阅读说明：本技术 电源转换装置 (Power supply conversion device ) 是由 蔡宪逸 阙百淞 于 2019-03-22 设计创作，主要内容包括：电源转换装置用以接收并转换一交流电源为一直流电,该电源转换装置包括一检测电路及一位准判断电路。检测电路包括一对隔离组件、及一分压电路,该对隔离组件的光发射元件反向并联后并联于该交流电源,该对光发射元件分别在交流电源的正负半周时导通。该对隔离组件的光接收元件同向并联后串联于一电源及该分压电路之间,该对光接收元件在对应的该光发射元件导通时导通并使得该分压电路输出一第一电压,该位准判断电路比较第一电压与一参考位准,以选择性输出一异常信号。(The power conversion device is used for receiving and converting an alternating current power supply into a direct current power supply and comprises a detection circuit and a level judgment circuit. The detection circuit comprises a pair of isolation components and a voltage division circuit, wherein light emitting elements of the isolation components are reversely connected in parallel and then connected in parallel with the alternating current power supply, and the light emitting elements are conducted respectively at positive and negative half cycles of the alternating current power supply. The light receiving elements of the isolation components are connected in parallel in the same direction and then connected in series between a power supply and the voltage division circuit, the light receiving elements are conducted when the corresponding light emitting elements are conducted, the voltage division circuit outputs a first voltage, and the level judgment circuit compares the first voltage with a reference level to selectively output an abnormal signal.)

电源转换装置

技术领域

本发明是关于一种电源转换装置，尤其是指一种具有检测电路的电源转换装置。

背景技术

目前检测电源供应器的输入电压的电力状态是在电源供应器的初级测配置一个光耦合器及耦接该光耦合器的一控制电路。该光耦合器用以检测输入电压的电力状态，该控制电路以此判断该电源供应器有无供电给负载。若有，此电源供应器可供电给负载；若无，此电源供应器可通知此负载，藉此使负载可进行关机前的前置作业。

然而，若输入电压的电力状态为断电，但光耦合器未检测此输入电压的电力状态，反而造成控制电路误判此电源供应器有供电给负载装置。举例来说，于电力状态为供电时，输入电压为交流电压，其具有正半周振幅及负半周振幅。光耦合器于正半周振幅时导通，于负半周振幅或交流电压断电时不导通。于此，若交流电压在正半周振幅时断电，光耦合器因不导通而能及时检测此断电；若交流电压在负半周振幅时断电，控制电路无法得知光耦合器不导通是因为交流电压为负半周振幅还是因为交流电压断电，控制电路因而无法及时检测此断电，而使控制电路延迟通知负载以使其进行关机前的前置作业。因此，在交流电压为负半周振幅时断电，控制电路无法及时通知负载进行关机前的前置作业。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种电源转换装置，用以及时检测交流电源的电力状态，并于电力状态为断电时，对外部控制电路发出一异常信号，以利于外部控制电路对负载或外部电子装置进行关机前的前置作业。

依据一些实施例，电源转换装置包括一初级侧电路、一变压电路、一检测电路及一位准判断电路。该初级侧电路适于接收及转换一交流电源为一初级侧输出，且该初级侧电路具有一第一输入端及一第二输入端。该变压电路用以接收该初级侧输出。该检测电路包括一第一隔离组件、一第二隔离组件、一限流电路、一分压电路、及一电容。该第一隔离组件包括一第一光发射元件及一第一光接收元件，该第一光发射元件导通时，该第一光接收元件导通，该第一光发射元件不导通时，该第一光接收元件不导通。该第二隔离组件包括一第二光发射元件及一第二光接收元件，该第二光发射元件导通时，该第二光接收元件导通，该第二光发射元件不导通时，该第二光接收元件不导通，该第一光发射元件与该第二光发射元件反向并联并具有一第一反并点及一第二反并点，该第一反并点电性连接该第一输入端，该第一光接收元件与该第二光接收元件同向并联并具有一第一同并点及一第二同并点，该第一同并点电性连接至一直流电源。该限流电路具有二端点各别电性连接至该第二反并点及该第二输入端。该分压电路具有一第一端点、一分压点、及一第二端点，该第一端点电性连接至该第二同并点。该电容电性连接该第一端点及该第二端点，于该第一光接收元件或该第二光接收元件导通时，该电容储存一电容电压，于该第一光接收元件及该第二光接收元件不导通时，该电容释放该电容电压且在该分压点及该第二端点间产生一第一电压。该位准判断电路具有一第一接点、一参考位准、及一输出端，该第一接点接收该第一电压，该位准判断电路比较该第一电压与该参考位准，以选择性自该输出端输出一异常信号。

依据一些实施例，其中该限流电路包含依序串联的至少一电阻及至少一电容，该电阻的一端电性连接该第二反并点，该电容的一端电性连接该第二输入端。

依据一些实施例，其中该分压电路包含依序串联的一第一电阻及一第二电阻，该串联的该第一电阻及该第二电阻并联该电容。

依据一些实施例，其中该位准判断电路包含一前置电阻及一比较元件，该前置电阻的一端连接该直流电源，该前置电阻的另一端连接该比较元件，该比较元件在该第一电压小于该参考位准时，使该位准判断电路输出该异常信号，该比较元件在该第一电压不小于该参考位准时，使该位准判断电路不输出该异常信号。

本发明另提供一种电源转换装置，其包括一初级侧电路、一变压电路、一隔离电路、一耦合电路及一位准判断电路。该初级侧电路具有二输入端，且该初级侧电路适于自该二输入端接收一交流电源，并将该交流电源整流以输出一初级侧输出。该变压电路用于接收该初级侧输出。该隔离电路并联该二输入端以检测该交流电源的一电力状态，该隔离电路于该电力状态为供电时，传送一导通信号。该隔离电路于该电力状态为断电时，不传送该导通信号。该当隔离电路传送该导通信号时，该隔离电路光耦合该耦合电路，以使该耦合电路产生一电容电压，当该隔离电路不传送该导通信号时，该隔离电路电气隔离该耦合电路，并使该耦合电路经由将该电容电压分压以产生一第一电压。该位准判断电路具有一参考位准，该位准判断电路适于比较该第一电压及该参考位准，选择性自该输出端输出一异常信号。

依据一些实施例，其中该隔离电路包含一第一光发射元件及一光第二发射元件。该光第二发射元件反向并联该第一光发射元件。

依据一些实施例，其中该耦合电路包含一第一光接收元件、一第二光接收元件、一电容、及依序串联的一第一电阻及一第二电阻。该第一光接收元件光耦合该第一光发射元件，且该第一光发射元件及该第一光接收元件整合为一第一隔离组件。该第二接收元件同相并联该第一光接收元件，该第二光接收元件光耦合该第二光发射元件，且该第二光发射元件及该第二光接收元件整合为一第二隔离组件。该电容串联该第二光接收元件，以储存该电容电压。该第一电阻的一端电性连接该电容的一端，该第二电阻的一端电性连该电容的另一端，于该电容释出该电容电压时，该电容电压经由该第一电阻及该第二电阻分压以使该第二电阻产生该第一电压。

附图说明

图1绘示依据一些实施例的电源转换装置的电路方块示意图。

图2绘示依据一些实施例的电源转换装置的电路方块示意图。

其中，附图标记为：

10电源转换装置 11 初级侧电路

110整流电路 112 主体电容

114、116输入端 12 变压电路

13转换电路 15 控制电路

17次级侧电路 20 交流电源供应装置

30负载 40 检测电路

410隔离电路 411、412 第一、第二反并点

415限流电路 42 第一隔离组件

42a、44a光发射元件 42b、44b 光接收元件

44第二隔离组件 430 耦合电路

431、432第一、第二同并点 435 分压电路

436分压点 437 电容

439并联电容 60 位准判断电路

452比较元件 452a 阳极

452c阴极/输出端 452r 参考输入端

454前置电阻 46 直流电源

50外部控制电路 R1 第一电阻

R2第二电阻 Vref 参考位准

具体实施方式

图1绘示依据本发明一些实施例的电源转换装置10的电路方块示意图。图2绘示依据一些实施例的电源转换装置10的电路方块示意图。电源转换装置10用以转换交流电源供应装置(Alternating Power Supplier)20所输出的交流电源为一直流电，并将该直流电输出至一负载30。另外，电源转换装置10还可检测本身于接收交流电源时的电力状态。于电力状态为断电时，该电源转换装置10输出一异常信号予外部控制电路50。

前述的交流电源供应装置20可以是但不限于市电电网。前述负载30可以是但不限于任何负载，例如：电子装置、手机、平板、计算机、桌上型电脑、或笔记本电脑等。

参阅图1，电源转换装置10包含初级侧电路11、一变压电路12、一检测电路40、及一位准判断电路60。变压电路12可以是但不限于返驰式变压器(Flyback converter)、顺向式变压器(Forward converter)、升压式变压器(Boost converter)、或其他变压器。在一些实施例中，变压电路12为返驰式变压器，如图1所示，变压电路12包括一转换电路13、一控制电路15、一次级侧电路17。

初级侧电路11具有二输入端114、116，该初级侧电路11适于自该二输入端114、116接收该交流电源，并将该交流电源整流以输出一初级侧输出。变压电路12用以接收并转换该初级侧输出，以输出一次级侧输出。在一些实施例中，如图1，该转换电路13用以接收该初级侧输出。该转换电路13为图1所示的绕组。该控制电路15用以控制该转换电路13以响应该初级侧输出而产生一转换输出。该次级侧电路17用于将该转换输出转换为该次级侧输出以提供负载30所需的电力。该次级侧电路17例如但不限于半波整流滤波电路(见图2)。

在一些实施例中，初级侧电路11包含一整流电路110、及主体电容112(BulkCapacitor)，如图2所示。

该检测电路40自该二输入端114、116检测该交流电源的一电力状态，检测电路40依据该电力状态输出一第一电压，前述电力状态例如供电或断电。在一些实施例中，检测电路40依据该电力状态输出该第一电压，该第一电压的电压值依据该电力状态而变化，容后详述。位准判断电路60依据该第一电压，选择性地输出或不输出一异常信号。具体而言，该位准判断电路在该交流电源断电时，输出该异常信号予外部控制电路50。在一些实施例中，适当调整检测电路40及位准判断电路60，使位准判断电路60在次级侧输出降低至负载30所需电力低限(即维持该负载30正常运作所需最低电力)前一时间区段内，通知该外部控制电路50(容后说明)，以利该外部控制电路50及时对该负载(如外部电子装置)发出一警告，或对该负载30执行在关机前的前置作业，如保存目前尚未储存的数字档案。于此，该电源转换装置10的检测电路40及位准判断电路60用以检测交流电源的正半周振幅及负半周振幅的电力状态，及时在电力状态为断电时，对外部控制电路50传送该异常信号，意即该电源转换装置10可避免在交流电源断电时，延迟半个周期才对外部控制电路50传送该异常信号(容后详述)。在一些实施例中，该控制电路15以具有脉波宽度调变(PWM,Pulse WidthModulation)技术的电路控制一开关打开或关闭，以控制该转换电路13输出的该转换输出。

参阅图2，在一些实施例中，该检测电路40包括一第一隔离组件42及一第二隔离组件44。

该第一隔离组件42具有一第一光发射元件42a及一第一光接收元件42b。该第二隔离组件44具有一第二光发射元件44a及一第二光接收元件44b。该第一隔离组件42及该第二隔离组件44例如但不限于光耦合元件。该第一隔离组件42运作时，该第一光发射元件42a导通，该第一光接收元件42b导通，该第一光发射元件42a不导通时，该第一光接收元件42b不导通。该第二隔离组件44运作时，该第二光发射元件44a导通，该第二光接收元件44b导通，该第二光发射元件44a不导通时，该第二光接收元件44b不导通。

具体来说，第一光发射元件42a用于检测交流电源的正半周振幅，并于检测到正半周振幅时，光电耦合该第一光接收元件42b。另外，第一光发射元件42a未检测到正半周振幅时，电气隔离该第一光接收元件42b。第二光发射元件44a用于检测交流电源的负半周振幅，并于检测到负半周振幅时，光电耦合该第二光接收元件44b。另外，第二光发射元件44a未检测到负半周振幅时，电气隔离第二光接收元件44b。因此，检测电路40可检测交流电源在正半周振幅或负半周振幅时的电力状态，并于该电力状态为断电时，将此断电的电力状态(异常信号)传送至外部控制电路50。

该检测电路40包含一隔离电路410、及一耦合电路430。前述第一、第二光发射元件42a、44a位于该隔离电路410，该第一、第二光接收元件42b、44b位于该耦合电路430。该隔离电路410并联该二输入端114、116以检测该交流电源的该电力状态。于该电力状态为供电时，传送一导通信号，于该电力状态为断电时，不传送该导通信号。于该隔离电路410传送该导通信号时，该隔离电路410光耦合该耦合电路430，以使该耦合电路430产生一电容电压(于该耦合电路430的一电容437储存该电容电压)；于该隔离电路410不传送该导通信号时，该隔离电路410电气隔离该耦合电路430，以使该耦合电路430经由将该电容电压分压，于一分压点436产生一第一电压。补充说明，当该隔离电路410传送该导通信号，该耦合电路430产生该电容电压，分压电路435的分压点436亦依据该电容电压而具有该第一电压。

该位准判断电路60具有一参考位准。该位准判断电路60比较该第一电压及该参考位准，以选择性地输出一异常信号予该外部控制电路50。在一些实施例中，该位准判断电路60于该第一电压小于该参考位准时，输出一异常信号予该外部控制电路50。该位准判断电路60于该第一电压不小于该参考位准时，不输出该异常信号予该外部控制电路50。

该隔离电路410包含反向并联的该第一光发射元件42a与该第二光发射元件44a、及一限流电路415。第二光发射元件44a的相对两端具有一第一反并点411及一第二反并点412，该第一反并点411电性连接该二输入端之一(第一输入端114)。该限流电路415一端电性连接该第二反并点412，该限流电路415的另一端电性连接该二输入端之另一(第二输入端116)，且该限流电路415包含依序串联的至少一电阻及至少一电容，该电阻的一端电性连接该第二反并点412，该电容的一端电性连接该第二输入端116。

隔离电路410接收来自交流电源供应装置20的交流电源，在交流电源供应装置20输出该交流电源的正半周时，第一光发射元件42a发光，因此，第一光接收元件42b导通。在交流电源供应装置20输出该交流电源的负半周时，第二光发射元件44a发光，因此，第二光接收元件44b导通。当前述第一、二光发射元件42a、44a发光时，限流电路415的电容即储存电能，此储存的电能在该电容的电压高于交流电源供应装置20所输出的该交流电源的电压时，进行放电。当交流电源供应装置20突然断电时，该限流电路415的电容进行放电，其放电的时间与限流电路415的电容与电阻的特性有关，该电容的电容值与电阻的阻抗值的乘积愈大，其放电时间即愈长。在该电容放电时且其电压足以使该第一或第二光发射元件42a、44a导通，该第一或第二光发射元件42a、44a发光，并且其对应的第一或第二光接收元件42b、44b导通。在一些实施例中，选择该电容的电容值与电阻的阻抗值的乘积较小者，检测电路40可在较短的时间内检测到该交流电源供应装置20已经断电(停止供应电力)。在一些实施例中，选择该电容的电容值与电阻的阻抗值的乘积较大者，检测电路40则在较久的时间方检测到该交流电源供应装置20已经断电(停止供应电力)。

该耦合电路430包含同向并联的该第一光接收元件42b与该第二光接收元件44b、一分压电路435、及一电容437。该第二光接收元件44b的两端具有一第一同并点431及一第二同并点432，该第一同并点431电性连接至一电源46(直流电源)，且该第二同并点432电性连接该分压电路435的一端，该分压电路435的另一端接地。该分压电路435另具有一分压点436。该电容437一端电性连接第二同并点432，该电容437的另一端接地，意即，该电容437与该分压电路435并联，因此，于该第一光接收元件42b或该第二光接收元件44b导通时，该电容437储存一电容电压，于该第一光接收元件42b及该第二光接收元件44b不导通时，该电容437释放该电容电压至该分压电路，并于该分压点436产生该第一电压。

该分压电路435包含依序串联的一第一电阻R1及一第二电阻R2，该第一电阻R1的一端电性连接该电容437的一端(该第二同并点432)，该第二电阻R2的一端电性连该电容437的另一端(接地)，于该电容437释出该电容电压时，该电容电压经由该第一电阻R1及该第二电阻R2分压以使该分压点436具有该第一电压。在一些实施例中，该分压电路435另包含更一并联电容439，其并联该第二电阻R2。

因此，当该交流电源供应装置20正常供应交流电源时，第一、第二光接收元件42b、44b轮流导通，电容437维持在一接近直流电源46的电压位准，因此，分压点436的电压(第一电压)约为该直流电源乘以R2再除以(R1+R2)。当交流电源供应装置20断电，且第一或第二光发射元件42a、44a所发出的光(限流电路415的电容放电所驱动)的强度无法使对应的第一或第二光接收元件42b、44b导通，此时，电容437从第一、第二电阻R1、R2放电，使得分压点436的电压(第一电压)下降。因此，该第一电压的电压值依据该交流电源的电力状态而变化。

该位准判断电路60电性连接该电源46(直流电源)并具有一参考输入端452r、一参考位准Vref、及一输出端452c。该位准判断电路60经由比较该第一电压(分压点436的电压)及该参考位准Vref，选择性地于该输出端452c输出该异常信号。

请参考图2，位准判断电路60包括一前置电阻454及一比较元件452。前置电阻454串联该比较元件452，串联的前置电阻454与比较元件452并联于该直流电源46与接地之间。该比较元件452比较该第一电压及该参考位准Vref，并于该前置电阻454与该比较元件452的连接点(即前述的输出端452c)输出一比较结果。在一些实施例中，该比较元件452是一具有参考位准Vref的稳压器。前置电阻454的一端电性连接比较元件452的阴极452c，前置电阻454的另一端电性连接至该直流电源46，该比较元件452的阳极452a接地，而该比较元件452的参考输入端452r电性连接至该分压点436。当比较元件452在分压点436的电压高于该参考位准Vref时，导通该阳极452a及该阴极452c，因此，该阴极452c的电位实质上等于阳极452a的电位，在此实施例中，该阴极452c的电位实质上为接地。前述说明中，是操作该比较元件452于饱和区及截止区。

接续前述隔离电路410、耦合电路430的运作说明，当该交流电源供应装置20正常供应交流电源时，第一、第二光接收元件42b、44b轮流导通，该分压点436(即该参考输入端452r)的电压约为该直流电源乘以R2再除以(R1+R2)。在一些实施例中，比较元件452的参考位准Vref低于该直流电源乘以R2再除以(R1+R2)，因此，当该交流电源供应装置20正常供应交流电源时，分压点436的电压(第一电压)高于该参考位准Vref，使得该比较元件452导通，该阴极452c的电位实质上等于该阳极452a的电位，意即该阴极452c的电位实质上接地，因此，外部控制电路50藉由判断该输出端452c接地，即可得知该交流电源供应装置20供电正常。换句话说，当该输出端452c电位实质上接地时，即为前述的“不输出异常信号”。

当交流电源供应装置20断电时，参考输入端452r接收到来自分压点436的电压(即该第一电压)即随着时间而下降，当该参考输入端452r的电压低于该参考位准Vref时，该比较元件452从导通变为不导通，此时，输出端(该阴极)452c的位准实质上接近该直流电源的电压值，因此，外部控制电路50藉由判断该输出端452c的位准，即可得知该交流电源供应装置20断电。该输出端(阴极)所输出的电压信号即为前述位准判断电路60所输出的比较结果，当该电压信号在实质上接地，即表示交流电源供应装置20供电正常，该比较结果为“不输出异常信号”。当该电压信号实质上为该直流电源的电压值，即表示交流电源供应装置20供电不正常(例如停止供电或断电)，该比较结果为“输出异常信号”。

在一些实施例中，为了调整检测电路40在交流电源供应装置20断电到位准判断电路60送出该异常信号的时间，可调整电容437的电容值、第一电阻R1的阻抗值、第二电阻R2的阻抗值、及/或并联电容439的电容值。

本文所述的反向并联，是指第一光发射元件42a的阳极与第二光发射元件44a的阴极电性连接，第一光发射元件42a的阴极与第二光发射元件44a的阳极电性连接。本文所述的同向并联是指第一光接收元件42b的射极电性连接第二光接收元件44b的射极，第一光接收元件42b的集极电性连接第二光接收元件44b的集极。

综上所述，本发明一或多个实施例所述的电源转换装置10可经由检测交流电源的电力状态，并于该电力状态为断电时，对外部控制电路50发出一异常信号，以利于外部控制电路50对负载或外部电子装置进行关机前的前置作业。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视所附权利要求的保护范围所界定者为准。