电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种节能设备，其包括开关装置(12)、频率相关电抗装置(14)和控制元件(20)。所述开关装置(12)耦接到电功率源(18)并且包括一对晶体管(40A,40B)，并且适于接收控制信号并且产生交流功率信号。所述交流功率信号的频率响应于所述控制信号。所述频率相关电抗装置(14)电耦接到所述一对晶体管(40A,40B)以用于接收所述交流功率信号并且产生输出功率信号。所述频率相关电抗装置(14)被选择来获得与所述交流功率信号的所述频率有关的所述输出功率信号的所需电压。所述控制元件(20)感测所述直流功率信号的实际电压并且修改所传输的控制信号，以获得所述直流功率信号的所述所需电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是2013年3月15日提交的美国专利申请号13/843,401的部分继续申请，美国专利申请号13/843,401是2013年3月15日提交的美国专利申请序列号13/841,944的部分继续申请，美国专利申请序列号13/841,944是2012年8月17日提交的美国专利申请序列号13/588,262的部分继续申请，本申请要求2013年7月29日提交的美国临时专利申请序列号61/859,445的权益，本申请要求2013年7月23日提交的美国临时专利申请序列号61/857,373的权益，本申请要求2013年7月17日提交的美国临时专利申请序列号61/847,473的权益，本申请要求2013年7月10日提交的美国临时专利申请序列号61/844,784的权益，本申请要求2013年6月28日提交的美国临时专利申请序列号61/841,079的权益，本申请要求2013年6月14日提交的美国临时专利申请序列号61/835,438的权益，本申请要求2013年4月8日提交的美国临时专利申请序列号61/809,732的权益，本申请要求2013年4月5日提交的美国临时专利申请序列号61/809,080的权益，本申请要求2013年2月8日提交的美国临时专利申请序列号61/762,785的权益，本申请要求2013年2月8日提交的美国临时专利申请序列号61/762,762的权益，并且本申请要求2013年2月8日提交的美国临时专利申请序列号61/762,723的权益，所有申请都出于所有目的以引用的方式整体并入本文。
本专利技术大体上涉及电源装置电路和集成电路，并且更具体地涉及一种利用频率相关电抗装置变换电力的电力电路。
技术介绍
能源危机需要降低电流负载的需求侧响应。在世界范围内，我们正处在能源危机中。例如，美国能源部预测到2015年平均而言将没有足够电力来满足美国的平均需求量。可控制的施扰者之一是“吸血鬼负载”。这种电浪费也称为“壁疣功率(Wall Wort Power)”或“待机功率”，美国能源部(DOE)估计其能量浪费为每年超过1000亿kW、花费超过100亿美元。吸血鬼负载产生器包括蜂窝电话充电器、膝上型电脑充电器、笔记本充电器、计算器充电器、小型器具和其它电池供电的消费装置。美国能源部在2008年表示：“在关闭许多器具时，它们继续汲取少量电力。这些“幻路”负载出现在用电的大多数器具中，如VCR、电视、立体声系统、计算机和厨房器具。这可通过以下方式来避免：拔出器具，或使用接线板并且使用接线板上的开关来切断流向器具的所有电力。根据美国能源部，以下类型的装置消耗待机功率：1.用于电压转换的变压器。(包括蜂窝电话、膝上型电脑和记事本、计算器和使用壁装充电器的其它电池供电的装置)。2.为已关闭的装置供电的壁疣电源。(包括蜂窝电话、膝上型电脑和记事本、计算器、电池供电的电钻和工具，所有所述装置都具有壁装充电器并且已使电池完全充电或实际上与装置断开连接)。3.具有“即时启动”功能的许多装置，所述装置立即响应于使用者动作而没有预热延时。4.可由远程控制唤醒的处于待机模式的电子和电气装置，例如一些空调、视听设备如电视接收器。5.即使在关闭时也可执行一些功能、例如具有电动计时器的电子和电气装置。大多数现代计算机消待机功率，从而允许远程唤醒(通过LAN唤醒等)或在指定时间唤醒所述计算机。这些功能即使不被需要也总是被启用；可通过与电源断开连接来节省电力(有时通过背部上的开关)，但前提是不需要功能性。6.不间断电源(UPS)所有这些意味着当蜂窝电话、膝上型电脑或类似装置完全充电时，电流仍在流动，但不完成任何事务且浪费电。大多数最近制造的装置和器具每天都持续整天汲取电流—并且花费金钱且加剧世界能源危机。美国国家标准技术研究所(NIST)(美国商务部的分部)在2010年通过其建筑技术研究和发展小组委员会声明其减小“插头负载”的目标，其声明：“插头负载对总消耗的影响相当显著。就商业建筑而言，估计插头负载占总能量使用的35％，就住宅而言占25％，并且就学校而言占10％。降低插头负载的机会包括：1)更有效的插入式装置和器具，2)关闭不用的器具并且减小来自变压器和其它小型但总是接通的器具的“吸血鬼”负载的自动开关装置，或3)改变占用人的行为。”几乎所有现代电子器件都经历的问题之一在于电源(无论是外部的还是嵌入式“电源模块”)不节能。这有许多原因，原因之一追溯到1831年Michael Faraday专利技术了变压器时。变压器是固有低效率的，因为作为模拟装置，变压器针对每个特定绕组仅可产生一个功率输出。因此，如果需要两个功率输出，需要两个次级绕组。此外，与变压器一起工作以形成共用现代外部电源所必须的零件和工件常常超过50个，在内部或嵌入式电源模块的情况下数目仅仅稍低。电源中的零件数目是固有低效率的，因为电流必须在各自具有不同功率耗散因数的各个零件中、周围以及穿过各个零件行进；并且即使是电路迹线也导致电阻损耗，从而造成能量浪费。此外，变压器工作的方式是产生磁场和使磁场崩溃。因为磁场产生/崩溃不能“重新捕获”所有电子，逃逸的电子常常作为热量逃逸，这是蜂窝电话、膝上型电脑和平板电脑充电器摸起来觉得温暖或热的原因。这也是所有消费电子器件产生热量的主要原因，产生热量不仅浪费能量/电，还通过其它相关联电子零件发热而导致最终耗损。存在于当前电子器件中的另一种低效率是需要多个内部电源来运行不同零件。例如，现代世界电源模块中的MOSFET，MOSFET已经成为电路系统中的“真实世界”接口的越来越重要零件。MOSFET实现开关、电机/螺线管驱动、变压器对接和许多其它功能。微处理器在频谱的另一端处。微处理器的特征在于稳定的减小的操作电压和电流，其可以是5伏特、3.3伏特、2.7伏特或甚至是1.5伏特。在大多数系统中，MOSFET和微处理器一起或组合使用以使电路系统工作。然而，很多时候，微处理器和用于MOSFET的驱动器在不同电压下操作，从而造成在一个电路内需要多个电源。标准MOSFET需要可以传输约15伏特振幅以便成功导通和截止MOSFET的驱动器。在导通的情况下，实际上要求超过轨电源的驱动器电压将是有效的。为此，已设计了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：耦接到电功率源的开关装置，所述开关装置适于接收具有输入电压电平的直流(DC)输入功率信号，适于接收控制信号，并且适于产生根据所述DC输入功率信号和所述控制信号的交流(AC)功率信号，所述AC功率信号具有所述输入电压电平和频率，所述AC功率信号的所述频率响应于所述控制信号；以及频率相关电抗装置，所述频率相关电抗装置电耦接到所述开关装置以用于接收所述AC功率信号并且产生具有不同于所述输入电压电平的输出电压电平的DC输出功率信号，所述频率相关电抗装置被选择来获得与所述AC功率信号的所述频率有关的所述DC输出功率信号的所需电压，所述开关装置适于基于所述输出电压电平来调整所述AC功率信号的所述频率以产生所述DC输出功率信号的所述所需电压电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.17 AU 2012216284;2013.02.08 US 61/762,785;1.一种设备，其包括：
耦接到电功率源的开关装置，所述开关装置适于接收具有输入电压电
平的直流(DC)输入功率信号，适于接收控制信号，并且适于产生根据所述
DC输入功率信号和所述控制信号的交流(AC)功率信号，所述AC功率信
号具有所述输入电压电平和频率，所述AC功率信号的所述频率响应于所
述控制信号；以及
频率相关电抗装置，所述频率相关电抗装置电耦接到所述开关装置以
用于接收所述AC功率信号并且产生具有不同于所述输入电压电平的输出
电压电平的DC输出功率信号，所述频率相关电抗装置被选择来获得与所
述AC功率信号的所述频率有关的所述DC输出功率信号的所需电压，所
述开关装置适于基于所述输出电压电平来调整所述AC功率信号的所述频
率以产生所述DC输出功率信号的所述所需电压电平。
2.一种设备，其包括：
开关装置，所述开关装置耦接到电功率源并且包括第一对晶体管，所
述开关装置适于接收具有输入电压电平的直流(DC)输入功率信号，适于接
收控制信号，并且适于产生根据所述DC输入功率信号和所述控制信号的
交流(AC)功率信号，所述AC功率信号具有所述输入电压电平和频率，所
述AC功率信号的所述频率响应于所述控制信号；
频率相关电抗装置，所述频率相关电抗装置电耦接到所述第一对晶体
管以用于接收所述AC功率信号并且产生具有不同于所述输入电压电平的
输出电压电平的DC输出功率信号，所述频率相关电抗装置被选择来获得
与所述AC功率信号的所述频率有关的所述DC输出功率信号的所需电压；
以及
控制元件，所述控制元件耦接到所述开关装置和所述频率相关电抗装
置，所述控制元件用于感测所述DC输出功率信号的实际电压并且相应地
修改所传输的控制信号来微调所述开关装置以调整所述AC功率信号的所
述频率，以获得所述DC输出功率信号的所述所需电压。
3.一种用于以所需电压电平从交流(AC)电源提供电力的电力电路，其
包括：
整流电路，所述整流电路电耦接到所述(AC)电源以用于从所述AC电
源接收AC输入功率信号，并且用于产生具有输入电压电平的直流(DC)输
入功率信号；
开关装置，所述开关装置耦接到所述整流电路并且包括第一对晶体管
和第二对晶体管，所述第一对晶体管和所述第二对晶体管分别用于驱动高
侧输出端和低侧输出端，以从所述整流电路接收所述DC输入功率信号并
且产生具有所述输入电压电平和频率的AC功率信号，所述AC功率信号
的所述频率响应于控制信号；
控制元件，所述控制元件耦接到所述开关装置以用于将所述控制信号
传输到所述开关装置；以及
频率相关电抗装置，所述频率相关电抗装置电耦接到所述第一对晶体
管和所述第二对晶体管以用于接收所述AC功率信号并且产生具有不同于
所述输入电压电平的输出电压电平的DC输出功率信号，所述频率相关电
抗装置包括第一电抗元件和第二电抗元件以及整流器，所述第一电抗元件
和所述第二电抗元件分别电耦接到所述高侧输出端和所述低侧输出端并
电耦接到所述整流器，并且被选择来获得与所述交流AC功率信号的所述
频率有关的所述DC输出功率信号的所需电压，所述控制元件被配置来修
改传输到所述开关元件的所述控制信号来微调所述开关装置以调整所述
AC功率信号的所述频率，以获得所述DC输出功率信号的所述所需电压。
4.根据权利要求1、2和3所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·H·弗里曼，小W·J·J·威弗维尔，M·C·弗里曼，R·迪特尔，B·桑蒂，
申请(专利权)人：先端充电技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US