一种减小母线电容体积的方法及移动电源技术

本发明专利技术涉及一种减小母线电容体积的移动电源，其特征在于：包括母线电容切换电路、整流桥、变换器和线电压检测电路；所述整流桥被配置为对交流侧的交流输入电压进行整流，用于生成经整流的交流电压；所述变换器连接到所述母线电容的输出端，用于接收输入电压，并将输入电压转换为经调节的输出电压；所述线电压检测电路连接到所述交流侧的交流电路，用于将交流侧的交流瞬时输入电压转化为交流电压有效值，与设定的阈值电压进行比较，并输出工作模式转换指令。另外，本发明专利技术还涉及一种减小母线电容体积的方法，该方法基于上述移动电源。本发明专利技术减小移动电源中母线电容的额定电压和电容值，因此缩小母线电容的体积，提高移动电源的功率密度。密度。密度。

【技术实现步骤摘要】
一种减小母线电容体积的方法及移动电源


[0001]本专利技术涉及移动电源领域，具体涉及一种减小母线电容体积的方法及移动电源。

技术介绍

[0002]近年来，随着便携电子设备市场规模不断增大，对移动适配器的功率密度显著改善需求日益增长。为了适应这种发展趋势，移动电源趋于高频化，使用平面变压器，磁性元件的体积得以减小。移动电源中母线电容的作用是平衡瞬时的输入输出功率，因此母线电容的体积无法随着高频化而减小。母线电容在移动电源中的占比随着高频化而逐渐增大，成为提高功率密度的阻碍。现有典型的移动电源电路中，母线电容与整流桥以及后级的变换器并联，既可以从经整流桥整流后的电压充电，又能够给后级变换器提供能量。
[0003]移动电源需要满足90V到265V 宽范围输入电压的需求，为满足宽范围内的功率平衡，需要高额定电压和高电容值的母线电容，母线电容的体积与额定电压和额定电容值都成正比，导致母线电容的体积在移动电源中的占比较大。此外，随着额定输出功率增加，母线电容的体积也会增大，阻碍提高移动电源的功率密度。
[0004]授权公告号为CN107888086B的专利公开了名称为“移动电源中的大容量电容器的电尺寸的减小”的专利技术专利，该专利采用两颗低耐压低容值母线电容以及一个开关的方案实现减小母线电容的体积，该方案在高输入电压的情况下，关断开关，使两颗母线电容从电路中移除，经整流桥整流后的输入电压直接输入到后级变换器，仅有反激变换器能够适应这种变化，无法拓展到更多变换器上。
[0005]因此，提供一种减小母线电容体积方法和移动电源，用来减小移动电源中母线电容的额定电压和电容值，因此缩小母线电容的体积，提高移动电源的功率密度成为人们亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术提出一种移动电源中的母线电容切换电路，包括母线电容和切换电路，所述切换电路包括第一并联切换开关S
p1
、第二并联切换开关S
p2
、串联切换开关S
S
；所述母线电容为两个母线电容C
in1
和 C
in2
；所述母线电容连接到整流桥的输出端，用于接收经整流的交流电压；所述切换电路的输入端与线电压检测电路的输出端连接，输出端与母线电容连接，用于接收线电压检测电路发出的工作模式转换指令，并且控制母线电容的工作模式；所述第一并联切换开关S
p1
的漏极与母线电容C
in1
的正极连接，源极与母线电容C
in2
的正极连接，用于实现母线电容并联的工作模式；所述第二并联切换开关S
p2
的漏极与母线电容C
in1
的负极连接，源极与母线电容C
in2
的负极连接，用于实现母线电容并联的工作模式；所述串联切换开关S
S
的漏极与母线电容C
in2
的正极连接，源极与母线电容C
in1
的负极连接，用于实现母线电容串联的工作模式，母线电容C
in2
的负极接地。
[0007]本专利技术还提供一种减小母线电容体积的移动电源，包括母线电容切换电路、整流桥、变换器和线电压检测电路；所述整流桥被配置为对交流侧的交流输入电压进行整流，用于生成经整流的交流电压；所述变换器连接到所述母线电容的输出端，用于接收输入电压，并将输入电压转换为经调节的输出电压；所述线电压检测电路连接到所述交流侧的交流电路，用于将交流侧的交流瞬时输入电压转化为交流电压有效值，与设定的阈值电压进行比较，并输出工作模式转换指令。
[0008]可选的，所述变换器包括两个LLC谐振腔，所述的两个LLC谐振腔与所述的两个母线电容分别并联；所述变换器的副边包括两个倍压整流电路，且两个倍压整流电路的输出端并联；所述变换器的副边输出端与三电平降压电路连接，通过三电平降压电路将变换器输出端的电压调节为所需的输出电压。
[0009]可选的，所述第一并联切换开关、第二并联切换开关和串联切换开关均为低耐压器件。
[0010]可选的，开关周内有四个模态，其中模态t2~t3和模态t
3~
t4是模态t
0~
t1和模态t
1~
t2的正负半周互补形式；t0，t1，t2，t3，t4为时间轴上连续的5个时间点。
[0011]本专利技术还提供一种减小母线电容体积的方法，该方法基于减小母线电容体积的移动电源，具体包括：（1）对交流侧的交流瞬时输入电压进行检测并判断；（2）根据判断结果通过切换开关进行电路结构切换；（3）基于切换后的电路，在不同的工作阶段中，根据不同的工作模式控制母线电容进行充放电。
[0012]可选的，检测交流瞬时输入电压，将其转化为交流输入电压有效值，与设定的阈值电压进行比较，可根据实际需要进行设置，可根据切换开关耐压值进行设置。
[0013]可选的，当检测到交流瞬时输入电压时，发出驱动信号使串联切换开关导通，待母线电压稳定后，将交流输入电压有效值与阈值电压进行比较；若交流输入电压有效值小于阈值电压，则串联切换开关关断，第一并联切换开关与第二并联切换开关导通；若交流输入电压有效值大于阈值电压但第一误差信号小于阈值电压，则工作模式不变；若交流输入电压有效值大于阈值电压且第一误差信号大于等于阈值电压，则串联切换开关保持导通。
[0014]可选的，在低输入电压时，母线电容并联；在高输入电压时，母线电容串联，两颗母线电容各自承受一半的母线电压应力。
[0015]相较于已有技术方案，本专利技术的技术方案减小移动电源中母线电容的额定电压和电容值，因此缩小母线电容的体积，提高移动电源的功率密度，并且无需外加保护电路，只需选用的切换开关器件的额定电压稍低于母线电容的额定电压，任意一个切换开关短路，模态切换后，会使得输入端保险丝烧毁，达到保护电路的目的。
[0016]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，还可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述说明和其它目的、特征和优点
能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0017]图1为移动电源中母线电容切换电路示意图；图2为减小母线电容体积的移动电源示意图；图3为移动电源电路拓扑示意图；图4为输入电压小于阈值电压时的母线电容切换电路工作波形图；图5为串联切换开关导通时的母线电容切换电路模态图；图6为并联切换开关导通时得母线电容切换电路模态图；图7为输入电压大于阈值电压时的母线电容切换电路工作波形图；图8
‑
1为移动电源中两元胞DCX的简化等效电路图；图8
‑
2为移动电源中两元胞DCX的稳态工作波形图；图8
‑
3为移动电源中两元胞DCX的工作模态图；图9
‑
1为移动电源中三电平飞跨电容降压电路的简化等效电路图；图9
‑
2为0＜D＜0.5时的三电平飞跨电容降压电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动电源中的母线电容切换电路，其特征在于：包括母线电容和切换电路，所述切换电路包括第一并联切换开关S
p1
、第二并联切换开关S
p2
、串联切换开关S
S
；所述母线电容为两个母线电容C
in1
和C
in2
；所述母线电容连接到整流桥的输出端，用于接收经整流的交流电压；所述切换电路的输入端与线电压检测电路的输出端连接，输出端与母线电容连接，用于接收线电压检测电路发出的工作模式转换指令，并且控制母线电容的工作模式；所述第一并联切换开关S
p1
的漏极与母线电容C
in1
的正极连接，源极与母线电容C
in2
的正极连接，用于实现母线电容并联的工作模式；所述第二并联切换开关S
p2
的漏极与母线电容C
in1
的负极连接，源极与母线电容C
in2
的负极连接，用于实现母线电容并联的工作模式；所述串联切换开关S
S
的漏极与母线电容C
in2
的正极连接，源极与母线电容C
in1
的负极连接，用于实现母线电容串联的工作模式，母线电容C
in2
的负极接地。2.一种减小母线电容体积的移动电源，其特征在于：包括权利要求1中所述的母线电容切换电路、整流桥、变换器和线电压检测电路；所述整流桥被配置为对交流侧的交流输入电压进行整流，用于生成经整流的交流电压；所述变换器连接到所述母线电容的输出端，用于接收输入电压，并将输入电压转换为经调节的输出电压；所述线电压检测电路连接到所述交流侧的交流电路，用于将交流侧的交流瞬时输入电压转化为交流电压有效值，与设定的阈值电压进行比较，并输出工作模式转换指令。3.根据权利要求2所述的移动电源，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，马京京，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：