电源变换器制造技术

一种电源变换器，它具有两个转换电容器电路，每一个至少包含多组电容器和开关元件，其第一电路给负载提供直流电源，而第二电路在高输入电压期间存贮电能。第一转换电容器电路在低输入电压期间接收来自直流电源的电能及来自第二转换电容器电路的电能，其中，被两个转换电容器电路共同承载的输入电流在波形上类似于输入电压，以便消除电源输出电流的任何谐波失真，获得提供给负载的恒定直流电源。该电源变换器不需任何大电感器并能抑制任何噪声辐射。（*该技术在2014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电源变换器，它把电压脉动的直流电源的输入电压变换成恒压，向负载提供直流电源，也就是说，它能使例如对交流电进行整流的二极管电桥的脉动输出，变换成恒压直流。通常，建议这样一种构造作为电源变换器，它用升压斩波器将对交流电进行整流的二极管电桥电路的脉动输出变换成直流，在这种情况下，通过把电感器和开关元件的串联电路和开关元件连接到二极管电桥电路的输出侧，并且，通过一个三极管，将一电容器并联至开关元件上。来构成升压斩波器，该电容器两端的电压作为电源提供给负载。而且，在该升压斩波电路中，在开关元件导通(on)期间，电感器中储存着磁能，在开关元件断开(off)期间，由电感器磁能产生的电压和二极管电桥电路的输出电压一起向电容器充电，这样作为电容器电压的经二极管电桥电路整流的脉动输出，被基本变换成直流。在上述的升压斩波电路中，电路被设计成按照二极管电桥电路的输出电压的变化，通过改变开关元件的导通间隔，使储存在电感器中的磁能变化，并使流过电感器中的电流的波形与二极管电桥电路的输出波形相似，以消除输入电流的高次谐波失真，获得恒压输出。然而，上述电流变换器存在一些问题，尤其是从耐压的角度来看，需要大尺度的电感，并且电感器的磁能还要辐射噪声。美国专利4，017，785号已经提出了另一种电源变换器，在该变换器中，电感装置被设计用来从输出变压器的绕组到平滑电容器形成能量反馈，以把电源提供给可能处于输入电压邻近过零点位置上的逆变电路，同时消除输入电流的高次谐波失真。然而，这种变换器仍存在这些问题，变压器体积较大，变压器的磁能也会辐射噪声。美国专利5，229，690号描述了另一种电源变换器，其中，放电管和开关元件的串联电路与由交流电整流得到的脉动电源并联，脉动电源与放电路互相串联，在开关元件导通时，使电流直接流过放电管，但在开关元件断开时，电流被用于向平滑电容器充电而限制电流，在输入电压处于过零点附近时，使用这充电能量来限制输入的高次谐波，防止放电管发生闪烁。然而，对于这种逆变器在输入电压低于平滑电容器的电压时，从输入端不能获得电流，这引起了一个问题，不能完全有效地限制输入高次谐波。在美国专利申请07/881，293号中描述了又一种电源变换器，根据该申请，能量通过对一微小容量的电容器进行充电和放电。把充电和放电频率设置或高于临界倍闪频率使放电管无闪烁地点亮，同时电子电容器中的电荷同时消失，能产生减小电流流过放电管的电流限制效果，使装置尺寸可做得较小。然而，由于没有在输入电压邻近过零点时储存能量的装置和消除输入电流中高次谐波失真的装置，仍存在着不能消除输入电流中高次谐波失真的问题。因此，本专利技术的首要目的是提供一种能解决上述问题的电源变换器，它能向负载提供已经消除输入电流中高次谐波失真的恒压直流电，并使整个装置体积最小，还能令人满意地限制任何噪声的产生。按照本专利技术，通过这样一种电源变换器可以有效地实现上述目的，其中，至少包括多个电容器和开关无件的第一电源变换装置与瞬时电压脉动的电源相连，负载电路与所述第一电源变换装置的输出侧相连，第二电源变换装置与所述第一电源变换装置和所述负载电路相连，把在所述电源电压高于预定电压期间提供的电能存储在储存电容器中，在所述电源电压低于预定电压期间，把所述储存在所述储存电容器中的电能释放给所述负载电路，其特征在于，设置有一控制装置，由所述第一和第二电源变换装置中各装置产生预定输出电压，提供给所述负载电路，并使各第一和第二输入电流的组合电流波形与所述电源电压波形基本上相似。从下面参照附图所示的各最佳实施例对本专利技术作详细描述，本专利技术的其它目的和优点会变得更清楚。附图说明图1示出了本专利技术的电源变换器的一个实施例的示意性框图;图2和图3示出了图1的变换器中所应用转换电容电路之组成元件的局部电路图;图4是本专利技术另一个实施例的框图;图5是图4所示实施例的运作的解释波形图;图6是可以使用在图1至图4所示实施例中的详细电路图;图7至图10对图6所示的电路的运作进行说明的波形图;图11是本专利技术另一个实施例的解释性概图;图12的13是可在图11的实施例中使用的工作形式的说明性概图;图14是本专利技术另一个实施例的说明性概图;图15是图14实施例工作状况的电路图;图16是本专利技术又一个实施例的说明性概图;图17是图16实施例工作状况的电路图;图18和图19是本专利技术进一步实施例的框图;图20是本专利技术另一个实施例的电路图;图21是说明本专利技术又一个实施例运作的波形图;图22是本专利技术另一个实施例的详细电路图;图23和24是说明图22实施例的运作的波形图;图25是本专利技术又一个实施例的电路图;图26是说明图25实施例运作的波形图;图27是本专利技术另一个实施例的电路图;图28和29是说明图27所示实施例的运作波形图;图30和31是本专利技术进一步实施例的框图;图32是说明图31所示实施例的运作波形图。尽管现在将参照附图所示的各个实施例说明本专利技术，但应当理解，这样描述并不打算把本专利技术仅限制于所示的实施例中，而应包括可能在所附权利要求书范围内的所有变化、改进和等效的方案。在图1至图3中，示出了本专利技术的电源变换器的一个实施例，其中，如图1所示，分别至少包括一个电容器和多个开关元件的两个转换电容器电路12和13连接在二极管电桥电路DB和负载11之间。一个转换电容器电路12被设置或向负载11供电，另一个转换电容器电路13如此设置，在送至电路13的二极管电桥电路DB送到电路13的输入电压Vin为高时，电路13储存能量，也就是，二极管电路DB提供能量，但在输入电压Vin为低时，即在交流电源AC提供给二极管电桥DB的交流电压在过零点附近时，电路13把储存的电能提供给转换电容器电路12。换句话说，转换电容器电路12在输入电压Vin为高电压期间用二极管电桥DB提供的电能向负载11提供恒压电，在输入电压Vin为低电压期间，除了二极管电桥电路DB提供的电能之外还把另一个转换电容器电路13提供的电能向负载11提供恒压电。此时，由两个转换电容器电路12和13承载的电流的总波形与输入电压Vin的波形相似，以消除输入电流的高次谐波失真。而且，可以理解，转换电容器电路12还具有组合电压以及电压变换的功能，而另一个转换电容器电路13也被配置成对二极管电桥DB提供的电能进行电压变换，以把电能提供给转换电容器电路12。在图2和图3中，示出了各转换电容器电路12和13的实际的工作状况，其中，图2是使用单个电容器的例子，图3是使用两个电容器的例子。在图2中，两开关元件SW2和SW3交替导通和断开，所以，在元件SW2导通时，电容器C2由二极管电桥DB施加的输出电压充电，使二极管电桥DB提供的能量储存在电容器C2内，当另一个开关元件SW3导通时，由储存在电容器C2上的能量作为充电电源向负载11供电源。在图3中，开关元件SW2和SW3也串联连接到正极线上，开关元件SW4a、电容器C3和开关元件SW4c的串联电路以及开关元件SW4b、电容器C4和开关元件SW4d的串联电路并联连接在两开关元件SW2和SW3的联接点和负极线之间，还有一开关元件SW5连接在开关元件SW4a和电容器C3的联接点和电容器C4和开关元件SW4d的联接点之间。图3中的开关元件SW2和SW3也交替导通和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源变换器其特征在于，它包含：一瞬时电压脉动的电源；至少包含多个电容器和开关元件的第一电源变换装置；连接到所述第一电源变换装置的负载电路；包含一贮能电容器的第二电源变换装置，该贮能电容器在所述电源提供的所述电压高于一予定电压期间用于将提供的能量存贮于其中，在所述电源的所述电压低于所述予定电压期间将所存贮的能量放电给所述负载；使由所述第一和第二电源变变换装置提供的予定输出电压给所述负载电路的控制装置，该控制装置还提供由第一和第二电源变换装置承载的各电流的复合电流波形使之基本上类似于所述电源的所述电压波形。

【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：大西雅人，片岡省三，神田隆司，山崎隆史，吉田和雄，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]