损坏。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所示出的电源供应装置的电路方块示意图；

图2是依照本发明一实施例所示出的控制电路的电路方块示意图；

图3是依照本发明另一实施例所示出的控制电路的电路方块示意图。

附图标号说明：

100：电源供应装置

120：保护电路

122、322：控制电路

1224、3224：控制主体

140：电源转换电路

2242、4242：驱动电路

2426：稳压电路

900：负载

CA：辅助电容

CS：电容

CZ：稳压电容

D1：第一单向导通电路

D2：第二单向导通电路

D3：第三单向导通电路

D4：第四单向导通电路

DIV：分压电路

GND：接地端

IRS：涌浪电流

PAC：交流电源

R1、R2：电阻器

RT1：第一限流电路

RT2：第二限流电路

ST：控制信号

SW1：第一开关电路

SW2：第二开关电路

V1：第一电压

V2：第二电压

V3：第三电压

VAC：交流电压

VO：输出电压

VP：脉动电压

ZD：齐纳二极管

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。

图1是依照本发明一实施例所示出的电源供应装置100的电路方块示意图。请参照图1，电源供应装置100可包括保护电路120以及电源转换电路140，但不限于此。保护电路120可包括控制电路122、辅助电容CA以及第一开关电路SW1。控制电路122用以自交流电源PAC接收交流电压VAC，并根据交流电压VAC产生脉动电压VP及控制信号ST。辅助电容CA的第一端耦接控制电路122以接收脉动电压VP。辅助电容CA的第二端用以提供第一电压V1。第一开关电路SW1的第一端耦接辅助电容CA的第二端以接收第一电压V1。第一开关电路SW1的控制端耦接控制电路122以接收控制信号ST。第一开关电路SW1可反应于控制信号ST而将第一电压V1传输至第一开关电路SW1的第二端。电源转换电路140耦接第一开关电路SW1的第二端以接收第一电压V1，且将第一电压V1转换为输出电压VO以对负载900供电。另外，在电源供应装置100被启动以对负载900供电的瞬间，负载900可视为一电容CS。

特别的是，当第一开关电路SW1反应于控制信号ST而被切换至导通状态时，辅助电容CA可用以降低来自交流电源PAC的输入涌浪电流IRS。详细来说，在电源供应装置100被启动的瞬间，控制电路122自交流电源PAC接收交流电压VAC，并据以提供脉动电压VP及控制信号ST。第一开关电路SW1可反应于控制信号ST而被切换至导通状态。当第一开关电路SW1被切换至导通状态时，辅助电容CA实质上可视为通过电源转换电路140与电容CS串联。由于辅助电容CA与电容CS串联所形成的等效电容的电容值将会变小，且输入涌浪电流IRS的电流值I与上述等效电容的电容值C成正比(即

)，因此，通过辅助电容CA与电容CS的串联，可有效降低输入涌浪电流IRS，以避免电源供应装置100因过大的输入涌浪电流IRS而损坏。

举例来说，假设负载900的电容CS的电容值为5000微法拉(μF)，且电源供应装置100中的辅助电容CA的电容值为680微法拉，因此辅助电容CA与电容CS串联所形成的等效电容的电容值约为600微法拉。相较于未设置辅助电容的电源供应装置，本实施例的电源供应装置100可将电流回路上的等效电容的电容值自5000微法拉降低至600微法拉，故可大幅度地降低输入涌浪电流IRS的电流值。

在本发明的一实施例中，辅助电容CA的电容值与电容CS的电容值的比值小于或等于五分之一，但本发明不限于此。

在本发明的一实施例中，第一开关电路SW1可采用功率晶体管来实现，但本发明不限于此。

在本发明的一实施例中，电源转换电路140可采用现有的各种类型的电源转换电路来实现，但本发明不限于此。

图2是依照本发明一实施例所示出的控制电路122的电路方块示意图。请合并参照图1及图2，控制电路122包括第一单向导通电路D1以及控制主体1224。第一单向导通电路D1的输入端用以接收交流电压VAC。第一单向导通电路D1的输出端用以提供脉动电压VP。控制主体1224接收交流电压VAC，且耦接第一单向导通电路D1的输出端以接收脉动电压VP。控制主体1224在接收到交流电压VAC之后被致能，并根据脉动电压VP产生控制信号ST。

在本发明的一实施例中，第一单向导通电路D1可采用二极管来实现，其中二极管的阳极端为第一单向导通电路D1的输入端，且二极管的阴极端为第一单向导通电路D1的输出端，但本发明并不以此为限。在本发明的其他实施例中，第一单向导通电路D1也可采用本领域技术人员所熟知的单向电力传输电路来实现。

在本发明的一实施例中，控制主体1224可包括第二单向导通电路D2、分压电路DIV以及驱动电路2242。第二单向导通电路D2的输入端接收交流电压VAC。第二单向导通电路D2的输出端用以提供第二电压V2。分压电路DIV耦接第二单向导通电路D2的输出端以接收第二电压V2，且对第二电压V2进行分压以产生第三电压V3。驱动电路2242耦接第一单向导通电路D1的输出端以接收脉动电压VP，且耦接分压电路DIV以接收第三电压V3。驱动电路2242可反应于第三电压V3而被致能，并根据脉动电压VP产生控制信号ST。

在本发明的一实施例中，分压电路DIV可包括电阻器R1及R2。电阻器R1的第一端耦接第二单向导通电路D2的输出端以接收第二电压V2。电阻器R1的第二端与电阻器R2的第一端相耦接以提供第三电压V3。电阻器R2的第二端耦接接地端GND。

在本发明的一实施例中，驱动电路2242可包括第二开关电路SW2、第三单向导通电路D3以及稳压电路2426，但不限于此。第二开关电路SW2的第一端耦接第一单向导通电路D1的输出端以接收脉动电压VP。第二开关电路SW2的控制端耦接分压电路DIV以接收第三电压V3。第三单向导通电路D3的输入端耦接第二开关电路SW2的第二端。稳压电路2426耦接第三单向导通电路D3的输出端以提供控制信号ST。

在本发明的一实施例中，第二开关电路SW2可采用功率晶体管来实现，例本发明并不以此为限。

在本发明的一实施例中，第二单向导通电路D2及第三单向导通电路D3可采用类似于第一单向导通电路D1的电路来实现。

在本发明的一实施例中，稳压电路2426可包括齐纳二极管ZD以及稳压电容CZ，但本发明不限于此。齐纳二极管ZD的阴极端耦接第三单向导通电路D3的输出端。齐纳二极管ZD的阳极端耦接接地端GND。稳压电容CZ耦接在齐纳二极管ZD的阴极端与阳极端之间。在本发明的其他实施例中，稳压电路2426也可省略设置稳压电容CZ。

以下说明图2的控制电路122的详细运作。请合并参照图1及图2。在电源供应装置100被启动之前，第一开关电路SW1及第二开关电路SW2的初始状态为关断状态。在电源供应装置100被启动的瞬间，交流电源PAC提供交流电压VAC至控制电路122，致使第一单向导通电路D1提供脉动电压VP，且第二单向导通电路D2提供第二电压V2。分压电路DIV可对第二电压V2进行分压以产生第三电压V3。当第三电压V3的电压值上升至一特定电压值时，第二开关电路SW2被导通，致使第三单向导通电路D3被导通。此时，齐纳二极管ZD反应于脉动电压VP而发生崩溃，并协同稳压电容CZ提供稳定的控制信号ST，其中控制信号ST的电压值可例如是齐纳二极管ZD的崩溃电压值。接着，第一开关电路SW1可反应于控制信号ST而被导通。

在第一开关电路SW1被导通的瞬间，交流电源PAC、第一单向导通电路D1、辅助电容CA、第一开关电路SW1、电源转换电路140及负载900的电容CS形成电流回路，且辅助电容CA通过电源转换电路140与电容CS串联。由于辅助电容CA与电容CS串联所形成的等效电容的电容值将会变小，且输入涌浪电流IRS的电流值与上述等效电容的电容值成正比，故可降低电流回路上的输入涌浪电流IRS，以避免电源供应装置100因过大的输入涌浪电流IRS而损坏。

图3是依照本发明另一实施例所示出的控制电路322的电路方块示意图。请合并参照图2及图3，控制电路322包括第一单向导通电路D1以及控制主体3224。控制主体3224可包括第二单向导通电路D2、分压电路DIV以及驱动电路4242。其中图3的第一单向导通电路D1、第二单向导通电路D2以及分压电路DIV的实施方式分别类似于图2的第一单向导通电路D1、第二单向导通电路D2以及分压电路DIV，故可参酌上述图2的相关说明，在此不再赘述。

另外，图3的驱动电路4242类似于图2的驱动电路2242，两者的差异仅在于，图3的驱动电路4242还包括第四单向导通电路D4、第一限流电路RT1以及第二限流电路RT2。第四单向导通电路D4的输入端耦接第三单向导通电路D3的输出端。第一限流电路RT1耦接在第四单向导通电路D4的输出端与第一开关电路SW1的控制端之间以保护第一开关电路SW1。第二限流电路RT2耦接在第一单向导通电路D1的输出端与第二开关电路SW2的第一端之间以限制流入第二开关电路SW2的电流。

在本发明的一实施例中，第四单向导通电路D4可采用类似于第一单向导通电路D1的电路来实现。

在本发明的一实施例中，第一限流电路RT1以及第二限流电路RT2可采用电阻器来实现，但本发明不限于此。在本发明的其他实施例中，第一限流电路RT1以及第二限流电路RT2也可采用本领域具通常知识者所熟知的限电流电路来实现。

另外，图3的控制电路322的运作类似于图2的控制电路122，故控制电路322的运作细节可参酌上述图2的相关说明，在此不再赘述。

综上所述，在本发明实施例所提出的电源供应装置中，当第一开关电路被切换至导通状态时，辅助电容实质上与负载电容串联。由于辅助电容与负载电容串联所形成的等效电容的电容值变小，且流入电源供应装置的输入涌浪电流的电流值与上述等效电容的电容值成正比，故通过辅助电容与负载电容的串联，可有效降低输入涌浪电流，以避免电源供应装置因过大的输入涌浪电流而损坏。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.一种电源供应装置，其特征在于，包括：

保护电路，包括：

控制电路，用以自交流电源接收交流电压，并根据所述交流电压产生脉动电压及控制信号；

辅助电容，所述辅助电容的第一端耦接所述控制电路以接收所述脉动电压，且所述辅助电容的第二端用以提供第一电压；以及

第一开关电路，所述第一开关电路的第一端耦接所述辅助电容的所述第二端以接收所述第一电压，所述第一开关电路的控制端耦接所述控制电路以接收所述控制信号，且所述第一开关电路反应于所述控制信号而将所述第一电压传输至所述第一开关电路的第二端；以及

电源转换电路，耦接所述第一开关电路的所述第二端以接收所述第一电压，且将所述第一电压转换为输出电压以对负载供电，

其中当所述第一开关电路反应于所述控制信号而被切换至导通状态时，所述辅助电容用以降低来自所述交流电源的输入涌浪电流，

其中所述控制电路包括：

第一单向导通电路，所述第一单向导通电路的输入端用以接收所述交流电压，且所述第一单向导通电路的输出端用以提供所述脉动电压；以及

控制主体，用以接收所述交流电压，且耦接所述第一单向导通电路的所述输出端以接收所述脉动电压，其中所述控制主体在接收到所述交流电压之后被致能，并根据所述脉动电压产生所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述控制主体包括：

第二单向导通电路，所述第二单向导通电路的输入端用以接收所述交流电压，且所述第二单向导通电路的输出端用以提供第二电压；

分压电路，耦接所述第二单向导通电路的所述输出端以接收所述第二电压，且对所述第二电压进行分压以产生第三电压；以及

驱动电路，耦接所述第一单向导通电路的所述输出端以接收所述脉动电压，且耦接所述分压电路以接收所述第三电压，其中所述驱动电路反应于所述第三电压而被致能，并根据所述脉动电压产生所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，所述驱动电路包括：

第二开关电路，所述第二开关电路的第一端耦接所述第一单向导通电路的所述输出端以接收所述脉动电压，所述第二开关电路的控制端耦接所述分压电路以接收所述第三电压；

第三单向导通电路，所述第三单向导通电路的输入端耦接所述第二开关电路的第二端；以及

稳压电路，耦接所述第三单向导通电路的输出端以提供所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，所述稳压电路包括：

齐纳二极管，所述齐纳二极管的阴极端耦接所述第三单向导通电路的所述输出端，且所述齐纳二极管的阳极端耦接接地端；以及

稳压电容，耦接在所述齐纳二极管的所述阴极端与所述阳极端之间。

5.根据权利要求4所述的电源供应装置，其特征在于，所述控制信号的电压值为所述齐纳二极管的崩溃电压值。

6.根据权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第四单向导通电路，所述第四单向导通电路的输入端耦接所述第三单向导通电路的所述输出端；以及

第一限流电路，耦接在所述第四单向导通电路的输出端与所述第一开关电路的所述控制端之间。

7.根据权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第二限流电路，耦接在所述第一单向导通电路的所述输出端与所述第二开关电路的所述第一端之间。

8.根据权利要求6所述的电源供应装置，其特征在于，所述第一单向导通电路、所述第二单向导通电路、所述第三单向导通电路以及所述第四单向导通电路中的每一者为二极管，其中所述二极管的阳极端为所述输入端，且所述二极管的阴极端为所述输出端。

9.根据权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，所述辅助电容的电容值与所述负载的电容值的比值小于或等于五分之一。

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