一种电容放电电路及变换器制造技术

一种电容放电电路及变换器，该变换器包括连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容、与电容相耦接且至少包括一储能元件的变换模组、与电容和变换模组中的储能元件相耦接能量转移单元、用于检测交流电源的通断并产生一AC掉电信号的AC掉电检测单元以及控制单元，其中，能量转移单元包括一开关器件；当交流电源断接后，AC掉电信号触发控制单元输出一开关驱动信号，该开关驱动信号控制能量转移单元工作以将存储于电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中，以实现对电容的放电。因此，本发明专利技术不再使用放电电阻对连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容放电，满足了《信息技术设备的安全》要求，电路简化，提高了效率，尤其提高了轻载效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电容放电电路及包含所述电容放电电路的变换器。
技术介绍
通常情况下，为了满足电磁兼容的相关要求，电子设备的交流输入端会增加滤波器结构，该滤波器中会含有电容器。对于该电容器，根据《信息技术设备的安全》(safety ofinformation technology equipment)中的规定应该为安全电容,根据位置的不同，安全电容有X电容和Y电容两种。其中，X电容跨接于交流电源输入端的L线(火线)和N线(零线)，即并联在火线L和零线N之间。从上述X电容连接的位置可以 看出，在交流电源接入时，X电容被充电，从而导致在拔掉交流电源时电源线插头带电，从而容易引起电子设备漏电或机壳带电而危及人身安全及生命，因此，要在拔掉交流电源后快速的对X电容放电，且X电容放电电路的设计需要符合相关安全标准。根据《信息技术设备的安全》(safetyof information technology equipment)中的规定，用电设备在设计上应保证在交流电源外部断接处，尽量减小因接在一次电路中的电容器件贮存有电荷而产生的电击危险。具体地说，如果设备中有任何电容器件，其标明的或标称的容量超过0.luF，且接在一次电路上，该电容器的放电时间常数不超过下列规定值，则应认为设备是合格的:—对A型可插式设备，I秒；以及-对永久性连接式设备和B型可插式设备，10秒。其中，有关时间常数是指等效电容量(UF)和等效放电电阻值(ΜΩ)的乘积。即在经过一段等于一个时间常数的时间，电压将衰减到初始值的37%。为满足对于《信息技术设备的安全》中对电容放电的规定，目前较常用的方法是在X电容两端并联放电电阻；同时保证电容电阻的时间常数小于规定值。下面以变换器电路中包括X电容为例对现有的X电容放电技术进行说明。请参阅图1，图1为现有技术中的具有X电容的变换器在X电容两端并联放电电阻的电路示意图。如图所示，X电容2、放电电阻3和变换模组I依次耦接，并且，X电容2并接在交流电源输入端(火线和零线之间)。现有技术中的具有X电容的变换器与其它在X电容两端并联放电电阻的用电设备相同，即X电容2在交流电源AC断电后长时间贮存高压电能，放电电阻3用于对X电容2进行放电，以便满足安全要求。然而，并联于电路中的放电电阻3在交流电源AC接通后，会一直消耗能量且产生功率损耗，这是造成变换器在空载及待机输入功耗的重要因素，尤其是在输入电压较高的时候放电电阻3的损耗更大。随着轻载效率要求的不断提高，如何减小对X电容2放电所造成的损耗变得越来越重要。此外，变换模组可以是由功率因数校正(PFC)变换单元和DC/DC变换单元两级方案组成。需要强调的是，变换模组采用两级结构时，PFC变换单元为无桥PFC变换单元时由于其拓扑上的优势相对于传统的有桥PFC变换单元会在重载时有较高的效率，但会使用较大电容值的X安规电容。若选用放电电阻对X电容放电，则需选用阻值相对较低的放电电阻，阻值越低，放电电阻在交流电源接入时的损耗会越大，致使无桥PFC变换单元在轻载时效率更低，因此解决X电容放电损耗的问题更为迫切。因此，既要满足现有《信息技术设备的安全》的要求，同时实现用电设备的高效率，尤其是提高设备的轻载效率，成为目前迫切需要解决的课题。
技术实现思路
鉴于上述现有的解决方法需要添加放电电阻所带来的较严重的功率损耗问题，本专利技术主要目的为采用无放电电阻的方法，避免放电电阻在交流电源接入时消耗能量，且在交流电源掉电时利用能量转移单元对X电容进行放电，从而可以减小对X电容放电的放电电阻功率损耗，提高轻载效率。为实现上述目的，在本专利技术的技术方案如下:一种变换器，包括连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容、与该电容相耦接且至少包括一储能元件和能量转移单元的变换模组，能量转移单元包括一开关器件且能量转移单元与该电容和储能元件 相耦接、连接于交流电源输入端且用于检测交流电源的通断并产生一 AC掉电信号的AC掉电检测单元、与该AC掉电检测单元相耦接的控制单元，其中，所述能量转移单元包括一开关器件；当AC掉电检测单元检测到交流电源断接后，该AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述控制单元输出一开关驱动信号，该开关驱动信号控制能量转移单元工作以将存储于电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中，实现对该电容放电。为实现上述目的，本专利技术还包括另一技术方案。一种电容放电电路，用于对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电，其中所述变换器包括一与所述电容相耦接至少包括一储能元件和一能量转移单元的变换模组、连接于变换器的交流电源输入端且用于检测交流电源的通断并产生一 AC掉电信号的AC掉电检测单元和控制单元，其中，所述能量转移单元包括一开关器件，所述能量转移单元与所述电容和所述储能元件相稱接，所述控制单元与所述AC掉电检测单元相耦接^AC掉电检测单元检测到交流电源断接后，AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发控制单元输出一开关驱动信号，该开关驱动信号控制能量转移单元工作以将存储于电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中，实现对电容放电。从上述技术方案可以看出，本专利技术的特点是不再使用放电电阻对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容放电，而是使用能量转移单元对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电。在交流电源接入时，变换模组按照原有设计的工作模式进行功率变换；当交流电源断接时，控制单元控制能量转移单元将存储于连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中去以实现对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容的快速放电。因此，本专利技术满足了《信息技术设备的安全》的要求，提高了用电设备的效率。另外，本专利技术可以利用变换器中变换模组中原有变换单元的一部分为能量转移单元对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电，既简化了电路，又提高了轻载效率。不仅对具有有桥PFC结构的变换器有帮助，尤其是对具有无桥PFC变换单元结构的变换器的轻载效率提高起了很大的帮助。附图说明图1为现有技术中的具有X电容的变换器在X电容两端并联放电电阻的电路示意图；图2为本专利技术实施例中的具有X电容的变换器所包含的AC-DC变换模组的电路结构示意图；图3为本专利技术实施例中的具有单级(single-stage)变换单元的变换模组的电路结构示意图；图4为本专利技术实施例中的变换模组含有有桥PFC变换单元的电路结构示意图；图5为本专利技术实施例中的变换模组含有无桥PFC变换单元的电路结构示意图；图6为本专利技术实施例中无桥PFC变换单元所采用的三种开关二极管网络单元的相关结构意图；图7为本专利技术实施例中所采用的四种PFC电感单元的相关结构示意图；图8为本专利技术实施例的具有X电容的变换器中通过能量转移单元对X电容放电的电路结构意图；图9为本专利技术实施例的具有X电容且具有两级型变换模组的变换器中通过能量转移单元对X电容放电的电路结构示意图；图10为本专利技术实施例的具有X电容且具有单级型变换模组的变换器中通过能量转移单元对X电容放电的电路结构示意图；图11为本专利技术又一实施例的具有X电容且具有两级型变换模组的变换器中通过能量转移单元对X电容放电的电路结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变换器，包括：一电容，连接于交流电源输入端火线和零线之间；变换模组，与所述电容相耦接，所述变换模组至少包括一能量转移单元和一储能元件，所述能量转移单元包括一开关器件，所述能量转移单元与所述电容和所述储能元件相耦接；AC掉电检测单元，连接于交流电源输入端，用于检测交流电源的通断并产生一AC掉电信号；控制单元，与所述AC掉电检测单元相耦接，当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后，所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述控制单元输出一开关驱动信号，所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中，实现对所述电容放电。

【技术特征摘要】
1.一种变换器，包括: 一电容，连接于交流电源输入端火线和零线之间； 变换模组，与所述电容相耦接，所述变换模组至少包括一能量转移单元和一储能元件，所述能量转移单元包括一开关器件，所述能量转移单元与所述电容和所述储能元件相耦接; AC掉电检测单元，连接于交流电源输入端，用于检测交流电源的通断并产生一 AC掉电信号; 控制单元，与所述AC掉电检测单元相耦接，当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后，所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述控制单元输出一开关驱动信号，所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中，实现对所述电容放电。2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述储能元件为一容性元件；当所述AC掉电检测单元检测 到交流电源断接后，所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述控制单元输出所述开关驱动信号，所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以提高所述容性元件上的电压， 以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的容性元件中，实现对所述电容放电。3.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于:所述控制单元通过增加所述控制单元输出的开关驱动信号的占空比实现所述容性元件两端电压的升高。4.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述储能元件为一感性元件。5.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述变换模组为两级变换模组，所述两级变换模组由PFC变换单元、Bus电容和DC/DC变换单元依次串联耦接组成，所述PFC变换单元为升压型的PFC变换单元、降压型的PFC单元,或升降压PFC单元,所述PFC变换单元为有桥PFC变换单元或无桥PFC变换单元。6.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元，所述变换模组中的储能元件为Bus电容。7.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元和DC/DC变换单元,所述储能元件为变换模组中的输出电容,或者所述储能元件为变换模组中的Bus电容及输出电容。8.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述变换模组为单级变换模组，所述的单级变换模组为一 AC/DC变换单元，所述变换模组中的储能元件为单级变换模组的输出电容。9.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述AC掉电检测单元包括: 电容电压整理电路，将接收到的交流电源信号进行变换以产生一电压信号；以及 定时电路，接收所述电容电压整理电路产生的电压信号，对交流电源电压的正负时间分别计时判断，若正电压或负电压的时间超过预期的时间，则判断此时交流电源没有交流变化，即交流电源断接。10.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述控制单元包括干预单元、反馈调节单元及开关信号产生单元，其中，所述反馈调节单元包括反馈电压采样单元、电压基准产生单元和调节单元；在交流电源断接时，所述干预单元通过降低所述反馈调节单元接收的反馈信号电压或升高电压基准产生单元的输出电压，从而升高所述反馈调节单元输出的电压值，使所述开关信号产生单元根据反馈调节单元的输出电压值生成一开关驱动信号，以控制所述变换模组中的开关器件工作以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中，实现对所述电容放电。11.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述控制单元包括干预单元及开关信号产生单元，在交流电源断接时，所述开关信号产生单元根据所述AC掉电信号干预所述开关信号产生单元产生开关管驱动信号以控制所述能量转移单元工作，将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中。12.一种电容放电电路，用于对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电，其中所述变换器包括一变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：金红元，王宝臣，甘鸿坚，应建平，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：