專利名稱：具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種交直流電源轉(zhuǎn)換器，尤指一種具維持時間延遲功能的交直 流電源轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
請參閱圖4所示， 一般將高壓交流電源轉(zhuǎn)換為低壓直流電源的交直流電 源轉(zhuǎn)換器，包含有-
一全波整流器50，其連接至一交流弦波電源(220V)，其峰值電壓為 ±220x1.141s±310V將其全波整流后輸出一直流弦波電源信號，其峰值電壓為 +310V;
一功率因數(shù)(PFC)校正電路51，其輸入端連接至該全波整流器50輸出 端，以取得該直流弦波電源信號，并加以調(diào)整該直流弦波電源信號的電壓及 電流相位一致，再經(jīng)過升壓電路(Boost)后，輸出一直流電源信號(+380V);及
一交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路52，其連接至該功率因數(shù)校正電路51輸出 端，以將該直流電源信號予以降壓，輸出符合要求的低壓直流電源(如+12V 或+5V)。
上述功率因數(shù)校正電路51通常采用升壓電路，故輸出比該全波整流器50 輸出的直流弦波電源信號的電壓值更高(如380V);由于交直流電源轉(zhuǎn)換器必 須輸出低壓直流電源，故再利用該交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路52將直流電源 信號的電壓予以調(diào)降。以上述例子來說，要將380V直流電信號轉(zhuǎn)換至12V 或5V的低壓直流電源輸出V0，交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路52在連續(xù)導(dǎo)通模
式(CCMQ下，其主動開關(guān)的工作比率算式為D-^，因此按此算式可知該主動
4開關(guān)的工作比率會非常小，造成整體的電源轉(zhuǎn)換效率低。
再者， 一般交直流電源轉(zhuǎn)換器通常為確保于交流電源中斷時，仍能提供 負(fù)載一段時間的電源，以令負(fù)載可安全關(guān)閉，故上述交直流電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)一
步增加一維持時間延長電路54及一輔助電容53，其中該輔助電容53通過該 維持時間延長電路54并聯(lián)至輸出電容511，當(dāng)輸出電容511的電壓低于一設(shè) 定值之后，輔助電容53即開始對維持時間延長電路54放電，經(jīng)過維持時間 延長電路54轉(zhuǎn)換后持續(xù)對交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路52提供直流電源，并 維持輸出電容511的電壓準(zhǔn)位以延長維持時間，此相關(guān)技術(shù)揭示于美國第 6，504，497號專利。
因此，由上述現(xiàn)有的交直流電源轉(zhuǎn)換器若欲達(dá)到延長維持時間，則必須 額外加入由升壓電路所構(gòu)成的維持時間延長電路，因此就圖4可知，具有維 持時間延長的交換式電源電路必須包含有二組升壓電路，各升壓電路的主動 開關(guān)各自需要一脈寬調(diào)變控制器IC1、 IC2，不但電源轉(zhuǎn)換效率不佳，且電路 復(fù)雜度高，相對成本亦不便宜。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述缺點(diǎn)，本發(fā)明主要目的是提供一種具維持時間延遲功能的交 直流電源轉(zhuǎn)換器。
欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段是令該交直流電源轉(zhuǎn)換器包含有 一全波整流器，其連接至一交流弦波電源，將其全波整流濾波，而于輸
出端輸出 一直流弦波電源信號；
一功率因數(shù)校正電路，其輸入端連接至該全波整流器的輸出端，并包含
有一輸出電容；
一功率因數(shù)校正控制器，其連接至該全波整流器的輸出端及功率因數(shù)校 正電路，以于取得該直流弦波電源信號的電壓及電流信號后，依據(jù)電壓及電 流信號控制功率因數(shù)校正電路，調(diào)整直流弦波電源信號的電壓及電流相位一致，以及對該直流弦波電源信號的電壓予以穩(wěn)壓，令該功率因數(shù)校正電路的
輸出電容輸出 一直流電源信號；
一交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路，其連接至該功率因數(shù)校正電路的輸出電容，將該直流電源信號予以降壓，輸出符合要求的一低壓直流電源；
一輔助電容，其通過一電子開關(guān)與該功率因數(shù)校正電路的輸出電容并聯(lián)，又該電子幵關(guān)的控制端與該功率因數(shù)校正控制器連接；及
一切換開關(guān)，其串聯(lián)于輔助電容與該功率因數(shù)校正電路的輸入端，又該切換開關(guān)的控制端連接至該功率因數(shù)校正控制器。
上述本發(fā)明主要令輔助電容分別通過電子開關(guān)及切換開關(guān)連接至輸出電容及該功率因數(shù)校正電路的輸入端，并由功率因數(shù)校正控制器控制啟閉；當(dāng)交流電源正常供電時，控制電子開關(guān)開啟導(dǎo)通，而令切換開關(guān)關(guān)閉斷路，此時該輔助電容即可將直流電源儲存于其中；反之，當(dāng)交流電源中斷時，即控制該切換幵關(guān)開啟導(dǎo)通，而令電子開關(guān)關(guān)閉斷路，如此該輔助電容即不再與輸出電容連接，而將其儲存的直流電源輸出至該功率因數(shù)校正電路的輸入端，而由該功率因數(shù)校正電路穩(wěn)定此一直流電源電壓，故輸出電容即可提供該交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路一段時間的直流電源信號，而不必額外的維持時間延長電路。


圖l:是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電路圖。
圖2A至圖2C:是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的電路圖。
圖3:是本發(fā)明的控制時序圖。
圖4:是現(xiàn)有的交直流電源轉(zhuǎn)換器的電路方塊圖。
附圖標(biāo)號
10全波整流器
20功率因數(shù)校正電路21串接開關(guān)電路211第一主動開關(guān)
212第二主動開關(guān)22第三主動開關(guān)23儲能電感24輸出電容25 二極管
26功率因數(shù)校正控制器27輔助電容28電子開關(guān)29切換開關(guān)
30交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路
50全波整流器
51功率因數(shù)校正電路
511輸出電容
52直流對直流轉(zhuǎn)換電路
53輔助電容
54維持時間延長電路。
具體實(shí)施例方式
說明書第4/8頁
請參閱圖1所示，為本發(fā)明具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器的一較佳實(shí)施例的電路圖，其包含有-
一全波整流器10，其連接至一交流弦波電源(220V)，將其全波整流，于輸出端輸出一 直流弦波電源信號(+310V);
一功率因數(shù)校正電路20，其連接至該全波整流器10的輸出端，以取得該直流弦波電源信號，并包含有一輸出電容24;一功率因數(shù)校正控制器26，其連接至該全波整流器10的輸出端及功率因數(shù)校正電路20，以于取得該直流弦波電源信號的電壓及電流信號后，依據(jù)電壓及電流信號控制功率因數(shù)校正電路20，調(diào)整直流弦波電源信號的電壓及電流相位一致，以及對該直流弦波電源信號的電壓予以穩(wěn)壓，令該功率因數(shù)校正電路20的輸出電容24輸出一直流電源信號VB;
一交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路30，其連接至該功率因數(shù)校正電路20的輸出端，以將直流電源信號予以降壓，輸出符合要求的低壓直流電源(如+12V或+5V);該交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路30可為降壓電源電路、升壓電源電路、返馳式電源電路或順向式電源電路、全橋式電源電路、半橋式電源電路等；
一輔助電容27，其通過一電子開關(guān)28與該功率因數(shù)校正電路的輸出電容24并聯(lián)，其控制端是連接至功率因數(shù)校正控制器26，由該功率因數(shù)校正控制器26控制啟閉；及
一切換開關(guān)29，其串聯(lián)于輔助電容24與該功率因數(shù)校正電路20的輸入端之間，且該切換幵關(guān)29的控制端連接至該功率因數(shù)校正控制器電路26，由該功率因數(shù)校正控制器26控制其啟閉。
上述本發(fā)明主要令輔助電容27分別通過電子開關(guān)28及切換開關(guān)29連接至輸出電容24及該功率因數(shù)校正電路20的輸入端，且其控制端均連接至該功率因數(shù)校正控制器26，由其控制其啟閉；故當(dāng)該功率因數(shù)校正控制器26判斷交流電源正常供電時，會控制電子開關(guān)28開啟導(dǎo)通，并令切換開關(guān)29關(guān)閉斷路；如此，該輔助電容27即可與輸出電容24并聯(lián)，進(jìn)而將直流電源儲存其中。反之，當(dāng)交流電源中斷，并由該功率因數(shù)校正控制器26檢知時，同時控制電子開關(guān)28關(guān)閉斷路，令切換開關(guān)29幵啟導(dǎo)通，如此該輔助電容27不再與輸出電容24連接，而連接至該功率因數(shù)校正電路20的輸入端。此時，該功率因數(shù)校正電路20對該輔助電容27直流電源進(jìn)行穩(wěn)壓，最后由輸出電容24輸出。以下謹(jǐn)進(jìn)一步說明本發(fā)明功率因數(shù)校正電路20，其包含有
一串接幵關(guān)電路21,其并聯(lián)于該全波整流器10的輸出端，并由第一及第二主動開關(guān)211、 212串聯(lián)而成，其中該第一及第二主動幵關(guān)211、 212的控制端連接至該功率因數(shù)校正控制器26，又該第一主動開關(guān)2U通過該切換開關(guān)29與該輔助電容27連接；
一儲能電感23，其一端連接于該串接開關(guān)電路21的第一及第二主動開關(guān)211、 212的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)；
一第三主動開關(guān)22，是連接于儲能電感23另一端及接地端，又該第三主動開關(guān)22與儲能電感23的連接節(jié)點(diǎn)再通過一二極管25與該輸出電容24連接，即二極管25陽極接第三主動開關(guān)22與儲能電感L1的連接節(jié)點(diǎn)，而二極管25的陰極則連接至輸出電容C1，以供該交換式直流對直流轉(zhuǎn)換器30的輸入端連接，而該第三主動開關(guān)22的控制端連接至功率因數(shù)校正控制器26。
上述儲能電感23 —端通過一串聯(lián)開關(guān)電路21連接至全波整流器10的輸出端，而另一端則連接有一第三主動開關(guān)22以及通過一二極管25連接至輸出電容24，故可由該功率因數(shù)校正控制器26依據(jù)直流弦波電源的電壓及電流信號，控制上述串聯(lián)開關(guān)電路21及第三主動開關(guān)22的導(dǎo)通時序及時間，穩(wěn)定該輸出電容24上的直流電源信號的電壓；又，該功率因數(shù)校正控制器26于檢測該交流電源中斷時，會控制第一主動開關(guān)21及切換開關(guān)29開啟導(dǎo)通，構(gòu)成一電源回路，以將該輔助電容27儲存的直流電源予以升壓后，由輸出電容24輸出予下級交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路30，維持輸出直流電源一段時間。
首先說明功率因數(shù)校正電路20輸出直流電源信號的電路動作，并該功率因數(shù)校正控制器26包含有一控制程序，該控制程序包含有升壓模式、降壓模
式及維持時間延長模式。
一.升壓模式(Boostmode)
請配合圖2A及圖3所示，由于全波整流器10輸出的直流弦波電源信號VA仍有高低電壓的起伏，因此該功率因數(shù)校正控制器26檢知目前直流弦波電源信號(VA)的電壓低于一電壓預(yù)定值(V1;如200V)，則控制第一主動開關(guān)211導(dǎo)通直接將高電位輸入至儲能電感23中，同時并關(guān)閉第二主動開關(guān)212,使其斷開與低電位的連接，再依據(jù)目前直流弦波電源信號(VA)的電壓與電壓預(yù)定值(V1)之差，調(diào)整輸出至該第三主動開關(guān)22的導(dǎo)通周期，若第三主動開關(guān)22的導(dǎo)通周期愈大，則目前電壓即能快速地升高至電壓預(yù)定值(V1)，誠如輸出電容24的直流電源信號(VB)的電壓波形所示。又，為使輔助電容27可進(jìn)行充電儲能，故亦同時控制電子開關(guān)28導(dǎo)通，令其與輸出電容24并聯(lián)；又因?yàn)榇藭r交流電源正常，不需啟動維持時間延長(HolcUip time)功能，即該輔助電容27不需放電至輸出電容24，故該切換開關(guān)29被控制呈關(guān)閉斷路。
二. 降壓模式(Buckmode)。
請配合參閱圖2B所示，待目前直流弦波電源信號VA的電壓高于電壓預(yù)定值(V1)時，該功率因數(shù)校正控制器26則關(guān)閉第三主動開關(guān)22，同時依據(jù)目前直流弦波電源信號的電壓(VA)與電壓預(yù)定值(V1)之差，控制該串聯(lián)開關(guān)電路21的第一及第二主動開關(guān)211、 212交替導(dǎo)通或均不導(dǎo)通，將目前直流弦波電源信號(VA)的電壓予以調(diào)降，令該輸出電容24的電壓維持在電壓預(yù)定值(VI);是以，本發(fā)明功率因數(shù)校正控制器26確實(shí)可輸出一維持在電壓預(yù)定值(V1)的直流電源信號(VB)。同理，為使輔助電容27可進(jìn)行充電儲能，故亦同時控制電子開關(guān)28開啟導(dǎo)通，令其與輸出電容24并聯(lián)，同理，由于交流電源正常，不需啟動維持時間延長(Hold-uptime)功能，即輔助電容27不需放電至輸出電容24，故該切換開關(guān)29被控制呈關(guān)閉斷路。
三. 維持時間延長模式(Hold-up time mode)
請配合參閱圖2C所示，若目前直流弦波電源信號(VA)的電壓為零，則該功率因數(shù)校正控制器26立即關(guān)閉第二幵關(guān)及電子開關(guān)212、 28，令第一主動開關(guān)211及切換開關(guān)29開啟導(dǎo)通，其中輔助電容27 g卩通過切換開關(guān)29及第一主動開關(guān)211將其儲存的直流電源輸出至儲能電感23，此時該功率因數(shù)校正控制器26將輔助電容27的直流電源通過控制第三主動開關(guān)22的切換，將其升壓至電壓預(yù)定值(V1)，并由輸出電容24輸出，以持續(xù)維持輸出直流電源信號(VB)—段時間，直到輔助電容27直流電源不足為止。
上述第一至第三主動開關(guān)121、 122、 22、電子開關(guān)28及切換開關(guān)29可為MOSFET或IGBT功率型電子元件。
權(quán)利要求
1.一種具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該交直流電源轉(zhuǎn)換器包含有一全波整流器，其連接至一交流弦波電源，將其全波整流濾波，而于輸出端輸出一直流弦波電源信號；一功率因數(shù)校正電路，其輸入端連接至該全波整流器的輸出端，并包含有一輸出電容；一功率因數(shù)校正控制器，其連接至該全波整流器的輸出端及功率因數(shù)校正電路，以于取得該直流弦波電源信號的電壓及電流信號后，依據(jù)電壓及電流信號控制功率因數(shù)校正電路，調(diào)整直流弦波電源信號的電壓及電流相位一致，以及對該直流弦波電源信號的電壓予以穩(wěn)壓，令該功率因數(shù)校正電路的輸出電容輸出一直流電源信號；一交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路，其連接至該功率因數(shù)校正電路的輸出電容，將該直流電源信號予以降壓，輸出符合要求的低壓直流電源；一輔助電容，其通過一電子開關(guān)與該功率因數(shù)校正電路的輸出電容并聯(lián)，又該電子開關(guān)的控制端與該功率因數(shù)校正控制器連接；及一切換開關(guān)，其串聯(lián)于該輔助電容與該功率因數(shù)校正電路的輸入端，又該切換開關(guān)的控制端連接至該功率因數(shù)校正控制器。
2.如權(quán)利要求1所述具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征 在于，該功率因數(shù)校正電路包含有一串接開關(guān)電路，其并聯(lián)于該全波整流器的輸出端，并由第一及第二主 動開關(guān)串聯(lián)而成，其中該第一及第二主動幵關(guān)的控制端連接至該功率因數(shù)校 正控制器，又該第二主動開關(guān)通過該切換開關(guān)連接至該輔助電容；一儲能電感，其一端連接于該串接開關(guān)電路的第一及第二主動開關(guān)的串 聯(lián)節(jié)點(diǎn)；及一第三主動開關(guān)，其連接于儲能電感另一端及接地端，又該第三主動開關(guān)與儲能電感的連接節(jié)點(diǎn)再通過一二極管與該輸出電容連接，即二極管陽極 接第三主動開關(guān)與儲能電感的連接節(jié)點(diǎn)，而二極管的陰極則連接至輸出電容， 其中該第三主動開關(guān)的控制端連接至功率因數(shù)校正控制器。
3. 如權(quán)利要求1或2所述具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其 特征在于，該交換式直流對直流轉(zhuǎn)換電路為降壓電源電路、升壓電源電路、 返馳式電源電路、順向式電源電路、全橋式電源電路或半橋式電源電路。
4. 如權(quán)利要求1或2所述具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其 特征在于，上述第一至第三主動開關(guān)、電子開關(guān)及切換開關(guān)為MOSFET或 IGBT功率型電子元件。
5. 如權(quán)利要求3所述具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征 在于，上述第一至第三主動開關(guān)、電子開關(guān)及切換開關(guān)為MOSFET或IGBT 功率型電子元件。
6. 如權(quán)利要求3所述具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征 在于，該功率因數(shù)校正控制器包含有一控制程序，其包含有取得目前一直流弦波電源信號的電壓及電流信號；判斷目前直流弦波電源信號是否為零；若是則進(jìn)一步判斷目前直流弦波 電源信號的電壓高于或低于一電壓預(yù)定值；若為低于電壓預(yù)定值則執(zhí)行一升 壓模式；反之，則執(zhí)行一降壓模式，如此重復(fù)判斷；其中該升壓控制模式令第二主動開關(guān)及切換開關(guān)斷開；而令第一主動開關(guān)及 電子開關(guān)導(dǎo)通，依據(jù)目前該直流弦波電源信號的電壓與電壓預(yù)定值之差，調(diào) 整輸出至第三主動開關(guān)的導(dǎo)通時間，直到與電壓預(yù)定值相同為止；該降壓控制模式令第三主動開關(guān)及切換開關(guān)關(guān)閉，并令電子開關(guān)導(dǎo)通，再依據(jù) 目前直流弦波電源信號的電壓與電壓預(yù)定值之差，交替啟閉第一及第二主動開關(guān)；若目前直流弦波電源信號的電壓為零，則令第一主動開關(guān)及切換開關(guān)導(dǎo) 通，而關(guān)閉第二主動開關(guān)及電子開關(guān)，并調(diào)整輸出至第三主動開關(guān)的導(dǎo)通時 間，直到輔助電容直流電源不足為止。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種具維持時間延遲功能的交直流電源轉(zhuǎn)換器，其功率因數(shù)校正電路的輸出電容以一電子開關(guān)與一輔助電容并聯(lián)，并將一切換開關(guān)串聯(lián)于輔助電容與該功率因數(shù)校正電路的輸入端，該電子開關(guān)及切換開關(guān)的控制端均連接至一功率因數(shù)校正控制器；當(dāng)交流電源供電正常時，即令電子開關(guān)導(dǎo)通，令輸出電容與輔助電容并聯(lián)，并令切換開關(guān)斷路；反之，若交流電源中斷時，則令切換開關(guān)導(dǎo)通而該電子開關(guān)斷路，令該輔助電容作為該功率因數(shù)校正電路的輸入電源，維持其輸出電容直流電源一段時間，不必額外的維持時間延長電路。
文檔編號H02M7/12GK101645660SQ200810144939
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者張順德, 林維亮 申請人:康舒科技股份有限公司