专利名称：电源供应装置及其控制方法与放电方法
技术领域：
本发明是关于一种电源供应装置，尤指电源供应器于待机操作状态下的控制方法
与放电方法。
背景技术：
科技的进步，于现代人生活中，已提供许多不同功能的电子设备，方便人们享用， 也加速人们的多方面讯息的传播，譬如TV、计算机、工作站、网域等等，相对地也需要提供 较大、较稳定的电源支应。使用于工作、游戏、通讯或是信息处理等，几乎完全依赖计算机设 备进行处理。因此，计算机设备必须能够提供稳定的运作以便利人们的使用。目前一般计 算机设备大致包括中央处理器(Central Processing Unit, CPU)、芯片组、内存、储存设备、 界面连接装置以及电源供应器。其中，电源供应器可提供稳定的电压供应，以将外部(如 电力公司)提供之电源讯号转换成计算机内部电路所需之各种电压的电源讯号，例如+5V、 ± 12V、或是+3. 3V等多种电压，以利计算机设备稳定的运作。 当计算机设备接上外部电源时，计算机设备即可于正常工作模式(on mode)、睡眠 模式(sle印mode)、待机工作模式(stand-by mode)或是关机模式(off mode)等不同工作 模式下，进行运作。但是，由于能源短缺及全球暖化的现象日趋严重，对应于各种不同工作 模式下的功率耗损，也订定了各种不同的标准。 相关的规范有越来越严格的趋势，例如，于欧盟的"耗能产品环保设计"指令 (Energy-using Products, EuP)对于计算机设备的内部电源供应装置(InternalPower Su卯ly， IPS)于待机工作模式下的功率耗损(或称为待机功耗)规范，已于2008年10月 在EuP指令第三次会议上公布了内部电源供应装置的实施措施草案。其中，对于待机工作 模式下的电能耗损作了以下规定(l)从2010年1月7日起，待机工作模式下的电能耗损 必须小于1W的要求；(2)从2013年起，待机工作模式下的电能耗损必须小于0. 5W的要求。 换言之，电源供应装置必须于后端系统厂所能配合的最小输出负载条件下(50毫安至60毫 安)，使其电源供应装置的电能耗损小于1W，甚至小于0.5W。然而，目前传统的电源供应装 置，并无法达成此严苛的条件。 图1所示为传统电源供应装置的系统模块示意图。 图2所示为传统电源供应装置的待机工作模式下电能耗损曲线图。 传统电源供应装置1具有一整流电路11 ，与一外部电源10连接以接收外部电源讯
号，并进行整流以形成一整流讯号；一功因校正电路(Power FactorCorrector， PFC)12，与
整流电路11连接，接收整流讯号，并修正电流谐波失真，以输出一稳定的直流讯号；一输出
电路13，与功因校正电路12连接，接收直流讯号，并转换成数种不同电压的主电源以驱动
计算机设备；另外，一待机电路14，与功因校正电路12连接，且与输出电路13并联，当输出
电路13关闭时，则将直流讯号传递至待机电路14，使得计算机设备得以于一待机工作模式
下，以一最低电能耗损的待机电源，例如5V，保持计算机设备于待机状态。 于传统电源供应装置l，所采用低电能耗损的策略是于待机工作模式下，利用一具有较低电能耗损的待机电路14，维持输出一待机电源，使得计算机设备得以进入待机工 作模式，并节省输出电路13的电能耗损。但是利用这种方法，无法符合日益严苛的电能耗 损的规范。如图2所示，当操作于50毫安至60毫安时，则其电能耗损介于0. 6W至0. 7W之 间，无法符合耗能产品环保设计指令于2013年的要求。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种电源供应装置，包括一开关电路；一输出电路，
透过该开关电路与一外部电源连接，以输出一主电源；一待机电路，连接至该外部电源，以
输出一待机电源；以及一控制电路，连接至该外部电源，且根据一正常工作模式，导通该开
关电路以让该外部电源的一电源讯号传递至该输出电路，以及根据一待机工作模式，不导
通该开关电路，以让该电源讯号的一第一周期或一第二周期传递至该待机电路。 根据本发明的实施例，提供一种电源供应装置的控制方法，包括判断该电源供应
装置于一正常工作模式，将一电源讯号传送至一输出电路；以及判断该电源供应装置于一
待机工作模式，透过一控制电路控制一开关电路，使得该电源讯号的一第一周期或一第二
周期传递至一待机电路。 根据本发明的实施例，提供一种电源供应装置的放电方法，包括判断一外部电源
移除；以及控制一控制电路，根据移除该外部电源瞬间的一电源讯号，导通一并联于该外部
电源的放电电路，以使得并联于该外部电源的一电容得以透过该放电电路进行放电。 本发明的机制与公知技术截然不同，是以提供一种电源供应装置于待机操作状态
下的控制方法与放电方法，以达到最低电能损耗与更精确控制电容负载其电荷泄放时间，
使得在降低待机电力电能损耗时并不影响泄放时间，因此增加电源供应装置的稳定度，能
符合耗能产品环保设计指令所制定的严苛的规范条件，以促进产业升级。 以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达成预
定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及图
式中加以阐述。
图1所示为传统电源供应装置的系统模块示意图。
图2所示为传统电源供应装置的待机工作模式下电能损耗曲线图。
图3所示为根据本发明实施例的电源供应装置的系统模块示意图。
图4所示为根据本发明实施例的电源供应装置的电路图。 图5所示为根据本发明实施例电源供应装置的待机工作模式电能耗损曲线图。
具体实施例方式
图3所示为根据本发明实施例的电源供应装置的系统模块示意图。
电源供应装置2，具有一整流电路11，透过一开关电路21与一外部电源IO连接， 以接收外部电源10的外部电源讯号，并进行整流以形成一整流讯号，且开关电路21受控于 控制电路23的控制讯号，于一正常工作模式下，开关电路21导通以让外部电源讯号透过整 流电路11、放电电路22、功因校正电路12传递至输出电路，其中，开关电路21以及放电电路22可藉由输出电路13控制其导通，或是透过控制电路控制其导通；以及于一待机工作 模式下，开关电路21不导通，以让一第一周期或一第二周期的外部电源讯号传递至待机电 路；一功因校正电路12，与整流电路11连接，接收整流讯号，并修正电流谐波失真，以输出 一稳定的直流讯号；一输出电路13，与功因校正电路12连接，接收直流讯号，并转换成数种 不同电压的主电源以驱动计算机设备。 电源供应装置2还具有一待机电路14，与功因校正电路12连接，且与输出电路13 并联，当输出电路13关闭时，则将直流讯号传递至待机电路14，待机电路14接收直流讯 号，并输出一待机电源，使得计算机设备得以于一待机工作模式下以一最低电能耗损，保持 一待机状态；一放电电路22，连接于整流电路11与功因校正电路12之间，可根据一控制讯 号，对电源供应装置2的电容负载进行放电；一控制电路23，连接于外部电源10的一端，可 根据外部电源的电源讯号，产生一控制讯号，控制开关电路21及放电电路22。其中，整流电 路11可为各种不同的半波整流电路或是全波整流电路，于本实施例则利用桥式整流电路 对外部电源讯号进行全波整流。 电源供应装置2的降低电能耗损的策略是于待机工作模式下，关闭输出电路13， 利用开关电路21的导通或不导通，控制外部电源讯号的传导，例如利用开关电路21使得 外部电源讯号的第一周期或是第二周期直接传递至待机电路14，以避免整流电路11、放电 电路22、功因校正电路12的电能耗损。因此，仅利用外部电源讯号的部分周期，提供部分 的电源讯号至待机电路14，并且避免整流电路11、放电电路22、功因校正电路12的电能耗 损，藉此降低整体电源供应装置2的整体电能耗损。于本实施例，第一周期为外部电源讯号 的正半周期，而第二周期为外部电源讯号的负半周期，且外部电源讯号为一交流讯号。
并且，由于电源供应装置2具有一放电电路22，放电电路22可于外部电源10移除 时，受控于控制电路23而导通，使得电源供应装置2的电容负载所储存的电荷得以透过放 电电路22的放电路径进行快速的放电，藉此，当移除外部电源10之后，电源供应装置2的 内部电容负载的储电量即会快速降低，以避免漏电，并能更精确控制泄放时间。
图4所示为根据本发明实施例的电源供应装置的电路图。 图4的电路图为图3的本发明实施例电源供应装置2的具体电路实现。其中，整 流电路ll，为一桥式整流电路，由D2-D5等四个二极管所组成；开关电路21，为一开关S 1， 但是亦可为其它种类的开关；功因校正电路12，为电容C2、电阻R5、二极管D6以及开关S2 所组成，其中开关S2受到一功因校正芯片(未显示)所控制；输出电路13以及待机电路14 分别连接至功因校正电路12，且输出电路13以及待机电路14互为并联关系，其中，输出电 路13以及待机电路14为本领域技术者所熟知，故仅略示其连接关系；放电电路22，于本实 施例为电阻R3及第四晶体管Q4所组成，第四晶体管Q4根据控制电路23的控制讯号导通， 则电源供应装置3的电容负载即可透过放电电路22所形成的放电路径快速放电；控制电路 23，透过一分压电路Rl及R2以及一整流二极管D l，连接至外部电源10的一端，并根据外 部电源讯号控制开关电路21以及放电电路22。 其中，于本实施例的晶体管Q1、Q2、Q4、Q5、Q6为NM0S晶体管，而第三晶体管Q3则 为PNP晶体管，熟知此技艺者，亦可以其它型式的晶体管、开关或是电路来取代。并且，根据 本发明精神，控制电路23及开关电路21可连接于外部电源10的任一端，藉此控制外部电 源讯号的第一周期或是第二周期传递至电源供应装置3。
计算机设备工作于一正常工作模式时，电源供应装置3透过输出电路13输出一主 电源以驱动计算机设备运行，此时的主电源为+5V、 士12V、或是+3. 3V等多种电压的组合， 以利计算机设备稳定的运作。但是，当计算机设备关闭或是于待机工作模式，则电源供应装 置3的输出电路13关闭，透过待机电路14输出一待机电源，以维持计算机设备于待机工作 模式的运作。 于待机工作模式下，控制电路23藉由整流二极管Dl以及分压电路Rl及R2取得 第一周期或是第二周期的外部电源讯号。第一晶体管Ql与第六晶体管Q6的闸源极(Vgs) 电压会大于其临界电压(Vth)而导通，因此，第五晶体管Q5的闸源极(Vgs)电压小于其临 界电压(Vth)而不导通。同样地，第二晶体管Q2的闸极电位(Vg)会与第一晶体管Q1的汲 极(Vd)等电位，因此第二晶体管Q2不导通，则第三晶体管Q3亦不导通。因此，在此待机工 作模式下，开关电路21的开关S1及放电电路22的第四晶体管Q4的闸极电位(Vg)为低准 位，因此不导通。 换言之，当电源供应装置3操作于待机工作模式下，则开关电路21则不导通。即 是，于本实施例，外部电源讯号的第一周期(正半周期)于电源供应装置3无法形成一电路 回路，因此外部电源讯号的第一周期则无法传递至电源供应装置3 ;相同地，外部电源讯号 的第二周期(负半周期)于电源供应装置3可形成一电路回路，因此外部电源讯号的第二 周期则可传导至电源供应装置3，并可透过二极管D7所形成的路径，直接传递至待机电路 14，则待机电路14即可产生一待机电源。藉由本发明的电源供应装置3，于待机工作模式 下，整流电路11、放电电路22、功因校正电路12及输出电路13皆不消耗电能，仅有外部电 源讯号的第二周期传递至待机电路14，藉此，电源供应装置3的电能消耗即可大幅度降低。
另夕卜，当使用者移除外部电源10时，国际法规UL60950-1第二版规定当移除外部 电源IO后一秒内，电源供应装置3所内存的电力需低于外部电源10的37%，以避免漏电的 状况。因此，本发明设计一放电电路22，于移除外部电源IO后，利用移除外部电源10的瞬 间，将放电电路22导通，以利电源供应装置3的电容负载能够透过放电电路22进行快速的 放电，以符合国际法规UL60950-1第二版的规范。 由于，外部电源IO所提供的外部电源讯号具有第一周期与第二周期，因此，于移 除外部电源10的瞬间，可能外部电源讯号处于第一周期或是第二周期，因此需要对此第一 周期与第二周期分别设计电路，以使得无论于任何外部电源讯号供电瞬间移除时，皆可导 通放电电路22以利电容负载进行放电。 当移除外部电源10，且刚好位于外部电源讯号的第二周期时(负半周期)，此时第 一晶体管Ql及第六晶体管Q6的闸源极电压(Vgs)不会瞬间低于临界电压(Vth)，因此第 一晶体管Ql及第六晶体管Q6仍会维持导通状态一段时间，此时，第五晶体管Q5的闸源极 (Vgs)电压小于其临界电压(Vth)而不导通。因此，第二直流电源V2即可透过电阻R4及二 极管D9以使得第二晶体管Q2的闸源极电压(Vgs)高于临界电压(Vth)而导通，并且第三 晶体管Q3亦随之导通，而第二直流电源V2即可传递至开关电路21的开关Sl及放电电路 22的第四晶体管Q4，则开关Sl及第四晶体管Q4导通，电源供应装置3的电容负载即可透 过放电电路22的电阻R3及第四晶体管Q4组成的放电路径，进行放电。
当移除外部电源10，且刚好位于外部电源讯号的第一周期时(正半周期)，此时第 一晶体管Ql及第六晶体管Q6的闸源极电压(Vgs)会低于临界电压(Vth)，因此第一晶体管Ql及第六晶体管Q6不导通，同时，第五晶体管Q5导通。此时，第一直流电源VI透过电 阻R6及电容C3进行充电，并透过齐纳二极管D8，使得第二晶体管Q2的闸源极电压(Vgs) 高于临界电压(Vth)而导通，并且第三晶体管Q3亦随之导通，而将第二直流电源V2传递至 开关电路21及放电电路22的第四晶体管Q4，使得开关电路21及放电电路22导通，电源供 应装置3的电容负载即可透过放电电路22之电阻R3及第四晶体管Q4组成的放电路径，进 行放电。 因此，综上所述，当移除外部电源IO，无论其外部电源讯号处于第一周期或是第二 周期，皆可导通放电电路22，使得电源供应装置3的电容负载得以透过放电电路22所产生 的放电路径进行快速的放电。根据本发明实施例，电源供应装置3可于约300毫秒将所内 存的电容负载的电荷放电至低于外部电源储电量之37%以下。因此，本电路的提出，不仅 可以改善待机模式下的电能损耗，亦可符合国际法规UL60950-1第二版对于泄放时间的规 范。 图5所示为根据本发明实施例电源供应装置的待机工作模式电能耗损曲线图。
根据本发明实施例，电源供应装置3于一待机工作模式下，输出负载电流为50至 60毫安时，其电能耗损约为0. 4W至0. 48W之间，可大幅度地降低传统电源供应装置1于待 机工作模式下的电能损耗，使得电源供应装置3得以符合耗能产品环保设计指令于2013年 的要求。 惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举 凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围 内。
权利要求
一种电源供应装置，包括一开关电路；一输出电路，透过该开关电路与一外部电源连接，以输出一主电源；一待机电路，连接至该外部电源，以输出一待机电源；以及一控制电路，连接至该外部电源，且根据一正常工作模式，导通该开关电路以让该外部电源之一电源讯号传递至该输出电路，以及根据一待机工作模式，不导通该开关电路，以让该电源讯号之一第一周期或一第二周期传递至该待机电路。
2. 如权利要求1所述的电源供应装置，其特征在于，该控制电路包括 一第一晶体管，其一控制端连接至该外部电源，以受控于该外部电源的该电源讯号； 一第二晶体管，其一控制端连接至该第一晶体管的一第一端，且根据该第一晶体管的导通而不导通；一第三晶体管，其一控制端连接至该第二晶体管的一第一端，且根据该第二晶体管的 不导通而不导通；以及一第一直流电源，与该第三晶体管的一第一端连接，且透过该第三晶体管控制该开关 电路。
3. 如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，该电源供应装置更包括一放电电 路，连接于该输出电路与该外部电源之间，且当移除该外部电源时，该控制电路控制该放电 电路导通，以对该电源供应装置的一电容进行放电。
4. 如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，该放电电路是由一第四晶体管与 一电阻所组成。
5. 如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，当移除该外部电源的瞬间，该外部 电源讯号为该第二周期，则该第一晶体管、一第六晶体管维持导通状态，一第五晶体管为不 导通状态，且一第二直流电源使得该第二晶体管导通，则该第三晶体管随之导通，该第二直 流电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
6. 如权利要求3所述的电源供应装置，其特征在于，当移除该外部电源的瞬间，该外部 电源讯号为该第一周期，则该第一晶体管、一第六晶体管为不导通状态， 一第五晶体管为导 通状态，且一第一直流电源使得该第二晶体管导通，则该第三晶体管随之导通，该第二直流 电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
7. 如权利要求2所述的电源供应装置，其特征在于，该第一周期为正半周周期，该第二 周期为负半周周期，且该外部电源讯号为一交流电源讯号。
8. —种电源供应装置的控制方法，包括判断该电源供应装置于一正常工作模式，将一电源讯号传送至一输出电路；以及 判断该电源供应装置于一待机工作模式，透过一控制电路控制一开关电路，使得该电 源讯号的一第一周期或一第二周期传递至一待机电路。
9. 如权利要求8所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于，该电源供应装置的控 制方法更包括判断一外部电源移除时，该控制电路导通一放电电路，使得并联于该待机电路的一电 容得以透过该放电电路进行放电。
10. 如权利要求8所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于，该控制电路包括一第一晶体管，其一控制端连接至一外部电源，以受控于该外部电源的该电源讯号； 一第二晶体管，其一控制端连接至该第一晶体管的一第一端，且根据该第一晶体管的 导通而不导通；一第三晶体管，其一控制端连接至该第二晶体管的一第一端，且根据该第二晶体管的 不导通而不导通；以及一第一直流电源，与该第三晶体管的一第一端连接，且透过该第三晶体管控制该开关 电路。
11. 如权利要求9所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于该放电电路是由一第 四晶体管与一电阻所组成。
12. 如权利要求9所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于，当移除该外部电源的 瞬间，该外部电源讯号为该第二周期，则一第一晶体管、一第六晶体管维持导通状态，一第 五晶体管为不导通状态，且一第二直流电源使得一第二晶体管导通，则一第三晶体管随之 导通，该第二直流电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
13. 如权利要求9所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于，当移除该外部电源的 瞬间，该外部电源讯号为该第一周期，则一第一晶体管、一第六晶体管为不导通状态，一第 五晶体管为导通状态，且一第一直流电源使得一第二晶体管导通，则一第三晶体管随之导 通，一第二直流电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
14. 如权利要求9所述的电源供应装置的控制方法，其特征在于，该第一周期为正半周 周期，该第二周期为负半周周期，且该外部电源讯号为一交流电源讯号。
15. —种电源供应装置的放电方法，包括 判断一外部电源移除；以及控制一控制电路，根据移除该外部电源瞬间的一电源讯号，导通一并联于该外部电源 的放电电路，以使得并联于该外部电源的一电容得以透过该放电电路进行放电。
16. 如权利要求15所述的电源供应装置的放电方法，其特征在于，该控 电路包括一第一晶体管，其一控制端连接至一外部电源，以受控于该外部电源的该电源讯号； 一第二晶体管，其一控制端连接至该第一晶体管的一第一端，且根据该第一晶体管的 导通而不导通；一第三晶体管，其一控制端连接至该第二晶体管的一第一端，且根据该第二晶体管之 不导通而不导通；以及一第一直流电源，与该第三晶体管的一第一端连接，且透过该第三晶体管控制该开关 电路。
17. 如权利要求15所述的电源供应装置的放电方法，其特征在于该放电电路是由一第 四晶体管与一电阻所组成。
18. 如权利要求15所述的电源供应装置的放电方法，其特征在于，当移除该外部电源 的瞬间，该外部电源讯号为该第二周期，则一第一晶体管、一第六晶体管维持导通状态，一 第五晶体管为不导通状态，且一第二直流电源使得一第二晶体管导通，则一第三晶体管随 之导通，该第二直流电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
19. 如权利要求15所述的电源供应装置的放电方法，其特征在于，当移除该外部电源的瞬间，该外部电源讯号为该第一周期，则一第一晶体管、一第六晶体管为不导通状态，一 第五晶体管为导通状态，且一第一直流电源使得一第二晶体管导通，则一第三晶体管随之 导通，一第二直流电源透过该第三晶体管导通该放电电路。
20.如权利要求15所述的电源供应装置的放电方法，其特征在于，该第一周期为正半 周周期，该第二周期为负半周周期，且该外部电源讯号为一交流电源讯号。
全文摘要
本发明关于一种电源供应装置，具有一开关电路；输出电路，透过该开关电路与外部电源连接，以输出主电源；待机电路，连接至该外部电源，以输出待机电源；放电电路，连结于该输出电路与该外部电源之间，以产生放电路径；以及控制电路，连接至该外部电源，且根据一正常工作模式，导通该开关电路以让该外部电源之电源讯号传递至该输出电路，以及根据一待机工作模式，不导通该开关电路，以让该电源讯号之一第一周期或一第二周期传递至该待机电路，并且于移除该外部电源时，导通该放电电路，使得电源供应装置得以透过放电电路进行放电。
文档编号H02M7/217GK101763157SQ20101001953
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者余伟诚, 许昀杰 申请人:旭丽电子(广州)有限公司;光宝科技股份有限公司