单级交流至直流转换器制造技术

一种交流至直流转换器，包含一个总线电容、一个功率因数校正模块、一个谐振转换模块及一个控制模块。该功率因数校正模块根据一个交流的输入电压、一个第一控制信号及一个第二控制信号，产生一个横跨该总线电容且为直流的总线电压，及一个在该总线电压及零间切换的中间电压。该谐振转换模块根据该中间电压产生一个直流的输出电压。该控制模块根据该总线电压产生该第一控制信号及该第二控制信号。该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个在一个有效状态及一个非有效状态间切换，且其工作比关联于该总线电压。借此该输入电压可以具有较宽的范围；且通过该总线电容充当电源转换的中继站，该输出电压可以具有较低的纹波。

【技术实现步骤摘要】
单级交流至直流转换器
本专利技术涉及电源转换技术，特别是涉及一种单级交流至直流转换器。
技术介绍
交流至直流转换器可以采用单级架构或多级架构来将一个交流的输入电压转换成一个直流的输出电压。与多级交流至直流转换器相比，单级交流至直流转换器具有较高的转换效率、较简单的控制逻辑、较少的元件及较低的成本。对于单级交流至直流转换器而言，如何同时达到输入电压具有较宽的范围及输出电压具有较低的纹波(ripple)是一个重要的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单级交流至直流转换器，可以同时达到输入电压具有较宽的范围及输出电压具有较低的纹波。本专利技术单级交流至直流转换器包含一个总线电容、一个功率因数校正模块、一个谐振转换模块及一个控制模块。该功率因数校正模块耦接到该总线电容，适用于接收一个交流的输入电压，还接收一个第一控制信号及一个第二控制信号，且根据该输入电压、该第一控制信号及该第二控制信号，产生一个横跨该总线电容且为直流的总线电压，及一个在该总线电压及零间切换的中间电压。该谐振转换模块耦接到该功率因数校正模块以接收该中间电压，且根据该中间电压产生一个直流的输出电压。该控制模块耦接到该总线电容以接收该总线电压，且根据该总线电压产生给该功率因数校正模块的该第一控制信号及该第二控制信号。该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个在一个有效状态及一个非有效状态间切换，且其工作比关联于该总线电压。本专利技术单级交流至直流转换器中，该控制模块在该总线电压大于一个预设的目标电压时，增加该第一控制信号的工作比，且减少该第二控制信号的工作比，而在该总线电压小于该目标电压时，减少该第一控制信号的工作比，且增加该第二控制信号的工作比。本专利技术单级交流至直流转换器中，该控制模块还电连接到该谐振转换模块以接收该输出电压，且还根据该输出电压产生该第一控制信号及该第二控制信号。该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期关联于该输出电压。本专利技术单级交流至直流转换器中，该控制模块在该输出电压大于一个预设的目标电压时，减少该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期，而在该输出电压小于该目标电压时，增加该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期。本专利技术单级交流至直流转换器中，该第一控制信号及该第二控制信号具有相同的切换周期，且交替地在该有效状态。当该第一控制信号及该第二控制信号中的一个在该有效状态时，该第一控制信号及该第二控制信号中的另一个在该非有效状态。本专利技术单级交流至直流转换器中，在从该第一控制信号及该第二控制信号中的一个切换到该非有效状态的每一个时点起算的一个预设的死区时段后，该第一控制信号及该第二控制信号中的另一个才切换到该有效状态。本专利技术单级交流至直流转换器中，该功率因数校正模块操作在不连续导通模式。本专利技术单级交流至直流转换器中，该总线电容具有一个第一端及一个第二端，该总线电压大于该输入电压的振幅，且该功率因数校正模块包括一个整流电路、一个第一开关、一个第二开关、一个升压电感及一个第三开关。该整流电路具有一个第一输入端、一个第二输入端、一个第一输出端，及一个耦接到该总线电容的该第二端的第二输出端，且从其第一输入端及其第二输入端接收该输入电压。该第一开关具有一个耦接到该总线电容的该第一端的第一端，一个耦接到该谐振转换模块的第二端，及一个耦接到该控制模块以接收该第一控制信号的控制端。该第二开关具有一个耦接到该第一开关的该第二端的第一端，一个耦接到该整流电路的该第二输出端的第二端，及一个耦接到该控制模块以接收该第二控制信号的控制端。该第二开关的跨压充当该中间电压。该升压电感及该第三开关在该整流电路的该第一输出端及该第一开关的该第二端间串联。本专利技术单级交流至直流转换器中，该第一开关及该第二开关中的每一个是一个N型金氧半场效电晶体，且该第三开关是一个二极管。本专利技术单级交流至直流转换器中，该升压电感耦接到该整流电路的该第一输出端，且该第三开关耦接到该第一开关的该第二端。本专利技术单级交流至直流转换器中，该整流电路是一个全桥整流电路。本专利技术单级交流至直流转换器中，该谐振转换模块包括一个变压器、一个谐振电容及一个整流滤波电路。该变压器包括一个一次绕组及一个二次绕组。该谐振电容与该一次绕组串联。串联的该谐振电容及该一次绕组耦接到该功率因数校正模块以接收该中间电压。该整流滤波电路耦接到该二次绕组，且提供该输出电压。本专利技术单级交流至直流转换器中，该谐振转换模块还包括一个耦接在该谐振电容及该一次绕组间的谐振电感。本专利技术单级交流至直流转换器中，该整流滤波电路包括在该二次绕组的两端间串联的一个开关及一个输出电容。该输出电容的跨压充当该输出电压。本专利技术单级交流至直流转换器中，该开关是一个二极管。本专利技术的有益效果在于：通过该控制模块根据该总线电压调整该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的工作比，该输入电压可以具有较宽的范围；且通过该总线电容充当电源转换的中继站，该输出电压可以具有较低的纹波。附图说明图1是一个电路方块图，说明本专利技术单级交流至直流转换器的实施例；图2是一个时序图，说明实施例的一个第一控制信号及一个第二控制信号；图3是一个时序图，说明实施例的操作；图4至图9是等效电路图，分别说明实施例操作在第一模式至第六模式时的情况；图10是一个电路方块图，说明实施例的一个的实施态样。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。参阅图1，本专利技术单级交流至直流转换器的实施例适用于从一个电压源1接收一个交流的输入电压Vin，将输入电压Vin转换成一个直流的输出电压Vout，且适用于将输出电压Vout输出到一个负载2。本实施例的单级交流至直流转换器包括一个总线电容3、一个功率因数校正模块4、一个谐振转换模块5及一个控制模块6。总线电容3具有一个第一端及一个第二端。功率因数校正模块4耦接到总线电容3，适用于耦接到电压源1以接收输入电压Vin，还接收一个第一控制信号Vgs1及一个第二控制信号Vgs2，且根据输入电压Vin、第一控制信号Vgs1及第二控制信号Vgs2，产生一个横跨总线电容3且为直流的总线电压Vbus，及一个在总线电压Vbus及零间切换的中间电压。在本实施例中，总线电压Vbus大于输入电压Vin的振幅，且功率因数校正模块4包括一个整流电路41、一个第一开关42、一个第二开关43、一个升压电感44及一个第三开关45。整流电路41具有适用于耦接到电压源1以接收输入电压Vin的一个第一输入端及一个第二输入端。整流电路41还具有一个第一输出端，及一个耦接到总线电容3的第二端的第二输出端。第一开关42具有一个耦接到总线电容3的第一端的第一端，一个第二端，及一个接收第一控制信号Vgs1的控制端。第二开关43具有一个耦接到第一开关42的第二端的第一端，一个耦接到整流电路41的第二输出端的第二端，及一个接收第二控制信号Vgs2的控制端。第二开关43的跨压充当中间电压。升压电感44与第三开关45在整流电路41的第一输出端及第一开关42的第二端间串联。在本实施例中，整流电路41是一个包括四个开关(例如四个二极管)的全桥整流电路。第一开关42是一个N型金氧半场效电晶体，且此N型金氧半场效电晶体具有一个充当第一开关42的第一端的漏极、一个充当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级交流至直流转换器，其特征在于其包含：一个总线电容；一个功率因数校正模块，耦接到该总线电容，适用于接收一个交流的输入电压，还接收一个第一控制信号及一个第二控制信号，且根据该输入电压、该第一控制信号及该第二控制信号，产生一个横跨该总线电容且为直流的总线电压，及一个在该总线电压及零间切换的中间电压；一个谐振转换模块，耦接到该功率因数校正模块以接收该中间电压，且根据该中间电压产生一个直流的输出电压；及一个控制模块，耦接到该总线电容以接收该总线电压，且根据该总线电压产生该第一控制信号及该第二控制信号，该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个在一个有效状态及一个非有效状态间切换，且其工作比关联于该总线电压。

【技术特征摘要】
1.一种单级交流至直流转换器，其特征在于其包含：一个总线电容；一个功率因数校正模块，耦接到该总线电容，适用于接收一个交流的输入电压，还接收一个第一控制信号及一个第二控制信号，且根据该输入电压、该第一控制信号及该第二控制信号，产生一个横跨该总线电容且为直流的总线电压，及一个在该总线电压及零间切换的中间电压；一个谐振转换模块，耦接到该功率因数校正模块以接收该中间电压，且根据该中间电压产生一个直流的输出电压；及一个控制模块，耦接到该总线电容以接收该总线电压，且根据该总线电压产生该第一控制信号及该第二控制信号，该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个在一个有效状态及一个非有效状态间切换，且其工作比关联于该总线电压。2.根据权利要求1所述的单级交流至直流转换器，其特征在于：该控制模块在该总线电压大于一个预设的目标电压时，增加该第一控制信号的工作比，且减少该第二控制信号的工作比，而在该总线电压小于该目标电压时，减少该第一控制信号的工作比，且增加该第二控制信号的工作比。3.根据权利要求1所述的单级交流至直流转换器，其特征在于：该控制模块还电连接到该谐振转换模块以接收该输出电压，且还根据该输出电压产生该第一控制信号及该第二控制信号，该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期关联于该输出电压。4.根据权利要求3所述的单级交流至直流转换器，其特征在于：该控制模块在该输出电压大于一个预设的目标电压时，减少该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期，而在该输出电压小于该目标电压时，增加该第一控制信号及该第二控制信号中的每一个的切换周期。5.根据权利要求1所述的单级交流至直流转换器，其特征在于：该第一控制信号及该第二控制信号具有相同的切换周期，且交替地在该有效状态，当该第一控制信号及该第二控制信号中的一个在该有效状态时，该第一控制信号及该第二控制信号中的另一个在该非有效状态。6.根据权利要求5所述的单级交流至直流转换器，其特征在于：在从该第一控制信号及该第二控制信号中的一个切换到该非有效状态的每一个时点起算的一个预设的死区时段后，该第一控制信号及该第二控制信号中的另一个才切换到该有效状态。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：林景源，周冠甫，谢耀庆，邱煌仁，罗有纲，曾柏荣，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71