一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路及方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路和用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法。所述離線式電源轉(zhuǎn)換電路包括：輸入端口、輸出端口、整流器、常通功率器件、功率開(kāi)關(guān)、第一比較器、第二比較器和邏輯驅(qū)動(dòng)單元。所述離線式電源轉(zhuǎn)換電路和用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法具有小的EMI和快速反應(yīng)能力。
【專利說(shuō)明】一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在離線式功率供應(yīng)應(yīng)用中，通常希望較小的電壓壓擺率和電流壓擺率以減小電磁干擾(E:MI)濾波器尺寸,從而使系統(tǒng)成本最小化。然而,小的電壓電流壓擺率也使系統(tǒng)反應(yīng)變慢。當(dāng)諸如閃電、感應(yīng)電壓沖擊或其他高壓尖刺等電壓浪涌情況發(fā)生時(shí)，可能由于反應(yīng)不夠快而使系統(tǒng)被損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路及方法。
[0004]根據(jù)上述目的，本發(fā)明提出了一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路，包括:輸入端口，接收輸入電壓；輸出端口，提供輸出電壓；整流器，耦接至輸入端口接收輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓；常通功率器件，耦接至整流器接收整流電壓，產(chǎn)生削峰電壓；功率開(kāi)關(guān)，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至常通功率器件接收削峰電壓，其第二端子耦接至輸出端口 ；第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第一門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的第一采樣信號(hào)，其輸出端子基于第一門(mén)限值和第一米樣信號(hào)產(chǎn)生第一比較信號(hào)；第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第二門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征整流電壓的第二采樣信號(hào)，其輸出端子基于第二門(mén)限值和第二采樣信號(hào)產(chǎn)生第二比較信號(hào)；邏輯驅(qū)動(dòng)單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二輸入端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，其輸出端子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)至功率開(kāi)關(guān)的控制端子，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第一采樣信號(hào)大于第一門(mén)限值時(shí)具有緩慢的下降沿，在第二采樣信號(hào)大于第二門(mén)限值時(shí)具有基本垂直的下降沿。
[0005]根據(jù)上述目的，本發(fā)明還提出了一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路，包括:輸入端口，接收輸入電壓；輸出端口，提供輸出電壓；整流器，耦接至輸入端口接收輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓；常通功率器件，耦接至整流器接收整流電壓，產(chǎn)生削峰電壓；功率開(kāi)關(guān)，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至常通功率器件接收削峰電壓，其第二端子耦接至輸出端口 ；第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第一門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的第一采樣信號(hào)，其輸出端子基于第一門(mén)限值和第一米樣信號(hào)產(chǎn)生第一比較信號(hào)；第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第二門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的采樣電壓，其輸出端子基于第二門(mén)限值和采樣電壓產(chǎn)生第二比較信號(hào)；邏輯驅(qū)動(dòng)單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二輸入端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，其輸出端子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)至功率開(kāi)關(guān)的控制端子，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第一采樣信號(hào)大于第一門(mén)限值時(shí)具有緩慢的下降沿，在采樣電壓大于第二門(mén)限值時(shí)具有基本垂直的下降沿。
[0006]根據(jù)上述目的，本發(fā)明還提出了一種用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括:提供輸入電壓；整流所述輸入電壓得到整流電壓；緩慢導(dǎo)通所述功率開(kāi)關(guān)，以將整流電壓傳遞至所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出；當(dāng)整流電壓高于慢降門(mén)限電壓時(shí)，緩慢斷開(kāi)所述功率開(kāi)關(guān)；當(dāng)整流電壓高于快降門(mén)限電壓時(shí)，快速斷開(kāi)所述功率開(kāi)關(guān)以保護(hù)所述電源轉(zhuǎn)換電路。
[0007]根據(jù)本發(fā)明各方面的上述離線式電源轉(zhuǎn)換電路和用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法，具有小的EMI和快速反應(yīng)能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路100的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2示意性地示出了在沒(méi)有高壓浪涌情況發(fā)生時(shí)圖1所示離線式電源轉(zhuǎn)換電路100中輸入電壓Va。、整流電壓VDC、削峰電壓Va、驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk以及流過(guò)功率開(kāi)關(guān)103的電流I103的波形圖；
[0010]圖3示意性地示出了在高壓浪涌情況發(fā)生時(shí)圖1所示離線式電源轉(zhuǎn)換電路100中輸入電壓VAC、整流電壓Va、驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk以及流過(guò)功率開(kāi)關(guān)103的電流Iltl3的波形圖；
[0011]圖4示意性地示出了在高壓浪涌情況發(fā)生在功率開(kāi)關(guān)103的導(dǎo)通階段時(shí)圖1所示離線式電源轉(zhuǎn)換電路100中輸入電壓Va。、整流電壓VDC、削峰電壓Va、驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk以及流過(guò)功率開(kāi)關(guān)103的電流Iltl3的波形圖；
[0012]圖5示意性地示出了在高壓浪涌情況發(fā)生在功率開(kāi)關(guān)103的斷開(kāi)階段時(shí)圖1所示離線式電源轉(zhuǎn)換電路100中輸入電壓Va。、整流電壓VDC、削峰電壓Va、驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk以及流過(guò)功率開(kāi)關(guān)103的電流Iltl3的波形圖；
[0013]圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖1所示電源轉(zhuǎn)換電路100中的邏輯驅(qū)動(dòng)單元106的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖7為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖1所示電源轉(zhuǎn)換電路100中的邏輯驅(qū)動(dòng)單元106的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路200的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖9為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路300的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖10為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路400的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖11為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路500的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖12示意性示出了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法流程圖600。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0021 ] 在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時(shí)，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的離線式電源轉(zhuǎn)換電路100的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示實(shí)施例中，所述離線式電源轉(zhuǎn)換電路100包括:輸入端口 11，接收輸入電壓vA。；輸出端口 12，提供輸出電壓Vtj;整流器101，耦接至輸入端口 11接收輸入電壓Vac，產(chǎn)生整流電壓Vdc ;常通功率器件102，耦接至整流器101接收整流電壓VDC，產(chǎn)生削峰電壓Va ;功率開(kāi)關(guān)103，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至常通功率器件102接收削峰電壓Va，其第二端子耦接至輸出端口 12 ;第一比較器104，具有第一輸入端子41、第二輸入端子42和輸出端子43，其第一輸入端子41接收第一門(mén)限值Vslrawef，其第二輸入端子42接收表征削峰電壓Va的第一米樣信號(hào)VS,其輸出端子43基于第一門(mén)限值Vslrawef和第一米樣信號(hào)Vs產(chǎn)生第一比較信號(hào)Sa ;第二比較器105,具有第一輸入端子51、第二輸入端子52和輸出端子53,其第一輸入端子51接收第二門(mén)限值Vfastaif,其第二輸入端子52接收表征整流電壓的第二米樣信號(hào)Vline,其輸出端子53基于第二門(mén)限值Vfastraf和第二米樣信號(hào)Vline產(chǎn)生第二比較信號(hào)Sk ;邏輯驅(qū)動(dòng)單元106，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一比較器104的輸出端子43接收第一比較信號(hào)Sa，其第二輸入端子耦接至第二比較器105的輸出端子53接收第二比較信號(hào)Sffi，其輸出端子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk至功率開(kāi)關(guān)103的控制端子，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdk在第一采樣信號(hào)Vs大于第一門(mén)限值Vslowref時(shí)具有緩慢的下降沿，在第二采樣信號(hào)Vlim大于第二門(mén)限值Vfastaf時(shí)具有基本垂直的下降沿。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，第一門(mén)限值Vslmttrf和第二門(mén)限值Vfastaf具有滯環(huán)。但在其他實(shí)施例中，第一門(mén)限值Vslramf和第二門(mén)限值Vfastarf可不具有滯環(huán)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，整流器101執(zhí)行半波整流。在其他實(shí)施例中，整流器101可執(zhí)行全波整流。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，常通功率器件102具有夾斷電壓VP，第一門(mén)限值Vslmttef和第一采樣信號(hào)\的比值小于等于夾斷電壓Vp和削峰電壓Va的比值，也就是
【權(quán)利要求】
1.一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路，包括: 輸入端口，接收輸入電壓； 輸出端口，提供輸出電壓； 整流器，耦接至輸入端口接收輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓； 常通功率器件，耦接至整流器接收整流電壓，產(chǎn)生削峰電壓； 功率開(kāi)關(guān)，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至常通功率器件接收削峰電壓，其第二端子耦接至輸出端口 ； 第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第一門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的第一采樣信號(hào)，其輸出端子基于第一門(mén)限值和第一米樣信號(hào)產(chǎn)生第一比較信號(hào)； 第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第二門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征整流電壓的第二采樣信號(hào)，其輸出端子基于第二門(mén)限值和第二采樣信號(hào)產(chǎn)生第二比較信號(hào)； 邏輯驅(qū)動(dòng)單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二輸入端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，其輸出端子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)至功率開(kāi)關(guān)的控制端子，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第一采樣信號(hào)大于第一門(mén)限值時(shí)具有緩慢的下降沿，在第二采樣信號(hào)大于第二門(mén)限值時(shí)具有基本垂直的下降沿。
2.如權(quán)利要求1所述的離線式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述常通功率具有夾斷電壓，其中第一門(mén)限值、第一采樣信號(hào)、常通功率開(kāi)關(guān)的夾斷電壓和削峰電壓的之間滿足以下關(guān)系:
3.如權(quán)利要求1所述的離線式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述第一門(mén)限值、第二門(mén)限值、第一采樣信號(hào)和削峰電壓的比值、第二采樣信號(hào)和整流信號(hào)的比值滿足以下關(guān)系:
4.一種離線式電源轉(zhuǎn)換電路，包括: 輸入端口，接收輸入電壓； 輸出端口，提供輸出電壓； 整流器，耦接至輸入端口接收輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓； 常通功率器件，耦接至整流器接收整流電壓，產(chǎn)生削峰電壓； 功率開(kāi)關(guān)，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至常通功率器件接收削峰電壓，其第二端子耦接至輸出端口 ； 第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第一門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的第一采樣信號(hào)，其輸出端子基于第一門(mén)限值和第一米樣信號(hào)產(chǎn)生第一比較信號(hào)； 第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收第二門(mén)限值，其第二輸入端子接收表征削峰電壓的采樣電壓，其輸出端子基于第二門(mén)限值和采樣電壓產(chǎn)生第二比較信號(hào)； 邏輯驅(qū)動(dòng)單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二輸入端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，其輸出端子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)至功率開(kāi)關(guān)的控制端子，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第一采樣信號(hào)大于第一門(mén)限值時(shí)具有緩慢的下降沿，在采樣電壓大于第二門(mén)限值時(shí)具有基本垂直的下降沿。
5.如權(quán)利要求4所述的離線式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述第一比較器的第二輸入端子和第二比較器的第二輸入端子耦接在一起。
6.如權(quán)利要求1~5之一的離線式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述邏輯驅(qū)動(dòng)單元包括: 供電節(jié)點(diǎn)，耦接供電電壓； 參考節(jié)點(diǎn)； 公共節(jié)點(diǎn)； 第一電流源和第一開(kāi)關(guān)，串聯(lián)耦接在供電節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)之間； 第二電流源和第二開(kāi)關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間； 充電電容和第三開(kāi)關(guān)，并聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間； 驅(qū)動(dòng)器，耦接至公共節(jié)點(diǎn)接收充電電容兩端電壓，產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中 第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)分別具有耦接第一比較信號(hào)的控制端子； 第三開(kāi)關(guān)具有耦接第二比較信號(hào)的控制端子。
7.如權(quán)利要求1~5之一的離線式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述邏輯驅(qū)動(dòng)單元包括: 供電節(jié)點(diǎn)，耦接供電電壓； 參考節(jié)點(diǎn)； 公共節(jié)點(diǎn)； 第一電流源和第一開(kāi)關(guān)，串聯(lián)耦接在供電節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)之間； 第二電流源和第二開(kāi)關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間； 充電電容，耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間； 第三電流源和第三開(kāi)關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間，其中第三電流源的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二電流源的 電流； 驅(qū)動(dòng)器，耦接至公共節(jié)點(diǎn)接收充電電容兩端電壓，產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中 第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)分別具有耦接第一比較信號(hào)的控制端子； 第三開(kāi)關(guān)具有耦接第二比較信號(hào)的控制端子。
8.一種用于電源轉(zhuǎn)換電路的方法，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括: 提供輸入電壓； 整流所述輸入電壓得到整流電壓； 緩慢導(dǎo)通所述功率開(kāi)關(guān)，以將整流電壓傳遞至所述電源轉(zhuǎn)換電路的輸出； 當(dāng)整流電壓高于慢降門(mén)限電壓時(shí)，緩慢斷開(kāi)所述功率開(kāi)關(guān)；當(dāng)整流電壓高于快降門(mén)限電壓時(shí)，快速斷開(kāi)所述功率開(kāi)關(guān)以保護(hù)所述電源轉(zhuǎn)換電路。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述快降門(mén)限電壓高于所述慢降門(mén)限電壓。
10.如權(quán)利 要求8所述的方法，其中所述快降門(mén)限電壓和所述慢降門(mén)限電壓均具有滯環(huán)。
【文檔編號(hào)】H02M1/44GK103904872SQ201410138645
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】約瑟夫俄依恩扎, 劉鵬 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司