提供一种调节功率装置。该装置包括被配置用于接收经整流电压并且用于生成增加的电压的输入功率转换电路。中间功率调节电路生成经调节电压，该经调节电压具有比输入功率转换电路的最小输出电压更低的电压。中间功率调节电路被耦合用于接收增加的电压。输出功率转换电路与中间功率调节电路耦合。输出功率转换电路接收经调节电压，并且生成比经调节电压更低的输出电压。输出功率转换电路包括被配置用于在固定占空比操作的降压转换器。调节电路与中间功率调节电路耦合，并且与输出功率转换电路耦合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率转换器领域。更具体而言，本专利技术涉及一种多级升压-降压-降压功率装置。
技术介绍
在许多应用中，需要电压调节器以在由具有不同电压电平的电压源形成的预定范围内提供电压。如果输入功率落在某一范围以外，则一些电路遭受不确定和不希望的运转以及甚至不可修复的损坏。在图1中示出现有技术的调节功率装置10。装置10是升压-升压-隔离功率转换器。装置10主要包括与输入转换器14耦合的、也被称为AC到DC转换器的AC输入12。在所示出的示例实施例中，输入转换器14包括功率因数校正(PFC)前端。输入转换器14能够被配置为升压转换器。输入转换器14与中间调节器16耦合，该中间调节器16包括与输出转换器18耦合的另一升压调节器，该输出转换器18在这一情况下是DC-DC转换器。将输出转换器18配置为隔离级。调节电路20耦合于中间调节器16与输出转换器18之间。AC输入12被耦合用于接收AC信号VAC并且生成作为输入而耦合到输入转换器14的未调节直流(DC)。通常，输入转换器14从AC输入12接收未调节直流并且生成升压或者增加的电压。增加的电压是DC电压。中间调节器16接收增加的电压并且生成经调节电压。经调节电压包括被升压至比输入转换器的最小输出电压更高的电压。输出转换器18接收调节的更高电压并且生成降压至或者低于更高调节电压的输出电压。调节电路19感测Vout的功率骤降和功率增加，并且控制中间调节器16内的调节切换元件的占空比，以供应用于校正Vout的功率增加或者功率骤降下降的补偿功率。存在与装置10关联的许多固有弊端。装置10在启动时生成高浪涌电流(surgecurrent)输出转换器18的次级部件经历高应力，并且装置被暴露于来自浪涌电流的高噪声电平。此外，输出转换器18的初级部件也承受高电压应力。作为升压-升压-隔离功率转换器的装置10既笨重又低效。与装置10相似的另一现有技术的功率调节器使用降压型PFC前端，该前端跟随有与降压型降频转换器耦合的升压转换器。这一其它现有技术具有在低输入AC线路的低功率因数校正的固有弊端，并且具有中断的输入电流要求大型滤波器以平滑掉切换脉动电流这样的症结。另外，这一其它现有技术受困于降压PFC前端在与升压型前端比较的相对低效率运行。这一降压-降压-隔离配置受困于高RMS电流由于来自上游两个降压转换器的相对低电压而需要初级侧上的高铜损耗。因而希望创建一种用于大量增加这样的功率转换器的效率并且减少它们的成本的调节功率转换器。
技术实现思路
一种用于操作本专利技术的转换器的示例方式是将PFC前端级配置为升压跟随器级，以使得PFC前端级的输出电压仅略高于AC输入的峰值。与PFC前端级耦合的降压调节器级被配置用于产生比PFC级的最小输出电压略低的固定输出电压。将降压调节器的输出电压设计为与PFC级的最小输出电压尽可能接近产生了最高总体转换器效率。本专利技术的转换器因此在低线路和高线路的效率之间产生最优平衡。根据本专利技术的第一方面，提供一种调节功率装置。该装置包括被配置用于接收经整流电压并且用于生成增加的电压的输入功率转换电路。中间功率调节电路生成经调节电压，该经调节电压具有比输入功率转换电路的最小输出电压更低的电压或者更高的电压。中间功率调节电路被耦合用于接收增加的电压。输出功率转换电路与包括多个切换元件和变压器的中间功率调节电路耦合。输出功率转换电路接收经调节电压，并且生成比经调节电压更低或者更高的输出电压。输出功率转换电路包括被配置用于优选地在固定占空比操作的隔离级。调节电路与中间功率调节电路耦合并且与输出功率转换电路耦合。调节电路包括用于生成控制信号的反馈信号，控制信号用于操作中间功率调节电路的调节切换元件。输入功率转换电路包括升压转换器，该升压转换器包括与电感元件耦合并且与多个升压二极管器件耦合的升压切换元件。升压转换器被配置有用于增加功率装置的功率因数的功率因数校正功能。升压转换器被配置为升压跟随器，其中增加的电压大于经整流电压。升压跟随器包括与升压切换元件耦合的升压跟随器控制器。提供AC输入电路以便接收AC信号并且生成经整流电压。中间功率调节电路包括跟随有升压转换器的降压转换器，该升压转换器包括与在转换器之间共享的电感元件耦合、并且与调节器二极管器件耦合的调节切换元件。备选地，中间功率调节电路包括SEPIC(单端初级电感转换器)转换器，其中经调节电压可以具有比输入功率转换电路的最小输出电压更低的电压或者更高的电压。SEPIC转换器包括与电感元件耦合并且与电容元件耦合的调节切换元件。电容元件与第二电感元件耦合并且与二极管器件耦合。在又一备选方式中，中间功率调节电路包括降压-升压转换器，降压-升压转换器包括与电感元件耦合并且与传递器件耦合的调节切换元件。调节切换元件与降压-升压转换器的输入f禹合。本专利技术的其它特征将从对结合附图进行的下文描述的考虑中变得明显。附图说明在所附权利要求中阐述本专利技术的新颖特征。然而出于说明的目的，在以下附图中阐述本专利技术的若干实施例。图1图示了现有技术的功率装置的功能框图。图1A图示了根据本专利技术实施例的功率装置的功能框图。图2图示了根据本专利技术实施例的功率装置的示意图。图3图示了根据本专利技术备选实施例的功率装置的示意图。图3A图示了根据本专利技术备选实施例的功率装置的中间调节器的示意图。图4图示了根据本专利技术另一实施例的功率装置的示意图。具体实施方式在下文描述中，出于说明的目的而阐述大量细节和备选方式。然而本领域普通技术人员将认识到，不使用这些具体细节仍然可以实现本专利技术。在其它实例中，以框图形式示出公知结构和设备以免因不必要的细节而模糊本专利技术的描述。图1A示出具有中间调节器160的本专利技术的实施例。一种用于操作本专利技术的转换器的示例性方式是将PFC前端级140配置为升压跟随器级，从而PFC前端级的输出电压仅略高于AC输入120的峰值。因此例如PFC输出可能对于114VAC的AC输入约为250VDC，并且PFC输出可能对于230VAC的AC输入约为385VDC。中间调节器级160被配置用于产生固定预定输出电压。示例实施例可以被设计用于产生比PFC级140的最小输出电压略低的固定电压。举例而言，PFC前端140可以被设计用于针对90至132VAC输入而产生240VDC的最小输出电压，并且中间调节器级160被设计用于产生200VDC(或者备选地为175VDC)的固定输出电压。将中间调节器160的输出电压设计为与PFC级的最小输出电压尽可能的接近产生最高总转换器效率。在典型或者常规转换器中，高线路效率由于导通损耗减少而比低线路效率高得多。本专利技术的转换器实现在低线路的高转换效率、而仅略微减少其中有更大效率裕度的高线路效率。优选地通过使用PFC级上的升压-跟随器并且通过使用中间降压调节级来实现这一高转换效率，该中间降压调节级用略微低于最低升压-跟随器输出电压的输出电压操作。本专利技术的转换器因此产生在低线路和高线路的效率之间的最优平衡。转向图1A，示出用于根据本专利技术的调节功率装置100的功能框图。将装置100配置为升压-中间级隔离功率转换器。这一配置具有较现有技术的系统而言的优良效率和优良操作特性。装置100主要包括也被称为AC到DC转换器的AC输入120。AC输入120被耦合用于向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：张麦可，A·琼格雷斯，
申请(专利权)人：弗莱克斯电子有限责任公司，
类型：
国别省市：
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