專利名稱：電源供應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及一種電源供應裝置，且特別涉及一種具有外部過壓補償與/或電流 檢測并反饋補償功能的電源供應裝置。
背景技術：
在某些高階電子產(chǎn)品(例如伺服器、工業(yè)電腦)的應用中，常將兩組規(guī)格相同且具 有負反饋控制功能的電源供應器(power supply)并接在一起，藉以同時供應電子產(chǎn)品運作 時所需的電力。當其中一組電源供應器因過壓(overvoltage)而發(fā)生失效時，則利用另一 組電源供應器來持續(xù)供應電力給電子產(chǎn)品使用。在實際上，當其中一組電源供應器過壓時，或者二組電源供應器的反饋有偏差時， 由于負反饋控制的緣故，該組電源供應器內(nèi)部的電壓反饋控制器所產(chǎn)生的控制信號的工作 周期會進行對應的縮減，但在縮減至極的情況下，該組電源供應器就會發(fā)生失效。此時，由 于另一組電源供應器的負載加劇許多，故很有可能會造成該組電源供應器所供應的電力發(fā) 生過大的電壓降(voltage drop)。如果此電力突然掉到電子產(chǎn)品的最低電源規(guī)格以下時， 則很有可能會造成電子產(chǎn)品無預警的關機，或者會造成電子系統(tǒng)非常的不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電源供應裝置，用以解決現(xiàn)有技術的上述問題。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所提供的技術特征中得到進一步的了解。為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發(fā)明所提供的電源供應裝置包 括第一組電源供應器，用以接收一直流輸入電壓，并據(jù)以產(chǎn)生一直流輸出電壓。此第一組 電源供應器包括主電源產(chǎn)生單元、第一電阻、隔離二極管、第二電阻、電壓反饋控制器，以及 電流檢測單元。其中，主電源產(chǎn)生單元用以接收并轉(zhuǎn)換所述直流輸入電壓，藉以產(chǎn)生一主電 源。第一電阻的第一端耦接主電源產(chǎn)生單元以接收所述主電源。隔離二極管的陽極耦接第 一電阻的第二端，而隔離二極管的陰極則用以輸出所述直流輸出電壓。第二電阻的第一端耦接隔離二極管的陽極。電壓反饋控制器耦接第二電阻的第二 端與主電源產(chǎn)生單元，用以依據(jù)第二電阻的第二端的電壓，提供控制信號以控制主電源產(chǎn) 生單元，從而調(diào)節(jié)所述主電源。電流檢測單元耦接第一電阻的第一端與第二端，用以檢測流 經(jīng)第一電阻的電流，藉以輸出一調(diào)整信號來控制第二電阻的第二端的電壓實質(zhì)上等于隔離 二極管的陰極的電壓，從而使得第一組電源供應器穩(wěn)定地輸出所述直流輸出電壓。在本發(fā)明的一實施例中，電源供應裝置還包括第二組電源供應器，用以接收所述 直流輸入電壓，并據(jù)以產(chǎn)生所述直流輸出電壓。其中，第一組電源供應器與第二組電源供應 器所分別產(chǎn)生的直流輸出電壓同時供應給一負載使用。在此條件下，第一組電源供應器還 包括過壓檢測單元，耦接隔離二極管的陰極與第二電阻的第二端，用以當?shù)诙M電源供應 器過壓時，拉低第二電阻的第二端的電壓，藉以增加所述控制信號的工作周期，從而提升所 述主電源。
基于上述可知，本發(fā)明所提出的電源供應裝置利用電流檢測單元，以控制第二電 阻的第二端的電壓實質(zhì)上等于隔離二極管的陰極的電壓，從而使得第一組電源供應器穩(wěn)定 地/精準地輸出所預期的直流輸出電壓給負載(例如伺服器、工業(yè)電腦等高階電子產(chǎn)品) 使用。另外，本發(fā)明所提出的電源供應裝置還利用過壓檢測單元，以在第二組電源供應器過 壓時，事先提升第一組電源供應器的主電源產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的主電源，從而使得第一組電 源供應器所產(chǎn)生的直流輸出電壓不因負載加劇(亦即第二組電源供應器因過壓而發(fā)生失 效時)而造成過大的電壓降，且得以確保不低于電子產(chǎn)品的最低電源規(guī)格。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，并配合所附 圖式，作詳細說明如下，但是上述一般描述及以下實施方式僅為例示性及闡釋性的，其并不 能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。


圖1所示為本發(fā)明一實施例的電源供應裝置的示意圖。
圖2所示為本發(fā)明一實施例的第一組電源供應器的方塊圖。
圖3所示為本發(fā)明一實施例的第一組電源供應器的電路圖。
圖4所示為本發(fā)明另一實施例的第一組電源供應器的電路圖。
主要元件符號說明
100:電源供應裝置;101 第一組電源供應器；
103 第二組電源供應器；105:負載(伺服器)；
201 主電源產(chǎn)生單元；203:電壓反饋控制器；
205:電流檢測單元；207 過壓檢測單元；
Dl 隔離二極管；D2、D3 二極管；
Rl R6 第一電阻至第六電阻；OP, OP'運算放大器；
ZD 穩(wěn)壓二極管；T 雙極晶體管；
L 電感；C:電容；
SW:開關；CS 控制信號；
AS 調(diào)整信號；MP 主電源；
VB、VC、VD 電壓；Vref 參考電壓；
Vin:直流輸入電壓；Vout 直流輸出電壓；
GND 接地電位。
具體實施例方式有關本發(fā)明的前述及其他技術內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的多個實 施例的詳細說明中，可清楚地呈現(xiàn)。另外，現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明的實施例，并在附圖中說明 所述實施例的實例。再者，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代 表相同或類似部分。圖1所示為本發(fā)明一實施例的電源供應裝置100的示意圖。請參照圖1，電源供應 裝置100包括兩組具有負反饋控制功能的電源供應器第一組電源供應器101與第二組電 源供應器103。在本實施例中，第一組電源供應器101與第二組電源供應器103并接在一起，且分別用以接收直流輸入電壓Vin，并由此產(chǎn)生直流輸出電壓Vout給負載105使用(例 如伺服器，但并不限制于此，以下改稱負載105為伺服器105)。換言之，第一組電源供應器 101與第二組電源供應器103同時供應伺服器105運作時所需的電力。從現(xiàn)有技術所提供的內(nèi)容可知，當?shù)诙M電源供應器103過壓時，或者第一組電 源供應器101與第二組電源供應器103的反饋有偏差時(其導致的原因有可能為第一組 電源供應器101與第二組電源供應器103內(nèi)部反饋零件的誤差，亦即電阻阻值的誤差)， 由于負反饋控制的緣故，第二組電源供應器103內(nèi)部的電壓反饋控制器(未圖示)所產(chǎn)生 的控制信號的工作周期會進行對應的縮減，但在縮減至極的情況下，第二組電源供應器103 就會發(fā)生失效。在本實施例中，雖然此時第一組電源供應器101的負載加劇許多，但是第一 組電源供應器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vout并不會發(fā)生過大的電壓降，且能夠維持在伺 服器105的最低電源規(guī)格以上。如此一來，本實施例即得以解決現(xiàn)有技術所提及的問題。更清楚來說，圖2所示為本發(fā)明一實施例的第一組電源供應器101的方塊圖，而圖 3所示為本發(fā)明一實施例的第一組電源供應器101的電路圖。請同時參照圖1 圖3，第一 組電源供應器101包括主電源產(chǎn)生單元201、隔離二極管D1、第一電阻R1、電壓反饋控制器 203、第二電阻R2、電流檢測單元205，以及過壓檢測單元207。在本實施例中，主電源產(chǎn)生單元201為直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器(DC-to-DCconverter)， 例如為降壓型轉(zhuǎn)換器(bulk converter)，但并不限制于此，其余隔離型或非隔離型的升壓 型與/或降壓型轉(zhuǎn)換器皆可。主電源產(chǎn)生單元201用以接收并轉(zhuǎn)換直流輸入電壓Vin，藉以 產(chǎn)生主電源MP。第一電阻Rl的第一端耦接主電源產(chǎn)生單元201以接收主電源MP。隔離二極管Dl的陽極(anode)耦接第一電阻Rl的第二端，而隔離二極管Dl的陰 極(cathode)則用以輸出直流輸出電壓Vout。第二電阻R2的第一端耦接隔離二極管Dl的 陽極。電壓反饋控制器203耦接第二電阻R2的第二端與主電源產(chǎn)生單元201，用以依據(jù)第 二電阻R2的第二端的電壓VC，提供控制信號CS以控制主電源產(chǎn)生單元201，從而調(diào)節(jié)(例 如提升或縮減)主電源MP。在此先值得一提的是，在本發(fā)明的其他實施例中，亦可利用金屬氧化物半導體場 效應晶體管(以下簡稱M0SFET)的寄生二極管來實現(xiàn)隔離二極管Dl的功效。如此一來，僅 需在第一組電源供應器101內(nèi)多增設一個控制機構以控制MOSFET的開或關即可。電流檢測單元205耦接第二電阻R2的第一端與第二端，用以檢測流經(jīng)第二電阻R2 的電流，藉以輸出調(diào)整信號AS來控制第二電阻R2的第二端的電壓VC實質(zhì)上等于隔離二極 管Dl的陰極的電壓VB，從而使得第一組電源供應器101穩(wěn)定地/精準地輸出直流輸出電壓 Vout。過壓檢測單元207耦接隔離二極管Dl的陰極與第二電阻R2的第二端，用以當?shù)诙?組電源供應器103過壓時，拉低第二電阻R2的第二端的電壓VC，藉以增加控制信號CS的工 作周期，從而提升主電源MP。在本實施例中，主電源產(chǎn)生單元201包括開關SW、二極管D2、電感L，以及電容C。 其中，開關SW利用MOS晶體管得以實現(xiàn)，且其第一端用以接收直流輸入電壓Vin，而其控制 端則用以接收控制信號CS。二極管D2的陽極耦接至接地電位GND，而二極管D2的陰極則 耦接開關SW的第二端。電感L的第一端耦接開關SW的第二端，而電感L的第二端則耦接 第一電阻Rl的第一端以產(chǎn)生主電源MP。電容C的第一端耦接電感L的第二端，而電容C的 第二端則耦接至接地電位GND。
電流檢測單元205包括運算放大器(operational amplifier) OP與第三電阻R3。 其中，運算放大器OP的正輸入端(+)耦接第一電阻Rl的第一端，而運算放大器OP的負輸 入端(_)則耦接第一電阻Rl的第二端。第三電阻R3的第一端耦接運算放大器OP的輸出 端，而第三電阻R3的第二端則用以輸出調(diào)整信號AS。過壓檢測單元207包括穩(wěn)壓二極管(zener diode) ZD、第四電阻R4、NPN型雙極晶 體管(bipolarjunction transistor, BJT)T，以及第五電阻R5。其中，穩(wěn)壓二極管ZD的陰 極耦接隔離二極管Dl的陰極。第四電阻R4的第一端耦接穩(wěn)壓二極管ZD的陽極。NPN型雙 極晶體管T的基極(base)耦接第三電阻R3與第四電阻R4的第二端，而雙極晶體管T的射 極(emitter)則耦接至接地電位GND。第五電阻R5的第一端耦接第二電阻R2的第二端，而 第五電阻R5的第二端則耦接NPN型雙極晶體管T的集極(collector)。在本實施例中，若第二組電源供應器103過壓時，穩(wěn)壓二極管ZD會導通。換言之， 本實施例的穩(wěn)壓二極管ZD僅會在第二組電源供應器103過壓時而導通。此時，由于NPN型 雙極晶體管T也會導通，以至于第二電阻R2的第二端的電壓VC會被拉低，從而增加電壓反 饋控制器203所提供的控制信號CS的工作周期，藉以提升主電源產(chǎn)生單元201所產(chǎn)生的主 電源MP。也亦因為此，當?shù)诙M電源供應器103因過壓而發(fā)生失效時，第一組電源供應器 101所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vout并不會因負載加劇而造成過大的電壓降(其原因是主電源 產(chǎn)生單元201所產(chǎn)生的主電源MP在第二組電源供應器103失效前已事先被提升)，從而使 得第一組電源供應器101在這瞬間所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vout還能維持在不低于伺服器 105的最低電源規(guī)格，藉以避免/防止伺服器105發(fā)生無預警的關機事件，或者避免/防止 伺服器105的系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。另一方面，為了要使得第一組電源供應器101穩(wěn)定地/精準地輸出直流輸出電壓 Vout給伺服器105使用。當?shù)谝唤M電源供應器101的輸出電流增加時(亦即負載加重時)， 隔離二極管Dl的陰極的電壓VB也會跟著下降，但是由于運算放大器OP會檢測出流經(jīng)第一 電阻Rl的電流已增加，故而運算放大器OP的輸出端電壓亦會隨之上升，以至于當隔離二極 管Dl的陰極的電壓VB下降時，運算放大器OP的輸出端會經(jīng)由第三電阻R3輸出調(diào)整信號 AS以導通NPN型雙極晶體管T，從而拉低第二電阻R2的第二端的電壓VC，藉以使得第二電 阻R2的第二端的電壓VC實質(zhì)上等于隔離二極管Dl的陰極的電壓VB，亦即VB = VC。如此一來，由于電壓反饋控制器203用以調(diào)節(jié)主電源MP的參考依據(jù)(亦即第二電 阻R2的第二端的電壓VC)實質(zhì)上等于隔離二極管Dl的陰極的電壓VB (亦即直流輸出電壓 Vout)，所以第一組電源供應器101便能精準地輸出所預期的直流輸出電壓Vout給伺服器 105使用，且無論第一組電源供應器101的輸出電流增加多少，都不會影響第一組電源供應 器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vout的精準度。除此之外，圖4所示為本發(fā)明另一實施例的第一組電源供應器101的電路圖。請 同事參照圖3與圖4，圖4與圖3不同之處僅在于圖4的過壓檢測單元207是利用運算放 大器OP，、第四至第六電阻R4 R6、穩(wěn)壓二極管ZD，以及二極管D3來得以實現(xiàn)。其中，穩(wěn)壓 二極管ZD的陰極耦接隔離二極管Dl的陰極。第四電阻R4的第一端耦接穩(wěn)壓二極管ZD的 陽極。運算放大器0P’的正輸入端(+)用以接收一參考電壓Vref (此參考電壓Vref的電壓值可依實際設計需求而決定)，而運算放大器0P’的負輸入端(_)則耦接第三電阻R3 的第二端與第四電阻R4的第二端。第五電阻R5的第一端耦接第二電阻R2的第二端。二 極管D3的陽極耦接第五電阻R5的第二端，而二極管D3的陰極則耦接運算放大器0P’的輸 出端。第六電阻R6的第一端耦接運算放大器0P’的負輸入端，而第六電阻R6的第二端則 耦接運算放大器0P’的輸出端。相似地，為了要使得第一組電源供應器101穩(wěn)定地/精準地輸出直流輸出電壓 Vout給伺服器105使用。當?shù)谝唤M電源供應器101的輸出電流增加時(亦即負載加重時)， 隔離二極管Dl的陰極的電壓VB也會跟著下降，但是由于運算放大器OP會檢測出流經(jīng)第 一電阻Rl的電流已增加，故而運算放大器OP的輸出端電壓亦會隨之上升，以至于當隔離二 極管Dl的陰極的電壓VB下降時，運算放大器OP的輸出端會經(jīng)由第三電阻R3輸出調(diào)整信 號AS以使得運算放大器0P’的輸出端電壓VD下降，從而拉低第二電阻R2的第二端的電壓 VC，藉以使得第二電阻R2的第二端的電壓VC實質(zhì)上等于隔離二極管Dl的陰極的電壓VB， 亦即VB = VC。如此一來，由于電壓反饋控制器203用以調(diào)節(jié)主電源MP的參考依據(jù)(亦即第二電 阻R2的第二端的電壓VC)實質(zhì)上等于隔離二極管Dl的陰極的電壓VB (亦即直流輸出電壓 Vout)，所以第一組電源供應器101便能精準地輸出所預期的直流輸出電壓Vout給伺服器 105使用，且無論第一組電源供應器101的輸出電流增加多少，都不會影響第一組電源供應 器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓Vout的精準度。綜上所述，本發(fā)明所提出的電源供應裝置利用電流檢測單元，以控制第二電阻的 第二端的電壓實質(zhì)上等于隔離二極管的陰極的電壓，從而使得第一組電源供應器穩(wěn)定地/ 精準地輸出所預期的直流輸出電壓給負載(例如伺服器、工業(yè)電腦等高階電子產(chǎn)品)使用。 另外，本發(fā)明所提出的電源供應裝置還利用過壓檢測單元，以在第二組電源供應器過壓時， 事先提升第一組電源供應器的主電源產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的主電源，從而使得第一組電源供應 器所產(chǎn)生的直流輸出電壓不因負載加劇(亦即第二組電源供應器因過壓而發(fā)生失效時)而 造成過大的電壓降，且得以確保不低于電子產(chǎn)品的最低電源規(guī)格。在此值得一提的是，本發(fā)明所提出的第一組電源供應器的電路架構/態(tài)樣并不限 制于上述實施例所舉例的兩組并接電源的使用狀況(亦即并機)。換言之，本發(fā)明所提出的 第一組電源供應器的電路架構/態(tài)樣亦可應用于單一組電源的使用(亦即單機)。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依 然可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修 改后的技術方案脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種電源供應裝置，其特征在于，包括一第一組電源供應器，用以接收一直流輸入電壓，并據(jù)以產(chǎn)生一直流輸出電壓，該第一 組電源供應器包括一主電源產(chǎn)生單元，用以接收并轉(zhuǎn)換該直流輸入電壓，藉以產(chǎn)生一主電源；一第一電阻，其第一端耦接該主電源產(chǎn)生單元以接收該主電源；一隔離二極管，其陽極耦接該第一電阻的第二端，而其陰極則用以輸出該直流輸出電壓；一第二電阻，其第一端耦接該隔離二極管的陽極；一電壓反饋控制器，耦接該第二電阻的第二端與該主電源產(chǎn)生單元，用以依據(jù)該第二 電阻的第二端的電壓，提供一控制信號以控制該主電源產(chǎn)生單元，從而調(diào)節(jié)該主電源；以及 一電流檢測單元，耦接該第一電阻的第一端與第二端，用以檢測流經(jīng)該第一電阻的電 流，藉以輸出一調(diào)整信號來控制該第二電阻的第二端的電壓實質(zhì)上等于該隔離二極管的陰 極的電壓，從而使得該第一組電源供應器穩(wěn)定地輸出該直流輸出電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的電源供應裝置，其特征在于，還包括一第二組電源供應器，用以接收該直流輸入電壓，并據(jù)以產(chǎn)生該直流輸出電壓， 其中，該第一組電源供應器與該第二組電源供應器所分別產(chǎn)生的該直流輸出電壓同時 供應給一負載使用。
3.根據(jù)權利要求2所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該第一組電源供應器還包括一過壓檢測單元，耦接該隔離二極管的陰極與該第二電阻的第二端，用以當該第二組 電源供應器過壓時，拉低該第二電阻的第二端的電壓，藉以增加該控制信號的工作周期，從 而提升該主電源。
4.根據(jù)權利要求3所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該電流檢測單元包括一第一運算放大器，其正輸入端耦接該第一電阻的第一端，而其負輸入端則耦接該第 一電阻的第二端；以及一第三電阻，其第一端耦接該第一運算放大器的輸出端，而其第二端則用以輸出該調(diào) 整信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該過壓檢測單元包括 一穩(wěn)壓二極管，其陰極稱接該隔離二極管的陰極；一第四電阻，其第一端耦接該穩(wěn)壓二極管的陽極；一雙極晶體管，其基極耦接該第四電阻的第二端與該第三電阻的第二端，而其射極則 耦接至一接地電位；以及一第五電阻，其第一端耦接該第二電阻的第二端，而其第二端則耦接該雙極晶體管的 集極。
6.根據(jù)權利要求5所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該雙極晶體管為一NPN型雙 極晶體管。
7.根據(jù)權利要求4所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該過壓檢測單元包括 一穩(wěn)壓二極管，其陰極耦接該隔離二極管的陰極；一第四電阻，其第一端耦接該穩(wěn)壓二極管的陽極；一第二運算放大器，其正輸入端用以接收一參考電壓，而其負輸入端則耦接該第三電 阻的第二端與該第四電阻的第二端；一第五電阻，其第一端耦接該第二電阻的第二端；一二極管，其陽極耦接該第五電阻的第二端，而其陰極則耦接該第二運算放大器的輸 出端；以及一第六電阻，其第一端耦接該第二運算放大器的負輸入端，而其第二端則耦接該第二 運算放大器的輸出端。
8.根據(jù)權利要求1所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該主電源產(chǎn)生單元包括一開關，其第一端用以接收該直流輸入電壓，而其控制端則用以接收該控制信號；一二極管，其陽極耦接至一接地電位，而其陰極則耦接該開關的第二端；一電感，其第一端耦接該開關的第二端，而其第二端則耦接該第一電阻的第一端以產(chǎn) 生該主電源；以及一電容，其第一端耦接該電感的第二端，而其第二端則耦接至該接地電位。
9.根據(jù)權利要求8所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該主電源產(chǎn)生單元為一直 流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)權利要求9所述的電源供應裝置，其特征在于，其中該直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器包括 一隔離型或非隔離型的升壓型與/或降壓型轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電源供應裝置，包括兩組并接在一起的電源供應器，藉以同時供應電子產(chǎn)品運作時所需的電力。本發(fā)明的電源供應裝置可以穩(wěn)定地/精準地輸出所預期的直流輸出電壓給電子產(chǎn)品使用，且還可以在其中一組電源供應器過壓時，事先提升另一組電源供應器內(nèi)部所產(chǎn)生的主電源，藉以避免直流輸出電壓發(fā)生過大的電壓降。
文檔編號H02M3/08GK102130586SQ20101000420
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權日2010年1月14日
發(fā)明者蔡志昌 申請人:全漢企業(yè)股份有限公司, 善元科技股份有限公司