CN101083400A - 用于一电子装置的电源供应装置 - Google Patents

Abstract

电源供应装置包含有一直流电源输出模块，用以输出一直流电源；一直流电源转换模块，耦接于该直流电源输出模块，用以调整该直流电源的电压；一二极管，包含有一输入端耦接于该直流电源转换模块的输出端，及一输出端；以及一电荷储存模块，耦接于该二极管的输出端，用以储存电荷。

Description

用于一电子装置的电源供应装置

技术领域

本发明涉及一种用于一电子装置的电源供应装置，特别是涉及一种可降低生产成本及加强静电放电保护能力的电源供应装置。

背景技术

随着科技的发展，电子装置的功能越来越多。为了维持电子装置的正确操作，当电子装置正在使用中或被关掉电源时，电子装置的某些组件必需持续运作。因此，电子装置必需包含一电源供应装置，用以于电子装置被关掉电源时，提供电源至需持续运作的组件。举例来说，在计算机系统、数字相机、电视等信息产品中，于关机或没有外接电源时，一电池会输出电源至一计时装置，如实时时钟产生装置(Real Time Clock)，以维持存于存储芯片中的数据(如BIOS)。虽然实时时钟产生装置或存储芯片所消耗的电源很少，但随着时间增加，电池终究会没电，最后导致存于存储芯片里的数据遗失、时间错误等情形。为了解决上述问题，现有技术提供了一种电源供应装置，其是利用可充电电池提供电源至需持续运作的组件。

请参考图1，图1为现有用于一电子装置的一电源供应装置10的示意图。电源供应装置10用以提供电源至一芯片118及芯片118内的计时与存储单元120，其包含有一直流电源插槽100、一电池插槽102、一电源切换电路104、一升压式直流对直流电压转换电路106、一开关电路108、二极管110、112、一电阻114及一可充电电池116。直流电源插槽100可插拔一交流对直流转换器(未绘于图1中)的输出接头，而电池插槽102可插拔一电池。电源切换电路104可切换直流电源插槽100或电池插槽102的电源至升压式直流对直流电压转换电路106及二极管112，则升压式直流对直流电压转换电路106将直流电源的电压提升后，传送至开关电路108。开关电路108可于电子装置启动时开启，以将升压式直流对直流电压转换电路106所输出的电源供应至芯片118及二极管110，从而执行相关运作(并提供较高的电压，增加可充电电池116所储存的电荷，以延长计时与存储单元的运作时间)；并于电子装置关机时关闭，以节省电力的消耗。二极管110、112为单向式开关，当其输入端的电压大于输出端的电压时，二极管110、112被打开，以提供电源至计时与存储单元120，并通过电阻114对可充电电池116进行充电。因此，当电源供应装置10有外接电源时(即直流电源插槽100插有交流对直流转换器的输出接头，或电池插槽102插有电池)，电源切换电路104经由二极管112输出电源至计时与存储单元120，并对可充电电池116充电。相反地，当电源供应装置10没有外接电源时，可充电电池116会输出所储存的电源，通过电阻114提供至计时与存储单元120，以维持计时与存储单元120的持续运作。由于二极管110、112皆为单向式开关，因此可避免可充电电池116所输出的电源传送至开关电路108或电源切换电路104。换句话说，不论电子装置是否正在使用中或被关掉电源，计时与存储单元120皆可接收到运作所需的电源。此外，由于可充电电池116可于电源供应装置10有外接电源时进行充电，因此使用者不需担心电池没电而导致存于存储芯片里的数据遗失、时间错误等情形发生。

换言之，通过电源供应装置10，不论电子装置是否在使用中或是被关机，计时与存储单元120可持续运作，且只要适时将外接电源插上，就不需担心可充电电池116没电。然而，如图1中一路径122所示，当有外接电源时，电源切换电路104所输出的电源不仅会通过二极管112对可充电电池116充电，亦会经由路径122直接将电源传送至计时与存储单元120。一般而言，计时与存储单元120的计时功能是由振荡器、比较器、计数器等单元所构成，越准确、越精密的计时与存储单元120，其电路复杂度越高，组件个数越多，同时也易受到静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)的影响。在图1中，当有外接电源时，电源切换电路104经由路径122直接将电源传送至计时与存储单元120。换句话说，计时与存储单元120至电源切换电路104间形成一讯号传输或静电放电路径，造成环境中的高频噪声或静电经由路径122干扰计时与存储单元120的运作，可能导致时间不准，甚至被归零。所谓静电放电效应是造成电子组件或电子装置受到过渡电性应力(ElectricalOverstress，EOS)破坏的主因，这种破坏会导致半导体组件形成永久性的破坏主因，进而影响集成电路(Integrated Circuit，IC)的电路功能。过渡电性应力产生的原因是因为电子组件或装置在制造、生产、组装、测试、存放、搬运等的过程中，静电会累积在人体、仪器、储放设备的中，甚至在电子组件本身也会累积静电，当这些物体相互接触，会形成了一放电路径，因而造成电子组件或电子装置的毁坏。

换言之，现有电源供应装置10可能受到到静电放电的影响，导致时间不准，甚至被归零，因而影响电子装置的操作。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种用于一电子装置的电源供应装置。

本发明披露了一种用于一电子装置的电源供应装置，包含有一直流电源输出模块，用以输出一直流电源；一直流电源转换模块，耦接于该直流电源输出模块，用以调整该直流电源的电压；一二极管，包含有一输入端耦接于该直流电源转换模块的输出端，及一输出端；以及一电荷储存模块，耦接于该二极管的输出端，用以储存电荷。

附图说明

图1为现有用于一电子装置的一电源供应装置的示意图。

图2为本发明一实施例用于一电子装置的电源供应装置的示意图。

图3为现有升压式直流对直流电压转换器的示意图。

图4为图3的升压式直流对直流电压转换器的控制电路的示意图。

图5为现有降压式直流对直流电压转换器的示意图。

图6为本发明一实施例用于一电子装置的电源供应装置的示意图。

附图符号说明

10、20、60              电源供应装置

100、600                直流电源插槽

102、602                电池插槽

104、604                电源切换电路

106、606                升压式直流对直流电压转换电路

108                     开关电路

110、112、204、306、608 二极管

114、612、R1、R2        电阻

116、614                可充电电池

122                    路径

200                    直流电源输出模块

202                    直流电源转换模块

206                    电荷储存模块

208                    开关单元

210                    第一负载单元

212                    第二负载单元

30                     升压式直流对直流电压转换器

300                    电源

302                    电感

304                    开关晶体管

308                     控制电路

310                    电容

312                    负载电阻

402                    比较电路

404                    参考电压产生器

406                    振荡器

50                     降压式直流对直流电压转换器

118、616               芯片

120、618               计时与存储单元

610                    开关单元

Vfb、Vout、Vin、Vref   电压

Vext                   控制讯号

Vcom                   比较讯号

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明一实施例用于一电子装置的电源供应装置20的示意图。电源供应装置20可加强静电放电保护能力，其包含有一直流电源输出模块200、一直流电源转换模块202、一二极管204、一电荷储存模块206。直流电源输出模块200用以输出直流电源至直流电源转换模块202，直流电源转换模块202可将所接收的直流电源的电压提升或降低至一预设电压值后，通过二极管204输出至电荷储存模块206。电荷储存模块206可储存电荷，并可将所储存的电荷输出至一第一负载单元210，第一负载单元210可为一实时时钟产生(Real Time Clock)模块、一储存模块等必需持续运作的组件。此外，较佳地，直流电源转换模块202可通过一开关单元208输出电源至一第二负载单元212，第二负载单元212可为电子装置的运算芯片、微处理器等。开关单元208于电子装置开启时，形成直流电源转换模块202与第二负载单元212间的电流路径，以启动第二负载单元212。换句话说，第一负载单元210为电子装置中需持续运作的模块，而第二负载单元212则为电子装置开始运作时才需启动的模块。

通过电源供应装置20，不论电子装置是否被开启，当直流电源输出模块200输出电源时，直流电源转换模块202会提高或降低直流电源输出模块200所输出的直流电源的电压，并经由二极管204将电流传送至电荷储存模块206及第一负载单元210。当直流电源输出模块200停止作用时，二极管204的输入端的电压小于输出端的电压，使得二极管204关闭，则电荷储存模块206所储存的电荷会传送至第一负载单元210，以保持第一负载单元210的正常运作。换句话说，当直流电源输出模块200输出电源时，直流电源输出模块200所输出的电流会经过直流电源转换模块202及二极管204传送至第一负载单元210。由于直流电源转换模块202中包含有电容、电感等耦合性组件，这类耦合性组件的作用类似于滤波器，可吸收或抵消噪声或静电放电所产生的电流脉冲。因此，藉由直流电源转换模块202的保护，第一负载单元210不会受到静电放电的影响，以保护其中的组件。

特别注意的是，直流电源转换模块202的电路并无限制，只要能转换直流电源的电压即可。举例来说，请参考图3，图3为一现有升压式直流对直流电压转换器30的示意图。升压式直流对直流电压转换器30包含有一电源300、一电感302、一开关晶体管304、一二极管306、一控制电路308、一电容310及一负载电阻312。控制电路308根据二极管306的输出电压控制开关晶体管304的开启或关闭，以将电源300的电压Vin提升至适当的电压值后，由二极管306输出为电压Vout。当开关晶体管304导通时，二极管306承受反偏压而阻断导通，使得电源300对电感302储能。一旦开关晶体管304关闭，则电感302会产生极性相反的电压。换句话说，当开关晶体管304导通时，电源300对电感302储存能量，而当开关晶体管304关闭时，则把电感302中的能量通过二极管306移送到电容310和负载电阻312。请继续参考图4，图4为升压式直流对直流电压转换器30的控制电路308的示意图。控制电路308包含有一比较电路402、一参考电压产生器404、一振荡器406及电阻R1、R2。电阻R1、R2的组合是一分压电路，用来将二极管306的输出电压Vout转换为电压Vfb至比较电路402。比较电路402可比较电压Vfb与参考电压产生器404输出的参考电压Vref。振荡器406可为脉冲宽度调制振荡器、脉冲频率调制振荡器、或环形振荡器等，用以根据比较电路402所输出的比较讯号Vcom，输出控制讯号Vext，以控制开关晶体管304。当电压Vout低于目标电压时，电压Vfb小于电压Vref，比较讯号Vcom为高态并致能振荡器406，以切换开关晶体管404的导通和关闭。相反地，当电压Vout高于目标电压时，电压Vfb高于电压Vref，比较讯号Vcom为低态并关死循环形振荡器，以关闭开关晶体管404。

另外，请参考图5，图5为一现有降压式直流对直流电压转换器50的示意图。降压式直流对直流电压转换器50的运作方式及其控制电路皆相似于升压式直流对直流电压转换器30，为业界所熟知，在此不赘述。

由图3及图5可知，升压式及降压式直流对直流电压转换器30、50中，输入至输出间皆包含电容、电感等耦合性组件，可用来吸收或抵消噪声或静电放电所产生的电流脉冲，因而可防止静电放电对第一负载单元120造成损害。除此的外，在图2中，直流电源输出模块200用来提供直流电源，其可通过一直流电源插槽插拔一交流对直流转换器的输出接头，或通过一电池插槽插拔一电池，从而提供直流电源。另一方面，电荷储存模块206可以是一可充电电池，用以储存电荷，并输出电源至第一负载单元120。

进一步地，请参考图6，图6为本发明一实施例用于一电子装置的电源供应装置60的示意图。电源供应装置60用以提供电源至一芯片616及芯片616内的计时与存储单元618，其包含有一直流电源插槽600、一电池插槽602、一电源切换电路604、一升压式直流对直流电压转换电路606、一二极管608、一开关单元610、一电阻612及一可充电电池614。直流电源插槽600可插拔一交流对直流转换器(未绘于图1中)的输出接头，而电池插槽602可插拔一电池。电源切换电路604可切换直流电源插槽600或电池插槽602的电源至升压式直流对直流电压转换电路606，以通过升压式直流对直流电压转换电路606将直流电源的电压提升后，传送至二极管608及开关单元610。在本例中，升压式直流对直流电压转换电路606的运作方式与图3所示的升压式直流对直流电压转换器30相似，唯升压式直流对直流电压转换电路606是以一金属氧化半导体晶体管实现二极管306。开关单元610可于电子装置启动时开启，以将升压式直流对直流电压转换电路606所输出的电源供应至芯片616，从而执行相关运作；并于电子装置关机时关闭，以节省电力的消耗，且于电子装置关机时，由升压电路结构(图3中二极管306，或图6中升压式直流对直流电压转换电路606，其是以一金属氧化物半导体晶体管形成体二极管(Body Diode))产生一充电回路通过二极管608并通过电阻612对可充电电池614进行充电。二极管608为单向式开关，当其输入端的电压大于输出端的电压时，二极管608会被打开，以提供电源至计时与存储单元618，并通过电阻612对可充电电池614进行充电。因此，当电源供应装置60有外接电源时(即直流电源插槽600插有交流对直流转换器的输出接头，或电池插槽602插有电池)，电源切换电路604可通过升压式直流对直流电压转换电路606输出电源至计时与存储单元618，并对可充电电池614充电。相反地，当电源供应装置60没有外接电源时，二极管608会关闭，则可充电电池614所储存的电源，会通过电阻612输出至计时与存储单元618，以维持计时与存储单元618的持续运作。换句话说，不论电子装置是否正在使用中或被关掉电源，计时与存储单元618皆可接收到运作所需的电源。此外，由于可充电电池614可于电源供应装置60有外接电源时进行充电，因此使用者不需担心电池没电而导致存于存储芯片里的数据遗失、时间错误等情形发生。

由图6可知，当电源供应装置60有外接电源时，电源切换电路604通过升压式直流对直流电压转换电路606输出电源至计时与存储单元618。由于升压式直流对直流电压转换电路606包含有电容、电感等耦合性组件，其作用类似于一滤波器，因此可吸收或抵消噪声或静电放电所产生的电流脉冲对计时与存储单元618所造成的影响。因此，藉由升压式直流对直流电压转换电路606的保护，计时与存储单元618不会受到静电放电的影响。除此之外，相较于现有技术，本发明可使用较少的二极管，因而减少生产成本。

综上所述，本发明可减少所需的二极管以降低生产成本，更重要的是，藉由直流电源转换模块中的耦合性组件，本发明可防止静电放电及高频噪声对计时与存储单元的影响。因此，计时与存储单元不需包含静电放电保护组件，以简化电路复杂度，降低生产成本，改善现有技术的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (23)

1.一种用于一电子装置的电源供应装置，包含有：

一直流电源输出模块，用以输出一直流电源；

一直流电源转换模块，包含有一输入端耦接于该直流电源输出模块，用以整该直流电源的电压，及一输出端；

一二极管，包含有一输入端耦接于该直流电源转换模块的输出端，及一输出端；

一电荷储存模块，耦接于该二极管的输出端，用以储存电荷；以及

一第一负载单元，耦接于该电荷储存模块。

2.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该直流电源输出模块包含有：

一直流电源插槽，用以嵌合一交流对直流转换器的输出接头；

一电池插槽，用以嵌合一电池；以及

一电源切换电路，耦接于该直流电源插槽、该电池插槽及该直流电源转换模块，用以将该直流电源转换模块切换耦接至该直流电源插槽或该电池插槽。

3.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该直流电源转换模块是一升压式直流对直流电压转换电路，其包含有：

一电感，包含有一第一端耦接于该直流电源输出模块，及一第二端；

一第一开关组件，包含有一第一端耦接于该电感的第二端，一第二端耦接于一系统地端，及一第三端，用以根据该第三端所接收的讯号，将该第一端的讯号导通至该第二端；

一第二开关组件，包含有一第一端耦接于该第一开关组件与该电感，一第二端耦接于该二极管的输入端，用以于该第一端的讯号的电压值大于一第一值时，将该第一端的讯号导通至该第二端；以及

一控制组件，耦接于该第二开关组件的第二端与该第一开关组件的第三端之间，用以根据该第二开关组件的第二端所输出的电源，控制该第一开关组件的开启周期。

4.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该第一开关组件是一金属氧化物半导体晶体管，该第一开关组件的第一端是一漏极，该第一开关组件的第二端是一源极，以及该第一开关组件的第三端是一栅极。

5.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该第二开关组件是一二极管，该第二开关组件的第一端是一N极，以及该第二开关组件的第二端是一P极。

6.如权利要求5所述的电源供应装置，其中该二极管是以一金属氧化物半导体晶体管实现。

7.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该控制组件包含有：

一分压电路，耦接于该第二开关组件的第二端，用以产生一分压；

一参考电压产生器，用以产生一参考电压；

一比较电路，耦接于该分压电路与该参考电压产生器，用以比较该分压与该参考电压；以及

一振荡器，耦接于该比较电路与该第一开关组件的第三端，用以根据该比较电路的比较结果，调整输出至该第一开关组件的第三端的讯号的工作周期。

8.如权利要求7所述的电源供应装置，其中该振荡器是一脉冲宽度调制振荡器。

9.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该直流电源转换模块还包含有一电容，耦接于该直流电源转换模块的输出端与该系统地端之间。

10.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该直流电源转换模块是一降压式直流对直流电压转换电路，其包含有：

一第一开关组件，包含有一第一端耦接于该直流电源输出模块，一第二端，及一第三端，用以根据该第三端所接收的讯号，将该第一端的讯号导通至该第二端；

一第二开关组件，包含有一第一端耦接于一地端，及一第二端耦接于该第一开关组件的第二端，用以于该第一端的讯号的电压值大于一第一值时，将该第一端的讯号导通至该第二端；

一电感，包含有一第一端耦接于该第一开关组件的第二端与该第二开关组件的第一端之间，及一第二端耦接于该二极管的输入端；

一控制组件，耦接于该电感的第二端与该第一开关组件的第三端之间，用以根据该电感的第二端所输出的电源，控制该第一开关组件的开启周期。

11.如权利要求10所述的电源供应装置，其中该第一开关组件是一金属氧化物半导体晶体管，该第一开关组件的第一端是一漏极，该第一开关组件的第二端是一源极，以及该第一开关组件的第三端是一栅极。

12.如权利要求10所述的电源供应装置，其中该第二开关组件是一二极管，该第二开关组件的第一端是一N极，以及该第二开关组件的第二端是一P极。

13.如权利要求12所述的电源供应装置，其中该二极管是以一金属氧化物半导体晶体管实现。

14.如权利要求10所述的电源供应装置，其中该控制组件包含有：

一分压电路，耦接于该电感的第二端，用以产生一分压；

一参考电压产生器，用以产生一参考电压；

一比较电路，耦接于该分压电路与该参考电压产生器，用以比较该分压与该参考电压；以及

一振荡器，耦接于该比较电路与该第一开关组件的第三端，用以根据该比较电路的比较结果，调整输出至该第一开关组件的第三端的讯号的工作周期。

15.如权利要求14所述的电源供应装置，其中该振荡器是一脉冲宽度调制振荡器。

16.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该直流电源转换模块还另包含一电容，耦接于该直流电源转换模块的输出端与该系统地端之间。

17.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该第一负载单元包含有一实时时钟产生模块。

18.如权利要求17所述的电源供应装置，其中该第一负载单元还包含有一储存模块。

19.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该电荷储存模块包含有：

一电阻，其一端耦接于该二极管的输出端；以及

一可充电电池，耦接于该电阻的另一端。

20.如权利要求1所述的电源供应装置，其中该直流电源转换模块的输出端还耦接于一第二负载单元。

21.如权利要求20所述的电源供应装置，其还包含一开关单元，耦接于该直流电源转换模块的输出端与该第二负载单元之间。

22.如权利要求21所述的电源供应装置，其中该开关单元于该电子装置开启时，形成该直流电源转换模块的输出端与该第二负载单元的电流路径。

23.如权利要求20所述的电源供应装置，其中该第二负载单元是一芯片。

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