电源供应电路的操作方法与流程

    专利查询2026-01-29  6


    本发明涉及一种电源供应电路的操作方法,且特别涉及一种单电感双极性输出的电源供应电路的操作方法,通过此操作方法,可藉由具有三个操作相位的电感激励模式,达到同时增益其正输出电压与负输出电压的目的。


    背景技术:

    1、按,已知,电子电力系统的核心为其电力来源,而电源供应器则为其中重要的角色之一。大抵而言,决定一个电子电力系统是否能有效地提供最佳化的工作效能,其关键因素则为选择一个适宜的电源供应电路。

    2、现有技术中已经成熟的技术,除了交流-直流电源供应器之外,亦存在有直流-直流电源供应器。一般而言,当电源供应系统中已经设置有直流电源时,那么相较于交流的设计架构,直流-直流转换器会是比较容易被采用的设计。举例来说,直流电源供应器可选择性地提供调节作用,其中,具有调节作用的直流电源供应器可包括:线性、交换、与电池驱动三种类型。而随着电源供应器发展技术的沿革,电源供应器设计的集成电路已被广泛地应用于各式电子电力装置、及其电压转换器的设计领域中。有鉴于此,可以显见的是,如何为现有的电源供应器电路设计并提供一种具有可靠度高,且高效率的电源供应架构,实为近年来需亟待发展的研究重点之一。

    3、除此之外,在考虑到如何优化电源供应器电路的设计方案中,除了必须要提高其整体的电源效率,同时满足各种不同的负载电流的需求之外,在电源供应器电路中的电压转换器进行输出与供应其电源给不论是重负载或轻负载的情况下,如何节省其切换时所产生的功率损耗,也是其中一个极为关键的设计规范。有鉴于此,在现有的已知技术中,如何针对现有的电源供应电路进行适当的改良与最佳化,仍为极具挑战性且绝对有其必要的。

    4、因此,有鉴于上述,可明显看到,本领域技术人员确实具备亟需开发一种兼具新颖且具有创造性,并可用于控制电源供应电路的操作方法的需求,以期能藉由该操作方法,从而解决上述现有技术所存在的问题,以使得电源供应电路的整体效能可进一步地达到最佳化。


    技术实现思路

    1、为了解决上述诸多缺失,本发明的一目的在于提供一种适于电源供应电路的创新的操作方法。

    2、根据本发明所公开的操作方法,其可应用于一种单电感双极性输出(singleinductor bipolar output,sibo)的电源供应系统的电源供应电路设计中,使得其正输出电压(positive output voltage,vop)与负输出电压(negative output voltage,von)皆可藉由具有三个操作相位(p1、p2、p3)的单电感激励模式获得增益。本技术案所公开的电源供应电路的操作方法,并不以应用于直流-直流升压型转换器(boost converter)、反相转换器(inverting converter)和/或降升压转换器(buck-boost converter)为限。本技术领域具备通常知识的人员在实务上于必要时,自然可根据其实际的电路设计要求进行适当的转用及修饰。

    3、举例来说,当一电源供应电路所产生的正输出电压(如:3.5v)与负输出电压(如:-3.5v)低于其电路规范的预设值时,则通过采用本发明所公开的技术方案,可以有效地使该正输出电压与负输出电压皆提升至其预设值(例如:vop=5v,von=-5v)。由此显见,本发明有助于改良现有的电源供应电路,并使其功率输出及功率效率达到优化。

    4、具体而言,根据本发明所公开之一示例,所述的操作方法适于接收一输入电压(vin),从而产生一正输出电压(vop)与一负输出电压(von)的电源供应电路。该电源供应电路藉由一第一电感节点(lxn)与一第二电感节点(lxp)电性耦接于一电感,本发明所公开电源供应电路的操作方法,包含以下所公开的操作步骤。

    5、首先,将所述的电源供应电路决定操作在一第一周期模式,其中,该第一周期模式包括一第一相位、一第二相位、以及一第三相位。之后,控制该电源供应电路操作在该第一周期模式的该第一相位,使得该第一电感节点与该第二电感节点的电压电平,在第一周期模式的第一相位时,分别为一高电压电平与一低电压电平。之后,在第一周期模式的第一相位后,控制该电源供应电路操作在第一周期模式的第二相位,使得该第一电感节点与该第二电感节点的电压电平,在第一周期模式的第二相位时,皆为高电压电平。最后,在第一周期模式的第二相位之后,控制该电源供应电路操作在第一周期模式的第三相位,使得该第一电感节点与该第二电感节点的电压电平,在第一周期模式的第三相位时,分别为低电压电平与高电压电平,并且,本发明可使得所述的电源供应电路由该第一周期模式的第二相位切换至第三相位时,第二电感节点的电压电平不产生有过渡区间。

    6、更进一步来说,本发明所公开的电源供应电路主要包括一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、以及一第五开关,其中,所述的第一开关电性耦接在该第一电感节点与一输入节点之间,该输入节点适于接收所述的输入电压。第二开关电性耦接在第一电感节点与一接地端之间,第三开关电性耦接在第二电感节点与接地端之间,第四开关电性耦接在第二电感节点与一第一输出节点之间,其中,所述的第一输出节点适于输出该正输出电压。至于,第五开关电性耦接在第一电感节点与一第二输出节点之间,并且,该第二输出节点适于输出所述的负输出电压。藉由依序控制该五个开关元件的开启与关闭状态,本发明可藉由控制该电源供应电路操作在具有三个操作相位(前述的第一、第二、第三相位)的电感激励模式,使其正输出电压与负输出电压皆获得提升。

    7、根据本发明的具体实施例,其中,当所述的电源供应电路操作在该第一周期模式的第一相位时,第一开关与第三开关为开启状态。之后,当所述的电源供应电路进入并操作在该第一周期模式的第二相位时,第一开关维持开启状态,而第三开关则被关闭,第四开关被打开。之后,当所述的电源供应电路进入并操作在该第一周期模式的第三相位时,第四开关维持开启状态,而第一开关则被关闭,第五开关被打开。换句话说,在第三相位时,第四开关与第五开关为开启状态。通过采用本发明所公开的操作方法,在进行相位转换时,仅需要关闭一个开关以换取打开另一个开关。因此,本技术案显著地降低了传统电源转换器在进行切换时所产生的冗余功率损耗,因此,可以确信的是,本发明有利于提升传统电源供应电路的整体功率效率。

    8、然而,本发明的应用当然不限于此。在另一方面而言,依据本发明的变化实施例,则所述的电源供应电路也可选择性地操作在一第二周期模式,所述的第二周期模式包括一第一相位、以及一第二相位。其中,当电源供应电路操作在该第二周期模式的第一相位时,第一电感节点与第二电感节点的电压电平分别为一高电压电平与一低电压电平(此时,第一开关与该第三开关为开启状态)。随后,在第二周期模式的第一相位之后,控制电源供应电路操作在第二周期模式的第二相位,使得第一电感节点与第二电感节点的电压电平,在第二周期模式的第二相位时,皆为低电压电平(此时,第三开关与第五开关为开启状态)。则依据本技术案此处所揭的变化实施例,当电源供应电路操作在该第二周期模式时,则激励电流被产生并且提供给第二输出节点,以通过该第二输出节点增益所述的负输出电压。

    9、又另一方面来看,本发明更进一步提供又一变化实施例,则所述的电源供应电路也可选择性地操作在一第三周期模式,所述的第三周期模式包括一第一相位、以及一第二相位。其中,当电源供应电路操作在该第三周期模式的第一相位时,第一电感节点与第二电感节点的电压电平分别为一高电压电平与一低电压电平(此时,第一开关与该第三开关为开启状态)。随后,在第三周期模式的第一相位之后,控制电源供应电路操作在第三周期模式的第二相位,使得第一电感节点与第二电感节点的电压电平,在第三周期模式的第二相位时,分别为一低电压电平与一高电压电平(此时,第二开关与第四开关为开启状态)。则依据本技术案此处所揭的又一变化实施例,当电源供应电路操作在该第三周期模式时,则激励电流被产生并且提供给第一输出节点,以通过该第一输出节点增益所述的正输出电压。

    10、故,综上所述,可以确信的是,与现有技术相较之下,通过采用本发明所公开的技术方案,可以成功降低电源供应电路的功率耗损,同时避免冗余的功率浪费,本发明不仅消弭了现有领域现有技术中尚存的诸多缺失,使本技术案极具高度的竞争力,并且也可以在相关产业中被有效且广泛地进行转用。

    11、本发明所提供的操作方法也可以应用于其他现有已知电源转换器的电路架构中。一旦获悉本技术案的公开内容,其他替代性及修改的示性例对于本领域技术人员而言,将为显而易见的。

    12、同时,应当理解的是,前述的技术摘要与以下的详细描述皆为示例性的,并且旨在提供对本发明要求保护的进一步解释。以下,现在为使本领域技术人员对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识,以较佳的实施例图及配合详细的说明,说明如后。


    技术特征:

    1.一种电源供应电路的操作方法,其中,该电源供应电路接收输入电压,从而产生正输出电压与负输出电压,该电源供应电路藉由第一电感节点与第二电感节点电性耦接于电感,该电源供应电路的该操作方法包含:

    2.如权利要求1所述的电源供应电路的操作方法,其中,该电源供应电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、以及第五开关,该第一开关电性耦接在该第一电感节点与输入节点之间,该输入节点适于接收该输入电压,该第二开关电性耦接在该第一电感节点与接地端之间,该第三开关电性耦接在该第二电感节点与该接地端之间,该第四开关电性耦接在该第二电感节点与第一输出节点之间,该第一输出节点适于输出该正输出电压,该第五开关电性耦接在该第一电感节点与第二输出节点之间,该第二输出节点适于输出该负输出电压。

    3.如权利要求2所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第一周期模式的该第一相位时,该第一开关与该第三开关为开启状态。

    4.如权利要求2所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第一周期模式的该第二相位时,该第一开关与该第四开关为开启状态。

    5.如权利要求2所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第一周期模式的该第三相位时,该第四开关与该第五开关为开启状态。

    6.如权利要求1所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第一周期模式时,激励电流被产生并且提供给第一输出节点与第二输出节点,以分别通过该第一输出节点与该第二输出节点增益该正输出电压与该负输出电压。

    7.如权利要求2所述的电源供应电路的操作方法,还包括:

    8.如权利要求7所述的电源供应电路的操作方法,还包括:

    9.如权利要求8所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第二周期模式的该第一相位时,该第一开关与该第三开关为开启状态。

    10.如权利要求8所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第二周期模式的该第二相位时,该第三开关与该第五开关为开启状态。

    11.如权利要求7所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第二周期模式时,激励电流被产生并且提供给该第二输出节点,以通过该第二输出节点增益该负输出电压。

    12.如权利要求2所述的电源供应电路的操作方法,还包括:

    13.如权利要求12所述的电源供应电路的操作方法,还包括:

    14.如权利要求13所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第三周期模式的该第一相位时,该第一开关与该第三开关为开启状态。

    15.如权利要求13所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第三周期模式的该第二相位时,该第二开关与该第四开关为开启状态。

    16.如权利要求12所述的电源供应电路的操作方法,其中,当该电源供应电路操作在该第三周期模式时,激励电流被产生并且提供给该第一输出节点,以通过该第一输出节点增益该正输出电压。


    技术总结
    一种电源供应电路的操作方法,所述的电源供应电路接收一输入电压从而产生一正输出电压与一负输出电压,电源供应电路具有五个开关元件,并通过第一电感节点与第二电感节点电性耦接于一电感。所述电源供应电路的操作方法包含:控制该电源供应电路操作在具有第一、第二、第三相位的周期模式,使得激励电流可被产生并且提供用于同时增益所述的正输出电压与负输出电压。基于第二电感节点的电压电平在第二相位与第三相位切换时并不具有过渡区间,本发明所公开的操作方法可有效地抑制电源供应电路的切换损耗,并使其输出功率效能获得最佳化。

    技术研发人员:陈伟陵
    受保护的技术使用者:联咏科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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