專利名稱：一種電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)電源系統(tǒng)，尤其是涉及一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。
在電氣設(shè)備中，電源轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用非常普遍，主要用于滿足不同負(fù)載對(duì)電源的不同要求。升壓轉(zhuǎn)換電路是一種常見的電源轉(zhuǎn)換電路。
升壓轉(zhuǎn)換電路可以將自整流電路輸入的正弦半波電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓，因此非常適合電氣設(shè)備對(duì)穩(wěn)壓直流源的要求。圖1是一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)110的電路圖。系統(tǒng)110包括升壓轉(zhuǎn)換電路120和控制電路130。升壓轉(zhuǎn)換電路120由半導(dǎo)體開關(guān)140、電感150、二極管160組成。
控制電路130用來提高系統(tǒng)110輸入端的功率因數(shù)。常用的控制電路是功率因數(shù)校正器(PFC，即power factor corrector)，因此系統(tǒng)110也常稱為PFC轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。比較廣泛使用的功率因數(shù)校正器有摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC33262和意法半導(dǎo)體公司(STMicro electronics，簡(jiǎn)稱ST)生產(chǎn)的L6561集成電路等。PFC轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率高、電流連續(xù)，在小功率(一般低于300W)電路中應(yīng)用比較廣泛，例如應(yīng)用在燈鎮(zhèn)流器中。
圖2是流過圖1所示系統(tǒng)110中的電感150的電流與半導(dǎo)體開關(guān)140開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。如圖所示，曲線210包括若干個(gè)峰線，每個(gè)峰線包括一個(gè)上升段曲線和一個(gè)下降段曲線。正弦半波曲線220為曲線210的包絡(luò)線(ENVELOP)，其峰值隨系統(tǒng)110的輸出功率變化，其周期由系統(tǒng)110的輸入電流的周期和系統(tǒng)110的功率因數(shù)決定。曲線230反映開關(guān)140的開關(guān)狀態(tài)。
結(jié)合圖1，在系統(tǒng)110工作過程中，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)140處在開狀態(tài)時(shí)，電感150和開關(guān)140及半波整流電源240形成回路，對(duì)電感150充電，該段過程對(duì)應(yīng)于曲線210的一個(gè)峰線的上升段曲線。當(dāng)流過電感150的充電電流值增加到曲線210的該峰線的最大值時(shí)，控制電路130將控制開關(guān)140由開轉(zhuǎn)為關(guān)，此時(shí)，電感150與二極管160、負(fù)載170及半波整流電源240形成回路，使電感150放電以向負(fù)載170輸出功率，該段過程對(duì)應(yīng)于曲線210的該峰線的下降段曲線。當(dāng)電感150的放電電流下降為零時(shí)，控制電路130控制半導(dǎo)體開關(guān)140由關(guān)變?yōu)殚_。
開關(guān)140的開關(guān)頻率也就是系統(tǒng)110的工作頻率，該工作頻率將會(huì)隨負(fù)載170的變化而變化。在系統(tǒng)110的輸出電壓穩(wěn)定情況下，系統(tǒng)110的輸出電流將隨負(fù)載170的增加而增加，也即曲線210的各峰線最大值將增加，從而將使電感150的充電電流值從零增加到曲線210的該峰線的最大值所需的時(shí)間以及從該峰線最大值降為零所需的時(shí)間都將增加。這樣，在曲線220的一個(gè)正弦半波內(nèi)，曲線210的峰線的個(gè)數(shù)將減少，即半導(dǎo)體開關(guān)140的開關(guān)次數(shù)將減小，相應(yīng)的使系統(tǒng)110工作頻率降低。反之，如果負(fù)載170功率減小，那么系統(tǒng)110的工作頻率將增大。
如果負(fù)載170功率波動(dòng)較大，那么系統(tǒng)110的工作頻率也將有較大波動(dòng)，結(jié)果將使與系統(tǒng)110相關(guān)的電路，如電磁干擾過濾電路(EMI)的設(shè)計(jì)變得困難，并且包括電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)110在內(nèi)的整個(gè)工作電路的總諧波失真(THD)也將有較大增加。
因此需要提供一種允許負(fù)載功率在較大范圍內(nèi)變化，而工作頻率相對(duì)穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，可以在負(fù)載有較大變化的情況下，系統(tǒng)的工作頻率仍保持相對(duì)穩(wěn)定，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
本發(fā)明提供的一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，用于將一個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)特定輸出信號(hào)，該系統(tǒng)包括一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換所述輸入信號(hào)；一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)所述特定輸出信號(hào)輸出一個(gè)相應(yīng)的控制信號(hào)；和至少一個(gè)選通裝置，用于根據(jù)所述控制信號(hào)與所述轉(zhuǎn)換裝置共同轉(zhuǎn)換所述輸入信號(hào)為所述特定輸出信號(hào)，從而使所述系統(tǒng)工作在一個(gè)預(yù)設(shè)定的頻率范圍。
本發(fā)明還提供一種使電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定的方法，該方法包括步驟轉(zhuǎn)換一個(gè)輸入信號(hào)為一個(gè)特定輸出信號(hào)；根據(jù)所述特定輸出信號(hào)輸出一個(gè)控制信號(hào)；和根據(jù)所述控制信號(hào)使所述輸入信號(hào)分流轉(zhuǎn)換，共同輸出所述特定輸出信號(hào)，使所述系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定在一個(gè)預(yù)設(shè)定頻率范圍。
通過梯級(jí)開通和關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)選通裝置以使轉(zhuǎn)換裝置穩(wěn)定工作，本發(fā)明能夠使電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的工作頻率保持相對(duì)穩(wěn)定，方便了電路控制，方便了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。
通過下面參照結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述和權(quán)利要球，本發(fā)明的其他目的和成就顯而易見，對(duì)本發(fā)明的理解也會(huì)更加的全面。


通過結(jié)合實(shí)施例，參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳盡解釋。
圖1是一種傳統(tǒng)的電源升壓轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)圖；圖2是流過圖1所示系統(tǒng)中電感150的電流及半導(dǎo)體開關(guān)140開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)選通開關(guān)裝置的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換電路工作頻率的方法流程圖。
在所有的上述附圖中，相同的標(biāo)號(hào)具有相似或相應(yīng)的特點(diǎn)和功能。
具體實(shí)施例方式
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)300框圖。電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)300包括一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置310和多個(gè)選通裝置320。每個(gè)選通裝置包括一個(gè)選通轉(zhuǎn)換裝置330和一個(gè)相應(yīng)的選通開關(guān)裝置340。轉(zhuǎn)換裝置310和選通轉(zhuǎn)換裝置330可以是傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換電路(如圖1所示電路120)。
系統(tǒng)300還包括控制裝置350，用于通過選通開關(guān)裝置340控制選通轉(zhuǎn)換裝置330。如圖所示，控制裝置350向選通裝置320發(fā)出控制信號(hào)，通過選通開關(guān)裝置340選擇開通相應(yīng)的選通轉(zhuǎn)換裝置330，并通過選通開關(guān)裝置340以驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的被選擇開通的選通轉(zhuǎn)換裝置330與轉(zhuǎn)換裝置310共同工作。優(yōu)選的，被選擇開通的選通轉(zhuǎn)換裝置330與轉(zhuǎn)換裝置310同步工作。
在其中一個(gè)或多個(gè)選通裝置320開通工作時(shí)，開通的選通裝置320將和轉(zhuǎn)換裝置310一起分擔(dān)系統(tǒng)300的輸出功率，因此經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置310輸出的功率將減少。反之，工作中的一個(gè)或多個(gè)選通裝置320關(guān)閉，即停止工作時(shí)，經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置310輸出的功率將增大，因此通過開通和關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)選通裝置320，可以使經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置310輸出的功率保持相對(duì)穩(wěn)定，從而可以使系統(tǒng)300工作頻率相對(duì)穩(wěn)定。
圖4是根據(jù)圖3所示系統(tǒng)300中的選通開關(guān)裝置340的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。選通開關(guān)裝置340包括比較電路410和驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸電路420。比較電路410將接收自控制裝置350的控制信號(hào)和一個(gè)預(yù)設(shè)定參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制開關(guān)440。開關(guān)440的關(guān)狀態(tài)將使開關(guān)450處在開狀態(tài)，即使電路420工作。
工作中的電路420將把控制裝置350的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸給相應(yīng)的選通轉(zhuǎn)換裝置330，使該相應(yīng)的選通轉(zhuǎn)換裝置330與轉(zhuǎn)換裝置310共同工作。開關(guān)460和開關(guān)470組成的互補(bǔ)射極跟隨器可以放大傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)。
圖5是根據(jù)圖3的電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。系統(tǒng)300包括一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置310，由電感502、二極管504和開關(guān)506組成。在本實(shí)施例中，系統(tǒng)300采用了兩個(gè)選通裝置第一選通裝置和第二選通裝置。
如圖5所示，第一選通裝置由選通轉(zhuǎn)換裝置330A和選通開關(guān)裝置340A組成，其中裝置330A由電感512、二極管514和開關(guān)516組成，并由選通開關(guān)裝置340A控制。第二選通裝置由選通轉(zhuǎn)換裝置330B和選通開關(guān)裝置340B組成，其中，裝置330B由電感522、二極管524和開關(guān)526組成，并由選通開關(guān)裝置340B控制。選通開關(guān)裝置340A和340B的電路同圖4所示電路。
圖5中節(jié)點(diǎn)P的電信號(hào)可以用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換裝置310中的電感502的電流值，該電信號(hào)傳輸給控制裝置350?？刂蒲b置350根據(jù)該電信號(hào)以及經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置310輸出的功率來控制開關(guān)506的開關(guān)頻率，即控制轉(zhuǎn)換裝置310的工作頻率。如果一個(gè)選通裝置被選擇開通，那么該選通裝置將與轉(zhuǎn)換裝置310共同工作，所以轉(zhuǎn)換裝置310的工作頻率也就是系統(tǒng)300的工作頻率。
節(jié)點(diǎn)Q的電信號(hào)能夠反映系統(tǒng)300的輸出功率大小，因此根據(jù)節(jié)點(diǎn)Q的電信號(hào)，控制裝置350可以輸出控制信號(hào)以控制一個(gè)或兩個(gè)選通裝置開通工作，以使經(jīng)由轉(zhuǎn)換裝置310輸出的功率保持穩(wěn)定。
在系統(tǒng)300的輸出功率較低時(shí)，只需轉(zhuǎn)換裝置310工作，第一和第二選通裝置均不工作。如果系統(tǒng)300輸出功率增加(例如負(fù)載增加)，那么節(jié)點(diǎn)Q的電信號(hào)將增加，相應(yīng)的，控制裝置350向選通開關(guān)裝置340A和340B輸出的控制信號(hào)將增加。
在本實(shí)施例中，假設(shè)選通開關(guān)裝置340A的預(yù)設(shè)定參考信號(hào)為3V，而選通開關(guān)裝置340B的預(yù)設(shè)定參考信號(hào)為5V。當(dāng)控制裝置350發(fā)出的控制信號(hào)超過3V時(shí)，選通開關(guān)裝置340A將開通，使選通轉(zhuǎn)換裝置330A工作，即第一選通裝置加入到電源轉(zhuǎn)換的工作中，從而使經(jīng)由裝置310輸出的功率相對(duì)穩(wěn)定。此時(shí)，第二選通裝置處在非工作狀態(tài)。
如果系統(tǒng)300的輸出功率繼續(xù)增加，控制裝置350輸出的控制信號(hào)也將繼續(xù)增加，當(dāng)控制信號(hào)超過5V時(shí)，選通開關(guān)裝置340B將開通，從而使選通轉(zhuǎn)換裝置330B也工作，即第二選通裝置也加入到電源轉(zhuǎn)換工作中，此時(shí)，第一、第二選通裝置和轉(zhuǎn)換裝置310一起工作。
反之，如果系統(tǒng)300在第一、第二選通裝置和轉(zhuǎn)換裝置310一起工作時(shí)輸出功率減小，第二、第一選通裝置將依次關(guān)閉，即如果控制裝置350的控制信號(hào)從大于5V減小到低于5V，選通開關(guān)裝置340B將關(guān)閉，使選通轉(zhuǎn)換裝置330B停止工作，即第二選通裝置退出工作，只留下第一選通裝置與轉(zhuǎn)換裝置310一起工作；如果控制信號(hào)繼續(xù)減小到低于3V時(shí)，選通開關(guān)裝置340A將關(guān)閉，使選通轉(zhuǎn)換裝置330A停止工作，即第一選通裝置退出工作，只留下轉(zhuǎn)換裝置310單獨(dú)工作。
通過在系統(tǒng)300輸出功率增加到一定值時(shí)開通一個(gè)或多個(gè)選通裝置，輸出功率減小到一定值時(shí)關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)工作中的選通裝置，使轉(zhuǎn)換裝置310輸出功率的相對(duì)穩(wěn)定，從而使開關(guān)506的開關(guān)頻率相對(duì)穩(wěn)定，即系統(tǒng)310工作頻率相對(duì)穩(wěn)定。
各選通裝置的預(yù)設(shè)定參考信號(hào)可以根據(jù)需要和系統(tǒng)300具體情況設(shè)定。如果一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)有多個(gè)選通裝置，那么各選通裝置的預(yù)設(shè)定參考信號(hào)可以設(shè)置成等量遞增或遞減的，如5V、10V、15V、20V等，或者不等量遞增或遞減的，如5V、7V、10V、15V等。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定的方法流程圖。將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出信號(hào)(步驟S610)。根據(jù)所述輸出信號(hào)輸出一個(gè)控制信號(hào)(步驟S620)。根據(jù)所述控制信號(hào)使所述輸入信號(hào)分流轉(zhuǎn)換，各分流轉(zhuǎn)換輸出的信號(hào)共同形成所述的特定輸出信號(hào)，使系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定在一個(gè)預(yù)設(shè)定頻率范圍(步驟S630)。因此，通過對(duì)輸入信號(hào)的分流轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)的工作頻率相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)該方法，對(duì)系統(tǒng)輸出功率的監(jiān)測(cè)是連續(xù)的。
本發(fā)明提供的電路和方法通過調(diào)整選通裝置使轉(zhuǎn)換裝置的工作相對(duì)穩(wěn)定，從而使整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率保持相對(duì)穩(wěn)定。
以上雖然結(jié)合實(shí)施例描述了本發(fā)明，很明顯對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)前面所描述的內(nèi)容作出多種替代、修改、和變化是顯而易見的，因此，所有這樣的替代、修改和變化都應(yīng)該落入本發(fā)明的權(quán)利要求的精神和范圍之中。
權(quán)利要求
1.一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，用于將一個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)特定輸出信號(hào)，該系統(tǒng)包括一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換所述輸入信號(hào)；一個(gè)控制裝置，用于根據(jù)所述特定輸出信號(hào)輸出一個(gè)相應(yīng)的控制信號(hào)；和至少一個(gè)選通裝置，用于根據(jù)所述控制信號(hào)與所述轉(zhuǎn)換裝置共同轉(zhuǎn)換所述輸入信號(hào)為所述特定輸出信號(hào)，從而使所述系統(tǒng)工作在一個(gè)預(yù)設(shè)定的頻率范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制裝置發(fā)出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述轉(zhuǎn)換裝置和所述選通裝置，以驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)換裝置與所述選通裝置共同將所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述特定輸出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述選通裝置包括一個(gè)選通轉(zhuǎn)換裝置，用于與所述轉(zhuǎn)換裝置共同將所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述特定輸出信號(hào)；和一個(gè)選通開關(guān)裝置，用于與所述控制裝置共同控制所述選通轉(zhuǎn)換裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述選通開關(guān)裝置根據(jù)所述控制信號(hào)開通所述選通轉(zhuǎn)換裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述的選通開關(guān)裝置根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使所述選通轉(zhuǎn)換裝置與所述的轉(zhuǎn)換裝置共同工作。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述選通開關(guān)裝置包括一個(gè)比較裝置，用于比較所述控制信號(hào)和一個(gè)預(yù)設(shè)定參考信號(hào)；和一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸裝置，用于在所述控制信號(hào)超過所述預(yù)設(shè)定參考信號(hào)時(shí)，將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸給所述選通轉(zhuǎn)換裝置，以驅(qū)動(dòng)該選通轉(zhuǎn)換裝置工作。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，包括多個(gè)選通裝置，其中所述每個(gè)選通開關(guān)裝置包括一個(gè)比較裝置，用于比較所述控制信號(hào)和一個(gè)預(yù)設(shè)定參考信號(hào)；和一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸裝置，用于在所述控制信號(hào)超過所述預(yù)設(shè)定參考信號(hào)時(shí)，將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸給所述選通轉(zhuǎn)換裝置，以驅(qū)動(dòng)該選通轉(zhuǎn)換裝置工作；其中，所述每個(gè)比較裝置對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的預(yù)設(shè)定參考信號(hào)。
8.一種使電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定的方法，該方法包括步驟(a)轉(zhuǎn)換一個(gè)輸入信號(hào)為一個(gè)特定輸出信號(hào)；(b)根據(jù)所述特定輸出信號(hào)輸出一個(gè)控制信號(hào)；和(c)根據(jù)所述控制信號(hào)使所述輸入信號(hào)分流轉(zhuǎn)換，共同輸出所述特定輸出信號(hào)，使所述系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定在一個(gè)預(yù)設(shè)定頻率范圍。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，進(jìn)一步包括步驟比較所述控制信號(hào)和一個(gè)預(yù)設(shè)定參考信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一個(gè)電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。通過梯級(jí)選擇開通一個(gè)或多個(gè)選通裝置與轉(zhuǎn)換裝置共同工作，使轉(zhuǎn)換裝置承擔(dān)的電源轉(zhuǎn)換工作相對(duì)穩(wěn)定，從而使電源轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的工作頻率穩(wěn)定，方便了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1652444SQ20041000405
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者丁九良, 王磊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司