功率转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种功率转换器（１），其包括转换器输入（３）、转换器输出（５）、功率因数校正（ＰＦＣ）级（７）和隔离级（９）。ＰＦＣ级（７）借助具有低侧驱动和低侧电流感测的降压ＰＦＣ来实施。提供第三级，即中间降压预调节级（１１），其在降压ＰＦＣ级（７）与隔离级（９）中间。通过改变中间降压预调节级（１１）的工作循环来实现功率转换器输出电压的控制，且因此，隔离级（９）可以是作为固定ＤＣＤＣ电压转换器操作的未经调节级。隔离级（９）作为５０％－５０％工作循环双端级而操作。功率转换器的配置实现具有９０％＋效率和简化控制的相对便宜、高效率的转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种功率转换器。更明确地说，本专利技术涉及一种AC/DC转换器。
技术介绍
功率转换器，且尤其是AC/DC功率转换器用于宽广范围的应用中。 一般来说，这 些功率转换器用于将传入的AC供电干线电压变换为一个或一个以上DC电压，所述DC 电压适于与由所述功率转换器负责供应电压的设备一起使用。在许多情况下，功率转换 器将把AC干线电压变换为若干DC线电压，例如在电子设备的情况中。当设计功率转 换器时，基本上考虑了两个主要考虑因素，即成本和效率。通常，在功率转换器设计的 大多数应用中存在成本/效率折衷。例如个人计算机电源、服务器电源和电信设备电源的某些应用通常需要高效率的电 源，使得其中所含的相对较敏感的设备可依据充分标准操作。至今，这通常导致用于这 些类型的设备的电源的构造成本相对较昂贵。 一种用于此类设备的电源的构造的常用方 法要求提供升压预调节器接着是相移全桥的方法。然而，这种方法存在问题，因为其实 施起来往往相对较昂贵，同时仍不够高效(即，在卯％+效率范围内)。因此，本专利技术的一目的是提供一种构造成本相对较便宜同时在使用时具有高效率的 功率转换器。本专利技术的另一目的是提供一种构造和制造起来相对较简单的功率转换器。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种功率转换器，其包括转换器输入、转换器输出、功率因数校 正(PFC)级和隔离级，其特征在于PFC级进一步包括降压PFC级，隔离级包括未经 调节的自驱动级，且功率转换器进一步包括预调节级，所述预调节级包括在降压PFC级 之后的中间降压级。通过具有这种功率转换器，不再必须使用升压预调节器接着是相移全桥的方法或其 它类似方法。功率转换器实施三级方法，其中一对降压转换器一个跟在另一个之后，且 一隔离级跟在第二降压级之后。这被视为一种尤其简单的功率转换器配置，其构造起来 将相对较便宜同时提供具有卯％+效率的高效率的功率转换器。此功率转换器能够视所 使用的传导角度和波形而定在广范围的输入功率上遵守国际谐波电流顺从性标准。由于 使用降压PFC级，所以大容量电容器电压必须小于通常90伏(V)以确保低线电压下适当的传导角度。因此，中间降压预调节级可在可使用肖特基二极管的电压电平下操作。 这些肖特基二极管具有实质上零的反向恢复电荷，且因此，中间降压级的操作频率有可 能增加。这有助于增加转换器的效率。此外，当中间降压转换器正使用通常在60V到90V范围内的准固定输入电压以相 对较小的双线频率分量操作时，第二降压级的效率将非常高。此外，通常选择标称大容 量电容器电压与进入隔离级中的电压电平之间的范围以允许足够的停顿时间并处理大 容量电容器中的瞬变状况。通过在隔离级之前使用中间降压级，有可能应付可能发生反 向功率流动(如使用同步整流器时的情况)的状况。最后，且非常重要的是，隔离级可经设计以获得最佳效率。隔离级可近似充当固定 比率DC变压器，且因此，可经容易地设计以实现零电压切换，以允许在转换器输出中 容易地部署自驱动同步整流器方法。所有这些实现一种高效率的相对较便宜的功率转换 器。在本专利技术的一个实施例中，提供一种功率转换器，其中使用低侧驱动来实施降压 PFC级。通过以低侧驱动操作降压PFC级，所述驱动尤其简单，且还允许在控制突入电 流方面颇有价值的相对较简单的峰值电流感测。此外，此方法减少对输入整流和滤波器 组件的压力，并增强功率转换器对电路瞬变的抗扰性。在本专利技术的另一实施例中，提供- 种功率转换器，其'1'使用低侧驱动实施屮间降压 级，所述驱动取自大容量电容器的低侧的电压Vin,ermediate。以此方式，中间降压级也可 具备低侧驱动和低侧电流感测。因此可在隔离级的高侧以高侧轨道为基准的情况下部署 隔离级。此特定配置将允许对于中间降压级的简单控制。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中隔离级进一步包括50%-50% 工作循环双端级。优选地，可使用自驱动同步整流器来实施隔离级。通过具有50%-50% 工作循环双端级，隔离级近似充当固定比率DC变压器。隔离级可经设计以实现零电压 切换，并允许容易地部署自驱动同步整流器方法。在本专利技术的一个实施例中，提供一种功率转换器，其中所述功率转换器进一步包括 输入滤波器级和输入整流级。优选地，借助全桥整流器提供输入整流级。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中降压PFC级包括大容量电容 器，所述大容量电容器以高侧轨道为基准。这被视为功率转换器降压PFC级的相对便利 的配置，其将允许驱动器电路以低侧轨道为基准，藉此增强对降压PFC级的控制。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中提供用于以差动方式感测大 容量电容器电压的构件。预计所述用于以差动方式感测大容量电容器电压的构件包括差动放大器。或者，所述用于以差动方式感测大容量电容器电压的构件可包括作为低成本 电流源操作的PNP晶体管。在另一替代实施方案中，所述用于以差动方式感测大容量电 容器电压的构件可包括光耦合器。这些用于以差动方式感测大容量电容器电压的构件的 每一者被视为是有效且有用的，且最终选择将取决于总体功率转换器的成本和分辨率要 求。在本专利技术的一个实施例中，提供一种功率转换器，其中以线性方式感测大容量电容 器电压。或者，可以非线性方式感测大容量电容器电压。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中降压PFC包括降压开关，且 用于降压开关的控制算法是箝位电流方法。或者，降压PFC包括降压开关，且用于降压 开关的控制算法是截顶正弦曲线方法。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中使用跳跃模式PWM控制器 来操作降压PFC级。通过使用跳跃模式PWM控制器来控制PFC级，有可能实现功率转 换器的优良无负载消耗，且因此有可能保持输入功率因数校正级始终接通。这允许从大 容量电容器获得备用电源。因此，可优化备用电源效率，因为从在DC电平附近通常在 60V到90V范围内的相对较窄区域中变化的电压馈给所述电源。这允许在备用电源电路 中使用相对较低电压FET装置，且还含有轻负载功率损失并优化主动模式效率。这进-步促进使用同步整流器(如果其使用是适当的，例如当需要高电流备用电源时)。在本专利技术的一个实施例中，提供一种功率转换器，其中降压PFC包括降压开关，且 降压PFC以直接定位到降压开关的源极端子处的电压的信号来驱动。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中中间降压级使用低侧电流感 测来操作。这被视为一种控制中间降压级的尤其简单的方式。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中使用肖特基二极管来操作中 间降压级。肖特基二极管将具有实质上零的反向恢复电荷，且通过在中间降压级中使用 肖特基二极管，中间降压级的频率可显著增加，藉此增强中间降压级的效率且因此改进 总体转换器效率。中间降压级的效率增加将对隔离级具有迸一步的连锁益处。在本专利技术的一个实施例中，提供一种功率转换器，其中中间降压级在大约40%的向 下转换模式中操作。通过使中间降压级在大约40%的向下转换模式中操作，与输入电压 到输出电压的范围成反比的中间大容量转换器的效率将大大增强。在本专利技术的另一实施例中，提供一种功率转换器，其中通过控制中间降压级的工作 循环来控制总体功率转换器输出。这被视为控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器（１），其包括转换器输入（３）、转换器输出（５）、功率因数校正（ＰＦＣ）级（７）和隔离级（９），其特征在于：所述ＰＦＣ级（７）进一步包括降压ＰＦＣ级，所述隔离级（９）包括未经调节的自驱动级，且所述功率转换器进一步包括预调节级（１１），所述预调节级包括在所述降压ＰＦＣ级（７）之后的中间降压级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治扬，加里汤姆林斯，迈克尔约翰巴里，雅各布斯马蒂纳斯巴纳德，
申请(专利权)人：科梅奇技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IE[爱尔兰]