用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备技术方案

本发明专利技术涉及用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备。本发明专利技术揭示用于宽带AC到DC转换的系统、方法和设备。在一个方面中，提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电DC输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含第一整流器电路，其经配置以将所述交流电整流为第一直流电。所述功率转换设备进一步包含平均电路，其经配置以对从所述第一整流器电路接收的所述第一直流电求平均且提供第二直流电。所述功率转换设备进一步包含第二整流器电路，其经配置以将所述交流电整流为第三直流电。从所述第二直流电和所述第三直流电导出所述直流电输出。

【技术实现步骤摘要】
分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2012年11月13日、申请号为201280056887.5、专利技术名称为“用于高功率因数单相整流器的系统、方法和设备”的专利技术专利申请案。
本专利技术大体涉及宽带交流电(AC)到直流电(DC)转换。更特定来说，本专利技术针对一种用于宽带AC到DC转换的高功率因数单相整流器拓扑。
技术介绍
大量且多种系统使用直流电(DC)供电和操作。举例来说，多种电子装置使用DC供电，其包含例如移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器等。另外，例如电动车辆中的电池也使用DC充电且提供DC输出。用于向电子装置提供功率或用于对电池充电的许多电源提供交流电(AC)。归因于与DC相比可有效传递长距离功率以及产生AC方面的效率的相对优点，通常使用交流电来提供功率。因此，许多系统中需要功率转换电路将AC转换为DC。举例来说，当利用DC对电池充电或对装置供电时，通常使用电源，其接收AC且将AC转换为DC以供用于对电池或依赖于DC的装置充电或供电。因为转换期间功率经常丢失，所以增加AC到DC转换的效率的系统是合乎需要的。
技术实现思路
本专利技术中描述的标的物的一个方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含第一整流器电路，其经配置以将交流电整流为第一直流电。所述功率转换设备进一步包含平均电路，其经配置以对从第一整流器电路接收的第一直流电求平均且提供第二直流电。所述功率转换设备进一步包含第二整流器电路，其经配置以将交流电整流为第三直流电。从第二直流电和第三直流电导出直流电输出。本专利技术中描述的标的物的另一方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换方法的实施方案。所述方法包含经由第一整流器电路将交流电整流为第一直流电。所述方法进一步包含经由平均电路对第一直流电求平均以提供第二直流电。所述方法进一步包含经由第二整流器电路将交流电整流为第三直流电。所述方法进一步包含提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电输出。本专利技术中描述的标的物的又一方面提供一种用于至少部分基于交流电提供直流电(DC)输出的功率转换设备。所述功率转换设备包含用于将交流电整流为第一直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于对第一直流电求平均以提供第二直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于将交流电整流为第三直流电的装置。所述功率转换设备进一步包含用于提供从第二直流电和第三直流电导出的直流电输出的装置。附图说明图1是用于AC到DC转换的示范性系统的功能框图。图2是包含全波桥整流器电路的如图1所示用于AC到DC转换的示范性系统的示意图。图3是如图2所示的全波桥整流器电路的示范性电压和电流波形的曲线。图4是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图5是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图6是如图5所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。图7是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图8是如图7所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。图9是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图10是如图9所示的系统的示范性电压和电流波形的曲线。图11是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图12是用于AC到DC转换的另一示范性系统的示意图。图13是可包含图4-12的用于AC到DC转换的系统的任一者的示范性无线功率转移系统的功能框图。图14是可在图13的无线功率转移系统中使用的示范性无线功率发射器系统的功能框图。图15是可在图13的无线功率转移系统中使用且可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的示范性无线功率接收器系统的功能框图。图16是用于对可包含图13的无线功率转移系统的电动车辆充电的示范性系统的图。图17是另一示范性无线功率发射器的功能框图。图18是可使用图4-12的用于AC到DC转换的系统的任一者的另一示范性无线功率接收器的功能框图。图19是用于将AC转换为DC的示范性方法的流程图。图20展示用于AC到DC转换的系统的另一示范性功能框图。具体实施方式下文结合附图陈述的详细描述希望作为本专利技术的示范性实施例的描述，且不希望表示其中可实践本专利技术的仅有实施例。贯穿本描述中使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且不一定解释为与其它示范性实施例相比是优选或有利的。所述详细描述出于提供对本专利技术的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。在一些例子中，以框图形式展示一些装置。如上所述，许多功率应用采用交流电(AC)到直流电(DC)转换来转换例如来自公用电网的功率使得其可用于对电池充电或对依赖于DC的电子装置供电。图1是用于AC到DC转换的示范性系统100的功能框图。系统100包含电源102，其可提供时变电压以产生单相交流电(AC)。电源102可为提供产生交流电(AC)的时变电压的任何电源。整流器电路104可从电源102接收AC且将交流电整流为恒定直流电(DC)。提供来自整流器电路104的直流电输出以对负载106供电或充电。举例来说，负载106可能为经配置以被充电的电池。负载106还可为使用直流电的任何其它电路，例如电子装置中的集成电路或任何其它电路。高频AC到DC的整流可导致谐波失真，其减小整流器电路104的效率且产生不合需要的发射。一些整流器电路可不能在高频率下工作，可需要谐振滤波器，具有较差效率或需要多相AC功率。举例来说，有源功率校正可用于公用事业管线频率，然而，因为有源功率校正可需要供应是功率线频率几倍的开关功率，所以其对于几KHz以上的频率可能不可行。可使用谷填充拓扑，然而负载电流可随传入功率波动且因此在几KHz以上可能不可行。还可使用谐振滤波器网络来移除谐波。然而，所述滤波器网络可需要精确的电感器和电容器值，且因此可仅适于窄频率范围。还可将多脉冲整流器拓扑用于多相功率，然而这些可仅适于三相功率网络。如此，需要可在广频率范围上起作用同时还使用单相功率提供高功率因数和减小的谐波的整流器拓扑。图2是包含全波桥整流器电路204的如图1所示用于AC到DC转换的示范性系统200的示意图。整流器电路204可经配置以接收电源202产生的单相时变交流电且将所接收的AC转换为可提供到负载RL206的DC。整流器电路204可为包含二极管D1、D2、D3和D4的全波桥整流器，其用以将从电源202接收的AC整流为直流电。经整流DC可由电容器C1平滑以将恒定DC提供到负载RL206。图3是如图2所示的全波桥整流器电路204的示范性电压和电流波形330和320的曲线。如图所示，来自电源202的电压波形330提供未失真正弦形状。理想地，整流器电路204中的电流波形320将镜射电压波形330且也具有对应未失真正弦形状。然而，归因于谐波失真等，如上文描述，整流器电路204的电流波形320具有拥有窄峰和谷的宽阶跃。由于所述失真的缘故，系统200的效率减小。更特定来说，功率因数(即，流动到负载206中的真实功率与整流器电路204的的表观功率的比率)减小。负载206的非线性操作也可产生电流波形的失真320，从而导致减小的功率因数。低功率因数指示比电路中可用的功率少的功率供应到负载206。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的设备，所述磁场由发射器产生，所述设备包括：接收电路，其包括线圈，所述接收电路经配置以经由所述磁场无线地耦合功率，响应于所述磁场而在所述接收电路内感应的电压在所述接收电路内产生交流电；第一整流器电路，其电耦合至所述接收电路，且经配置以将所述交流电整流为第一直流电；第一滤波器电路，其电耦合至所述第一整流器电路，且包括电感器和电容器，所述第一滤波器电路经配置以基于所述第一直流电输出第二直流电；第二整流器电路，其电耦合至所述接收电路，经配置以将所述交流电整流为第三直流电；以及第二滤波器电路，其电耦合至所述第一滤波器电路和所述第二整流器电路的输出，所述第二滤波器电路包括电感器和电容器，且经配置以基于所述第二直流电和所述第三直流电输出第四直流电，所述第四直流电经提供以对所述负载供电或充电。

【技术特征摘要】
2011.11.17 US 61/561,184;2012.04.25 US 13/455,9101.一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的设备，所述磁场由发射器产生，所述设备包括：接收电路，其包括线圈，所述接收电路经配置以经由所述磁场无线地耦合功率，响应于所述磁场而在所述接收电路内感应的电压在所述接收电路内产生交流电；第一整流器电路，其电耦合至所述接收电路，且经配置以将所述交流电整流为第一直流电；第一滤波器电路，其电耦合至所述第一整流器电路，且包括电感器和电容器，所述第一滤波器电路经配置以基于所述第一直流电输出第二直流电；第二整流器电路，其电耦合至所述接收电路，经配置以将所述交流电整流为第三直流电；以及第二滤波器电路，其电耦合至所述第一滤波器电路和所述第二整流器电路的输出，所述第二滤波器电路包括电感器和电容器，且经配置以基于所述第二直流电和所述第三直流电输出第四直流电，所述第四直流电经提供以对所述负载供电或充电。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第三直流电是基于所述第二直流电。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二整流器电路经配置以输出所述第三直流电，从而使得所述第三直流电的最小值由所述第二直流电的值限制，这导致与在所述接收电路内感应的所述电压的未失真的电压波形近似的所述第四直流电的电流波形。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压低于所述第三直流电的所述最小值时，整流所述交流电。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二整流器电路包括全桥整流器电路，所述全桥整流器电路包括和所述第一整流器电路的全桥整流器共享的两个二极管，其中所述第二整流器电路的所述输出耦合至所述第一滤波器电路的所述输出。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二整流器电路的所述全桥整流器电路的一个或多个二极管经配置以当所述接收电路内感应的电压超过所述第二直流电时，整流所述交流电。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一滤波器电路的所述电感器经配置以提供比所述第二整流器电路的输出的峰值电压电平小的电压电平。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二滤波器电路进一步经配置以大体恒定电平输出所述第四直流电至所述负载。9.根据权利要求1所述的设备，其中和所述第二整流器电路相比，所述第一整流器电路经配置以在较低电压下操作。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压低于第一电压电平时，整流所述交流电，且所述第二整流器电路经配置以当所述接收电路内感应的所述电压达到或超过所述第一电压电平并且低于第二电压电平时，整流所述交流电，其中所述第二电压电平比所述第一电压电平高。11.一种用于经由磁场无线地接收功率以对负载供电或充电的方法，所述磁场由发射器产生，所述方法包括：在无线功率接收器处...

【专利技术属性】
技术研发人员：琳达·S·艾里什，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US