[發(fā)明專利]電力轉(zhuǎn)換器和控制電力轉(zhuǎn)換器的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811453376.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109889062A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安德斯·林德;安德雷·馬利寧
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

公開了一種用于向電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的開關(guān)DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的變壓器提供電力的電力轉(zhuǎn)換器控制方法和電力轉(zhuǎn)換器。電力轉(zhuǎn)換器包括能夠潛在地提供這樣的電力的單獨(dú)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)中的第一節(jié)點(diǎn)通常直接地且在沒有能量存儲(chǔ)的大容量電容器的情況下耦合至從交流電力源提供整流電力的整流器。第二節(jié)點(diǎn)還從整流器被提供電力，但耦合至可以根據(jù)需要存儲(chǔ)和提供能量的大容量電容器。本文公開的技術(shù)在可行時(shí)使用第一節(jié)點(diǎn)向變壓器提供電力，否則使用第二節(jié)點(diǎn)及其相關(guān)聯(lián)的大容量電容器來提供電力。通過這樣做，可以減小大容量電容器的能量存儲(chǔ)需求，這意味著可以相對于其他電力轉(zhuǎn)換器電路減小大容量電容器的電容和相關(guān)聯(lián)的尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電力轉(zhuǎn)換器，并且具體地，涉及包括不具有大容量電容器的第一整流電壓節(jié)點(diǎn)和耦合至大容量電容器的第二整流電壓節(jié)點(diǎn)的電路，并且涉及對選擇使用第一整流電壓節(jié)點(diǎn)、第二整流電壓節(jié)點(diǎn)還是兩者來向變壓器提供電力的控制。

背景技術(shù)

線路電力轉(zhuǎn)換器輸入交流(AC)電力并將其轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力以向負(fù)載供電，例如，為智能電話、膝上型電腦或其他便攜式設(shè)備中的電池充電，或者以其他方式為電子設(shè)備供電。這樣的電力轉(zhuǎn)換器通常包括：輸入級，其將輸入AC電壓轉(zhuǎn)換為DC的中間電壓；以及開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其將中間DC電壓轉(zhuǎn)換為適合于為負(fù)載供電的輸出DC電壓電平。

限于低或中等電力要求的電力轉(zhuǎn)換器，例如在75W以下的輸入電力，通常不需要電力因數(shù)校正。用于這樣的電力轉(zhuǎn)換器的輸入級通常包括保護(hù)電路、電磁干擾(EMI)濾波器、橋式整流器以及大容量電容器。EMI濾波器和保護(hù)電路連接至輸入電源，諸如由主電源提供的AC線路電壓。保護(hù)電路和EMI濾波器的輸出被提供給輸出整流電壓的整流器，諸如基于二極管的橋式整流器。整流電壓耦合至大容量電容器，該大容量電容器存儲(chǔ)能量并平滑整流(DC)電壓。更具體地，該平滑電壓可以表征為具有疊加在其上的紋波的平均(DC)值，其中，紋波頻率與AC電力電源的頻率(例如，50Hz、60Hz)相關(guān)并且紋波幅度很大程度上由大容量電容器的值決定。

中間DC電壓輸入至開關(guān)DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器包括包含初級側(cè)繞組和次級側(cè)繞組的變壓器。一個(gè)或更多個(gè)電力開關(guān)可切換地將中間DC電壓耦合至DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)繞組上，從而產(chǎn)生初級側(cè)繞組兩端的AC電壓。這在DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的次級繞組上感應(yīng)出AC電壓。次級側(cè)電壓和電流在被提供給電力轉(zhuǎn)換器負(fù)載之前被整流和濾波。DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器在其輸入中間DC電壓恒定時(shí)最佳地工作。實(shí)際上，大容量電容被選擇成將中間DC電壓的紋波限制在可接受的窄范圍內(nèi)。DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器可以為該輸入指定可接受的電壓范圍，或者可以指定最小允許輸入電壓。

被配置成與各種AC主電源電壓電平一起工作的電力轉(zhuǎn)換器，例如通用輸入轉(zhuǎn)換器，需要能夠處理相當(dāng)大的電壓的大容量電容器。例如，可能需要額定400V的電容器電壓來處理如世界上大部分地區(qū)所使用的340V峰值(240V_RMS)的線路電壓，以及用于雷電浪涌的一些余量等。大容量電容器還必須具有相當(dāng)大的電容，以便滿足DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓要求(電壓紋波和/或最小電壓)。例如，可能需要針對電力轉(zhuǎn)換器額定的每瓦功率1.5μF至2.0μF的電容。

典型的電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的大容量電容器的物理尺寸(體積和印刷電路板占用面積)由于其所需的電容和最大額定電壓而非常大。對DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的尺寸要求是逐漸向下的軌跡，原因是可以隨著DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率增加來減小其組成部件例如變壓器、電容器、電感器的尺寸。然而，這樣的縮放不適用于大容量電容器，原因是輸入電壓頻率固定為由電力電源例如主電壓提供的頻率。大容量電容器已經(jīng)占用了用于電力轉(zhuǎn)換器的總體積的大部分，并且該部分由于針對DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器的尺寸要求逐漸減小而正在增加。