电源系统和设备技术方案

本发明专利技术涉及采用可编程数字控制的开关式电源，并涉及包括提供多个开关式电源的电源系统。用绝缘屏障将开关式电源系统的输入端和输出端隔开，并且开关式电源包括具有至少一个开关元件的变换级和具有一个第二开关元件的预调器。变换级的开关元件以及预调器的开关元件由可编程数字电路数字化地控制。该可编程数字电路设置在所述第二绝缘屏障的原边上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电源领域，更具体地说，涉及采用可编程数字控制的开关式电源。
技术介绍
在现代社会的许多领域中，可靠的电源对于电子设备的正确运行至关重要。其中这样的一个领域是移动无线电话技术，移动无线电话的用户都希望移动无线电网络在运行时不受干扰。在这种移动无线电网络中，为了将主电压转换为可提供给各种负载(例如无线电收发器等)稳定的DC电压，采用了开关式电源。在开关式电源中，为了得到期望的电源输出特性，根据不同的占空比来控制晶体管的接通和断开。而且，开关式电源还通常与电池连接以便给电池充电，使得在主电压失败的时候可以用电池来取代电源。在布达佩斯1997 年4月22-24日Telescon 97发表的“一种用于标准电信系统的新型改进的整流器”中描述了开关式电源的例子。由Feng、Y-Y等人在2001年加拿大温哥华召开的2001 IEEE第32期年刊电源电子线路专家会议(第2卷1251页-1256页)上发表的“具有快速响应的单级单开关回扫 PFC AC/DC转换器的数字控制”中，公开了一种单级单开关AC/DC转换器。
技术实现思路
本专利技术涉及的一个问题是如何提供改进型开关式电源和改进型电源系统。通过一种开关式电源来解决这一问题，所述开关式电源具有用于接收电功率的输入端和用于传递具有输出电压和输出电流的输出信号的输出端；其中用绝缘屏障(140)将所述输入端与所述输出端(135)隔开，使得所述输入端(110)设在绝缘屏障(140)的原边(primary side)上,而所述输出端(135)设在绝缘屏障(140)的副边(secondary side)上；所述开关式电源包括耦合在输入端和输出端之间的变换级(125)，所述变换级具有至少一个可控制的第一开关元件(205)，它用于产生变换级占空比(D)，以使所述变换级(125)产生所述输出信号，和可编程数字电路(600)，它根据在绝缘屏障(140)的所述原边上获得的至少一个信号(Uin、Iin、Uint、Iint、Ua。)来控制所述第一开关元件(205)，所述可编程数字电路设置在所述绝缘屏障的所述原边上。在所述绝缘屏障的所述原边上提供可编程数字电路，可有利地使可编程数字电路控制所述第一开关元件，而不需要通过绝缘屏障发送控制信号。不需要通过绝缘屏障发送控制信号使得可以更加精确地控制开关元件，因此可产生更加精确的变换级占空比。因为消除了控制信号通过绝缘屏障的传输，所以消除或减少了由于不准确的控制信号和不恰当的延时所造成的开关元件偶尔交叉导通的危险(即两个开关元件的同时导通造成的瞬时短路)。而且这种交叉导通可能由于脉冲变压器传输控制信号的延时或光耦合器的随机延时而发生。本专利技术还涉及开关式电源(100)，此开关式电源具有用于接收电功率的输入端(110)和用于传递具有输出电压和输出电流的输出信号的输出端(135)；其中用绝缘屏障(140)将所述输入端(110)与所述输出端(135)隔开，使得所述输入端(110)在绝缘屏障(140)的原边，而所述输出端(135)在绝缘屏障(140)的副边；所述开关式电源包括耦合在输入端和输出端之间的变换级(125)，所述变换级具有至少一个产生变换级占空比(D)的可控的第一开关元件(205)，使得所述变换级(125)产生所述输出信号，以及可编程数字电路(600)，它根据至少一个信号控制所述开关元件(205)。在开关式电源的一个实施例中，所述可编程数字电路位于所述绝缘屏障的原边。在开关式电源的一个实施例中，变换级可运行于输送基本上恒定的输出功率的模式(m2_3)下；以及变换级可运行于输送基本上恒定的输出电流的模式(M3_5)下。在开关式电源的一个实施例中，所述可编程数字电路包括接收表示变换级输入电流(Iint)的信号(725)的装置；所述可编程数字电路适于从表示变换级输入电流(Iint)的所述信号中得到输出电流(Iout);以及所述可编程数字电路还适于在第一开关元件的控制中利用输出电流(Irat)的所述导出值U=)。这个解决方案可有利地控制开关式电源，使得开关式电源在副边输送恒定的输出功率或恒定的输出电流，而控制是基于仅在绝缘屏障的原边得到的信号进行的。因此，不用测量实际输出电流便可控制输出电流。上述问题还通过电源系统进行解决，此电源系统包括至少第一开关式电源和与分配单兀并联的第二开关式电源。第一开关式电源具有第一输入端和第一输出端，其中用第一绝缘屏障将所述第一输入端和第一输出端分开。第一开关式电源包括连接在第一输入端和第一输出端之间的第一变换级，第一变换级具有至少一个第一开关元件。第一开关式电源还包括适于控制所述第一开关元件的第一可编程数字电路。第二开关式电源具有第二输入端和第二输出端，其中用所述第二绝缘屏障将第二输入端和第二输出端分开。第二开关式电源包括连接在第二输入端和第二输出端之间的第二变换级，第二变换级具有至少一个第二开关元件。第二开关式电源还包括适于控制所述第二开关元件的第二可编程数字电路。通过所述开关式电源和电源系统增强了可靠性和灵活性，并降低了开关式电源和电源系统的制造成本。在电源系统的一个实施例中,第一可编程数字电路适于在确定第一开关式电源重启尝试的时间时采用主频，第二可编程数字电路适于在确定第二开关式电源重启尝试的时间时采用主频。因此可得到第一和第二开关式电源重启尝试的精确同步，从而降低了第一和第二开关式电源由于非同步重启造成的重启失败的危险。在本专利技术开关式电源的一个方面中，开关式电源包括预调节器，此预调节器包括至少第二开关元件，可编程数字电路还适于控制所述第二开关元件。因此通过可编程数字电路的方法可实现输入电流的波形和相位可调。在本专利技术开关式电源的一个实施例中，可编程数字电路位于所述绝缘屏障的原边。因此使必须穿过绝缘屏障传输的信号数量最小，同时也使系统的干扰最小。在这个实施例的一个方面中，可编程数字电路包括接收表示变换级输入电流(Iint)的值的装置。可编程数字电路适于从所述变换级输入电流中得到输出电流(Itjut)，同时可编程数字电路还适于在控制第一开关元件中利用输出电流的所述导出值。由此不需要测量输出电流，同时不必跨过绝缘屏障传输表示输出电流的信号。在开关式电源的一个实施例中，开关式电源包括参量测量的装置、产生所述参量的参考值的装置以及产生所述参量的测量值与参考值之间差值的装置。在本专利技术的这个实施例中，可编程数字电路包括将所述参量的测量值与参考值之间的所述差值转化为数字表示的装置。由此用于转换成数字表示的装置可以使用适当数量的比特用于数字表示。在实施例的一个方面中，所述参量是开关式电源的输出电压，同时可编程数字电路还适于利用在控制第一开关元件时的所述差值。由此通过可编程数字电路可得到输出电压的精确调节。在开关式电源的一个实施例中，变换级包括安排在全桥中的四个开关元件。在这个实施例中，可编程数字电路适于控制所述四个开关元件。因此变换级可高效率地工作。在本实施例的一个方面中，可编程数字电路适于产生一个脉宽调制信号并将它发送给所述四个开关元件中的每一个。可编程数字电路还适于确定所述四个脉宽调制信号中的两个相对于所述四个脉宽调制信号中的另外两个的相移，基于所述变换级的占空比的期望值确定所述相移。由此通过所述可编程数字电路可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·汉松，T·萨尔斯特伦，J·马，M·安德松，
申请(专利权)人：艾默生网络能源系统北美公司，
类型：发明
国别省市：