專利名稱：一種電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電源轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種電子電路，更具體地說，本實用新型涉及一種電源轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)代消費類電子的典型應(yīng)用電路一般運行在低壓電源下。因此需要將市電轉(zhuǎn)換為符合相應(yīng)要求的電壓。[0003]圖1所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的線性電源轉(zhuǎn)換器10的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，線性電源轉(zhuǎn)換器10包括整流橋、電阻、齊納二極管和電容。該線性電源轉(zhuǎn)換器10結(jié)構(gòu)簡單，但其上的電阻、齊納二極管的功率損耗大，使得效率較低。[0004]圖2所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20包括整流橋、輸入電容、開關(guān)器件、二極管、電感和輸出電容，其中開關(guān)器件由PWM (脈沖寬度調(diào)制)模塊控制。但對一個普通的低壓偏置電路來說，PWM模塊顯得過于復(fù)雜。[0005]圖3所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30的電路結(jié)構(gòu)示意圖。由于采用了變壓器，降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30體積大、成本高，不適合很多應(yīng)用電路。實用新型內(nèi)容[0006]因此本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，提出一種改進(jìn)的電源轉(zhuǎn)換器。[0007]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的實施例，提出了一種電源轉(zhuǎn)換器，包括:輸入端口，用以接收交流輸入信號；整流器，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號，所述整流器基于所述交流輸入信號提供整流信號；低壓端口，用以提供低壓信號；儲能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號；功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號至低壓端口 ；以及控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號，并基于所述線電壓采樣信號，所述控制器在其輸出端子提供控制信號，用以控制功率開關(guān)。[0008]根據(jù)本實用新型的實施例，還提出了一種電源轉(zhuǎn)換器，包括:第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號；低壓端口，用以提供低壓信號；第一整流器，耦接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號，所述第一整流器基于所述交流輸入信號提供第一半波整流信號；第二整流器，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號，所述第二整流器基于所述交流輸入信號提供第二半波整流信號；第一智能電壓模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一整流器以接收第一半波整流信號，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；第二智能電壓模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第二整流器以接收第二半波整流信號，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；其中所述第一智能電壓模塊包括:第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號；功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號至低壓端口 ；以及控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號，并基于所述線電壓采樣信號，所述控制器在其輸出端子提供控制信號，用以控制功率開關(guān)。[0009]根據(jù)本實用新型各方面的上述電源轉(zhuǎn)換器，電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。


[0010]圖1所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的線性電源轉(zhuǎn)換器10的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖3所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖4a為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖4b為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖4c為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器300的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器400的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖6為圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400的整流信號VD。和低壓信號Vs的波形示意圖；[0018]圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器500的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖8為圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500的交流輸入信號AC和低壓信號Vs的時序波形示意圖；[0020]圖9為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器600的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖10為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器700的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖11為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器800的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖12為圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的交流輸入信號Va。、整流信號VD。和脈寬調(diào)制信號Ve的時序波形示意圖；[0024]圖13為前饋脈寬調(diào)制下的全波模式電源轉(zhuǎn)換器的交流輸入信號Va。、整流信號Vdc和脈寬調(diào)制信號Ve的時序波形示意圖；[0025]圖14為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1000的結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖15為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1100的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖16為根據(jù)本實用新型一實施例的圖14/圖15電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖17為根據(jù)本實用新型另一實施例的圖14/圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖18為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1200的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖19為根據(jù)本實用新型一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路1209的結(jié)構(gòu)不意圖；[0031]圖20為圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200的交流輸入信號Va。、整流信號VD。，低壓信號Vs和流過功率開關(guān)的電流Is在流過功率開關(guān)的電流Is小于其最大電流容量下的時序波形示意圖；[0032]圖21為圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200的交流輸入信號Va。、整流信號VD。，低壓信號Vs和流過功率開關(guān)的電流Is在流過功率開關(guān)的電流Is達(dá)到其最大電流容量下的時序波形示意圖；[0033]圖22為根據(jù)本實用新型另一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-1 ；[0034]圖23為根據(jù)本實用新型又一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-2。[0035]其中，各附圖中相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的電路結(jié)構(gòu)/功能。
具體實施方式
[0036]下面將詳細(xì)描述本實用新型的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實行本實用新型。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。[0037]在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“耦接到”或“耦接到”另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。[0038]圖4a為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4a所示，電源轉(zhuǎn)換器100包括:輸入端口，用以接收交流輸入信號AC (市電)；整流器101，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號AC，所述整流器101基于所述交流輸入信號AC提供整流信號Vdc ;低壓端口，用以提供低壓信號Vs ;智能電壓模塊110，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至整流器101以接收整流信號vD。，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲能電容107，耦接在低壓端口和參考地之間；其中所述智能電壓模塊110包括:第一高壓功率器件102，耦接至整流器101以接收整流信號Vdc ;功率開關(guān)103，與所述第一高壓功率器件102串聯(lián)，所述功率開關(guān)103和所述第一高壓功率器件102用以阻止或者傳遞所述整流信號VD。至低壓端口 ；控制器106，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號Vlim，并基于所述線電壓采樣信號VliM，所述控制器106在其輸出端子提供控制信號，用以控制功率開關(guān)103。[0039]在圖4a所示實施例中，第一高壓功率器件102兩端的電壓值不是很高，所述線電壓采樣信號Vlim直接由第一高壓功率器件102提供。[0040]在一個實施例中，整流器101包括二極管或者橋式整流器。所述二極管可以被集成。[0041]在一個實施例中，第一高壓功率器件102包括場效應(yīng)管(JFET)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)或任意耗盡型器件。該高壓功率器件吸收絕大部分的電壓降，而只傳遞其最大夾斷電壓。[0042]在一個實施例中，功率開關(guān)包括N溝道金屬氧化物場效應(yīng)晶體管、P溝道金屬氧化物場效應(yīng)晶體管、三極管，等等。[0043]圖4b為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4b所示電源轉(zhuǎn)換器200與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖4b所示電源轉(zhuǎn)換器200中，其智能電壓模塊210進(jìn)一步包括:第二高壓功率器件204，耦接至整流器201以接收整流信號VD。，并基于所述整流信號VD。，第二高壓功率器件204提供表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號VliM。[0044]在某些情況下，低壓信號Vs的最大值需要限定在一定范圍。因此，有必要對低壓輸出進(jìn)行反饋。圖4c為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器300的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4c所示電源轉(zhuǎn)換器300與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖4c所示電源轉(zhuǎn)換器300中，其智能電壓模塊310進(jìn)一步包括:低壓輸出反饋單元305，耦接至低壓端口以接收低壓信號\，并基于所述低壓信號Vs，提供反饋信號VFB。同時，控制器306包括耦接至所述低壓輸出反饋單元305接收反饋信號的第二輸入端子，所述控制器306基于線電壓采樣信號Vlim和反饋信號Vfb，提供控制信號。在本實施例中，線電壓采樣信號Vlim可由如圖4a所示第一高壓功率器件提供。但在其他實施例中，線電壓采樣信號Vlim可由如圖4b所示的第二高壓功率器件提供。[0045]在一個實施例中，第一高壓功率器件和第二高壓功率器件各自包括連接至參考地的控制端子。智能電壓模塊控制整流信號從整流器至低壓端口的電流通路。儲能電容307上存儲的電荷用于給負(fù)載供電或被輸送至后級電路。[0046]當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器300在運行時，輸入交流信號AC經(jīng)由整流器301被轉(zhuǎn)化為整流信號Vdc ;隨后整流信號VD。被輸送至第一高壓功率器件302。在第一高壓功率器件302選取結(jié)型場效應(yīng)晶體管的情況下，當(dāng)整流信號小于第一高壓功率器件302的夾斷電壓Vp時，第一高壓功率器件302的源極電壓跟隨其漏極電壓；相應(yīng)地，儲能電容307上的低壓信號Vs跟隨整流信號VD。?？紤]到實際器件的非理性特性(如第一高壓功率器件302和功率開關(guān)303的壓降、儲能電容所能穩(wěn)壓的范圍等因素)，低壓信號\可能不完全跟隨整流信號VDC。當(dāng)整流信號大于第一高壓功率器件302的夾斷電壓時，第一高壓功率器件302的源極電壓被箝位在其夾斷電壓VP。相應(yīng)地，儲能電容307上的低壓信號Vs也被箝位在第一高壓功率器件302的夾斷電壓VP。[0047]整流信號VD。和低壓信號Vs均被監(jiān)測。當(dāng)線電壓采樣信號Vlim和反饋信號Vfb均在電源轉(zhuǎn)換器300正常運行所設(shè)定的范圍內(nèi)，如線電壓采樣信號Vlim表征整流信號VD。高于給定閾值VP1，則控制器306將功率開關(guān)303閉合導(dǎo)通。當(dāng)線電壓采樣信號Vline表征整流信號Vdc超出電源轉(zhuǎn)換器300正常運行所設(shè)定的范圍，則智能電壓模塊310阻止整流信號Vdc被輸送至低壓端口。當(dāng)反饋信號Vfb表征低壓信號Vs超出設(shè)定的最大電壓，則智能電壓模塊310也阻止整流信號被輸送至低壓端口。當(dāng)功率開關(guān)303被閉合導(dǎo)通時，儲能電容307被充電，電源轉(zhuǎn)換器300的負(fù)載/后級電路由整流信號VD。供電；當(dāng)功率開關(guān)303被斷開時，儲能電容307給電源轉(zhuǎn)換器300的負(fù)載/后級電路供電。也就是說，電源轉(zhuǎn)換器300給整流信號Vdc設(shè)定了有效電壓窗口 “(TVP”或“VP廣V/’。即電源轉(zhuǎn)換器300給交流輸入信號AC設(shè)定了有效電壓窗口。當(dāng)交流輸入信號AC的電壓值在所述有效電壓窗口內(nèi)，交流輸入信號AC經(jīng)由整流器301、智能電壓模塊310被輸送至低壓端口 ；當(dāng)交流輸入信號AC的電壓值在所述有效電壓窗口之外，電源轉(zhuǎn)換器300阻止交流輸入信號AC被輸送至低壓端口，并由儲能電容307給負(fù)載/后級電路供電。[0048]在一個實施例中，功率開關(guān)303被控制工作在恒定導(dǎo)通時間控制模式下。當(dāng)線電壓采樣信號Vlim表征整流信號VD。超過閾值Vp1時，功率開關(guān)303被控制導(dǎo)通閉合恒定的時間。在一個實施例中，功率開關(guān)303被控制工作在滯環(huán)控制模式或者PWM控制模式下，如固定脈寬PWM控制或者線電壓前饋PWM控制。在線電壓前饋PWM控制中，脈沖寬度隨著整流信號的增大而變窄，隨著整流信號的減小而變寬。這些控制方式可以使電源轉(zhuǎn)換器獲得更寬的有效電壓窗口而無需帶來額外的功率損耗。[0049]圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器400的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400進(jìn)一步包括:電壓偏置單元408，耦接在第一高壓功率器件402的控制端和參考地之間。其中電壓偏置單元408的偏置電壓可被設(shè)定，在一個實施例中，其偏置電壓為V1。[0050]電源轉(zhuǎn)換器400的運行過程與電源轉(zhuǎn)換器100/200/300相似。在第一高壓功率器件402選取結(jié)型場效應(yīng)晶體管的情況下，當(dāng)整流信號VD。小于第一高壓功率器件402的夾斷電壓Vp加電壓偏置單元408的偏置電壓V1時，第一高壓功率器件402的源極電壓跟隨其漏極電壓。因此，電源轉(zhuǎn)換器400對整流信號的有效電壓窗口為“VP廣(VZV1) ”或者Hvv1) ”。[0051]圖6為圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400的整流信號VD。和低壓信號Vs的波形示意圖。如圖6所示，當(dāng)整流信號Vdc在有效電壓窗口 “VP廣(VAV1) ”之內(nèi)，低壓信號Vs增大；當(dāng)整流信號VD。在有效電壓窗口 “VP廣(VAV1) ”之外，低壓信號Vs減小。[0052]如圖6所示，整流信號Vdc為半波信號，也即，電源轉(zhuǎn)換器100/7200/300/400運行在半波模式。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，電源轉(zhuǎn)換器也可運行在全波模式，或運行在多相系統(tǒng)(如3相系統(tǒng))。[0053]圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器500的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，電源轉(zhuǎn)換器500包括:第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號AC ;低壓端口，用以提供低壓信號Vs ;第一整流器501，耦接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號AC，所述第一整流器501基于所述交流輸入信號提供第一半波整流信號；第二整流器502，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號AC，所述第二整流器502基于所述交流輸入信號提供第二半波整流信號；第一智能電壓模塊503,具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一整流器501以接收第一半波整流信號，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；第二智能電壓模塊504，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第二整流器502以接收第二半波整流信號，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲能電容507，耦接在低壓端口和參考地之間。[0054]在本實施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的輸出端子耦接在一起，用以提供低壓信號\。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，3個或3個以上的智能電壓模塊可以并聯(lián)耦接在一起，以提高電源轉(zhuǎn)換器的功率容量。[0055]在一個實施例中，第一整流器501和第二整流器502包括二極管，所述二極管可以被集成。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，第一整流器501和第二整流器502也包括橋式整流器。[0056]在一個實施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所不的智能電壓模塊110相似。在另一個實施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的電路與圖4b所示的智能電壓模塊210或者圖4c所示的智能電壓模塊310相似。[0057]在電源轉(zhuǎn)換器500在運行時，當(dāng)輸入交流信號AC為正電壓(即當(dāng)?shù)谝惠斎攵丝诘碾妷捍笥诘诙斎攵丝诘碾妷?時，第一整流器501處于工作狀態(tài),第一智能電壓模塊503控制第一半波整流信號從第一整流器501至低壓端口的電流通路。當(dāng)輸入交流信號AC為負(fù)電壓(即當(dāng)?shù)谝惠斎攵丝诘碾妷盒∮诘诙斎攵丝诘碾妷?時，第二整流器502處于工作狀態(tài)，第二智能電壓模塊504控制第二半波整流信號從第二整流器502至低壓端口的電流通路。[0058]在一個實施例中，電源轉(zhuǎn)換器500進(jìn)一步包括耦接交流輸入信號的整流橋，所述整流橋?qū)⒔涣鬏斎胄盘栒骱髮⑵漭斔椭粮邏褐绷髂妇€。因此，智能電壓模塊可以被方便地與不同電壓水平的供電系統(tǒng)結(jié)合。[0059]圖8為圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500的交流輸入信號AC和低壓信號Vs的時序波形示意圖。[0060]在一個實施例中，低壓信號可能呈現(xiàn)一定的脈動，為減小低壓信號的脈動，所述電源轉(zhuǎn)換器可能進(jìn)一步包括一穩(wěn)壓器。[0061 ] 圖9為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器600的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，所述電源轉(zhuǎn)換器600包括:輸入端口，用以接收交流輸入信號AC (市電)；整流器601，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號AC，所述整流器601基于所述交流輸入信號AC提供整流信號Vdc ;低壓端口，用以提供低壓信號Vs ;輸出端口，用以提供輸出電壓\ ;智能電壓模塊602，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至整流器601以接收整流信號VD。，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲能電容603，耦接在低壓端口和參考地之間，用以存儲能量；穩(wěn)壓器604，具有第一端子、第二端子和輸出端子，其第一端子耦接至低壓端口以接收低壓信號\，其第二端子連接參考地，其輸出端子耦接至輸出端口 ；以及輸出電容605，耦接在輸出端口和參考地之間，以提供所述輸出電壓Vo。[0062]在一個實施例中，所述穩(wěn)壓器604包括開關(guān)模式穩(wěn)壓器或者低壓差穩(wěn)壓器LD0。[0063]圖9所示電源轉(zhuǎn)換器600運行于半波模式。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，電源轉(zhuǎn)換器也可運行于全波模式。[0064]圖10為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器700的結(jié)構(gòu)示意圖。電源轉(zhuǎn)換器700的運行原理與圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500相似，與圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500不同的是，電源轉(zhuǎn)換器700的低壓信號通過穩(wěn)壓器706和輸出電容707被進(jìn)一步調(diào)節(jié)，以得到輸出電壓V[0065]圖11為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器800的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，電源轉(zhuǎn)換器800進(jìn)一步包括耦接至智能電壓模塊802的線脈寬調(diào)制單元804。[0066]在一個實施例中，智能電壓模塊802的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所示的智能電壓模塊110相似，其中線脈寬調(diào)制單元耦接至控制器，以使控制器輸出脈寬調(diào)制信號(Ve)至功率開關(guān)。[0067]圖12為圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的交流輸入信號Va。、整流信號VD。和脈寬調(diào)制信號Ve的時序波形示意圖。[0068]在一個實施例中，線脈寬調(diào)制單元被前饋脈寬調(diào)制單元所取代，以增大電源轉(zhuǎn)換器的有效電壓窗口。圖13為前饋脈寬調(diào)制下的全波模式電源轉(zhuǎn)換器的交流輸入信號VA。、整流信號和脈寬調(diào)制信號Ve的時序波形示意圖。[0069]從以上各實施例可以看出，本實用新型提出的電源轉(zhuǎn)換器，在其交流輸入信號的電壓值很高時，通過高壓功率器件吸收絕大部分的電壓降，而只傳遞高壓功率器件的最大夾斷電壓，以得到需要的低壓信號。該電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。[0070]在現(xiàn)實世界中，整流器處通常存在寄生電容或雜散電容。該寄生電容或雜散電容有可能使整流不能下降至零，導(dǎo)致實際落入有效電壓窗口的整流信號被影響(如可能導(dǎo)致整流信號錯過有效電壓窗口)、并可能導(dǎo)致低壓端口的低壓信號下降至過低的電壓值。[0071]針對這種情況，現(xiàn)有技術(shù)一般采用一無源放血器(如電阻)來拉低整流信號。但無源放大器的功耗大，降低了電源轉(zhuǎn)換器的效率。[0072]圖14為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1000的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14所示電源轉(zhuǎn)換器1000與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖14所示電源轉(zhuǎn)換器1000進(jìn)一步包括有源放血單元1008，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號Vs，第二輸入端子耦接一電壓閾值Vth，第三輸入端子耦接至整流器1001和第一高壓功率器件1002的連接點，輸出端子耦接至低壓端口，當(dāng)所述低壓信號Vs小于所述電壓閾值Vth時，所述有源放血單元1008被開啟，以拉低所述整流信號VD。，當(dāng)所述低壓信號Vs大于電壓閾值Vth時，所述有源放血單元1008為不工作(0FF，關(guān)閉)狀態(tài)。[0073]圖15為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1100的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1100與圖14所示電源轉(zhuǎn)換器1000的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖14所示電源轉(zhuǎn)換器1000不同的是，在圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000中，有源放血單元1108的輸出端子耦接至參考地。當(dāng)所述低壓信號Vs小于所述電壓閾值Vth時，所述有源放血單元1108被開啟，以將所述整流信號Vdc拉低至參考地；當(dāng)所述低壓信號Vs大于電壓閾值Vth時，所述有源放血單元1008為不工作(0FF，關(guān)閉)狀態(tài)。[0074]圖16為根據(jù)本實用新型一實施例的圖14/圖15電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖16所示，所述有源放血單元包括:比較器11，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號Vs，第二輸入端子耦接電壓閾值Vth，所述比較器11基于所述低壓信號Vs和電壓閾值Vth，在其輸出端子輸出比較信號；放電開關(guān)12和放電電阻13，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)12包括控制端子，耦接至所述比較器11的輸出端子接收比較信號，所述放電開關(guān)12基于所述比較信號被閉合導(dǎo)通或斷開。[0075]圖17為根據(jù)本實用新型另一實施例的圖14/圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖17所示，所述有源放學(xué)單元包括:比較器11，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號Vs，第二輸入端子耦接電壓閾值VTH，所述比較器11基于所述低壓信號Vs和電壓閾值VTH，在其輸出端子輸出比較信號；放電開關(guān)12和放電電流源14，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)12包括控制端子，耦接至所述比較器11的輸出端子接收比較信號，所述放電開關(guān)12基于所述比較信號被閉合導(dǎo)通或斷開。[0076]在一個實施例中，放電電流源包括雙極結(jié)型晶體管(B JT)或場效應(yīng)晶體管(FET )。[0077]當(dāng)?shù)蛪盒盘朧s大于電壓閾值Vth時，比較器11產(chǎn)生的比較信號為邏輯低電平。此時放電開關(guān)12被斷開，從而阻止整流信號被放電。但當(dāng)?shù)蛪盒盘朧s小于電壓閾值Vth時，比較器11產(chǎn)生的比較信號為邏輯高電平。此時放電開關(guān)12被閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，放電電阻13 (或放電電流源14)和放電開關(guān)12形成整流信號Vdc至低壓端口或至參考地的通路，以將整流信號拉低，從而消除寄生電容或雜散電容的影響。[0078]在電源轉(zhuǎn)換器運行時，功率開關(guān)運行在“閉合導(dǎo)通”和“斷開”的狀態(tài)。在功率開關(guān)的“閉合導(dǎo)通”和“斷開”的瞬間，流過功率開關(guān)的電流可能很大，從而產(chǎn)生電磁干擾(EMI)問題。[0079]為解決上述EMI問題，在一個實施例中，在整流信號VDC剛進(jìn)入有效電壓窗口時，功率開關(guān)被控制為緩慢導(dǎo)通(即其門極電壓緩慢上升)第一設(shè)定時長；在整流信號離開有效電壓窗口時，功率開關(guān)被控制為緩慢閉合(即其門極電壓緩慢下降)第二設(shè)定時長；在整流信號落入有效電壓窗口的其他時間內(nèi)，功率開關(guān)被控制為正常的閉合導(dǎo)通狀態(tài)。[0080]在一個實施例中，第一設(shè)定時長等于第二第二設(shè)定時長。[0081]圖18為根據(jù)本實用新型一實施例的電源轉(zhuǎn)換器1200的結(jié)構(gòu)示意圖。圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200進(jìn)一步包括斜坡延遲電路1209，耦接至控制器1206接收控制信號，所述控制信號具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延遲電路1209基于所述控制信號，產(chǎn)生驅(qū)動信號Sto，所述驅(qū)動信號Sto具有緩慢的上升沿和緩慢的下降沿，所述驅(qū)動信號Sdiv用以控制功率開關(guān)1203，使得功率開關(guān)1203在驅(qū)動信號Sdiv的傾斜上升沿時被緩慢閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動信號Stev的傾斜下升沿時被緩慢斷開。[0082]圖19為根據(jù)本實用新型一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路1209的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖19所示，斜坡延遲電路1209包括:供電節(jié)點21，耦接供電電壓Vdd ;參考節(jié)點22 ;公共節(jié)點23 ;第一電流源I1和第一開關(guān)S1,串聯(lián)耦接在供電節(jié)點21和公共節(jié)點23之間；第二電流源I2和第二開關(guān)S2,串聯(lián)耦接在公共節(jié)點23和參考節(jié)點22之間；充電電容C1，耦接在公共節(jié)點23和參考節(jié)點22之間，其中第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2分別具有耦接控制信號S_的控制端子，所述驅(qū)動信號Sto在公共節(jié)點23處產(chǎn)生。[0083]在圖19所示實施例中，在控制信號S_為高時，第一開關(guān)S1被閉合導(dǎo)通，第二開關(guān)S2被斷開；在控制信號s_為低時，第一開關(guān)S1被斷開，第二開關(guān)S2被閉合導(dǎo)通。[0084]在電源轉(zhuǎn)換器1200運行時，當(dāng)整流信號Vdc進(jìn)入有效電壓窗口，控制器1206產(chǎn)生的控制信號S_變高。該變高的控制信號S_將第一開關(guān)S1閉合導(dǎo)通，將第二開關(guān)S2斷開。相應(yīng)地，第一電流源I1開始給充電電容C1充電，充電電容C1兩端的電壓(即驅(qū)動信號Stv)開始增大。當(dāng)整流信號VD。離開有效電壓窗口時，控制器1206產(chǎn)生的控制信號S_變低。該變低的控制信號S_將第一開關(guān)S1斷開，將第二開關(guān)S2閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，第二電流源I2開始給充電電容C1放電，充電電容C1兩端的電壓(即驅(qū)動信號Sd,v)開始下降。斜坡延遲電路1209如上所述工作，從而產(chǎn)生梯形驅(qū)動信號Sb。[0085]該梯形驅(qū)動信號Sd,v隨后被用于控制功率開關(guān)1203，使得功率開關(guān)1203在驅(qū)動信號Sto的傾斜上升沿時被緩慢閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動信號Sto的高電平時完全閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動信號Sto的傾斜下降沿時被緩慢斷開。[0086]如果流過功率開關(guān)的電流小于其最大電流容量，則該電流波形為三角波，相應(yīng)的交流輸入信號Va。、整流信號VD。，低壓信號Vs和流過功率開關(guān)的電流Is的時序波形圖見圖20。[0087]如果流過功率開關(guān)的電流達(dá)到其最大電流容量，則該電流波形為梯形波，相應(yīng)的交流輸入信號Va。、整流信號VD。，低壓信號Vs和流過功率開關(guān)的電流Is的時序波形圖見圖21。[0088]圖22為根據(jù)本實用新型另一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-1。圖22所示斜坡延遲電路1209-1與圖19所示斜坡延遲電路1209的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖19所示斜坡延遲電路1209不同的是，圖22所示斜坡延遲電路1209-1進(jìn)一步包括:第一緩沖器25，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接控制信號s_，所述輸出端耦接至第一開關(guān)S1的控制端子和第二開關(guān)S2的控制端子；第二緩沖器26，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至所述公共節(jié)點23接收充電電容C1兩端的電壓，所述驅(qū)動信號Sto在第二緩沖器26的輸出端產(chǎn)生。[0089]斜坡延遲電路1209-1的運行原理和斜坡延遲電路1209的運行原理相似，為敘述簡明，這里不再詳述。[0090]圖23為根據(jù)本實用新型又一實施例的圖18所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-2。圖23所示斜坡延遲電路1209-2與圖19所示斜坡延遲電路1209的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖19所示斜坡延遲電路1209不同的是，在圖23所示斜坡延遲電路1209-2中，當(dāng)控制信號S_為高時，第一開關(guān)S1被斷開，第二開關(guān)S2被閉合導(dǎo)通，當(dāng)控制信號S_為低時，第一開關(guān)S1被閉合導(dǎo)通，第二開關(guān)S2被斷開；且斜坡延遲電路1209-2進(jìn)一步包括反相器27，所述反相器27具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至公共節(jié)點23以接收充電電容C1兩端的電壓，所述驅(qū)動信號Stv在反相器27的輸出端產(chǎn)生。[0091]在包括圖23所示斜坡延遲電路1209-2的電源轉(zhuǎn)換器1200運行時，當(dāng)整流信號Vdc進(jìn)入有效電壓窗口，控制器1206產(chǎn)生的控制信號S_變高。該變高的控制信號S_將第一開關(guān)S1斷開，將第二開關(guān)S2閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，第二電流源12開始給充電電容C1放電電，充電電容C1兩端的電壓開始下降。當(dāng)整流信號VD。離開有效電壓窗口時，控制器1206產(chǎn)生的控制信號S_變低。該變低的控制信號S_將第一開關(guān)S1閉合導(dǎo)通，將第二開關(guān)S2斷開。相應(yīng)地，第一電流源I1開始給充電電容仏充電，充電電容C1兩端的電壓開始增大。然后充電電容C1兩端電壓經(jīng)由反相器27被反向，得到梯形驅(qū)動信號S&v。[0092]從以上各實施例可以看出，帶斜坡延遲電路的電源轉(zhuǎn)換器通過控制在功率開關(guān)從閉合導(dǎo)通到斷開、從斷開到閉合導(dǎo)通的暫態(tài)中的電流壓擺率，降低了 EMI。如果在實際應(yīng)用中設(shè)置恰當(dāng)，由于外部吸收EMI的元件減少，將降低整個系統(tǒng)成本。[0093]雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要 求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器包括: 輸入端口，接收交流輸入信號； 整流器，耦接至輸入端口接收交流輸入信號，并提供整流信號； 低壓端口，提供低壓信號； 儲能電容，耦接在低壓端口和參考地之間； 第一高壓功率器件，耦接至整流器接收整流信號； 功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)；以及 控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子稱接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號，其輸出端子提供用以控制功率開關(guān)的控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括電壓偏置單元，耦接在第一高壓功率器件的控制端和參考地之間。
3.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括:有源放血單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號，第二輸入端子耦接一電壓閾值，第三輸入端子耦接至整流器和第一高壓功率器件的連接點，輸出端子耦接至低壓端口，其中 當(dāng)所述低壓信號小于所述電壓閾值時，所述有源放血單元被開啟； 當(dāng)所述低壓信號大于電壓閾值時，所述有源放血單元為不工作狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括:有源放血單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號，第二輸入端子耦接一電壓閾值，第三輸入端子耦接至整流器和第一高壓功率器件的連接點，輸出端子耦接至參考地，其中 當(dāng)所述低壓信號小于所述電壓閾值時，所述有源放血單元被開啟； 當(dāng)所述低壓信號大于電壓閾值時，所述有源放血單元為不工作狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求3或4其中之一的所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中所述有源放血單元包括: 比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號，第二輸入端子I禹接電壓閾值，輸出端子輸出比較信號； 放電開關(guān)和放電電阻，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)包括控制端子，該控制端子耦接至所述比較器的輸出端子接收比較信號，所述放電開關(guān)基于所述 比較信號被閉合導(dǎo)通或斷開。
6.如權(quán)利要求3或4其中之一的所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中所述有源放血單元包括: 比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號，第二輸入端子I禹接電壓閾值，輸出端子輸出比較信號； 放電開關(guān)和放電電流源，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)包括控制端子，該控制端子耦接至所述比較器的輸出端子接收比較信號，所述放電開關(guān)基于所述比較信號被閉合導(dǎo)通或斷開。
7.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括:斜坡延遲電路，耦接至控制器接收控制信號，所述控制信號具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延遲電路產(chǎn)生用以控制所述功率開關(guān)的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號具有緩慢的上升沿和緩慢的下降沿。
8.如權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中所述斜坡延遲電路包括: 供電節(jié)點，耦接供電電壓； 參考節(jié)點； 公共節(jié)點； 第一電流源和第一開關(guān)，串聯(lián)耦接在供電節(jié)點和公共節(jié)點之間； 第二電流源和第二開關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點和參考節(jié)點之間； 充電電容，耦接在公共節(jié)點和參考節(jié)點之間，其中 所述第一開關(guān)和第二開關(guān)分別具有耦接控制信號的控制端子， 所述驅(qū)動信號在所述公共節(jié)點處產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中所述斜坡延遲電路包括: 供電節(jié)點，耦接供電電壓； 參考節(jié)點； 公共節(jié)點； 第一電流源和第一開關(guān)，串聯(lián)耦接在供電節(jié)點和公共節(jié)點之間； 第二電流源和第二開關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點和參考節(jié)點之間；所述第一開關(guān)和第二開關(guān)分別具有控制端子， 充電電容，耦接在公共節(jié)點和參考節(jié)點之間，其中 第一緩沖器，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接控制信號，所述輸出端耦接至第一開關(guān)的控制端子和第二開關(guān)的控制端子； 第二緩沖器，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至所述公共節(jié)點接收充電電容兩端的電壓，所述驅(qū)動信號在第二緩沖器的輸出端產(chǎn)生。
10.一種電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器包括: 第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號； 低壓端口，用以提供低壓信號； 第一整流器，耦接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號，所述第一整流器基于所述交流輸入信號提供第一半波整流信號； 第二整流器，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號，所述第二整流器基于所述交流輸入信號提供第二半波 整流信號； 第一智能電壓模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子率禹接至第一整流器以接收第一半波整流信號，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口； 第二智能電壓模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第二整流器以接收第二半波整流信號，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ； 儲能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；其中所述第一智能電壓模塊包括: 第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號； 功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號至低壓端口 ；以及 控制器，具有第一輸入端子 和輸出端子，其第一輸入端子稱接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號，并基于所述線電壓采樣信號，所述控制器在其輸出端子提供控制信號，用以控制功率開關(guān)。
專利摘要本實用新型公開了一種電源轉(zhuǎn)換器。所述電源轉(zhuǎn)換器包括輸入端口，用以接收交流輸入信號；整流器，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號，所述整流器基于所述交流輸入信號提供整流信號；低壓端口，用以提供低壓信號；儲能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號；功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號至低壓端口；以及控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號電壓大小的線電壓采樣信號，并基于所述線電壓采樣信號，所述控制器在其輸出端子提供控制信號，用以控制功率開關(guān)。所述電源轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
文檔編號H02M7/217GK202978738SQ20122045233
公開日2013年6月5日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者拉吉什斯瓦米納坦, 約瑟夫俄依恩扎, 金亦青 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司