[發明專利]具有輸出整流器的電源

在審

• 申請號: 201280032829.9
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN103797699A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: J·C·巴斯霍爾姆
• 申請（專利權）人: 利納克有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 康建忠

技術領域

本發明涉及開關模式電源和轉換功率的方法。

背景技術

線性致動器系統被用于各種應用中，并且典型地包括通過DC電機操作的一個或更多個電氣機械致動器、控制器和電源。電源是基于變壓器和用于使電壓平滑化的整流器的常規電源，該整流器為整流橋和電容器的形式，這樣，電源是非常魯棒和可靠的。但是，這種電源具有重量重、體積大、需要相對大量的材料且在滿負載下效率為約50～60%的缺點。

另一方面，開關模式電源典型地具有更高的效率，在滿負載下典型地為80～90%，而所需的材料量比上述的常規電源少。減少材料量的主要原因之一是磁性電路。在常規的電源中，降壓變壓器在50Hz的頻率操作，而開關模式電源具有在約30～50kHz操作的磁性電路，由此允許減小磁性電路的尺寸。

開關模式電源本身是眾所周知的，并且可以舉出已知的拓撲，諸如Fly?Back、Boost、Buck、SEPIC和Forward，Fly?Back是最常見的。這些現有技術開關模式電源分別具有優點和缺點。但是，盡管具有諸如高效率的優點，開關模式電源出于各種原因還沒有立足于需要具有相對高的輸出的魯棒且可靠的電源的線性致動器系統內。

注意，所述致動器系統出于各種目的被用于工業（機器和工藝工具、農業和建筑設備等）、家具（可調床、躺椅等）、醫院和護理家具（醫院和護理床、治療長榻和椅子、病人升降機、輪椅等）、辦公家具（手頭/豎立桌子等）、能量（太陽跟蹤等），這只是為了舉出一些應用領域。

關于需要直流電源的許多其它應用領域，需要如下系統，該系統可在世界范圍操作而不必在給定位置關于諸如110VAC/230VAC的實際電壓電平而改變部件或機械開關。

發明內容

本發明的一個目的是提供也可用于線性致動器系統中的改進的功率轉換器。優選地，本發明單個地或者以任何組合減輕、減緩或消除以上或其它的缺點中的一個或更多個。

提供發明內容部分是為了以簡化的形式引入概念的選擇，在下文的具體實施方式部分中進一步描述這些概念。本發明內容不是要標識被要求權利的主題的關鍵特征或基本特征，也不是打算幫助確定被要求權利的主題的范圍。

在一個方面中，本發明涉及一種用于將功率從輸入端子處的第一電壓電平轉換到第一輸出端子和第二輸出端子之間的第二電壓電平的功率轉換器，所述功率轉換器包括：

－一端與輸入端子連接且另一端與具有切換電壓電平的點連接的第一電感器；

－第一端子與所述點連接且第二端子接地的第一開關元件；和

－通過第一端子與電容器串聯的第二開關元件，第二開關元件的第二端子與所述點連接，并且，所述電容器終止于地，

其中，第一開關元件被配置用于以第一占空比（D）操作，并且，第二開關元件被配置用于以第二占空比（1-D）操作，第一和第二開關元件被配置為操作以使得它們的導通時段互補，所述點處的切換電壓電平包含當第一開關元件導通時產生的第一脈沖和當第二開關元件導通時產生的第二脈沖，

－被配置為將所述點處的切換電壓通過一次電感器變換到二次電感器的磁耦合電路，所述二次電感器的第一端與第一和第二二極管連接，所述二極管具有相反的極性，其中，第一二極管被配置為整流第一脈沖，并且，第二二極管被配置為整流第二脈沖；和

－具有連接于第一輸出端子和第二輸出端子之間的公共點的串聯輸出電容器，第一二極管的輸出與第一輸出端子連接，第二二極管的輸出與第二輸出端子連接，并且，二次電感器的第二端與所述公共點連接。

因此，提供了改進的功率轉換器。可以看出，作為功率轉換器的優點，在本實施例中，兩個開關均以零電壓切換操作，但不處于共振狀態。零電壓切換減少了切換損失。可以看出，另一優點是二次電路中的二極管D1、D2僅暴露于低電壓，其原因是電容器C2箝位電壓并且保護系統免受高電壓尖峰。

還可看出，作為優點，正向拓撲減少了對磁性材料的需求，其原因是變壓器不用作儲能器，而是能量一旦到達就被傳輸。這導致一次側的波紋電流減少，這尤其改善了EMC性能。

根據本發明的一個實施例，通過調整第一和第二占空比，輸出端子處的電壓電平被調節。

本實施例的優點是提供簡單的輸出電壓控制。

根據本發明的一個實施例，第一和第二占空比根據輸入端子處的第一電壓電平被調整，以保持輸出端子之間的第二電壓恒定。

可以看出，本實施例的優點為功率轉換器提供了用于在不同的輸入電壓電平保持恒定的輸出的簡單的控制系統。