交直流转换器及交直流转换系统技术方案

本申请涉及电子技术领域，公开了一种交直流转换器及交直流转换系统。交直流转换器包括：滤波器、整流器、电容C1、开关Q1以及一电压比较电路，整流器接收交流输入，电容C1的正极连接至整流器的正输出端，电容C1的负极连接于开关Q1，开关Q1连接于整流器的负输出端，同时开关Q1接地；电容C1的两端连接至电压比较电路的输入端，同时电压比较电路输入参考电压，电压比较电路的输出端连接至开关Q1。同时开关Q1能够主动限制输入浪涌电流。当交流输入接入时，开关Q1防止过大的电流尖峰对电容C1进行充电。通过检测交流电压过零时刻，系统决定何时对电容C1进行充电。本申请提供的交直流转换器，减小了电容尺寸，从而显著地减小了AC/DC变换器的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
交直流转换器及交直流转换系统
本申请涉及电子
，尤其涉及一种交直流转换器及交直流转换系统。
技术介绍
交直流转换器用于将高压的交流电压转换为低压的直流电压，被广泛应用于移动手机和笔记本领域。一般来说，如图1所示，其包含了滤波器10、整流器1、电容C1，交直流转换器与提供所需输出电压的DC-DC变换器3连接形成交直流转换系统。滤波器10用于滤除噪声，整流器1将交流电压转换为带有很大纹波的直流电压，电容C1滤除纹波，从而提供一个稳定的直流输出，DC-DC变换器3把直流电压转换为负载所需的电压等级。交直流转换器的关键性能指标包括：尺寸、传输功率和效率。电容C1为了滤除纹波，因此其电容值不能太小，除此之外，太小容值的电容其寄生电阻太大，所以传统交直流转换器的尺寸受到了电容尺寸的限制；另外，在传统交直流转换器中，电容的输出电压正比于输入交流线电压，这导致当输入交流电压变大时电容上的直流输出电压也变大，而较大的直流电压会导致DC-DC变换器的电容变大以及变换器效率降低。
技术实现思路
为了改善上述交直流转换器的尺寸受电容尺寸限制以及电容容值大导致变换器效率降低的问题，本申请提供了一种交直流转换器及交直流转换系统。一方面，本申请提供的交直流转换器通过以下技术方案实现：交直流转换器，包括：滤波器、整流器、电容C1、开关Q1以及一电压比较电路，所述整流器接收交流输入，所述电容C1的正极连接至所述整流器的正输出端，所述电容C1的负极连接于开关Q1，开关Q1连接于整流器的负输出端，同时开关Q1接地；所述电容C1的两端连接至所述电压比较电路的输入端，同时所述电压比较电路输入参考电压，所述电压比较电路的输出端连接至开关Q1。通过采用上述技术方案，当电容C1电压低于参考电压时，开关开通，电容C1电压高于参考电压时，开关关断，只有当电容C1电压低于参考电压时，电容C1才向输出端传递功率，因此，电容C1电容值可以小于传统的功率适配器中的电容值，电容C1的厚度可以减小至小于20mm，因此适配器的尺寸可以显著减小，改善了电源中的大体积电容占据了相当大的空间，从而限制了变换器尺寸的问题。在一些实施方式中，所述电压比较电路包括差分放大器和比较器，所述电容C1的正极连接至所述差分放大器正输入端，电容C1的负极连接至所述差分放大器负输入端，所述差分放大器的输出端连接至所述比较器的负输入端，所述比较器的正输入端连接参考电压，所述比较器的输出连接至开关Q1的门极。在一些实施方式中，所述开关Q1为场效应管，所述电容C1的负极连接至开关Q1的漏极，所述开关Q1的源极连接至整流器1的负输出端，同时开关Q1的源极也是系统的地，所述比较器的输出连接至所述开关Q1的门极。通过采用上述技术方案，整流器接收交流输入，输出直流电压给串联连接的电容C1和开关Q1，电容C1上电压被差分放大器采样，然后通过比较器和参考电压进行比较以控制开关Q1的门极信号，当电容C1电压低于参考电压时开关开通，电容C1电压高于参考电压时开关关断。在一些实施方式中，还包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路连接于电压比较电路与开关Q1之间。通过采用上述技术方案，能够主动限制输入浪涌电流，当交流输入接入时，开关Q1防止过大的电流尖峰对电容C1进行充电。在一些实施方式中，所述浪涌保护电路包括整流单元、过零检测电路、第二定时器、与门电路及门极驱动，交流输入同时驱动所述整流单元，所述整流单元的输出连接有分压器，所述分压器的输出连接至所述过零检测电路，所述过零检测电路连接第二定时器，所述第二定时器连接至与门电路的一个输入引脚，所述差分放大器的输出同时连接至所述过零检测电路，所述比较器的输出连接至与门电路，作为与门电路的一个输入信号，与门电路的输出连接至门极驱动，门极驱动的输出连接至开关Q1的门极。通过采用上述技术方案，利用过零检测电路产生过零信号，过零检测电路接收分压器的输出作为输入信号，触发第二定时器使得电容C1开始充电，在启动阶段，过零检测电路能够检测到交流输入的过零时间，允许开关Q1开通，使得电容C1在一定时间内充电，充电时间由第二定时器决定。在一些实施方式中，所述开关Q1的源极通过一电流检测电阻R2连接至系统的地，所述开关Q1的源极同时连接一电流斜率检测电路，所述电流斜率检测电路连接一第一定时器，所述第一定时器连接至与门电路的另一输入引脚。通过采用上述技术方案，能够防止系统由于故障交流电接入而被触发，电流斜率检测电路被用来防止电容C1遭受到高的雪崩脉冲，如果检测到满足条件的电流斜率，系统会关断开关Q1来防止电容C1在这段时间内充电，关断时间由第一定时器决定，当电容C1电压增加到低于最小工作电压时，过零检测电路被关断，从而保证稳态运行。在一些实施方式中，所述分压器包括串联的电阻R3和电阻R4，所述电阻R4的一个端口与电阻R3及所述过零检测电路连接，电阻R4的另一个端口连接至地。在一些实施方式中，所述第一定时器和第二定时器、过零检测电路、电流斜率检测电路，及电压比较电路既可以用模拟元件实现也可以用数字元件实现。通过采用上述技术方案，提高了适用范围，使交直流转换器更容易实现。在一些实施方式中，还包括陶瓷电容C2，所述陶瓷电容C2并联在串联连接的电容C1和开关Q1两端。通过采用上述技术方案，陶瓷电容C2用于滤除小纹波，从而提供一个稳定的直流输出给负载。另一方面，本申请公开了交直流转换系统。本申请提供的交直流转换系统包括上述交直流转换器及与交直流转换器连接的DC-DC变换器。综上所述，本申请提供的交直流转换器及交直流转换系统包括以下至少一种有益技术效果：1.通过开关Q1和电容C1，当电容C1电压低于参考电压时，电容C1才向输出传递功率，因此，电容C1电容值可以小于传统的功率适配器中的电容值，适配器的尺寸可以显著减小；2.通过过零检测电路、电流斜率检测电、第一定时器、第二定时器及门极驱动，实现浪涌保护。附图说明图1为传统交直流转换器的构架图；图2为本申请实施例1提供的交直流转换器的电路图；图3为本申请实施例2提供的交直流转换器的电路图。图中，1、整流器；10、滤波器；2、电压比较电路；21、差分放大器；22、比较器；3、DC-DC变换器；4、整流单元；5、过零检测电路；6、电流斜率检测电路；7、第一定时器；8、第二定时器；10、门极驱动；101、与门电路。具体实施方式以下结合附图对本申请作进一步详细说明。实施例1本申请实施例1提供了不带浪涌电流保护的交直流转换器，如图2所示，包括整流器1、电容C1、陶瓷电容C2、开关Q1以及一电压比较电路2，整流器1由四个二极管组成，整流器1用于接收交流输入，电容C1的正极连接至整流器1的正输出端，电容C1的负极连接于开关Q1，开关Q1为场效应管，电容C1的负极连接至开关Q1的漏极，开关Q1的源极连接至整流器1的负输出端，同时也是系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.交直流转换器，其特征在于，包括：滤波器（10）、整流器（1）、电容C1、开关Q1以及一电压比较电路（2），所述整流器（1）接收交流输入，所述电容C1的正极连接至所述整流器（1）的正输出端，所述电容C1的负极连接于开关Q1，开关Q1连接于整流器（1）的负输出端，同时开关Q1接地；所述电容C1的两端连接至所述电压比较电路（2）的输入端，同时所述电压比较电路（2）输入参考电压，所述电压比较电路（2）的输出端连接至开关Q1。/n

【技术特征摘要】
1.交直流转换器，其特征在于，包括：滤波器（10）、整流器（1）、电容C1、开关Q1以及一电压比较电路（2），所述整流器（1）接收交流输入，所述电容C1的正极连接至所述整流器（1）的正输出端，所述电容C1的负极连接于开关Q1，开关Q1连接于整流器（1）的负输出端，同时开关Q1接地；所述电容C1的两端连接至所述电压比较电路（2）的输入端，同时所述电压比较电路（2）输入参考电压，所述电压比较电路（2）的输出端连接至开关Q1。


2.根据权利要求1所述的交直流转换器，其特征在于，所述电压比较电路（2）包括差分放大器（21）和比较器（22），所述电容C1的正极连接至所述差分放大器（21）正输入端，电容C1的负极连接至所述差分放大器（21）负输入端，所述差分放大器（21）的输出端连接至所述比较器（22）的负输入端，所述比较器（22）的正输入端连接参考电压，所述比较器（22）的输出连接至开关Q1的门极。


3.根据权利要求2所述的交直流转换器，其特征在于，所述开关Q1为场效应管，所述电容C1的负极连接至开关Q1的漏极，所述开关Q1的源极连接至整流器1的负输出端，同时开关Q1的源极也是系统的地，所述比较器（22）的输出连接至所述开关Q1的门极。


4.根据权利要求3所述的交直流转换器，其特征在于，还包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路连接于电压比较电路（2）与开关Q1之间。


5.根据权利要求4所述的交直流转换器，其特征在于，所述浪涌保护电路包括整流单元（4）、过零检测电路（5）、第二定时器（8）、与门电路（101）及门极驱动（10），交流输入同时驱动所述整流单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文博，马克斯克里斯滕森，欧阳紫威，
申请(专利权)人：北京泰力控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11