台湾专利TW201319789A 電源供應器

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专利摘要:
一種電源供應器包括一輸出端、一電源轉換單元、一內部電路以及一內部電源供應單元。輸出端輸出一第一電源。電源轉換單元耦接輸出端並接收第一電源，電源轉換單元將第一電源轉換為一第二電源。內部電路耦接電源轉換單元並接收第二電源。內部電源供應單元耦接內部電路。
公开号:TW201319789A
申请号:TW100139801
申请日:2011-11-01
公开日:2013-05-16
发明作者:Hsin-Chung Niu；Te-Chih Peng
申请人:Delta Electronics Inc；
IPC主号:H02M7-00

专利说明:
電源供應器
本發明係關於一種電源供應器，特別是應用於外部負載為無負載及輕負載條件下之電源供應器技術。
電源供應器在日常生活中是一種十分普遍應用的電子產品。幾乎所有的電器產品都具備電源供應器，以供應電源給電子產品內部組件或電子元件使用。在電源供應器領域中，當負載變化時（如無負載、輕負載或重負載）將造成電源供應器伴隨而來的能源轉換效率的變化。
請參照圖1所示，其為習知電源供應器的示意圖。電源供應器1具有ㄧ電源整流單元11及一輸出端12。電源整流單元11係與輸出端12相連接，藉由輸出端12以輸出一輸出電壓Vo供應一外部負載使用。此外，為使電源供應器1的輸出電壓Vo於外部負載為輕負載或無負載的情況下，也能為輸出穩定的電壓或將輸出電壓固定於一定的範圍之內，故習知技術係於輸出端12設置複數電阻R1、R2～Rn，使其產生負載，以穩定輸出電壓Vo。然而，當量測電源供應器1的效率時，由於該些電阻R1、R2～Rn係設置於電源供應器1的內部，因此該些電阻R1、R2～Rn勢必損耗電源供應器1的功率，進而造成整體的效率降低。雖然將該些電阻R1、R2～Rn移除後，可提高電源供應器1的效率，但當外部負載為輕負載或無負載時，會造成輸出電壓Vo不穩定，且亦會產生漣波雜訊（Ripple noise）。
因此，如何提供一種電源供應器，能夠穩定輸出電壓，且當外部負載為輕負載或無負載時，可減少功率損耗，提升電源供應器的能源利用率，並減少於輸出端的電子元件（如電阻）的使用，降低生產成本。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種電源供應器，能夠穩定輸出電壓，且於輕負載或無負載時，可減少功率損耗，提升電源供應器的能源利用率。
有鑑於上述課題，本發明之其他目的為提供一種電源供應器，能夠減少於輸出端電子元件的使用或設置，以降低生產成本，節省空間。
為達上述之目的，本發明提供一種電源供應器包括一輸出端、一電源轉換單元、一內部電路以及一內部電源供應單元。輸出端輸出一第一電源。電源轉換單元耦接輸出端並接收第一電源，電源轉換單元將第一電源轉換為一第二電源。內部電路耦接電源轉換單元並接收第二電源。內部電源供應單元耦接內部電路。
於本發明之一較佳實施例中，電源轉換單元具有一稽納二極體及一電阻。其中，電阻可為限流電阻。
於本發明之一較佳實施例中，內部電路具有至少一電子元件。其中，電子元件可選自晶片、電阻、電容、電晶體、或其組合。
為達上述之目的，本發明提供另一種電源供應器包括一第一輸出端、一電源轉換單元、一第二輸出端、一內部電路以及一內部電源供應單元。第一輸出端輸出一第一電源。電源轉換單元耦接第一輸出端並接收第一電源，電源轉換單元將第一電源轉換為一第二電源。第二輸出端耦接電源轉換單元並輸出第二電源。內部電源供應單元耦接內部電路。
於本發明之一較佳實施例中，電源供應器更包括一控制元件，耦接電源轉換單元及內部電路；控制元件控制將第二電源提供給內部電路使用，或經由第二輸出端輸出提供給外部負載使用。
承上所述，本發明之電源供應器係以電源轉換單元將輸出端輸出的第一電源轉換為第二電源，更詳細來說，當與電源供應器原本連接的外部負載為輕負載或無負載時，電源轉換單元將未輸出至外部負載的第一電源多餘之能量轉換為第二電源，以提供予內部電路或其他外部電子元件使用該第二電源，以有效運用電源，提高能源的利用率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之ㄧ種電源供應器，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖2所示，其為依據本發明較佳實施例之一種電源供應器的示意圖。電源供應器2包括一電源整流單元21、一輸出端22、一電源轉換單元23、一內部電路24以及一內部電源供應單元25。電源供應器2係用以將交流電源的市電轉換為穩定的直流電源，如12V或5V等，以供應電源予外部負載A。首先需述明，本發明之電源供應器2係適用於外部負載A為無負載或輕負載的狀態下，當然，本發明之電源供應器2亦可應用於外部負載A為重負載的狀態下。本實施例之外部負載A係例如但不限於風扇、發光元件、伺服器或電腦系統等。值得說明的是，本實施例之內部電路24係設置於電源供應器2內，且為用以運作及執行電源供應器2作動之電路，內部電源供應單元25係為用以提供電源予電源供應器2內的電路，而外部負載A係與電源供應器2之輸出端22相連接，外部負載A與電源供應器2係分別設置。
輸出端22與電源整流單元21耦接，輸出端22係輸出電源整流單元21所產生的一第一電源V1。
電源轉換單元23耦接輸出端22並接收第一電源V1，電源轉換單元23將第一電源V1轉換為一第二電源V2。請參照圖3所示，其為本發明之電源轉換單元的示意圖。電源轉換單元23包括一箝位電路，用以將輸入的電壓定位至所需的直流電壓位準上。箝位電路具有一稽納二極體231及一電阻232，稽納二極體231係與電阻232串聯連接。其中，稽納二極體231具有穩定電壓的功能，而電阻232為限流電阻，以避免流經電源轉換單元23的電流過大。更詳細來說，例如第一電源V1為12V時，電源轉換單元23接收第一電源V1，並以稽納二極體231及電阻232將第一電源V1的12V轉換為例如5V或3V，即為第二電源V2。
內部電路24耦接電源轉換單元23並接收第二電源V2。內部電路24具有至少一電子元件（圖未繪示），其中至少一電子元件可選自晶片、電阻、電容、電晶體、或其組合。詳而言之，內部電路24接收第二電源V2，並以第二電源V2對電子元件進行供電。
惟要說明的是，當與電源供應器2相連接的外部負載A為重負載時，本實施例之電源整流單元21係以輸出端22輸出第一電源V1予外部負載A。然而，當與電源供應器1相連接的外部負載A為輕負載或無負載時，本實施例之電源轉換單元23係將未輸出至外部負載A的第一電源V1轉換為第二電源V2，以提供電力予內部電路24的電子元件使用，而可將原本功率損耗的能源，轉換再利用，提高能源利用率。
內部電源供應單元25耦接內部電路24，並輸出一第三電源V3予內部電路24。當外部負載A為重負載時，電源整流單元21經由輸出端22將全部的第一電源V1輸出予外部負載A，且電源轉換單元23無法輸出第二電源V2予內部電路24時，內部電源供應單元25則輸出第三電源V3予內部電路24。
當外部負載A為輕負載時，輸出端22將部分的第一電源V1輸出予外部負載A，則電源轉換單元23將剩餘的第一電源V1轉換為第二電源V2，若電源轉換單元23輸出的第二電源V2不足以讓內部電路24作動時，則由內部電源供應單元25輸出第三電源V3予內部電路24，以供給內部電路24所需的電源，俾使內部電路24內的電子元件能正常作動。
當外部負載A為無負載時，電源轉換單元23係將第一電源V1轉換為第二電源V2，若電源轉換單元23輸出的第二電源V2足以讓內部電路24的電子元件作動時，則內部電路24係不接收內部電源供應單元25輸出的第三電源V3。以上所述的實施方式係用以舉例說明，非用以限制本發明。
另外，本實施例之內部電路24係具有ㄧ控制器（圖未繪示），其係用以控制內部電路24接收電源轉換單元23輸出的第二電源V2或內部電源供應單元25輸出的第三電源V3。更詳細來說，當電源轉換單元23輸出的第二電源V2不足以讓內部電路24作動時，則內部電路24之控制器將控制內部電源供應單元25與內部電路24連接，使內部電源供應單元25輸出第三電源V3予內部電路24，以供給內部電路24所需的電源，俾使內部電路24內的電子元件能正常作動。當電源轉換單元23輸出的第二電源V2足以讓內部電路24作動時，則內部電路24之控制器將控制電源轉換單元23與內部電路24連接，使電源轉換單元23輸出第二電源V2予內部電路24，讓內部電路24可正常作動。則內部電路24即未接收內部電源供應單元25輸出的第三電源V3。控制器係可為一電晶體、一開關或一比較器，然非用以限制本發明。
請參照圖4所示，其為本發明另一較佳實施例之電源供應器的示意圖。電源供應器3包括一電源整流單元31、一第一輸出端32、一電源轉換單元33、一第二輸出端34、一內部電路35以及一內部電源供應單元36。
第一輸出端32與電源整流單元31耦接，第一輸出端32係輸出電源整流單元31所產生的一第一電源V1。
電源轉換單元33耦接第一輸出端32並接收第一電源V1，電源轉換單元33將第一電源V1轉換為一第二電源V2。
第二輸出端34耦接電源轉換單元33，第二輸出端34係輸出電源轉換單元33所產生的第二電源V2，並將第二電源V2提供予其他外部的電子元件使用，例如USB插槽、鍵盤、風扇、滑鼠等。
內部電源供應單元36係與內部電路35耦接，內部電源供應單元36提供一第三電源V3予內部電路35，使內部電路35可正常作動。其中，內部電路35具有至少一電子元件，其可選自晶片、電阻、電容、電晶體、或其組合。
請參照圖5所示，其為本發明再一較佳實施例之電源供應器的示意圖。電源供應器4包括一電源整流單元41、一第一輸出端42、一電源轉換單元43、一第二輸出端44、一內部電路45以及一內部電源供應單元46。
本實施例之電源供應器4與上述之電源供應器3不同的是，本實施例更包括一控制元件47，耦接電源轉換單元43及內部電路45。控制元件47於接收電源轉換單元43輸出的第二電源V2後，可提供給內部電路45使用；或者，控制元件47可於接收電源轉換單元43輸出的第二電源V2後，再經由第二輸出端44輸出提供給其他外部電子元件使用；或者，控制元件47亦可於接收電源轉換單元43輸出的第二電源V2後，同時提供給內部電路45使用及經由第二輸出端44輸出提供給其他外部電子元件使用。本實施例之控制元件47係可為一電晶體或一開關，然非用以限制本發明。
綜上所述，本發明之電源供應器係以電源轉換單元將輸出端輸出的第一電源轉換為第二電源，更詳細來說，當與電源供應器原本連接的外部負載為輕負載或無負載的狀態時，電源轉換單元將未輸出至外部負載的第一電源多餘之能量轉換為第二電源，以提供內部電路或其他外部電子元件使用該第二電源，將原本欲穩住第一電源之電壓的能源損耗，轉換再利用，以有效運用電源，提高能源的利用率。
與習知技術相比較，本發明之電源供應器於外部負載為重負載的狀態時，可正常提供電源予外部負載；特別當外部負載為輕負載或無負載的狀態時，可將多餘的電源供給內部電路或其他外部電子元件使用，減少功率損耗，提升電源供應器的能源利用率，降低漣波雜訊。另外，更可減少於輸出端的電子元件（如電阻）使用量，以降低生產成本，節省空間。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1、2、3、4．．．電源供應器
11、21、31、41．．．電源整流單元
12、22．．．輸出端
32、42．．．第一輸出端
23、33、43．．．電源轉換單元
231．．．稽納二極體
232、R1、R2~Rn．．．電阻
24、35、45．．．內部電路
25、36、46．．．內部電源供應單元
34、44．．．第二輸出端
47．．．控制元件
A．．．外部負載
V1．．．第一電源
V2．．．第二電源
V3．．．第三電源
Vo．．．輸出電壓
圖1為習知電源供應器的示意圖；圖2為依據本發明較佳實施例之電源供應器的示意圖；圖3為依據本發明之電源轉換單元的示意圖；圖4為依據本發明另一較佳實施例之電源供應器的示意圖；以及圖5為依據本發明再一較佳實施例之電源供應器的示意圖。
2．．．電源供應器
21．．．電源整流單元
22．．．輸出端
23．．．電源轉換單元
24．．．內部電路
25．．．內部電源供應單元
A．．．外部負載
V1．．．第一電源
V2．．．第二電源
V3．．．第三電源

权利要求:
Claims (18)
[1] 一種電源供應器，包括：一輸出端，輸出一第一電源；一電源轉換單元，耦接該輸出端並接收該第一電源，該電源轉換單元將該第一電源轉換為一第二電源；一內部電路，耦接該電源轉換單元並接收該第二電源；以及一內部電源供應單元，耦接該內部電路。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其係與一外部負載相應用，且適用於該外部負載為無負載或輕負載的狀態。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該電源轉換單元包括一箝位電路。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之電源供應器，其中該箝位電路具有一稽納二極體及一電阻，該稽納二極體係與該電阻串聯。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該內部電路具有至少一電子元件。
[6] 如申請專利範圍第5項所述之電源供應器，其中該至少一電子元件選自晶片、電阻、電容、電晶體、或其組合。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器，其中該內部電源供應單元輸出一第三電源予該內部電路。
[8] 如申請專利範圍第7項所述之電源供應器，其中該內部電路具有一控制器，用以控制該內部電路接收該電源轉換單元輸出的該第二電源或該內部電源供應單元輸出的該第三電源。
[9] 一種電源供應器，包括：一第一輸出端，輸出一第一電源；一電源轉換單元，耦接該第一輸出端並接收該第一電源，該電源轉換單元將該第一電源轉換為一第二電源；一第二輸出端，耦接該電源轉換單元並輸出該第二電源；一內部電路；以及一內部電源供應單元，耦接該內部電路。
[10] 如申請專利範圍第9項所述之電源供應器，其係與一外部負載相應用，且適用於該外部負載為無負載或輕負載的狀態。
[11] 如申請專利範圍第9項所述之電源供應器，其中該電源轉換單元包括一箝位電路。
[12] 如申請專利範圍第11項所述之電源供應器，其中該箝位電路具有一稽納二極體及一電阻，該稽納二極體係與該電阻串聯。
[13] 如申請專利範圍第9項所述之電源供應器，更包括：一控制元件，耦接該電源轉換單元及該內部電路。
[14] 如申請專利範圍第13項所述之電源供應器，其中該控制元件為電晶體或開關。
[15] 如申請專利範圍第9項所述之電源供應器，其中該內部電路具有至少一電子元件。
[16] 如申請專利範圍第15項所述之電源供應器，其中該至少一電子元件選自晶片、電阻、電容、電晶體、或其組合。
[17] 如申請專利範圍第9項所述之電源供應器，其中該內部電源供應單元輸出一第三電源予該內部電路。
[18] 如申請專利範圍第17項所述之電源供應器，其中該內部電路具有一控制器，用以控制該內部電路接收該電源轉換單元輸出的該第二電源或該內部電源供應單元輸出的該第三電源。

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