專利名稱：由交流電源供電的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了電壓變換器領(lǐng)域，更具體而言是將交流電壓轉(zhuǎn)換為連續(xù)電壓或直流電壓這一領(lǐng)域。更確切地說，本發(fā)明涉及了測量最小輸入電壓的裝置和方法，變壓器TR1的電流主要由兩個填谷電路12，14中的電容供給。
IEC1000-3-2是公開由交流電壓源向等級為A的裝置供電的電壓輸入和電流輸入特性的標準。這樣的裝置在DE-A-4 243 943和其他的一些出版物中進行了詳述。這些出版物中描述的電路包括一個電容，當電源電壓絕對值超過電容上的電壓時對該電容充電，當電源電壓絕對值低于該電壓時該電容放電。
另一個實現(xiàn)上述標準要求的裝置在文章“具有快速調(diào)節(jié)輸出電壓功能的單階隔離功率因數(shù)調(diào)整器的新家族”中論述了，作者R．Rdell，L．Balogh，N．O．Sokal，PESC94，第1137-1144頁。該文獻主要涉及了如何將兩個開關(guān)合并成一個開關(guān)。該文獻公開了一些不同的變換器電路。這些電路之一是一個電壓變換器，它包括整流橋，其一個輸出端接線圈，該線圈依次地接到填谷電路。填谷電路連接到一個有三個繞組的回掃變換器?？煽亻_關(guān)連接在整流橋的另一輸出端和線圈與填谷電路的結(jié)點之間。該電路的功能是當開關(guān)關(guān)斷時，電源電壓向兩個電容充電。當開關(guān)閉合時，線圈的一端接地，整個電源的電壓在此刻加到線圈之上。兩個電容同時并聯(lián)地通過它們相應(yīng)的繞組放電，這樣在第三個繞組上產(chǎn)生一個電壓，該電壓用來產(chǎn)生直流電壓。在該電路中，線圈是以間斷導通方式(DCM)驅(qū)動的，換句話說，它將存儲的所有能量傳送到兩個電容上。如果繞組以連續(xù)導通方式(CCM)工作，并且變換器連接到只吸收少量電流的負載上，那么電容的放電速度不會與其通過線圈充電的速度相同。這使得電容上有升壓，相應(yīng)地影響了控制開關(guān)的脈寬。電容上電壓可能會很大，需要使用大容量和大功率電容，或需幾個備用電容。另一方面，還需要大電壓保護以限制該電壓。這些方法所描繪的電路相對昂貴。這個問題還可以通過進一步使用控制回路來調(diào)整，雖然這個方法需要進一步控制開關(guān)，該開關(guān)與第一個開關(guān)比較需要不同的控制。這也增加了裝置的費用。
本發(fā)明通過以下事實解決了這個問題，即在變換器中包括變壓器，至少一個電感，至少一個填谷電路來獲得大功率因數(shù)，并且同時，在小負載情況下的連續(xù)導通方式很好地實現(xiàn)了由交流電源向以IEC1000-3-2為標準的裝置提供輸入電壓和輸入電流的要求。
通過在變壓器初級繞組相同的電流回路中連接一個可控開關(guān)的方法來解決這個問題，這樣，傳送到初級繞組的能量不只來自于填谷電路而且通過電感器來自電源。這使得向填谷電路中的電容充電的電壓在小負載和連續(xù)導通方式下可控制，使其不會過大。
本發(fā)明的目的是提供一個由交流電源供電的電路和方法，該方法可提供大功率因數(shù)并實現(xiàn)了IEC1000-3-2標準要求的輸入電壓和輸入電流的特性，其功能在連續(xù)導通方式和小負載情況下可很好實現(xiàn)。
本發(fā)明的電路裝置包括至少一個連接在整流橋和第一填谷電路之間的電感，和一個變換器。變換器包括一個變壓器，該變壓器的初級繞組在這樣一個回路中，即由整流橋的一個輸出端連接到電感和填谷電路之間的結(jié)點。該回路還包括一個可控開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，當電源電壓的絕對值大于或等于最大過渡電壓時，向含有一個初級繞組的變換器供能的方法包括幾個步驟。在電源的正半周期時，過渡電壓包括第一電容串聯(lián)電路中至少一個第一電容上的電壓。第一電容還包括在第一填谷電路中，該電路包括至少兩個電容。在第一填谷電路中的每個這樣的電容還包含于相應(yīng)的電容串聯(lián)電路中。在電源的正半個周期里，該方法包括以下幾步a1)向至少一個電感，和任選的第一填谷電路中串聯(lián)的電容提供能量，d1)由電源通過電感向初級繞組供能，其與初級繞組上的電壓有關(guān)，并且由獲得最大過渡電壓的所有電容串聯(lián)電路并聯(lián)地向初級繞組供能，這樣由電源提供的能量總量與初級繞組上的電壓有關(guān)。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一個裝置和方法，即提供給變換器一個軟模式，通過這種方法使輸入電流產(chǎn)生較少的諧波，更有效地給變換器供能。
本裝置還包括一個第三電容，它并聯(lián)在前述的回路中。
在本方法中，步驟a1)還包括給不含于填谷電路中的第三電容供能，當?shù)谌娙萆系碾妷焊哂谧畲筮^渡電壓時，還有步驟b1)，它包括由第三電容和由電源通過電感向初級繞組供能，直到第三電容上的電壓降至最大過渡電壓。步驟d1)還包括由電容串聯(lián)電路與第三電容并聯(lián)地提供能量。
本發(fā)明的另一目的是提供一個裝置，該裝置根據(jù)前述的原則實現(xiàn)其功能，當一個電源的電壓值約為另一個電源的電壓值的一半時，由兩個互補的不同的交流電壓源傳送給變換器基本上相同的電壓。
本目的可以由這樣一個發(fā)明裝置實現(xiàn)，即該裝置在整流橋的另一輸出端和回路之間連接第二個電感，在第一填谷電路的第二端和回路與第二電感的結(jié)點之間至少連接一個第二填谷電路，在整流橋輸入端和兩個填谷電路的結(jié)點之間再連接一個開關(guān)。
本發(fā)明的優(yōu)點是發(fā)明的裝置中填谷電路上的電壓通過第一和可選的第二電感上的電流控制，這樣在小負載和連續(xù)工作方式下電壓不會波動。
另一優(yōu)點是發(fā)明的裝置中的變壓器只有兩個繞組，不需要有大電壓保護或附加電容來保護電路過量程，當裝置工作于小負載連續(xù)導通方式下，該裝置較價廉。
填谷電路由一些電容組成，它們以這樣的方式連接，即所有電容彼此串聯(lián)地同時充電，但當每個電容上的電壓相同時，它們并聯(lián)地放電。電容串聯(lián)電路是由電容組成的電路，其中每個電容包含于相應(yīng)的填谷電路中。電容串聯(lián)電路可以只包含一個電容或包含幾個電容。最大過渡電壓是指電容串聯(lián)電路中的一個電容或所有電容上的電壓高于或等于其他電容串聯(lián)電路上相應(yīng)電壓的電壓。
本發(fā)明的詳述參照相應(yīng)的附圖，其中

圖1的電路圖說明了本發(fā)明電路的第一個實施方案。
圖2A所示曲線說明了圖1的電路中的可控開關(guān)上的電壓在開關(guān)頻率下隨時間的變化。
圖2B所示曲線說明了與圖2A的電壓相應(yīng)的電流隨時間的變化。
圖2C所示曲線說明了圖1所示的第三電容上的電壓隨時間的變化，這些曲線對應(yīng)圖2A和圖2B所示的曲線。
圖3A所示的曲線說明了在電源頻率下由交流電源向圖1的電路供電的全波整流輸入電壓和輸入電流隨時間的變化。
圖3B所示的曲線說明了在電源頻率下電源的全波整流輸入電壓和第三電容上的電壓隨時間的變化。
圖4的電路圖說明了本發(fā)明的裝置的第二個實現(xiàn)方案。
圖1說明了本發(fā)明的裝置的第一個實現(xiàn)方案。該裝置包括整流橋D1，其兩個輸入端接交流電源，得到輸入電壓Vin。整流橋D1的一個輸出端經(jīng)過電感L1接到填谷電路10的第一端，另一輸出端接填谷電路10的第二端。電感L1也稱為泵式扼流圈，最好由線圈構(gòu)成，填谷電路或相應(yīng)的充放電電路包括串聯(lián)充電并聯(lián)放電的電容。在本實現(xiàn)方案中，填谷電路10包括第一電容C1，它經(jīng)過第一二極管D3與第二電容C2連接。第一電容C1連接到填谷電路10的第一連接端，第二電容C2接電路的第二連接端。第二二極管D2連接在填谷電路的第一連接端和第一二極管D3與第二電容C2的結(jié)點之間，第三二極管D4連接在填谷電路10的第二連接端和第一電容C1與第一二極管D3的結(jié)點之間。當整流橋D1輸入端上的電壓的絕對值和電感L1上的電壓之和大于第一電容C1和第二電容C2上的電壓之和時，兩個電容為串聯(lián)，而當該電壓低于相應(yīng)的電容C1和C2上的電壓時，兩個電容接為并聯(lián)。
第三電容C3接在填谷電路10的兩端，第三電容C3并聯(lián)接于回路中。該回路包括變壓器TR1的初級繞組和可控開關(guān)SW1?？煽亻_關(guān)SW1最好為PWM可控的三極管。變壓器TR1的次級繞組的兩端接第四二極管D5和與其串聯(lián)的第四電容C4之間。變壓器TR1、第四二極管D5和第四電容C4一起組成了一個回掃型變壓器。當該裝置與交流電壓源連接時，在整流橋D1輸入端得到電壓Vin。當電壓Vin與填谷電路10中連接的二極管D2，D3，D4相同時，電壓使裝置中的輸入電流Iin升高，該電流以箭頭表示在整流橋D1和電感L1之間。輸入電流Iin主要流向第一電容C1和第二電容C2，并由電容C1，C2的電流給變壓器TR1，D5和C4供能，這樣在第四電容C4兩端得到直流電壓Vout，C4用來給連接于該發(fā)明的電路的負載提供電流。圖1中還示出了第三電容C3上的電壓VC3和流經(jīng)可控開關(guān)SW1的電流ISW1和可控開關(guān)SW1上的電壓VSW1。這些參數(shù)將在下面敘述電路功能時詳細敘述。
圖2A所示為變換器在恒定頻率下幾組互補的不同幅度的輸入電壓情況下，可控開關(guān)SW1上的電壓VSW1與時間t的關(guān)系。在圖中兩個電壓電平以虛線表示，最大輸入電壓U在上方顯示，最大輸入電壓的一半1／2U在下方顯示。該圖說明了開關(guān)SW1導通和關(guān)斷的開關(guān)結(jié)果。當開關(guān)導通時，電壓為0V，當開關(guān)關(guān)斷時，開關(guān)上有相對高的電壓。由圖中可見，由于PMW可控，開關(guān)的電流導通時間隨著開關(guān)上的電壓Vsw1變化。當開關(guān)為關(guān)斷時，由于存在回掃變換器的輸出電壓的鏡象結(jié)果產(chǎn)生的附加分布電壓，使開關(guān)SW1上的電壓Vsw1有時高于最大輸出電壓U。當開關(guān)為關(guān)斷，電壓首先瞬間立即增加到超過電壓源輸出電壓的最大值一半1／2U，然后隨著時間以一定的曲線線性地增加。電壓線性增加之后是第三電容C3放電，下面將詳述。
圖2B所示的是在不同的開關(guān)導通時間下流經(jīng)可控開關(guān)的電流Isw1與時間t的關(guān)系。只有當開關(guān)導通時，可控開關(guān)SW1導通，在每個周期內(nèi)，由每個電流脈沖向變換器傳遞的能量總量基本相同。
圖2C所示為第三電容C3上的電壓VC3與時間t的關(guān)系。圖中所示是該電壓的最大值在電源的最大電源電壓一半1／2U和最大電壓U之間的變化，雖然在實際中由于第一電感L1上存儲了能量，可能會使電壓稍高于U。除了圖2A中由于有鏡像分布的結(jié)果存在了較高電平，當開關(guān)SW1電流導通時，第三電容C3上的電壓VC3較慢地降到最大輸入電壓的一半1／2U，而開關(guān)SW1上的電壓立即降為0V，由于存在這一特性使圖2A和2C中的電壓曲線有所不同。
所有曲線顯示了與可控開關(guān)SW1開和關(guān)情況下的不同時間間隔的關(guān)系，這些時間點在所有的圖中以垂直的虛線表示。圖中所示的時間間隔比電壓源的時間周期短。相應(yīng)地，為了說明在不同的恒定輸入電壓值情況下的變化，圖中還示出了一些不同的電壓和電流曲線。
圖3A說明了交流電壓源的輸入電壓絕對值(Vin(和輸入電流Iin隨時間的變化。當然，這一絕對值就是整流橋的輸出端上得到的電壓值。輸入電壓絕對值在圖中以虛線表示，輸入電流絕對值以實線表示。耗電電流相對較大，導致較大的功率因數(shù)，本文中的功率因數(shù)約為0．92，圖中還以點線示出了最大電源電壓電平U和最大電壓的一半1／2U。圖3B示出了相同的輸入電壓的絕對值和電容C3上的電壓VC3與時間的關(guān)系。與圖2不同，圖3所示為電壓源的頻率間隔下的電容C3上的電壓VC3隨時間的變化，即圖中示出了電壓的周期T，其中圖2C中所示的電壓變化在圖3B中以垂直的虛線表示。圖2和圖3中所示的所有曲線在裝置中連接一個相同的負載。
圖1中的裝置的功能描述可參照圖2和圖3。
圖1中所示的第一和第二電容C1和C2有相同的電容值，且比C3的電容值大得多。例如，C3的電容值比第一和第二電容的電容值小1000倍。假設(shè)裝置工作于穩(wěn)定方式，換句話說，第一和第二電容C1和C2都已充電到電源的最大電壓值的一半，電路將根據(jù)以下相互連續(xù)的步驟工作a1)當電源電壓的絕對值(Vin(大于電源電壓的最大值的一半1／2U，并且開關(guān)SW1關(guān)斷時，電源向裝置供給電流。第三電容C3和可能還有第一和第二電容C1和C2直接由電源的能量和早先存儲在電感L1上的能量充電。當電源電壓的絕對值(Vin(足夠大，其與L1上的電壓的總和高于第一和第二電容C1和C2上的電壓時，第三電容C3將充電至該電壓值，并且第一二極管D3導通向第一和第二電容C1和C2充電，如圖2C中上方的三條電壓曲線所示。當輸入電壓的絕對值(Vin(在最大輸入電壓一半1／2U和最大輸入電壓U之間時，第一和第二電容C1和C2被放開，只有第三電容C3被充電，如圖2C中下面第二條曲線所示。
a2)當開關(guān)SW1導通時，變壓器TR1最初吸收的電流來自于電源并經(jīng)過第一電感L1和第三電容C3。第三電容C3上的電壓VC3下降。如果VC3上的電壓保持為足夠高，即不會降到最大輸入電壓的一半1／2U，那么，能量只由電源經(jīng)電感L1和第三電容C3傳向變壓器TR1和變換器，如圖2C中上方的兩條電壓曲線所示。
b)另一方面，如果電壓VC3在開關(guān)SW1的狀態(tài)再次改變以前降到最大電源電壓一半1／2U，如圖2C中的第二、第三條曲線所示，第二和第三二極管D2和D4將導通，第一和第二電容C1和C2也將向變壓器TR1傳送電流。
變壓器所需的電流量與跨接在第四電容C4的兩端的負載大小有關(guān)，并且第三電容C3上的電壓下降速度隨其變化。對應(yīng)于電源電壓絕對值(Vin(和第三電容上的電壓VC3之間的差電壓加在第一電感L1上。該電壓的最大值為電源電壓最大值的一半1／2U。這樣，能量存儲在第一電感L1上并且該能量或該能量的一部分隨后給C1、C2和C3三個電容充電。該能量將根據(jù)第三電容C3上的電壓即變換器輸入上的電壓變化，并且當可控開關(guān)SW1關(guān)斷時，電容C3上的電壓VC3越高，該值將降低。當然，電壓VC3與電容C3上的電流量有關(guān)。這防止了向C1、C2、C3三個電容充電的電壓波動。
當輸入電壓的絕對值(Vin(瞬時地低于最大輸入電壓的一半1／2U時，電源的能量不傳送出，如圖3A和圖3B所示。在整個的開關(guān)周期內(nèi)第二和第三二極管D2和D4保持導通，第一和第二電容C1、C2并聯(lián)。當可控開關(guān)SW1為導通時，由第三電容C3和并聯(lián)的第一和第二電容C1、C2向變壓器TR1傳遞能量。這樣，第三電容C3上的電壓將保持為最大輸入電壓的一半1／2U，如圖3B和圖2C中最下方的曲線所示。
正如圖3A中所見的，輸入電流的特性很好地滿足了標準IEC1000-3-2的要求。
正如上面提到的，圖3B說明了圖2B中所示的電壓在電源頻率下相應(yīng)的電壓值。正如圖中可見到的，當輸入電壓低于1／2U時，第三電容C3上的電壓VC3基本恒定在最大輸入電壓的一半1／2U。同時，當輸入電壓絕對值大于最大輸入電壓一半1／2U時，第三電容C3上的電壓VC3由最初的最大輸入電壓一半1／2U的這一最低值相對緩慢地變化到最大電源電壓一半1／2U和稍大于最大輸入電壓U之間的較高值。電壓值會高于最大輸入電壓U的原因是電感L1將電壓推到高于此電壓的電壓值。電壓VC3在這些不同的值之間變化相對快，如垂直的虛線所示。電壓的最低值在一半周期T／2的中間位置有一波峰，即電壓上升到高于最大輸入電壓的一半。該波峰的特性與第三電容C3的大小有關(guān)。C3值大，波峰較寬，C3較小，波峰較小。在一些情況下，第三電容C3可以省去。這樣就沒有波峰，電壓將立刻降到最大輸入電壓的一半1／2U。圖2C所示的相應(yīng)的曲線的特性也會不同。當導通開關(guān)SW1時，對應(yīng)于VC3的電壓將立即降到最大輸入電壓的一半。
本發(fā)明的裝置的另一可想到的變化是，第一和第二電容不是相同的，而是有不同的電容值。這樣，由于電容上有不同的電壓值，一個電容將在另一個之前導通。其結(jié)果是在上述方法中的步驟b1)和d1)之間增加了步驟c1)。該步驟c1)是當?shù)谌娙萆系碾妷航档?例如)第一電容上的最大過渡電壓時，第一電容和第三電容并聯(lián)導通，直到第一電容上的電壓(和第三電容上的電壓)由于第一電容導通降到第二電容上的電壓之后，第一、第二、第三電容并聯(lián)地給負載供電。
另一個變化是填谷電路包含幾個電容，它們串聯(lián)充電，并聯(lián)放電。例如，當?shù)谝欢O管連接在第二電容C2和填谷電路10的第二個接點之間且串聯(lián)一個電容，并且當?shù)诙偷谌O管分別由填谷電路的第一、第二接點接到第一二極管和電容之間的結(jié)點和第二電容C2和第一二極管之間的結(jié)點時，填谷電路的三個電容串聯(lián)充電，并聯(lián)放電。
當然，填谷電容同樣地可包含更多的電容。但是，當三個電容大小一樣或電容值一樣時，該電路中第三電容C3上的電壓在電源的最大電壓和最大電壓的三分之一之間變化。但是如果用四個電容，其電壓將在最大電源電壓和最大電壓的1／4之間變化，以此類推。
當然，在填谷電路中可以用三個或更多個不同電容值的電容。
另外，可以在整流橋兩輸出端增加一個濾波電容以防止來自電源的紋波。
圖4說明了本發(fā)明的進一步的實施方案。該裝置用于歐洲和美國供電網(wǎng)，在兩種情況下傳送給變壓器TR1的電流基本相同。如圖1所示的實施方案，本裝置包括一個整流橋D1，它的一個輸出端經(jīng)第一電感L2連接到第一填谷電路12的第一端。類似于圖1中的填谷電路10，填谷電路12包括兩個電容C5，C6和三個二極管D7，D6和D8，它們分別對應(yīng)于第一、第二電容C1、C2和第一、第二和第三二極管D3，D2和D4。第二填谷電路14的第一端接第一填谷電路12的第二端，其中第二填谷電路14與第一填谷電路12相似，包括兩個電容C7和C8和三個二極管D10、D9和D11，它們對應(yīng)于第一、第二電容C1和C2，和第一、第二、第三二極管D3、D2和D4。第二填谷電路14的第二端經(jīng)第二電感L3與整流橋D1的第二輸出端相連。電感L2和L3可繞在同一鐵芯上。第三電容C3接在第一填谷電路12的第一端和第二填谷電路14的第二端之間，它比填谷電路12、14中的電容小得多。包含變壓器TR1初級繞組和可控開關(guān)SW1的回路與第三電容C3并聯(lián)耦合。類似于圖1的變壓器，變壓器TR1包括一個回掃型變換器，它也包括一個二極管D5和電容C4。第二開關(guān)SW2也接在整流橋D1的輸入端和第一、第二填谷電路12、14的結(jié)點之間。
圖4所示的裝置的功能將敘述如下。第二開關(guān)SW2為一個手動開關(guān)，當裝置連接到以前未設(shè)置的電壓源時，它可改變位置或狀態(tài)。當裝置連接到歐洲供電網(wǎng)時，第二開關(guān)SW2關(guān)斷，當其連接美國供電網(wǎng)時，第二開關(guān)導通。
當?shù)诙_關(guān)SW2關(guān)斷時，裝置的功能與圖案所描述的電路相同，其中第一、第二填谷電路12、14的功能與單個的填谷電路相同。填谷電路中的所有電容串聯(lián)充電，雖然當電容放電時，第二填谷電路中的電容C8、C7彼此并聯(lián)放電，但是它們與第一填谷電路12中的電容C5、C6串聯(lián)，而且C5、C6也彼此并聯(lián)放電?？梢?，雖然第一填谷電路中的每個電容與第二填谷電路中的相應(yīng)電容一起組成了電容串聯(lián)電路，但是，這些電容串聯(lián)電路彼此并聯(lián)放電，與圖1中的電容放電的方法相同。當這個觀點應(yīng)用于第一實施方案時，可以這樣說，第一實施方案包括幾個電容串聯(lián)電路，但是每個電容串聯(lián)電路只包含一個電容。
當?shù)诙_關(guān)SW2導通時，電路的工作稍有不同。例如，在電源周期的第一個半周期內(nèi)，第一填谷電路12激活，在電源周期的第二個負半周期內(nèi)，第二填谷電路14激活。如果第一填谷電路12以靜態(tài)方式激活，第二填谷電路14恒定輸出的電壓為最大輸入電壓的一半。第一填谷電路12中的每個電容充電到最大輸入電壓一半的電壓值，當輸入電壓基本達到最大值時，這些電容充電，當輸入電容為最大輸入電壓的一半時，電容放電。雖然輸入電壓的關(guān)系不同，第三電容C3上的電壓變化特性與圖2和圖3中敘述的相同。電壓在輸入電壓峰值的1．5倍的最大電壓值和約等于輸入電壓的峰值電壓之間變化。當輸入電壓高于最大輸入電壓的一半時，裝置以下面幾個步驟順序工作a1)當?shù)谝婚_關(guān)SW1關(guān)斷時，第三電容C3和可能還有第一填谷電路12中的電容C5、C6由主電網(wǎng)經(jīng)兩個電感L2和L3充電。
b1)當?shù)谝婚_關(guān)SW1導通時，第三電容C3及電源經(jīng)電感L2和L3向變壓器TR1提供電流。
d1)當?shù)谌娙軨3上的電壓降為近似于第一填谷電路12中電容上的電壓與第二填谷電路14中的電容上的電壓之和時，變換器由主電網(wǎng)經(jīng)兩個電感L2、L3供電，還由第三電容和兩個填谷電路中的所有電容供電，其供電特性就是當?shù)诙_關(guān)SW2關(guān)斷時，裝置中的兩個填谷電路中所有電容的放電的方式。
當輸入電壓低于最大輸入電壓的一半并大于零時，變壓器TR1供電電流主要來自兩個填谷電路12、14中的電容。
當輸入電壓低于0V并且低于最小輸入電壓一半時，裝置按下列步驟工作a2)當?shù)谝婚_關(guān)SW1關(guān)斷時，第三電容C3和可能還有第二填谷電路中的電容C7、C8由主電網(wǎng)經(jīng)兩個電感L2和L3充電。
b2)當?shù)谝婚_關(guān)SW1導通時，變壓器TR1由第三電容C3及電源經(jīng)電感L2和L3提供電流。
d2)當?shù)谌娙軨3上的電壓降到約等于第一填谷電路12中的電容電壓與第二填谷電路14中的電容電壓之和時，變換器由主電網(wǎng)經(jīng)兩個電感12、13供電，還由第三電容和第一、第二填谷電路中的所有電容供電，其供電特性就是當?shù)诙_關(guān)SW2關(guān)斷時，裝置中的兩個填谷電路中所有電容的放電的方式。
當輸入電壓低于0V和小于最小輸入電壓的一半時，變壓器TR1的電流主要由兩個填谷電路12、14中的電容供給。
當然，圖4中說明的裝置可以用圖1裝置中提及的同樣的方法改變，但是，如果該實施方案用HF濾波電容，在整流橋D1的輸出端接兩個串聯(lián)電容，其中兩個電容之間的結(jié)點連接到整流橋D1的輸入端，該端與第二開關(guān)SW2連接。而且，在整流橋輸出端之間還可連接多于兩個填谷電路。很顯然，本發(fā)明不限制只使用回掃式變換器這一類型，其他類型的變換器也可用，如推挽式變換器或前向式變換器。
圖4裝置的更進一步的變化，即除去第二開關(guān)SW2和與其連接的整流橋的接腿。這樣，兩個填谷電路的結(jié)點直接與交流電壓源的一端相連。
很顯然，最后所述的電路不局限于美國供電網(wǎng)。
權(quán)利要求
1．一種由交流電壓源供電的裝置，包括整流橋(D1)和變換器(TR1，D5，C4)，其中第一電感(L1，L2)連接在整流橋的第一輸出端和第一填谷電路(10；12)或相應(yīng)的充放電電路的第一端，充放電電路包括至少兩個電容(C1，C2；C5，C6)，當電容上的電壓相同時，它們串聯(lián)充電，并聯(lián)放電，其中變換器包括有初級繞組的變壓器(TR1)，其特征在于初級繞組與一回路耦合，該回路由整流橋(D1)的第二輸出端和電感(L1；L2)與填谷電路(10；12)之間結(jié)點相連，回路還包括一個可控開關(guān)(SW1)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特性在于回路與第三電容(C3)并聯(lián)。
3．根據(jù)上述任一權(quán)利要求的裝置，其特征在于第二電感(L3)連接在整流橋(D1)的第二輸出端和回路之間，裝置中的至少一個第二填谷電路(14)連接在第一填谷電路(12)的第二端和回路與第二電感的結(jié)點之間，電路中另一開關(guān)(SW2)連接在整流橋的一個輸入端和兩個填谷電路的結(jié)點之間。
4．根據(jù)上述任一權(quán)利要求的裝置，其特征在于填谷電路(10，12，14)包括一串聯(lián)電路，它在填谷電路兩端之間，至少包括第一、第二電容(C1，C2；C5，C6，C7，C8)，它們通過第一二極管(D3；D7；D10)連接，填谷電路還至少包括第二二極管(D2；D6；D9)，它連接在第一端和第一二極管與第二電容的結(jié)點之間，第三二極管(D4；D8；D11)連接在第二端和第一電容與第一二極管結(jié)點之間。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于串聯(lián)電路包括另一電容，它經(jīng)第一二極管連接到第二電容上，第二二極管連接在第一端和第一二極管與另一電容之間的接點上。
6．一種當電源電壓的絕對值大于或等于包括第一電容串聯(lián)電路中至少一個第一電容(C1，C5)上的電壓在內(nèi)的最大過渡電壓時，當電源電壓有一正半周時，由交流電壓源向變換器(TR1，D5，C4)中的變壓器(TR1)的初級繞組供電的方法，其中第一電容還包括在第一填谷電路(10，12)或相應(yīng)的充放電電路中，第一填谷電路包括至少兩個電容(C1，C2；C5，C6)，每個電容包括在相應(yīng)的電容串聯(lián)電路中，該方法包括以下幾步a1)在所述正半周期中，電源向至少一個電感(L1；L2，L3)和可能存在的第一填谷電路中的串聯(lián)電容(C1，C2，C5，C6)供能，其特征在于在同樣的正半周期內(nèi)還有步驟d1)，即電源經(jīng)電感(L1；L2，L3)向初級繞組供電并與變壓器(TRl)初級繞組上的電壓(VC3)有關(guān)，它與具有最大過渡電壓的所有電容串聯(lián)電路并聯(lián)，所以電源供電的總能量與變壓器(TRl)的初級繞組上的電壓(VC3)有關(guān)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于步驟a1)包括當電容上電壓的總和大于電源電壓加電感電壓時，向電容供電。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于步驟b1)包括當初級繞組上的電壓(VC3)基本等于電容串聯(lián)電路上的整個電壓時，該電容串聯(lián)電路向初級繞組供能，由此獲得最大過渡電壓。
9．根據(jù)權(quán)利要求6-8之一的方法，其特征在于每個電容串聯(lián)電路只有一個電容時，該方法還包括步驟c1)，該步驟中如果在第一正半周內(nèi)只有第一電容串聯(lián)電路有最大過渡電壓，那么由電源經(jīng)電感(L1；L2，L3)和由第一電容串聯(lián)電路(C1)向初級繞組供能，直到第一電容上的電壓降至相應(yīng)的電容串聯(lián)電路上的電壓，該電壓為新的最大過渡電壓。
10．根據(jù)權(quán)利要求6-9之一的方法，其特征在于步驟a1)還包括向第三電容(C3)供能，C3不包括在任何填谷電路中，該方法還包括步驟b1)，即在正半周內(nèi)，當?shù)谌娙萆系碾妷焊哂谧畲筮^渡電壓時，第三電容及電源經(jīng)過電感向初級繞組供能，直到第三電容上的電壓降至最大過渡電壓，在正半周內(nèi)由一個或多個電容串聯(lián)電路供能的步驟還包括同時向并聯(lián)的第三電容供能。
11．根據(jù)權(quán)利要求6-8之一的方法，其特征在于每個電容串聯(lián)電路還包括第二填谷電路(14)中的一個電容，第二個填谷電路包括至少兩個電容(C7，C8)，其中最大過渡電壓包括第一電容(C5)上的電壓加上第二電容(C7)上的電壓，其中步驟a1)包括向第一和第二填谷電路(12，14)中的電容串聯(lián)地提供電流。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于步驟c1)中在第一正半周內(nèi)只有第一電容串聯(lián)電路(C5，C7)上的電壓存在最大過渡電壓，那么，電源經(jīng)電感(L1，L3)和第一電容串聯(lián)電路向初級繞組供能直到第一電容串聯(lián)電路上的電壓降至該電容串聯(lián)電路的另一電容上的相應(yīng)電壓時，該電壓將成為新的最大過渡電壓。
13．根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于步驟a1)還包括向第三電容(C3)供能，該電容不包括在任何填谷電路中；該方法中包括步驟b1)，即當在正半周內(nèi)第三電容上的電壓高于最大過渡電壓時，第三電容向初級繞組供能并且電源經(jīng)過電感向初級繞組供能直到第三電容上的電容降至最大過渡電壓，由電源供能的步驟包括同時由第三電容并聯(lián)供能。
14．根據(jù)權(quán)利要求6-13之一的方法，其特征在于在電源電壓的第二個負半周內(nèi)，最大過渡電壓產(chǎn)生在正半周內(nèi)有最大過渡電壓的相同電容或電容組上，負半周內(nèi)實現(xiàn)的所有步驟與正半周相同。
15．根據(jù)權(quán)利要求6-8之一的方法，其特征在于正半周內(nèi)的最大過渡電壓包括第一電容(C5)上的電壓；每個電容串聯(lián)電路包括第一填谷電路(12)中的一個電容和第二填谷電路(14)中的一個電容；在電源的負半周期內(nèi)，最大過渡電壓包括第二填谷電路(14)中的第二電容(C7)上的電壓，該電路包括至少兩個電容(C7，C8)，其中第二電容包含于第一電容串聯(lián)電路中，在該方法中在負半周內(nèi)，包括以下步驟a2)電源向至少一個電感(L2，L3)和向可能存在的第二填谷電路中的電容串聯(lián)供電，隨后的步驟d2)，由電源經(jīng)電感(L2，L3)向初級繞組供能，并與并聯(lián)在得到最大過渡電壓的所有電容串聯(lián)電路上的變壓器(TR1)的初級繞組上的電壓(VC3)有關(guān)，這樣由電源供給的總能量與變壓器(TR1)的初級繞組上的電壓(VC3)有關(guān)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于步驟a2)包括當這些電容上的電壓之和的絕對值大于電源電壓的絕對值加上電感上的電壓，向第二填谷電路(14)中的電容(C7，C8)供能。
17．根據(jù)權(quán)利要求15或16的方法，其特征在于步驟b2)包括當初級繞組(VC3)上的電壓基本上等于具有最大過渡電壓的電容串聯(lián)電路的整個電壓時，由該電容串聯(lián)電路向初級繞組供能。
18．根據(jù)權(quán)利要求15-17中之一的方法，其特征在于還有步驟c2)，該步驟中在負半周內(nèi)，只有第二電容(C7)有最大過渡電壓，電源經(jīng)電感(L1；L2，L3)向初級繞組供能，并且第一電容串聯(lián)電路向初級繞組供能，直到第二電容上的電壓降至第二填谷電路(14)中相應(yīng)的另一電容的電壓值，該電壓值成為新的最大過渡電壓。
19．根據(jù)權(quán)利要求15-18之一的方法，其特征在于步驟a2)還包括向未包括在任何填谷電路中的第三電容(C3)供能，并且還包括進一步的步驟b2)，該步驟中在負半周內(nèi)，當?shù)谌娙萆系碾妷焊哂谡麄€第一電容串聯(lián)電路的電壓時，第三電容和電源經(jīng)電感向初級繞組供能直到第三電容上的電壓降至第一電容串聯(lián)電路上的電壓，在負半周內(nèi)由一個或多個電容串聯(lián)電路供能的步驟中還包括由第三電容同時并聯(lián)地供能。
20．一種由交流電壓源供電并且包括整流橋和變換器的裝置；其中第一電感接在整流橋的第一輸出端和第一填谷電路的第一端之間，第一填谷電路至少包括兩個電容，它們串聯(lián)充電，并聯(lián)放電；變換器包括一個變壓器，其初級繞組接在一個回路中，該回路由整流橋的第二輸出端連接到電感與填谷電路的結(jié)點，回路中還包括一個可控開關(guān)。
21．一種當電源電壓的絕對值大于或等于包括第一電容串聯(lián)電路中第一電容上的電壓在內(nèi)的最大過渡電壓時，當電源電壓有一正半周時，由交流電壓源向變換器中的變壓器的初級繞組供電的方法，其中第一電容還包括在第一填谷電路中，第一填谷電路包括至少兩個電容，每個電容都包括在相應(yīng)的電容串聯(lián)電路中，該方法包括以下幾步a1)在正半周內(nèi)，電源向至少一個電感供能，也可能向第一填谷電路中的電容串聯(lián)供能。d1)在相同的正半周內(nèi)，電源經(jīng)電感向初級繞組供能，并且有最大過渡電壓的所有電容串聯(lián)電路也并聯(lián)地向初級繞組供能，最大過渡電壓與變壓器的初級繞組上的電壓有關(guān)，所以電源供電的總能量與變壓器的初級繞組上的電壓有關(guān)。
全文摘要
由交流電壓源供電的電路包括整流橋(D1)和變換器(TR1,D5,C4),接有整流橋的第一輸出端和填谷電路(10)之間的電感(L1),填谷電路包括至少兩個電容(C1,C2)。變換器包括變壓器(TR1),其初級繞組和與其連接的可控開關(guān)(SW1)在一個回路中,該回路由整流橋的第二輸出端連接到電感與填谷電路之間的結(jié)點。當電源電壓絕對值大于或約等于包括填谷電路中至少一個電容上的電壓在內(nèi)的最大瞬間電壓時,能量由電源傳向電感和填谷電路。能量則由電源經(jīng)電感并且由具有所說的最大瞬間電壓的所有電容(C1,C2)并聯(lián)地傳向變換器,其中供電的總能量與跨接到變換器輸入端的電壓(V
文檔編號H02M3/28GK1205807SQ96199240
公開日1999年1月20日 申請日期1996年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月3日
發(fā)明者B·阿索 申請人:艾利森電話股份有限公司