專利名稱：電源供應(yīng)器與電源供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種電源供應(yīng)器，特別是一種具有電壓異常保護裝置的電源供應(yīng)器。
背景技術(shù)：
一般電子裝置，如計算機、筆記型計算機，在通過變壓器或電源供應(yīng)器連接市電使用時，如果市電的電壓不穩(wěn)，常容易造成變壓器或電源供應(yīng)器的損壞。目前常用的交換式電源穩(wěn)壓器(Switching Power supplier)(以下簡稱SPS)在電路設(shè)計時所有的電件均以市電使用范圍，交流電壓100V 240V為主要的設(shè)計考慮，如果再加上市電的電壓浮動范圍 10%，則只要考慮90V 264V的工作范圍。在零件的選用上，從EMI電路，交流電源(市電，AC)整流器(橋式整流Bridge Rectifier)，巨大電容(Bulk Capacitor)，開關(guān)晶體管(MOSFET)以至于輸出整流二極管 (Rectifier)都是針對正常的電壓使用范圍設(shè)計。如果為了要承受過高的交流電壓而針對各個元件選用更高的規(guī)格，則會大幅的增加制造成本，而且無法完全達到保護的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有電壓保護機制的電源供應(yīng)器，可避免因為區(qū)域電力不穩(wěn)的原因，造成電源供應(yīng)器的損壞。為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明提供一種電源供應(yīng)器，包括一開關(guān)裝置、一電壓檢測器以及一電壓轉(zhuǎn)換級。開關(guān)裝置，耦接一交流電壓源。電壓檢測器，用以檢測該交流電壓源的一電壓值。電壓轉(zhuǎn)換級，耦接該開關(guān)裝置，以輸出一直流電壓， 其中當該電壓值大于一預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置關(guān)閉，以阻隔該交流電壓源與該電壓轉(zhuǎn)換級。本發(fā)明的另一實施例提供一種電源供應(yīng)系統(tǒng)，耦接一交流電壓源并輸出一直流電壓，包括一開關(guān)裝置、一電壓檢測器與一電壓轉(zhuǎn)換級。開關(guān)裝置，耦接該交流電壓源。電壓檢測器，用以檢測該交流電壓源的一電壓值。電壓轉(zhuǎn)換級，耦接該開關(guān)裝置，并將接收到的一交流電壓轉(zhuǎn)換并輸出該直流電壓，其中當該電壓值大于一預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置關(guān)閉， 以阻隔該交流電壓源與該電壓轉(zhuǎn)換級。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的一實施例的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的另一實施例的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的另一實施例的電路圖。主要元件符號說明11、21、31 交流電壓源13、23、33 開關(guān)裝置15、25、35 電壓檢測器
17、27、37 電源供應(yīng)級22、32 開關(guān)控制電路24、34 EMI 電路36 開關(guān)保護電路Fl 熔絲SQ2 晶體管BCl 電容DR1、DR2、BR1、BR2、BR3 電阻ZDl 基納二極管Dl、SDl 二極管
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的一優(yōu)選實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如上、下、左、 右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。圖1為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的一實施例的示意圖。交流電壓源11通過開關(guān)裝置13將交流電壓傳送給交換式電源供應(yīng)級(switch power supply stage, SPS stage) 17，使交換式電源供應(yīng)級17轉(zhuǎn)換交流電壓為直流電壓Vout。開關(guān)裝置 13受控于電壓檢測器15，且初始被設(shè)定為導(dǎo)通。當電壓檢測器15檢測到交流電壓源11的電壓大于一預(yù)定值時，開關(guān)裝置13會斷開，使交流電壓源11與交換式電源供應(yīng)級17不再電性連接，并利用這樣的方式保護交換式電源供應(yīng)級17，避免交換式電源供應(yīng)級17無法負荷過高的交流電壓。同樣地，這樣也可以保護開關(guān)裝置13，避免開關(guān)裝置13因為過大的電壓而損害。在本實施例(第一實施例)中，電壓檢測器15持續(xù)檢測交流電壓源11的電壓，并且在電壓大于預(yù)定值時，開關(guān)裝置13會斷開。而在第二實施例中，開關(guān)裝置13可以隨時監(jiān)控電壓檢測器15所檢測到的電壓。當電壓檢測器15檢測到的電壓小于預(yù)定值時，開關(guān)裝置13就會導(dǎo)通，而當電壓檢測器15檢測到的電壓高于預(yù)定值時，開關(guān)裝置13就會斷開。換句話來說，開關(guān)裝置13是否會被導(dǎo)通都是需要根據(jù)交流電壓源11的電壓來決定。而第一實施例中，開關(guān)裝置13被預(yù)設(shè)是導(dǎo)通狀態(tài)，只有在電壓檢測器15檢測到的電壓高于預(yù)定值時，開關(guān)裝置13才會斷開。圖2為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的另一實施例的示意圖。交流電壓源21通過開關(guān)裝置23將交流電壓傳送給交換式電源供應(yīng)級(switch power supply stage) 27,使交換式電源供應(yīng)級27轉(zhuǎn)換交流電壓為直流電壓Vout。交流電壓在傳送給交換式電源供應(yīng)級27之前，會先通過一電磁干擾(Electromagnetic Disturbance, EMI)電路 M過濾掉交流電的噪聲。電壓檢測器25檢測交流電壓源21的電壓值，并將檢測到的電壓值傳送給開關(guān)控制電路22。當開關(guān)控制電路22發(fā)現(xiàn)電壓檢測器25檢測到的電壓值大于一預(yù)定電壓時，開關(guān)控制電路22輸出一控制信號，使開關(guān)裝置23被斷開。在圖2的實施例中，開關(guān)裝置23初始是導(dǎo)通狀態(tài)，且只有在發(fā)現(xiàn)電壓檢測器25檢測到的電壓值大于一預(yù)定電壓時，開關(guān)裝置23才會被斷開。但是本發(fā)明中的開關(guān)裝置23可以具有另一種實施方式。開關(guān)裝置23可使設(shè)定是完全受控于開關(guān)控制電路22，由開關(guān)電路22控制導(dǎo)通與否。當電壓檢測器25檢測到的電壓值小于等于一預(yù)定電壓時，開關(guān)控制電路22控制開關(guān)裝置23導(dǎo)通，而電壓檢測器25檢測到的電壓值大于一預(yù)定電壓時，開關(guān)控制電路22控制開關(guān)裝置23斷開。圖3為根據(jù)本發(fā)明的具有電壓保護的電源供應(yīng)器的另一實施例的電路圖。本實施例的電源供應(yīng)器的電路也可被應(yīng)用在一電源系統(tǒng)中，或是一電子裝置內(nèi)的電源系統(tǒng)，不以應(yīng)用在電源供應(yīng)器為限。在本實施例中，開關(guān)裝置33以一繼電器為例說明，但非將本發(fā)明限制于此。開關(guān)裝置33也可以PMOS晶體管、NMOS晶體管、傳輸門(transmission gates) 或其他類似裝置來實現(xiàn)。開關(guān)裝置33初始是被設(shè)定導(dǎo)通，其中腳位2與腳位3連接、腳位 6與腳位7連接。腳位5與腳位4之間連接有一線圈，當有電流流經(jīng)腳位5與腳位4時，腳位2會連接到腳位1、腳位7會連接到腳位8，此時開關(guān)裝置33被斷開，電力就不會被傳輸?shù)紼MI電路34與交換式電源供應(yīng)級27。在圖3中，還包括一熔絲Fl，用以保護該開關(guān)裝置 33與其他電路。如果該交流電壓源的電壓過大，則熔絲Fl會被燒毀斷路，保護電源供應(yīng)器的其他電路或元件。電壓檢測器35用以檢測交流電壓源31的電壓，其設(shè)定有一保護電壓電平。開關(guān)裝置33必需在開關(guān)控制電路32內(nèi)的晶體管SQ2沒被導(dǎo)通的時后才可以讓交流電壓傳送到 EMI電路34與交換式電源供應(yīng)級27。因此如果晶體管SQ2被導(dǎo)通的話，開關(guān)裝置33就會隔離交流電壓源31與EMI電路。從電路上來看，端點B的電壓Vb是控制SQ2被導(dǎo)通與否的關(guān)鍵。必須要端點B的電壓Vb大于SQ2的Vgs導(dǎo)通電壓時，晶體管SQ2才會被導(dǎo)通。端點 B的電壓Vb又隨著端點A的電壓Va而改變。因此，從電路上來看，交流電壓源31的電壓必須高于基納二極管ZDl的崩潰電壓，端點A才可能通過電阻DR3與DR4的分壓得到電壓\。 因此，可通過上述的動作原理，推導(dǎo)出晶體管SQ2導(dǎo)通時的交流電電壓VAC_PEffi。
R +TiνΑ(,_,η ΑΚ = (Vli + Vti, + VF_SD] )x隱 + VF_m + Vzm
K)R3Vb 晶體管SQ2的Vgs導(dǎo)通電壓，在本實施例中以5V為例說明。Vbe 晶體管SQl的B極至E極的順向偏壓，約0. 7V。VF_SD1 二極管SDl的順向偏壓，約0. 7V。VF_D1 二極管Dl的順向偏壓，約0. 7V。Vzm 基納二極管ZDl的崩潰電壓。Rde3 電阻DR3的電阻值。Rde4 電阻DR4的電阻值。通過上述的公式，便可在電壓檢測器35內(nèi)設(shè)定交流電壓的最大承受電壓。一但交流電的電壓高于電壓VAC_PEAK，晶體管SQ2就會被導(dǎo)通，使得開關(guān)裝置33斷開，達到保護EMI 電路34與交換式電源供應(yīng)級37的目的。當開關(guān)裝置33被關(guān)閉時，開關(guān)保護電路36用以限制流經(jīng)開關(guān)裝置33的電流或電壓。電容BCl用以降壓或限流。電容的特性是讓交流電通過且阻隔直流。當電容連接于交流電路中時，其容抗計算公式為XC= 1/2 JifC式中，XC表示電容的容抗、f表示輸入交流電源的頻率、C表示降壓電容的容量。
流過電容降壓電路的電流計算公式為I = U/XCI表示流過電容的電流、U表示電源電壓、XC表示電容的容抗。在220V、50Hz的交流電路中，當負載電壓遠遠小于220V時，電流與電容的關(guān)系式為I = 69C其中電容的單位為uF，電流的單位為mA電阻BRl BR3為泄放電阻，其作用為當正弦波在最大峰值時刻被切斷時，電容 BCl上的殘存電荷無法釋放，會長久存在，在維修時如果人體接觸到BCl的金屬部分，有強烈的觸電可能，而電阻BRl BR3的存在，能將殘存的電荷泄放掉，從而保證人、機安全。然而以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明權(quán)利要求書涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或申請專利范圍不須達成本發(fā)明所公開的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明要求保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電源供應(yīng)器，包括一開關(guān)裝置，耦接一交流電壓源；一電壓檢測器，用以檢測該交流電壓源的一電壓值；以及一電壓轉(zhuǎn)換級，耦接該開關(guān)裝置，及輸出一直流電壓；其中當該電壓值大于一預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置關(guān)閉，以阻隔該交流電壓源與該電壓轉(zhuǎn)換級。
2.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器，還包括一開關(guān)保護電路，耦接該開關(guān)裝置，當該開關(guān)裝置關(guān)閉時，限制流經(jīng)該開關(guān)裝置的電壓或電流的大小。
3.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器，還包括一開關(guān)控制電路，耦接該電壓檢測器與該開關(guān)裝置，當該電壓值大于該預(yù)定電壓時，控制該開關(guān)裝置，使該開關(guān)裝置關(guān)閉。
4.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器，其中該開關(guān)裝置被初始設(shè)定為導(dǎo)通，且只有當該電壓值大于該預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置才會被關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器，其中該開關(guān)裝置為一繼電器。
6.如權(quán)利要求5所述的電源供應(yīng)器，其中該繼電器包括一線圈，當一電流流經(jīng)該線圈時，該繼電器被關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求5所述的電源供應(yīng)器，其中該開關(guān)裝置受控于一開關(guān)控制電路，該開關(guān)控制電路包括一晶體管，當該電壓值大于該預(yù)定電壓時，該晶體管被導(dǎo)通，使得一電流流經(jīng)該繼電器內(nèi)的一線圈，進而關(guān)閉該繼電器。
8.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器，還包括一電磁干擾電路，耦接在該開關(guān)裝置與該電壓轉(zhuǎn)換級之間，用以過濾該交流電壓源的一交流電的噪聲。
9.一種電源供應(yīng)系統(tǒng)，耦接一交流電壓源并輸出一直流電壓，包括一開關(guān)裝置，耦接該交流電壓源；一電壓檢測器，用以檢測該交流電壓源的一電壓值；以及一電壓轉(zhuǎn)換級，耦接該開關(guān)裝置，并將接收到的一交流電壓轉(zhuǎn)換并輸出該直流電壓，其中當該電壓值大于一預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置關(guān)閉，以阻隔該交流電壓源與該電壓轉(zhuǎn)換級。
10.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，還包括一開關(guān)保護電路，耦接該開關(guān)裝置，當該開關(guān)裝置關(guān)閉時，限制流經(jīng)該開關(guān)裝置的電壓與電流的大小。
11.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，還包括一開關(guān)控制電路，耦接該電壓檢測器與該開關(guān)裝置，當當該電壓值大于該預(yù)定電壓時， 控制該開關(guān)裝置，使該開關(guān)裝置關(guān)閉。
12.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其中該開關(guān)裝置被初始設(shè)定為導(dǎo)通，且只有當該電壓值大于該預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置才會被關(guān)閉。
13.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其中該開關(guān)裝置為一繼電器。
14.如權(quán)利要求13所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其中該繼電器包括一線圈，當一電流流經(jīng)該線圈時，該繼電器被關(guān)閉。
15.如權(quán)利要求13所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其中該開關(guān)裝置受控于一開關(guān)控制電路，該開關(guān)控制電路包括一晶體管，當該電壓值大于該預(yù)定電壓時，該晶體管被導(dǎo)通，使得一電流流經(jīng)該繼電器內(nèi)的一線圈，進而關(guān)閉該繼電器。
16.如權(quán)利要求9所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，還包括一電磁干擾電路，耦接在該開關(guān)裝置與該電壓轉(zhuǎn)換級之間，用以過濾該交流電壓源的一交流電的噪聲。
全文摘要
電源供應(yīng)器與電源供應(yīng)系統(tǒng)，該電源供應(yīng)器包括一開關(guān)裝置、一電壓檢測器以及一電壓轉(zhuǎn)換級。開關(guān)裝置，耦接一交流電壓源。電壓檢測器，用以檢測該交流電壓源的一電壓值。電壓轉(zhuǎn)換級，耦接該開關(guān)裝置，以輸出一直流電壓，其中當該電壓值大于一預(yù)定電壓時，該開關(guān)裝置關(guān)閉，以阻隔該交流電壓源與該電壓轉(zhuǎn)換級。
文檔編號H02H7/10GK102457200SQ20101051546
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者徐鴻國 申請人:緯創(chuàng)資通股份有限公司