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TWI386789B - Three port type AC and DC power supply - Google Patents

Three port type AC and DC power supply Download PDF

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TWI386789B
TWI386789B TW097151184A TW97151184A TWI386789B TW I386789 B TWI386789 B TW I386789B TW 097151184 A TW097151184 A TW 097151184A TW 97151184 A TW97151184 A TW 97151184A TW I386789 B TWI386789 B TW I386789B
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from AC or DC

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

三埠式交直流兩用電源供應器
本發明係關於一種電源供應器，尤指一種三埠式交直流兩用電源供應器。
可攜式電子裝置帶給人們方便之行動生活，但仍礙於電量限制無法長時間使用，因此，必須在電力即將耗盡時，尋找市電電源，目前常見之筆記型電腦即是一例。此外，由於筆記型電腦以市電電源進行充電時，必須額外攜帶一電源供應器，而此一電源供應器通常具有一定的體積，攜帶上仍是一種負擔。
因此，目前已有一種四埠式電源供應器，其除進一步提供一直流電源輸入埠，以於無法取得市電時得與直流電源連接以將之作為替代工作電源之外，更進一步利用此電源供應器作為其它可攜式電子裝置的電源供應器，以將其效用發揮到最大。請參閱第十一圖與第十二圖所示，上述四埠式電源供應器係包含有雙電源輸入端及雙電源輸出端，該四埠式電源供應器可供一筆記型電腦及一USB裝置使用，並包括一交直流轉換電路(51)、一第一直流轉換電路(52)及一第二直流轉換電路(53)；其中該交直流轉換電路(51)又包括一輸入端(511)、一全波整流電路(512)、一功率因數校正電路(513)及一反馳式直流轉換電路(514)及一輸出端(515)，以將一交流電源整流濾波並降壓後輸出一中壓直流電源(例如19伏特)至該輸出端(515)，故當筆記型電腦連接至輸出端(515)，即可取得工作電源；另該第一直流轉換電路(52)係以其輸入端(521)連接該交直流轉換電路(51)的輸出端(515)，以取得該中壓直流電源，並將之降壓為一低壓直流電源後輸出至其一輸出端(522)，當一USB裝置連接至該第一直流轉換電路(52)的輸出端(522)時即可取得工作電源；又該第二直流轉換電路(53)的一輸出端(531)係連接該交直流轉換電路(51)的輸出端(515)，而一輸入端(532)則供一外部直流電源(例如取自車用點煙器的車用電源，約12至16伏特)連接，如此一來，該第二直流轉換電路(53)即可將該外部直流電源升壓至中壓直流電源後，由該交直流轉換電路(51)的輸出端(515)輸出，或是經該第一直流轉換電路(52)轉換後由該第一直流轉換電路(52)的輸出端(522)輸出。
因此，該四埠式電源供應器即可使用交流電源或直流電源，並提供二組不同電壓的直流電源，惟其仍有以下缺點：
1.由於必須使用兩個直流轉換電路(52)(53)，不論使用交流電源或直流電源供電，均有二個以上的電源電路運作因此不但成本較高，且整體電源供應器的體積及耗電量亦必然增加，造成攜帶及使用不方便。
2.由於在無法取得交流市電的環境下，例如車上，要同時使用筆記型電腦及USB裝置的機會較低，因此該四埠式電源供應器以外部直流電源作為供電來源時，對USB裝置供電的實際使用機會並不高，致使增設該第一直流轉換電路(52)之實際效益不如原設計目的。
因此，上述缺點仍有待進一步檢討，並謀求可行的改進方案。
為減少直流轉換電路的使用數目，但仍能令電源供應器於交流電源移除時可正常輸出直流電源，本發明之主要目的在提供一種三埠式交直流兩用電源供應器，其利用該雙向直流轉換電路即可達成使用單一直流轉換電路，令本電源供應器可於交流電源移除時，仍得正常輸出直流電源。
為達成前述目的所採取之主要技術手段係令前述三埠式交直流兩用電源供應器包括：一交直流轉換電路，係具有一輸入端和一輸出端，其中該輸入端係連接一交流電源，由該交直流轉換電路將該交流電源整流濾波並降壓後，由該輸出端輸出一中壓直流電源；一雙向直流轉換電路，其具有一第一輸入輸出端及一第二輸入輸出端，其中該第一輸入輸出端係連接該交直流轉換電路的輸出端，當取得該交直流轉換電路輸出中壓直流電源時，該雙向直流轉換電路將該中壓直流電源轉換為一低壓直流電源後，由該第二輸入輸出端輸出；又當未取得該交直流轉換電路輸出之中壓直流電源，且該第二輸入輸出端取得一外部直流電源時，則該雙向直流轉換電路反向將該外部直流電源轉換成一中壓直流電源，並由該第一輸入輸出端輸出至該交直流轉換電路的輸出端。
利用上述技術手段，本發明僅需使用單一雙向直流轉換電路，而其第二輸入輸出端不但可作為低壓直流電源的輸出端，亦可於交流電源移除時作為一外部直流電源的輸入端；如此一來，本電源供應器可以最簡化電路及低成本實現交直流兩用功能，即以單一雙向直流轉換電路，於交流電源移除時，由同一直流轉換電路對外部直流電源升壓後，使本電源供應器仍得正常輸出中壓直流電源。
關於本發明三埠式交直流兩用電源供應器，請參閱第一圖與第二圖所示，係包括一交直流轉換電路(10)及一雙向直流轉換電路(20)。
上述交直流轉換電路(10)係具有一輸入端(101)和一輸出端(102)，其中該輸入端(101)係透過一插頭(103)連接一交流電源，由該交直流轉換電路(10)將該交流電源整流濾波並降壓後，由該輸出端(102)輸出一中壓直流電源；又該交直流轉換電路(10)之一較佳實施例，係包括：一全波整流電路(11)，係透過該輸入端(101)取得交流電源，並將取得的交流電源整流為一直流電源後輸出；一功率因數校正電路(12)，係連接該全波整流電路(11)，並對該全波整流電路(11)輸出的直流電源進行功率因數校正；及一交換式直流轉換電路(13)，係連接該功率因數校正電路(12)，並對經該功率因數校正電路(12)校正的直流電源降壓後，向該輸出端(102)輸出該中壓直流電源，例如若該輸出端(102)之輸出對象係一筆記型電腦(30)，則該中壓直流電源約為19伏特；又該交換式直流轉換電路(13)之一較佳實施例係為一反馳式(flyback)直流轉換電路。
上述雙向直流轉換電路(20)係具有一第一輸入輸出端(201)及一第二輸入輸出端(202)，其中該第一輸入輸出端(201)係連接該交直流轉換電路(10)的輸出端(102)。又該雙向直流轉換電路(20)如何依據交換式直流轉換電路(13)是否輸出中壓直流電源，決定第一及第二輸入輸出端(201)(202)作為為輸入端或輸出端，容後進一步詳述之。
當取得該交直流轉換電路(10)輸出中壓直流電源時，該雙向直流轉換電路(20)將該中壓直流電源轉換為一低壓直流電源後，由該第二輸入輸出端(202)輸出，例如若該第二輸入輸出端(202)之輸出對象係一USB裝置(40)，則該低壓直流電源約為5伏特；又當未取得該交直流轉換電路(10)輸出之中壓直流電源，且該雙向直流轉換電路(20)係反向由該第二輸入輸出端(202)取得一外部直流電源時，例如若該第二輸入輸出端(202)係連接車用點煙器(40)，故取得約12至16伏特的外部直流電源，經該雙向直流轉換電路(20)轉換為一中壓直流電源後，由該第一輸入輸出端(201)輸出至該交直流轉換電路(10)的輸出端(102)。
又請參閱第三圖所示，該雙向直流轉換電路(20)係包括：一輸出電感(Lout)；一輸出電容(C3)，係連接該輸出電感(Lout)之一端；及一第一電子開關(S2)，其可為MOS電晶體或BJT電晶體，此處係以MOS電晶體舉例，其汲極係連接該交直流轉換電路(10)的輸出端(102)，源極係連接該輸出電感(Lout)之另一端；一第二電子開關(S3)，其可為MOS電晶體或BJT電晶體，此處係以MOS電晶體舉例，其汲極係連接該第一電子開關(S2)的源極及該輸出電感(Lout)，源極則連接該輸出電容(C3)；一控制模組，係具有一第一開關控制端(G2)、一第二開關控制端(G3)、一回授選擇偵測端(VFBS)、一第一回授端(FB2)及一第二回授端(FB3)，於本實施例中該控制模組係以一可程式化處理器(21)為之，其中該回授選擇偵測端(VFBS)係連接該交直流轉換電路(10)之一變壓器(T1)的二次側，以判斷該交直流轉換電路(10)是否有電壓輸出，又該第一開關控制端(G2)和第二開關控制端(G3)係分別連接該第一電子開關(S2)和第二電子開關(S3)的閘極，以分別控制第一電子開關(S2)和第二電子開關(S3)的導通週期，而該第一回授端(FB2)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)，該第二回授端(FB3)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)。
該可程式化處理器(21)係依下列方式運作：
1.順向電源轉換：
若該交直流轉換電路(10)輸出中壓直流電源，則該可程式化處理器(21)可由該回授選擇偵測端(VFBS)得知，此時，即定義該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)作為輸入端，而第二輸入輸出端(202)定義為輸出端，並控制該第一電子開關(S2)作為主動開關，該第二電子開關(S3)作為同步整流開關，使該第一電子開關(S2)及第二電子開關(S3)交替地導通，如此該雙向直流轉換電路(20)即構成一降壓(buck)轉換電路，將該中壓直流電源轉換為低壓直流電源，並配合該第二回授端(FB3)所取得該雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)所輸出之低壓直流電源的電壓準位變化，而藉由調整輸出予該作為主動開關之第一電子開關(S2)的脈波寬度，使輸出之低壓直流電源的電壓準位維持穩定，以將中壓直流電源降壓為一穩定的低壓直流電源後輸出予USB裝置(40)。
2.反向電源轉換：
當該可程式化處理器(21)透過該回授選擇偵測端(VFBS)判斷該交直流轉換電路(10)並未輸出中壓直流電源時，則該可程式化處理器(21)即定義該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)作為輸出端，而第二輸入輸出端(202)定義為輸入端，並控制該第二電子開關(S3)作為主動開關，該第一電子開關(S2)作為同步整流開關，使該第一電子開關(S2)及第二電子開關(S3)交替地導通，如此該雙向直流轉換電路(20)即構成一升壓(boost)轉換電路，將該外部直流電源轉換為中壓直流電源，再配合該第一回授端(FB2)所取得該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)所輸出之中壓直流電源的電壓準位變化，而藉由調整輸出予該作為主動開關之第二電子開關(S3)的脈波寬度，使輸出之中壓直流電源的電壓準位維持穩定，以將外部直流電源升壓為一穩定的中壓直流電源後透過第一輸入輸出端(201)及該交直流轉換電路(10)之輸出端(102)輸出予筆記型電腦(30)。
關於該雙向直流轉換電路(20)的第二實施例，請參閱第四圖所示，其與前述第一實施例大致相同，不同之處在於，本實施例並非使用可程式化處理器作為控制模組，而是使用一雙輸出脈寬調變(PWM)控制器(22)、一整流二極體(D2)、一充電電容(C2)、一電阻(R1)及一回授選擇器(23)組成該控制模組。
該雙輸出PWM控制器(22)具有該第一開關控制端(G2)、該第二開關控制端(G3)及進一步具有一回授輸入端(FB4)，較佳地，可使用編號TL494的積體電路(IC)作為該雙輸出PWM控制器(22)；以TL494IC為例，一般雙輸出PWM控制器(22)通常可送出兩個週期相同的輸出訊號，且根據直流轉換電路之操作原理可知，該兩電子開關(S2)(S3)必定不能同時導通，故操作第一電子開關(S2)和第二電子開關(S3)導通之責任週期(duty cycle)最大只可能為50%；因此，若該第一電子開關(S2)於順向電源轉換狀態下，作為主動開關導通之責任週期小於50%，則該第二電子開關(S3)必然不會與該第一電子開關(S2)交替地導通，故此時該第二電子開關(S3)充其量只能稱做整流開關，反之於反向電源轉換狀態下亦然。
較佳地，假設該中壓直流電源為19伏特，該雙向直流轉換電路(20)之第二輸入輸出端(202)所欲輸出的低壓直流電源係為5伏特，而該雙向直流轉換電路(20)之第二輸入輸出端(202)所取得外部直流電源之電壓範圍在12至16伏特(例如車內點煙器)之間，則依照降壓電路及升壓電路之輸入電壓、輸出電壓及主動開關導通關閉週期的關係式(降壓電路：；升壓電路：)可知：當該雙向直流轉換電路(20)作為降壓電路用時，由於該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)作為輸入端，第二輸入輸出端(202)作為輸出端，故該作為主動開關的第一電子開關(S2)之責任週期為5/19=0.26%；當該雙向直流轉換電路(20)作為升壓電路用時，該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)作為輸出端，第二輸入輸出端(202)作為輸入端，故該作為主動開關的第二電子開關(S3)之責任週期原應為1-(12/19)=0.37%。因此，雖該第一電子開關(S2)和第二電子開關(S3)的責任週期在50%以下，仍可將12至16伏特的外部直流電源升壓制中壓直流電源的19伏特。
該整流二極體(D2)的陽極係作為回授選擇偵測端(VFBS)連接該交直流轉換電路(10)。
該充電電容(C2)係連接該整流二極體(D2)的陰極。
該電阻(R1)係與該充電電容(C2)並聯連接。
該回授選擇器(23)係具有一選擇輸入端(Vin)、該第一回授端(FB2)、該第二回授端(FB3)及一回授輸出端(FB)，其中該選擇輸入端(Vin)係連接該充電電容(C2)及電阻(R1)，該第一回授端(FB2)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)，該第二回授端(FB3)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)，該回授輸出端(FB)係連接該雙輸出PWM控制器(22)的回授輸入端(FB4)；請進一步參閱第五A圖所示，該回授選擇器(23)可為一電晶體開關(S4)，其閘極係作為該選擇輸入端(Vin)，源極係作為該第一回授端(FB2)和回授輸出端(FB)，而汲極係作為該第二回授端(FB3)。
由於該雙輸出PWM控制器(22)並不能判斷究竟是否有交流電源輸入本電源供應器，因此，由該回授選擇器(23)判斷並決定係提供第一或第二輸入輸出端之回饋電路予該雙輸出PWM控制器(22)之回授輸入端(FB4)。關於其工作原理，請進一步配合參閱第四圖與第五B圖所示：
1.當交流電源正常輸入本電源供應器時，該交換式直流轉換電路(13)之一PWM控制器自其一脈波輸出端(G1)輸出方波以控制該交換式直流轉換電路(13)之一主動開關(S1)工作時，該交換式直流轉換電路(13)之線圈(T1)二次側上的電壓約為於該交換式直流轉換電路(13)所輸出之中壓直流電源，而該整流二極體(D2)、充電電容(C2)及電阻(R1)則構成一整流電路，由該交換式直流轉換電路(13)之線圈(T1)二次側上的電壓對該充電電容(C2)充飽(如第五B圖中介於時間t0至t4之間)，如此一來，該充電電容(C2)所輸出之電流流經該電阻(R1)所形成之跨壓，將輸入第五A圖中電晶體(S4)的閘極(即回授選擇器(23)的選擇輸入端(Vin))，使電晶體(S4)導通，故此時該電晶體(S4)汲極(即回授選擇器(23)的第二回授端(FB3))所取得雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)輸出的低壓直流電源將透過該回授輸出端(FB)送至雙輸出PWM控制器(22)的回授輸入端(FB4)，令該雙輸出PWM控制器(22)得以藉由調整輸出予該作為主動開關之第一電子開關(S2)的脈波寬度，使輸出之低壓直流電源的電壓準位維持穩定。
2.當交流電源移除時，該交換式直流轉換電路(13)之PWM控制器即停止其脈波輸出端(G1)輸出方波，則該交換式直流轉換電路(13)之線圈(T1)二次側上將不再有電壓，因此該充電電容(C2)即會持續放電，當充電電容(C2)之跨壓不足以導通第五A圖中電晶體(S4)(即該回授選擇器(23))時(如第五B圖中時間t5之後)，故此時該電晶體(S4)源極(即回授選擇器(23)的第一回授端(FB2))所取得雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)輸出的中壓直流電源將透過該回授輸出端(FB)送至雙輸出PWM控制器(22)的回授輸入端(FB4)，令該雙輸出PWM控制器(22)得以藉由調整輸出予該作為主動開關之第二電子開關(S3)的脈波寬度，使輸出之中壓直流電源的電壓準位維持穩定。
又請配合參閱第六圖及第七A圖至第七C圖所示，第六圖中的時間t0至t4之間是一完整週期，時間t0至t2之間是50%的週期，時間t2至t4之間是50%的週期，當交直流轉換電路(10)輸出中壓直流電源且該第二輸入輸出端(202)並未取得外部直流電源時，該雙輸出PWM控制器(22)之第一開關控制端(G2)及第二開關控制端(G3)係輸出責任週期為26%的輸出訊號，且配合該回授選擇器(23)的第二回授端(FB3)所取得雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)輸出的低壓直流電源透過該回授輸出端(FB)送至雙輸出PWM控制器(22)的回授輸入端(FB4)，因此該雙向直流轉換電路(20)即構成一降壓轉換電路；其中：於時間t1至t2之間，該第一電子開關(S2)導通而第二電子開關(S3)關閉，故電流流經第一電子開關(S2)、輸出電感(Lout)後輸出至第二輸入輸出端(202)(如第七A圖所示)；於時間t2至t3之間，該兩電子開關(S2)(S3)皆關閉，故電流流經輸出電感(Lout)、第二輸入輸出端(202)及第二電子開關(S3)的本質二極體(body diode)(如第七B圖所示)；於時間t3至t4之間，該第一電子開關(S2)仍關閉，但第二電子開關(S3)導通，故電流流經輸出電感(Lout)、第二輸入輸出端(202)及第二電子開關(S3)(如第七C圖所示)。
又請配合參閱第八圖及第九A圖至第九C圖所示，第八圖中的時間t0至t4之間是一完整週期，時間t0至t2之間是50%的週期，時間t2至t4之間是50%的週期，當交直流轉換電路(10)並未輸出中壓直流電源且該第二輸入輸出端(202)取得外部直流電源時，該雙輸出PWM控制器(22)之第一開關控制端(G2)及第二開關控制端(G3)係輸出責任週期為37%的輸出訊號，且配合該回授選擇器(23)第一回授端(FB2)所取得雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)輸出的中壓直流電源透過該回授輸出端(FB)送至雙輸出PWM控制器(22)的回授輸入端(FB4)，因此該雙向直流轉換電路(20)即構成一升壓轉換電路；其中：於時間t1至t2之間，該第二電子開關(S3)導通而第一電子開關(S2)關閉，故電流流經輸出電感(Lout)及第二電子開關(S3)(如第九A圖所示)；於時間t2至t3之間，該兩電子開關(S2)(S3)皆關閉，故電流流經輸出電感(Lout)、第一電子開關(S2)的本質二極體及第一輸入輸出端(201)(如第九B圖所示)；於時間t3至t4之間，該第二電子開關(S3)仍關閉，但第一電子開關(S2)導通，故電流流經輸出電感(Lout)、第一電子開關(S2)及第一輸入輸出端(201)(如第九C圖所示)。
又關於該該雙向直流轉換電路(20)的第三實施例，請參閱第六圖所示，其與前述第二實施例大致相同，不同之處在於，本實施例並非使用雙輸出脈寬調變控制器和回授選擇器，而是使用一升壓控制器(24)及一降壓控制器(25)，其中：該升壓控制器(24)係具有一致能端(enable)、該第一回授端(FB2)、該第一開關控制端(G2)及該第二開關控制端(G3)，其中該致能端(enable)係透過一反向器(26)連接該充電電容(C2)，該第一回授端(FB2)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第一輸入輸出端(201)，該第一開關控制端(G2)係連接該第一電子開關(S2)，該第二開關控制端(G3)係連接該第二電子開關(S3)；該降壓控制器(25)係具有一致能端(enable)、該第二回授端(FB3)、該第一開關控制端(G2)及該第二開關控制端(G3)，其中該致能端(enable)係連接該充電電容(C2)及電阻(R1)，該第二回授端(FB3)係連接該雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)，該第一開關控制端(G2)係連接該第一電子開關(S2)，該第二開關控制端(G3)係連接該第二電子開關(S3)；當交流電源正常時，因該交換式直流轉換電路(13)之線圈(T1)二次側上的電壓將對該充電電容(C2)充電，因此該升壓控制器(24)之致能端(enable)將偵測到低準位的電壓，而該降壓控制器(25)的致能端(enable)則偵測到高準位的電壓，此時該升壓控制器(24)不工作，而該降壓控制器(25)正常運作，該降壓控制器(25)控制該第一電子開關(S2)作為主動開關及該第二電子開關(S3)作為同步整流開關而交替地導通，如此該雙向直流轉換電路(20)即以降壓轉換電路運作；當交流電源移除時，因該交換式直流轉換電路(13)之線圈(T1)二次側上不再有電壓，故該充電電容(C2)開始放電，當充電電容(C2)放電一段時間後，該升壓控制器(24)之致能端(enable)將偵測到高準位的電壓，而該降壓控制器(25)的致能端(enable)則偵測到低準位的電壓，此時該降壓控制器(25)不工作，而該升壓控制器(24)正常運作，該升壓控制器(24)控制該第二電子開關(S3)作為主動開關及該第一電子開關(S2)作為同步整流開關而交替地導通，如此該雙向直流轉換電路(20)以升壓轉換電路運作。
上述雙向直流轉換電路(20)的第三實施例雖無第二實施例般，必須將第一電子開關(S2)和第二電子開關(S3)導通之責任週期操作在50%以下的限制，但因必須較第二實施例多使用一個PWM控制器，故有著成本增加的缺點，反觀第二實施例中所採用的雙向直流轉換電路(20)，則可利用現有PWM控制器本就具備、但從未如本發明第二實施例般應用的雙輸出特性，而以單一PWM控制器達成。因此，使用者可視情況與需求，採用最適當的方式加以實現。
由上述可知，該雙向直流轉換電路(20)的第二輸入輸出端(202)可作為低壓直流電源的輸出端，或於交流電源移除時，作為一外部直流電源的輸入端，並利用該雙向直流轉換電路(20)可順向作為降壓轉換電路，反向可作為升壓轉換電路的特性，而於交流電源移除時，得將外部直流電源升壓為中壓直流電源後輸出。
惟本發明雖已於前述實施例中所揭露，但並不僅限於前述實施例中所提及之內容，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
綜上所述，本發明已具備顯著功效增進，並符合發明專利要件，爰依法提起申請。
(10)．．．交直流轉換電路
(101)．．．輸入端
(102)．．．輸出端
(103)．．．插頭
(11)．．．全波整流電路
(12)．．．功率因數校正電路
(13)．．．交換式直流轉換電路
(20)．．．雙向直流轉換電路
(201)．．．第一輸入輸出端
(202)．．．第二輸入輸出端
(21)．．．可程式化處理器
(22)．．．雙輸出脈寬調變控制器
(23)．．．回授選擇器
(24)．．．升壓控制器
(25)．．．降壓控制器
(30)．．．筆記型電腦
(40)．．．USB裝置或車用點煙器
(51)．．．交直流轉換電路
(511)．．．輸入端
(512)．．．全波整流電路
(513)．．．功率因數校正電路
(514)．．．反馳式直流轉換電路
(515)．．．輸出端
(52)．．．第一直流轉換電路
(521)．．．輸入端
(522)．．．輸出端
(53)．．．第二直流轉換電路
(531)．．．輸出端
(532)．．．輸入端
第一圖：係本發明之一較佳實施例的外觀圖。
第二圖：係本發明之功能方塊圖。
第三圖：係本發明中一雙向直流轉換電路之第一實施例的電路圖。
第四圖：係本發明中雙向直流轉換電路之第二實施例的電路圖。
第五A圖：係第四圖中一回授選擇器的電路圖。
第五B圖：係第四圖中一交換式直流轉換電路之一脈寬調變控制器、一交換式直流轉換電路之一線圈二次側上的電壓及回授選擇器之一選擇輸入端上的波形圖。
第六圖：係第四圖中一雙輸出脈寬調變(PWM)控制器之第一開關控制端(G2)及第二開關控制端(G3)的一輸出波形圖。
第七A至第七C圖：係本發明中雙向直流轉換電路之第二實施例的降壓操作模式圖。
第八圖：係第四圖中一雙輸出脈寬調變(PWM)控制器之第一開關控制端(G2)及第二開關控制端(G3)的另一輸出波形圖。
第九A至第九C圖：係本發明中雙向直流轉換電路之第二實施例的升壓操作模式圖。
第十圖：係本發明中雙向直流轉換電路之第三實施例的電路圖。
第十一圖：係既有具雙電源輸入端及雙電源輸出端之電源供應器的外觀圖。
第十二圖：係既有具雙電源輸入端及雙電源輸出端之電源供應器的功能方塊圖。
(10)．．．交直流轉換電路
(101)．．．輸入端
(102)．．．輸出端
(11)．．．全波整流電路
(12)．．．功率因數校正電路
(13)．．．交換式直流轉換電路
(20)．．．雙向直流轉換電路
(201)．．．第一輸入輸出端
(202)．．．第二輸入輸出端
(30)．．．筆記型電腦
(40)．．．USB裝置或車用點煙器

Claims (10)

  1. 一種三埠式交直流兩用電源供應器，係包括：一交直流轉換電路，係具有一輸入端和一輸出端，其中該輸入端係連接一交流電源，由該交直流轉換電路將該交流電源整流濾波並降壓後，自該輸出端輸出一中壓直流電源；一雙向直流轉換電路，其具有一第一輸入輸出端及一第二輸入輸出端，其中該第一輸入輸出端係連接該交直流轉換電路的輸出端，當取得該交直流轉換電路輸出中壓直流電源時，該雙向直流轉換電路將該中壓直流電源轉換為一低壓直流電源後，由該第二輸入輸出端輸出；又當未取得該交直流轉換電路輸出之中壓直流電源，且該第二輸入輸出端取得一外部直流電源時，則該雙向直流轉換電路反向將該外部直流電源轉換成一中壓直流電源，並由該第一輸入輸出端輸出至該交直流轉換電路的輸出端，其中，雙向直流轉換電路係包括：一輸出電感；一輸出電容，係連接該輸出電感之一端；及一第一電子開關，係連接該交直流轉換電路的輸出端和輸出電感之另一端；一第二電子開關，係連接該第一電子開關、該輸出電感及輸出電容；一控制模組，係具有：一第一開關控制端，係連接該第一電子開關；一第二開關控制端，係連接該第二電子開關； 一回授選擇偵測端，係連接該交直流轉換電路，令該控制模組判斷該交直流轉換電路是否有電壓輸出；一第一回授端，係連接該雙向直流轉換電路的第一輸入輸出端；一第二回授端，係連接該雙向直流轉換電路的第二輸入輸出端；該控制模組於偵測該交直流轉換電路有輸出中壓直流電源，即操作該第一電子開關作為降壓轉換電路的主動開關；該控制模組於偵測交直流轉換電路未輸出中壓直流電源，且自該第二輸入輸出端收到外部直流電源時，即操作該第二電子開關作為升壓轉換電路的主動開關。
  2. 如申請專利範圍第1項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該控制模組係為一可程式化處理器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該控制模組係包括：一雙輸出脈寬調變(PWM)控制器，具有該第一開關控制端、該第二開關控制端及進一步具有一回授輸入端；一整流二極體，其陽極係作為回授選擇偵測端而連接該交直流轉換電路；一充電電容，係連接該整流二極體的陰極；一電阻，係與該充電電容並聯連接；及一回授選擇器，係具有一選擇輸入端、該第一回授端、 該第二回授端及進一步具有一回授輸出端，其中該選擇輸入端係連接該充電電容及電阻，該第一回授端係連接該雙向直流轉換電路的第一輸入輸出端，該第二回授端係連接該雙向直流轉換電路的第二輸入輸出端，該回授輸出端係連接該雙輸出PWM控制器的回授輸入端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該回授選擇器係為一電晶體開關，其閘極係作為該選擇輸入端，源極係作為該第一回授端和回授輸出端，而汲極係作為該第二回授端。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該雙輸出PWM控制器操作第一電子開關和第二電子開關導通之責任週期(duty cycle)為50%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該控制模組係包括：一整流二極體，其陽極係作為回授選擇偵測端而連接該交直流轉換電路；一充電電容，係連接該整流二極體的陰極；一電阻，係與該充電電容並聯連接；及一升壓控制器，係具有一致能端、該第一回授端、該第一開關控制端及該第二開關控制端，其中該致能端係透過一反向器連接該充電電容，該第一回授端係連接該雙向直流轉換電路的第一輸入輸出端，該第一開關控制端係連接該第一電子開關，該第二開關控制端係連接該第二電子開關；一降壓控制器，係具有一致能端、該第二回授端、該 第一開關控制端及該第二開關控制端，其中該致能端係連接該充電電容及電阻，該第二回授端係連接該雙向直流轉換電路的第二輸入輸出端，該第一開關控制端係連接該第一電子開關，該第二開關控制端係連接該第二電子開關。
  7. 如申請專利範圍第1、2、3、4或6項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該交直流轉換電路係包括：一全波整流電路，係透過該輸入端取得交流電源，並將取得的交流電源整流為一直流電源後輸出；一交換式直流轉換電路，係連接該全波整流電路，並將該全波整流電路輸出的直流電源降壓後，向該輸出端輸出該中壓直流電源。
  8. 如申請專利範圍第5項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該交直流轉換電路係包括：一全波整流電路，係透過該輸入端取得交流電源，並將取得的交流電源整流為一直流電源後輸出；一交換式直流轉換電路，係連接該全波整流電路，並將該全波整流電路輸出的直流電源降壓後，向該輸出端輸出該中壓直流電源。
  9. 如申請專利範圍第1、2、3、4或6項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該交直流轉換電路係包括：一全波整流電路，係透過該輸入端取得交流電源，並將取得的交流電源整流為一直流電源後輸出；一功率因數校正電路，係連接該全波整流電路，並對該全波整流電路輸出的直流電源進行功率因數校正；及一交換式直流轉換電路，係連接該功率因數校正電 路，並對經該功率因數校正電路校正的直流電源降壓後，向該輸出端輸出該中壓直流電源。
  10. 如申請專利範圍第5項所述三埠式交直流兩用電源供應器，該交直流轉換電路係包括：一全波整流電路，係透過該輸入端取得交流電源，並將取得的交流電源整流為一直流電源後輸出；一功率因數校正電路，係連接該全波整流電路，並對該全波整流電路輸出的直流電源進行功率因數校正；及一交換式直流轉換電路，係連接該功率因數校正電路，並對經該功率因數校正電路校正的直流電源降壓後，向該輸出端輸出該中壓直流電源。
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