專(zhuān)利名稱(chēng)：用于多級(jí)電壓輸入線(xiàn)功率因數(shù)校正的可切換功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及功率變換器，更具體地說(shuō)，涉及用于多級(jí)電壓輸入線(xiàn)功率因數(shù)校正的可切換功率變換器。


圖1示出用于多種氣體放電燈190的高頻電子鎮(zhèn)流器的常規(guī)功率變換器電路。參閱圖1，這種功率變換器電路主要包括兩個(gè)部分，前端是一個(gè)增壓變換器100，用作通用線(xiàn)功率因數(shù)校正和通用線(xiàn)電壓調(diào)整。增壓變換器100主要包括功率開(kāi)關(guān)102、電感104、二極管106和DC母線(xiàn)電容108。
后端是一個(gè)典型的饋電壓半橋逆變器140，它通過(guò)由電容152和電感154組成的諧振回路、以及由輸出變壓器156產(chǎn)生的任何磁化電感，接有負(fù)載燈190。半橋逆變器主要包括功率開(kāi)關(guān)148和150。
圖1的增壓變換器對(duì)于120V/277VAC的輸入電壓提供450VDC(電容108上)的DC母線(xiàn)112的電壓是很理想的。相對(duì)較高的DC輸出電壓是由于增壓變換器的固有布局就要求DC母線(xiàn)電壓112大于輸入線(xiàn)電壓的峰值。
但某些應(yīng)用要求較低的DC母線(xiàn)電壓，例如225VDC。在這些應(yīng)用中，用一個(gè)回掃變換器就比較適當(dāng)，因?yàn)榛貟咦儞Q器能夠從120V/277VAC的輸入電壓產(chǎn)生較低的225VDC的DC母線(xiàn)電壓。但回掃變換器有好幾個(gè)缺點(diǎn)，包括元件應(yīng)力較高，總效率較低，元件尺寸大，以及惡劣的電磁干擾(EMI)環(huán)境。
或者，也可采用單端初級(jí)電感變換器(SEPIC)。SEPIC可以產(chǎn)生中間的DC輸出電壓，例如225VDC。雖然SEPIC也有回掃變換器的一些共同的缺點(diǎn)，例如元件應(yīng)力較高，總效率較低，以及元件尺寸大，但SEPIC卻有改進(jìn)的EMI條件。這是因?yàn)镾EPIC的輸入部分類(lèi)似于增壓變換器的輸入部分。
回掃變換器和SEPIC具有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是在通用輸入線(xiàn)電壓范圍內(nèi)，最高的損耗發(fā)生在最低的輸入線(xiàn)電壓時(shí)，而最高的電壓應(yīng)力發(fā)生在最高的輸入線(xiàn)電壓時(shí)。在回掃、SEPIC和增壓變換器中，增壓變換器的效率最高，電壓應(yīng)力最小。但如上所述，在225VDC的DC母線(xiàn)電壓規(guī)范下增壓變換器只適用于較低的輸入線(xiàn)電壓。
因此需要一種可切換的功率變換器，它應(yīng)能有利地在用于低輸入線(xiàn)電壓的增壓變換器電路布局和用于高輸入線(xiàn)電壓的回掃或SEPIC變換器電路布局之間切換，以便在一系列輸入線(xiàn)電壓時(shí)提供中間的DC輸出電壓電平，比如225VDC。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種可切換的功率變換器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提供在一定輸入線(xiàn)電壓范圍內(nèi)具有較高效率和較低應(yīng)力的可切換的功率變換器。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的可切換功率變換器包括接收AC輸入電壓并整流該AC輸入電壓的輸入部分；以及接收該整流的AC輸入電壓并將該整流的AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成中間DC輸出電壓的可切換的變換器部分。可切換的變換器部分至少應(yīng)包括一個(gè)配置開(kāi)關(guān)，它的工作是在用于低輸入線(xiàn)電壓的增壓變換器電路布局和用于高輸入線(xiàn)電壓的回掃或SEPIC變換器電路布局之間切換該可切換的變換器部分。該配置開(kāi)關(guān)可以是以繼電器為基礎(chǔ)的機(jī)械開(kāi)關(guān)，也可以是，比如，固態(tài)開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，參閱以下結(jié)合附圖所作的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明就更顯而易見(jiàn)，附圖中圖1是常規(guī)增壓變換器應(yīng)用的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的可切換的增壓/SEPIC功率變換器的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的可切換的增壓/隔離SEPIC功率變換器的示意圖4按根據(jù)本發(fā)明的可切換的增壓/回掃功率變換器的示意圖。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例加以說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)就不再贅述，以免用不必要的細(xì)節(jié)影響了對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明。
再回到附圖，其中相同的標(biāo)號(hào)在所有圖中表示類(lèi)似或同樣的元件，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的可切換的增壓/SEPIC功率變換器的典型電路布局。
參閱圖2，當(dāng)開(kāi)關(guān)200在位置A導(dǎo)通(閉合)時(shí)，可切換增壓/SEPIC功率變換器配置成增壓變換器布局。在此種配置時(shí)，增壓變換器主要包括功率開(kāi)關(guān)202、電感204以及二極管206。當(dāng)開(kāi)關(guān)200在位置B導(dǎo)通時(shí)，形成了SEPIC變換器布局，主要包括功率開(kāi)關(guān)202、耦合的電感204和208、電容210以及二極管206。
參閱圖3，圖3示出一個(gè)可切換的增壓/隔離SEPIC功率變換器。此圖中，當(dāng)開(kāi)關(guān)300導(dǎo)通而開(kāi)關(guān)301不導(dǎo)通(斷開(kāi))時(shí)，形成增壓變換器布局，主要包括功率開(kāi)關(guān)302、電感304以及二極管306。當(dāng)開(kāi)關(guān)300不導(dǎo)通而開(kāi)關(guān)301導(dǎo)通時(shí)，形成了隔離SEPIC變換器布局，主要包括功率開(kāi)關(guān)302、電感304和308(二者耦合在一起并耦合到隔離變壓器312)，電容310以及二極管306。在此，電感308可以省略，代之以隔離變壓器312的磁化電感?？梢钥闯?，圖2和圖3的電路很類(lèi)似，但圖3的電路在SEPIC配置中通過(guò)隔離變壓器312提供對(duì)負(fù)載320的隔離。
如上述，當(dāng)輸入線(xiàn)電壓大約為120VAC時(shí)，將圖2和3的電路配置成增壓布局工作較有利，因?yàn)樵鰤鹤儞Q器提供較高的電路效率。但由于增壓變換器固有的輸出電壓限制，當(dāng)輸入電壓大約為277VAC時(shí)，要獲得低于峰值電壓的中間輸出電壓，例如225VDC，SEPIC變換器布局就更為有利。
在實(shí)現(xiàn)可切換的功率變換器時(shí)，有一些值得注意的實(shí)際電路設(shè)計(jì)的考慮。首先，功率因數(shù)校正(PFC)控制器225、325必須能對(duì)增壓和SEPIC布局完成功率因數(shù)校正。PFC控制IC最好在臨界導(dǎo)通模式下作用于每個(gè)變換器。臨界導(dǎo)通模式是處于連續(xù)導(dǎo)通模式和不連續(xù)導(dǎo)通模式的邊界。工作頻率可在每一輸入線(xiàn)電壓周期內(nèi)變化。功率開(kāi)關(guān)202、302在漏-源電壓波形通過(guò)零點(diǎn)(ZVS條件)的瞬間切換，這樣可將RF干擾減至最小。適用的PFC控制IC的一個(gè)實(shí)例是MotorolaMC34262(等效L65611D)。
另一設(shè)計(jì)考慮是增壓和SEPIC變換器布局都使用的共用電感204，304的值。共用電感204，304的良好設(shè)計(jì)對(duì)于電路工作頻率的適當(dāng)定中心是至關(guān)重要的。對(duì)于工作在臨界導(dǎo)通模式的增壓變換器，理想的電感值Lb(對(duì)應(yīng)于每個(gè)電感204和304)可用以下方程1計(jì)算Lb=VinLL2(V0-2·VinLL)2fbP0V0]]>方程1式中VinLL為低線(xiàn)輸入電壓V0為DC輸出電壓P0為輸出功率fb為切換頻率對(duì)于工作在臨界導(dǎo)通模式的SEPIC變換器，理想的電感值Ls(耦合的電感204和208，以及耦合的電感304和308)可用以下方程2計(jì)算Ls=(NV0)2P0fs[2·VinHLNV0+2·VinHL]2]]>方程2式中VinHL為高線(xiàn)輸入電壓V0為DC輸出電壓N為隔離變壓器312的匝數(shù)比(對(duì)于圖2的非隔離電路，N＝1)fs為切換頻率故，對(duì)于固定的電感值(即Lb＝Ls)，切換頻率比f(wàn)b/fs可合并方程1和2后如方程3所示計(jì)算fbfs=VinLL2(V0-2·VinLL)(NV0+2·VinHL)24(NV0)2VinHL2V0]]>方程3從方程3可知，對(duì)于適當(dāng)?shù)腣0、N、VinLL和VinHL的值，比值fb/fs可理想地接近于1。于是就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)理想的切換頻率范圍以適合于增壓和SEPIC電路布局。
這樣增壓和SEPIC布局間的切換必須取決于輸入線(xiàn)電壓。也就是說(shuō)，對(duì)于低的線(xiàn)輸入電壓，例如120VAV，開(kāi)關(guān)200必須在位置A導(dǎo)通，將變換器配置成增壓變換器電路布局。而對(duì)于高的線(xiàn)輸入電壓，例如277VAC，開(kāi)關(guān)必須在位置B導(dǎo)通，將變換器配置成SEPIC電路布局。同理，對(duì)于圖3的可切換增壓/隔離SEPIC變換器，對(duì)于低的線(xiàn)輸入電壓，開(kāi)關(guān)300必須導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)301不導(dǎo)通，以形成增壓變換器布局。在高的線(xiàn)輸入電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)300不導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)301導(dǎo)通，以形成隔離SEPIC布局。
本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員都會(huì)明白可有不同的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的布局切換功能。最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是工廠(chǎng)安裝跳線(xiàn)。也可采用涉及自動(dòng)切換方案的稍微復(fù)雜一些的實(shí)現(xiàn)方法。例如，可以采用能根據(jù)輸入線(xiàn)電壓來(lái)控制繼電器或固態(tài)開(kāi)關(guān)(比如晶閘管)的輸入電壓檢測(cè)電路。
另一典型實(shí)施例利用一熔斷器與電感208、308串聯(lián)來(lái)檢測(cè)通過(guò)的電流。最初熔斷器傳導(dǎo)從DC母線(xiàn)到電感208、308的電流，形成SEPIC(或隔離的SEPIC)變換器。當(dāng)輸入電壓高時(shí)，例如277VAC，該熔斷器完成此電路，形成了SEPIC變換器配置。但當(dāng)輸入端引入的是低線(xiàn)輸入電壓時(shí)，例如120VAC，流過(guò)熔斷器的電流就較大。在一定時(shí)間之后，增加的電流會(huì)導(dǎo)致熔斷器停止導(dǎo)電并斷開(kāi)電感208、308。然后檢測(cè)電感中的這種零電流狀態(tài)，以便觸發(fā)固態(tài)開(kāi)關(guān)或繼電器、分別建立電感204、304和二極管206、306之間的連接。
還有一個(gè)典型實(shí)施例利用電路開(kāi)關(guān)頻率信息。在此實(shí)施例中，電路起初也是配置成SEPIC(或隔離的SEPIC)變換器。變換器的切換頻率隨輸入的線(xiàn)電壓電平而變化。也就是說(shuō)，當(dāng)輸入的線(xiàn)電壓高時(shí)，其切換頻率比在輸入的線(xiàn)電壓低時(shí)要高。于是，當(dāng)檢測(cè)到低的切換頻率時(shí)，就發(fā)出控制信號(hào)改變固態(tài)繼電器或開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，從而將變換器的配置改變成增壓變換器。
現(xiàn)參閱圖4，圖4示出一個(gè)可切換增壓/回掃變換器。當(dāng)開(kāi)關(guān)400在位置A導(dǎo)通時(shí)，形成增壓變換器布局，主要包括功率開(kāi)關(guān)402、電感404a以及二極管406。當(dāng)開(kāi)關(guān)400在位置B導(dǎo)通時(shí)，形成了主要包括功率開(kāi)關(guān)402，變壓器404以及二極管406的回掃變換器。
在圖4的可切換增壓/回掃變換器中，對(duì)低的線(xiàn)輸入電壓，例如120V，最好將變換器配置成增壓布局。增壓變換器可大大改善電路效率。而在高的線(xiàn)輸入電壓，例如277VAC，由于增壓變換器的輸出電壓限制，變換器必須配置成回掃布局，以獲得中間的輸出電壓，如225VDC。
在實(shí)現(xiàn)可切換增壓/回掃變換器時(shí)，有一些值得注意的電路設(shè)計(jì)的考慮。PFC控制器425可如上述用MC34262來(lái)實(shí)現(xiàn)，參閱增壓/SEPIC變換器。每個(gè)變換器布局最好工作在臨界導(dǎo)通模式，在ZVS條件下高頻切換。
另一設(shè)計(jì)考慮是(變壓器404的)共用電感404a的值。電感404a的良好設(shè)計(jì)對(duì)于電路工作頻率的適當(dāng)定中心是至關(guān)重要的。對(duì)于工作在臨界導(dǎo)通模式的回掃變換器，理想的電感值Lf(電感404a)可用以下方程4計(jì)算Lf=(2VinHLNV0)2P0fk(NV0+2VinHL)2]]>方程4式中N為變壓器404的匝數(shù)比f(wàn)k為切換頻率增壓變換器的理想電感值Ls用上述方程1計(jì)算，其中Ls對(duì)應(yīng)于電感404a的電感。
故，對(duì)于固定的電感值(即Lf＝Ls)，切換頻率比f(wàn)b/fk可合并方程1和4后如方程5所示計(jì)算fbfk=VinLL2(V0-2VinLL)(NV0+2VinHL)24(NV0)2VinHL2V0]]>方程5開(kāi)關(guān)功能可利用上述對(duì)可切換增壓/SEPIC變換器的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這樣，利用一個(gè)可切換的功率變換器，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬輸入和/或輸出范圍的應(yīng)用最有效的功率變換器。利用每種變換器類(lèi)型的最佳特性并將它們組合成適當(dāng)?shù)呐渲?，電路效率可比單一布局電路，例如回掃和SEPIC變換器，大大提高。
本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員都會(huì)明白本發(fā)明還包括對(duì)上述實(shí)施例的多種變型。例如，本發(fā)明的切換功能可以利用與(例如)功率級(jí)元件和/或控制電路共用的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)，以減少成本，結(jié)構(gòu)更小巧。另外，在上述典型實(shí)施例的細(xì)節(jié)方面切換動(dòng)作和開(kāi)關(guān)數(shù)量都有限，本發(fā)明可包含任何數(shù)量的開(kāi)關(guān)/切換動(dòng)作。根據(jù)開(kāi)關(guān)/切換動(dòng)作，可以在電路布局中加入或取消任何數(shù)量的元件。
此外，可以利用各種導(dǎo)通模式使變換器部分工作，不僅僅限于臨界導(dǎo)通模式。例如，變換器部分可在連續(xù)導(dǎo)通模式，不連續(xù)導(dǎo)通模式，和/或三種模式的任意組合模式下工作。
還有，上述典型實(shí)施例說(shuō)明了分別用120V/277VAC的低線(xiàn)和高線(xiàn)輸入電壓來(lái)產(chǎn)生225VDC的中間DC輸出電壓，但電路元件，電路布局和開(kāi)關(guān)頻率特性都可以選擇，以適應(yīng)其他工作電壓，例如120V/240VAC輸入電壓。
雖然參考最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的說(shuō)明，但它們僅代表典型的應(yīng)用。因此，應(yīng)清楚的了解，在由所附的權(quán)利要求書(shū)定義的范圍內(nèi)，本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行許多改變。
權(quán)利要求
1.一種可切換的功率變換器，它包括接收AC輸入電壓并將所述AC輸入電壓整流的輸入部分；以及接收所述整流的AC輸入電壓并將所述整流的AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成中間DC輸出電壓的可切換的變換器部分；所述可切換的變換器部分包括至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)，后者可以根據(jù)所述AC輸入電壓的電壓電平在增壓變換器電路布局(202，204，206，302，304，306)和SEPIC(單端初級(jí)電感變換器)布局(202，204，208，210，206，302，304，308，312，310，306)之間切換(200，300，301)所述可切換的變換器部分。
2.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于所述可切換的變換器部分包括電源母線(xiàn)，它包括串聯(lián)的第一電感(204)、電容(210)和二極管(206)，所述電源母線(xiàn)通過(guò)所述第一電感(204)接收整流的AC輸入電壓，并通過(guò)所述二極管(206)輸出中間DC輸出電壓；連接在回路和所述電容(210)與所述第一電感(204)之間接點(diǎn)間的功率開(kāi)關(guān)(202)；與所述第一電感(204)磁耦合的第二電感(208)，它連接在所述回路和所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200)的第一端點(diǎn)之間；所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200)的第二端點(diǎn)，它連接到所述電容(210)和所述第一電感(204)之間的所述接點(diǎn)；所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200)的第三端點(diǎn)，它連接到所述電容(210)和所述二極管(206)間的接點(diǎn)；以及功率開(kāi)關(guān)控制電路(225)，它根據(jù)所述AC輸入電壓的電壓電平控制所述功率開(kāi)關(guān)(202)的功率切換、從而保持所述中間DC輸出電壓；其中，當(dāng)所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200)僅在所述第一和第三端點(diǎn)之間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器利用增壓變換器布局(202，204，206)工作，而當(dāng)所述配置開(kāi)關(guān)僅在所述第二和第三端點(diǎn)之間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器利用SEPIC布局(202，204，208，210，206)工作。
3.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于所述可切換的變換器部分包括電源母線(xiàn)，它包括串聯(lián)的第一電感(304)和電容(310)，所述電源母線(xiàn)通過(guò)所述第一電感(304)接收所述整流的AC輸入電壓，而所述電容(310)連接到所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(301)的第二端點(diǎn)；連接在回路和所述電容(310)與所述第一電感(304)之間的接點(diǎn)間的功率開(kāi)關(guān)(302)；與所述第一電感(304)磁耦合的第二電感(308)，它連接在所述回路和所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(301)的第一端點(diǎn)之間；所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(300)的第三端點(diǎn)，它連接到所述電容(310)和所述第一電感(304)之間的接點(diǎn)；變壓器(312)，其初級(jí)繞組與所述第二電感(308)并聯(lián)、次級(jí)繞組連接在二極管(306)和回路之間；所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(300)的第四端點(diǎn)，它連接到所述變壓器(312)的所述次級(jí)繞組和所述二極管(306)之間的接點(diǎn)；以及功率開(kāi)關(guān)控制電路(325)，它根據(jù)所述AC輸入電壓的電壓電平控制所述功率開(kāi)關(guān)(302)的功率切換、從而保持所述中間DC輸出電壓；其中，當(dāng)所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(300)僅在所述第三和第四端點(diǎn)間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器利用增壓變換器布局(302，304，306)工作，而當(dāng)所述配置開(kāi)關(guān)(301)僅在所述第一和第二端點(diǎn)之間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器部分利用SEPIC布局(302，304，308，312，310，306)工作。
4.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為120VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)工作，將所述可切換功率變換器切換成增壓變換器布局(202，204，206，302，304，306)；而當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為277VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)工作，將所述可切換功率變換器切換成SEPIC布局(202，204，208，210，206，302，304，308，312，310，306)。
5.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為120VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)工作，將所述可切換功率變換器部分切換成增壓變換器布局(202，204，206，302，304，306)；而當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為240V AC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)工作，將所述可切換功率變換器切換成SEPIC布局(202，204，208，210，206，302，304，308，312，310，306)。
6.如權(quán)利要求2所述的可切換功率變換器，其特征在于所述第一電感(204)的電感值Lb用以下方程計(jì)算Lb=VinLL2(V0-2·VinLL)2fbP0V0]]>式中VinLL為低線(xiàn)AC輸入電壓，V0為所述DC輸出電壓，P0為輸出功率，以及fb為所述可切換功率變換器的切換頻率。
7.如權(quán)利要求3所述的可切換功率變換器，其特征在于所述第一和第二電感(304，308)的總電感值Ls(所述第二電感(308)連接到所述第一電感(304))用以下方程計(jì)算Ls=(NV0)2P0fs[2·VinHLNV0+2·VinHL]2]]>式中VinHL為高線(xiàn)AC輸入電壓，V0為所述DC輸出電壓，N為所述變壓器的匝數(shù)比，以及fs為所述可切換功率變換器切換頻率。
8.如權(quán)利要求3所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)由導(dǎo)通跳線(xiàn)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)由輸入電壓檢測(cè)電路和電控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述輸入電壓檢測(cè)電路檢測(cè)所述AC輸入電壓的電壓電平并且根據(jù)所述電壓電平控制所述電控開(kāi)關(guān)。
10.如權(quán)利要求2所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200)包括連接在所述第一和第三端點(diǎn)之間的熔斷器，當(dāng)通過(guò)所述第二電感(208)的電流對(duì)應(yīng)于大約120VAC的所述AC輸入電壓時(shí)，所述熔斷器停止導(dǎo)通，以及設(shè)置在所述第二和第三端點(diǎn)之間的電控開(kāi)關(guān)，所述電子開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)通過(guò)所述第二電感(208)的電流，僅當(dāng)通過(guò)所述第二電感(208)的電流大約為零時(shí)，所述電子開(kāi)關(guān)才導(dǎo)通。
11.如權(quán)利要求3所述的可切換功率變換器，其特征在于至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(300，301)包括連接在第一和第二端點(diǎn)間的熔斷器，當(dāng)通過(guò)第二電感(308)的電流對(duì)應(yīng)于所述大約120VAC的AC輸入電壓時(shí)，所述熔斷器停止導(dǎo)通，以及放置在第三和第四端點(diǎn)之間的電控開(kāi)關(guān)(301)，所述電子開(kāi)關(guān)用來(lái)傳感通過(guò)第二電感(308)的電流，僅當(dāng)通過(guò)第二電感(308)的電流大約為零時(shí)，所述電子開(kāi)關(guān)才導(dǎo)通。
12.如權(quán)利要求1所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(200，300，301)由切換頻率檢測(cè)電路和電控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述切換頻率檢測(cè)電路檢測(cè)所述可切換功率變換器的切換頻率并根據(jù)所述切換頻率控制所述電控開(kāi)關(guān)，所述切換頻率根據(jù)所述AC輸入電壓而改變。
13.一種可切換功率變換器，它包括接收AC輸入電壓并將所述AC輸入電壓整流的輸入部分；以及接收所述整流的AC輸入電壓并將所述整流的AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成中間DC輸出電壓的可切換的變換器部分；所述可切換的變換器部分包括至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)，后者可以根據(jù)所述AC輸入電壓的電壓電平在增壓變換器電路布局(402，404a，406)和回掃變換器布局(402，404，406)之間切換所述可切換的變換器部分.
14.如權(quán)利要求12所述的可切換功率變換器，其特征在于所述可切換的變換器部分包括電源母線(xiàn)，它包括串聯(lián)的第一電感(404a)、至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)和二極管(406)，所述電源母線(xiàn)通過(guò)所述第一電感(404a)接收所述整流的AC輸入電壓，所述第一電感(404a)和二極管(406)分別連接到所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)的第一和第二端點(diǎn)；連接在回路和所述第一端點(diǎn)之間的功率開(kāi)關(guān)(402)；與所述第一電感磁耦合形成變壓器(404)的第二電感，它連接在所述回路和所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(404)的第三端點(diǎn)之間；功率開(kāi)關(guān)控制電路(425)，它根據(jù)所述AC輸入電壓的電壓電平來(lái)控制所述功率開(kāi)關(guān)(402)的功率切換、從而保持所述中間DC輸出電壓其中，當(dāng)所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)僅在所述第一和第二端點(diǎn)之間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器利用增壓變換器布局(402，404a，406)工作；而當(dāng)所述配置開(kāi)關(guān)僅在所述第二和第三端點(diǎn)之間導(dǎo)通時(shí)，所述可切換變換器利用回掃變壓器布局(402，404，406)工作。
15.如權(quán)利要求13所述的可切換功率變換器，其特征在于當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為120VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)工作，將所述可切換功率變換器切換成增壓變換器布局(402，404a，406)；而當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為277VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)工作，將所述可切換功率變換器切換成回掃變換器布局(402，404，406)。
16.如權(quán)利要求13所述的可切換功率變換器，其特征在于當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為120VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)工作，將所述可切換功率變換器切換成增壓變換器布局(402，404a，406)；而當(dāng)所述AC輸入電壓電平大約為240VAC時(shí)，所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)工作，將所述可切換功率變換器切換成回掃變換器布局(402，404，406)。
17.如權(quán)利要求14所述的可切換功率變換器，其特征在于所述第一電感(404a)的電感值Lf用以下方程計(jì)算Lf=(2VinHLNV0)2P0fk(NV0+2VinHL)2]]>式中VinHL為高線(xiàn)AC輸入電壓，V0為所述DC輸出電壓，N為所述變壓器(404)的匝數(shù)比，以及fk為所述可切換功率變換器的切換頻率。
18.如權(quán)利要求13所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)由導(dǎo)通跳線(xiàn)構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求13所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)由輸入電壓檢測(cè)電路和電控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述輸入電壓檢測(cè)電路檢測(cè)所述AC輸入電壓的電壓電平并根據(jù)所述電壓電平控制所述電控開(kāi)關(guān)。
20.如權(quán)利要求13所述的可切換功率變換器，其特征在于所述至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)(400)由切換頻率檢測(cè)電路和電控開(kāi)關(guān)構(gòu)成，所述切換頻率檢測(cè)電路檢測(cè)所述可切換功率變換器的切換頻率并根據(jù)所述切換頻率控制所述電控開(kāi)關(guān)，所述切換頻率根據(jù)所述AC輸入電壓而改變。
全文摘要
一種可切換功率變換器包括接收AC輸入電壓并整流該AC輸入電壓的輸入部分以及接收該整流的AC輸入電壓并將該整流的AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成中間DC輸出電壓的可切換的變換器部分。該可切換的變換器部分包括至少一個(gè)配置開(kāi)關(guān)，后者可在用于低輸入線(xiàn)電壓的增壓變換器布局和用于高輸入線(xiàn)電壓的回掃或SEPIC變換器電路布局之間切換該可切換功率變換器。
文檔編號(hào)H02M1/42GK1418395SQ01806749
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
發(fā)明者張勁, G·W·布魯寧, A·赫爾南德茲 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司