電源系統(tǒng)及其直流轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種電源系統(tǒng)及其直流轉(zhuǎn)換器，特別涉及一種由作為前級(jí)的一非隔離型轉(zhuǎn)換模塊和作為后級(jí)的一隔離型轉(zhuǎn)換模塊組成的直流轉(zhuǎn)換器，用以解決傳統(tǒng)直流轉(zhuǎn)換器由二組以上隔離轉(zhuǎn)換器組成所衍生變壓器占用體積空間的問題。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖7所示是一種電源系統(tǒng)，其包括一交直流轉(zhuǎn)換器80、一直流轉(zhuǎn)換器70及兩電池組73、74，其中，交直流轉(zhuǎn)換器80具有一交流電源輸入端及一直流電源輸出端，其交流電源輸入端用以連接交流市電，其直流電源輸出端則與直流轉(zhuǎn)換器70的直流電源輸入端連接，而兩電池組73、74分別跨接在直流轉(zhuǎn)換器70的直流電源輸入端上作為備援，當(dāng)交流市電異常時(shí)，由直流轉(zhuǎn)換器70將電池組73、74電源轉(zhuǎn)換為要求的電壓后，持續(xù)供應(yīng)給負(fù)載。
[0003]當(dāng)前述電源系統(tǒng)運(yùn)用在通信系統(tǒng)時(shí)，其直流轉(zhuǎn)換器70須有負(fù)輸出電壓，而具有負(fù)輸出電壓直流轉(zhuǎn)換器70的基本架構(gòu)是如圖8所不,包括一第一電源轉(zhuǎn)換模塊71、一第二電源轉(zhuǎn)換模塊72,該第一電源轉(zhuǎn)換模塊71、第二電源轉(zhuǎn)換模塊72分別具有一正電源輸入端Vcom及一負(fù)電源輸入端RTN1、RTN2，該第一、第二電源轉(zhuǎn)換模塊71、72的正電源輸入端Vcom共同連接至二電池組73、74的正電源端，其負(fù)電源輸入端RTN1、RTN2則分別獨(dú)立地連接至電池組73、74的負(fù)電源端。再者，該第一、第二電源轉(zhuǎn)換模塊71、72分別具有一組電源輸出端，且作并聯(lián)連接。
[0004]上述的直流轉(zhuǎn)換器是采用一冗余架構(gòu)，其可各自地進(jìn)行直流電源轉(zhuǎn)換，而共同地對(duì)負(fù)載供應(yīng)直流電源。當(dāng)電池組73、74的一異常或與電池組73、74對(duì)應(yīng)的任一、第一電源轉(zhuǎn)換模塊71或第二電源轉(zhuǎn)換模塊72異常時(shí)，正常的第一電源轉(zhuǎn)換模塊71或第二電源轉(zhuǎn)換模塊72仍可維持對(duì)負(fù)載供電，而達(dá)到冗余供電的效果。
[0005]由于上述直流轉(zhuǎn)換器的第一電源轉(zhuǎn)換模塊71、第二電源轉(zhuǎn)換模塊72都是由隔離型轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成，而隔離型轉(zhuǎn)換器具備至少一變壓器，對(duì)于接受供電的通信系統(tǒng)或服務(wù)器系統(tǒng)而言，不論其本身或其使用的電源系統(tǒng)，如何縮小體積、減少占用空間一直是一個(gè)重要的課題，然而上述的直流轉(zhuǎn)換器，其由隔離型轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的兩個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊71、72分別具有一變壓器，而極占空間的變壓器自然成為縮小體積的最大障礙。
[0006]由上述可知，現(xiàn)有電源系統(tǒng)中具有冗余架構(gòu)的直流轉(zhuǎn)換器，因其具有二個(gè)以上分別由隔離型轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的電源轉(zhuǎn)換模塊，而衍生變壓器占用空間且令直流轉(zhuǎn)換器無法縮小體積的問題，故現(xiàn)有直流轉(zhuǎn)換器有待進(jìn)一步檢討并謀求可行的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明主要目的在提供一種直流轉(zhuǎn)換器，主要是由一采用非隔離型的前級(jí)轉(zhuǎn)換模塊和一隔離型的后級(jí)轉(zhuǎn)換模塊所組成，可解決傳統(tǒng)直流轉(zhuǎn)換器由二組以上隔離轉(zhuǎn)換器組成所衍生變壓器占用體積空間的問題。
[0008]為達(dá)成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述直流轉(zhuǎn)換器包括有:
[0009]一非隔離型轉(zhuǎn)換模塊，是一冗余架構(gòu)，其包括一第一電源轉(zhuǎn)換回路、一第二電源轉(zhuǎn)換回路及一儲(chǔ)能元件，該第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路連接且共用該儲(chǔ)能元件；
[0010]一隔離型轉(zhuǎn)換模塊，具有一組輸入端及一組輸出端，該組輸入端是與儲(chǔ)能元件連接;
[0011]前述的直流轉(zhuǎn)換器主要是由其非隔離型轉(zhuǎn)換模塊的第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路將二電池組輸出的直流電源轉(zhuǎn)換后輸出給隔離型轉(zhuǎn)換模塊，再由隔離型轉(zhuǎn)換模塊供應(yīng)直流電源給負(fù)載；其有益效果在于:由于非隔離型轉(zhuǎn)換模塊中的第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路未含有變壓器，在體積上可大幅縮小，而搭配后級(jí)的隔離型轉(zhuǎn)換模塊也只有一個(gè)變壓器，因此相較于傳統(tǒng)的直流轉(zhuǎn)換器已大幅縮小體積，并解決傳統(tǒng)直流轉(zhuǎn)換器采用兩組隔離型轉(zhuǎn)換器所衍生變壓器占用空間的體積問題。
[0012]本發(fā)明又一目的在提供一種可縮小體積的電源系統(tǒng)，為達(dá)成前述目的是令該電源系統(tǒng)包括有:
[0013]一交直流轉(zhuǎn)換器，具有一交流電源輸入端及一直流電源輸出端，其交流電源輸入端用以連接交流市電；
[0014]一直流轉(zhuǎn)換器，是由前述的直流轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其具有一直流電源輸入端及一電源輸出端，其直流電源輸入端是與交直流轉(zhuǎn)換器的直流電源輸出端連接；
[0015]兩電池組，分別跨接在直流轉(zhuǎn)換器的直流電源輸入端上。
[0016]上述電源系統(tǒng)包括前述直流轉(zhuǎn)換器，其有益效果在于:有助于縮小電源系統(tǒng)的體積。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明直流轉(zhuǎn)換器一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。
[0018]圖2是本發(fā)明非隔離型轉(zhuǎn)換模塊的一較佳實(shí)施例電路圖。
[0019]圖3是本發(fā)明非隔離型轉(zhuǎn)換模塊又一較佳實(shí)施例電路圖。
[0020]圖4是本發(fā)明非隔離型轉(zhuǎn)換模塊再一較佳實(shí)施例電路圖。
[0021]圖5是本發(fā)明非隔離型轉(zhuǎn)換模塊另一較佳實(shí)施例電路圖。
[0022]圖6是本發(fā)明電源系統(tǒng)的方框圖。
[0023]圖7是現(xiàn)有電源系統(tǒng)的方框圖。
[0024]圖8是現(xiàn)有直流轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。
[0026]關(guān)于本發(fā)明直流轉(zhuǎn)換器一較佳實(shí)施例的基本架構(gòu)，請(qǐng)參考圖1所示，包括一非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10、一隔離型轉(zhuǎn)換模塊20及一控制器30 ;其中:
[0027]該非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10主要是由一第一電源轉(zhuǎn)換回路11和一第二電源轉(zhuǎn)換回路12組成，該第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12分別具有一正電源端Vcom、一負(fù)電源端RTN1、RTN2。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括一第一 EMI濾波器41及一第二 EMI濾波器42，該非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的第一電源轉(zhuǎn)換回路11、第二電源轉(zhuǎn)換回路12以其正電源端Vcom、負(fù)電源端RTN1、RTN2分別通過第一 EMI濾波器41、第二 EMI濾波器42與一第一電池組103、一第二電池組104連接，其中第一、第二電池組103、104的正極端V+共接且分別與第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12的正電源端Vcom連接，第一、第二電池組103、104的負(fù)極端則分別與第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12的負(fù)電源端RTN1、RTN2連接。
[0028]該控制器30分別和非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的第一電源轉(zhuǎn)換回路11、第二電源轉(zhuǎn)換回路12和隔離型轉(zhuǎn)換模塊20連接，以控制該非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10和隔離型轉(zhuǎn)換模塊20的電源轉(zhuǎn)換工作。
[0029]關(guān)于該非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10 —較佳實(shí)施例的具體構(gòu)造，請(qǐng)參考圖2所示，在本實(shí)施例中，該非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12分別為一降壓型轉(zhuǎn)換器；其中:
[0030]該第一電源轉(zhuǎn)換回路11包括一第一二極管D1、一第一開關(guān)Q1、一第一電感LI及一儲(chǔ)能兀件；在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能兀件為一輸出電容C,該輸出電容C具有一第一端及一第二端，其第一端和第一二極管Dl的陰極連接至正電源端Vcom,其第二端和第一電感LI的一端連接，第一電感LI的另一端和第一二極管Dl的陽(yáng)極、第一開關(guān)Ql連接,本實(shí)施例中,第一開關(guān)Ql為一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其以漏極和第一電感LI的另一端、第一二極管Dl的陽(yáng)極連接，第一開關(guān)Ql的源極連接負(fù)電源端RTNl，其柵極則連接并受控于該控制器30。
[0031]該第二電源轉(zhuǎn)換回路12包括一第二二極管D2、一第二開關(guān)Q2、一第二電感L2及一儲(chǔ)能元件；在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件與第一電源轉(zhuǎn)換回路11共用該輸出電容C，該輸出電容C的第一端是和第二二極管D2的陰極共同連接至正電源端Vcom，第二端則和第二電感L2的一端連接，第二電感L2的另一端和第二二極管D2的陽(yáng)極、第二開關(guān)Q2連接，與第一電源轉(zhuǎn)換回路11相同的是:第二開關(guān)Q2為一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其以漏極和第二電感L2的另一端、第二二極管D2的陽(yáng)極連接，第二開關(guān)Q2的源極連接負(fù)電源端RTN2，其柵極和控制器30連接，而受該控制器30所控制。
[0032]前述輸出電容C的第一端、第二端并分別構(gòu)成非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的正電源輸出端Vout和負(fù)電源輸出端RTN，且和隔離型轉(zhuǎn)換模塊20的該組輸入端連接。
[0033]前述非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12在控制器30的交替驅(qū)動(dòng)下，分別將第一、第二電池組103、104電源轉(zhuǎn)換為一設(shè)定電壓的直流電源傳送給隔離型轉(zhuǎn)換模塊20轉(zhuǎn)換為另一設(shè)定電壓的直流電源再供應(yīng)給負(fù)載。關(guān)于非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的工作原理詳如以下所述:
[0034]就第一電源轉(zhuǎn)換回路11而言，當(dāng)其第一開關(guān)Ql導(dǎo)通，電流流經(jīng)輸出電容C、第一電感LI，此時(shí)輸出電容C的電壓升高，而第一電感LI進(jìn)行儲(chǔ)能。待第一開關(guān)Ql關(guān)斷，存儲(chǔ)在第一電感LI上的能量通過第一二極管Dl對(duì)輸出電容C充電。另一方面，當(dāng)?shù)诙娫崔D(zhuǎn)換回路12的第二開關(guān)Q2導(dǎo)通，電流流經(jīng)輸出電容C、第二電感L2，此時(shí)輸出電容C的電壓升高，并由第二電感L2進(jìn)行儲(chǔ)能。而在第二開關(guān)Q2關(guān)斷，存儲(chǔ)在第二電感L2上的能量通過第二二極管D2對(duì)輸出電容C充電。如此交替的驅(qū)動(dòng)，共同地輸出直流電源給該隔離型轉(zhuǎn)換模塊20，該隔離型轉(zhuǎn)換模塊20輸出的直流電源可以是正電壓，也可以是負(fù)電壓。
[0035]由于非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11、12并未使用變壓器，在其后級(jí)的隔離型轉(zhuǎn)換模塊20也只有一個(gè)變壓器，因此可以有效解決變壓器占用空間所衍生的體積問題。
[0036]關(guān)于前述非隔離型轉(zhuǎn)換模塊10的又一較佳實(shí)施例，請(qǐng)參考圖3所示，其第一、第二電源轉(zhuǎn)換回路11’、12’是由升壓型轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成，其中:
[0037]該第一電源轉(zhuǎn)換回路11’包括一第一二極管D1、一第一開關(guān)Q1、一第一電感LI及一輸出電容C,該輸出電容C具有一第一端及一第二端,其第一端和第一開關(guān)Ql的漏極連接至正電源端Vcom，其第二端和第一二極管Dl的陽(yáng)極連接，第一二極管Dl的陰極和第一開關(guān)Ql的源極連接，其源極又和第一電感LI的一端連接，第一電感LI的另一端是連接至負(fù)電源端RTNl，第一開關(guān)Ql的柵極則和控制器30連接。
[0038]該第二電源轉(zhuǎn)換回路12’包括一第二二極管D2、一第二開關(guān)Q2、一第二電感L2及一輸出電容C,該輸出電容C是與第一電源轉(zhuǎn)換回路12’共用,其第一端和第二