[發明專利]開關電源及其改進

有效

• 申請號: 202010517034.3
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN111614264B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 黃新年
• 申請（專利權）人: 虹冠電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/42;H02M1/36
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明針對開關電源及其改進。根據一個實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受中間調節電壓并配置為形成調節輸出電壓，其中當電源啟動時中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中中間調節電壓在電源的穩態操作期間被設置到第二目標電平。

本申請是2016年05月03日提交的題為“開關電源及其改進”的中國專利申請CN201610285381.1的分案申請。

技術領域

本發明涉及開關電源的領域。

背景技術

離線電源(off-line power supply)從交流(AC)源接收電能，并提供可用于給負載供電的電壓調節直流(DC)輸出。示例性離線電源包括功率因數校正(PFC)級和DC到DC轉換器級。PFC級接收AC輸入信號、執行整流并維持基本與AC電壓同相的從AC源抽取的電流，使得電源表現為對AC源的電阻性負載。DC到DC轉換器級接收PFC級的整流輸出并產生可用于給負載供電的電壓調節DC輸出。與DC到DC級的輸出相比，PFC級的整流輸出一般在更高電壓下并被更寬松地調節。

期望提供改進的開關電源。

發明內容

本發明針對開關電源及其改進。根據一個實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓，其中當電源啟動時中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中在電源的穩態操作期間中間調節電壓被設置到第二目標電平。

初始目標電平可以高于第二目標電平。中間電壓可在輕負載狀態下被設置到第三目標電平。第三目標電平可以低于第二目標電平。第二目標電平可以是大約380伏DC。第一電源級可以是功率因數校正級，且第二電源級可以是DC到DC轉換器級。可通過從反饋電壓節點抽取電流來達到初始目標電平。開關電流源可耦合到反饋電壓節點。可通過比較軟啟動電壓斜坡與參考電壓來控制開關電流源，且當軟啟動電壓斜坡達到參考電平時，開關電流源可被禁用。

根據另一實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括具有控制器電路的電源級，控制器電路包括電壓調節器，其中在開關電源的啟動階段期間，電壓調節器形成用于給控制器電路供電的第一調節輸出，以及其中在啟動階段之后，第一調節輸出耦合到第二電壓源，第二電壓源被調節在比第一調節輸出高的電平處，從而禁用電壓調節器。

第一調節輸出可經由二極管耦合到第二電壓源。控制器電路可控制在用于產生第二電壓源的電源中的切換。第二電壓源可在啟動階段之后為控制器電路提供電能。開關電源還可包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級。電源級可包括DC到DC轉換器。DC到DC轉換器可配置成接受中間調節電壓。DC到DC轉換器的輸出可包括第二電壓源。電壓調節器可從PFC級接收電能。PFC級可包括主電感器。可通過在第二電感器中感生的電流將電能提供到電壓調節器，第二電感器感應地耦合到主電感器。

根據另一實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括具有控制器電路的電源級，控制器電路在啟動階段期間從電容器接收電能，其中電容器經由晶體管開關由整流交流(AC)信號充電，且控制器電路包括電壓調節器，其中控制器電路在啟動階段之后從電壓調節器接收電能。

晶體管開關可最初被閉合。電容器可被充電到初始電壓電平，且當初始電壓電平被達到時，晶體管開關可被斷開。在啟動階段期間，控制器電路可控制在電源級中的切換以形成調節電壓。如果在電容器上的電壓電平落在閾值之下，切換可停止。當電壓接近閾值時，晶體管開關可被閉合以便給電容器充電并禁止在電容器上的電壓達到閾值，從而防止切換被停止。

電源級可包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級。開關電源還可包括DC到DC轉換器。DC到DC轉換器可配置成接受中間調節電壓。DC到DC轉換器的輸出可向電壓調節器提供電能。初始電壓電平可以是大約15.3到15.5伏，且閾值可以是大約10.0伏。當在電容器上的電壓達到11.0伏時，晶體管開關可被閉合。晶體管開關可以是耗盡模式MOSFET。