电压变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种包括两个输入端（Ａ’，Ｂ’）的电压变换器，其二输入端之间布置至少一个限流器（６，５），一个与电压源（Ｕ’）同步的控制装置（３）控制的开关（２）和一个储能电容器（１），而其两个输出端被连接于储能电容器上。限流器由变压器（５）的至少一个初级绕组（５１）组成，变压器（５）的次级绕组（５３）为其端点连接于变换器端点的整流器（７）供电。变压器的使用能明显地减少由变换器所吸收的电流。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【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包括两个输入端的电压变换器，在两个输入端之间布置有至少一个限流器，一个由与源电压同步的控制装置驱动的电子开关和一个储能电容，而其两个输出端由储能电容引出。因此，它涉及一种非稳压非隔离的变换器，用于从交流电压，特别是从由频率为50或60HZ的干线所输出的交流电压提供一实质上恒定直流电压。
技术介绍
如，在下列专利中EP0921628，EP0763878，GB2203003，US4001668和US4641233，描述了类似的变换器。限流器由阻性元件，或者说电阻组成。由于这些电压变换器需要将线电压，如230V减小到相对低的电压，一般在12V左右，因此需要与受控开关和储能电容串联限流器。限流器被着重选择，以便受控开关在整个导通期间流过的电流不超过允许值。在用作限流器的电阻内的热损耗与由变换器从线路抽拔的有效电流值的平方成比例。因此对于一定的有用功率，变换器的效率通过该电流的任何减少被相当切实地改善。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目地在于显著地减少该电流。为此，本专利技术变换器的特征在于限流器由一变压器的至少一个初级构成，它的次级为其输出端与变换器的输出端相连接的整流器供电。该变压器包括至少一个初级绕组、一个磁路及其输出端连接于整流器输入端一个次级绕组，该整流器的输出端与电容器并联连接。由于这种连接，变压器不要求绕组之间进行很好的流电隔离。因而，对于变压器在绕组之间具有良好的耦合这是个优点。根据一个实施例，漆包的初级和次级线圈被同时绕制。这不会带来问题，因为既使绝缘很差也已足够。限流器、开关和电容器可以串联配置，在输入端之间施加的电压为经整流的交流电压。限流器也可以与一桥式整流器串联连接，桥式整流器的输出端连接于串联连接的开关和电容器，在输入端之间施加的电压为一交流电压。根据一个实施例，初级绕组和次级绕组具有相同的匝数。这不仅具有易于使初级和次级同时绕制的效果，此外，由于变比等于1，初级电压变化不能超出次级电压的变化，它受假设是低的的输出电压的限制。所使用的变压器的初级电压因此被限制在较低的水平，它又限定了在其制造上的限制。因此，对于这样一个变压器的整体成本可以比常用的变压器低很多。在这个问题上，变比为1的变压器总是用于两个电路之间电隔离的场合，而本专利技术实施的变换器使用变比为1的变压器而且绝缘很差，这违反了那些熟练的技术人员通常的做法。根据另一实施例，在变压器次级和初级绕组之间的匝数比低于1，如为0.5。在这种情况下，如果在绕组之间具有良好的耦合，在初级的两端将观测到更高的电压降，它促使保护电阻值进一步减小。很有可能这种选择在某种情况下能使保护电阻被取消，因为它只有在整流的输入电压相对于输出电压具有很大的幅值时才需要。变压器初级绕组可用作电感，以滤除干线感应干扰。附图说明本专利技术附图通过举例的方式表示本专利技术变换器的两个实施例。图1是第一实施例的变换器电路图。图2是第二实施例的变换器电路图。具体实施例方式所表示的电压变换器具有两个输入端A和B，对其施加经整流的交流电压U，例如线电压。变换器包括一个由电子开关2供电的储能电容器1，在这种情况下电子开关为一由控制单元3控制的MOS晶体管或者MOSFET，并与变压器5的初级51和限流电阻6串联。控制单元3作为现有技术被生产，例如在专利EP0921628中所描述的。它经由晶体管2的栅极受控开关2的开闭，其漏极被连接于变压器初级51而其源极被连接于电容器1，或者说连接于变换器的输出端S。变压器5也包括磁路52和次级绕组53，次级绕组的输出端被连接于整流器7的输入端，整流器7的输出端与电容器1并联连接。变换器为象征性表示的用户4供电。对于下列计算为了简化它，认为变压器绕组之间的变比为1且绕组耦合是理想的。理想的操作也在电流的谐波及基频情况下被假定。电流i1的交流分量因此随时等于变压器输出电流的交流分量。关于在整流器7输出端的电流i2，我们注意到其平均值等于i1的平均值，而且注意到两个值不相同。由此，我们得出<i2>＝<i1>其中< >表示平均值。此外，我们假设负载4实际上由为一阻性负载供电的电压调节器构成并且因此既使在电容器1两端的电压在给定范围内变化，它也吸收恒定电流I0。因此，无论何时，我们得出Ic＝i1+i2-I0因此，关于平均值，假设<ic>＝0及<i1>＝<i2>，我们有<i1>＝I0/2电流i1的平均值与不涉及i2的现有技术配置所需的平均值相比减少了一半。电流i1以幅值i1M脉动。如果假定对于本专利技术的配置和现有技术的配置其导通周期及电流时间变化是相同的，那么i1平均值减少一半同样要求iIM值减少一半，这意味着i1的有效值I1与现有技术的装置相比也减半。初步估算，i1M的减少可通过使限流电阻增加一倍而获得。与现有技术相比，对于同样的导通周期，本专利技术的装置使限流电阻6内的热损耗减少一半。该近似计算未考虑在变压器初级51两端的电压，它影响限流电阻的计算并相对于双倍减小了其值。对于低损耗变压器，在损耗功率方面的收益实际上大于2。此外，应该注意到，变压器中有限的电压偏移限制了磁芯中的最大电感，并由此限制了涡流损耗，其本身部分证明了对低损耗变压器的假设。在一个实施例中。所采用的变压器具有小于1如为0.5的匝数比而同时在绕组间保持良好的耦合，通常更难以实现，我们将从更多的效果中受益。关于变压器初级电流，有可能在本专利技术的配置与现有技术的配置之间获得1到3的比值及在初级绕组两端获得更高的电压降，这对保护电阻值的减少都是更有利的。这是因为，在某种情况下，可以设想取消限流电阻6。匝数比为0.5且耦合良好的变压器可以通过采用带有相同匝数且同时绕制的两个初级绕组和两个次级绕组而获得，两个初级绕组串联而两个次级绕组并联。本专利技术变换器的操作细节涉及开关导通时在变压器中储存能量和开关打开时能量恢复，然而这并不增加到本专利技术的理解。可以在配置中引入辅助元件，如在储能电容器和输出端之间引入，而不会脱离所要求保护的电路。例如，从经整流的干线(230V，50Hz)及在负载4上11V的平均输出电压和100mA的电流，我们获得200mA的有效输入电流。图2所示的本专利技术的第二实施例(与第一实施例)区别在于全波整流单元(以格里茨桥形式布置的二极管)，它在前述场合中被放在A和B的前端，但在图1中未表示，全被整流装置这次被引入到该串联配置，以便为开关2和电电容器1构成的部分供电。该整流装置参考标记为8。因此B，点不直接与地相连。一个控制单元(未示出)驱动开关2。在A’和B’点之间施加的电压U’为交流电压，以便这些点能直接连接到干线上。关于图1中的配置，该配置具有使变压器得到更好地利用的优点其初级电流现在是双向的并且在各线路供电周期内形成完整磁滞循环，而且在变压器磁路内的磁通在饱和磁通的负值和正值之间变化，代替在饱和磁通的正值和残余磁通的正值之间变化。变压器磁芯叠片结构的功能因此被优化，它能使它们尺寸减少。另一方面，该操作与上面所述的完全相同。也应注意，由于变压器初级的操作完全变为双向，其初级电感也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压变换器，包括两个输入端（Ａ，Ｂ；Ａ’，Ｂ’），在所述两个输入端之间布置至少一个限流器（６，５），一个与源电压（ｕ；ｕ’）同步的控制装置（３）所控制的电子开关（２）和一个储能电容器（１），而其两个输出端由储能电容器引出，其特征在于，限流器至少由变压器（５）的初级绕组（５１）构成，所述变压器的次级绕组（５３）为其输出端连接到所述变换器输出端的整流器（７）供电。

【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：瑟尔格布鲁诺，
申请(专利权)人：SOMFY公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]