相位异常检知装置及具相位异常检知功能的电源供应器

摘要

一种电源供应器及其相位异常检知装置，该装置用以检知一同步整流器输出的一相位信号，包括：一相位判断单元，耦接于该同步整流器，该相位判断单元接收该相位信号，并且在该相位信号异常时，输出一相位异常信号；一整流单元，耦接于该相位判断单元，该整流单元整流该相位异常信号，以输出一低电位信号；一稳压单元，耦接于该整流单元，该稳压单元接收该低电位信号，以产生一截止信号；一开关，耦接于该稳压单元，该开关受控于该截止信号，以截止；及一警示单元，耦接于该开关，该警示单元根据该开关的截止，以产生警示。本发明利用相位异常检知装置检知一同步整流器输出的相位信号是否发生异常，并于异常时发出警示，实现即时检知。

说明书

技术领域

本发明涉及一种相位异常检知装置及具相位异常检知功能的电源供应器，尤其涉及一种用来检知电源供应器中同步整流器输出的相位是否发生异常的相位异常检知装置及具相位异常检知功能的电源供应器。

背景技术

按目前已知的直流电源供应装置，如交换式电源供应器中(AC To DCSwitching Power Supply)中，为缩小变压器的体积，大多使用高频的脉冲宽度调变(PWM)控制直流输出电压，如图1所示，为传统电源供应装置的电路示意图。在图1中，变压器T将电路区分成为一次侧的前级电路101与二次侧的后级电路102，后级电路102由第一开关Q1、第二开关Q2、电感器L及电容器C1组成。变压器T的二次侧的输出端TA、TB分别连接到第一开关Q1、第二开关Q2的栅极端G1、G2，用以控制第一开关Q1与第二开关Q2导通(on)或截止(off)。前述的第一开关Q1与第二开关Q2作为电源供应装置的一同步整流器1020(synchronous rectifier)，同时结合电感器L的储能作用，电容器C1的滤波作用，电源供应装置将可以产生稳定的输出直流电压Vo。

请结合图1，参考图2。图2为传统电源供应装置的电路各端点的波形示意图。图2的横轴代表时间t，纵轴代表电压v，在时间t0-t1时，变压器T的二次侧的输出端TA输出一高电位，用以导通第一开关Q1，同时，输出端TB输出一低电位，用以截止第二开关Q2，如此，同步整流器1020的输出端TC将送出一高相位信号。接下来，当时间为t1-t2时，变压器T的二次侧的输出端TA输出转为低电位，用以截止第一开关Q1，同时，输出端TB输出转为高电位，用以导通第二开关Q2，如此，同步整流器1020的输出端TC将送出一低相位信号。

接着，时间为t2-t3时，变压器T的二次侧的输出端TA输出维持在低电位，而输出端TB则转为低电位，此时，电源供应装置操作在一死区时间(DEAD TIME)。等待该段死区时间之后，变压器T的二次侧的输出端TA、TB所输出的电位将与时间t0-t1时相同，此时，同步整流器1020的输出端TC将再次送出一高相位信号。如此，变压器T的二次侧的输出端TA、TB依照前述的操作方式，重复的控制同步整流器1020的输出端TC送出交替的高相位信号与低相位信号。

如此，传统电源供应装置中同步整流器1020的输出端TC是否可以正常的输出交替变化的相位信号，将是传统电源供应装置是否可以正常供应电力给负载使用的关键。

然而，产品在生产过程中或使用者使用中可能因任何因素造成同步整流器没有动作，而导致同步整流器使用在大负载时无法实现原先设计的功率，而致使产品无法工作或不稳定。因此，如果要确认同步整流器1020是否正常工作，一般可用示波器来检视同步整流器1020的输出端TC是否有一ON、OFF交替变化的方波来判定。然而，此种方法相当耗费人力资源，同时也无法在同步整流器1020发生问题时即刻的检知，进而增加了维修工程师修复上的难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种相位异常检知装置及具相位异常检知功能的电源供应器，前述的电源供应器设置有一相位异常检知装置，是利用相位异常检知装置检知同步整流器输出的相位信号是否发生异常，并在异常时发出警示，用以提示使用者，实现相位信号异常即时检知的目的。

本发明的相位异常检知装置，用以检知一同步整流器输出的一相位信号，相位异常检知装置包括有一相位判断单元、一整流单元、一稳压单元、一开关及一警示单元。其中，相位判断单元耦接于同步整流器，从同步整流器接收相位信号，并且在相位信号异常时，输出一相位异常信号。整流单元耦接于相位判断单元，该整流单元整流相位异常信号，以输出一低电位信号。稳压单元耦接于整流单元，接收低电位信号，以产生一截止信号。开关耦接于该稳压单元，受控于该截止信号，以截止。警示单元耦接于开关，该警示单元根据开关的截止，以产生警示。

另外，本发明的具相位异常检知功能的电源供应器，包括有一变压器、一前级电路、一后级电路及前述的相位异常检知装置。其中，前级电路耦接于变压器的一次侧，用以提供电源转换的控制。后级电路耦接于变压器的二次侧，提供同步整流的控制。前述的相位异常检知装置耦接于后级电路，用以检知后级电路输出的一相位信号是否发生异常，并且在该相位信号异常时，产生警示。

综上所述，本发明可用二极管整流电路将同步整流器输出端的信号整流得到一电压准位，用此电压准位来驱动开关以控制发光二极管或其他警示单元，来检视同步整流器是否有正常动作，进而实现相位异常即时检知的目的。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求的保护范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。

附图说明

图1为传统电源供应装置的电路示意图；

图2为传统电源供应装置的电路各端点的波形示意图；

图3为本发明较佳实施例的电源供应器的电路方框示意图；

图4为本发明较佳实施例的相位异常检知装置的电路方框示意图；

图5为本发明较佳实施例的相位异常检知装置的电路示意图；

图6为本发明较佳实施例在相位信号正常时的相位异常检知装置各点量测信号的波形示意图；

图7为本发明较佳实施例在相位信号异常时的相位异常检知装置各点量测信号的波形示意图；及

图8为本发明较佳实施例在相位信号异常时的相位异常检知装置各点量测信号的波形示意图。

其中，附图标记说明如下：

现有技术：

T变压器

101前级电路

102后级电路

Q1第一开关

Q2第二开关

L电感器

C1电容器

TA、TB、TC输出端

G1、G2栅极端

1020同步整流器

Vo输出直流电压

本发明：

2电源供应器

Tr变压器

21前级电路

22后级电路

Vo输出直流电压

3负载

24相位异常检知装置

SP相位信号

240相位判断单元

242整流单元

244稳压单元

246开关

248警示单元

S1相位异常信号

S2低电位信号

S3截止信号

S1’相位正常信号

S2’高电位信号

S3’导通信号

CS交连电容

Cx电容器

Vcc供应电压

具体实施方式

请参考图3，为本发明较佳实施例的电源供应器的电路方框示意图。如图3所示，电源供应器2主要包括有一变压器Tr、一前级电路21、一后级电路22及一相位异常检知装置24。变压器Tr将电路区分成为一次侧的前级电路21与二次侧的后级电路22，其中，前级电路21耦接于变压器Tr的一次侧，提供电源转换的控制。后级电路22耦接于变压器Tr的二次侧，提供同步整流的控制。

再次参考图3，前级电路21的设计可为一般传统所使用的半桥式(half-bridge)电路、推挽式(push-pull)电路或全桥式(full-bridge)电路等电源转换电路。同时，后级电路22的设计可与传统的技术相同(参照图1)，可由第一开关Q1、第二开关Q2、电感器L及电容器C1等元件组成。或者，后级电路22也可为其他具有同步整流功能的相关电路。

再次参考图3，电源供应器2利用前级电路21的操作，而将一输入电力(未标示)送至变压器Tr的一次侧，输入电力经过变压器Tr的电源转换，而从变压器Tr的二次侧送出一输出电力(未标示)。后级电路22同步整流该输出电力，同时结合电感器L的储能作用，电容器C1的滤波作用(参照图1)，进而产生稳定的输出直流电压Vo给负载3使用。

再次参考图3，电源供应器2中的相位异常检知装置24耦接于后级电路22，提供相位异常检知的功能。相位异常检知装置24检知后级电路22中一同步整流器(未标示)输出的一相位信号SP，以及判断相位信号SP是否发生异常，并于异常时发出警示，用以提示使用者。

结合图3，参考图4。图4为本发明较佳实施例的相位异常检知装置的电路方框示意图。如图4所示，相位异常检知装置24包括有一相位判断单元240、一整流单元242、一稳压单元244、一开关246及一警示单元248。其中，相位判断单元240耦接于后级电路22中的同步整流器，从同步整流器接收相位信号SP，并且在相位信号SP异常时，输出一相位异常信号S1。整流单元242耦接于相位判断单元240，该整流单元242整流相位异常信号S1，以输出一低电位信号S2。

再次参考图4，稳压单元244耦接于整流单元242，接收低电位信号S2，以产生一截止信号S3。开关246耦接于稳压单元244受控于截止信号S3而进入截止(OFF)状态。警示单元248耦接于开关246，该警示单元248根据开关246的截止，以产生警示。

结合图3，参考图4。当后级电路22中的同步整流器送出正常的相位信号SP时，相位判断单元240将输出一相位正常信号S1’。此时，整流单元242整流相位正常信号S1’，以输出一高电位信号S2’。同时，稳压单元244接收高电位信号S2’，以产生一导通信号S3’以控制开关246进入导通(ON)状态。此时，警示单元248将根据开关246的导通，而停止警示。

如此，当后级电路22正常操作时，同步整流器将送出正常的相位信号SP，此时，相位异常检知装置24不会发生任何的警示。相反的，当后级电路22发生异常时，同步整流器将送出异常的相位信号SP，此时，相位异常检知装置24将会发出警示，包括指示灯警示或蜂鸣声音警示等。

请参考图5，为本发明较佳实施例的相位异常检知装置的电路示意图。同时结合图4，在图5中，本发明的相位异常检知装置24使用一交连电容CS作为相位判断单元240。交连电容CS的特性在于，可以提供正常且为高频交替变化的相位信号SP通过，另外，交连电容CS的另一特性在于，可以阻隔异常且为低频变化的相位信号SP通过。因此，交连电容CS将可以有效的根据其本身的特性，而实现判断相位信号SP的功能。

因此，结合图5，请参考图6、图7及图8。当相位信号SP是正常且为高频交替变化时，正常的相位信号SP将会从交连电容CS的A端点通过，而从B端点送出，如图6所示。另外，当相位信号SP是异常且为低频时，异常的相位信号SP将无法从交连电容CS的A端点通过，此时B端点将无任何信号输出，而为零电位，如图7与图8所示。

再次参考图4与图5，本发明的相位异常检知装置24使用一半波整流器作为整流单元242。另外，也可以使用一全波整流器作为整流单元242，然而，在此较佳实施例中，仅以半波整流器作说明。

再次参考图4与图5，本发明的相位异常检知装置24使用一电容器Cx作为稳压单元244。经整流单元242整流后送出的电位信号将被建立在电容器Cx上。因此，结合图5，请参考图6、图7及图8。当相位信号SP是正常且为高频交替变化时，正常的相位信号SP将会从交连电容CS的A端点通过，而从B端点送出，再经整流单元242而被建立在电容器Cx上，如此，在端点C可量测得波形如图6所示。另外，当相位信号SP是异常且为低频时，异常的相位信号SP将无法从交连电容CS的A端点通过，此时B端点将无任何信号输出，而为零电位，因此，电容器Cx上将无电位被建立，如此，在端点C可量测得波形如图7与图8所示。

因此，当相位信号SP正常且为高频交替变化时，电容器Cx所建立高电位的信号，将会驱动开关246导通，进而让供应电压Vcc无法提供警示单元248工作电源，如此，在端点D可量测得波形如图6所示。另外，当相位信号SP是异常且为低频时，电容器Cx所建立低电位的信号，将会令开关246进入截止，进而让供应电压Vcc提供警示单元248工作电源，如此，在端点D可量测得波形如图7与图8所示。在本发明的较佳实施例中，开关246为一金属氧化层场效晶体管(MOSFET)，而警示单元248为一发光二极管，以提供灯光的警示效果。另外，该警示单元248也可以是一蜂鸣器，以提供声音的警示效果。

综上所述，本发明的电源供应器设置有一相位异常检知装置，利用相位异常检知装置检知同步整流器输出的相位信号是否发生异常，并在异常时发出警示，用以提示使用者，实现相位信号异常即时检知的目的。

如此，本发明将可以改善传统电源供应器在同步整流器发生问题时，无法即刻的检知，而造成维修工程师修复上的难度与人力耗费的缺点。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，本发明的特征并不局限于此，任何本领域普通技术人员，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本申请权利要求的保护范围内。