功率变换装置、控制装置和开关电源制造方法及图纸

本申请提供了一种功率变换装置、控制装置和开关电源，可用于电源技术领域。本申请的技术方案中，掉电保持时间延长电路复用了PFC电路中的PFC电感和开关单元，最少可以仅需增加一个电容和一个开关单元，从而可以减少新增器件的数量，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率变换装置、控制装置和开关电源


[0001]本申请涉及电源
，尤其涉及功率变换装置、控制装置和开关电源。

技术介绍

[0002]在电源应用领域中，通常运用包含交流转直流(alternating current to direct current，AC
‑
DC)转换器的电源转换设备对用电设备进行供电。这种电源转换设备可以称为AC
‑
DC电源设备。
[0003]图1为AC
‑
DC转换器的一种示意性电路拓扑图。如图1所示，该AC
‑
DC转换器可以包括整流电路、母线电容C1、直流变换器和输出电容C0。其中，整流电路用于将交流电转换为第一直流电并输出该第一直流电，母线电容C1用于对第一直流电进行滤波从而得到较为稳定的第二直流电并输出该第二直流电，直流变换器用于将第二直流电转换成用电设备所需的电压所对应的第三直流电并输出该第三直流电，输出电容C0用于对第三直流电进行稳压从而得到稳定的第四直流电并向用电设备输出该第四直流电。
[0004]使用包含该AC
‑
DC转换器的电源转换设备为用电设备供电的过程中，该AC
‑
DC转换器与交流电源直接断开连接之后的一段时间内，即本领域俗称的电源掉电后的一段时间内，母线电容C1可以继续为直流变换器提供能量，以使得输出电容可以为用电设备输出电能，从而可以使用电设备可以对必要的数据进行保存或传输操作，有利于该设备可靠关闭。本领域中，该段时间称为掉电保持时间。
[0005]通常来说，AC
‑
DC转换器的掉电保持时间越长越好。因此，如何提升AC
‑
DC转换器的掉电保持时间，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种功率变换装置、控制装置和开关电源，本申请提出的功率变换装置和电源转换设备中，因掉电保持电路复用了PFC电路中的电子元器件，从而可以在降低成本和电路体积的同时还能提升功率变换装置和电源转换设备的掉电保持时间。
[0007]第一方面，本申请提供一种功率变换装置，所述装置包括依次相连的整流电路、功率因数校正PFC电路和母线电容，所述整流电路用于将接收到的交流电转换为第一直流电，所述PFC电路用于对接收到的所述第一直流电的电流与电压之间的相位补偿以得到第二直流电，所述母线电容用于对所述第二直流电进行滤波以得到第三直流电。
[0008]并且，所述PFC电路中的第一电感和所述母线电容用于形成第一电流回路，所述第一电流回路中所述母线电容向所述第一电感提供电能，所述第一电感存储所述母线电容释放的电能。
[0009]所述装置还包括辅助电容，所述辅助电容、所述母线电容和所述第一电感用于形成第二电流回路，所述第二电流回路中所述母线电容和所述第一电感串联向所述辅助电容提供电能，所述辅助电容存储所述母线电容和所述第一电感释放的电能，所述辅助电容还用于为后级电路提供电能。
[0010]该装置中，所述母线电容和所述PFC电路中的第一电感用于形成第一电流回路，可以使得母线电容可以向第一电感提供电能，从而可以使得第一电感可以存储母线电容释放的电能。然后，所述辅助电容、所述母线电容和所述第一电感用于形成第二电流回路，这可以使得第一电感和母线电容可以向辅助电容提供电能，从而使得辅助电容可以存储第一电感和母线电容释放的电能。
[0011]并且，第一电感和母线电容串联，第一电感和母线电容为辅助电容充电时的电压为第一电感的电压与母线电容的电压之和，即提升了辅助电容的充电电压，从而可以增加辅助电容的电荷存储量，进而可以提升辅助电容为后级电路供电的时长。
[0012]该装置由于共用PFC电路中的第一电感来辅助母线电容为辅助电容进行升压，以使得在掉电情况下该辅助电容可以延长为后级电路供电的时间，从而可以减少为实现掉电保持时间延长所需添加的电子元器件、减小占板面积较小以及降低成本。除此之外，还可以避免出现现有延长掉电保持时间电路中新增的功率器件可能会降低电源供电效率的问题。
[0013]在一些可能的实现方式中，所述第一电感、所述母线电容和所述辅助电容之间通过开关电路连接，所述开关电路用于：在所述整流电路掉电之后，导通所述第一电流回路或所述第二电流回路。
[0014]整流电路掉电可以理解为整流电路无电流输入。例如，整流电路与电源之间断开连接，或者电源停止提供电能时，整流电路掉电。
[0015]可选地，所述开关电路可以导通所述第一电流回路或所述第二电流回路。
[0016]在一些可能的实现方式中，所述开关电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元。
[0017]所述第一电感的第一端口和所述母线电容的正极通过所述第一开关单元连接，所述第一电感的第一端口和所述母线电容的负极通过所述第二开关单元连接，所述母线电容的正极与所述辅助电容的正极连接，所述辅助电容的负极与所述第一电感的第一端口通过所述第二开关单元连接。
[0018]所述第一电感的第二端口和所述母线电容的负极通过所述第三开关单元连接，所述辅助电容的负极和所述母线电容的负极通过所述第四开关单元连接。
[0019]在一些可能的实现方式中，所述PFC电路包括第一开关单元和第二开关单元。
[0020]该实现方式中，复用PFC电路中的开关单元将第一电感、母线电容和辅助电容进行连接，可以进一步减少为实现掉电保持时间延长所需添加的电子元器件、减小占板面积较小以及降低成本。
[0021]在一些可能的实现方式中，所述第三开关单元包括MOS管和二极管，所述二极管的负极与所述母线电容的负极相连，所述二极管的正极与所述MOS管的源级相连，所述MOS管的漏级与所述第一电感的第二端口相连。
[0022]这种实现方式，因为二极管不用控制即可自行导通或关闭，所以可以降低该装置的控制复杂度，从而可以降低控制装置的复杂度。
[0023]在一些可能的实现方式中，所述开关电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元。
[0024]所述第一电感的第一端口和所述母线电容的正极通过所述第一开关单元连接，所述第一电感的第一端口和所述母线电容的负极通过所述第二开关单元连接，所述辅助电容
的正极与所述第一电感的第一端口通过所述第一开关单元连接，所述母线电容的负极与所述辅助电容的负极连接。
[0025]所述第一电感的第二端口和所述母线电容的正极通过所述第三开关单元连接，所述辅助电容的正极和所述母线电容的正极通过所述第四开关单元连接。
[0026]在一些可能的实现方式中，所述PFC电路还包括第一开关单元和第二开关单元。
[0027]该实现方式中，复用PFC电路中的开关单元将第一电感、母线电容和辅助电容进行连接，可以进一步减少为实现掉电保持时间延长所需添加的电子元器件、减小占板面积较小以及降低成本。
[0028]在一些可能的实现方式中，所述第三开关单元包括MO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率变换装置，其特征在于：所述装置包括整流电路、功率因数校正PFC电路和母线电容，所述整流电路用于将接收到的交流电转换为第一直流电，所述PFC电路用于对接收到的所述第一直流电的电流与电压之间的相位补偿以得到第二直流电，所述母线电容用于对所述第二直流电进行滤波以得到第三直流电；所述PFC电路中的第一电感和所述母线电容用于形成第一电流回路，所述母线电容向所述第一电感提供电能，所述第一电感存储所述母线电容释放的电能；所述装置还包括辅助电容，所述辅助电容、所述母线电容和所述第一电感用于形成第二电流回路，所述第二电流回路中所述母线电容和所述第一电感串联向所述辅助电容提供电能，所述辅助电容存储所述母线电容和所述第一电感释放的电能；并且，所述辅助电容还用于为后级电路提供电能。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电感、所述母线电容和所述辅助电容之间通过开关电路连接，所述开关电路用于：在所述整流电路掉电之后，导通所述第一电流回路或所述第二电流回路。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述开关电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元；所述第一电感的第一端口和所述母线电容的正极通过所述第一开关单元连接，所述第一电感的第一端口和所述母线电容的负极通过所述第二开关单元连接，所述母线电容的正极与所述辅助电容的正极连接，所述辅助电容的负极与所述第一电感的第一端口通过所述第二开关单元连接；所述第一电感的第二端口和所述母线电容的负极通过所述第三开关单元连接，所述辅助电容的负极和所述母线电容的负极通过所述第四开关单元连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述PFC电路包括所述第一开关单元和所述第二开关单元。5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述第三开关单元包括MOS管和二极管，所述二极管的负极与所述母线电容的负极相连，所述二极管的正极与所述MOS管的源级相连，所述MOS管的漏级与所述第一电感的第二端口相连。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述开关电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元；所述第一电感的第一端口和所述母线电容的正极通过所述第一开关单元连接，所述第一电感的第一端口和所述母线电容的负极通过所述第二开关单元连接，所述辅助电容的正极与所述第一电感的第一端口通过所述第一开关单元连接，所述母线电容的负极与所述辅助电容的负极连接；所述第一电感的第二端口和所述母线电容的正极通过所述第三开关单元连接，所述辅助电容的正极和所述母线电容的正极通过所述第四开关单元连接。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述PFC电路还包括所述第一开关单元和所述第二开关单元。8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第三开关单元包括MOS管和二极管，所述二极管的正极与所述母线电容的正极相连，所述二极管的负极与所述MOS管的漏级相连，所述MOS管的源级与所述第一电感的第二端口相连。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一开关单元包括二极管，且所述第一开关单元中的二极管的正极与所述第一电感的第一端口连接。10.根据权利要求3至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一开关单元包括场效应MOS管、氮化镓晶体管GaN、碳化硅晶体管SiC或绝缘栅双极性晶体管IGBT。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一开关单元包括第一场效应MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管与所述第二MOS管串联，且所述第一MOS管的源级与所述第二MOS管的源级相连，或所述第一MOS管的漏级与所述第二MOS管的漏级相连。12.根据权利要求3至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述第四开关单元包括场效应MOS管、氮化镓晶体管GaN、碳化硅晶体管SiC或绝缘栅双极性晶体管IGBT。13.根据权利要求3至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二开关单元包括场效应MOS管、氮化镓晶体管GaN、碳化硅晶体管SiC或绝缘栅双极性晶体管IGBT。14.根据权利要求3至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括缓启动电路，所述缓启动电路包括所述第四开关单元，所述缓启动电路用于控制所述母线电容的输入电流的上升斜率和幅值。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述缓启动电路还包括电阻单元，所述电阻单元和所述第四开关单元并联。16.根据权利要求3至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的正极和所述第三二极管的负极与所述整流电路的第一端口相连；所述整流电路的第一端口用于连接交流电源的一个电极，所述第二二极管的正极和所述第四二极管的负极与所述整流电流的第二端口相连，所述整流电路的第二端口用于连接所述交流电源的另一个电极，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极与所述整流电路的第三端口相连，所述第三二极管的正极和所述第四二极管的正极与所述整流电流的第四端口相连，所述整流电路的第三端口与所述PFC电路的第一端口连接，所述整流电路的第四端口和所述PFC电路的第二端口连接；所述PFC电路的第一端口为所述PFC电路中与所述第一电感连接的端口，所述PFC电路的第二端口为所述PFC电路中与所述第二开关单元连接的端口。17.根据权利要求4至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极与所述整流电路的第一端口连接，所述第一二极管的负极与所述整流电路的第二端口连接，所述第二二极管的正极与所述整流电路的第三端口连接；所述整流电路的第一端口用于与交流电源的负极接连接，所述PFC电路的第一端口用于连接所述交流电源的正极，所述整流电路的第二端口与所述PFC电路的第二端口连接，所述整流电路的第三端口与所述PFC电路的第三端口连接；所述PFC电路的第一端口为所述PFC电路中与所述第一电感连接的端口，所述PFC电路的第二端口为所述PFC电路中与所述第一开关单元连接的端口，所述PFC电路的第三端口为所述PFC电路中与所述第二开关单元连接的端口。18.根据权利要求4至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的负极与所述整流电路的第一端口连接，所述第二二
极管的负极与所述整流电路的第二端口连接，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的正极与所述整流电路的第三端口连接；所述PFC电路还包括第二电感、第五开关单元和第六开关单元，所述第二电感的第一端口与所述PFC电路的第四端口连接，所述第二电感的第二端口、所述第五开关单元的第一端口和所述第六开关单元的第一端口连接，所述第五开关单元的第二端口与所述PFC电路的第二端口连接，所述第六开关单元的第二端口与所述PFC电路的第三端口连接；所述整流电路的第一端口和所述PFC电路的第一端口用于连接交流电源的正极，所述整流电路的第二端口和所述PFC电路的第四端口用于连接所述交流电源的负极，所述整流电路的第三端口和所述PFC电路的第三端口连接；所述PFC电路的第一端口为所述PFC电路中与所述第一电感连接的端口，所述PFC电路的第二端口为所述PFC电路中与所述第一开关单元连接的端口，所述PFC电路的第三端口为所述PFC电路中与所述第二开关单元连接的端口。19.一种功率变换装置的控制方法，其特征在于，所述功率变换装置包括整流电路、功率因数校正PFC电路、母线电容和辅助电容，所述整流电流、所述PFC电路、所述母线电容和所述辅助电容依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙可心，赵东升，李博，强永攀，李闯鹏，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：