直流断路器电路及电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种直流断路器电路及电源系统，提供通过使用DC断路器电路降低并调节电源中的DC母线电压的电路。所述断路器电路可包括被配置成将电源的输入级电路耦合到所述电源的输出级电路并向所述输出级电路提供经调节的DC母线电压的断路器开关，所述DC母线电压的电平基于所述断路器开关的开关状态。所述断路器电路还可以包括控制电路，所述控制电路被配置成生成门控信号以控制所述断路器开关的所述开关状态，所述门控信号基于所述DC母线电压与高压阈值和低压阈值的比较，使得所述DC母线电压的幅度被调节到设定点和峰间纹波。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
直流断路器电路及电源系统
本公开涉及电源，更具体地讲，涉及具有提供降低的且经调节的DC母线电压(DClink voltage)的DC断路器开关电路的电源。
技术介绍
现有的电源通常在电源的输入级采用整流器电路(例如全桥整流器)以将交流(AC)正弦波输入变换成整流正弦波。整流正弦波可用于为电容器充电，以生成直流(DC)母线电压，从而驱动电源的输出级，例如反相器/变换器电路。然而，DC母线电压通常接近AC峰值电压，而AC峰值电压的幅度可能相对较高。这可导致增大的开关损耗、噪音和待机(空载)功耗。还可能需要使用相对更昂贵的高压部件以及冲击/浪涌(inrush/surge)电流控制和电路保护部件，诸如保险丝和热敏电阻，这会增加电源的总体成本。
技术实现思路
在一个示例中，提供一种直流(DC)断路器电路，包括:断路器开关，所述断路器开关被配置成将电源的输入级电路耦合到所述电源的输出级电路，并向所述输出级电路提供经调节的DC母线电压，所述DC母线电压的电平基于所述断路器开关的开关状态；控制电路，所述控制电路被配置成生成门控信号以控制所述断路器开关的所述开关状态，所述门控信号基于所述DC母线电压与高压阈值的比较和所述DC母线电压与低压阈值的比较，使得所述DC母线电压的幅度被调节到设定点和峰间纹波；并且所述控制电路还被配置成生成所述门控信号，使得所述断路器开关状态变化与所述输入级电路提供的电压的频率同步，以提供所述断路器开关的零电压切换(ZVS)情况。在另一示例中，提供一种电源系统，包括:输入级电路，所述输入级电路被配置成接受输入电压；输出级电路，所述输出级电路被配置成提供输出电压；断路器开关，所述断路器开关被配置成将所述输入级电路耦合到所述输出级电路并向所述输出级电路提供经调节的DC母线电压，所述DC母线电压的电平基于所述断路器开关的开关状态；以及控制电路，所述控制电路被配置成生成门控信号以控制所述断路器开关的所述开关状态，所述门控信号基于所述DC母线电压与高压阈值的比较和所述DC母线电压与低压阈值的比较，使得所述DC母线电压的幅度被调节到设定点和峰间纹波。【附图说明】随着以下【具体实施方式】的阐述并参考附图，要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中，类似的数字示出类似的部件，并且其中:图1不出符合本公开的一个不例性实施例的顶层系统图；图2示出符合本公开的一个示例性实施例的框图；图3示出符合本公开的一个示例性实施例的电路图；图4示出与符合本公开的一个示例性实施例相关的电压波形；图5示出与符合本公开的一个示例性实施例相关的电压波形；图6示出符合本公开的另一个示例性实施例的电路图；图7示出符合本公开的另一个示例性实施例的电路图；图8示出与符合本公开的另一个示例性实施例相关的电压波形；图9示出符合本公开的另一个示例性实施例的电路图；以及图10示出符合本公开的示例性实施例的操作流程图。虽然下面的【具体实施方式】将参照示例性实施例进行，但是这些实施例的多个替代形式、修改形式和变型对于本领域技术人员来说将是清楚的。【具体实施方式】总的来讲，本公开提供通过使用DC断路器开关电路来降低并调节电源中的DC母线电压的电路、系统和方法。DC断路器开关电路可被配置成降低电源的输入级与电源的输出级之间的DC母线电压，这将在下文更详细地加以描述。在一些实施例中，电源可以为被配置成例如将第一电平的AC输入电压变换成第二电平的DC输出电压的开关模式电源。电源的输入级可包括整流器电路，而电源的输出级可包括反相器/变换器电路。可以提高的精度调节后的降低的DC母线电压，可允许使用具有提高的效率、更小的尺寸和更低的成本的较低额定电压部件。降低的DC母线电压还使得在待机运行期间的功耗变低。DC断路器开关电路还可以被配置成通过响应于过热、过电压或过电流情况而断开或在负载开关或电源管理系统的控制下断开，来为电源及相关的负载提供冲击/浪涌电流控制和保护。图1示出符合本公开的一个示例性实施例的顶层系统100图。电源102显示为包括被配置成接受输入电压Vin的输入级104和被配置成生成输出电压Vout的输出级108。输出电压Vout可以是输入电压Vin的变换形式或电压电平转换形式。DC断路器电路106将输入级104耦合到输出级108，并被配置成降低并调节电源102的输入级与输出级之间的DC母线电压，这将在下文更详细地加以描述。图2示出符合本公开的一个示例性实施例的框图。电源102以开关模式电源的示例构造更详细地示出。输入级104显示为包括滤波器电路202和整流器电路204，滤波器电路202可以为电磁干扰(EMI)滤波器，整流器电路204可以被配置成对AC输入电压Vin进行整流以提供整流电压Vab214。整流器电路可以为全桥整流器、同步整流器、无桥整流器或任何其他合适的整流器电路，其中一些例子将在下文示出。DC断路器电路106可被配置成生成降低的且经调节的整流电压Vdc-1 ink216，该整流电压Vdc-1 ink216被提供给DC母线电容器206。这种电压降低在图4中示出，图4显示了整流正弦波Vab214以及(使用DC断路器得到的)降低的电压Vdc-link216与(在不使用DC断路器电路的情况下得到的)更常规的Vdc-link402的比较。在一些应用中，的范围可达数百伏或更高，因而，通过使用DC断路器可显著降低Vdc-1ink (例如，约几百伏或更高)。降低的DC母线电压216然后可提供给输出级108，输出级108可包括反相器/变换器电路208(其可以包括开关和脉冲宽度调制(PWM)控制电路)、变压器210、光耦合器218以及输出整流器和滤波器212，以产生所需的输出电压Vout。在一些实施例中，可通过光耦合器(例如，光隔离器)218从输出Vout向后提供反馈控制给反相器/变换器电路208，以调整反相器/变换器调制(例如，频率和/或脉冲宽度)，从而实现或维持所需的输出电压电平。图3示出符合本公开的一个示例性实施例的电路图。更详细地显示了 DC断路器和相关的控制电路106，并参考图5所示的电压波形对电路的运行进行阐释。耦合在整流器204与DC母线电容器Cdcl206之间的开关Sdc304在VAB214的每个周期期间选择性断开和闭合，以调节Vdc-link216的电压范围以及用于其他目的，如下文所阐释。在一些实施例中，在电源轻载或空载情况下，开关Sdc304可跳过开/关周期(脉冲)以进一步减少功率耗散。在一些实施例中，开关Sdc304可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关。节点A与B之间的整流电压VW14可以是相对高的电压(例如，几百伏)，可以通过分压电阻网络306 (或其他合适的衰减电路)衰减到与控制逻辑电路处理兼容的电压电平(例如，在5伏或更低的范围内)，以供DC断路器和相关控制电路106使用。将衰减后的电压提供给差分电路310以产生参考接地的衰减后的整流电压C502。也可以处于相对高压的Vdc-link216通过分压电阻网络308 (或其他合适的衰减电路)相似地衰减到衰减后的Vdc-1 ink524并提供给比较器326和328。比较器326将衰减后的Vdc-1 ink524本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流DC断路器电路，包括：断路器开关，所述断路器开关被配置成将电源的输入级电路耦合到所述电源的输出级电路，并向所述输出级电路提供经调节的DC母线电压，所述DC母线电压的电平基于所述断路器开关的开关状态；控制电路，所述控制电路被配置成生成门控信号以控制所述断路器开关的所述开关状态，所述门控信号基于所述DC母线电压与高压阈值的比较和所述DC母线电压与低压阈值的比较，使得所述DC母线电压的幅度被调节到设定点和峰间纹波；并且所述控制电路还被配置成生成所述门控信号，使得所述断路器开关状态变化与所述输入级电路提供的电压的频率同步，以提供所述断路器开关的零电压切换ZVS情况。

【技术特征摘要】
2013.01.11 US 61/751,4381.一种直流DC断路器电路，包括: 断路器开关，所述断路器开关被配置成将电源的输入级电路耦合到所述电源的输出级电路，并向所述输出级电路提供经调节的DC母线电压，所述DC母线电压的电平基于所述断路器开关的开关状态； 控制电路，所述控制电路被配置成生成门控信号以控制所述断路器开关的所述开关状态，所述门控信号基于所述DC母线电压与高压阈值的比较和所述DC母线电压与低压阈值的比较，使得所述DC母线电压的幅度被调节到设定点和峰间纹波；并且 所述控制电路还被配置成生成所述门控信号，使得所述断路器开关状态变化与所述输入级电路提供的电压的频率同步，以提供所述断路器开关的零电压切换ZVS情况。2.根据权利要求1所述的DC断路器电路，还包括:滞环控制电路，该滞环控制电路被配置成响应于与所述输入级电路提供的所述电压相关的噪音而限制所述断路器开关的开关状态变化。3.根据权利要求1所述的DC断路器电路，还包括:负载开关控制电路，该负载开关控制电路被配置成响应于检测到过电流、过电压或过温情况而断开所述断路器开关。4.根据权利要求1所述的DC断路器电路，其中，所述断路器开关为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT。5.根据权利要 求1所述的DC断路器电路，其中，所述断路器开关为同步桥整流器。6.根据权利要求1所述的DC断路器电路，其中，所述断路器开关为无桥整流器。7.—种电源系统,包括: 输入级电路，所述输入级电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y詹森·郭，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，快捷半导体公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32