專利名稱：無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器及其電源轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器，特別是一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器及其電源轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
為便于使用者使用上的方便，一般市面上的電器用品幾乎都可使用市電直接供電；但對于部分僅具有單向?qū)ㄌ匦缘碾娮?或半導(dǎo)體)組件而言，若直接連接于市電插座上，將造成組件本身的損壞。因此在交流電與電子組件之間需透過一交流/直流轉(zhuǎn)換器，將市電轉(zhuǎn)換為直流電源，如此具有單向?qū)娮咏M件的電器用品即可直接連接于市電的插座上?，F(xiàn)有的交流/直流轉(zhuǎn)換器主要將一交流電源經(jīng)整流后，再由一具有大電容值的電解電容進(jìn)行濾波，以得到近似于直流的電壓，供給后端具單向?qū)ㄌ匦缘呢?fù)載使用。然而，由于電解電容的壽命相較于其它電子組件來得短，因此當(dāng)電器用品發(fā)生故障時，往往是由于交流/直流轉(zhuǎn)換器中的電解電容壽命終止，導(dǎo)致電源轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障或損壞；加上電解電容本身的體積相較于其它電子零件來得大，使得交流/直流轉(zhuǎn)換電路在設(shè)計(jì)上無法小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器及其電源轉(zhuǎn)換方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，用以將輸入的一預(yù)定電壓波封且具有高頻切換變化的全波整流信號，轉(zhuǎn)換為一趨于平穩(wěn)的直流電壓， 其中，該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器包含—諧振轉(zhuǎn)換單元；一控制單元，電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元；及一濾波電容器，電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元；利用該控制單元調(diào)整該諧振轉(zhuǎn)換單元于特定的頻率范圍操作，以控制諧振轉(zhuǎn)換單元的增益變化，進(jìn)而改變諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變化，因此濾波電容器只需利用一低電容值的濾波電容器濾除諧振轉(zhuǎn)換單元的高頻切換信號，即可提供一趨近于直流信號驅(qū)動至負(fù)載。 上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其中，該諧振轉(zhuǎn)換單元包含一諧振電感器以及一個諧振電容器，且該諧振電感器與該諧振電容器串聯(lián)連接。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其中，該諧振轉(zhuǎn)換單元的操作頻率介于一預(yù)定的頻率范圍內(nèi)。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其中，該交流信號為一市電全波整流信號。
上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其中，該全波整流信號利用控制單元產(chǎn)生高頻切換信號。為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電 源轉(zhuǎn)換方法，用以將輸入的一市電全波整流信號轉(zhuǎn)換為ー趨于平穩(wěn)的直流電壓，其中，該無 需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器包含ー諧振轉(zhuǎn)換單元、一控制單元及一濾波電容器，該諧振轉(zhuǎn)換 単元與該控制単元分別電連接于該市電全波整流信號，該濾波電容器電連接于該諧振轉(zhuǎn)換 単元，該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法包含A.透過該控制單元產(chǎn)生一具有高頻切換成分的信號；B.利用該諧振轉(zhuǎn)換單元調(diào)整該具有高頻切換成分信號的電壓振幅變化；及C.利用該濾波電容器濾除該經(jīng)調(diào)整電壓振幅變化后的具有高頻切換成分信號的 高頻切換脈波，并輸出ー趨于穩(wěn)定的直流信號。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其中，該諧振轉(zhuǎn)換單元包含 一諧振電感器以及ー個諧振電容器，且該諧振電感器與該諧振電容器串聯(lián)連接。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其中，該諧振轉(zhuǎn)換單元的操 作頻率介于ー預(yù)定的頻率范圍內(nèi)。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其中，該交流信號為一市電 全波整流信號。上述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其中，該交流信號利用控制 單元產(chǎn)生高頻切換。本發(fā)明的有益功效在于本發(fā)明通過該諧振轉(zhuǎn)換單元針對輸入的全波整流信號進(jìn) 行増益放大或縮小，進(jìn)而降低由該諧振轉(zhuǎn)換單元輸出電壓的電壓波動量，因此連接于該諧 振轉(zhuǎn)換單元后端的濾波電容器無需采用較大電容值的電解電容器，即可有效地濾除該諧振 轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的高頻切換信號，并提供一趨近于直流信號驅(qū)動負(fù)載，達(dá)到降低電連接于該 諧振轉(zhuǎn)換電路輸出端的濾波電容器的電容值。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明的具有無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電路方塊圖加為市電全波整流信號的電壓波形圖2b為具有高頻切換成分信號的電壓波形圖3為本發(fā)明的控制單元的電壓對頻率變化曲線；
圖4為本發(fā)明的諧振轉(zhuǎn)換單元所采用的組件架構(gòu)；
圖5為諧振轉(zhuǎn)換單元的頻率對電壓增益的響應(yīng)曲線；
圖6為本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓波形圖7為本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法的流程圖。
其中，附圖標(biāo)記
100 市電全波整流信號
200 無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器
210 諧振轉(zhuǎn)換單元
220 控制單元
230低電容值的濾波電容器
300負(fù)載
C諧振電容器
L諧振電感器
fo諧振頻率
fl第一頻率
f2第二頻率
Gl第一增益
G2第二增益
Go最大增益
Vc具有高頻切換變化成分的信號
P高頻切換脈波
S400 ‘ S406 無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換步驟
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述配合參閱圖1，為本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)圖。該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器200將一市電全波整流信號100轉(zhuǎn)換成一趨近于直流電壓供給后端的負(fù)載 300。該無需電解電容值的電源轉(zhuǎn)換器200電連接于該市電全波整流信號100，且該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器200包含一諧振(Resonant)轉(zhuǎn)換單元210、一控制單元220及一低電容值的濾波電容器230，其中該諧振轉(zhuǎn)換單元210與該控制單元220分別電連接于該市電全波整流信號100，該低容值的濾波電容器230電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元210。該市電全波整流信號100為一經(jīng)過全波整流后的脈動直流信號，該脈動直流信號具有一預(yù)定電壓波封(Envelope)(亦即和全波整流結(jié)果相同)，如圖2a所示，為市電全波整流信號100的電壓波形圖。該脈動直流信號透過該控制單元220產(chǎn)生一具有高頻切換 (Chopping)變化成分的信號Vc，如圖2b所示，為具有高頻切換成分的電壓波形圖。該具有高頻切換變化成分的信號Vc在OV與峰值電壓V2的范圍變動，并且該具有高頻切換變化成分的信號Vc在第一電壓Vl與第二電壓V2分別具有一第一頻率fl與一第二頻率f2范圍的高頻切換信號，其電壓對頻率的曲線如圖3所示。配合參閱圖4，為本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器200的諧振轉(zhuǎn)換單元210的內(nèi)部電路圖。該諧振轉(zhuǎn)換單元210包含一諧振電感器L及一諧振電容器C，且該諧振電感器 L與該諧振電容器C串聯(lián)連接。該諧振轉(zhuǎn)換單元210具有允許特定頻率范圍的信號通過， 以及衰減其它頻率信號的功能，藉此該諧振轉(zhuǎn)換單元210可針對輸入的該市電全波整流信號100進(jìn)行增益放大與衰減，因此該具有高頻切換變化成分的信號Vc經(jīng)由諧振轉(zhuǎn)換單元 210可在該第一電壓Vl與該第二電壓V2范圍內(nèi)，分別進(jìn)行電壓放大與衰減的功效，進(jìn)而降低諧振轉(zhuǎn)換單元210的輸出電壓波封變動量(詳見后述)。并且，透過該控制單元220控制該諧振轉(zhuǎn)換單元210在特定的頻率內(nèi)操作，以使該諧振轉(zhuǎn)換單元220輸出使用者所需的特定電壓值。
配合參閱圖5，為一種諧振轉(zhuǎn)換單元210的頻率對電壓增益的響應(yīng)曲線。圖中水平軸代表頻率(f)，垂直軸代表電壓增益(Voltage Gain)。于本發(fā)明中，該諧振轉(zhuǎn)換單元210的操作頻率介于一預(yù)定頻率范圍，該預(yù)定頻率范圍介于該第一頻率Π與一第二頻率f2之間。且該第一頻率fl對應(yīng)一第一電壓增益Gl， 該第二頻率f2對應(yīng)一第二電壓增益G2。該諧振電感器L與該諧振電容器C的等效阻抗會隨著操作頻率的不同而變化。當(dāng)該諧振轉(zhuǎn)換單元210操作于諧振頻率f0時，由于該諧振轉(zhuǎn)換單元210中的諧振電感L與諧振電容C的總阻抗近似為零，因此可獲得最大增益Go。當(dāng)該諧振轉(zhuǎn)換單元210操作在高于該諧振頻率fo的第一頻率Π時，該諧振轉(zhuǎn)換單元210放大輸入的市電全波整流信號100的第一電壓VI。當(dāng)該諧振轉(zhuǎn)換單元210操作在低于該諧振頻率fo的第二頻率f2時，該諧振轉(zhuǎn)換單元210衰減輸入的市電全波整流信號 100的第二電壓V2。因此，該控制單元220在該第一頻率f 1與該第二頻率f2范圍內(nèi)，通過該控制單元220調(diào)整該諧振轉(zhuǎn)換單元210的操作頻率，即可放大或衰減該諧振轉(zhuǎn)換單元210 的輸出電壓波封大小。由于諧振轉(zhuǎn)換單元210可將原本市電全波整流信號100，整形為電壓振幅相近的高頻切換脈波P，因此諧振轉(zhuǎn)換單元210輸出所連接的濾波電容230只需利用一低容值的電容器，濾除電壓的高頻切換成分后，負(fù)載300即可獲得一趨于穩(wěn)定的直流信號，其電壓波形如圖6所示。配合參閱圖7，為本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換的方法的流程圖。本發(fā)明的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器用以將一市電全波整流信號100轉(zhuǎn)換成一趨近于直流電壓供給后端的負(fù)載300。該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法包含首先，電源轉(zhuǎn)換器輸入一市電全波整流信號100 (S400)，其特征在于，該市電全波整流信號100為一經(jīng)過全波整流后的脈動直流信號，該脈動直流信號具有一預(yù)定電壓波封 (Envelope)(亦即和全波整流結(jié)果相同)。其次，透過該控制單元220將該脈動直流信號轉(zhuǎn)換成一具有高頻切換(Chopping) 變化成分的信號Vc(S402)。利用該控制單元220調(diào)整該諧振轉(zhuǎn)換單元210的操作頻率，以調(diào)整該具有高頻切換成分的信號Vc的振幅變化(S404)，其中該諧振轉(zhuǎn)換單元210具有允許特定頻率范圍的信號通過，并衰減其它頻率信號的功能，藉此該諧振轉(zhuǎn)換單元210可針對輸入的該市電全波整流信號100進(jìn)行增益放大與衰減。最后，利用該低電容值的濾波電容器230濾除該調(diào)整電壓振幅后的具有高頻切換成分信號的高頻切換脈波，并輸出一趨于穩(wěn)定的直流信號(S406)。綜合以上所述，本發(fā)明通過該諧振轉(zhuǎn)換單元210針對輸入的交流信號100進(jìn)行增益放大與衰減，進(jìn)而降低由該諧振轉(zhuǎn)換單元210輸出電壓的波封變化量，并透過電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元210后端的低電容值的濾波電容器230，濾除諧振轉(zhuǎn)換單元210所產(chǎn)生的高頻切換脈波，因此該低電容值的濾波電容器230無需采用高電容值的電解電容，即可提供一趨近于直流的電壓信號驅(qū)動負(fù)載300。故該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器200可使用體積小且壽命較長的陶瓷電容，即可達(dá)成信號濾波的功效，也可提升該電源轉(zhuǎn)換器200的使用壽命ο當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，用以將輸入的一預(yù)定電壓波封且具有高頻切換變化的全波整流信號，轉(zhuǎn)換為一趨于平穩(wěn)的直流電壓，其特征在于，該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器包含一諧振轉(zhuǎn)換單元；一控制單元，電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元；及一濾波電容器，電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元；利用該控制單元調(diào)整該諧振轉(zhuǎn)換單元于特定的頻率范圍操作，以控制諧振轉(zhuǎn)換單元的增益變化，進(jìn)而改變諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變化，因此濾波電容器只需利用一低電容值的濾波電容器濾除諧振轉(zhuǎn)換單元的高頻切換信號，即可提供一趨近于直流信號驅(qū)動至負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該諧振轉(zhuǎn)換單元包含一諧振電感器以及一個諧振電容器，且該諧振電感器與該諧振電容器串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該諧振轉(zhuǎn)換單元的操作頻率介于一預(yù)定的頻率范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該交流信號為一市電全波整流信號。
5.如權(quán)利要求1所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該全波整流信號利用控制單元產(chǎn)生高頻切換信號。
6.一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，用以將輸入的一市電全波整流信號轉(zhuǎn)換為一趨于平穩(wěn)的直流電壓，其特征在于，該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器包含一諧振轉(zhuǎn)換單元、一控制單元及一濾波電容器，該諧振轉(zhuǎn)換單元與該控制單元分別電連接于該市電全波整流信號，該濾波電容器電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元，該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法包含A.透過該控制單元產(chǎn)生一具有高頻切換成分的信號；B.利用該諧振轉(zhuǎn)換單元調(diào)整該具有高頻切換成分信號的電壓振幅變化；及C.利用該濾波電容器濾除該經(jīng)調(diào)整電壓振幅變化后的具有高頻切換成分信號的高頻切換脈波，并輸出一趨于穩(wěn)定的直流信號。
7.如權(quán)利要求6所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該諧振轉(zhuǎn)換單元包含一諧振電感器以及一個諧振電容器，且該諧振電感器與該諧振電容器串聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求6所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該諧振轉(zhuǎn)換單元的操作頻率介于一預(yù)定的頻率范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該交流信號為一市電全波整流信號。
10.如權(quán)利要求6所述的無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該交流信號利用控制單元產(chǎn)生高頻切換。
全文摘要
一種無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器及其電源轉(zhuǎn)換方法，用以將輸入的一脈動直流信號轉(zhuǎn)換為一趨于平穩(wěn)的直流電壓，以達(dá)到降低濾波電容值的效果。該無需電解電容的電源轉(zhuǎn)換器包含一諧振轉(zhuǎn)換單元、一控制單元及一濾波電容器；該控制單元電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元，該濾波電容器電連接于該諧振轉(zhuǎn)換單元的輸出端；利用該控制單元調(diào)整該諧振轉(zhuǎn)換單元于特定的頻率范圍操作，以控制諧振轉(zhuǎn)換單元的增益變化，進(jìn)而改變諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變化，因此濾波電容器只需利用一低容值的濾波電容器濾除諧振轉(zhuǎn)換單元的高頻切換信號，即可提供一趨近于直流信號驅(qū)動至負(fù)載。
文檔編號H02M7/04GK102315782SQ20101022835
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者白凱仁 申請人:晶宏半導(dǎo)體股份有限公司