电力转换系统及其操作方法技术方案

一种电力转换系统，系与负载进行交握通信而相应地转换输入电压对负载供电，且电力转换系统包括交流

【技术实现步骤摘要】
电力转换系统及其操作方法


[0001]本专利技术有关一种电力转换系统及其操作方法，尤指一种具有节省电力消耗功能的电力转换系统及其操作方法。

技术介绍

[0002]由于现今越来越多电子产品问世，各种便携式电子产品通常所适用的电源不尽相同，必需要使用特定电位的电压供电(或充电)方能使电子产品能够正常使用。因此，现行供电领域的技术开发中，衍伸出可以因应负载需求来调整输出电压的电力转换系统。上述电力转换系统主要适用于USB
‑
PD(USB
‑
Power Delivery)规范下的转换系统，且可提供多组不同电位的电压供应负载。其中，电力转换系统系使用Type
‑
C的连接端口来相应的连接同样具有USB
‑
PD规范的负载，以通过与负载通信来得知负载的需求，再提供符合负载需求的电力使负载能够正常运作(或充电)。上述电力转换系统一般包括：第一级交流
‑
直流转换单元及第二级直流
‑
直流转换单元。交流
‑
直流转换单元接收市电交流电输入电压，且转换输入电压为直流电压。直流
‑
直流转换单元接收直流电压，且转换直流电压为输出电压。
[0003]然而，因应负载需求，电力转换系统可提供的电压电位的范围较广，其通常可具有5V～20V内的多组电压输出。也因为在USB
‑
PD规范下，每组电压所对应可提供的功率大小不相同，使得在每组电压下可提供至负载的电流也不相同。(1)在提供较高电压电位的情况下，通常可提供的电流也相对较高。如此，会造成直流
‑
直流转换单元在较高电压电位的情况下，所消耗的功率大幅度地增加；(2)若直流
‑
直流转换单元输出固定较高直流电压(例如：22V)，则当电力转换系统输出电压为USB
‑
PD规范中较低电压电位的情况下(例如：5V)；如此直流
‑
直流转换单元需要将22V电压输入转换为5V电压输出，会造成电力转换系统整体转换效率差。上述两项原因，均会大幅度地增加电力转换过程中所消耗损失的电能，无法符合节能的需求。
[0004]所以，如何设计出一种具有节省电力消耗功能的电力转换系统及其操作方法，以节省电力转换系统在较高电压电位的情况下的电力的消耗，乃为本专利技术所欲行研究的一大课题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种电力转换系统，转换输入电压对负载供电，且电力转换系统包括交流
‑
直流转换单元、直流
‑
直流转换单元、控制单元、开关组及输出路径。交流
‑
直流转换单元接收输入电压，且转换输入电压为直流电压。直流
‑
直流转换单元接收直流电压，且转换直流电压为输出电压。控制单元与负载进行交握通信，以得知负载需求的请求电压。开关组耦接交流
‑
直流转换单元与直流
‑
直流转换单元，且输出路径耦接开关组与负载。当请求电压低于阈值电压时，控制单元控制开关组搭接直流
‑
直流转换单元与输出路径，且控制直流
‑
直流转换单元提供符合请求电压的输出电压至输出路径。当请求电压高于阈值电压时，控制单元控制开关组搭接交流
‑
直流转换单元与输出路径，且控制交流
‑
直流转换单元提供符合请求电压的直流电压至输出路径。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种电力转换系统，转换输入电压对负载供电，且电力转换系统包括交流
‑
直流转换单元、直流
‑
直流转换单元、控制单元及输出路径。交流
‑
直流转换单元接收输入电压，且转换输入电压为直流电压。直流
‑
直流转换单元接收直流电压，且转换直流电压为输出电压。控制单元与负载进行交握通信，以得知负载需求的请求电压，控制单元基于交握通信将输出电压由当前电压调整至请求电压。输出路径耦接该直流
‑
直流转换单元组与负载，且当当前电压小于请求电压时，控制单元先调高输出电压，再调高直流电压，当当前电压大于请求电压时，控制单元先调低输出电压，再调低直流电压。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种电力转换系统的操作方法，控制电力转换系统转换输入电压对负载供电，且电力转换系统包括交流
‑
直流转换单元、直流
‑
直流转换单元、开关组及输出路径。电力转换系统的操作方法包括下列步骤：(a)控制交流
‑
直流转换单元转换输入电压为直流电压。(b)控制直流
‑
直流转换单元转换直流电压为输出电压。(c)与负载进行交握通信，以得知负载需求的请求电压。(d)当请求电压低于阈值电压时，控制开关组搭接直流
‑
直流转换单元与输出路径，且控制直流
‑
直流转换单元提供符合请求电压的输出电压至输出路径。(e)当请求电压高于阈值电压时，控制开关组搭接交流
‑
直流转换单元与输出路径，且控制交流
‑
直流转换单元提供符合请求电压的直流电压至输出路径。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供一种电力转换系统的操作方法，控制电力转换系统转换输入电压对负载供电，且电力转换系统包括交流
‑
直流转换单元、直流
‑
直流转换单元、开关组及输出路径。操作方法包括下列步骤：(a)控制交流
‑
直流转换单元转换输入电压为直流电压。(b)控制直流
‑
直流转换单元转换直流电压为输出电压。(c)与负载进行交握通信，以得知负载需求的请求电压，且基于请求电压将输出电压由当前电压调整至请求电压(d)当输出电压由当前电压调整至请求电压，且当前电压小于请求电压时，先调高输出电压，再调高直流电压。(e)当输出电压由当前电压调整至请求电压，且当前电压大于请求电压时，先调低输出电压，再调低直流电压。
[0009]本专利技术的主要目的及功效在于，在请求电压较高时，控制单元通过控制开关组旁路直流
‑
直流转换单元，以改由交流
‑
直流转换单元提供直流电压供应负载而达到节省电力转换系统的电力消耗的功效。
[0010]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0011]图1为本专利技术具有节省电力消耗功能的电力转换系统统的一实施例的电路方块示意图；
[0012]图2为本专利技术直流电压与输出电压调整的一实施例波形示意图；
[0013]图3A为本专利技术具有节省电力消耗功能的电力转换系统的一变型实施例的电路方块示意图；
[0014]图3B为本专利技术具有节省电力消耗功能的电力转换系统的另一变型实施例的电路方块示意图；
[0015]图4为本专利技术具有节省电力消耗功能的电力转换系统的操作方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力转换系统，其特征在于，转换一输入电压对一负载供电，且该电力转换系统包括：一交流
‑
直流转换单元，接收该输入电压，且转换该输入电压为一直流电压；一直流
‑
直流转换单元，接收该直流电压，且转换该直流电压为一输出电压；一控制单元，与该负载进行一交握通信，以得知该负载需求的一请求电压；一开关组，耦接该交流
‑
直流转换单元与该直流
‑
直流转换单元；一输出路径，耦接该开关组与该负载；其中，当该请求电压低于一阈值电压时，该控制单元控制该开关组搭接该直流
‑
直流转换单元与该输出路径，且控制该直流
‑
直流转换单元提供符合该请求电压的该输出电压至该输出路径；当该请求电压高于该阈值电压时，该控制单元控制该开关组搭接该交流
‑
直流转换单元与该输出路径，且控制该交流
‑
直流转换单元提供符合该请求电压的该直流电压至该输出路径。2.如权利要求1所述的电力转换系统，其特征在于，其中该控制单元维持该直流电压与该输出电压两者间差值在一电压差的范围内，当该控制单元基于该请求电压由一当前电压调整至一请求电压，且该当前电压与该请求电压差距超过该电压差的范围时，分阶段调整该直流电压与该输出电压。3.如权利要求2所述的电力转换系统，其特征在于，其中当该当前电压小于该请求电压时，该控制单元先调高该输出电压，再调高该直流电压；当该当前电压大于该请求电压时，该控制单元先调低该输出电压，再调低该直流电压。4.如权利要求1所述的电力转换系统，其特征在于，其中该开关组包括：一第一开关单元，耦接该交流
‑
直流转换单元及一路径切换节点；一第二开关单元，耦接该直流
‑
直流转换单元及该路径切换节点；及一第三开关单元，耦接该路径切换节点及该输出路径；其中，该控制单元基于该请求电压低于该阈值电压而控制该第二开关单元与该第三开关单元导通，且基于该请求电压高于该阈值电压而控制该第一开关单元与该第三开关单元导通。5.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，其中当该请求电压由低于该阈值电压的一当前电压提高至高于该阈值电压时，该控制单元将该直流电压由该当前电压调整至一中继电压后，控制该第一开关单元导通，且于该第一开关单元导通后，将该直流电压由该中继电压调整至该请求电压。6.如权利要求5所述的电力转换系统，其特征在于，其中该控制单元将该直流
‑
直流转换单元的一过电压保护阈值设定在一最高请求电压叠加一第一预定电压后，再将该直流电压由该当前电压调整至该中继电压。7.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，其中当该请求电压由一当前电压调降至低于该阈值电压时，该控制单元控制该第一开关单元关断，且将该输出电压由该当前电压调整至该请求电压。8.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，其中该第二开关单元为一二极体，该二极管基于该路径切换节点的电压低于该输出电压而顺偏导通，且基于该路径切换节点
的电压高于该输出电压而逆偏截止。9.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，其中该控制单元控制该第二开关单元于该第一开关单元导通前的一维持时间内关断，且控制该第二开关单元于该第一开关单元关断后的该维持时间内导通。10.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，其中该控制单元基于该电力转换系统发生一异常状态而关断该第三开关单元。11.如权利要求1所述的电力转换系统，其特征在于，更包括：一放电电路，耦接该输出路径与一接地点；其中，该控制单元基于该请求电压由一当前电压调降时，控制该放电电路接通该输出路径与该接地点，且基于该请求电压调降后，控制该放电电路断开该输出路径与该接地点。12.如权利要求11所述的电力转换系统，其特征在于，其中该放电电路包括：一电阻，耦接该输出路径；及一第四开关单元，耦接该电阻与该接地点；其中，该控制单元基于该请求电压由该当前电压调降时，导通该第四开关单元，且基于该请求电压调降后，关断该第四开关单元。13.一种电力转换系统，其特征在于，转换一输入电压对一负载供电，且该电力转换系统包括：一交流
‑
直流转换单元，接收该输入电压，且转换该输入电压为一直流电压；一直流
‑
直流转换单元，接收该直流电压，且转换该直流电压为一输出电压；一控制单元，与该负载进行一交握通信，以得知该负载需求的一请求电压，该控制单元基于该交握通信将该输出电压由一当前电压调整至该请求电压；一输出路径，耦接该直流
‑
直流转换单元组与该负载；其中，当该当前电压小于该请求电压时，该控制单元先调高该输出电压，再调高该直流电压；及其中，当该当前电压大于该请求电压时，该控制单元先调低该输出电压，再调低该直流电压。14.如权利要求13所述的电力转换系统，其特征在于，其中于该输出电压未调整前，且该输出电压于一预定电压范围内，该输出电压与该直流电压间具有一电压差；当于该预...

【专利技术属性】
技术研发人员：林安靖，李彦德，黄立新，
申请(专利权)人：艾科微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：