電源供應裝置及其電源轉換組件的制作方法

專利名稱：電源供應裝置及其電源轉換組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源轉換組件，尤其涉及一種配合電源適配器使用且經過切換調 整將其輸出電源分別轉換成多種不同規格的直流電源，以供電予不同對象的轉換套件。
背景技術：
絕大多數的攜帶式電子設備，都是利用蓄電池供應直流工作電源，除此以外，也可 利用外部的電源適配器供電，并用以對蓄電池進行充電。如圖8所示，為目前市面上常見的 電源適配器(adapter) 80，其上分設有一交流電源線81及一直流電源線82，其中交流電源 線81可通過插頭插接于市電插座取得交流電源，經過電源適配器80內部電路的整流降壓 而產生直流工作電源，并由直流電源線82送出，該直流電源線82另端設有一特定規格的接 頭83，供插接至用電的電子設備上。前述的用電方式在日常生活中以習以為常，但卻有不便與不符合經濟效益的情 況。原因在于目前各大廠商開發上市的電子裝置，其用電規格并不一致，連帶的使配合使 用的電源適配器舉凡電壓規格、接頭形式等方面均不相同，此種狀況以筆記型電腦、手機等 電子裝置最常見，以筆記型電腦為例，各家廠牌筆記型電腦要求的電源規格不一而足，例如 15V、16V、17V、18V、19V及20V等，其意味不同的筆記型電腦均配備專用的電源適配器及專 屬規格的接頭，因彼此間無法共用，資源的重復浪費是非常容易發生的。再者，前述的電源適配器因專用于特定的設備，故除了產生特定規格的直流電源 供應給特定的對象，即別無他用，事實上一般人在日常生活中使用直流電源的場合很多，針 對不同的場合采購不同的電源適配器，其資源浪費的程度即可想而知；另者，若同時擁有多 數種電源適配器，在保管及使用上都會產生極大的困擾。由上述可知，現有電源適配器的應 用方式存在重復浪費資源及可能造成使用不便等問題，有待進一步謀求可行的相應方案。

發明內容
本發明的目的在于，解決現有電源適配器電壓規格、接頭形式等方面均不相同，無 法通用的技術問題。為達成前述目的本發明提供電源轉換組件，包括一內設電源調節電路的轉換盒、 一轉換導線及一個以上的轉接插頭；其中該轉換盒上設有一多段開關、一電源輸入部、一電源輸出部及一個以上的接口部， 且分別與轉換盒內部一電源調節電路連接；該電源調節電路包括一直流對直流轉換單元，設于所述電源輸入部與電源輸出部之間；一反饋調節單元，包含該多段開關，設于所述直流對直流轉換單元與電源輸出部 之間，以調節直流對直流轉換單元的輸出電壓；一降壓轉換單元，設于所述電源輸入部及接口部之間。前述的電源轉換組件可配合現有的電源適配器使用，主要令電源適配器的電源輸
4出端與轉換盒上的電源輸入部連接，又令轉換導線與轉換盒上的電源輸出部連接，使用者 可依其需要切換多段開關以選擇所需規格的直流電源，并可選擇一匹配的轉接插頭安裝在 轉換導線的另端，供與用電設備連結，藉此，轉換盒內部的電源調節電路將隨多段開關的設 定，將由電源輸入部送出的直流電源轉換調整成設定規格的直流電源，而由電源輸出部、轉 換導線、轉接插頭送至用電設備。除此以外，轉換盒上提供至少一組的接口部，供用電設備 利用接口連接器與接口部連結，以取得直流工作電源。本發明的技術效果在于，在提供一種配合電源適配器使用的電源轉換組件，其可 將原電源適配器輸出的直流電源依使用者的切換，調整成各種不同規格的電源，并提供多 組轉接插頭以配合不同的用電設備。由于本發明的電源轉換組件可配合現有的電源適配 器，并將所輸出特定規格的直流電源轉換為各種不同規格，以分別供應給不同的對象，藉此 可充分利用現有資源，且可減少同時擁有多組電源適配器所造成使用上的困擾。除此以外， 也提供一通過接口部供電的技術手段，而在用電選擇上更具有彈性。


圖1為本發明一較佳實施例的立體圖；圖2為本發明一較佳實施例中轉換導線的組合方式示意圖；圖3為本發明的電路圖；圖4為本發明一較佳實施例的使用狀態示意圖；圖5為本發明又一較佳實施例配合使用電源適配器的一可行實施例圖；圖6為本發明又一較佳實施例配合使用電源適配器的另一可行實施例圖；圖7為本發明再一較佳實施例的立體圖；圖8為現有電源適配器的立體圖。附圖標記說明10-轉換盒；11、11，-電源輸入部；12-電源輸出部；13-接口部；14-多段開關； 20-轉換導線；21-插頭；22-接頭；23、27_轉接插頭；30-直流對直流轉換單元；31-脈寬 調變控制器；32-電子開關；33-飛輪二極管；34-輸出電感；35-輸出電容；36-旁路開關； 37-輸入電容；40-反饋調節單元；41-分壓電路；50-降壓轉換單元；51-直流對直流轉換 器;80、80，、80，，_電源適配器；801,801"-電源輸出部；802”-電源輸入部；81,81'-交流 電源線；811’ -市電插頭；812’ -轉接插頭；82、82’ -直流電源線；821-插頭；822、83_接頭
具體實施例方式關于本發明的一較佳實施例，首先請參閱圖1所示，主要于一轉換盒10上分設有 一電源輸入部11、一電源輸出部12、一個以上的接口部13及一可切換的多段開關14 ；其中 電源輸入部11供與電源適配器的電源輸出端連接，該電源輸出部12則可拆卸地連接一轉 換導線20，該轉換導線20 —端設有與一電源輸出部12匹配的插頭21，另端設有一接頭22， 供與一轉接插頭23套接并構成電連接；又請參閱圖2所示，該轉換導線20另端的接頭22 可替換地與不同的轉接插頭24-27連接，各轉接插頭23-27 —端與接頭22匹配，可相互套 接并構成電連接，各轉接插頭23-27另端分別具有規格互異的設備接頭，供插接至用電設 備。又于本實施例中，該轉換盒10上設有兩個接口部13，該接口部13并為一通用串行總線(USB)接口，其上具有一組電源端子，可對通過匹配接口連接器連接的用電設備供應5V的 直流電源。又轉換盒10內設有一電源調節電路，且分別與前述電源輸入部11、電源輸出部 12、接口部13及多段開關14連接，請參閱圖3所示，該電源調節電路包括一直流對直流轉換單元30，主要由一脈寬調變控制器31、一電子開關32、一輸入 電容37、一飛輪二極管33、一輸出電感34、一輸出電容35及一旁路開關36，該電子開關32 尤指一晶體管，該晶體管的發射極、集電極分別與前述電源輸入部11、電源輸出部12連接， 其基極則與脈寬調變控制器31的一輸出端連接，以便由脈寬調變控制器31通過電子開關 32控制輸出至電源輸出部12的電源電壓；又脈寬調變控制器31具有一非反相輸入端(接 腳1)，當該非反相輸入端上的電位改變時，將使脈寬調變控制器31改變驅動信號的脈寬， 從而調節了送出至電源輸出部12的電源電壓。另對于所屬技術領域具有通常知識者而言， 基于選用集成電路的型號不同時，也可通過改變其正相輸入端的電位，以調節輸出電壓。再者，該旁路開關36跨接于電源輸入部11與電源輸出部12之間，并受控于前述 的多段開關14，當旁路開關36導通時，將令使送入電源輸入部11的直流電源直接送至電源 輸出部12，例如輸入的直流電源為20V時，可通過前述旁路方式使電源輸出部12直接輸出 20V的直流電源，以避免輸入20V電壓仍轉換20V輸出電壓所衍生的低轉換效率問題。于本 實施例中，旁路開關36由一 PM0S的場效應晶體管所構成，其源極、漏極分別與電源輸入部 11、電源輸出部12連接，其柵極則與多段開關14其中一開關接點連接。于本實施例中，前述直流對直流轉換單元30配合飛輪二極管33、輸出電感34及輸 出電容35以構成一降壓型轉換器(buck converter)，除此以外，其也可為一升壓型轉換器 (boost converter)及降壓-升壓型轉換器(buck-boostconverter)。一反饋調節單元40，設于前述電源輸出部12與前述脈寬調變控制器31的比較端 之間，該反饋調節單元40包含一分壓電路41、前述多段開關14及多個調整電阻R3-R8，其 中分壓電路41由電阻Rl，R2組成，兩電阻Rl，R2的分壓節點分別與前述脈寬調變控制器 31的非反相輸入端連接，又電阻R1的另端連接電源輸出部12，而各調整電阻R3-R8分別為 不同阻值，其一端與分壓電路41的分壓節點連接，另端則分別與多段開關14上各個開關接 點連接，該多段開關14的共同端接地，當多段開關14的共同端與不同開關接點上的調節電 阻R3-R8連接時，將使分壓電路41產生不同的分壓阻抗，從而在分壓節點上產生不同的電 位，并反饋至直流對直流轉換單元30的脈寬調變控制器31的非反相輸入端，根據分壓公式
V。= Vref(1 + H)以改變直流對直流轉換單元30的輸出電壓，使用者可依其需要通過多段
開關14的切換，選擇所需電壓的直流電源(例如輸出直流電源為19V，可經多段開關14選 擇切換為18-15V)。再者，多段開關14以其一個開關接點G與前述旁路開關36的柵極連 接，當使用者切換至該段位時，將使旁路開關36柵極接地而導通，使輸入的19V直流電源直 接輸出至電源輸出部12，以避免轉換效率低的問題。一降壓轉換單元50，設于前述電源輸入部11與接口部13之間，主要由一具有脈寬 調變(PWM)功能的直流對直流轉換器51配合飛輪二極管D3、輸出電感L10及輸出電容C29 等所構成一降壓型轉換電路，一般由電源輸入部1送入的直流電源為相對高壓(例如20V， 19V等)，其經過降壓轉換單元50進行降壓轉換及穩壓后，供應給接口部13 — 5V的直流電 源，并符合該接口部13的電源規格，如前所述，該接口部13為一 USB接口部，其上具有一組電源端子(V+，V-)，可供應5V的直流電源，當用電設備通過USB接口連接器插接至轉換盒 10上的接口部13，該用電設備即可通過接口部13取得5V的直流電源。由上述說明可了解本發明一較佳實施例的外部構造、內部電路結構及其工作原 理，至于其使用方式詳如以下所述首先請參閱圖4所示，主要令前述電源轉換組件配合現有的電源適配器80使用， 意即使用者可利用前述電源轉換組件配合原來擁有的電源適配器80取得不同規格的電 源，而適用在不同的用電設備上，其主要令一電源適配器80的直流電源線82插接至轉換 盒10上的電源輸入部11，又令轉換導線20 —端的插頭21插接至轉換盒10上的電源輸出 部12，接著選擇一與用電設備電連接器匹配的轉接插頭23套接在轉換導線20另端的接頭 22上，以便利用該轉接插頭23與用電設備連結，另一方面，使用者可依其需要切換多段開 關14以選擇所需規格的直流電源，而該轉換盒10內部的電源調節電路將電源輸入部送出 的直流電源轉換調整成多段開關14所選擇規格的直流電源，而由電源輸出部12、轉換導線 20、轉接插頭23送至用電設備。由于提供多個種規格電壓及轉接插頭可供選擇，故消費者 可充分運用原有的電源適配器，滿足在不同場合對于直流電源的不同需求。又目前市面上有許多小電器為采用USB接口連接器作為電源取得接口，而本發明 轉換盒上提供可供電的接口部，讓消費者使用所述小電器時，在電源取得上提供另外一種 選擇。再者，與前述電源轉換組件配合使用的電源適配器80，其直流電源線82除以固定 形式設于電源適配器80上外，也可采可拆卸的組合方式連結，如圖5所示，該電源適配器 80 ’上設有一電源輸出部801，供與一直流電源線82 ’連接，該直流電源線82 ’ 一端設有與電 源輸出部801匹配的插頭821，另端則設有與轉換盒10上電源輸入部11匹配的接頭822， 藉此，該直流電源線82’也可視需要與電源適配器80’組合或分離。除直流電源線82’，其交流電源線81也可采取相同的可拆卸式設計，請參閱圖6 所示，該電源適配器80”上設有一電源輸入部802”及一電源輸出部801”，于本實施例中， 該電源輸入部802，，為一交流電源插座，其提供一交流電源線81’以可拆卸方式連接該電源 輸入部802 ”，基于前述需求，該交流電源線81，一端設有一市電插頭811’，供插接至市電插 座上以取得交流電源，其另端設有一與電源適配器80”上電源輸入部802”匹配的轉接插頭 812’，藉此令電源適配器80”與交流電源線81’間采取可拆卸方式相互連接。再請參閱圖7所示，為本發明又一較佳實施例，該轉換盒10的構造與前一實施例 大致相同，不同處在于該轉換盒10的電源輸入部11’與前述轉換導線20的接頭22匹配， 換言之，該轉換盒10的電源輸入部11’與電源輸出部12可采用相同形式的轉換導線20分 別與電源適配器80’、80”的電源輸出部801、801”及轉接插頭23-27連接，在導線的選用上 更加單純且方便使用。以上對本發明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業技術人員理解，在權利要 求限定的精神與范圍之內可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發明的 保護范圍內。
權利要求
一種電源轉換組件，其特征在于，所述電源轉換組件包括一內設電源調節電路的轉換盒、一轉換導線及一個以上的轉接插頭；該轉換盒上設有一多段開關、一電源輸入部、一電源輸出部及一個以上的接口部，且分別與轉換盒內部一電源調節電路連接，該電源調節電路包括一直流對直流轉換單元，設于所述電源輸入部與電源輸出部之間；一反饋調節單元，包含該多段開關，設于所述直流對直流轉換單元與電源輸出部之間，以調節直流對直流轉換單元的輸出電壓；一降壓轉換單元，設于所述電源輸入部及接口部之間。
2.如權利要求1所述的電源轉換組件，其特征在于，該直流對直流轉換單元，由該脈寬 調變控制器、一電子開關及一旁路開關組成，該電子開關設于該電源輸入部與該電源輸出 部之間，該電子開關導通與否受控于一脈寬調變控制器；該旁路開關跨接于該電源輸入部 與該電源輸出部之間，并由該多段開關其中一開關接點控制其通斷。
3.如權利要求2所述的電源轉換組件，其特征在于，該反饋調節單元包含一分壓電路、 該多段開關及多個調整電阻，其中該多段開關具有多個開關接點及一共同端，該分壓電路 由兩電阻組成，兩電阻的分壓節點分別與所述脈寬調變控制器的一輸入端連接，各調整電 阻分別為不同阻值，其一端與分壓電路的分壓節點連接，另端則分別與多段開關上各個開 關接點連接，該多段開關的共同端接地。
4.如權利要求2所述的電源轉換組件，其特征在于，該直流對直流轉換單元的旁路開 關由一 PM0S場效晶體管所構成，所述場效應晶體管的源極、漏極分別與該電源輸入部及該 電源輸出部連接，所述場效應晶體管的柵極連接至該多段開關其中一開關接點。
5.如權利要求4所述的電源轉換組件，其特征在于，該電子開關為一晶體管，該晶體管 的發射極、集電極分別與前述電源輸入部、電源輸出部連接，該晶體管的基極則與該脈寬調 變控制器的一輸出端連接。
6.如權利要求5所述的電源轉換組件，其特征在于，該直流對直流轉換單元為一降壓 型轉換器、升壓型轉換器或降壓_升壓型轉換器。
7.如權利要求2所述的電源轉換組件，其特征在于，該降壓轉換單元為由一具有脈寬 調變功能的直流對直流轉換器所構成的降壓型轉換電路。
8.如權利要求7所述的電源轉換組件，其特征在于，該接口部為一USB接口部，所述 USB接口部具有一組電源端子(V+，V-)。
9.如權利要求1至8中任一項所述的電源轉換組件，其特征在于，該轉換導線一端設有 與一電源輸出部匹配的插頭，另端設有一接頭，供與轉接插頭套接并構成電連接。
10.如權利要求9所述的電源轉換組件，其特征在于，各轉接插頭一端與轉換導線的接 頭匹配，相互套接并構成電連接，各轉接插頭另端分別具有規格互異的設備接頭。
11.如權利要求10所述的電源轉換組件，其特征在于，該轉換盒的電源輸入部與該轉 換導線一端的接頭匹配。
12.一種電源供應裝置，其特征在于，包括有一電源適配器，具有一交流電源線及一直流電源線；一電源轉換組件，如權利要求1至11所述，與該電源適配器的直流電源線連接。
13.如權利要求12所述的電源供應裝置，其特征在于，該電源適配器上設有一電源輸出部，供直流電源線以可拆卸方式插接其上；該直流電源線一端設有與電源適配器上電源輸出部匹配的插頭，另端設有與轉換盒上 電源輸入部匹配的接頭。
14.如權利要求12或13所述的電源供應裝置，其特征在于，該電源適配器上設有一 電源輸入部，該電源輸入部供交流電源線以可拆卸方式連接電源適配器上的電源輸入部， 該交流電源線一端設有一市電插頭，另端設有一與電源適配器上電源輸入部匹配的轉接插 頭。
全文摘要
本發明關于一種電源供應裝置及其電源轉換組件，所述電源轉換組件包括一轉換盒、一轉換導線及一個以上的轉接插頭；其中，轉換盒內設有一可多段調整輸出電壓的電源調節電路，又轉換盒上設有一多段開關、電源輸入及輸出部和一個以上接口部，而分別與前述電源調節電路連接；該轉換盒連接電源適配器以取得直流電源，可根據多段開關的切換及電源調節電路的調整而送出另種不同電壓的直流電源，又利用轉換導線由轉換盒取出調整后直流電源，轉換導線另端則可更換不同形式的轉接插頭，而對不同的負載設備供電。可減少使用者同時擁有多組電源適配器所造成使用上的困擾。
文檔編號H02M3/155GK101854117SQ200910133359
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者俞東堯, 楊松柏, 黃子明 申請人:康舒科技股份有限公司