专利名称：电源供应电路与其方法
技术领域：
本发明有关一种电源供应电路，且特别是有关一种高效率的电源供应电路。
背景技术：
显示器或电视机等显示装置已成为现代人们生活不可或许的物品。显示器可当成 个人电脑的屏幕，显示电脑数据。而看电视则是人们娱乐之一。随着环保意识的抬头，愈多的电子装置具有省电功能。然而，当传统电子装置进入 省电模式时，较耗电的开关电源电路(switching power circuit)可能仍处于工作状态，故 而其省电效率有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种电源供应电路与方法，其中，于省电模式下，电源反馈为 开回路；于正常模式下，电源反馈为闭回路。当检测到电源反馈持续处于开回路时，且实质 处于零输出状态，则电源供应电路进入电源关闭(power down)状态。本发明的另一目的是提供一种电源供应电路与方法，其中，若后端电路再度需要 电源，则反馈切回至闭回路，使电源供应电路回复正常动作。根据本发明的一方面，提出一种电源供应电路，提供一电源电压给一后端电路。该 电源供应电路包括一开关电源电路，控制该电源电压；一闭回路反馈控制，在一正常模式 下，该闭回路反馈控制以一闭回路反馈该电源电压至该开关电源电路；以及一开回路反馈 控制，在一省电模式下，该开回路反馈控制以一开回路反馈该电源电压至该开关电源电路。 当该开关电源电路持续检测到该开回路且该开关电源电路处于一实质零输出状态时，该开 关电源电路进入一关闭模式。根据本发明的另一方面，提出一种电源供应方法，提供一电源电压给一后端电路。 该电源供应方法包括在一正常模式下，以一闭回路反馈该电源电压；在一省电模式下，以 一开回路反馈该电源电压；以及其中当持续检测到该开回路，进入一关闭模式。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将配合附图对本发明的较佳实施例作 详细说明，其中图1显示根据本发明实施例的低功率电源供应电路。图2显示根据本发明实施例的低功率电源供应电路中的闭回路反馈控制与开回 路反馈控制的详细电路图。图3显示根据本发明实施例的开关电源电路的电路图。图4显示图3中的信号波形图。图5显示根据本发明实施例的数字延迟回圈。
具体实施例方式在本发明实施例中，于省电模式下，电源反馈为开回路；正常动作时，电源反馈为 闭回路。因此，当检测到电源反馈持续处于开回路时，且开关电源电路处于零输出状态，则 开关电源电路就会进入电源关闭(power down)状态。若后端电路再度需要电源，则反馈回 切至闭回路，使电源供应电路会回复正常动作。图1显示根据本发明实施例的低功率电源供应电路。低功率电源供应电路装置于 电子装置内，如显示器、IXD屏幕等。如图1所示，低功率电源供应电路100包括滤波器 110、整流器120、变压器130、开关电源电路140、闭回路反馈控制150、开回路反馈控制160、 电容Cl C2与二极管Dl D2。低功率电源供应电路100将电压源AC_in转换成直流电 压源，以供应给后端电路191。电压源AC_in比如为IlOV的市电。小电压源190则可将电子装置内的选择性直流电压源(比如DVI、VGA)等通过二 极管D3与D4整流后供应给后端电路191。不过，小电压源190的供应电流较低，而且选择 性直流电压源不一定存在。滤波器110用以对电压源AC_in进行滤波。滤波器110比如是电磁干扰(EMI)滤 波器。滤波器110的输出电压乃输入至整流器120。整流器120将滤波器110的输出电压 整流成直流电压。整流器120比如是桥式整流器。根据通过闭回路反馈控制150所反馈的电压，开关电源电路140输出控制电压V2。 此控制电压V2输入至变压器130的初级侧(primary side)。通过变压器130的耦合，此 控制电压V2耦合至变压器130的次级侧(secondary side)。开关电源电路140控制变压 器130的耦合；详细地说，当开关电源电路140的输出工作周期愈大时，变压器130的耦合 期间愈久；反之亦然。此外，当开关电源电路140的输出工作周期为0时，变压器130不会 进行耦合，以更进一步降低磁损。二极管Dl与D2将变压器130的次级侧输出电压整流，以供应给后端电路191。后 端电路191比如缩放电路(scaler)等。此外，为更一进达到稳压，在后端电路191与二极 管D2之间可还包括低压降稳压器(LD0(Low Drop Out)regulator)。闭回路反馈控制150将直流电压V3以闭回路(close loop)反馈至开关电源电路 140。也就是，开关电源电路140会根据闭回路反馈控制150的输出电压Vl而产生PWM输 出信号，此PWM输出信号会控制着控制电压V2的电平。当低功率电源供应电路100处于正 常操作时，闭回路反馈控制150会处于闭回路状态，以将电压V3反馈至开关电源电路140。 如此，低功率电源供应电路100可快速反应后端电路191的负载变化。比如，负载大时，开 关电源电路140所产生的PWM输出信号的工作周期(duty cycle)大；反之亦然。当进入省电模式时，开回路反馈控制160会形成开回路且使得闭回路无法形成。 如此，将使得电压V3无法通过闭回路反馈控制150而反馈至开关电源电路140，而且，在某 条件下，开关电源电路140会进入关闭模式，以更进一步省电。由于开关电源电路140进入 关闭模式，变压器130不进行能量耦合，所以，变压器130不会将能量传送至电容C2。由于 此时电荷无法继续累积于电容C2内，当储存于电容C2内的电荷被消耗(比如被闭回路反 馈控制150内的组件所消耗)，电压V3将会降低。如果电压V3太低的话，将导致开关电源 电路140被重设，而造成电路的误动作。故而，在本实施例中，如果电压V3低于临界值时， 开关电源电路140会由关闭模式回复至正常状态。通过让开关电源电路140切换于关闭模式与正常操作模式之间，可达到节省开关电源电路140的功率消耗。图2显示根据本发明实施例的低功率电源供应电路100中的闭回路反馈控制150 与开回路反馈控制160的详细电路图。如图2所示，闭回路反馈控制150包括光耦合电路 151、电压参考控制器152与电阻R1。电压参考控制器152包括二极管D5、电阻R2与R3。 开回路反馈控制160包括晶体管Q1、电阻R4与R5。于正常模式下，晶体管Ql为关闭，电压反馈路径为光耦合电路151与电压参考控 制器152 (闭回路反馈形成)，使得电压V3由变压器130的次级侧反馈至初级侧。相反地， 当处于省电模式下，晶体管Ql为导通，并电压参考控制器152被启动；由于电压V4被晶体 管Ql所钳制住，所以，闭回路反馈无法形成。开回路反馈控制160要吸(sink)电流(电流 由电压参考控制器152所提供)，且不可输出电流给电压参考控制器152。此时，当处于省 电模式下，由于开关电源电路140的输出工作周期会降低(甚至为0)，电压V3会慢慢往下 掉，因为电阻R2与R3消耗储存于电容C2内的电荷。另夕卜，电压参考控制器152可让电压 V3稳压；而且，当开回路存在时(亦即闭回路不存在时)，电压参考控制器152无法正常操 作。图3显示根据本发明实施例的开关电源电路140的电路图。如图3所示，开关电 源电路140包括PWM产生电路310、比较器320、延迟回圈(delay loop) 330、比较器340与 电容C4。比较器320、延迟回圈330与比较器340形成PWM控制电路，以控制PWM产生电路 310是否进入关闭模式。详细地说，于省电状态下，且PWM产生电路310的输出工作周期低 于一临界点或为0%时，则PWM产生电路310进入关闭模式，以节省功率消耗。PWM产生电路310的输出工作周期(亦即，其输出信号OUT的工作周期)有关于电 压VI。PWM产生电路310的架构在此不需特别限定。PWM产生电路310还包括一振荡电路 (oscillator)(未显示于图中)。比较器320比较电压Vl与参考电压Vdeti。比如，当电压Vl高于参考电压Vdeti，比 较器320的输出信号为低逻辑状态，反之亦然。延迟回圈330包括电流源331与电容C4。当比较器320输出高逻辑状态的信号 时，电流源331所输出电荷会累积于电容C4中，使得节点m的电压逐渐上升。当比较器 320输出低逻辑状态的信号时，累积于电容C4内的电荷会通过比较器320的内部放电路径 而放电，使得节点m的电压降为0。当后端电路191的负载变化很大时，可能会使得电压Vl过低，在这种情况下，不能 使开关电源电路140进入关闭模式，否则会有误动作产生。在本实施例中，最好是在省电模 式下，才使开关电源电路140进入关闭模式。延迟回圈330与比较器340可避免误动作的产 生，在此所谓的误动作是令开关电源电路140错误地进入关闭模式。亦即，在本实施例中， 当进入省电模式且开关电源电路140的输出信号OUT的工作周期为0时，延迟回圈330会 将此条件延迟后才输出，以控制开关电源电路140进入关闭模式。更详细地说，当进入省电 模式且开关电源电路140的输出信号OUT的工作周期为0，最好经过一段延迟时期后，开关 电源电路140才进入关闭模式。延迟时期的长久是可依需要而定。比较器340比较节点电压m与参考电压vDET2。比如，当节点电压m高于参考电 压Vdet2时，比较器320的输出信号PWM_0FF为高逻辑状态，反之亦然。当输出信号PWM_0FF 为高逻辑状态时，开关电源电路140会进入关闭模式；反之，当输出信号PWM_0FF为低逻辑状态时，开关电源电路140会回复至正常状态。晶体管390是大功率晶体管，可提供高直流电压给变压器130。电阻R6将晶体管 390的一端耦接至地。晶体管390的栅极接收由PWM产生电路310所产生的输出信号OUT， 其源极耦接至变压器130，其漏极耦接至电阻R6。对开关电源电路140而言，晶体管390可 为外部晶体管，或是内建晶体管。图4显示图3中的信号波形图。现请参考图3与图4，以说明如何令开关电源电路 140切换于关闭模式与正常状态。在图4中，OSC代表PWM产生电路310中的振荡电路的输
出信号。首先，在软启动(soft start)期间，电压Vl会上升。接着，当于正常模式下，电压 Vl会固定，而且，PWM产生电路310的输出信号OUT的工作周期亦会固定。接着，于时间Tl 时，后端电路191的负载开始改变，所以，电压Vl随之升高。比如，当后端电路191包括发 光二极管(LED)时，如果LED的亮度改变，则对于本实施例的电源供应电路而言，此即为负 载改变。在负载改变期间，PWM产生电路310的输出信号OUT的工作周期亦改变。当负载变 重时，输出信号OUT的工作周期变大；反之，当负载变轻时，输出信号OUT的工作周期变小。 接着，于时间T2时，由于电压Vl低于参考电压Vdeti，使得比较器320的输出信号由逻辑低 状态改为逻辑高状态，所以，因为电流源331对电容C4的充电电流，节点电压m开始上升。之后，于时间T3时，由于回复至正常状态，所以电压Vl升高至高于参考电压Vdeti， 则节点电压W变成低逻辑状态(因为比较器320输出低逻辑输出信号)。接着，于时间T4时，进入省电状态，使得电压Vl低于参考电压Vdeti，而且，信号OUT 的工作周期为0% (但此时，开关电源电路140尚未进入关闭模式)。由于电压Vl低于参考 电压Vdeti，使得节点电压m开始上升。于时间T5时，节点电压m已高于参考电压vDET2 (亦 即，延迟时期已过)，所以，信号PWM_0FF成为高逻辑状态，并将开关电源电路140关闭(开 关电源电路140内的PWM产生电路310会被关闭)。由图4可看出，参考电压Vdet2的值会 决定延迟时间。延迟时间指的是，在省电模式下，在输出信号OUT的工作周期为0%后，于延 迟时间(图4的时间T4至T5间的期间)后，开关电源电路140便会被关闭。在此，开关电 源电路140被关闭代表是，PWM产生电路310会被关闭，而比较器320、延迟回圈330与比较 器340仍处于正常操作状态。接着，于时间T6时，回复至正常操作状态(可能是因为后端电路191的要求或是 电压V3低于临界值)，电压Vl回升至高于参考电压Vdeti，使得节点电压m与信号PWM_0FF 于时间点T6变为逻辑低状态。故而，在时间点T6之后，开关电源电路140回复至正常状态。在图3中，延迟回圈330以模拟电路实施。然而，本发明并不受限于此，延迟回圈 330亦以用数字电路实施。现请参考图5，其显示根据本发明实施例的数字延迟回圈。如图 5所示，延迟回圈330包括计数器510。当电压附为逻辑低时，计数器510会被重设。反之， 当电压m为逻辑高时，计数器510会计数。亦即，可视为计数器计数电压m (或是计数比 较器320的高逻辑输出信号)。计数器510会输出计数值CN给比较器520。比较器520比 较此计数值CN与计数参考值CNkef。当计数值CN小于计数参考值CNkef时，比较器520输出 低逻辑信号PWM_0FF ；反之，当计数值CN大等于计数参考值CNkef时，比较器520输出高逻辑 信号PWM_0FF。计数参考值CNkef有关于延迟回圈330的延迟时间。
本发明上述实施例所揭露的电源供应电路，具有多项优点，以下仅列举部分优点 说明如下。于省电模式下，可令开关电源电路进入关闭模式，以关闭其内部较耗能组件，更 进一步节省功率消耗。综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改 变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
一种电源供应电路，提供一电源电压给一后端电路，该电源供应电路包括一开关电源电路，控制该电源电压；一闭回路反馈控制，在一正常模式下，该闭回路反馈控制以一闭回路将该电源电压反馈至该开关电源电路；以及一开回路反馈控制，在一省电模式下，该开回路反馈控制以一开回路将该电源电压反馈至该开关电源电路；其中当该开关电源电路持续检测到该开回路且该开关电源电路处于一实质零输出状态时，该开关电源电路进入一关闭模式。
2.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，当该后端电路需要电源时，该闭 回路反馈控制以该闭回路将该电源电压反馈至该开关电源电路，使该开关电源供应电路操 作于该正常模式。
3.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，还包括一变压器，该开关电源电路耦合至该变压器的一初级侧，该后端电路与该闭回路反馈 控制耦合至该变压器的一次级侧；其中，该变压器将该开关电源电路的一输出电压耦合至其次级侧，以成为该电源电压。
4.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，该变压器的一耦合期间受控于 该开关电源电路的一输出工作周期。
5.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，响应该闭回路的出现，该开关电 源电路控制该输出电压。
6.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，当进入该省电模式时，该开回路 反馈控制形成该开回路且使得该闭回路反馈控制无法形成该闭回路，如此，该电源电压无 法经由该闭回路反馈至该开关电源电路。
7.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，当该电源电压低于一临界值时， 该开关电源电路由该关闭模式回复至该正常状态。
8.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，该闭回路反馈控制包括 一光耦合电路，耦合至该开关电源电路；以及一电压参考控制器，耦合至该光耦合电路，该电压参考控制器稳压该电源电压； 其中，在该正常模式下，该光耦合电路与该电压参考控制器形成该闭回路，使得该电源 电压由该变压器的该次级侧反馈至该变压器的该初级侧。
9.根据权利要求8所述的电源供应电路，其特征在于，当处于该省电模式下，该电压参 考控制器被启动，且该电压参考控制器的一节点电压被该开回路反馈控制钳制住，所以，该 闭回路无法形成。
10.根据权利要求9所述的电源供应电路，其特征在于，该开回路反馈控制吸收由该电 压参考控制器所提供的一电流。
11.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于该开关电源电路包括 一信号产生电路，耦合至该变压器；以及一控制电路，耦合至该信号产生电路，该控制电路控制该信号产生电路进入该关闭模式。
12.根据权利要求11所述的电源供应电路，其特征在于，该控制电路包括一第一比较器，耦合至该闭回路反馈控制，该第一比较器比较该闭回路反馈控制所反 馈的一第一电压与一第一参考电压，并输出一比较信号；一延迟回圈，根据该第一比较信号而产生一第二电压；以及一第二比较器，比较该第二电压与一第二参考电压，以输出一控制信号至该信号产生 电路，该控制信号控制该信号产生电路是否进入该关闭模式。
13.根据权利要求12所述的电源供应电路，其特征在于该延迟回圈包括 一电流源；以及一电容，接收该第一比较信号，该电流源对该电容充电。
14.根据权利要求11所述的电源供应电路，其特征在于，该控制电路包括一第一比较器，耦合至该闭回路反馈控制，该第一比较器比较该闭回路反馈控制所反 馈的一第一电压与一第一参考电压，并输出一比较信号； 一计数器，计数该第一比较信号而产生一计数信号；以及一第二比较器，比较该计数信号与一计数参考值，以输出一控制信号至该信号产生电 路，该控制信号控制该信号产生电路是否进入该关闭模式。
15.一种电源供应方法，提供一电源电压给一后端电路，该电源供应方法包括 在一正常模式下，通过一闭回路以反馈该电源电压；在一省电模式下，通过一开回路以反馈该电源电压；以及 其中当持续检测到该开回路，进入一关闭模式。
16.根据权利要求15所述的电源供应方法，其特征在于，还包括 当进入该省电模式时，形成该开回路且打断该闭回路。
17.根据权利要求15所述的电源供应方法，其特征在于，还包括 当该电源电压低于一临界值时，由该关闭模式回复至该正常状态。
18.根据权利要求15所述的电源供应方法，其特征在于，还包括 利用该闭回路来稳压该电源电压。
19.根据权利要求15所述的电源供应方法，其特征在于，还包括比较通过该闭回路而反馈的一第一电压与一第一参考电压，以输出一比较信号； 根据该第一比较信号而产生一第二电压；以及比较该第二电压与一第二参考电压，以输出一控制信号，该控制信号控制是否进入该 关闭模式。
20.根据权利要求15所述的电源供应方法，其特征在于，还包括比较通过该闭回路而反馈的一第一电压与一第一参考电压，并输出一比较信号； 一计数器，计数该第一比较信号而产生一计数信号；以及一第二比较器，比较该计数信号与一计数参考值，以输出一控制信号，该控制信号控制 是否进入该关闭模式。
全文摘要
本发明是一种电源供应电路与其方法，于正常模式下，以闭回路来反馈电源；于省电模式下，以开回路来反馈电源。当检测到电源反馈持续处于开回路时，且实质处于零输出状态，则电源供应电路进入电源关闭(power down)状态。若后端电路再度需要电源，则反馈切回至闭回路，使电源供应电路回复正常动作。
文档编号H02M3/22GK101895209SQ20091014541
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者吴忠文, 林文轩, 涂建成 申请人:联咏科技股份有限公司