专利名称：：电源转换器的制作方法
技术领域：
：本发明有关一种电源转换器，特别是有关一种卫星降频器的电源转换器。
背景技术：
：卫星通讯服务由于具有高频宽及不受地域限制等特色，因此具有广大的消费市场需求。图1显示卫星接收系统10的功能方块图，其主要包含一降频器(LowNoiseBlockdown-converter，LNB)11、多个选台器(IntegratedReceiverDecoder,IRD，又称为整合接收解码器)13A、13B…13M、及多个显示装置15A、15B…15M。降频器11是用以将接收到的卫星讯号Satl、Sat2…SatN予以降频，其细部功能方块图如图2所示。降频器11主要包含两大部分一为电源转换器(regulator,或称为调整器)110，其输入端口Portl、Port2…PortM分别接收来自选台器13A、13B…13M的电源输入并进行转换(或调整)；另一为降频电路112，其电源供给是来自电源转换器110所转换的电源，而卫星讯号Satl、Sat2…SatN经降频后则传送至各选台器13A、13B…13M。再参阅图1，选台器13A、13B…13M接收到经降频的卫星讯号后，则进行解调(demodulation)。另外，选台器13A、13B…13M也通过Portl、Port2…PortM送出选台讯号及供给电源给降频器ll。经解调的卫星讯号则通过Portl、Port2…PortM并由各选台器(13A、13B…13M)分别送至显示装置(15A、15B…15M)作影像的显示。图1、图2所示的卫星接收系统10，其降频器11本身不具备电源，而是由选台器13A、13B…13M提供电源，再经降频器ll内的电源转换器110进行转换以提供给降频器11本身特别是降频电路112使用。由于卫星通讯服务的需求渐增，使得降频器11的功能需求也跟着扩增。例如，需要增加降频器11的卫星讯号Satl、Sat2…SatN数目N，或者增加其所连接的用户数目，也即，选台器13A、13B…13M的数目M。然而，由于选台器13A、13B…13M愈往小型化发展的结果，使得其所提供的电源往往受到局限，更无法跟着功能需求而增加。因此，在此种局限的客观环境下，如何提升电源转换器110的转换效率即成为一重要设计考量。图3A至图3D显示传统电源转换器110的几种可能的简化电路示意图。图3A显示其采用线性式电压转换器(linearvoltageregulator)(IIOOA、1100B…1100M)，其经由输入端口Portl、Port2…PortM分别接收来自选台器13A、13B…13M的电源输入并予以转换后，再提供给降频电路112作为电源。在本说明书中，线性式电压转换器一词的定义是遵从电机工程的一般用法。也即，线性式电压转换器是一种可稳定输出电压的电路，其稳定机制是将输出电压或其一部份反馈以控制一具有可变阻抗(variableresistance)的元件，例如晶体管；由于此种电压转换器是工作于晶体管的线性区域模式(linearmode)，因此称为线性式电压转换器。由于线性式电压转换器IIOOA、1100B…1100M的转换效率差，因此图3A所示的电源转换器110不适用于高电流消耗需求的系统中。图3B显示其采用切换式电压转换器(switchingvoltageregulator)U02A、1102B…1102M，其经由输入端口Portl、Port2…PortM分别接收来自选台器13A、13B…13M的电源输入并予以转换后，再提供给降频电路112作为电源。在本说明书中，切换式电压转换器一词的定义是遵从电机工程的一般用法。也即，切换式电压转换器是一种可稳定输出电压的电路，其稳定机制是根据输出电压或其一部份来产生一可调整工作周期(adjustabledutycycle)信号，用以控制一切换元件，例如晶体管；由于此种电压转换器是控制以切换晶体管的导通与否，因此称为切换式电压转换器。相对于线性式电压转换器U00A、1100B…1100M而言，切换式电压转换器1102A、1102B…1102M的转换效率较高；然而，由于切换式电压转换器1102A、1102B…1102M的面积较大且价格也较高，因此图犯所示的电源转换器110有成本较高的缺失。图3C显示的电源转换器110，其兼采用线性式电压转换器1104A、1104B…1104M及切换式电压转换器1106，因而得以兼具转换效率较高、成本较低、面积较小等优点。然而，由于切换式电压转换器1106的输入电压会被线性式电压转换器1104A、1104B…1104M的输出限制住，使得跨于切换式电压转换器1106两端的压差变小，因此使得切换式电压转换器1106转换效率的提升有限；或者说，图3C的电源转换器110并未能充分发挥出切换式电压转换器1106应有的转换效率。图3D显示的电源转换器110，其省略线性式电压转换器以克服图3C的缺失，然而图3D所示的电源转换器110却有不均衡的现象；也即，当某一输入端口Portl、Port2…或PortM的电压输入较其他输入端口的电压输入来得大时，则整个电源的供给将偏向电压较大者，使得电源供给的分配产生不均衡现象。鉴于上面所述，亟需提出一种电源转换器，不但具有电路均衡度、成本低、面积小且转换效率能够比传统的电源转换器来得高，以应付卫星通讯服务的更多功能需求。
发明内容本发明的目的之一在于提供一种电源转换器，其可以均衡电流的分配及达到较大的转换效率。根据上述的目的，本发明提供一种电源转换器，其包含一第一切换式电压转换器、多个线性式电压转换器、一第二切换式电压转换器。其中，第一切换式电压转换器的一端分别电性连接于各输入端口而另一端则电性连接于输出端；线性式电压转换器的一端分别电性连接于各输入端口；第二切换式电压转换器的一端分别与线性式电压转换器串联且另一端则电性连接于输出图1是卫星接收系统的功能方块图2是图1的降频器的细部功能方块图3A至图3D是传统电源转换器的几种可能的简化电路示意图;图4A是本发明实施例的电源转换器；图4B是图4A其中一个输入端口的局部电源转换器；图5是局部的传统电源转换器。具体实施例方式本发明实施例是以卫星接收系统为例示，其功能方块图与前述图1、图2相同，除了本发明实施例的电源转换器与传统的电源转换器(图2的110)不同外，卫星接收系统10的内容将沿用之前的说明而在此不予赘述。虽然本实施例所揭示的电源转换器是应用于卫星接收系统10中的降频器(LowNoiseBlockdown-converter,LNB)11，然而本发明同样可适用于其他的电子系统，特别是当所输入的电源受到局限而欲提升电源转换器的转换效率时，以应付电子系统的更多功能需求。图4A显示本发明实施例的电源转换器40。在本实施例中，电源转换器(regulator,或称为调整器)40具有四个输入端口Portl、Port2、Port3、Port4用以接收来自四个用户端的选台器，如图1的13A、13B…的电源输入并予以转换或调整；经转换后的电源(V3,13)则供给如图2所示的降频电路112。虽然本实施例中为四个输入端口，然而输入端口的数目并不限定于此。图4B显示图4A其中一个输入端口的局部电源转换器40'，以下将主要针对此局部电源转换器40'作说明。每一个输入端口所对应的电源转换器40'包含一线性式电压转换器(linearvoltageregulator)401、第一切换式电压转换器(switchingvoltageregulator)403、第二切换式电压转换器405。其中，第一切换式电压转换器403电性连接于输入端口Portl与输出端A之间，而线性式电压转换器401与第二切换式电压转换器405经串联后也是电性连接于输入端口Portl与输出端A之间。这里所称的"电性连接"是指彼此间为电气上的导通关系，然而不限定彼此间为实体上的直接连接。自输入端口Portl输入的输入电源经过线性式电压转换器401的转换后，会输出一固定电压，例如9V(伏特)。第一切换式电压转换器403与第二切换式电压转换器405的转换效率比线性式电压转换器401来得高；再者，由于第一切换式电压转换器403的输入电压并未被线性式电压转换器401的输出限制住，因此跨于第一切换式电压转换器403两端的压差将比第二切换式电压转换器405来得大，因此，第一切换式电压转换器403的转换效率得以大大提升。另外，局部电源转换器40'还包含第一电阻器Rl及第二电阻器R2。前者电性连接于第一切换式电压转换器403与输出端之间，而后者则电性连接于第二切换式电压转换器405与输出端之间。第一切换式电压转换器403与第二切换式电压转换器405可以通过调整第一电阻器Rl、第二电阻器R2的阻值大小而 更进一步进行电流II、12的分配。相较于传统电源转换器(如图3A至图3C所示)，本发明实施例的电源转换器40'不但可以兼顾电流分配的均衡，还可以达到较大的转换效率以提供较大的电流13给如图2所示的降频电路112。图4A的电源转换器40还包含有二极管(Dl至D8)用以导引各输入端口Portl至Port4的电压或讯号能够遵循同一的方向，以避免各输入端口Portl至Port4之间有逆流导通的情形。其中，第一二极管D1、D3、D5、D7分别电性连接于输入端口Portl、Port2、Port3、Port4与第一切换式电压转换器403之间，使得电子讯号从某一输入端口，例如Portl往第一切换式电压转换器403的方向导引传导，而不会逆流至其他输入端口，例如Port2、Port3、Port4。另外，还有第二二极管D2、D4、D6、D8分别电性连接于线性式电压转换器401与第二切换式电压转换器405之间，使得电子讯号从某一线性式电压转换器，例如输入端口Portl所对应的线性式电压转换器401的输出端往第二切换式电压转换器405的方向导引传导，而不会逆流至其他线性式电压转换器，例如Port2、Port3、Port4所对应的线性式电压转换器401)。图4B中，输入端口Portl的输入电压除了作为输入电源外，还兼具有作为选台讯号之用，其通常有高压选台讯号及低压选台讯号两种。例如，卫星接收系统中，通常14.5-21V是作为高压选台讯号，而9.5-14V则作为低压选台讯号。通过这两种不同电位的选台讯号，例如15V,11V代表15V的高压选台讯号及IIV的低压选台讯号，因此可用以控制选择两种不同的卫星讯号(卫星节目)。通常，还会在前述的高压及低压选台讯号上面再加上一低频脉波讯号，例如22k赫兹的脉波讯号；根据该低频脉波讯号的有无而产生四种讯号组合，也即，低压选台讯号、低压选台讯号+脉波讯号、高压选台讯号、高压选台讯号+脉波讯号，因而可以进行四个卫星讯号(卫星节目)的选择。图4A、图4B中的电感器Ll至L8、电容器Cl至C4、电阻器R3至R6即是用以侦测出低频脉波讯号有无的电子元件，其与电源的转换无直接关联；关于低频脉波讯号的侦测为一般卫星接收系统的现有技术，因此在这里不予赘述。为了彰显本发明实施例的功效，以下将分别针对本发明实施例的电源转换器40'(如图4B所示)与传统电源转换器110'(如图5所示，其类似于图3C的局部电路)得出其转换效率以作为比较。参阅图4B，输入端口Portl的输入电压假设为15V、输出端A的输出电压V3为5V、输出电流13为800mA。输入电压经过了二极管Dl的压降后，于节点B的电压V4成为14.4V，而电流14则可预估得到一初始值；至于输入电压经过了线性式电压转换器401、二极管D2与电阻器R3的压降后，于节点C的电压值V5成为8.4V，而电流15也可预估得到一初始值。于电路设计时，可以根据事先估算的节点B与节点C电压值及电流14、15初始值，因此可分别推算出第一切换式电压转换器403与第二切换式电压转换器405的输出电压范围。在本实施例中，由电压V4可推算出节点D的电压值VI为5.6V，而电压V5可推算出节点E的电压值V2为5.5V。在本实施例中，我们对于上半部电路路径与下半部电路路径作电流分配，使得电流II值为600mA与电流值12为200mA(关于电流的分配将于后面详述)。根据电学原理公式(1)、(2):(VI-V3)/I1=R1(1)(V2-V3)/I2=R2(2)而求得电阻Rl的阻值为1Q(欧姆)、电阻R2的阻值为2.5Q。接着，根据求得的II与12电流值，并根据现有的切换式电压转换器能量转换公式V4*I4*efficiency=Vl*Il(3)V5*I5*efficiency=V2*I2(4)将已知的数值V4=14.4V、V5=8.4V、转换效率(efficiency)假设为一般的80%、Vl=5.6V、V2二5.5V、Il=600mA、I2=200mA代入式(3)、(4)，因而得到I4=291mA、15二163mA。将14与15的电流值相加后可得知在本实施例中，输入端口Portl的输入电流值只需454mA便可在节点A输出电流13为800mA。由以上的说明可知在设计电路之初，首先决定所需输出的电压值V3与电流值13，接着依据Portl的输入电压求得节点B与节点C的电压值与电流初始值，并获得节点D与节点E的电压值。然后根据上半部与下半部的电路路径被期待分配的电流值大小，而分别决定两个路径中的Rl与R2的阻值。最后，再通过切换式电压转换器能量转换公式推算得到电流14与电流15。一般而言，当第4B图中的电源转换器40'所须输出的电流量I3愈高，那么上半部电路路径所须供应的电流量所占的比例就较高(因为上半部电路路径的电流转换效率较高)，而下半部电路路径所须供应的电流量比例就较低(因为下半部电路路径的电流转换效率较低)。若电源转换器40'所须输出的电流量不高，那么上半部电路路径所须供应的电流量比例就会与下半部电路所须供应的电流量比例较为接近。举例来说，若期待电流13的输出值为800mA，则可以取电流II的值则为600mA，而电流12的值则为200mA，亦即电流II与电流12的比例为3:1。若期待电流13的输出值为600mA，则可以取电流II的值则为400mA，而电流12的值则为lOOmA，亦即电流II与电流12的比例为2:1。接着，针对图5的传统电源转换器110'计算其转换效率。同样的，输入端口Portl的输入电压假设为15V、输出端F的输出电压V3为5V、输出电流13为800mA。输入电压经过了线性式电压转换器1104A、二极管D2与电阻器R3的压降后，于节点G的电压值V5成为8.4伏。假设切换式电压转换器1106的转换效率(efficiency)—般为80%,根据以下的切换式电压转换器能量转换公式(5):V5*I5*efficiency=V3*I3(5)可以求得切换式电压转换器1106的输入电流15约为595mA。也就是说，当此电源转换器110'所提供的输出电流值为800mA时，则输入端口Portl的输入电流需高达595mA。与图4B的输入电流454mA相比较，可知本发明实施例具有较好的转换效率。因此，若输入相同大小的电流，则本发明实施例将可转换产生较大的输出电流，而得以应付卫星通讯服务的更多功能需求。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在下述的本申请权利要求范围中。权利要求1.一种电源转换器，包含多个输入端口，用以分别输入一电源；一输出端，用以提供一转换电源；一第一切换式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口，其另一端电性连接于该输出端；多个线性式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口；及一第二切换式电压转换器，其一端分别与该线性式电压转换器串联，另一端则电性连接于该输出端。2.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于还包含多个第一二极管，分别电性连接于该输入端口与该第一切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该输入端口往该第一切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该输入端口。3.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于还包含多个第二二极管，分别电性连接于该线性式电压转换器与该第二切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该线性式电压转换器的输出端往该第二切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该线性式电压转换器。4.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于还包含一第一电阻器电性连接于该第一切换式电压转换器与该输出端之间。5.如权利要求4所述的电源转换器，其特征在于还包含一第二电阻器电性连接于该第二切换式电压转换器与该输出端之间。6.—种卫星接收系统的电源转换器，包含多个输入端口，分别自个别的选台器输入一电源；一输出端，用以提供一转换电源给一降频电路；一第一切换式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口，其另一端电性连接于该输出端；多个线性式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口；及一第二切换式电压转换器，其一端分别与该线性式电压转换器串联，另一端则电性连接于该输出端。7.如权利要求6所述卫星接收系统的电源转换器，其特征在于还包含多个第一二极管，分别电性连接于该输入端口与该第一切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该输入端口往该第一切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该输入端口。8.如权利要求6所述卫星接收系统的电源转换器，其特征在于还包含多个第二二极管，分别电性连接于该线性式电压转换器与该第二切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该线性式电压转换器的输出端往该第二切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该线性式电压转换器。9.如权利要求6所述卫星接收系统的电源转换器，其特征在于还包含一第一电阻器电性连接于该第一切换式电压转换器与该输出端之间。10.如权利要求9所述卫星接收系统的电源转换器，其特征在于还包含一第二电阻器电性连接于该第二切换式电压转换器与该输出端之间。11.一种卫星接收系统，包含多个选台器，其分别提供一电源；一降频器，输入多个卫星讯号，该降频器包含一电源转换器，其包含多个输入端口，分别输入该电源；一输出端，用以提供一转换电源；一第一切换式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口，其另一端电性连接于该输出端；多个线性式电压转换器，其一端分别电性连接于该输入端口；及一第二切换式电压转换器，其一端分别与该线性式电压转换器串联，另一端则电性连接于该输出端。12.如权利要求11所述的卫星接收系统，其特征在于还包含多个显示装置，分别连接于该选台器。13.如权利要求11所述的卫星接收系统，其特征在于所述的降频器还包含一降频电路，接收该转换电源，并降低该多个卫星讯号的频率。14.如权利要求11所述的卫星接收系统，其特征在于还包含多个第一二极管，分别电性连接于该输入端口与该第一切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该输入端口往该第一切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该输入端口。15.如权利要求11所述的卫星接收系统，其特征在于还包含多个第二二极管，分别电性连接于该线性式电压转换器与该第二切换式电压转换器之间，使得电子讯号从某一该线性式电压转换器的输出端往该第二切换式电压转换器的方向导引传导，而不会逆流至其他该线性式电压转换器。16.如权利要求11所述的卫星接收系统，其特征在于还包含一第一电阻器电性连接于该第一切换式电压转换器与该输出端之间。17.如权利要求16所述的卫星接收系统，其特征在于还包含一第二电阻器电性连接于该第二切换式电压转换器与该输出端之间。全文摘要本发明揭示一种电源转换器，其主要包含一第一切换式电压转换器、多个线性式电压转换器、及一第二切换式电压转换器。其中，第一切换式电压转换器的一端分别电性连接于各输入端口而另一端则电性连接于输出端；线性式电压转换器的一端分别电性连接于输入端口；第二切换式电压转换器的一端分别与线性式电压转换器串联且另一端则电性连接于输出端。文档编号H02M3/00GK101183826SQ20061016245公开日2008年5月21日申请日期2006年11月14日优先权日2006年11月14日发明者王俊卿,许祐豪,黄振家申请人:启碁科技股份有限公司