电源供应装置的制作方法

本发明涉及电源供应技术，特别是涉及一种可以操作在多个模式的电源供应装置。

背景技术：

一个现有的电源供应装置接收一个直流的输入电压，且输出一个关联于输入电压且呈直流的输出电压。当输入电压高于一个预设的参考电压值时，现有的电源供应装置操作在一个第一模式，以输出输入电压作为输出电压。当输入电压低于参考电压值时，现有的电源供应装置操作在一个第二模式，以将输入电压升压转换成输出电压，且稳定输出电压在一个预设的目标电压值。现有的电源供应装置从第一模式及第二模式中的一者直接切换到第一模式及第二模式中的另一者，且因此承受相对较大的电流应力。此外，现有的电源供应装置会造成输入电压及输出电压中的每一个具有相对较大的纹波成分，导致一个使用现有的电源供应装置的系统具有相对较短的寿命及相对较差的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电源供应装置，该电源供应装置可以改善背景技术的至少一个缺点。

本发明电源供应装置包含一个输入端、一个输出端、一个第一开关、一个转换模块及一个控制模块。一个输入电压在该输入端被接收。一个输出电压在该输出端被输出。该第一开关耦接在该输入端及该输出端间，且根据一个第一控制信号在导通及不导通间切换。当该第一开关导通时，该输入电压经由该第一开关被输出作为该输出电压。该转换模块耦接在该输入端及该输出端间，且根据一个第二控制信号选择性将该输入电压转换成该输出电压。该控制模块耦接到该输入端、该输出端、该第一开关及该转换模块，且至少根据该输入电压及该输出电压，产生该第一控制信号及该第二控制信号。该电源供应装置可 操作在一个第一模式及一个第二模式。在该第一模式中，该第一控制信号被组配，以致该第一开关导通，且该第二控制信号被组配，以致该转换模块不进行转换。在该第二模式中，该第一控制信号被组配，以致该第一开关不导通，且该第二控制信号根据该输出电压被组配，以致该转换模块进行转换且该输出电压被稳定在一个预设的目标电压值。当该电源供应装置操作在该第二模式且一个与该输入电压相关联的第一条件成立时，该控制模块组配该第一控制信号，以致该第一开关不导通，且组配该第二控制信号，以致该转换模块进行转换且该输出电压朝该输入电压逐渐改变。

本发明电源供应装置中，该输入电压落在一个从一个最小输入电压值到一个最大输入电压值的范围内，该转换模块进行升压转换，该目标电压值大于该最小输入电压值，且该第一条件是该输入电压大于一个预设的参考电压值，该参考电压值大于该最小输入电压值，且小于该最大输入电压值及该目标电压值。

本发明电源供应装置中，该第一条件是该输入电压大于该参考电压值达到一段预设的延迟时间。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第一条件成立时，该第二控制信号被组配，以致该输出电压逐渐减少而接近该输入电压。

本发明电源供应装置中，该转换模块包括一个电感、一个二极管及一个第二开关。该电感、该二极管及该第二开关在该输入端、该输出端及一个参考节点间耦接成y形。该电感耦接到该输入端。该二极管的阴极耦接到该输出端。该第二开关耦接到该参考节点，还耦接到该控制模块，且根据该第二控制信号在导通及不导通间切换。

本发明电源供应装置中，该输入电压落在一个从一个最小输入电压值到一个最大输入电压值的范围内，该转换模块进行降压转换，该目标电压值小于该最大输入电压值，且该第一条件是该输入电压小于一个预设的参考电压值，该参考电压值大于该最小输入电压值及该目标电压值，且小于该最大输入电压值。

本发明电源供应装置中，该第一条件是该输入电压小于该参考电压值达到一段预设的延迟时间。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第一条件成立时，该第二控制信号被组配，以致该输出电压逐渐增加而接近该输入电压。

本发明电源供应装置中，该转换模块包括一个第二开关、一个电感及一个二极管。该第二开关、该电感及该二极管在该输入端、该输出端及一个参考节点间耦接成y形。该第二开关耦接到该输入端，还耦接到该控制模块，且根据该第二控制信号在导通及不导通间切换。该电感耦接到该输出端。该二极管的阳极耦接到该参考节点。

本发明电源供应装置中，当该输出电压及该输入电压间的差异减少到一个预设的间隙电压值时，该控制模块组配该第一控制信号及该第二控制信号，以致该电源供应装置进入该第一模式。

本发明电源供应装置中，该间隙电压值足以使得该输出电压及该输入电压间的差异在该电源供应装置进入该第一模式时为零。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第一条件成立时，该第二控制信号是根据该输出电压被组配。

本发明电源供应装置中，一个输入电流在该输入端被接收，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第一条件成立时，该第二控制信号是根据该输入电流被组配。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第一模式且一个与该输入电压相关联的第二条件成立时，该控制模块组配该第一控制信号，以致该第一开关不导通，且组配该第二控制信号，以致该转换模块进行转换且该输出电压朝该目标电压值逐渐改变；当该输出电压达到该目标电压值时，该控制模块组配该第一控制信号及该第二控制信号，以致该电源供应装置进入该第二模式。

本发明电源供应装置中，该输入电压落在一个从一个最小输入电压值到一个最大输入电压值的范围内，该转换模块进行升压转换，该目标电压值大于该最小输入电压值，且该第二条件是该输入电压小于一个预设的参考电压值，该参考电压值大于该最小输入电压值，且小于该最大输入电压值及该目标电压值。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第一模式且该第二条件成立时，该第二控制信号被组配，以致该输出电压从一个 预设的最小电压值逐渐增加而接近该目标电压值，该最小电压值大于或等于该参考电压值，且小于该目标电压值。

本发明电源供应装置中，该输入电压落在一个从一个最小输入电压值到一个最大输入电压值的范围内，该转换模块进行降压转换，该目标电压值小于该最大输入电压值，且该第二条件是该输入电压大于一个预设的参考电压值，该参考电压值小于该最大输入电压值，且大于该最小输入电压值及该目标电压值。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第一模式且该第二条件成立时，该第二控制信号被组配，以致该输出电压从一个预设的最大电压值逐渐减少而接近该目标电压值，该最大电压值小于或等于该参考电压值，且大于该目标电压值。

本发明电源供应装置中，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第二条件成立时，该第二控制信号是根据该输出电压被组配。

本发明电源供应装置中，一个输入电流在该输入端被接收，当该电源供应装置操作在该第二模式且该第二条件成立时，该第二控制信号是根据该输入电流被组配。

本发明的有益效果在于：通过该控制模块在该电源供应装置操作在该第二模式且该第一条件成立时所做的处理，该电源供应装置在从该第二模式切换到该第一模式时承受相对较小的电流应力。

附图说明

图1是一个电路方块图，说明本发明电源供应装置的第一实施例；

图2是一个时序图，说明第一实施例在从一个第二模式切换到一个第一模式时的操作；

图3是一个时序图，说明第一实施例在从第一模式切换到第二模式时的操作；

图4是一个电路方块图，说明本发明电源供应装置的第二实施例；

图5是一个时序图，说明第二实施例在从第二模式切换到第一模式时的操作；

图6是一个时序图，说明第二实施例在从第一模式切换到第二模式时的操作。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1、图2及图3，本发明电源供应装置的第一实施例包含一个输入端1、一个输出端2、一个第一开关3、一个转换模块4、一个控制模块5及一个电容6，适用于在输入端1接收一个直流的输入电压vin及一个输入电流iin，且在输出端2输出一个直流的输出电压vout。输入电压vin落在从一个最小输入电压值vin_min到一个最大输入电压值vin_max的范围内(也就是vin_min≤vin≤vin_max)。电容6耦接在输出端2及一个参考节点(例如地)间，且对输出电压vout滤波。

第一开关3耦接在输入端1及输出端2间，且根据一个第一控制信号ctrl1在导通及不导通间切换。当第一开关3导通时，输入电压vin经由第一开关3被输出作为输出电压vout。

转换模块4耦接在输入端1及输出端2间，且根据一个第二控制信号ctrl2选择性将输入电压vin转换成输出电压vout。在本实施例中，转换模块4进行升压转换，且包括一个电感41、一个二极管42及一个第二开关43。电感41、二极管42及第二开关43在输入端1、输出端2及参考节点间耦接成y形。电感41耦接到输入端1。二极管42的阴极耦接到输出端2。第二开关43耦接到参考节点，且根据第二控制信号ctrl2在导通及不导通间切换。

控制模块5耦接到输入端1、输出端2、第一开关3及第二开关43，且根据输入电压vin及输出电压vout，产生第一控制信号ctrl1及第二控制信号ctrl2。

在控制模块5的控制下，电源供应装置可操作在一个第一模式及一个第二模式。在第一模式中，第一控制信号ctrl1被组配，以致第一开关3导通，且第二控制信号ctrl2被组配，以致第二开关43不导通(也就是转换模块4不进行转换)。在第二模式中，第一控制信号ctrl1被组配，以致第一开关3不导通，且第二控制信号ctrl2根据输出电压vout被组配，以致第二开关43在导通及不导通间交替(也就是转换模块4进行转换)，且输出电压vout被稳定在一个预设的目标电压值vtarget。在本实施例中，目标电压值vtarget大于最小 输入电压值vin_min。

如图2所示，当电源供应装置操作在第二模式且与输入电压vin相关联的第一条件成立时，控制模块5组配第一控制信号ctrl1，以致第一开关3不导通，且组配第二控制信号ctrl2，以致第二开关43在导通及不导通间交替(也就是转换模块4进行转换)，且输出电压vout朝输入电压vin逐渐改变。因此，电源供应装置既不操作在第二模式，也不操作在第一模式。在本实施例中，第一条件是输入电压vin大于参考电压值vref达到一段预设的延迟时间tdelay。参考电压值vref大于最小输入电压值vin_min，且小于最大输入电压值vin_max及目标电压值vtarget。此外，在本实施例中，当电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时，第二控制信号ctrl2根据输出电压vout及输入电流iin中的一个被组配，以致输出电压vout逐渐减少而接近输入电压vin。值得注意的是，在其它实施例中，第一条件可以与延迟时间tdelay无关。

如图2所示，当输出电压vout及输入电压vin间的差异减少到一个预设的间隙电压值vgap时，控制模块5组配第一控制信号ctrl1及第二控制信号ctrl2，以致电源供应装置进入第一模式。值得注意的是，图2画出电源供应装置的处理时间为零时的情况。实际上，电源供应装置的处理时间不为零，所以，当输出电压vout及输入电压vin间的差异减少到间隙电压值vgap时，电源供应装置不会立刻进入第一模式，且当电源供应装置进入第一模式时，输出电压vout及输入电压vin间的差异会减少到小于间隙电压值vgap。在本实施例中，间隙电压值vgap被预先设定成足以使得输出电压vout及输入电压vin间的差异在电源供应装置进入第一模式时为零。

如图3所示，当电源供应装置操作在第一模式且与输入电压vin相关联的第二条件成立时，控制模块5组配第一控制信号ctrl1，以致第一开关3不导通，且组配第二控制信号ctrl2，以致第二开关43在导通及不导通间交替(也就是转换模块4进行转换)，且输出电压vout朝目标电压值vtarget逐渐改变。在本实施例中，第二条件是输入电压vin小于参考电压值vref；且当电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时，第二控制信号ctrl2根据输出电压vout及输入 电流iin中的一个被组配，以致输出电压vout从一个预设的最小电压值vmin逐渐增加而接近目标电压值vtarget。最小电压值vmin大于或等于参考电压值vref，且小于目标电压值vtarget。

如图3所示，当输出电压vout达到目标电压值vtarget时，控制模块5组配第一控制信号ctrl1及第二控制信号ctrl2，以致电源供应装置进入第二模式。

归纳上述，本实施例的电源供应装置具有以下优点：

1.通过控制模块5在电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时所做的处理，电源供应装置在从第二模式切换到第一模式时会在输入端1汲取一个相对较小的涌潮电流，且因此承受相对较小的电流应力。

2.通过控制模块5在电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时所做的处理，当电源供应装置从第一模式切换到第二模式时，输出电压vout会相对较慢地增加到目标电压值vtarget，导致电源供应装置承受相对较小的电流应力。

3.通过控制模块5在电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时所做的处理，及通过控制模块5在电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时所做的处理，电源供应装置在输入端1连续地汲取能量，导致输入电压vin及输出电压vout中的每一个具有相对较小的纹波成分，且因此一个使用电源供应装置的系统具有相对较长的寿命及相对较佳的稳定性。

4.通过延迟时间tdelay，可以避免电源供应装置在输入电压vin不稳定或有杂讯时非所欲地从第二模式切换到第一模式。

参阅图4、图5及图6，本发明电源供应装置的第二实施例是第一实施例的变形，且不同于第一实施例的地方在于：

1.转换模块4’进行降压转换，且包括一个第二开关44、一个电感45及一个二极管46。第二开关44、电感45及二极管46在输入端1、输出端2及参考节点间耦接成y形。第二开关44耦接到输入端1，还耦接到控制模块5’，且根据第二控制信号ctrl2在导通及不导通间切换。电感45耦接到输出端2。二极管46的阳极耦接到参考节点。

2.目标电压值vtarget小于最大输入电压值vin_max。

3.第一条件是输入电压vin小于预设的参考电压值vref达到延迟时间tdelay。参考电压值vref大于最小输入电压值vin_min及目标电压值vtarget，且小于最大输入电压值vin_max。值得注意的是，在其它实施例中，第一条件可以与延迟时间tdelay无关。

4.当电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时，第二控制信号ctrl2根据输出电压vout及输入电流iin中的一个被组配，以致输出电压vout逐渐增加而接近输入电压vin。

5.第二条件是输入电压vin大于参考电压值vref。

6.当电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时，第二控制信号根据输出电压vout及输入电流iin中的一个被组配，以致输出电压vout从一个预设的最大电压值vmax逐渐减少而接近目标电压值vtarget。最大电压值vmax小于或等于参考电压值vref，且大于目标电压值vtarget。

归纳上述，本实施例的电源供应装置具有以下优点：

1.通过控制模块5’在电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时所做的处理，电源供应装置在从第二模式切换到第一模式时会在输入端1汲取一个相对较小的涌潮电流，且因此承受相对较小的电流应力。

2.通过控制模块5’在电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时所做的处理，当电源供应装置从第一模式切换到第二模式时，输出电压vout会相对较慢地减少到目标电压值vtarget，导致电源供应装置承受相对较小的电流应力。

3.通过控制模块5’在电源供应装置操作在第二模式且第一条件成立时所做的处理，及通过控制模块5’在电源供应装置操作在第一模式且第二条件成立时所做的处理，电源供应装置在输入端1连续地汲取能量，导致输入电压vin及输出电压vout中的每一个具有相对较小的纹波成分，且因此一个使用电源供应装置的系统具有相对较长的寿命及相对较佳的稳定性。

4.通过延迟时间tdelay，可以避免电源供应装置在输入电压vin不稳定或有杂讯时非所欲地从第二模式切换到第一模式。