专利名称：适用于开关电源装置中的控制电路的电源供应组件的制作方法
技术领域：
本发明有关一种适用于开关电源装置中的控制电路的电源供应组件;特别是有 关一种开关电源装置工作于轻载或空载时，提升电源装置使用效率及减少电源装置 控制损耗的电源供应组件。
背景技术：
近年来，对开关电源装置使用效率的要求，从以往的注重于重载以及满载的效 率，渐渐变为轻载及满载效率并重。美商英特尔(Intel)近年来就电源装置效率提出 了80+的要求，亦即要求电源在5%负载时，其电源装置使用效率还能达到80%。
在开关电源装置工作处于轻载时，通常都会使主电路工作于间歇工作模式 (burstmode),以减少主电路的损耗。但是对轻载工作时的损耗分析发现，控制线路 的损耗占很大的比例，因此减少控制线路的损耗可以提高轻载时的电源装置效率， 而降低控制线路的供电电压可以有效的减少控制线路的损耗。
请参阅图l，其示出一种现有的开关电源装置1，其包含主电路部份如一电磁 干扰滤波器(EMI filter) 101、 一桥式整流器103、 一电源因素校正电路(power factor correction circuit) 105、 一逆变电路109、 一主变压器111、 一整流器115、 一输出滤 波器119、及一控制电路，其中控制电路包含一电源因素校正控制器107、 一控制 芯片117、 一反馈电路121以及一保护电路(图未示出)等，此外，逆变电路109 可为一半桥线路及一全桥线路等等，且上述各元件的作用及功能为任何熟悉此技术 者所熟知，在此不加赘述。
接下来仅描述开关电源装置1的结构。开关电源装置1中的电源供应组件一般 供电给控制电路等电路。在开关电源装置1中，电源供应组件包括有与主变压器 111耦合的一偏置绕组(bias winding)113以及与偏置绕组113耦合的滤波组件(图未 示出)。
在这种配置下，为了提高主电路在额定功率输出时的效率，主变压器lll的副边圈数都选得很小。例如对于一个19.5伏输出的电路，如果副边是选三圈的话， 偏置绕组113的圈数有三种可能， 一种是一圈、 一种是两圈、 一种是三圈。如果选
一圈的话，不考虑交叉调整率，电压仅为6.5V，控制芯片117将会无法工作(目前 大部分控制芯片的工作电压都在10V以上)。如果选择两圈的话，不考虑交叉调 整率理想状况下，电压为13V，这样到轻载时电压会下降到控制电路可以工作的范 围之外，使控制电路无法工作。如果选择三圈的话，即便到了轻载的时候，电压也 会在16V左右，较高的电压值不利于减小轻载时的控制损耗。
因此在保证电源装置在额定输出时的效率同时，使电源装置在轻载或者空载时 能够正常工作并且有较小的控制损耗以提高电源装置的工作效率，即成为此领域的 产业亟需努力的目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种电源供应组件，可在保证电源装置在额定输出时的 效率同时，使电源装置在轻载或者空载时能够正常工作并且有较小的控制损耗以提
高电源装置的工作效率。
本发明提供一种电源供应组件，适用于一开关电源装置中的一控制电路，电源 供应组件包含一开关电路、 一第一供电组件、 一第二供电组件及一判断组件。第一 供电组件耦接至开关电路；第二供电组件耦接至开关电路，且与第一供电组件并联。 判断组件用以判断该开关电源装置处于一轻载(light load)状态或一空载(open load) 状态，且在该开关电源装置处于轻载状态或空载状态时，导通开关电路，以便第一 供电组件输出一第一电源至该控制电路。
本发明的电源供应组件可动态调整供电至开关电源装置控制电路的方式。本发 明的电源供应组件包含两个供电组件，当开关电源处于轻载或空载状态时，会导通 另一个供电组件。此时，有两种主要运作选择，第一种为由另一供电组件供电至开 关电源控制电路，第二种则为由两个供电组件同时供电至开关电源控制电路。这两 种运作选择皆可以数种方式来加以实现，用以在轻载或空载状态时，提高电源供应 的效率，并减少电源的控制损耗，借此，可有效解决现有技术的缺点。
在参阅配合附图对本发明的较佳实施例的详细描述后，所属技术领域具有通常 知识者便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样，其中 图1是描绘现有的开关电源装置的示意图； 图2是描绘本发明的第一实施例； 图3是描绘本发明的第二实施例； 图4是描绘第二实施例的波形图；以及 图5是描绘本发明的第三实施例。
具体实施例方式
以下将通过实施例来解释本发明内容，其是关于一电源供应组件，用以于开关
电源装置处于轻载(light load)或空载(open load)状态时，动态调整本身的供电 情况，以达到在轻载或空载状态时，提高开关电源装置供应的效率，并减少开关电 源装置的控制损耗的目的。然而，本发明的实施例并非用以限制本发明需在如实施 例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅 为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。需说明者，以下实施例及附图中，与 本发明非直接相关的元件已省略而未绘示；且为求容易了解起见，各元件间的尺寸 关系是以稍夸大的比例来加以表现。
本发明的第一实施例如图2所示，其是一电源供应组件2，适可用于一开关电 源装置中的一控制电路，并提供电源至该开关电源装置中的该控制电路，在第一实 施例中，该控制电路是一控制芯片3。电源供应组件2包含一开关电路21、 一第一 供电组件23、 一第二供电组件25及一判断组件27。第一供电组件23是耦接至开 关电路21;第二供电组件是耦接至开关电路21，且与第一供电组件23并联。在正 常工作时，由第二供电组件25供电给开关电源装置的控制电路；而当开关电源装 置工作在轻载或者空载状态下，第一供电组件23及第二供电组件25的输出电压会 发生变化，因此判断组件27可以根据第一供电组件23或第二供电组件25的输出 电压用以判断开关电源装置的工作状态，从而导通开关电路21，以便第一供电组 件23及第二供电组件25分别输出一第一电源及一第二电源至控制芯片3。
具体说，在第一实施例中，开关电路21包含一电阻210及一开关元件211。开 关元件211包含一输入端与一输出端，输出端耦接至第二供电组件25的一电源输出端，输入端耦接至电阻210。电阻210耦接至第一供电组件23的一电源输出端。 借助此种耦接方式，控制流经开关电路21的电流量，且使第一供电组件23与第二 供电组件25呈现并联。
再者，第一实施例的第一供电组件23与第二供电组件25分别包含一与同一变 压器耦合的绕组231、 251及与各该绕组耦合的整流滤波组件。进一步说，与绕组 231耦合的整流滤波组件包含一整流滤波电路232以及电容233，与绕组251耦合 的整流滤波组件包含整流滤波电路252以及电容253。整流滤波电路232、 252分别 耦合至相对应的绕组231、 251。于其他实施态样中，该绕组231、 251可耦合至不 同的变压器。
另外，判断组件27是一比较装置，如比较器，用以判断第二供电组件25所提 供的一第二电源的一电压值250小于一预设电压值，借此判断开关电源装置处于轻 载状态或空载状态。举例来说，假设预设电压值为IO伏特，当第二电源的电压值 为9.9伏特时，判断组件27将判断开关电源装置处于轻载状态或空载状态，同时， 相应此判断结果，将开关元件211关上，以便开关电路21导通。此时，第一供电 组件23与第二供电组件25可分别输出第一电源及第二电源至控制芯片3。换句话 说，当开关电源装置处于轻载状态或空载状态时，所提供的第二供电组件25只提 供部分能量至控制芯片3，而另一部份不足的能量将由第一供电组件23所提供的 第一电源补上，以使控制芯片3可正常运作。此外，控制芯片3所需的能量也可由 第一供电组件23所提供的第一电源完全提供。
同样的，于其他实施态样中，判断组件27会判断第一供电组件23所提供的一 第一电源的一电压值小于预设电压值，借此判断该开关电源装置处于轻载状态或空 载状态。具体运作方式与判断前述第二供电组件所提供的第二电源的电压值250 类似，故不赘述。
借助上述配置，本发明所提供的电源供应组件在开关电源工作于轻载或者空载 时，可动态调整供电状态，以便控制芯片正常工作，并且减小控制损耗以提高电源 供应组件的工作效率。
本发明的第二实施例如图3所示，其是一电源供应组件4，耦接至一开关电源 装置中的一控制电路，在第二实施例中，控制电路是一控制芯片3。此电源供应组 件4包含一开关电路41、一第一供电组件43、一第二供电组件45及一判断组件47，
7而开关电路41包含一电阻410及一开关元件411。上述各组件及各电路连结的方式
与第一实施例类似，且大部分组件所具有的功能与第一实施例相同，在此只描述不 同的部分。
在第二实施例中，判断组件47是一驱动电路，耦接至控制芯片3。控制芯片3 还用以根据第一供电组件43及第二供电组件45的工作状态(图中为根据第二供电 组件45的工作状态)送出一工作模式信号40至判断组件47。判断组件47则接收 此工作模式信号40，并根据工作模式信号40的一电压值，判断开关电源装置处于 轻载状态或空载状态。相应此判断结果，判断组件47将送出一控制信号42，以导 通开关电路41。
为了方便解说，请参阅图4，其是与电源供应组件4对应的波形图，横轴为时 间。图4中，WM为判断组件47所接收的工作模式信号40的波形，PM1为使用此 电源供应组件4的开关电源装置的一主开关元件的控制信信号波形，PM2则为判 断组件47传送至开关元件411的控制信号42的波形。第二实施例中，在t0与tl 之间时，WM值为逻辑高电平1，此时PM1在逻辑高电平与逻辑低电平间震荡，以 使表示开关电源装置的主开关元件处于运作状态，而PM2为逻辑低电平0，使开 关电路41处于不导通的状态。电容253通过整流滤波电路整流模块252从线圈绕 组251得到能量。接下来在tl与t2之间，WM逻辑低电平O，表示开关电源装置 的主开关元件停止工作(即PM1为逻辑低电平O),电容253的能量无法从线圈绕 组251得到补充。此时PM2逻辑高电平(即开关电路41导通)且电容233给电容 253充电防止这时电压掉出控制电路可工作的范围。
于其他实施态样中，电阻410可被省略，此时，开关元件411本身即具有限流 的功能。
本发明的第三实施例如图5所示，其是一电源供应组件5，适用于一开关电源 装置中的一控制电路，在第三实施例中，该控制电路是一控制芯片3。此电源供应 组件5包含一开关电路51、 一第一供电组件53、 一第二供电组件55及一判断组件 57，这些元件的功能与上述第一及第二实施例类似，在此只描述不同的部分。
在第三实施例中，判断组件57并未耦接至控制芯片3。开关电路51包含一开 关元件510及一顺向元件511。开关元件510耦接至第一供电组件53的一电源输出 端，顺向元件511具有一正端及一负端，正端耦接至第二供电组件55的一电源输出端，负端耦接至开关元件510。在第三实施例中，顺向元件511是一二极管，正 端为一P极，负端为一N极，但于其他实施态样中，并不以此为限。
当开关电源处于轻载状态或空载状态时，第一供电组件53提供的一第一电源 的一电压值大于第二电源的一电压值。此时，由于开关电路51包含顺向元件511， 因此使第一供电组件53所提供的第一电源被导通至控制芯片3，而第二供电组件 55所提供的第二电源则不会被导通至控制芯片3。
借助上述说明可知，本发明可提供具有提高电源供应的效率，并减少电源的控 制损耗的电源供应组件，上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本 发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成 的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以本 申请权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1. 一种电源供应组件，适用于一开关电源装置中的一控制电路，包含一开关电路；一第一供电组件，耦接至该开关电路；一第二供电组件，耦接至该开关电路，且与该第一供电组件并联；以及一判断组件，用以判断该开关电源装置处于一轻载状态或一空载状态，且在该开关电源装置处于该轻载状态或该空载状态时，导通该开关电路，以便该第一供电组件输出一第一电源至该控制电路。
2. 根据权利要求1所述的电源供应组件，其特征在于该开关电路包含 一开关元件，其包含一输出端，耦接至该第二供电组件的一电源输出端。
3. 根据权利要求2所述的电源供应组件，其特征在于该开关电路还包含一电阻， 该开关元件还包含一输入端，该电阻耦接至该第一供电组件的一电源输出端以及该 开关元件的输入端用以控制流经该开关电路的电流量。
4. 根据权利要求1所述的电源供应组件，其特征在于该第一供电组件及该第二 供电组件分别包含一绕组及一整流滤波组件，该整流滤波组件耦接至该绕组。
5. 根据权利要求4所述的电源供应组件，其特征在于各该绕组耦合于一变压器。
6. 根据权利要求4所述的电源供应组件，其特征在于各该绕组分别耦合于二变压器。
7. 根据权利要求4所述的电源供应组件，其特征在于各该整流滤波组件包含一 整流滤波电路以及一电容，该整流滤波电路还耦接至该电容。
8. 根据权利要求l所述的电源供应组件，其特征在于该判断组件是判断该第二 供电组件所提供的一第二电源的一电压值小于一预设电压值，借此判断该开关电源 装置处于该轻载状态或该空载状态。
9. 根据权利要求1所述的电源供应组件，其特征在于该判断组件是判断该第一 供电组件所提供的一第一电源的一电压值小于一预设电压值，借此判断该开关电源 装置处于该轻载状态或该空载状态。
10. 根据权利要求1所述的电源供应组件，其特征在于该判断组件还用以接收 一工作模式信号，该判断组件是根据该工作模式信号的一电压值，判断该开关电源装置是处于该轻载状态或该空载状态。
11. 根据权利要求IO所述的电源供应组件，其特征在于该判断组件还用以输出 一控制信号以导通该开关电路。
12. 根据权利要求1所述的电源供应组件，其特征在于该开关电路包含 一开关元件，耦接至该第一供电组件的一电源输出端；以及 一顺向元件，具有一正端及一负端，该正端耦接至该第二供电组件的一电源输出端，该负端耦接至该开关元件；其中，当该开关电源装置处于该轻载状态或该空载状态时，该第一供电组件提 供的一第一电源的一电压值大于该第二电源的一电压值。
13. 根据权利要求12所述的电源供应组件，其特征在于该顺向元件是一二极管， 该正端为一P极，且该负端为一N极。
全文摘要
一种用于开关电源装置中的控制电路的电源供应组件，其可判断目前开关电源装置的供电状态是否在轻载或空载，并根据判断的结果，动态调整电源供应组件的供电至该开关电源装置中的控制电路，以提高在轻载或空载状态时，电源供应的效率及减少电源的控制损耗。
文档编号H02M1/08GK101425745SQ20071016828
公开日2009年5月6日 申请日期2007年11月1日 优先权日2007年11月1日
发明者楼俊山, 许道飞 申请人:台达电子工业股份有限公司