電源轉換裝置與方法

專利名稱：：電源轉換裝置與方法
技術領域：
：本發明有關一種電源轉換裝置與方法，特別是一種節能與提高電源效率的電源轉換裝置與方法。
背景技術：
：科技日益進步，電子產品不斷的推陳出新為人類帶來更加便利的生活，其中配合現代人的使用習慣，可攜式電子產品日益受到重視。由于可攜式電子產品具有便攜性(portable)、移動性(mobile)等特點，因此可滿足使用者的需求。也就是說，可攜式電子產品不受地點的限制，可讓使用者隨時隨地使用。因此，可攜式電子產品大多以電池提供電力來源，此外通過電源適配器(adaptor)或電源充電器(charger)也可轉換電源插座而提供電子產品所需的電源，并可對電池進行充電。故在可攜式電子產品的廣泛應用下，電源適配器或電源充電器的使用也日趨廣泛。因此，電源適配器或電源充電器的輸出效率與空載所消耗的功率也日益受到重視。特別是空載所消耗的功率，由于完全無法被利用，因此造成了能源的浪費。然而，傳統上的電源適配器或電源充電器，不論輸出端有無負載與的連接，其輸出電壓皆為固定值。也就是說，當電源適配器或電源充電器與電源插座相連后，即使電源輸出接頭并未插入可攜式電子產品，例如手機、個人數字助理(PDA)或筆記本電腦時，電源適配器或電源充電器的輸出電源仍為額定的輸出值。如此，將使得電源適配器或電源充電器的內部產生功率消耗，因而增加空載時所消耗的功率。
發明內容本發明提出一種電源轉換裝置，用以提供輸出電壓至負載，該電源轉換裝置包含偵測模塊及控制模塊。偵測模塊偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態，依據連接狀態產生偵測信號。控制模塊耦接于偵測模塊并接收偵測信號，當偵測信號對應的連接狀態為已連接時，提升輸出電壓至額定電壓值，當偵測信號對應的連接狀態為未連接時，降低輸出電壓至基礎電壓值。本發明亦提出一種電源轉換方法，由電源轉換裝置提供輸出電壓至負載，包含下列步驟偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態，并依據連接狀態產生偵測信號；接收偵測信號；當偵測信號對應的連接狀態為已連接時，提升輸出電壓至額定電壓值；當偵測信號對應的連接狀態為未連接時，降低輸出電壓至基礎電壓值。本發明亦提出一種電源轉換裝置，用以提供輸出電壓至負載，該電源轉換裝置包含開關、阻抗、分壓電路、信號產生電路及控制電路。開關偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態。阻抗耦接于開關，依據連接狀態產生偵測信號。分壓電路耦接于阻抗，依據輸出電壓與偵測信號產生分壓。信號產生電路耦接于分壓電路，依據分壓產生控制信號。控制電路接收并依據控制信號調整輸出電壓的電壓值，當連接狀態為連接時，調整輸出電壓為額定電壓值，當連接狀態為未連接時，調整輸出電壓為低于額定電壓的基礎電壓值。通過本發明所提出的電源轉換裝置或轉換方法，通過偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態，再依據連接狀態而改變電源轉換裝置的輸出電壓，如此即可達到節能與提高電源效率的目的。有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合如后。圖1為本發明電源轉換裝置一實施例的方塊圖；圖2為本發明電源轉換裝置一實施例的電路示意圖；圖3為本發明電源轉換方法的流程圖。具體實施例方式請參照圖1，該圖所示本實施例中電源轉換裝置一實施例的方塊圖。電源轉換裝置1用以提供輸出電壓至負載2，且本發明所提出的電源轉換裝置1的特點在于其中偵測模塊10及控制模塊20兩個元件。再者，本發明所稱的電源轉換裝置1可為電源適配器(adaptor)(charger)。于此，先說明一般電源轉換裝置1具有的元件，首先電源轉換裝置1接收輸入電壓，于此輸入電壓可為交流電，先經過電磁干擾濾波電路Al用以濾除電磁干擾(electromagneticinterference，EMI)。之后將屬于交流電的輸入電壓通過整流電路A2，以進行整流的動作，而整流電路A2可為全波整流器。接著，通過功率因素修正電路A3而修正電源的功率因素(powerfactor)，且通常在電源轉換裝置1的功率為75瓦特以上時，才需進行功率因素的修正。通過開關晶體A4控制傳送至變壓器A5的電壓值，再通過變壓器A5將輸入的電壓值轉換為后端負載2所需的電壓值。變壓器A5轉換后的電壓先經過整流濾波電路A6，將整流后的電壓進行濾波動作，最后再經由電壓調整電路A7以輸出穩定的輸出電壓給負載2。本發明提出在電源轉換裝置1中多增加偵測模塊10，用來偵測電源轉換裝置1與負載2的連接狀態，并依據連接狀態而產生偵測信號。控制模塊20耦接于偵測模塊10，并接收偵測模塊10所產生的偵測信號。當偵測信號所對應的連接狀態為已連接時，控制模塊20將提升輸出電壓至額定電壓值。相對的，當偵測信號所對應的連接狀態為未連接時，控制模塊20將降低輸出電壓至基礎電壓值。舉例說明，假設電源轉換裝置1為一般筆記本電腦所用的電源適配器，其規格大都為將220伏特的交流電(電源插座)轉換為19伏特的直流電，以提供予筆記本電腦。此時，當電源轉換裝置1已與電源插座連接后，偵測模塊10便會偵測電源轉換裝置1的電源輸出接頭是否已與負載2(亦即為筆記本電腦)互相連接。于此，連接狀態可分為兩種情形，第一種情形為電源轉換裝置1已與負載2連接，表示負載2需使用電源轉換裝置1傳遞電源，以提供負載2工作或是充電所用，此時控制模塊20便會提高輸出電壓到一正常的額定電壓值(于此實施例為19伏特)，以供負載2工作所需的電壓值。第二種情形為電源轉換裝置1并沒有與負載2連接，表示負載2還不需電源轉換裝置1傳遞電源，以提供負載2工作或充電所用。此時控制模塊20便會降低輸出電至一基礎電壓值，如此即可達到空載時減少功率消耗的目的。一般電源轉換裝置1皆具有電源指示燈，例如筆記本電腦用的電源適配器具有一LED，當電源適配器與電源插座相連時，LED便會亮起，用以指示已接受輸入電源，而上述的基礎電壓值可為提供電源轉換裝置1的電源指示燈可正常運作的電壓值。也就是說，當偵測模塊10偵測到電源轉換裝置未連接負載2，控制模塊20為了減少功率消耗而降低輸出電壓，本發明提供一實施例，可將輸出電壓降低至電源轉換裝置1的電源指示燈仍可正常運作的電壓值。請參照圖2為電源轉換裝置一實施例的電路示意圖。控制模塊20包含分壓電路22、信號產生電路24及控制電路26。由圖2所示可知，分壓電路22設置于變壓器A5的輸出電壓端，于此稱為變壓器A5的二次側，并依據輸出電壓而由分壓電路22中所包含的兩個電阻R1、R2來產生分壓。信號產生電路24耦接于分壓電路22，依據分壓來產生控制信號。其中，信號產生電路24包含光耦合器241、242。光耦合器241位于變壓器A5的二次側，屬于發送信號用的光耦合器。另一個光耦合器242位于變壓器A5的輸入電壓端，于此稱為變壓器A5的一次側，用以接收光耦合器241所傳送的信號，屬于接收信號用的光耦合器。控制電路26設置于變壓器A5的二次側，耦接于光耦合器242而接收控制信號，并依據控制信號調整輸出電壓的電壓值。請繼續參照圖2，偵測模塊10包含阻抗12及開關14。如圖所示，開關14的一實施例為PMOS晶體管開關，但不以此為限。開關14耦接于阻抗12，并由連接狀態來控制開關14的導通或斷路。其中，開關14的導通或斷路，將使阻抗12與分壓電路22之間為導通或斷路，進而可調整分壓電路22的分壓。舉例說明，假設電源轉換裝置1為一般筆記本電腦所用的電源適配器，電源適配器除了具有與電源插座連接用的插頭外，還具有電源輸出接頭用以與筆記本電腦(亦即負載2)連接，而提供轉換后的電源予筆記本電腦。其中，一般的電源輸出接頭具有一控制接腳，當電源輸出接頭與筆記本電腦相連時，該控制接腳呈現接地狀態，本發明利用此特點進行后續輸出電壓的控制。由圖2所示可知，開關14的柵極由連接狀態所控制，于此可將開關14的柵極連接至上述的控制接腳。因此，當電源轉換裝置1與負載2連接時，造成該控制接腳為接地狀態，使開關14的柵極跟隨接地，因而讓開關14導通。當開關14導通時，將使阻抗12與分壓電路22中的電阻R2互相并聯(兩者并聯電阻值變小)，因而造成分壓電路22中電阻R2的分壓變小。此時，信號產生電路24中光耦合器241的能量會因分壓降低而變小，因此將使得光耦合器242所接收到的能量也變小，也就是說，信號產生電路24此時所產生的控制信號，代表著依據輸出電壓而得到的分壓為變小的情況。當控制電路26接收到表示分壓變小的控制信號后，為了維持輸出電壓的穩定，因此便會將輸出電壓調高。于此，可事先設定電阻R1、電阻R2與阻抗12的電阻值，而使得控制電路26將輸出電壓提升為額定電壓值。另一種情況，當電源轉換裝置1與負載2尚未連接時，將使開關14的柵極不接地，因而讓開關14呈現斷路。當開關14斷路時，將使得阻抗12與分壓電路22中的電阻R2也呈現斷路，因而造成分壓電路22中電阻R2的分壓相對變大。此時，信號產生電路24中光耦合器241的能量會因分壓升高而變大，因此將使得光耦合器242所接收到的能量也變大，也就是說，信號產生電路24此時所產生的控制信號，代表著依據輸出電壓而得到的分壓為變大的情況。當控制電路26接收到表示分壓變大的控制信號后，為了維持輸出電壓的穩定，因此便會將輸出電壓降低。于此，同樣可通過事先設定電阻R1、電阻R2與阻抗12的電阻值，而使得控制電路26將輸出電壓降低為基礎電壓值。請參照圖3，該圖所示為電源轉換方法的流程圖，由電源轉換裝置提供輸出電壓至負載，包含下列步驟。步驟SlO偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態，并依據連接狀態產生偵測信號；步驟S20接收偵測信號；步驟S30當偵測信號對應的連接狀態為已連接時，提升輸出電壓至額定電壓值；步驟S40當偵測信號對應的連接狀態為未連接時，降低輸出電壓至基礎電壓值；上述步驟S30與步驟S40為控制輸出電壓的相關步驟，于此可包含下列步驟依據輸出電壓，產生分壓；依據分壓，產生控制信號；依據控制信號，調整輸出電壓的電壓值。此外，可依據步驟SlO所偵測到的連接狀態，來控制開關，并依據開關的導通或斷路，進而調整上述的分壓。雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉該技術人員，在不脫離本發明的精神所作些許的更動與潤飾，都應涵蓋于本發明的保護范圍內，因此本發明的保護范圍當根據權利要求書所界定的內容為準。權利要求一種電源轉換裝置，用以提供輸出電壓至負載，其特征是，上述電源轉換裝置包含偵測模塊，偵測電源轉換裝置與上述負載的連接狀態，依據上述連接狀態產生偵測信號；以及控制模塊，耦接至上述偵測模塊，當上述控制模塊接收上述偵測模塊送出的偵測信號且上述偵測信號對應的上述連接狀態為已連接時，提升上述輸出電壓至額定電壓值，當上述偵測信號對應的上述連接狀態為未連接時，降低上述輸出電壓至基礎電壓值。2.根據權利要求1所述的電源轉換裝置，其特征是，上述控制模塊包括分壓電路，信號產生電路及控制電路，上述分壓電路依據上述輸出電壓產生分壓，上述信號產生電路耦接上述分壓電路并依據上述分壓產生控制信號至上述控制電路，調整上述輸出電壓的電壓值。3.根據權利要求2所述的電源轉換裝置，其特征是，上述信號產生電路包含光耦合器。4.根據權利要求2所述的電源轉換裝置，其特征是，上述偵測模塊包含阻抗；以及開關，耦接于上述阻抗，由上述連接狀態所控制，使上述阻抗與上述分壓電路之間為導通或斷路，而調整上述分壓電路的上述分壓。5.一種電源轉換方法，由電源轉換裝置提供輸出電壓至負載，其特征是，包含下列步驟偵測電源轉換裝置與上述負載的連接狀態，并依據上述連接狀態產生偵測信號；接收上述偵測信號；當上述偵測信號對應的上述連接狀態為已連接時，提升上述輸出電壓至額定電壓值；以及當上述偵測信號對應的上述連接狀態為未連接時，降低上述輸出電壓至基礎電壓值。6.根據權利要求5所述的電源轉換方法，其特征是，提升或降低上述輸出電壓的步驟，包含依據上述輸出電壓，產生分壓；依據上述分壓，產生控制信號；以及依據上述控制信號，調整上述輸出電壓的電壓值。7.根據權利要求6所述的電源轉換方法，其特征是，還包含下列步驟依據上述連接狀態，控制開關；以及依據上述開關的導通或斷路，調整上述分壓。8.一種電源轉換裝置，用以提供輸出電壓至負載，其特征是，上述電源轉換裝置包含開關，偵測電源轉換裝置與上述負載的連接狀態；阻抗，耦接于上述開關，依據上述連接狀態產生偵測信號；分壓電路，耦接于上述阻抗，依據上述輸出電壓與上述偵測信號產生分壓；信號產生電路，耦接于上述分壓電路，依據上述分壓產生控制信號；以及控制電路，接收并依據上述控制信號調整上述輸出電壓的電壓值，當上述連接狀態為連接時，調整上述輸出電壓為額定電壓值，當上述連接狀態為未連接時，調整上述輸出電壓為低于上述額定電壓的基礎電壓值。9.根據權利要求8所述的電源轉換裝置，其特征是，依據上述偵測信號控制上述阻抗與上述分壓電路之間為導通或斷路，而改變上述分壓電路的阻抗值。10.根據權利要求9所述的電源轉換裝置，其特征是，依據上述分壓電路的上述阻抗值,而調整上述分壓電路的上述分壓。11.根據權利要求8所述的電源轉換裝置，其特征是，上述信號產生電路包含光耦合全文摘要一種電源轉換裝置與方法，其中電源轉換裝置用以提供輸出電壓至負載，該電源轉換裝置包含偵測模塊及控制模塊。偵測模塊偵測電源轉換裝置與負載的連接狀態，依據連接狀態產生偵測信號。控制模塊耦接于偵測模塊并接收偵測信號，當偵測信號對應的連接狀態為已連接時，提升輸出電壓至額定電壓值，當偵測信號對應的連接狀態為未連接時，降低輸出電壓至基礎電壓值。文檔編號H02M3/24GK101826795SQ200910118128公開日2010年9月8日申請日期2009年3月2日優先權日2009年3月2日發明者薛俊生申請人:華碩電腦股份有限公司