用于高壓電源電路的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于高壓電源電路的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電源，更具體地說，本發(fā)明涉及能夠在高壓AC輸入電壓范圍內(nèi)工作的電源。
背景技術(shù)：
在AC/DC電源的某些應(yīng)用中，有時希望電源運行在正常工作電壓范圍之外工作。 典型地，設(shè)計為可大范圍工作的AC/DC電源被設(shè)計成在85-265VAC rms之間的AC輸入電壓下工作。然而，在像印度和中國這樣的新興市場中，AC輸入電壓能夠在某些條件下很長時間內(nèi)高達(dá)420VAC。在電源中，AC輸入電壓典型地經(jīng)過整流電路整流以生成DC電壓，將該DC電壓施加到電源中的開關(guān)型電源變換器級。整流后的420VAC rms信號產(chǎn)生接近600V的峰值DC電壓。由于所有的電路必須以這個高電壓條件進(jìn)行標(biāo)定所以這個高DC電壓，所示使得開關(guān)型電源變換器電路的成本大大增加。特別是，對于85-265VAC rms的電源來說通常標(biāo)稱值為 400V的輸入電容的電壓額定值必須增加到至少600V。這正常是通過將兩個400V的串聯(lián)電容器跨接在整流電路的輸出端而實現(xiàn)的。為了以這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)得到相同的有效電容值，每個電容器也必須是它們所替換的單個400V電容器的電容值的兩倍。這種情況下由于增加了大的附加輸入電容使得所以電源電路的成本也因此大大增加。在像AC/DC電源用于蜂窩手機充電場合這樣的某些應(yīng)用中，小型外殼和質(zhì)量輕是主要需求，所需的附加電容器所占用的空間也是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個技術(shù)方案提供了一種電源電路，該電源電路包括以下部件整流電路，所述整流電路用于接收AC輸入電壓；開關(guān)型電源變換器電路，所述開關(guān)型電源變換器電路連接到所述整流電路用于接收整流后的輸入電壓，以生成調(diào)節(jié)的輸出電壓；開關(guān)，所述開關(guān)連接在所述整流電路和所述開關(guān)型電源變換器電路之間；和感測電路，所述感測電路用于檢測所述AC輸入電壓，其中當(dāng)所述AC輸入電壓的絕對值超出第一閾值時所述感測電路用于使所述開關(guān)關(guān)斷，并且其中當(dāng)所述AC輸入電壓的絕對值低于第二閾值時所述感測電路用于使所述開關(guān)導(dǎo)通。


參考附圖對本發(fā)明的非限制和非窮舉的實施例進(jìn)行描述。其中所有視圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件除非另外指定。圖1是根據(jù)本發(fā)明啟示設(shè)計為接收AC輸入電壓的電源實例的一般示意性框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路實例的一般示意性框圖，該電路采用開關(guān)來限制施加到電源的開關(guān)型變換器級的電壓，并具有用于感測AC輸入端之間的電壓的感測電路。圖3是根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路實例的一般示意性框圖，該電路采用開關(guān)來限制施加到電源的開關(guān)型電源變換器級的電壓，并具有用于感測AC輸入端之間的電壓和開關(guān)型電源變換器的輸入端兩端電壓的感測電路。圖4A是根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路實例的一般示意性框圖，該電路采用開關(guān)來限制施加到電源的開關(guān)型電源變換器級的電壓，并具有用于感測整流電路的輸出電壓的感測電路。圖4B根據(jù)本發(fā)明啟示示出了一般實例的電壓波形并標(biāo)識了電路工作過程中的主要電壓值。圖5是根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路實例的一般示意性框圖，該電路采用開關(guān)來限制施加到電源的開關(guān)型電源變換器級的電壓，并具有用于感測開關(guān)兩端的電壓和開關(guān)型電源變換器的輸入端兩端電壓的感測電路。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路實例的一般示意性框圖，該電路具有用于感測AC輸入端之間的電壓的感測電路。圖7示出了高壓電源電路實例的一般示意圖，該電路具有用于感測整流電路的輸出電壓的感測電路。
具體實施例方式公開了實施高壓電源電路的裝置和方法的一些實例。在下面的描述中，為了徹底的了解本發(fā)明而列出了許多具體的細(xì)節(jié)。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是， 不需要采用具體細(xì)節(jié)來實施本發(fā)明。為了避免使本發(fā)明混淆而沒有對與實施相關(guān)的公知方法進(jìn)行具體描述。整個說明書中參考“一個實施例”或“實施例”是指與實施例有關(guān)而進(jìn)行描述的特定特征，結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，整個說明書不同地方出現(xiàn)的術(shù)語“一個實施例中”或“實施例中，，不是全部都指相同的實施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以被結(jié)合到例如，一個或多個實施例的任意合適的組合和/或再組合中?，F(xiàn)在對根據(jù)本發(fā)明啟示的高壓電源電路和用于實施這種電路的方法進(jìn)行描述。本發(fā)明的實施例包括用于生成高壓電源電路的方法和裝置。圖1大體上示出了電源電路100的框圖。如所示，電源電路100包括用于接收AC 輸入電壓191的電源輸入端101和102。具有輸入端192和193的整流電路103連接到電源輸入端101和102。整流電路103具有連接到開關(guān)型電源變換器104的輸入端140和 141的輸出端120和121。在所示的實施例中，整流電路103可以是幾種常用的整流電路之一，例如全波整流電路或半波整流電路，但不限于此。開關(guān)型變換器電路104可以是幾種常用的電路之一，例如回掃變換器、正向變換器、降壓變換器、SEPIC變換器、Cuk變換器，或類似，但不限于此；并且能夠采用多個控制方式的任意一種用以在輸出端105和106處對開關(guān)型變換器104的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些控制方式可以包括但不限于電壓模式脈沖寬度調(diào)制 (PWM)、電流模式PWM、開/關(guān)、滯后、諧振、準(zhǔn)諧振和自振蕩(采用這種方式控制的開關(guān)型變換器通常是指RCC變換器)。圖2是大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路200的一個實例的框圖。如所示， 電源電路200包括用于接收AC輸入電壓291的輸入端201和202。整流電路203具有連接到電源輸入端201和202的輸入端292和四3。整流電路203具有輸出端220和221。輸出端220連接到開關(guān)型電源變換器204的第一輸入端M0。輸出端221連接到開關(guān)207的第一端M3。開關(guān)型電源變換器204的第二輸入端241連接到開關(guān)207的第二端M2。如圖2所示，電源電路200還包括感測電路208，它是用于感測或檢測電源輸入端 201和202之間的電壓的電壓感測電路。在本實例中，感測電路208連接到驅(qū)動電路212， 該驅(qū)動電路根據(jù)感測電路208所感測的電壓大小來驅(qū)動開關(guān)207導(dǎo)通或關(guān)斷。在所示實例中，當(dāng)輸入端201和202之間的電壓的絕對值超出第一閾值時開關(guān)207關(guān)斷。在一個實例中，第一閾值取決于感測電路208的設(shè)計。此外，感測電路連接到開關(guān)207使得當(dāng)輸入端201和202之間的電壓的絕對值低于第二閾值時開關(guān)207導(dǎo)通。在這個實例中，在輸入端201和202之間的電壓的絕對值超出第一閾值的時刻和輸入端201和202之間的電壓的絕對值低于第二閾值的時刻之間的時間段內(nèi)，開關(guān)207關(guān)斷。在這個關(guān)斷狀態(tài)期間，開關(guān)207不是周期性的導(dǎo)通和關(guān)斷，也不是處于限流狀態(tài)下，而是在整個期間處于關(guān)斷狀態(tài)。在一個實例中，為使感測電路208簡單起見，第一和第二閾值可以基本上相等。然而，在另一實例中，輸入電壓值中可能有些滯后，其中第一閾值電壓電平高于第二電壓閾值電平。下面將結(jié)合圖4A和4B所示的實例對這樣的實例進(jìn)行詳細(xì)描述。返回來參考圖2所示的實例，當(dāng)開關(guān)207關(guān)斷時，開關(guān)207的第一和第二端243和242之間的電壓基本上等于電源輸入端201和202之間的電壓絕對值與開關(guān)型變換器204的第一和第二端240和241 之間的電壓之差。在這個實例中，開關(guān)型變換器204的輸入端240和241之間的電壓從不超出感測電路208所設(shè)定的第一閾值電壓。因此，在輸入電壓291超出這個第一閾值電壓的情況下，開關(guān)207將保護(hù)開關(guān)型變換器204而使超出的電壓降落在開關(guān)207兩端，同時使開關(guān)207關(guān)斷。注意，連接在輸入端240和241之間通常稱之為開關(guān)型變換器的大容量電容器的電容器未示出，但可以包含在圖2所示的實例中。大容量電容器存儲開關(guān)型變換器204的能量以當(dāng)開關(guān)207關(guān)斷時持續(xù)操作。為此，只要關(guān)斷狀態(tài)周期短到足以使開關(guān)型變換器204 的大容量電容器仍然充分地對開關(guān)型變換器204充電使之操作，開關(guān)型變換器204就將繼續(xù)正常操作而不管開關(guān)207導(dǎo)通還是關(guān)斷。由于在輸入AC電壓的每半個周期的典型地只有幾微秒的短時間內(nèi)，輸入端201和202之間的AC輸入電壓超出第一閾值電壓電平并維持在第二閾值電平之上，所以這很容易實現(xiàn)。因此，圖2所示的實例允許將開關(guān)型變換器 204設(shè)計成只有輸入電壓等于第一閾值電壓電平，這是因為當(dāng)電源輸入端201和202之間的電壓超出閾值時，開關(guān)207用于限制開關(guān)型變換器204的第一和第二輸入端240和241之間的最大電壓。在一個實例中，圖2中的感測電路208可以以整流電路的輸出端221為參考，如虛連接線223所示。然而，由于當(dāng)電流借助于標(biāo)準(zhǔn)二極管整流電路從輸出端221流到輸入端 293時整流電路203的輸出端221和輸入端293之間的電壓典型的為1伏或更小，所以感測電路208的參考值也可以從輸入端201獲取，如圖2的連線222所示。
在一個實例中，圖2的框圖中所示的開關(guān)207在輸入電壓291的絕對值低于第一和第二閾值電壓電平時可以持續(xù)導(dǎo)通。在典型的電源設(shè)計中，第一和第二閾值電壓電平被設(shè)置成在采用電源201的地理區(qū)域的正常工作AC輸入電壓之上的某處。例如，在額定AC 線電壓為230VAC rms時地理區(qū)域中，感測電路208可以這樣設(shè)計使得第一閾值電平為450V 的輸入電壓的絕對值，這接近于318VAC rmsAC輸入電壓的峰值電壓。在這個實例中， 第二閾值電平可以設(shè)置為小于或等于第一閾值電壓電平的電壓電平，例如425V。因此，在這個實例中，根據(jù)本發(fā)明的啟示，只有當(dāng)AC輸入電壓291上升到高于318VAC rms時，開關(guān) 207才在電壓的絕對值超出450V的第一閾值電平并且保持高于425V的第二電壓閾值電平的AC輸入波形的部分從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。在一個實例中，可以用作開關(guān)207 的開關(guān)類型很靈活，可以是雙極性晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)這樣的半導(dǎo)體開關(guān)。此外，由于根據(jù)地理區(qū)域的AC行頻典型的在47-60HZ的范圍內(nèi)，所以開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷的頻率較低。因此，根據(jù)本發(fā)明的啟示，像門極關(guān)斷晶閘管這樣的半導(dǎo)體開關(guān)是切實可行的，甚至在有些實例中像繼電器這樣的機械開關(guān)也可以用作開關(guān)207。不管用作開關(guān)207 的開關(guān)類型，當(dāng)開關(guān)207導(dǎo)通時開關(guān)207兩端的電壓由于遠(yuǎn)小于輸入電壓的數(shù)值所以可以看作基本上是零。當(dāng)開關(guān)207關(guān)斷時，開關(guān)207的兩端242和243之間流過的電流基本為零。開關(guān)型電源變換器204的輸入端240和241之間的電壓在開關(guān)207關(guān)斷時也因此是未穩(wěn)壓的。圖3大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路300的另一實例的框圖。圖3的框圖的實例電源電路300與圖2的電路圖的實例電源電烙200有許多共同的方面。然而，在實例電源電路300中，實例感測電路分成多個部分，其在圖3中標(biāo)記為感測電路308和309。 如所示，標(biāo)記為感測電路308的感測電路部分連接到電源輸入端301和302，而標(biāo)記為感測電路309的感測電路部分連接到開關(guān)型電源變換器304的輸入端340和341。在實例中，開關(guān)型電源變換器304的輸入端340和341之間的電壓基本上等于電源輸入端301和302之間的AC輸入電壓絕對值。在該實例中，開關(guān)型電源變換器304的輸入端340和341兩端出現(xiàn)的電壓直接由感測電路部分309感測，當(dāng)開關(guān)型變換器304的第一和第二輸入端340和341之間的電壓超出第一閾值時，該感測電路部分將給驅(qū)動電路312提供信號310以將開關(guān)307從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。在該實例中，當(dāng)由感測電路部分308感測的電源輸入端301和302之間的電壓絕對值低于第二閾值時開關(guān)307導(dǎo)通。雖然與圖2所示的電源200的實例相比， 圖3中確定開關(guān)307從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)的電壓感測是在不同地方由感測電路部分 308和309來執(zhí)行的，但結(jié)果是相同的，因為根據(jù)本發(fā)明啟示的開關(guān)型變換器304的輸入端 340和341之間的最大電壓是受到限制的。圖4A大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路400的另一實例的框圖。如所示， 圖4A的電路圖的實例電源電路400與圖2和圖3所示的實例電源電路200和300有很多共同之處。然而，在圖4的電源電路400中，感測電路408用于感測整流電路403的輸出端 420和421之間的電壓。在實例中，根據(jù)本發(fā)明的啟示，開關(guān)407因此在整流電路403的第一和第二輸出端420和421之間的電壓超出第一閾值時關(guān)斷。在該實例中，開關(guān)407在整流電路403的第一和第二輸出端420和421之間的電壓低于第二閾值時導(dǎo)通。此外，根據(jù)本發(fā)明的啟示，由于整流電路403典型地為簡單的二極管橋，該二極管橋具有典型的小于2V的很低的正向電壓降，以此使電源400工作，所以整流電路403的輸出端420和421之間的電壓也可以認(rèn)為是基本上等于電源輸入端401和402 之間的AC輸入電壓的絕對值。圖4B大體上示出了會在實例電源400工作期間觀察到的典型波形480。在這個實例中，如所示的第一和第二閾值電壓電平假定等于所示的單一的電壓閾值電平487。在滯后的實例中，第一和第二閾值是不同的。如圖所示，在AC輸入電壓波形491的每半個周期期間的時間段481，AC輸入電壓波形491超出閾值電壓電平487。在時間段481期間，圖 4A中的開關(guān)407關(guān)斷。在剩余的時間內(nèi)，開關(guān)407導(dǎo)通。在一個實例中，開關(guān)407是否真正在圖4B的時間段481之外的整個時間內(nèi)保持導(dǎo)通取決于圖4A中感測電路408和驅(qū)動電路412的設(shè)計。例如，在圖4B的時間段488期間，輸入電壓波形491在時間段489期間處于很低的電壓。感測電路408和驅(qū)動電路412 可以不具有足以維持操作的電源電壓。如果是這種情況，驅(qū)動電路412就不能夠維持開關(guān) 407處于導(dǎo)通狀態(tài)而開關(guān)407可變換到關(guān)斷狀態(tài)直到電源電壓波形491的絕對值足以維持感測電路408和驅(qū)動電路412的操作?？梢灾?，根據(jù)本發(fā)明的啟示，如果當(dāng)開關(guān)407在期間489處于導(dǎo)通狀態(tài)時，盡管由于上述原因開關(guān)切換到關(guān)斷狀態(tài)，則也能夠保留電源電路提供的至少一些優(yōu)點。原因在于在這個時間段489期間，由于在時間段489期間Vsin 462 的值大于輸入電壓491的絕對值，所以在任何情況下都沒有電流流進(jìn)開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換電路 404的輸入端440。在開關(guān)407關(guān)斷時間481期間，開關(guān)407的第一和第二端443和442兩端的電壓，或Vsw 461基本上等于整流電路403的輸出電壓Vrout 460與開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器404的輸入電壓Vsin 462之差。在開關(guān)407關(guān)斷時間481期間，沒有電流流進(jìn)整流電路 403，則圖4A中的整流輸出電壓460基本上等于AC輸入電壓491的絕對值。整流輸出電壓460因此表示電源輸入端401和402之間的電壓大小。因此在圖4A 中，當(dāng)開關(guān)407關(guān)斷時，Vsw 461基本上等于電源輸入端401和402之間的電壓491的絕對值與開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器404的第一和第二輸入端440和441之間的電壓462之差。圖4B的波形也表明在開關(guān)407關(guān)斷時間481期間Vsin 462下降。這是因為Vsin 462在關(guān)斷期間 481是未穩(wěn)壓的。時間段481期間電壓波形486的坡度取決于開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器404內(nèi)部的連接在440和441兩端之間的大容量電容器兩端的電壓和輸出端405和406上的負(fù)載， 這將在圖6和圖7的示意圖中作詳細(xì)描述。圖5大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路500的另一實例的框圖。圖5的實例電源電路500與圖2，3和4的電源電路200，300和400有很多共同之處。然而，在圖5 的電源電路500中，開關(guān)型電源變換器504的輸入端540和541兩端出現(xiàn)的電壓直接由感測電路部分509感測，該感測電路部分提供信號510給驅(qū)動電路512，以此當(dāng)開關(guān)型變換器 504的第一和第二輸入端540和541之間的電壓超出第一閾值時，將開關(guān)507從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。如實例所示，在開關(guān)507關(guān)斷時當(dāng)開關(guān)507兩端的電壓低于第二閾值時，開關(guān)507 從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。如實例所示，感測電路部分508感測開關(guān)507兩端的電壓并提供信號511給驅(qū)動電路512以實現(xiàn)這個功能。雖然用于確定圖5中的開關(guān)507何時從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)的電壓感測是在電源電路500內(nèi)部與圖3的電源電路300中的不同地方進(jìn)行的，但是結(jié)果是相同的，因為開關(guān)型變換器504的輸入端540和541之間的最大電壓是受到限制的。圖6是從大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路600的一個實例。注意的是， 圖6所示的實例電源電路600與圖2所示的實例電源電路200類似。如圖6所示的實例所示，電源電路600包括開關(guān)型電源變換器640，該變換器包括可以從San Jose, CA的Power htegrations公司可買到的TinySwitch電源變換器設(shè)備。在這個實例中，感測電路608感測整流電路603的輸入端601和602與輸出端621之間的電壓，其相當(dāng)于連接到圖2中的整流電路203的輸出端221的連接線223。在所示的實例中，感測電路608是AC電壓感測電路，因為它直接連接到AC輸入端601和602。二極管D5和D6將輸入端601和602上的電壓信號整流并且將這個電壓施加到由電阻Rl和R2構(gòu)成的電阻分壓器上。當(dāng)電阻R2兩端的電壓超出晶體管Ql的基極發(fā)射極閾值電壓時，信號611使晶體管Ql導(dǎo)通，晶體管Ql 構(gòu)成驅(qū)動電路612的一部分。晶體管Ql的集電極被拉低，其反過來將開關(guān)607的柵極拉低使開關(guān)607關(guān)斷。在所示的實例中，驅(qū)動電路612還包括電阻R3，它在晶體管Ql關(guān)斷時提供一個提升的信號到開關(guān)607的柵極，從而使開關(guān)607導(dǎo)通。齊納二極管VRl提供一個箝位電路，其限制施加到開關(guān)607的柵極的最大提升電壓。在圖6所示的實例中，整流電路603是全波整流器。整流電路603的輸出端620 和621連接到開關(guān)型變換器604的第一端640和開關(guān)607的第一開關(guān)端643。開關(guān)型變換器604的第二輸入端641連接到開關(guān)607的第二端642。圖6的實例圖示出了如早先描述的開關(guān)型變換器604的大容量電容器Cl。電容器Cl在開關(guān)607關(guān)斷的時間段期間提供維持開關(guān)型變換器604操作的存儲能量。在一個實例中，甚至在開關(guān)607導(dǎo)通時電容器Cl也在開關(guān)型電源變換器604操作期間使用。這是因為對于如圖4B所示的時間段488來說，輸入AC電壓491小于大容量電容器電壓486，開關(guān)型電源變換器604繼續(xù)工作。因此根據(jù)本發(fā)明的啟示，這個大容量電容器Cl在不使用開關(guān)607的標(biāo)準(zhǔn)電路中使用，因此不存在與使用大容量電容器Cl相關(guān)的成本問題。圖7是從大體上示出了根據(jù)本發(fā)明啟示的電源電路700的另一實例的示意圖。注意的是，圖7所示的實例電源電路700與圖4A所示的實例電源電路400類似。如圖7所示的實例所示，電源電路700包括開關(guān)型電源變換器704，該變換器包括可以從San Jose, CA 的Power htegrations公司買到的TinySwitch電源變換器設(shè)備。在這個實例中，感測電路 708感測整流電路703的輸出端720和721之間的電壓并將信號711施加到驅(qū)動電路712， 與上述圖6的電源電路600類似，驅(qū)動電路712根據(jù)感測電路708的操作驅(qū)動開關(guān)707導(dǎo)通和關(guān)斷。如圖7的實例所示，電源電路700還示出了連接到開關(guān)707兩端的元件790，它是用來在開關(guān)707關(guān)斷時限制開關(guān)707兩端的最大電壓的保護(hù)箝位部件。箝位部件790可以用于電源電路700的某些實施方式中，例如在開關(guān)707關(guān)斷的情況下進(jìn)行雷擊浪涌電壓測試。在這些情況下，高壓浪涌典型地施加在AC輸入端701和702之間。典型的浪涌電壓在 1000到2000V的范圍內(nèi)。由于在關(guān)斷狀態(tài)下開關(guān)707兩端的電壓是輸入端701和702之間的電壓與開關(guān)型變換器704的輸入端740和741之間的電壓之差，所以這個實例中所包含的箝位部件790用于避免開關(guān)707損壞。在這個實例中，當(dāng)通過選擇箝位部件790所確定的閾值電壓到達(dá)開關(guān)707兩端時，箝位部件790允許電流流過箝位部件790和大容量電容器Cl。大容量電容器接著吸收浪涌能量，同時電容器Cl兩端出現(xiàn)很小的附加電壓，這使得電源電路700安全地符合浪涌耐壓測試。雖然圖7中所示的實例示出的是齊納二極管，但是根據(jù)本發(fā)明的啟示，部件790可以是金屬氧化物變阻器或其它半導(dǎo)體箝位部件或者甚至被分成電阻器和電容器緩沖器網(wǎng)絡(luò)， 或其它合適的技術(shù)。在電源700的某些實例應(yīng)用中的其它保護(hù)元件可以采用連接在開關(guān)707的第一端 743和整流電路703的輸出端721之間的任意阻性元件(未示出)，這可以限制高輸入電壓時電源導(dǎo)通期間的沖流。在所示的實例中，感測電路708中的電阻R5是任意部件，該部件在感測電路708 中形成滯后，從而將第一電壓閾值電平和第二電壓閾值電平分離，如前所述。例如如上所述，當(dāng)達(dá)到由感測電路708確定的第一電壓閾值電平時，晶體管Ql導(dǎo)通，開關(guān)707關(guān)斷。當(dāng)發(fā)生這種情況時，開關(guān)707兩端的電壓將升高，流過電阻R5的饋電電流進(jìn)一步使流進(jìn)晶體管Ql基極的電流增加。電阻R5的連接將因此使整流電路703的輸出端720和721之間的電壓低于第一閾值電壓電平，從而使晶體管Ql從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。這反過來使第二電壓閾值電平低于第一電壓閾值電平并因此把某些滯后作用引入到電壓感測電路708 的操作中?？梢灾?，這只是滯后作用的低成本應(yīng)用的一個實例，根據(jù)本發(fā)明的啟示還有許多能夠用于實現(xiàn)滯后作用的其它電路?？梢灾溃瑘D6和7所示的實例電源電路600和700共同之處在于，根據(jù)本發(fā)明啟示的感測電路608和708沒有附加提供增加功能的外部偏壓電路。因此，根據(jù)本發(fā)明的啟示，不需要從開關(guān)型電源變換器604和704的輸出為感測電路608和708、開關(guān)607和707 或者驅(qū)動電路612和712提供電源。也不需要在開關(guān)607和707的第一和第二端之間連接任何偏壓裝置。實際上，根據(jù)本發(fā)明的啟示，在實例中，圖6中驅(qū)動開關(guān)607所需的驅(qū)動電流完全來源于輸入端601和602之間所接收的AC輸入電壓和整流電路603的輸出端620 和621之間的電壓。根據(jù)本發(fā)明的啟示，在圖7所示的實例中，驅(qū)動開關(guān)707所需的驅(qū)動電流完全來源于整流電路703的輸出端720和721之間的電壓。此外，根據(jù)本發(fā)明的啟示，任何實例中都不需要螺線管來跳閘或激活圖6或圖7中的任何電路的操作。在前面的具體描述中，已經(jīng)參考其具體的實施例對本發(fā)明的方法和裝置作了描述。然而，很明顯，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改和變化。本發(fā)明的說明書和附圖相應(yīng)地被看作示意性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，包括整流電路，所述整流電路用于接收AC輸入電壓；開關(guān)型電源變換器電路，所述開關(guān)型電源變換器電路連接到所述整流電路用于接收整流后的輸入電壓，以生成調(diào)節(jié)的輸出電壓；開關(guān)，所述開關(guān)連接在所述整流電路和所述開關(guān)型電源變換器電路之間；和感測電路，所述感測電路用于檢測所述AC輸入電壓，其中當(dāng)所述AC輸入電壓的絕對值超出第一閾值時所述感測電路用于使所述開關(guān)關(guān)斷，并且其中當(dāng)所述AC輸入電壓的絕對值低于第二閾值時所述感測電路用于使所述開關(guān)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述感測電路連接到所述整流電路的輸入端用于檢測所述AC輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述感測電路連接到所述整流電路的輸入端以檢測所述AC輸入電壓的絕對值何時超出所述第一閾值使所述開關(guān)關(guān)斷，并且其中所述感測電路連接到所述整流電路的輸入端以檢測所述AC輸入電壓的絕對值何時低于所述第二閾值使所述開關(guān)導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源電路，其中所述開關(guān)型電源變換器電路的輸入端之間的電壓基本上等于所述AC輸入電壓的絕對值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述感測電路連接到所述整流電路的輸出端用于檢測所述AC輸入電壓的絕對值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其中所述整流電路的輸出端兩端的電壓基本上等于所述AC輸入電壓的絕對值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其中所述整流電路的輸出端兩端的電壓表示所述 AC輸入電壓的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路，其中所述開關(guān)響應(yīng)于所述感測電路而從導(dǎo)通切換為關(guān)斷，從而對所述開關(guān)型電源變換器的輸入端之間的最大電壓進(jìn)行限制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述感測電路連接到所述整流電路的輸入端以檢測所述AC輸入電壓的絕對值何時超出所述第一閾值使所述開關(guān)關(guān)斷，并且其中所述感測電路連接到所述開關(guān)兩端以檢測所述AC輸入電壓的絕對值何時低于所述第二閾值使所述開關(guān)導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中當(dāng)所述開關(guān)關(guān)斷時所述開關(guān)兩端的電壓基本上等于所述AC輸入電壓的絕對值和所述開關(guān)型電源變換器的輸入端之間的電壓之差。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中當(dāng)所述開關(guān)導(dǎo)通時所述開關(guān)兩端的電壓基本為零。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述第一電壓閾值和所述第二電壓閾值基本上相等。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述第一電壓閾值大于所述第二電壓閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述開關(guān)型電源變換器是回掃變換器、正向變換器、降壓變換器、SEPIC變換器或Cuk變換器中的一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述開關(guān)包括半導(dǎo)體開關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源電路，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)包括雙極性晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)或門極關(guān)斷晶閘管中的一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述開關(guān)包括機械開關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源電路，其中所述機械開關(guān)包括繼電器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，還包括連接在所述感測電路和所述開關(guān)之間的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用于響應(yīng)于所述感測電路而驅(qū)動所述開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中當(dāng)所述開關(guān)關(guān)斷時，所述開關(guān)型電源變換器的輸入端之間的電壓是未穩(wěn)壓的。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述整流電路包括第一輸出和第二輸出，所述開關(guān)型電源變換器電路包括第一輸入和第二輸入，其中所述整流電路的所述第一輸出連接到所述開關(guān)型電源變換器電路的所述第一輸入，并且其中所述開關(guān)連接在所述整流電路的所述第二輸出和所述開關(guān)型電源變換器電路的所述第二輸入之間。
全文摘要
公開了一種用于高壓電源電路的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括電源電路，它具有連接到電源電路的輸入端的整流電路，用于接收AC輸入電壓。開關(guān)型電源變換器電路連接到整流電路用于接收整流后的輸入電壓，以響應(yīng)整流后的輸入電壓而產(chǎn)生調(diào)節(jié)的輸出電壓。開關(guān)連接在整流電路和開關(guān)型電源變換器電路之間。感測電路用于檢測AC輸入電壓。開關(guān)響應(yīng)感測電路進(jìn)行切換。當(dāng)AC輸入電壓的絕對值超出第一閾值時開關(guān)關(guān)斷。當(dāng)AC輸入電壓的絕對值低于第二閾值時開關(guān)接通。
文檔編號H02M7/12GK102291017SQ20111023564
公開日2011年12月21日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者D·M·H·馬休斯 申請人:電力集成公司