專利名稱：一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置及方法，屬于提高開關(guān)電源效率的 裝置及方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于PC，服務(wù)器的多路輸出開關(guān)電源都需要一個(gè)輔助電源來給電源本身和系統(tǒng) 的控制電路供電.目前的電源規(guī)格要求輔助電壓為5V，電流最大4A左右，由于輔助電源 (flyback)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所以目前的解決方案大都采用輔助電源將整流后的 直流母線電壓轉(zhuǎn)化成所需的5V輔助電壓。TOPSwitch將高壓M0SFET、PWM控制器、故障保護(hù)電路及其他控制電路集成到單個(gè) CMOS芯片上。只需搭配極少數(shù)的外部器件即可組成一個(gè)輔助電源.TOPSwitch成為目前追 求高功率密度的開關(guān)電源的首選。[1]圖1是用TOPSwitch實(shí)現(xiàn)的一個(gè)5V輸出的輔助電源.R1，C1和Dl構(gòu)成吸收電路， 吸收漏感的能量，從而避免高壓MOSFET承受大的電壓尖峰.整流二極管D2可使用肖特基 二極管，肖特基二極管正向壓降小，可減小導(dǎo)通損耗，而且反向恢復(fù)時(shí)間很短，反向恢復(fù)損 耗可大大減小。眾所周知，輔助電源因?yàn)樽陨淼母唠妷簯?yīng)力，吸收漏感能量的損耗性吸收器等特 性，特別是硬開關(guān)特性導(dǎo)致其效率很低，典型值不大于80%，這成為多路輸出開關(guān)電源輕載 效率提高的瓶頸.后來，一些相對(duì)高效的改善性輔助電源被提出，1.輸出二極管用同步整 流管代替，這種方法對(duì)重載效率有改善，但是輕載效率改善甚微，而且因?yàn)橥秸鞴芤约?同步整流管的驅(qū)動(dòng)IC導(dǎo)致成本大大提高.2.準(zhǔn)諧振軟開關(guān)輔助電源，他的主要優(yōu)點(diǎn)是利用 開關(guān)MOSFET的輸出電容與變壓器的原邊電感產(chǎn)生諧振，通過適當(dāng)控制實(shí)現(xiàn)了電壓的谷底 電壓開通，減小了開關(guān)損耗，提高了整個(gè)負(fù)載范圍的效率.雖然這個(gè)電路可以實(shí)現(xiàn)效率的 改善，但是相比TOPSwitch，需要一個(gè)獨(dú)立IC，和獨(dú)立的高壓M0SFET，還需要復(fù)雜的外圍控 制電路和保護(hù)電路。參考文獻(xiàn)rilhttp://www. powerint. com[2]Laszlo Balogh,"Design review :140ff multi-output high power density DC-DC converter，，Unitrode Power Supply Seminar, 1997.[3]Zhanghe Nan, Ming Xu, "Novel DC-DC Architecture for High Efficiency SMPS withMultiple Outputs” IEEE, ECCE，pp. 3719-3726，2010

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置 及方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置，包括兩個(gè)二極管，其中第一二極管的 陽(yáng)極接開關(guān)電源的某路主輸出端，第二二極管的陽(yáng)極接輔助電源的原輸出端，第一、第二二 極管的陰極連接作為輔助電源的最終輸出端。一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置，包括兩個(gè)功率開關(guān)管，其中第一功率開關(guān)管 的一端接開關(guān)電源的某路主輸出端，第二功率開關(guān)管的一端接輔助電源的原輸出端，第一、 第二功率開關(guān)管的另一端連接作為輔助電源的最終輸出端。所述輔助電源由TOPSwitch反激電路構(gòu)成。一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置的方法如下當(dāng)開關(guān)電源處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器不工作，開關(guān)電 源的主輸出為0，此時(shí)輔助電源的最終輸出為輔助電源的原輸出電壓與第二二極管的電壓 差；當(dāng)開關(guān)電源處于正常工作時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器工作，使開關(guān)電 源的輸出電壓大于輔助電源的原輸出電壓，此時(shí)輔助電源的最終輸出為開關(guān)電源的輸出電
壓與第一二極管的電壓差。一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置的方法如下當(dāng)開關(guān)電源處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器不工作，開關(guān)電 源的主輸出為0，此時(shí)輔助電源的最終輸出為輔助電源的原輸出電壓與第二功率開關(guān)管的 電壓差；當(dāng)開關(guān)電源處于正常工作時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器工作，使開關(guān)電 源的輸出電壓大于輔助電源的原輸出電壓，此時(shí)輔助電源的最終輸出為開關(guān)電源的輸出電 壓與第一功率開關(guān)管的電壓差。本發(fā)明不但可以提高輔助電源的效率，而且不需要增加復(fù)雜的控制電路以及額外 的器件。以最低的成本實(shí)現(xiàn)了高效率的輔助電源，適用于多路輸出開關(guān)電源，如PC電源，服 務(wù)器電源等。


圖1 傳統(tǒng)的TOPSwitch反激電路。圖2 典型的開關(guān)電源架構(gòu)。圖3 利用二極管來實(shí)現(xiàn)主輸出與反激電路的輸出的切換原理圖。圖4 利用MOSFET來實(shí)現(xiàn)主輸出與反激電路的輸出的切換原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的高效輔助電源解的決方案的是當(dāng)電源正常工作時(shí)，利用多路輸出電 路中的主輸出來代替?zhèn)鹘y(tǒng)反激電路的輸出作為輔助電源。多路輸出電源的主輸出具有比較 高的效率，目前的白金PC電源5V輸出具有96%的效率[1]，而傳統(tǒng)反激電路的效率低于 80%。圖2所示是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的多路輸出架構(gòu)，電網(wǎng)電壓經(jīng)過EMI，bridge, PFC產(chǎn)生400V 的直流電壓，隔離的多路輸出直流-直流變換器將400V轉(zhuǎn)換成12V，5V和3. 3V。隔離的多 路輸出直流-直流變換器的拓?fù)湓赱2]中有詳細(xì)的分類，[3]中提出的LLC+DAB架構(gòu)是目前最高效的解決方案，450W ATX白金PC電源就采用了這種架構(gòu).如圖1所示，利用傳統(tǒng)的TOPSwitch反激電路產(chǎn)生輔助電源5VSB1。圖3所示為本文所提出的技術(shù)方法的實(shí)施方案。5VSB1作為二極管D3的輸入，5V作為二極管D4的輸入，D3和D4的輸出即為5VSB， 當(dāng)電路處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，直流-直流變換器不工作，5V輸出為0，這樣5VSB = 5VSB1-VD4。 當(dāng)直流-直流變換器工作時(shí)，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)(電源的規(guī)格允許電源的輸出有一定的誤差， 以5VSB為例，允許誤差為士5%，即最大電壓為5. 25V，最小電壓為4. 75V，所以可以讓主輸 出的5V偏向上限5. 25V，反激電路的輸出5VSB1經(jīng)過二極管后的電壓偏下限4. 75V，以達(dá) 到5VSB的功率完全或者大部分由主輸出5V來供給)，使主輸出5V大于5VSB1，這樣輔助電 壓5VSB = 5V-VD3, TOPSwitch構(gòu)成的反激電路工作于空載模式，TOPSwitch-JX系列可做到 230VAC輸入時(shí)空載損耗為70mW。因?yàn)橹绷?直流變換器的高效率，所以本文提出的新方法 可以大大降低輔助電源電路的損耗，從而提高整個(gè)電源的效率。圖4所示為此技術(shù)方案的延伸實(shí)現(xiàn)方式，使用開關(guān)管Ql和Q2來代替圖三的D3， D4，開關(guān)電源工作于待機(jī)模式時(shí)，5V輸出為0，打開Q2，關(guān)斷Q1，使5VSB = 5VSB1,當(dāng)開關(guān)電 源工作于正常模式時(shí)，開通Q1，關(guān)斷Q2，使5VSB = 5V.
權(quán)利要求
1.一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置，其特征在于包括兩個(gè)二極管，其中第一二極管 的陽(yáng)極接開關(guān)電源的某路主輸出端，第二二極管的陽(yáng)極接輔助電源的原輸出端，第一、第 二二極管的陰極連接作為輔助電源的最終輸出端。
2.一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置，其特征在于包括兩個(gè)功率開關(guān)管，其中第一功 率開關(guān)管的一端接開關(guān)電源的某路主輸出端，第二功率開關(guān)管的一端接輔助電源的原輸出 端，第一、第二功率開關(guān)管的另一端連接作為輔助電源的最終輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置，其特征在于所述輔 助電源由TOPSwitch反激電路構(gòu)成。
4.一種基于權(quán)利要求1所述一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置的方法，其特征在于所 述方法如下當(dāng)開關(guān)電源處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器不工作，開關(guān)電源的 主輸出為0，此時(shí)輔助電源的最終輸出為輔助電源的原輸出電壓與第二二極管的電壓差；當(dāng)開關(guān)電源處于正常工作時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器工作，使開關(guān)電源的 輸出電壓大于輔助電源的原輸出電壓，此時(shí)輔助電源的最終輸出為開關(guān)電源的輸出電壓與 第一二極管的電壓差。
5.一種基于權(quán)利要求2所述一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置的方法，其特征在于所 述方法如下當(dāng)開關(guān)電源處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器不工作，開關(guān)電源的 主輸出為0，此時(shí)輔助電源的最終輸出為輔助電源的原輸出電壓與第二功率開關(guān)管的電壓 差；當(dāng)開關(guān)電源處于正常工作時(shí)，所述開關(guān)電源的直流-直流變換器工作，使開關(guān)電源的 輸出電壓大于輔助電源的原輸出電壓，此時(shí)輔助電源的最終輸出為開關(guān)電源的輸出電壓與 第一功率開關(guān)管的電壓差。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種提高計(jì)算機(jī)用電源效率的裝置及方法，所述裝置包括二個(gè)二極管或功率開關(guān)管。所述方法如下當(dāng)開關(guān)電源處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，所述開關(guān)電源直流-直流變換器不工作，開關(guān)電源的主輸出為0，此時(shí)輔助電源的最終輸出為輔助電源的原輸出電壓與第二二極管或功率開關(guān)管的電壓差；當(dāng)開關(guān)電源處于正常工作時(shí)，所述開關(guān)電源直流-直流變換器工作，使開關(guān)電源的某路主輸出電壓大于輔助電源的原輸出電壓，此時(shí)輔助電源為開關(guān)電源的某路主輸出電壓與第一二極管或功率開關(guān)管的電壓差。本發(fā)明不但可以提高輔助電源的效率，而且不需要增加復(fù)雜的控制電路以及額外的器件。
文檔編號(hào)G06F1/26GK102063171SQ20101059599
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者南長(zhǎng)合, 孫巨祿, 徐 明, 韓文昌 申請(qǐng)人:南京博蘭得電子科技有限公司