專利名稱：具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電源轉(zhuǎn)換器，且特別是有關(guān)于一種具有限流功能的電源 轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
隨著人們對生活品質(zhì)的不斷地要求，單一功能性的電子產(chǎn)品已不能滿足人們 的需求。因此，現(xiàn)今的電子產(chǎn)品大多采用數(shù)種不同規(guī)格的集成電路(integrated circuit),來達(dá)到集多功能于一機的特色。此種多功能性的電子產(chǎn)品往往必須搭配 一電源轉(zhuǎn)換器(power converter),以將一固定電位的電壓轉(zhuǎn)換為各個集成電路所 需的操作電壓。
電源轉(zhuǎn)換器是一種利用電感與電容交互充電的電壓轉(zhuǎn)換電路，不但具有升壓型 (boost)的架構(gòu)，尚有降壓(buck)、反轉(zhuǎn)(inverting)以及變壓器返馳(transformer flyback)等多種不同的架構(gòu)。然而，不論是哪一種型態(tài)，電源轉(zhuǎn)換器都存有因涌入 電流(inrush current)而形成的雜訊干擾。主要的原因在于，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器對電感 進行充放電的同時，會產(chǎn)生一個快速上升的涌入電流。此種涌入電流的頻率通常很 高，且擁有很高的電流值，因此會對電源轉(zhuǎn)換器形成嚴(yán)重的雜訊干擾。
為了解決上述問題，設(shè)計者通常采用一限流電路來降低涌入電流。傳統(tǒng)的限 流電路通常由復(fù)雜的電流感應(yīng)器(current sensor)與比較器(comparator)所構(gòu)成。 換而言之，傳統(tǒng)的限流電路往往需要大量的電子元件，且其所應(yīng)用的電路理論也較 為復(fù)雜。因此，不論是在微型化或是電路成本的考量上，傳統(tǒng)的限流電路都阻礙了 電源轉(zhuǎn)換器的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，利用串接在低通濾波器的輸入 端與反饋端的限流電路，來限制電源轉(zhuǎn)換器于啟動時所產(chǎn)生的涌入電流。本發(fā)明提供一種具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，包括低通濾波器、直流變換器 以及限流電路。低通濾波器具有輸入端、輸出端以及反饋端。直流變換器耦接至低 通濾波器的輸出端，而限流電路則耦接在低通濾波器的輸入端與反饋端之間。在整 體操作上，低通濾波器的輸入端用以接收輸入信號。且低通濾波器會濾除輸入信號 中的高頻成份，以透過其輸出端傳送出。直流變換器。限流電路用以降低電源轉(zhuǎn)換 器在啟動時的涌入電流。
更值得一提的是，上述的限流電路包括第一電阻、第一電容、第一二極管、 第二電阻、第二電容、第三電阻以及晶體管。其中，第一電阻的第一端耦接至輸入 端。第一電容耦接在第一電阻的第二端與地端之間。第一二極管的陰極端耦接至第 一電阻的第二端。第二電阻耦接在第一二極管的陽極端與輸入端之間。第二電容的 第一端耦接至第一二極管的陽極端。第三電阻耦接在第二電容的第二端與低通濾波 器的反饋端之間。晶體管的第一源/漏極耦接至低通濾波器的反饋端，晶體管的第 二源/漏極耦接至地端，晶體管的柵極耦接至第一二極管的陽極端。
本發(fā)明采用串接在低通濾波器的輸入端與反饋端的限流電路，來限制電源轉(zhuǎn) 換器于啟動時所產(chǎn)生的涌入電流。且與傳統(tǒng)技術(shù)相較之下，本發(fā)明的限流電路的電 路架構(gòu)簡單，且低通濾波器中電感的布局面積還能有效地被縮減。因此，本發(fā)明所
提出的電源轉(zhuǎn)換器將具備微型化與低成本的優(yōu)勢。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合 附圖作詳細(xì)說明如下。


圖l繪示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器的電路方塊圖。 圖2繪示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的低通濾波器的詳細(xì)電路圖。
具體實施例方式
圖1繪示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器的電路方塊
圖。請參照圖1，電源轉(zhuǎn)換器100包括限流電路110、低通濾波器120以及直 流變換器130。低通濾波器120具有輸入端IN、輸出端OUT以及反饋端FB。直 流變換器130耦接至輸出端0UT，且限流電路110耦接于輸入端IN與反饋端FB之間。
低通濾波器120透過其輸入端IN接收一輸入信號VIN，并濾除輸入信號 VIN中的高頻成份。之后，低通濾波器120會將濾波后的輸入信號VIN傳送至 其輸出端OUT。藉此，直流變換器130會將濾波后的輸入信號VIN變換成一輸 出信號VOUT。
更近一步來看，限流電路110包括電阻R1 R3、電容C1 C2、 二極管Dl D2以及晶體管T1。其中，電阻R1的第一端耦接至輸入端IN。電容C1耦接在 電阻Rl的第二端與地端之間。二極管Dl的陰極端耦接至電阻Rl的第二端。 電阻R2耦接在二極管D1的陽極端與輸入端IN之間。
此外，電容C2的第一端耦接至二極管Dl的陽極端。電阻R3耦接在電容 C2的第二端與反饋端FB之間。此外，晶體管Tl的第一源/漏極耦接至反饋端 FB，其第二源/漏極耦接至地端，且其柵極耦接至二極管D1的陽極端。二極管 D2的陰極端耦接至晶體管T1的柵極，且其陽極端耦接至地端。值得注意的是， 在本實施例中，二極管D2為一齊納二極管。
請繼續(xù)參照圖l，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100未被啟用時，輸入信號VIN的電位將 維持在一低電位(譬如為0V)。此時，晶體管Tl的兩端將呈現(xiàn)斷路狀態(tài)，且低 通濾波器120的輸入端IN也無電流流入。
當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100被啟用時，輸入信號VIN的電位將從低電位快速上升至 一高電位。此時，電容C1會經(jīng)由電阻R1所形成的電流路徑進行充電，而致使 其第一端的電壓慢慢上升。相對地，二極管Dl的陰極端的電壓也會隨之慢慢 上升。此時，二極管D1將會導(dǎo)通，使得電容C1透過電阻R2與二極管D1所形 成的另一電流路徑進行充電。其中，二極管Dl兩端的跨壓將保持在其導(dǎo)通電 壓(turn on voltage)。
然而，當(dāng)二極管Dl的陽極端的電壓逐漸升高至二極管D2的逆向崩潰電壓 時，二極管D1的陽極端的電壓會被箝制而不再升高。另一方面，電容C1會繼 續(xù)充電，使得二極管D1的陰極端的電壓繼續(xù)升高。相對地，二極管D1將處在 逆向偏壓。
值得注意的是，二極管Dl的陽極端的電壓在逐漸升高的過程中，晶體管 Tl的兩端也將逐漸導(dǎo)通。此時，電容C2將透過電阻R3與晶體管T1所形成的電流路徑放電至地端。且電容C2的第二端的電壓也會隨著本身的放電而開始 緩緩下降。當(dāng)晶體管T1完全被導(dǎo)通時，電容C2的第二端的電壓也將下降至低 電位(譬如0V)。
換而言之，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100被啟用時，假若限流電路110中的晶體管 Tl尚未導(dǎo)通，則低通濾波器120將無法產(chǎn)生涌入電流。相對地，當(dāng)晶體管T1 被導(dǎo)通時，低通濾波器120才會開始產(chǎn)生涌入電流。且知，晶體管Tl的導(dǎo)通 時間點，取決于輸入信號VIN透過電阻R1對電容C1的充電時間。因此，限流 電路110可以依據(jù)電容Cl的電容質(zhì)及/或電阻Rl的電阻值，來決定涌入電流 的產(chǎn)生時間。
再者，當(dāng)晶體管T1開始導(dǎo)通時，反饋端FB的電壓會因電容C2經(jīng)由電阻 R3的放電而線性下降。且知，反饋端FB上的電壓，其于單位時間內(nèi)所下降的 電壓值，正比于低通濾波器120所產(chǎn)生的涌入電流的電流值。因此，熟悉此技 術(shù)者可以利用電容C2的電容值及/或電阻R3之電阻值，來決定涌入電流的大 小。
值得一提的是，本實施例所提及的直流變換器130包括是降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)或是升壓轉(zhuǎn)換器(boost converter)。然而，不論是哪一禾中直流變 換器，其皆可利用限流電路110來限制涌入電流的大小。
更進一步來看，圖2繪示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的低通濾波器的詳細(xì)電路 圖。請參照圖2，低通濾波器120包括電感L1與電容C3。其中，電感L1耦接 在輸入端IN與輸出端OUT之間，電容C3耦接在輸出端OUT與反饋端FB之間。 低通濾波器120在搭配限流電路110的使用下，電感Ll的電抗值無須提升就 可以有效地抑制涌入電流的大小。換而言之，電感Ll的電抗值在被縮減的情 況下，將有助于電源轉(zhuǎn)換器100的微型化。
綜上所述，本發(fā)明是利用串接在低通濾波器的輸入端與反饋端的限流電 路，來抑制涌入電流的大小。其中，由于限流電路只包括一晶體管與多個被動 元件，故與傳統(tǒng)技術(shù)相較之下，本發(fā)明的限流電路的電路架構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)。 此外，低通濾波器在配合限流電路的使用下，其內(nèi)部電感的布局面積還可有效 地被縮減。換而言之，本發(fā)明所提出的電源轉(zhuǎn)換器將具備微型化與低成本的優(yōu) 勢。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，包括一低通濾波器，具有一輸入端、一輸出端以及一反饋端；一直流變換器，耦接至該輸出端；以及一限流電路，耦接于該輸入端與該反饋端之間，用以降低該低通濾波器中的一涌入電流，該限流電路包括一第一電阻，其第一端耦接至該輸入端；一第一電容，耦接在該第一電阻的第二端與地端之間；一第一二極管，其陰極端耦接至該第一電阻的第二端；一第二電阻，耦接在該第一二極管的陽極端與該輸入端之間；一第二電容，其第一端耦接至該第一二極管的陽極端；一第三電阻，耦接在該第二電容的第二端與該反饋端之間；以及一晶體管，其第一源/漏極耦接至該反饋端，該晶體管的第二源/漏極耦接至地端，該晶體管的柵極耦接至該第一二極管的陽極端。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器， 路還包括一第二二極管，其陰極端耦接至該晶體管的柵極， 耦接至地端。
3. 如權(quán)利要求2所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第二二 極管為一齊納二極管。
4. 如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該低通濾 波器包括一電感，耦接在該輸入端與該輸出端之間；以及 一第三電容，耦接在該輸出端與該反饋端之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該直流變 換器包括一升壓轉(zhuǎn)換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該直流變 換器包括一降壓轉(zhuǎn)換器。
7. 如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該限流電其特征在于，該限流電 該第二二極管的陽極端路依據(jù)該第一電容的電容值及/或該第一電阻的電阻值，來決定該涌入電流的產(chǎn)生 時間。
8.如權(quán)利要求1所述的具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該涌入電 流的大小取決于該第二電容的電容值及/或該第三電阻的電阻值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有限流功能的電源轉(zhuǎn)換器，包括低通濾波器、直流變換器以及限流電路。本發(fā)明采用串接在低通濾波器的輸入端與反饋端的限流電路，來限制電源轉(zhuǎn)換器于啟動時所產(chǎn)生的涌入電流。其中，限流電路只由一晶體管與多個被動元件所構(gòu)成，故其電路架構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)。此外，低通濾波器中電感的布局面積還能有效地被縮減。因此，本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換器具有微型化與低成本的優(yōu)勢。
文檔編號H02M3/07GK101420176SQ200710166908
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者劉士豪, 夏春華 申請人:英業(yè)達(dá)股份有限公司