高效电力调节器和方法技术

一种实施性高效电力调节器包括三端子转换器和保护装置。所述三端子转换器包括：第一端子，其耦合到输入电压总线的正极端子；第二端子，其耦合到输出电压总线的正极端子；以及第三端子，其耦合到所述保护装置。所述保护装置包括串联连接到反极性保护装置的浪涌电流限制元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效电力调节器和方法相关申请案的交叉参考本专利技术要求2011年8月4日由毛衡春(HengchunMao)等人递交的专利技术名称为“高效电力调节器和方法(HighEfficiencyPowerRegulatorandMethod)”的第13/198178号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
本专利技术涉及有关非隔离dc-dc电力调节器的装置和方法，更具体而言，涉及有关包括保护或控制装置的非隔离dc-dc调节器的装置和方法。
技术介绍
为了提供所有类型的电信载荷，电信网络电力系统通常包括以下转换：ac-dc级转换(ac-dcstageconverting)，即，将电力从ac公用线路转换到48V的dc配电总线；以及dc-dc级转换(dc-dcstageconverting)，即，将48V的dc配电总线转换到多个电压电平。或者，可以通过隔离dc-dc转换器将48V的dc配电总线转换到低电压总线。此外，输入端耦合到低电压总线的多个下游非隔离dc-dc转换器可以根据电信网络电力系统的需要而产生多种电压电平。通常，dc配电总线可以具有相对较宽的电压范围。例如，dc配电总线在正常操作模式下可以具有36V到75V的范围。在瞬变过程中，dc配电总线的瞬变电压通常高达100V。为了优化配电系统，可以使用一个或多个非隔离电力转换器来减少配电总线电压的范围变化。非隔离dc-dc转换器可以通过使用不同的电力拓扑来实施，例如，降压型dc-dc转换器、升压型dc-dc转换器、降压-升压型dc-dc转换器、线性调节器等等。为了获得可靠的电信电力系统，可以将多种保护装置串联连接到非隔离dc-dc转换器，以构成非隔离dc-dc调节器。例如，n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管等浪涌电流限制装置可以安置在输入电压总线与降压型dc-dc转换器之间。当降压型dc-dc转换器接入输入电压总线时，浪涌电流限制装置通过缓慢开通NMOS晶体管来帮助减少流入dc-dc转换器的电流。同样地，反极性保护装置可以串联连接到dc-dc转换器。当极性发生反转时，反极性保护装置有助于阻止电流流入dc-dc转换器。按照惯例，这些保护开关安置在dc-dc转换器的主电力路径上。因此，保护开关可能承受dc-dc转换器的满电压和满电流应力。这种满电压和满电流应力可能会在dc-dc转换器中造成额外的电力损耗。
技术实现思路
本专利技术的优选实施例提供了用于获得高效非隔离dc-dc开关调节器的系统、结构和方法，这些优选实施例一般能解决或避开这些和其他问题，并且一般能获得技术优点。根据一个实施例，一种高效电力调节器包括保护装置和三端子转换器，所述保护装置耦合在输入电压总线和输出电压总线的公共回路与中间点之间，所述三端子转换器包括第一端子、第二端子以及第三端子；在所述三端子转换器是经配置以采用正极电力进行操作的dc-dc转换器时：所述第一端子，其耦合到所述输入电压总线的正极端子；所述第二端子，其耦合到所述输出电压总线的正极端子；以及所述第三端子，其耦合到所述中间点；在所述三端子转换器是经配置以采用负极电力进行操作的dc-dc转换器时：所述第一端子，其耦合到所述输入电压总线的负极端子；所述第二端子，其耦合到所述输出电压总线的负极端子；以及所述第三端子，其耦合到所述中间点。根据另一个实施例，一种调节器包括：第一开关元件，其耦合在输入电压总线的正极端子与调节器的相点之间；输入电容器，其耦合在输入电压总线的正极端子与回路点(returnpoint)之间；输出电容器，其耦合在输出电压总线的正极端子与所述回路点之间；以及保护装置，其耦合在所述回路点与所述输入电压总线和所述输出电压总线的公共回路点之间。根据又一个实施例，一种高效电力调节器的形成方法包括：将三端子转换器的第一端子连接到输入电压总线的正极端子；将所述三端子转换器的第二端子连接到输出电压总线的正极端子；将所述三端子转换器的第三端子连接到保护装置的第一端子；以及将所述保护装置的第二端子连接到所述输入电压总线和所述输出电压总线的公共回路。本专利技术的一个实施例的优点在于，能够减小dc-dc调节器的大小和电力损耗，从而改进电力系统的效率、可靠性以及成本。前述内容已相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便更好地理解下文中的本专利技术的具体实施方式。下文中将描述本专利技术的额外特征和优点，其形成本专利技术的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和具体实施例可容易地用作修改或设计其他结构或过程的基础，以实现与本专利技术目的相同的目的。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离所附权利要求书中所阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：图1图示了根据一个实施例的高效电力调节器的框图；图2图示了图1中所示的保护装置102的五个实施例；图3图示了图1中所示的三端子转换器100的三个实施例；图4图示了根据一个实施例的三端子降压型dc-dc转换器以及保护装置的示意图；图5图示了根据另一个实施例的三端子升压型dc-dc转换器以及保护装置的示意图；图6图示了根据又一个实施例的三端子升压型dc-dc转换器以及保护装置的示意图；图7图示了根据又一个实施例的三端子降压-升压型dc-dc转换器以及保护装置的示意图；并且图8图示了根据又一个实施例的三端子降压-升压型dc-dc转换器以及保护装置的示意图。除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明各个实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。具体实施方式下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本专利技术提供可在广泛多种具体上下文中体现的许多适用专利技术性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以制作和使用本专利技术的具体方式，而不限制本专利技术的范围。本专利技术的以下描述是针对具体上下文中的优选实施例，所述具体上下文也就是高效降压型dc-dc转换器。然而，本专利技术还可以适用于多种dc-dc转换器，包括降压型dc-dc转换器、升压型dc-dc转换器、降压-升压型dc-dc转换器、反激式转换器、正向转换器、半桥式和全桥式转换器等等。首先参看图1，图1图示了根据一个实施例的高效电力调节器的框图。所述高效电力调节器包括三端子转换器100和保护装置102。三端子转换器100可以是非隔离调节器的一部分，所述非隔离调节器包括降压型dc-dc转换器、升压型dc-dc转换器、降压-升压型dc-dc转换器等等。保护装置102可以包括多种电源保护功能，例如，浪涌电流限制、反极性保护等等。三端子转换器100具有：第一端子，其耦合到输入电压总线的正极端子；第二端子，其耦合到输出电压总线的正极端子；以及第三端子，其耦合到中间点Vm，即，保护装置102的一个端子。如图1中所示，保护装置102的其他端子耦合到输入电压总线的负极端子以及输出电压总线的负极端子。根据一个实施例，输入电压总线的负极端子以及输出电压总线的负极端子可以进一步耦合到大地。使得保护装置102耦合在中间点Vm与大地之间的一个有利特征在于，可以减少保护装置102处的电流应力以及电力损耗，从而能够提高图1中所示电力转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.04 US 13/198,1781.一种高效电力调节器，包括保护装置和三端子转换器，所述保护装置耦合在输入电压总线和输出电压总线的公共回路与中间点之间，所述三端子转换器包括第一端子、第二端子以及第三端子；在所述三端子转换器是经配置以采用正极电力进行操作的dc-dc转换器时：所述第一端子，其耦合到所述输入电压总线的正极端子；所述第二端子，其耦合到所述输出电压总线的正极端子；以及所述第三端子，其耦合到所述中间点；在所述三端子转换器是经配置以采用负极电力进行操作的dc-dc转换器时：所述第一端子，其耦合到所述输入电压总线的负极端子；所述第二端子，其耦合到所述输出电压总线的负极端子；以及所述第三端子，其耦合到所述中间点。2.根据权利要求1所述的高效电力调节器，其中所述保护装置包括：浪涌电流限制元件；以及反极性保护元件。3.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述浪涌电流限制元件串联连接到所述反极性保护元件。4.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述浪涌电流限制元件是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。5.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述浪涌电流限制元件是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。6.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述反极性保护元件是NMOS晶体管。7.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述反极性保护元件是PMOS晶体管。8.根据权利要求2所述的高效电力调节器，其中所述反极性保护元件是二极管。9.根据权利要求1所述的高效电力调节器，其中所述三端子转换器是降压型dc-dc转换器。10.根据权利要求1所述的高效电力调节器，其中所述三端子转换器是升压型dc-dc转换器。11.根据权利要求1所述的高效电力调节器，其中所述三端子转换器是降压-升压型dc-dc转换器。12.一种调节器，包括：第一开关元件，其耦合在输入电压总线的正极端子与所述调节器的相点之间；输入电容器，其耦合在所述输入电压总线的正极端子与第一回路点之间；输出电容器，其耦合在输出电压总线的正极端子与所述第一回路点之间；以及保护装置，其耦合在所述第一回路点与第二回路点之间，其中，所述第二回路点为所述输入电压总线和所述输出电压总线的公共回路点；第二开关元件，其耦合在所述调节器的所述相点与所述第一回路点之间；所述调节器的所述相点与所述输出电压总线的正极端子直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛恒春，刘雁飞，吴壬华，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：
国别省市：