[发明专利]低耗功率的电源供应器

说明书

本发明有关于一种电源供应器，特别是有关于一种利用一隔离装置来达到降低开关控制线路动作电压的一种改良型低耗功率的电源供应器，其不论于制造成本或功率消耗上均优于已知技术。

目前，绝大部分的电脑产品及其周边装置均采用切换式电源(switchingpower)，而切换式电源中的核心都是使用脉宽调制(pulse width modulation)控制集成电路(IC)来做为电源控制线路。一般此类脉宽调制控制IC都必须有足够的电压及电流才能启动，例如3842、及3844系列的IC控制器，因此都需要有所谓的启动电路使IC能够正常动作；但是在IC启动以后其变成改由辅助电源(启动后产生)来供应后续操作的能量，此启动电路反而成为无用且消耗功率的累赘。

图1表示一传统交换式电源供应器的线路方框图，为简化起见在此图中输出电压的回授稳压控制线路则省略未予图示。如图1所示，一整流器1，例如是桥式整流器，将交流输入电压予以转换成为直流电压；一整流电容器2用以降低直流电压的波纹(ripple)电压。上述直流电压经一启动电阻3充电至启动电容器4来启动电源控制线路5(在此以3842控制器为例)，电源控制线路5启动后将输出一高频脉冲信号给一控制晶体管6(在此以N型金属氧化物半导体晶体管NMOS为例)的控制极，用以使得控制晶体管6进行快速的切换动作。变压器7包含第一绕组7a(或称主要绕组)、第二绕组7b、及第三绕组7c，其中第一绕组7a耦接至NMOS晶体管6的漏极，通过由上述控制晶体管6的动作，第二绕组7b、及第三绕组7c将分别感应得到一高频脉冲电压。第二绕组7b所感应的脉冲电压经一输出二极管9整流、及一输出电容器10降低波纹后用以作为电源供应器的输出，而第三绕组7c所感应的脉冲电压经一辅助二极管8整流、及一上述启动电容器4降低波纹后提供上述电源控制线路5工作的所需。

上述电源供应器的工作原理如下所述，当上述电源供应器输入交流电压时，交流电压经整流器1、及整流电容器2转换成为直流电压，上述直流电压经由启动电阻3而对启动电容器4充电，随着A端点直流电压的增加，B端点的电压电平亦随之升高。当B端点的电压到达一特定电压时(以3842控制器为例是16V)电源控制线路5将会启动，而输出一高频脉冲信号(其中B端电压于启动后将降低至介于10～16V之间)。控制晶体管6接受上述高频信号而进行切换动作，以便将能量转换至第二绕组7b、及第三绕组7c。第二绕组7b所感应的脉冲电压经一输出二极管9整流、及一输出电容器10降低波纹后用以作为电源供应器的输出，用以供给其它线路(未图示)动作的所需。第三绕组7c所感应的脉冲电压经一辅助二极管8整流、及启动电容器4降低波纹后，将提供上述电源控制线路5工作的所需。

由上述可知，电源供应器在输入交流电压之初，电源控制线路5启动所需的电压是直流电压经启动电阻对启动电容器4充电而提供；而控制晶体管6开始进行其切换动作后，电源控制线路5工作所需的电压则是由变压器7的第三绕组7c所提供。然而，在启动电阻之上一直流通一电流将造成额外功率的损耗。启动电阻3的功率消耗可计算如下(以电源控制线路是3842控制器为例)。

一般电脑及其周边装置的输入电源规格为交流电压90V～264V之间，当交流输入电压为最低90V时，经由整流器1、及整流电容器2得到的直流电压约为90V×1.414＝127.6V，3842控制器所需的启动电流最少为1mA，因此启动电阻3的最大阻值为：(DC电压-启动电压)/1mA＝(127.26V-16V)/1mA＝111260；当交流输入电压为最高264V时，经由整流器1、及整流电容器2得到的直流电压约为264V×1.414＝373.296V，因为3842控制器启动后只需10V以上的工作电压，所以启动电阻3的功率消耗为(DC电压-工作电压)²/(启动电阻值)＝(373.296V-10V)²/111260＝1.18W。一般电脑及其周边设备所必备的省电功能(power saving function)均要求在省电模式(off-mode)下的功率消耗需介于5～8W之间或更低，因此上述约1.18W的消耗亦不可以忽视。