1377775 年 101f31日修正繼i ___1 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電源供應器’特別是有關於一種 電源供應器的通信電路° 【先前技術】 電源供應器（power supply)用於向電子電路（例如電 腦、家用電器等）提供穩定電源（regulated p〇Wer source)。 電源供應器退用於保護用戶使其不會觸電。電源供應器因 此成為需要得到安全要求證明的重要單元《此外，電源供 應器將在功率轉換期間產生熱能。因此，多種產品經開發 以使用外部電源供應器或功率適配器來簡化產品設計，例 如攜f式電腦（Portable Computer )和行動電話充電器等。 $而，使用外部電源供應器的缺點在於缺乏電源供應器的 貧讯，例如輪出電壓、輸出電流和工作溫度等，這使得功 率管理和保護變得困難。 【發明内容】 本發明提供一種電源供應系統，其中可將功率轉換器 (power converter )的狀態報告給外部電子電路以用於功^ 管理和保護。 本發明的電源供應系統包含功率轉換器以通過輸出 f電源供應到電子電路。通信單元（eGmmunieati()n u 稱5到輪出，以在轉轉換祕電子電路之間形成通 5 1377775 -—…一 j年月曰修正 1 似 5,_iU-1 101-5-31 信通道（communication channel)以傳送調變後頻移鍵控 的功率轉換器的狀態資料至電子電路的控制單元。通信單 疋包括輸出資料緩衝器、振盪電路、輸出電路、輸入電路 以及濾波電路。輸出資料緩衝器回應於所述功率轉換器的 所述狀態資料而產生輸出資料。振盪電路耦接至所述輸出 資料緩衝器，並響應於所述輸出資料產生頻移鍵控信號。 輸出電路具有運算放大器以及多數個電晶體，所述電晶體 建構多數個電流鏡，所述輸入電路耦合到所述電源供應器 的所述輸出電纜，並接收所述頻移鍵控信號。輸入電路耦 合到所述電源供應器的所述輸出電纜，並接收所述頻移鍵 控信號。濾波電路，具有差分放大器及多個濾波器以對所 述頻移鍵控信號的邏輯準位進行解碼，所述濾波電路耦合 巧所述輸入電路，並響應於所述頻移鍵控信號而產生輸入 貧料。電感裝置（inductive device)進一步耦合到輸出電 纜，以在功率轉換器與通信單元之間提供阻抗。通信單元 通過輸出電纜傳輸通信資料，以便將功率轉換器的狀態報 告給電子電路。通信資料被調製為頻移鍵控 (frequency-shift-key, FSK)信號以進行傳輸。 其中可將功率轉換器（power c〇nverter)的狀態報告 給外部電子電路以用於功率管理和保護。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【實施方式】 6 1377775 I 每1-如曰修正骑7i! ^發日服法通過電祕應 =子電路之間提供通信通道。因此，根據本= 例而提供的通信通道，如圖i和圖2所示 包含功率觀n η，㈣於通_ 3^應子= 2〇供應電源νΕ。電源Ve包含兩個端子私和ε•。通 凡1〇〇耗合到輸出電纜30，以在功率轉換器η *電_^ 路20之間形成通信通道。輸出電纜3〇具有四個端子歡、 :WM和WN。端子WA和WB連接到電源供應器1〇。 &子WM和WN連接到電子電路2G。電源％具有低輸出 阻抗。電感裝置15齡到電源Ve的端子㈣口 £_以 出電 30的端子WA和WB，電感裝置向功率轉換器 11和通信單元100提供阻抗。由電感裝置ls所建立的阻 抗在輸出電纜30上形成通信路徑以進行資料傳輸。 通信單元100通過輸出電纜30傳輸通信資=，以便將 功率轉換器11的狀態報告給電子電路20。通信單元1〇〇 和電感裝置15位於電源供應器10中。通信單元1〇〇經麵 合從功率轉換器11處獲得狀態資料Sn...s。。狀態資料 SN...S〇包含功率轉換器11的資料，例如輸入電壓、輸出 電壓和溫度等。 另一通信單元200和另一電感裝置25装配在電子電路 20中°電感裝置25連接到輸出電欖30的端子WM和WN 以及電子電路20的負載的兩個端子v+和。通信單元2〇〇 接收到的輸入賓料Dn…D〇將被傳遞到電子電路的控制 單元（control unit)(例如CPU)以用於功率管理和保^蒦。 7 1377775 101-5-31 通信單元100和200實現電源供應器1〇與電子電路2〇之 間的通信。 電感裝置15和25是共模扼流圈（comm〇n mode choke) ’其為電源vE提供低阻抗路徑以將功率輸送到電子 電路20。然而，共模扼流圈為共模信號(c〇mm〇n m〇de signal)知:供尚阻抗’這使通信單元1⑻和200的通信信號 與電源VE隔離。 圖3中繪示本發明另一優選實施例，其中單端電感器 (single-end inductor) 16用於在通信單元10〇與電源vEi 間提供高阻抗。此外，單端電感器26用於在通信單元2〇〇 與電子電路20的負載之間提供高阻抗。雖然電感器16和 26不能為電源vE到電子電路20提供低阻抗路徑，但電感 器16和26的成本低於圖2所示的電感裝置15和25。 圖4A繪示根據本發明實施例的通信單元1〇〇。通信單 元100包含輸出資料緩衝器300和介面電路400。 圖4B繪示根據本發明實施例的另一通信單元200的 實施例。通信單元2〇〇包含輸入資料緩衝器5〇〇和介面電 路400。通信單元2〇0的介面電路4〇〇與通信單元1〇〇的 介面電路相同。通信單元1〇〇的通信資料被調製為頻移鍵 控（frequency-shift-key, FSK)信號，頻移鍵控信號耦合到 電源供應器10的輸出電缓30。通信單元1〇〇包含振盡電 路（oscillation circuit，OSC) 150，以回應於通信單元 1〇〇 的輸出資料（DATA)而產生頻移鍵控信號。通過端子χι 和X2,輸出電路410耦合到電源供應器1〇的輸出電緵3〇, 1㈣日修轉赌 以輸出FSK信號。 運算放大器no、電阻器lu和電晶體112、114、115、 116、118和119形成通信單元1〇〇的介面電路4〇〇的輪出 電路410。振盪電路150的輪出信號v〇sc是根據通信單元 100的輸出資料（DATA)而產生的服信號。輸出信號 Vosc連接到運异放大器11〇。運算放大器11〇、電阻器^ 和電晶體112形成電壓·電流轉換器，㈣應於振逵電路 150的輸出信號Vosc而在電晶體112處產生電流信號1⑴。 電晶體114、115和116形成電流鏡，以分別在電晶體115 和116處產生電流信號Im和電流信號12。電流信號k 連接到電晶體114。因此’響應於電流信號—而產生電流 信號ι115和電流信號ι2。電流信號Ιιΐ5輕合到電晶體ii8。 電晶體118和119形成另_電流鏡’以回應於電流信號^ 而在電日ει體119處產生電流信號l。FSK信號回應於電流 信號11和12而形成。FSK信號通過端？ XI和X2而麵合 到輸出電纜30。
圖4A所示的輸入電路搞合到輸出電繞％的端子WA 21、=^舰信號。電容器21〇、22〇形成輸入電 ^ ϋ電路250 ·合到輸人電路，以響應於F 產生資料信號SH和Sjl。 示通過輸出魏3G的通信通道的等效電路。與 相關聯的電流信號11和12越過輸出電纜30的 k子WA和WB而產生信號vw。
Vw = 2nxfxLxAI..................... ⑴ 其中/疋FSK信號的頻率；L是電感裝置的等效電感； 1377775 年月日修正4换頁 101 n 1 一 101-5-31 △I是電流信號1丨和12的差電流(difference current)。 圖6繪示振盪電路150的實施例。當輸出資料（DATA) 為低邏輯(logic-low)時，輸出信號V〇sc是低頻信號。一旦 振盪電路150接收到輸出資料（DATA )為高邏輯 (logic-high)時’輸出信號V〇sc就是南頻信號。電流源151 通過開關161對電容器170進行充電。電流源152通過開 關162對電容器170進行放電。電流源153與開關163串 聯提供。電流源153和開關163與電流源151並聯連接。 電流源154與開關164串聯連接。電流源154和開關164 與電流源152並聯連接。開關163和164由輸出資料 (DATA )控制。具有跳變點電壓（trip-point voltage ) VH 的比較器181連接到電容器170。具有跳變點電壓VL的比 較器182連接到電容器no。反及（NAND)閘183和184 形成閃鎖電路。反及閘183連接到比較器181的輸出。反 及閘184連接到比較器182的輸出。反及閘183的輸出經 連接以控制開關162。 通過反相器185，反及閘183的輸出控制開關161的 接通或斷開。因此在電容器17〇處產生振盪信號，以產生 輸出信號V〇sc。輸出信號Vosc通過開關190而連接到電 容器170。經由啟用信號ENB來啟用或禁用開關19〇。此 =，接地的開關195用於禁用輸出信號v〇sc。通過由反相 器187反相的啟用信號ΕΝβ來控制開關195。針對低頻 F〇sc_l和高頻F0SfH的輸出信號v〇sc的頻移可表達為：’ (Vh-Vl)xCi7〇---------------------------------(2) 10 年10邱-31EI修正替換页 F〇sc,h 士」151+1153__-… ⑴ (Vh - Vl)xCi70 (3) 其中A:是由充電電流與放電電流的比率來確定的常 C，^51是電流源151的電流；1153是電流源153的電流； -电谷益170的電容值；W是跳變點電壓Vh的電壓； Vl是珧變點電壓Vl的電壓。 古因此，輪出信號vosc包含三個狀態。高頻f〇sc h表示 ^輯狀態。侧FqS。』表示低邏輯狀態。輸出信號V〇sc 、禁用代表資料為空白狀態，其由啟用信號ENB控制。 圖7繪示通信單元1〇〇的輸出資料緩衝器300的實施 例。多個觸發器（flip-flop) 319、…、311和31〇串聯連 接，並儲存功率轉換器11的狀態資料SN…S〇。此外，觸 心器319...310被配置為移位寄存器（shift register)以用於 資料輸出。觸發器319的輸出連接到及（AND)閘325。 及閘325的另一輸入連接到啟用信號ENB。及閘325的輸 出產生輸出資料（DATA)。觸發器319、…、311和310 的時鐘輸入通過反相器320而連接到啟用信號ENB。因 此，輸出資料（DATA)根據啟用信號ENB的計時速率 (clocking rate)而連續輸出。 圖8緣示圖4所示的通信單元1〇〇的介面電路4⑻的 遽波電路250的實施例。差分放大器260具有負輸入INM 和正輸入INP ’其分別連接到電容器210和220。濾波器 270和濾、波器280連接到差分放大器260的輸出端。濾、波 器270經開發以提供f〇sc_h的帶通頻率（band-pass frequency) ’以產生高邏輯資料信號Sh。濾波器28〇用於 11 ⑸7775 年月 曰修正替渙$ -W-—1 101-5-31 解碼F0SC L的帶通頻率，以便產生低邏輯資料信號心。 資料信號SH和資料信號Sl進一步連接到輸^資料緩 -，500 ’以產生輸入資料dn D〇，如圖9所示。多個觸 發器35卜352、..·和359經連接以作為移位寄存器，以用 於根據連續輸入資料信號SH和SL而產生資料Dn D〇。觸 發器351的D輸入是移位寄存器的輸入。資料信號^和 Sl連接到或（OR)閘362。或閘362的輸出連接到單觸發 電路（one-shot circuit) 370，以產生脈衝信號（pulse signal) PLS。脈衝信號pls連接到觸發器351、352、…和359的 時鐘輸入。資料信號SH進一步連接到及閘360。資料信號 SL通過反相器361而連接到及閘360的另一輸入。及閘360 的輸出連接到移位寄存器的輸入。
圖10繪示如圖9所示的單觸發電路370的實施例。單 觸發電路370的輪入信號IN連接到反相器373的輸入和 反及閘380的輸入。反相器373的輸出控制電晶體374。 電流源371經連接以對電容器375進行充電。電流源372 用於通過電晶體374而對電容器375進行放電。電容器375 進一步連接到與反及閘380的另一輸入。反及閘380的輸 出連接到反或（NOR)閘390的輸入。反及閘380的輸出 進一步用於控制電晶體384。電流源381經連接以對電容 器385進行充電。電晶體384用於對電容器385進行放電。 電容器385連接到或非反或閘390的另一輸入，以在或非 反或閘390的輸出處產生脈衝信號PLS。圖11繪示單觸發 電路(one-shot circuit)370的輸入信號IN和脈衝信號PLS 12 u//775 P另31日修正*勤I - _--Λ-.· 2波形，其中電流源371的電流和電容器375的電容量確 疋延遲時間TD。電流源381的電流和電容器385的電容量 確定脈衝信號PLS的脈衝寬度Tw。 里 —雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限，本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤鋅， 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。 【圖式簡單說明】 囷1示思性地繪示電腦通過電源供應器的輸出電欖而 與電源供應器對話。 、圖2疋根據本發明的具有通信通道的電路簡圖越過電 源供應器的輪出電纜的實施例。 圖3疋根據本發明的具有通信通道的電路簡圖越過電 源供應器的輪出電纜的另一實施例。 圖4A繪示根據本發明實施例的通信單元。 圖4B誇示根據本發明實施例的另一通信單元。 圖5緣示根據本發明實施例的通信通道的等效電路。 圖6疋根據本發明實施例的通信單元的振盪電路。 少圖7繪不根據本發明實施例的通信單元的輸出資料緩 衝器。 圖8疋根據本發明實施例的通信單元的渡波電路。 圖9繪示根據本發明實施例的通信單元的輸入資料緩 13 1377775 101-5-31 衝器。 圖10繪示根據本發明實施例的用於產生脈衝信號的 單觸發電路。 圖11繪示根據本發明實施例的輸入信號和脈衝信號 的波形。 【主要元件符號說明】 10 :電源供應器 11 :功率轉換器 15 :電感裝置 20 :電子電路 25 :電感裝置 30 :輸出電纜 WA ' WB ' WM ' WN :端子 V e :電源 E+、E-:端子 100 :通信單元 SN...S〇 :狀態資料 200 :通信單元 V +、V-:端子
Dn ... D〇 :輸入貨料 16、26 :單端電感器 300 :輸出資料緩衝器 400 :介面電路 1377775 -* 日修正替染了!：| 500 :輸入資料緩衝器 150 :振盪電路 XI、X2 :端子 110 :運算放大器 111 :電阻器 112、114、115、116、118、119 :電晶體 410 :輸出電路
Vosc :輸出信號 II、I2、Iii2、Ill5 ·電流信號 250 :濾波電路 SH、SL :資料信號 151、152、153、154 :電流源 161、162、163、164 ··開關 170 :電容器 181、182 :比較器 183、184 :反及（NAND)閘 185、187 :反相器 ENB :啟用信號 190、195 :開關 vH、VL :跳變點電壓 319〜310 :觸發器 320 :反相器 325 :及閘 210、220 :電容器 15 1377775
101-5-31 260 :差分放大器 INM :負輸入 INP :正輸入 270、280 :濾波器 SH :高邏輯資料信號 Sil :低邏輯資料信號 351〜359 :觸發器 360 :及閘 361 :反相器 362 :或閘 PLS :脈衝信號 370 :單觸發電路 371、372 :電流源 373 :反相器 374、 384 :電晶體 375、 385 :電容器 380 :反及閘 390 :反或（NOR)閘 TD :延遲時間 Tw :脈衝寬度 IN :輸入信號 16