双级交换式电源转换电路制造技术

一种双级交换式电源转换电路，用以接收输入电压而产生输出电压或输出电流，其包括：第一级电源电路，其包含第一开关电路，通过第一开关电路导通或截止产生总线电压；总线电容连接于电源总线；第二级电源电路，其包含第二开关电路，用以接收总线电压且通过第二开关电路导通与截止产生输出电压或输出电流至负载电路；以及电源控制单元用以分别控制第一开关电路与第二开关电路运行，且控制总线电压的电压值随着负载电路的耗电量大小而动态地变化，同时控制第二级电源电路根据负载电路的耗电量大小选择性地改变第二开关电路的运行模式。本发明专利技术于输入电压中断或发生异常时，不会立即中断或发生异常，在电子产品较低的耗电量时也具有高的运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换电路，尤其涉及一种双级交换式电源转换电路。
技术介绍
近年来随着科技的进步，具有各式各样不同功能的电子产品已逐渐被研发出来， 这些具有各式各样不同功能的电子产品不但满足了人们的各种不同需求，更融入每个人的 日常生活，使得人们生活更为便利。这些各式各样不同功能的电子产品由各种电子元件所组成，而每一个电子元件所 需的电源电压不尽相同，由于，现今的供电系统提供的交流电源并不适合直接提供给电子 产品使用。为了提供适当的电压给每一个电子元件，使其正常运行，这些电子产品需要通过 电源转换电路将交流电源，例如一般的市电，转换为适当的电压给每一个电子元件使用。电源转换电路依其电路架构的不同，约可粗略地区分为线性式和交换式电源转换 电路两种，简单的线性式电源转换电路是由变压器、二极管整流器和电容滤波器所组成，其 优点是电路简单且成本低，但是因使用较大的变压器且转换效率低，所以无法使用在体积 较小或长时间使用的电子产品中。相较于线性式电源转换电路，交换式电源转换电路具有 较高的转换效率及较小的体积，因此，长时间使用或小型化的电子产品大多会使用交换式 电源转换电路。传统双级交换式电源转换电路由第一级电源电路产生固定电压值的总线电压，再 由第二级电源电路接收总线电压而产生额定电压值的输出电压，以提供额定电压值的输出 电压给电子产品使用。当输入的交流电源中断或发生异常时，传统双级交换式电源转换电 路的输出电压会受影响而中断或发生异常，无法维持为额定值，同时，输出电压更会随着电 子产品的耗电量变化。当电子产品的耗电量较大，而输入的交流电源中断或发生异常时，输 出电压的电压值与额定电压值之间电压差值相对较大且会随着时间的增加而迅速下降，而 电子产品的耗电量越大，输出电压的电压值下降速度越快。此外，传统双级交换式电源转换 电路的第二级电源电路依据额定输出电量设计第二级电源电路的运行模式，例如PWM模式 或谐振模式等，传统双级交换式电源转换电路的第二级电源电路在不同的输出电量，即不 论电子产品的耗电量有不同的情况下，运行模式不发生变化。而在第二级电源电路的运行 模式固定不变的状况下，第二级电源电路的效率无法维持在高运行效率值。一般说来，电子 产品需要在特定耗电量例如在额定的耗电量时，第二级电源电路才会具有高运行效率。因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺陷的双级交换式电源转换电路，实为 相关
目前所迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双级交换式电源转换电路，使双级交换式电源转换电 路于输入电压中断或发生异常时，双级交换式电源转换电路的维持时间不会随着电子产品 的耗电量而改变，且于输入电压短暂地中断或发生异常时，输出电压可以维持额定值，不会受到输入电压影响而立即中断或发生异常。此外，双级交换式电源转换电路不但在电子 产品较高的耗电量时具有高的运行效率，在电子产品较低的耗电量时同样具有高的运行效率。为达上述目的，本专利技术的一较广义实施方式为提供一种双级交换式电源转换电 路，用以接收输入电压而产生输出电压或输出电流，双级交换式电源转换电路包括第一级 电源电路，其包含第一开关电路，且第一级电源电路连接于电源总线，用以接收输入电压且 通过第一开关电路导通或截止产生总线电压；总线电容，连接于电源总线与第一共参考端 之间，用以储存电能；第二级电源电路，其包含第二开关电路，且第二级电源电路连接于电 源总线，用以接收总线电压且通过第二开关电路导通与截止产生输出电压或输出电流至负 载电路；以及电源控制单元，连接于第一级电源电路的第一开关电路、第二级电源电路的第 二开关电路的控制端以及电源总线，用以分别控制第一开关电路与第二开关电路运行，且 控制该总线电压的电压值随着负载电路的耗电量大小而动态地变化，同时控制第二级电源 电路根据负载电路的耗电量大小选择性地改变第二开关电路的运行模式。本专利技术的双级交换式电源转换电路的第一级电源电路不会产生固定电压值的总 线电压，总线电压的电压值会随着电子产品的耗电量大小而变化。此外，双级交换式电源转 换电路的第二级电源电路会根据电子产品的耗电量大小选择性地改变为脉冲宽度调制模 式或谐振模式运行，于低耗电量状态与非低耗电量状态分别选用较适用的脉冲宽度调制模 式运行或谐振模式运行，使双级交换式电源转换电路不但在电子产品较高的耗电量时具有 高的运行效率，在电子产品较低的耗电量时同样具有高的运行效率。附图说明图 1为本专利技术较佳实施例的双级交换式电源转换电路的电路方块示意图。图 2 为本专利技术较佳实施例的负载电路的耗电状态与耗电量大小对应关系图。图 3 为本专利技术另一较佳实施例的负载电路的耗电状态与耗电量大小对应关系图。图4 为本专利技术较佳实施例的双级交换式电源转换电路的总线电压与耗电量大小对应关系图。图 5为本专利技术较佳实施例的双级交换式电源转换电路的总线电压与耗电量大小 对应关系图。图6 为本专利技术较佳实施例的双级交换式电源转换电路的详细电路示意图。图 7为为本专利技术另一较佳实施例的双级交换式电源转换电路的详细电路示意图。图8 为本专利技术另一较佳实施例的双级交换式电源转换电路的详细电路示意图。图9为本专利技术另一较佳实施例的双级交换式电源转换电路的详细电路示意图。 上述附图中的附图标记说明如下 1 双级交换式电源转换电路11 第一级电源电路 111 第一开关电路112 第一输入整流电路 113 第一电流检测电路114 第二输入整流电路 115 第三开关电路116 第二电流检测电路12第二级电源电路121 第二开关电路122 谐振电路123 输出整流电路124 输出滤波电路13 电源控制单元131 第一级控制电路132 反馈电路133 第二级控制电路2 负载电路Cbu总线电容Cr 谐振电容C01第一输出电容L1第一升压电感L2:第二升压电感Lj-谐振电感Nr 感应线圈N1第一感应线圈N2 第二感应线圈Tr隔离变压器Np 初级线圈Ns次级线圈D1 第一二极管D2第二二极管Rsl 第一电流检测电阻Rs2第二电流检测电阻B1 电源总线Ql Q6 第一 第六开关Qla Q6a 第一端Qib Q6b 第二端Qa 第一整流开关Qb第二整流开关Iin:输入电流I0输出电流I1 第一电流I2第二电流Ir 谐振电流Vin输入电压Vbus 总线电压Vf反馈信号V0 输出电压Vr谐振电流检测信号Vsl 第一电流检测信号Vs2第二电流检测信号V1-V4:第一 第四电压值V11第一电感电流检测信号V12 第二电感电流检测信号Val第一整流输入电压Va2 第二整流输入电压COMl 第一共参考端COM2 第二共参考端P。负载电路的耗电量P1 Ρ5 第一 第五耗电量S1低耗电量状态S2 非低耗电量状态Vdi第一控制信号Vd2 第二控制信号Vpfci 第一功率因数校正信号Vpfc2 第二功率因数校正信号Vkl第一整流信号Vk2 第二整流信号具体实施例方式体现本专利技术特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的 是本专利技术能够在不同的方式上具有各种的变化，其都不脱离本专利技术的范围，且其中的说明 及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本专利技术。请参阅图1，其为本专利技术较佳实施例的双级交换式电源转换电路的电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双级交换式电源转换电路，用以接收一输入电压而产生一输出电压或一输出电流，该双级交换式电源转换电路包括：一第一级电源电路，其包含一第一开关电路，且该第一级电源电路连接于一电源总线，用以接收该输入电压且通过该第一开关电路导通或截止产生一总线电压；一总线电容，连接于该电源总线与一第一共参考端之间，用以储存电能；一第二级电源电路，其包含一第二开关电路，且该第二级电源电路连接于该电源总线，用以接收该总线电压且通过该第二开关电路导通与截止产生该输出电压或该输出电流至一负载电路；以及一电源控制单元，连接于该第一级电源电路的该第一开关电路、该第二级电源电路的该第二开关电路的控制端以及该电源总线，用以分别控制该第一开关电路与该第二开关电路运行，且控制该总线电压的电压值随着该负载电路的耗电量大小而动态地变化，同时控制该第二级电源电路根据该负载电路的耗电量大小选择性地改变该第二开关电路的运行模式。

【技术特征摘要】
一种双级交换式电源转换电路，用以接收一输入电压而产生一输出电压或一输出电流，该双级交换式电源转换电路包括一第一级电源电路，其包含一第一开关电路，且该第一级电源电路连接于一电源总线，用以接收该输入电压且通过该第一开关电路导通或截止产生一总线电压；一总线电容，连接于该电源总线与一第一共参考端之间，用以储存电能；一第二级电源电路，其包含一第二开关电路，且该第二级电源电路连接于该电源总线，用以接收该总线电压且通过该第二开关电路导通与截止产生该输出电压或该输出电流至一负载电路；以及一电源控制单元，连接于该第一级电源电路的该第一开关电路、该第二级电源电路的该第二开关电路的控制端以及该电源总线，用以分别控制该第一开关电路与该第二开关电路运行，且控制该总线电压的电压值随着该负载电路的耗电量大小而动态地变化，同时控制该第二级电源电路根据该负载电路的耗电量大小选择性地改变该第二开关电路的运行模式。2.如权利要求1所述的双级交换式电源转换电路，该电源控制单元依据该负载电路的 耗电量判定该负载电路为一低耗电量状态与一非低耗电量状态。3.如权利要求2所述的双级交换式电源转换电路，其中该第二开关电路的运行模式包 含一脉冲宽度调制模式或一谐振模式。4.如权利要求3所述的双级交换式电源转换电路，当该负载电路为该低耗电量状态 时，该电源控制单元通过调整该第二开关电路导通时间与截止时间的占空比，使该第二开 关电路以该脉冲宽度调制模式运行。5.如权利要求3所述的双级交换式电源转换电路，当该负载电路为该非低耗电量状态 时，该负载电路通过调整该第二开关电路的运行频率，使该第二开关电路以谐振模式运行。6.如权利要求2所述的双级交换式电源转换电路，当该负载电路的耗电量低于一第一 耗电量时，该电源控制单元判定该负载电路为该低耗电量状态。7.如权利要求6所述的双级交换式电源转换电路，当该负载电路的耗电量高于一第二 耗电量时，该电源控制单元判定该负载电路为该非低耗电量状态。8.如权利要求7所述的双级交换式电源转换电路，当该第一耗电量等于该第二耗电量 时，该电源控制单元判定不具有迟滞现象，当该第一耗电量不等于该第二耗电量时，该电源 控制单元判定具有迟滞现象。9.如权利要求1所述的双级交换式电源转换电路，其中该总线电压的电压值与该负载 电路的耗电量成正比。10.如权利要求9所述的双级交换式电源转换电路，该总线电压的电压值与该负载电 路的耗电量之间实质上为固定比例值。11.如权利要求1所述的双级交换式电源转换电路，其中该总线电压的电压值随着该 负载电路的耗电量大小而线性变化或阶段变化。12.如权利要求11所述的双级交换式电源转换电路，其中该电源控制单元依据该双级 交换式电源转换电路的额定输出功率区分为多个耗电量区间，且依据该负载电路的耗电量 对应所述多个耗电量区间其中一个耗电量区间，使该总线电压为该耗电量区间设定的电压 值。13.如权利要求12所述的双级交换式电源转换电路，其中所述多个耗电量区间依序分 别为小于一第三耗电量的一第一耗电量区间、大于该第三耗电量且小于一第四耗电量的一 第二耗电量区间、大于该第四耗电量且小于一第五耗电量的一第三耗电量区间以及大于该 第五耗电量的一第四耗电量区间，且该第一耗电量区间、该第二耗电量区间、该第三耗电量 区间以及该第四耗电量区间分别使该总线电压的电压值对应为一第一电压值、一第二电压 值、一第三电压值以及一第四电压值。14.如权利要求1所述的双级交换式电源转换电路，其中该第一级电源电路还包含 一第一输入整流电路，用以将该输入电压整流而产生一第一整流输入电压；一第一升压电感，该第一升压电感的一端与该第一输入整流电路连接，该第一升压电 感的另一端与该第一开关电路连接；一第一二极管，该第一二极管的阳极端连接于该第一升压电感的另一端与该第一开关 电路，该第一二极管的阴极端与该电源总线连接；以及一第一电流检测电路，连接于该第一开关电路与该第一共参考端之间，用以检测该第 一升压电感的充电电流而对应产生一第一电流检测信号；其中，该第一开关电路包含一第一开关，该第一开关的第一端连接于该第一二极管的 阳极端与该第一升压电感的另一端，该第一开关的第二端与该第一电流检测电路连接，该 第一开关的控制端与该电源控制单元连接。15.如权利要求14所述的双级交换式电源转换电路，其中该第一电流检测电路为一第 一电流检测电阻。16.如权利要求15所述的双级交换式电源转换电路，其中该第一级电源电路还包含 一第二输入整流电路，用以将该输入电压整流而产生一第二整流输入电压；一第二升压电感，该第二升压电感的一端与该第一输入整流电路连接； 一第二二极管，该第二二极管的阳极端连接于该第二升压电感的另一端，该第一二极 管的阴极端与该电源总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正平，罗正益，余章杰，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]