本发明专利技术公开了由脉动直流电供电的电源转换装置。脉动直流电有第一、第二端；第一开关第一端与脉动直流电第一端连接；第二开关第一端与脉动直流电第一端连接；储能电容第一端与第二开关第二端连接，第二端与脉动直流电第二端连接；第三开关第一端与储能电容第一端连接，第二端与第一开关第二端连接；控制单元具有若干信号输出端，分别连接第一、第二和第三开关控制端，分别控制其导通和关断；输出单元至少具有两个输入端，第一端与第三开关第二端连接，第二端与脉动直流电第二端连接。无须使用平滑滤波电容即可将脉动直流电转换为各种电源，从而缩小体积、改善性能，提高可靠性，且易于集成化。
【技术实现步骤摘要】
由脉动直流电供电的电源转换装置
本专利技术属电源转换器领域，特别涉及到由脉动直流电供电的电源转换装置。
技术介绍
大多数电子电器和电气设备使用交流电作为其供电来源，但实际上许多电器和设备的内部装置无法直接利用交流电工作，多数情况下需要先将交流电通过整流电路转换成脉动直流电，再由电源转换装置将脉动直流电转换为它们所需要的各种电源。由于脉动直流电的电压波动幅度过大，常导致电源转换装置难以正常工作。因此，必须使该电压波动的范围减小到可接受的范围内。现有技术的解决办法是，在脉动直流电的电压两端放置一个大容量的电容器，如廉价、容量大的电解电容器，因其所起作用是平滑滤波，故常称之为平滑滤波电容。例如，图1A、图1B和图1C所示的就是几种体现现有技术的常见的交流-直流电源转换器简化后的基本结构，使用平滑滤波电容后，直流-直流转换电路得以正常工作，能提供持续、稳定的输出电源。然而，上述大容量平滑滤波电容器的存在，也带来不少问题，如体积增大、成本增加、开机瞬间浪涌电流过大、供电电网上电流谐波失真大、功率因素过低、电磁干扰大等。在高温时，电解电容器还会因性能劣化而爆裂，使整机性能恶化、可靠性降低、寿命缩短，并带来安全隐患。因此，避免使用大容量平滑滤波电容器，消除或缓解以上问题，对改善电源转换装置和交流电网的性能，具有重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是：提供一种电源转换装置，不必使用大容量的平滑滤波电容器，就可将脉动直流电转换为所需要的各种电源。由此，可使现有技术中存在的上述各种技术问题得到大幅改善。上述由脉动直流电转换而来的电源，可以是一种电压波动幅度较小的直流电源，也可以是稳定输出电源。其中，稳定输出电源是指：至少有一组输出，其输出的电压或电流或功率在一定条件下处于系统额定的允许范围内，并在一定时间内体现相对稳定的特性。技术方案如下：一种由脉动直流电供电并进行电源转换输出的装置，包括：脉动直流电，作为输入电源，具有第一端、第二端；第一开关元件(05)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；第二开关元件(06)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；储能电容器(04)，具有第一端、第二端，其第一端与该第二开关元件(06)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连；第三开关元件(07)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该储能电容器(04)的第一端相连，其第二端与该第一开关元件(05)的第二端相连；控制电路(32)，具有若干个控制信号输出端，分别与该第一开关元件(05)、该第二开关元件(06)和该第三开关元件(07)的控制端相连，用于分别控制其导通和关断；输出单元(08)，用于向负载或后级电路提供经转换的电源输出，至少具有第一端和第二端作为两个输入端，其第一端与该第三开关元件(07)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连。该脉动直流电的第一端为电源负极、第二端为电源正极，所述各开关元件的第一端和第二端均分别为电流的输出端和输入端。优选地，该脉动直流电的第一端为电源正极、第二端为电源负极，所述各开关元件的第一端和第二端均分别为电流的输入端和输出端。该控制电路(32)包含电压比较电路(92)和信号切换电路(91)，将脉动直流电和该储能电容器(04)两端的电压分别与设定电压实时比较，得到用于控制上述各开关元件导通和关断的信号，从而使该输出单元(08)的输入两端得到经转换的电压。该控制电路(32)的作用是，当该脉动直流电的电压高于该储能电容器(04)两端电压时，控制该第二开关元件(06)导通使该脉动直流电向该储能电容器(04)充电储能；当该脉动直流电电压低于该储能电容器(04)两端电压时，上述充电过程中止。该第二开关元件(06)是场效应晶体管或晶体三极管，或其他与之相当的开关元器件；优选地，该第二开关元件(06)是二极管，且无须与该控制电路(32)的控制端相连，此时该控制电路(08)最少只要有两个控制信号输出端，分别与该第一开关元件(05)和该第三开关元件(07)的控制端相连。当该脉动直流电电压较高时，该输出单元(08)经由受控导通的该第一开关元件(05)从该脉动直流电两端获取电压；当该脉动直流电电压较低时，该输出单元(08)经由受控导通的该第三开关元件(07)从该储能电容器(04)两端获取电压。该输出单元(08)是一用于电气连接的端口，通过该连接端口将波动幅度范围较小的直流电源电压输出。优选地，该输出单元(08)是一功率转换单元，并包含输出端口，通过该功率转换单元(08)输入两端的电压获取电能并通过其内部电路将输入电能转换为稳定输出电源；该控制电路(32)还包含反馈控制电路(93)。其中，该控制电路(32)根据该脉动直流电的瞬时电压，并利用负反馈控制原理，对与其相连的该第一开关元件(05)和该第三开关元件(07)进行开关状态和导通模式的控制，最终在该功率转换单元(08)的输出端形成稳定输出电源。优选地，该第一开关元件(05)和该第三开关元件(07)交替工作在线性导通模式或关断状态，在输出单元(08)的输入端或功率转换单元(08)的输出端形成稳定输出电源。优选地，该第一开关元件(05)和该第三开关元件(07)交替工作在高频开关模式或关断状态，在输出单元(08)的输入两端形成高频脉冲电压，并在功率转换单元(08)的输出端形成稳定输出电源。利用本专利技术揭示的电路和装置，可通过现有工艺手段方便、低成本地集成到半导体集成电路和电路模组中，基本消除或大大缓解现有技术中因使用大容量平滑滤波电容器带来的各种问题，并改善性能，缩小体积，降低成本。附图说明以下附图描述了本专利技术的未限制性和非穷尽性的实施例和示例。其中，除非另有说明，在各个不同的附图中，具有相同数字标号的部件有着相同的属性；对于具有相同数字标号的部件所具有的多种不同的具体表现形式，则再用英文字母作为后缀加以区分。例如，各附图中，所有的部件05都有相同的属性，都是指代一种开关元件；各附图中，所有的部件05A作为部件05的一种具体表现形式，也都具有相同的属性，都是指代NPN型的晶体管元件；各附图中，部件05B是部件05的另一具体形式，也都具有相同的属性，都是指代N型的MOS场效应晶体管(MOS-FET)元件。图1A是现有技术的一典型电路结构图，是开关模式隔离型反激式的交流-直流转换器。图1B是现有技术的一典型电路结构图，是开关模式非隔离型降压式的交流-直流转换器。图1C是现有技术的一典型电路结构图，是线性模式降压式的交流-直流转换器。图2是本专利技术的一个实施例，由脉动直流电供电的电源转换装置的总体框图。图3是基于图2的一个具体实施例，将脉动直流电转换为稳定输出电源的装置的电路图。图4是对应各具体实施例的电源电压和控制信号的波形和时序关系图。图5是基于图3实施例的更具体化的实施例，是一种线性模式的降压型直流稳压电源。图6是基于图3实施例的更具体化的实施例，是一种隔离型反激式的开关稳定输出电源。图7是基于图3和图6实施例的细化实施例，是一种隔离型反激式的开关稳定输出电源。图8是基于图3实施例的具体化实例，是一种非隔离型降压型的开关直流电源。图9是基于图3和图8实施例的细化实施例，是一种非隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由脉动直流电供电并进行电源转换输出的装置，包括：脉动直流电，作为输入电源，具有第一端、第二端；第一开关元件(05)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；第二开关元件(06)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；储能电容器(04)，具有第一端、第二端，其第一端与该第二开关元件(06)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连；第三开关元件(07)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该储能电容器(04)的第一端相连，其第二端与该第一开关元件(05)的第二端相连；控制电路(32)，具有若干个控制信号输出端，分别与该第一开关元件(05)、该第二开关元件(06)和该第三开关元件(07)的控制端相连，用于分别控制其导通和关断；输出单元(08)，用于向负载或后级电路提供经转换的电源输出，至少具有第一端和第二端作为两个输入端，其第一端与该第三开关元件(07)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连。
【技术特征摘要】
2013.11.28 CN 201320764096X1.一种由脉动直流电供电并进行电源转换输出的装置，包括：脉动直流电，作为输入电源，具有第一端、第二端；第一开关元件(05)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；第二开关元件(06)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该脉动直流电的第一端相连；储能电容器(04)，具有第一端、第二端，其第一端与该第二开关元件(06)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连；第三开关元件(07)，具有第一端、第二端和控制端，其第一端与该储能电容器(04)的第一端相连，其第二端与该第一开关元件(05)的第二端相连；控制电路(32)，具有若干个控制信号输出端，分别与该第一开关元件(05)、该第二开关元件(06)和该第三开关元件(07)的控制端相连，用于分别控制其导通和关断；输出单元(08)，用于向负载或后级电路提供经转换的电源输出，至少具有第一端和第二端作为两个输入端，其第一端与该第三开关元件(07)的第二端相连，其第二端与该脉动直流电的第二端相连。2.如权利要求1的装置，其特征在于：该控制电路(32)包含电压比较电路(92)和信号切换电路(91)，将脉动直流电和该储能电容器(04)两端的电压分别与设定电压比较，得到控制上述各开关元件导通和关断的信号，使该输出单元(08)输入两端得到经转换的电压。3.如权利要求1或2的装置，其特征在于：当该脉动直流电的电压高于该储能电容器(04)两端电压时，该脉动直流电经由该第二开关元件(06)向该储能电容器(04)充电储能；当该脉动直流电的电压低于该储能电容器(04)两端电压时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐运哲，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：徐运哲，
类型：发明
国别省市：上海;31
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