本實(shí)用新型涉及一種電源適配器，特別是一種可依據(jù)電子裝置的需求供電的電源適配器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)中使用越來(lái)越多的LLC轉(zhuǎn)換器，這歸因于它們的高效率工作。一般的LLC轉(zhuǎn)換器主要可依據(jù)輸入電壓的大小而產(chǎn)生不同的輸出電壓，然而，這樣的操作卻讓LLC轉(zhuǎn)換器在輕載時(shí)的效率不佳。

對(duì)此，而有LLC轉(zhuǎn)換器采用單一恒定輸出電壓設(shè)計(jì)產(chǎn)生；然而，在這種設(shè)計(jì)中電源的輸入電壓范圍窄，而讓電源的相容性不佳。

綜合上述，迄今為止未解決的需求存在于本技術(shù)領(lǐng)域中，以解決前述缺陷與不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電源適配器，用于提供電力使電子裝置運(yùn)作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種電源適配器，提供電力使一電子裝置運(yùn)作，其中，該電源適配器包含：

一電壓轉(zhuǎn)換器；

一LLC轉(zhuǎn)換器，電連接于該電壓轉(zhuǎn)換器并接收從該電壓轉(zhuǎn)換器所提供的一輸入電壓；以及

一控制模塊，電連接于該電壓轉(zhuǎn)換器、該LLC轉(zhuǎn)換器及該電子裝置，該控制模塊內(nèi)建有多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式，以依據(jù)該電子裝置的需求電力決定以該多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式的其中之一驅(qū)動(dòng)該LLC轉(zhuǎn)換器輸出對(duì)應(yīng)的一輸出電壓并改變?cè)撦斎腚妷海乖撾娫催m配器具有一固定增益。

上述的電源適配器，其中，該控制模塊包含：

一用以檢測(cè)需求電力的交握單元；

一依據(jù)該輸出電壓改變?cè)撦斎腚妷旱目刂茊卧娺B接該交握單元、該電壓轉(zhuǎn)換器以及該LLC轉(zhuǎn)換器，該控制單元接收該交握單元所傳遞的一需求電力信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)該LLC轉(zhuǎn)換器提供該輸出電壓。

上述的電源適配器，其中，該輸出電壓與該輸入電壓之間具有一固定比值。

上述的電源適配器，其中，該固定比值范圍為16-20。

上述的電源適配器，其中，該固定增益相等于該LLC轉(zhuǎn)換器的一圈數(shù)比除以一半的該固定比值。

上述的電源適配器，其中，該電壓轉(zhuǎn)換器為升壓轉(zhuǎn)換器(BOOST)、降壓轉(zhuǎn)換器、升降壓轉(zhuǎn)換器或功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器。

本實(shí)用新型的有益功效在于：可供提供多段輸出電壓，以適應(yīng)不同電子裝置的運(yùn)作需求。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

附圖說(shuō)明

圖1為依照本實(shí)用新型的電源適配器的電路框圖；

圖2為依照本實(shí)用新型的LLC轉(zhuǎn)換器的電路圖；

圖3為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器在輸入電壓變動(dòng)時(shí)的直流電壓增益特性曲線圖；

圖4為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器在輸入電壓固定時(shí)的直流電壓增益特性曲線圖；及

圖5為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器在固定直流電壓時(shí)的直流增益特性曲線圖。

其中，附圖標(biāo)記

10 電源適配器

100 整流器

110 電壓轉(zhuǎn)換器

120 LLC轉(zhuǎn)換器

122 整流電路

130 控制模塊

140 第一反饋器

150 第二反饋器

20 電子裝置

AC_IN 交流輸入電壓

Cf 輸出濾波器

Cr 諧振電容器

DC_OUT 直流輸出電壓

D1、D2 二極管

Dr1、Dr2 整流二極管

Lr 諧振電感器

Lm 激磁電感器

Q1、Q2 功率開關(guān)

S1、S2 開關(guān)組

T 變壓器

Vin 輸入電壓

Vo 輸出電壓

Wp 初級(jí)繞組

Ws 次級(jí)繞組

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

請(qǐng)參閱圖1，其為依照本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的電源適配器的電路框圖。電源適配器10電連接于電子裝置20，用以提供電子裝置20需求電壓；其中，電源適配器10可供提供多段輸出電壓(例如介于5伏特至25伏特中的任一，并可為5伏特、12伏特、20伏特)以因應(yīng)不同電子裝置20的運(yùn)作需求。

電源適配器10包含整流器100、電壓轉(zhuǎn)換器110、LLC轉(zhuǎn)換器120及控制模塊130。整流器100連接于市用交流電，LLC轉(zhuǎn)換器120連接于電子裝置20，電壓轉(zhuǎn)換器110設(shè)在整流器100及LLC轉(zhuǎn)換器120之間，并電連接于整流器100及LLC轉(zhuǎn)換器120。

整流器100用以對(duì)交流輸入電壓AC_IN進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如為對(duì)所接收的交流輸入電壓AC_IN進(jìn)行全波整流，借以輸出直流輸出電壓DC_OUT。整流器100可例如為由四個(gè)電源整流二極管所組成的橋式整流器。

電壓轉(zhuǎn)換器110電連接于整流器100，用以對(duì)整流器100的輸出(即直流輸出電壓DC_OUT)進(jìn)行功率因數(shù)校正及/或電壓位準(zhǔn)的調(diào)整。電壓轉(zhuǎn)換器110可為升壓轉(zhuǎn)換器(boost converter)、降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)、升降壓轉(zhuǎn)換器(buck-boost converter)或功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器；其中，升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器及升降壓轉(zhuǎn)換器用以對(duì)整流器100的輸出(即直流輸出電壓DC_OUT)進(jìn)行位準(zhǔn)的調(diào)整，功率因數(shù)校正器除了用以對(duì)整流器100的輸出進(jìn)行功率因數(shù)校正外，還可以將整流器100輸出的直流輸出電壓DC_OUT轉(zhuǎn)換成較高的輸入電壓Vin給下一級(jí)的LLC轉(zhuǎn)換器120。

LLC轉(zhuǎn)換器120電連接于電壓轉(zhuǎn)換器110，并接收電壓轉(zhuǎn)換器110所提供的輸入電壓Vin。請(qǐng)參閱圖2，其為依照本實(shí)用新型的LLC轉(zhuǎn)換器的電路圖。在圖2中，LLC轉(zhuǎn)換器120包含開關(guān)組S1和S2、諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、激磁電感器Lm、變壓器T、整流電路122及輸出濾波器Cf。

開關(guān)組S1包含并聯(lián)連接的功率開關(guān)Q1及二極管D1，開關(guān)組S2包含并聯(lián)連接的功率開關(guān)Q2及二極管D2。功率開關(guān)Q1和Q2可例如分別為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。功率開關(guān)Q1的源極連接于功率開關(guān)Q2的漏極；功率開關(guān)Q1的漏極及功率開關(guān)Q2的源極分別連接于如圖1所示的電壓轉(zhuǎn)換器110，并接受電壓轉(zhuǎn)換器110所提供的輸入電壓Vin。二極管D1的陽(yáng)極連接在功率開關(guān)Q1的源極，二極管D1的陰極連接在功率開關(guān)Q1的漏極；二極管D2的陽(yáng)極連接在功率開關(guān)Q2的源極，二極管D2的陰極連接在功率開關(guān)Q2的漏極。二極管D1和D2也可以為功率開關(guān)Q1和Q2的本體二極管。

功率開關(guān)Q1和Q2接收電壓轉(zhuǎn)換器110所提供的輸入電壓Vin，并依據(jù)第一反饋器140發(fā)出的信號(hào)以于導(dǎo)通(turn-on)或截止(turn-off)狀態(tài)之間切換，并輸出脈動(dòng)直流信號(hào)。

諧振電容器Cr連接在功率開關(guān)Q1的源極及功率開關(guān)Q2的漏極之間，以在功率開關(guān)Q1和Q2交替導(dǎo)通和截止之時(shí)接收脈動(dòng)直流信號(hào)。激磁電感器Lm與變壓器T的初級(jí)繞組Wp并聯(lián)連接。諧振電感器Lr是連接在諧振電容器Cr及激磁電感器Lm之間。諧振電容器Cr除了用以阻隔脈動(dòng)直流信號(hào)的直流分量外，并與諧振電感器Lr及激磁電感器Lm形成諧振電路。

變壓器T包含電磁耦合的初級(jí)繞組Wp及次級(jí)繞組Ws，變壓器T為次級(jí)繞組Ws匝數(shù)(或稱圈數(shù))相等的中心抽頭式變壓器。整流電路122包含整流二極管Dr1和Dr2，其等分別連接于變壓器T的次級(jí)繞組Ws，用以將通過(guò)變壓器T的交流電壓轉(zhuǎn)換為具高頻脈動(dòng)成分的直流電壓。

輸出濾波器Cf連接于整流電路122，其用以濾除整流電路122輸出的直流電壓的高頻脈動(dòng)成分，進(jìn)而輸出平穩(wěn)的直流輸出電壓Vo，前述輸出電壓Vo傳遞至電子裝置20。

LLC轉(zhuǎn)換器120的直流電壓增益滿足下列條件:

$M=\frac{n\×Vo}{Vin\÷2}$

其中，

M為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器120的直流電壓增益；

n為變壓器T的初級(jí)繞組Wp和次級(jí)繞組Ws的圈數(shù)比；

Vo為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓；及

Vin為電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓。

在前述條件下，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin發(fā)生變化時(shí)，LLC轉(zhuǎn)換器120的操作頻率(例如：開關(guān)組S1、S2的操作頻率)在圖3所為的頻率調(diào)節(jié)范圍F-min1～F-max1內(nèi)變化在維持足夠的增益的條件下，LLC轉(zhuǎn)換器120的操作調(diào)節(jié)頻率范圍寬；這使得LLC轉(zhuǎn)換器120在輕載操作時(shí)(即Q＝2曲線所示)的切換損失大，進(jìn)而產(chǎn)生效率不佳的問題。

電壓轉(zhuǎn)換器110的使用可以讓提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vin固定(即恒壓)，使得LLC轉(zhuǎn)換器120的操作頻率在圖4所示的頻率調(diào)節(jié)范圍F-min2～F-max2內(nèi)變化。由圖4可見，采用恒壓設(shè)計(jì)可以讓LLC轉(zhuǎn)換器120的操作頻率范圍內(nèi)振蕩，比圖3未采用恒壓設(shè)計(jì)的LLC轉(zhuǎn)換器120的操作頻率(即在頻率調(diào)節(jié)范圍F-min1～F-max1內(nèi)變化)小。因此，恒壓設(shè)計(jì)的LLC轉(zhuǎn)換器可以有效地解決前述輕載切換損失大所產(chǎn)生的效率不佳的問題。然而，根據(jù)前述LLC轉(zhuǎn)換器120的直流電壓增益條件，當(dāng)LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin固定時(shí)，其輸出電壓Vo亦無(wú)變動(dòng)量；也就是說(shuō)，當(dāng)LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin為定值時(shí)，其輸出電壓Vo亦為定值。在恒壓設(shè)計(jì)中的輸入電壓Vin無(wú)法相容于多組輸出電壓Vo，導(dǎo)致電源的相容性不佳。

因此，本實(shí)用新型更進(jìn)一步地利用控制模塊130對(duì)LLC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vo進(jìn)行偵測(cè)，并依據(jù)輸出電壓Vo的偵測(cè)結(jié)果以調(diào)控電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin，以讓電壓適配器10具有固定增益。

更具體而言，控制模塊130包含交握單元132及控制單元134，交握單元132電連接于LLC轉(zhuǎn)換器120及電子裝置20，控制單元134電連接于交握單元132及電壓轉(zhuǎn)換器110?？刂颇K130可內(nèi)建有多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式，以讓電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vi可以隨著LLC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vo變化而驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換器110產(chǎn)生提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的不同輸入電壓Vin；其中，每段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式可讓電源適配器10輸出經(jīng)設(shè)計(jì)的一恒定輸出電壓Vo。因此，每段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模塊所對(duì)應(yīng)到的輸入電壓Vi也會(huì)是恒定值。借此，可以讓LLC轉(zhuǎn)換器120的操作頻率在圖5所示的頻率調(diào)節(jié)范圍F-min3～F-max3內(nèi)變化。

換言之，本實(shí)用新型的電源適配器能輸出被選定的多組恒定輸出電壓，因此，相較圖4僅能輸出單一恒定電壓的LLC轉(zhuǎn)換器而言，具備高電源相容性。進(jìn)一步地，相比于圖3輸出電壓Vo完全隨輸入電壓Vi變化(即輸出電壓Vo未指定)在頻率調(diào)節(jié)范圍F-min1～F-max1內(nèi)變化，本實(shí)用新型的電源適配器10在頻率調(diào)節(jié)范圍F-min3～F-max3內(nèi)變化的操作頻率小，因此，本實(shí)用新型的電源適配器10具備高效率表現(xiàn)。

復(fù)參閱圖1，交握單元132用以與電子裝置20溝通。當(dāng)電源適配器10與電子裝置20連接時(shí)，交握單元132可將電源適配器10所能提供的多組輸出電壓提供給電子裝置20，以供與電子裝置20在選擇多組輸出電壓Vo中之一，借以達(dá)到識(shí)別電子裝置20的需求電壓的效果。

之后，交握單元132會(huì)將具有識(shí)別結(jié)果(或稱檢測(cè)結(jié)果)的需求電力信號(hào)送到控制單元134，控制單元134依據(jù)前述的檢測(cè)結(jié)果以選擇多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式的其中之一，并依據(jù)所選擇的該段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式以驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換器110，讓電壓轉(zhuǎn)換器110產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式所指定的輸入電壓Vi。其中，電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin以與輸出電壓Vo在固定比值的條件下變化，即

Vin＝K×Vo；

其中，

Vin為電壓轉(zhuǎn)換器110所提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓；

Vo為L(zhǎng)LC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓；及

K為固定比值。

也就是說(shuō)，控制單元134會(huì)依據(jù)所選定的輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式所對(duì)應(yīng)到的輸出電壓Vo來(lái)調(diào)整電壓轉(zhuǎn)換器110產(chǎn)生的輸入電壓Vi，借此，電源適配器10的直流電壓增益可以維持在固定值；同時(shí)，電壓適配器10也可以因應(yīng)電子裝置20運(yùn)作的需求電力提供不同的輸出電壓Vo。此外，電源適配器10的操作頻率范圍會(huì)因?yàn)榭刂颇K130的多段輸出電壓模式而有不同輸出電壓而擴(kuò)大，如圖5所示。

要特別說(shuō)明的是，在交流輸入電壓AC_IN的下限為80伏特，電源適配器10的最大輸出電壓為20伏特，最小輸出電壓為5伏特的限制下，前述的固定比值滿足下列條件:

16≤K≤20。

進(jìn)一步地，在固定增益下，當(dāng)電源適配器10的直流電壓增益為M，n為變壓器T的初級(jí)繞組Wp和次級(jí)繞組Ws的圈數(shù)比，K為固定比值，滿足下列條件:

$M=\frac{n}{K\÷2}.$

電源適配器10還可以包含第一反饋器140及第二反饋器150。第一反饋器140電連接于LLC轉(zhuǎn)換器120，并可依據(jù)輸出電壓Vo進(jìn)行LLC轉(zhuǎn)換器120的控制。第二反饋器150電連接于電壓轉(zhuǎn)換器110，并以依據(jù)電壓轉(zhuǎn)換器110提供給LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin以進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換器110的控制。

請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1，本實(shí)用新型提供的電源適配器10可以如下揭示的增益固定方法以對(duì)電子裝置20提供運(yùn)作需求電壓。首先，提供電源適配器10，電源適配器10內(nèi)建有多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式，并可供產(chǎn)生與多段輸出電壓驅(qū)動(dòng)模式相應(yīng)的多段輸出電壓。電源適配器10包含有LLC轉(zhuǎn)換器120。接著，電源適配器10會(huì)進(jìn)行電子裝置20的需求電壓的識(shí)別；其識(shí)別方式可例如是由電源適配器10將其可提供的多段輸出電壓提供給電子裝置20做選擇。在完成電子裝置20的需求電壓的識(shí)別后，便可以決定電源適配器10的輸出電壓Vo。為了能夠提供選定的輸出電壓Vo，LLC轉(zhuǎn)換器120的輸入電壓Vin必須依據(jù)所選定的輸出電壓Vo進(jìn)行調(diào)整，以讓LLC轉(zhuǎn)換器120具有固定直流電壓增益。其中，電源適配器10要能夠提供多段輸出電壓，LLC轉(zhuǎn)換器120的輸出電壓Vo和輸入電壓Vin之間具有的固定比值可以例如是介于16至20之間。

當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。