电源供应装置技术领域
本发明是关于电源供应装置，且特别是有关于依据负载电流条件改变输出
电压的电源供应装置。
背景技术
一般的电子产品可供操作在待机模式及非待机模式。为了能同时提供电子
产品在待机模式及非待机模式操作下的电力，传统的电源供应装置会分别提供
待机电源及非待机电源予电子产品，以因应电子产品不同的操作；其中，待机
电源多较非待机电源的电压来得低。
然而，当电子产品操作于非待机模式时，若待机电源持续输出，则将使得
电源供应装置的功率损耗提升；而且用以提供待机电源的电路会造成电源供应
装置体积与成本的增加。
发明内容
本发明提供一种电源供应装置，以单一输出端提供电子产品在待机模式及
非待机模式操作的两组电力。
根据本发明提供一种电源供应装置，具有电连接于一电子产品的一输出
端。电源供应装置包含电源、变压器、功率开关、电流感测器、光耦合分压控
制器、电压反馈单元、电压比较器、控制器及脉波宽度调变器。变压器包含初
级绕组及次级绕组，初级绕组电连接于电源，次级绕组电连接于输出端，变压
器具有第一电感值及第二电感值，第二电感值小于第一电感值。功率开关电连
接于初级绕组及电源。电流感测器电连接于功率开关。光耦合分压控制器电连
接于电流控制器，电压反馈单元电连接于光耦合分压控制器及输出端。电压比
较器电连接于电压反馈单元。控制器耦接于电压比较器，脉波宽度调变器电连
接于功率开关及控制器。电流感测器感测导通于初级绕组的电流并依据导通于
初级绕组的电流设定光耦合分压控制器，改变电压反馈单元的反馈电压；电压
比较器比较反馈电压及预设电压并输出比较信号，控制器依据比较信号控制脉
波宽度调变器输出的脉波宽度信号的脉波宽度，以改变输出端输出的电压。
本发明的变压器基于铁芯气隙的设计，于轻载时具有第一电感值，激磁电
流小储能小，适合低电压/电流输出；于非轻载时具有第二电感值，激磁电流
变大储能增加，适合高电压电流输出。
本发明的电源供应装置的电流感测器感测通过初级绕组的电流，判断输出
轻/重负载情况后，设定光耦合分压控制器，改变电压反馈单元的分压比例，
变化输出反馈电压。电压比较器比较预设参考电位与反馈电压后输出比较信号
并控制光耦合反馈单元，使反馈电压反馈至位于初级侧的控制器。控制器根据
光耦合反馈单元的反馈电压，控制脉波宽度调变器的脉波宽度，使电源供应装
置达到根据负载电流条件自动改变次级侧输出高/低电压的目的。
本发明的电源转换装置的电路设计是透过单一输出端于电产品在不同操
作模式时输出不同电压，相较于传统具备两组输出端以分别输出非待机电压及
待机电压的电源转换装置，本发明的电源供应装置的电路简便，且实质利用率
高。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的
限定。
附图说明
图1绘示本发明的变压器的磁芯的剖视图；
图2绘示本发明的变压器的电感值对电流曲线图；
图3绘示本发明的依据负载电流条件改变输出电压的电源供应装置的电
路方块图；
图4绘示本发明第一实施方式的依据负载电流条件改变输出电压的电源
供应装置的局部电路图；以及
图5绘示本发明第二实施方式的依据负载电流条件改变输出电压的电源
供应装置的局部电路图。
其中，附图标记
10 第一磁芯件
100 第一主芯部
101 电流感测器
102 第一侧翼部
103 电压反馈单元
104 端面
105 光耦合分压控制器
1050 光产生元件
1052 光接收元件
12 第二磁芯部
120 第二主芯部
122 第二侧翼部
124 端面
201 脉波宽度调变器
202 控制器
203 光耦合反馈单元
2030 光耦合二极管
2032 光敏元件
204 电压比较器
A 阳极
C 电容器
Co 滤波器
D1 整流器
K 阴极
Q 功率开关
Q1 晶体管开关
R 电阻器
R1 第一电阻器
R2 第二电阻器
R3 第三电阻器
R4 第四电阻器
R5 第五电阻器
R6 第六电阻器
R7 第七电阻器
R8 第八电阻器
REF 参考端
RL 负载
TR 变压器
Vd 电源
Vout 输出端
Wp 初级绕组
Ws 次级绕组
X1 切换开关
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一
步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围
的限制。
本发明提供一种依据负载电流条件改变输出电压的电源供应装置(以下简
称电源供应装置)，具有单一输出端。电源供应装置透过输出端供应电子产品
在轻载(或待机模式)及非轻载(非待机模式)操作下的电力。其中，当电子产品
操作于轻载时，电源供应装置产生第一电压，当电子产品操作于非轻载时，电
源供应装置输出第二电压，第二电压不同于第一电压，且第二电压的准位高于
第一电压的准位。
请参照图1，为本发明的变压器的磁芯的剖视图。如图1所示的磁芯包含
第一磁芯件10及一第二磁芯件12，第一磁芯件10及一第二磁芯件12可例如
使用铁氧体材料制作而成。
在图1中，第一磁芯件10及第二磁芯件12以E形磁芯作为说明范例，但
实际实施时不以此为限。如图1所示，第一磁芯件10包含第一主芯部100及
连接于第一主芯部100相对两侧的第一侧翼部102，第一主芯部100的端面104
为平面。第二磁芯件12包含第二主芯部120及连接于第二主芯部120相对两
侧的第二侧翼部122，第二主芯部120的端面124为非平面。
第一磁芯件10的第一侧翼部102及第二磁芯件12的第二侧翼部122对应
接合，使第一主芯部100的端面104与第二主芯部120的端面124相对且相间
隔，并于端面104及124之间形成非线性气隙(air gap)14。如图1所示，形成
于端面104及124之间的气隙14为二段步阶式气隙。在此要特别说明的是，
在实际制作磁芯时，第一主芯部100的端面104及第二主芯部120的端面124
可以同时为非平面，并形成至少二段步阶式气隙。
磁芯上缠绕如图3所示的初级绕组Wp及次级绕组Ws，藉以形成图3所
示的变压器TR。由于形成于端面104及124之间的气隙14为非线性气隙，造
成磁芯可部分饱和，进而可以改变变压器TR的电感值。更具体言之，藉由铁
芯气隙的设计，使变压器TR于轻载时具有第一电感值，激磁电流小储能小，
适合低电压/电流输出；而当变压器TR于非轻载时具有第二电感值，激磁电流
变大储能增加，适合高电压/电流输出，第二电感值小于第一电感值，对应变
压器TR的电感值对电流曲线图如图2所示。
复参照图3，其为本发明的电源供应装置的电路方块图。为了方便说明，
图3更绘示了负载RL，负载RL为电子产品，负载RL连接于电源供应装置的
输出端Vout。电源供应装置包含电源Vd、变压器TR、功率开关Q、电阻器R、
整流器D1、滤波器Co、电流感测器101、电压反馈单元103、光耦合分压控
制器105、脉波宽度调变器201、控制器202、光耦合反馈单元203及电压比
较器204。
变压器TR包含初级绕组Wp及次级绕组Ws。初级绕组Wp的一端连接
至电源Vd的高电压准位端，另一端连接于功率开关Q；如图3所示，功率开
关Q为金属氧化物半导体场效应晶体管，且初级绕组Wp连接于功率开关Q
的漏极。功率开关Q的栅极电连接于脉波宽度调变器201，功率开关Q的源
极除了电连接于电流感测器101，还通过电阻器R电连接于电源Vd的低电压
准位端(例如为地端)。
整流器D1连接在变压器TR的次级绕组Ws及滤波器Co之间；如图3
所示，整流器D1以二极管实现之，滤波器Co以电容器实现之，整流器D1
的阳极连接于次级绕组Ws，阴极连接于滤波器Co及输出端Vout。
光耦合分压控制器105设于电流感测器101及电压反馈单元103之间，并
与电流感测器101及电压反馈单元103形成电性连接。电压反馈单元103还电
连接至输出端Vout及电压比较器204。
光耦合反馈单元203设于控制器202与电压比较器204之间，并电连接于
控制器202与电压比较器204。脉波宽度调变器201设于控制器202及功率开
关Q之间，并电连接于控制器202及功率开关Q的栅极。
请同时参照图3及图4，其中图4为本发明第一实施例的电源供应装置的
局部电路图。电压比较器204包含切换开关X1、第一电阻器R1、第二电阻器
R2及电容器C。如图4所示，切换开关X1可以TL431型式电压调整元件实
现之；切换开关X1的阴极K电连接于第一电阻器R1，阳极A电连接于地端，
第二电阻器R2电连接于第一电阻器R1及输出端Vout，电容器C跨接于切换
开关X1的阳极及参考端REF。当切换开关X1导通时，用以改变光耦合反馈
单元203的发光元件2030的电压。
电压反馈单元103包含晶体管开关Q1、第三电阻器R3、第四电阻器R4、
第五电阻器R5及第六电阻器R6。第三电阻器R3与电容器C并联。如图4所
示，晶体管开关Q1以双极性晶体管实现之，且晶体管开关Q1的射极电连接
第二电阻器R2及输出端Vout。第四电阻器R4跨接于晶体管开关Q1的射极
及集极，第五电阻器R5跨接于晶体管开关Q1的射极及基极。第六电阻器R6
设于第三电阻器R3及第四电阻器R4之间，并电连接第三电阻器R3及第四电
阻器R4。
晶体管开关Q1的基极更电连接于光耦合分压控制器105的光接收元件
1052，光耦合分压控制器105的光产生元件1050通过第七电阻器R7电连接
于电流感测器101。光耦合分压控制器105主要用以使晶体管开关Q1的导通
或截止，并提供电气隔离效果，避免电源供应装置的初级侧电力(即于变压器
TR的初级绕组Wp传递的电力)与次级侧电力(即于变压器TR的次级绕组Ws
传递的电力)相互干扰。
光耦合反馈单元203包含第八电阻器R8，以及由发光元件2030及光敏元
件2032组合的光隔离器(未另标号)，发光元件2030跨接于第一电阻器R1两
端。如图4所示，发光元件2030可例如以发光二极管实现之，光敏元件2032
可例如以光晶体管实现之，且光敏元件2032的射极电连接于第八电阻器R8
及控制器202。光耦合反馈单元203中光隔离器除了提供与输出电压呈比例变
化的反馈电压外，并提供电气隔离效果，避免电源供应装置的初级侧电力与次
级侧电力相互干扰。
复参阅图3。在实际操作时，功率开关Q是依照脉波宽度调变器201输出
的脉波宽度调变信号以进行导通或截止的切换。在脉波宽度调变信号的工作周
期不变的形况下，当输出端Vout输出的电流变大时，变压器TR的磁通密度
增加且电感值下降，使得电源供应装置初级侧电流提高。反之，当输出端Vout
输出的电流变小时，变压器TR的磁通密度减少且电感值提高，使得电源供应
装置初级侧电流降低。当功率开关Q导通时，电流感测器101会感测导通于
初级绕组Wp的初级侧电流，并将测得的初级侧电流经内部比较器产生高电压
与低电压两种电位变化，其中高电压与低电压分别对应轻载与非轻载模式。电
流感测器101产生的高电压或低电压输出通过第七电阻器R7传递至光耦合分
压控制器105的光产生元件1050。其中，当负载RL操作于轻载模式，电流感
测器101输出高电压，则使光产生元件1050导通。如此一来，光接收元件1052
会感应光产生元件1050发出的光线并传送对应的信号至电压反馈单元103。
反之，当负载RL操作于非轻载模式，电流感测器101输出低电压，并使光产
生元件1050截止。
当光接收元件1052导通时(即负载RL操作于轻载模式)，晶体管开关Q1
导通，而使切换开关X1的参考端REF的电压提高。因切换开关X1的预设参
考电位为定值，故形成等效降低输出电压设定值的效果。
当光接收元件1052截止时(即负载RL操作于非轻载模式)，使晶体管开关
Q1截止，而使切换开关X1的参考端REF的电压降低。因切换开关X1的预
设参考电位为定值，故形成等效提高输出电压设定值的效果。
本发明的电源供应装置的电流感测器101感测初级侧的电流，判断电源供
应装置输出轻载或重载(即非轻负载)情况后，设定光耦合分压控制器105以改
变电压反馈单元106的分压比例而调整输出反馈电压。电压比较器204比较预
设参考电位与反馈电压后输出比较信号，控制光耦合反馈单元203将比较信号
反馈至位于变压器TR初级侧的控制器202。控制器202根据光耦合反馈单元
203的反馈电压，控制脉波宽度调变器201的脉波宽度，使电源供应装置达到
根据负载电流条件自动改变次级侧输出高/低电压的目的。
本发明的电源转换装置的电路设计是透过单一输出端于负载RL在不同操
作模式时输出不同电压，相较于传统具备两组输出端以分别输出非待机电压及
待机电压的电源转换器，本发明的电源供应装置的电路简便，且实质利用率高。
请同时参照图3及图5，其中图5为本发明第二实施例的电源供应装置的
局部电路图。电压比较器204包含切换开关X1、第一电阻器R1、第二电阻器
R2及电容器C。如图5所示，切换开关X1可以TL431型式电压调整元件实
现。切换开关X1的阴极K电连接于第一电阻器R1，阳极A电连接于地端，
第二电阻器R2电连接于第一电阻器R1及输出端Vout，电容器C跨接于切换
开关X1的阳极及参考端。
电压反馈单元103包含第三电阻器R3、第四电阻器R4及第五电阻器R5。
第三电阻器R3与电容器C并联，第四电阻器R4电连接于第三电阻器R3及
输出端Vout，第五电阻器R5连接第三电阻器R3、第四电阻器R4及光耦合分
压控制器105的光接收元件1052，光耦合分压控制器105的光产生元件1050
通过第七电阻器R7电连接于电流感测器101。光耦合分压控制器105主要用
以使晶体管开关Q1的导通或截止，藉以提供电气隔离效果，避免电源供应装
置的初级侧电力与次级侧电力相互干扰。
光耦合反馈单元203包含第八电阻器R8，以及由发光元件2030及光敏元
件2032组合的光隔离器(未另标号)，发光元件2030跨接于第一电阻器R1，如
图5所示，发光元件2030可例如以发光二极管实现之，光敏元件2032可例如
以光晶体管实现之，且光敏元件2032的射极电连接于第八电阻器R8及控制
器202。光耦合反馈单元203中光隔离器用以提供与输出电压呈比例变化的反
馈电压并提供电气隔离效果，避免电源供应装置的初级侧电力与次级侧电力相
互干扰。
复参阅图3。在功率开关Q导通时，电流感测器101感测导通于初级绕组
Wp的电流，并将测得的初级侧电流经内部比较器产生低电压与高电压两种电
位变化，分别对应轻载与非轻载模式。电流感测器101产生的低电压或高电压
通过第七电阻器R7传递至光耦合器105的光产生元件1050，光接收元件1052
感应光产生元件1050发出的光线并传送对应的信号至电压反馈单元103。
当光接收元件1052导通时，通过第四电阻器R4的电流由第三电阻器R3
与第五电阻器R5产生分流。若传递至切换开关X1的参考端REF的电压小于
切换开关X1的预设电压，切换开关X1形成断路，无电流通过第一电阻器R1。
若切换开关X1的参考端的电压大于切换开关X1的预设电压，切换开关X1
导通，产生电流通过第一电阻器R1，并驱动发光元件2030。光敏元件2032
感应发光元件2030产生的光信号，并产生对应的电信号至控制器202，则控
制器202可依据前述电信号发送驱动信号至脉波宽度调变器201。脉波宽度调
变器201接收控制器202发送的电压信号以改变输出脉波宽度，控制功率开关
Q的导通工作周期。藉此，便可以调整电源供应装置输出端Vout输出的电压
值。
在实际操作时，当功率开关Q导通时，电流感测器101会感测导通于初
级绕组Wp的初级侧电流，并将测得的初级侧电流经内部比较器产生低电压与
高电压两种电位变化，其中低电压与高电压分别对应电源供应装置的轻载与非
轻载模式。电压输出通过第七电阻器R7传递至光耦合分压控制器105的光产
生元件1050。其中，当负载RL操作于非轻载模式，电流感测器101输出高电
压，则使光产生元件1050导通。如此一来，光接收元件1052会感应光产生元
件1050发出的光线并传送对应的信号至电压反馈单元103。反之，当负载RL
操作于轻载模式，电流感测器101输出低电压，并使光产生元件1050截止。
当光接收元件1052导通时(即负载RL操作于非轻载模式)，切换开关X1
的参考端REF的电压降低。因切换开关X1的预设参考电位为定值，故形成等
效提高输出电压设定值的效果。
当光接收元件1052截止时(即负载RL操作于轻载模式)，切换开关X1的
参考端REF的电压提高。因切换开关X1的预设参考电位为定值，故形成等效
降低输出电压设定值的效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情
况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但
这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。