專利名稱：具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非隔離型充電系統(tǒng)，尤其涉及一種具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前移動(dòng)載具專用的高電壓充電器，其充電架構(gòu)中多數(shù)是具有變壓器的隔離型設(shè)計(jì)，參見圖1，為現(xiàn)有技術(shù)的隔離型充電系統(tǒng)的電路方框圖。該隔離型充電系統(tǒng)包含一電磁干擾濾波器102A、一功率因子校正器104A以及一具隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器106A。其中， 該電磁干擾濾波器102A、該功率因子校正器104A以及該具隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器106A 可稱為一充電裝置10A。該電磁干擾濾波器102A接收一交流電源Vac，以濾除該交流電源 Vac的噪聲。該功率因子校正器104A電性連接該電磁干擾濾波器102A，以轉(zhuǎn)換濾波后的該交流電源并輸出一內(nèi)部直流電源(未標(biāo)示)。該具隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器106A電性連接該功率因子校正器104A，以接收該內(nèi)部直流電源，并轉(zhuǎn)換該內(nèi)部直流電源的電壓電平為一充電電池20A所需的充電電壓電平。為了提升該充電系統(tǒng)的充電效率，通常會(huì)將隔離變壓器移除。因此，參見圖2，為現(xiàn)有技術(shù)的非隔離型充電系統(tǒng)的電路方框圖。如前所述，該非隔離型充電系統(tǒng)包含該電磁干擾濾波器102A、該功率因子校正器104A以及一無隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器108A。其中，該電磁干擾濾波器102A、該功率因子校正器104A以及該無隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器108A可稱為該充電裝置10A。雖然使用無隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器 108A可提升該充電系統(tǒng)的充電效率，但卻因?yàn)樯倭烁綦x變壓器來隔離該交流電源Vac (例如交流市電)，因此，一旦該充電系統(tǒng)的電路內(nèi)部發(fā)生零件故障或損毀，而發(fā)生短路狀況，將使得該交流電源Vac直接對該充電電池20充電(亦即，該電磁干擾濾波器102A、該功率因子校正器104A以及該無隔離變壓器的直流轉(zhuǎn)換器108A無法提供正常的電氣操作)，因此， 操作在如此異常的電流或電壓下，將導(dǎo)致該充電電池20發(fā)生內(nèi)部零件損害或造成起火爆炸，而危及生命財(cái)產(chǎn)安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一目的在于提供一種具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，通過增設(shè)開關(guān)保護(hù)裝置，能夠?qū)υ摲歉綦x型充電系統(tǒng)提供異常操作時(shí)的雙重保護(hù)，或更進(jìn)一步使用抑制電感與短路保護(hù)電路，能夠更彈性地并且更精準(zhǔn)地對該非隔離型充電系統(tǒng)提供保護(hù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，接收一交流電源，并轉(zhuǎn)換該交流電源為一直流輸出電源，以對一充電電池提供充電時(shí)所需的充電電壓；該具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)包含一電磁干擾濾波器，接收該交流電源，以濾除該交流電源的噪聲；一功率因子校正器，電性連接該電磁干擾濾波器，以轉(zhuǎn)換濾波后的該交流電源并輸出一內(nèi)部直流電源；[0007]—直流轉(zhuǎn)換器，電性連接該功率因子校正器，以接收該內(nèi)部直流電源，并轉(zhuǎn)換該內(nèi)部直流電源的電壓電平為該充電電池所需的充電電壓電平；及一開關(guān)保護(hù)裝置，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的一串聯(lián)回路上，以提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該直流轉(zhuǎn)換器與該充電電池之間。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該功率因子校正器與該直流轉(zhuǎn)換器之間。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該電磁干擾濾波器與該功率因子校正器之間。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該開關(guān)保護(hù)裝置為一金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管、一雙載子接面晶體管、一絕緣柵極雙極晶體管、一硅控整流器或一雙向性三極柵極流體。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該直流轉(zhuǎn)換器為一降壓式轉(zhuǎn)換器、一升壓式轉(zhuǎn)換器或一升降壓式轉(zhuǎn)換器。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該非隔離型充電系統(tǒng)還包含一抑制電感，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的該串聯(lián)回路上，以抑制該串聯(lián)回路上一回路電流的瞬間變化；及一短路保護(hù)電路，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的該串聯(lián)回路上，以感測該串聯(lián)回路上該回路電流大小，進(jìn)而控制該開關(guān)保護(hù)裝置。上述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其中，該抑制電感與該短路保護(hù)電路電性連接該直流轉(zhuǎn)換器與該充電電池之間。該電磁干擾濾波器是接收該交流電源，以濾除該交流電源的噪聲。該功率因子校正器電性連接該電磁干擾濾波器，以轉(zhuǎn)換濾波后的該交流電源并輸出一內(nèi)部直流電源。該直流轉(zhuǎn)換器電性連接該功率因子校正器，以接收該內(nèi)部直流電源，并轉(zhuǎn)換該內(nèi)部直流電源的電壓電平為該充電電池所需的充電電壓電平。該開關(guān)保護(hù)裝置系電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的一串聯(lián)回路上，以提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實(shí)用新型的限定。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的隔離型充電系統(tǒng)的電路方框圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的非隔離型充電系統(tǒng)的電路方框圖；圖3A為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第一實(shí)施例的電路方框圖；圖;3B為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第二實(shí)施例的電路方框圖；圖3C為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第三實(shí)施例的電路方框圖；圖3D為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第四實(shí)施例的電路方框圖；圖3E為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第五實(shí)施例的電路方框圖；圖3F為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第六實(shí)施例的電路方框圖；圖4為圖3A的第一實(shí)施例的電路方框圖；及圖5為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的電路方框圖。其中，附圖標(biāo)記
現(xiàn)有技術(shù)[0031]Vac交流電源[0032]IOA充電裝置[0033]102A電磁干擾濾波器[0034]104A功率因子校正器[0035]106A具隔離變壓器的.[0036]108A無隔離變壓器的.[0037]20A充電電池[0038]本實(shí)用新型[0039]Vac交流電源[0040]10充電裝置[0041]102電磁干擾濾波器[0042]104功率因子校正器[0043]108直流轉(zhuǎn)換器[0044]1082開關(guān)[0045]1084二極管[0046]1086電感[0047]1088電容[0048]20充電電池[0049]30開關(guān)保護(hù)裝置[0050]40抑制電感[0051]50短路保護(hù)電路[0052]Vo直流輸出電源
具體實(shí)施方式
[0053]茲有關(guān)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說明，配合附圖說明如下請參見圖3A至圖3F，分別為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的第一實(shí)施例至第六實(shí)施例的電路方框圖。如圖所示，該具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，接收一交流電源Vac，并轉(zhuǎn)換該交流電源Vac為一直流輸出電源No，以對一充電電池20 提供充電時(shí)所需的充電電壓。該具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)系包含一電磁干擾濾波器102、一功率因子校正器104、一直流轉(zhuǎn)換器108以及一開關(guān)保護(hù)裝置30。其中，該電磁干擾濾波器102、該功率因子校正器104以及該直流轉(zhuǎn)換器108是為一充電裝置10。該電磁干擾濾波器102接收該交流電源Vac，以濾除該交流電源Vac的噪聲。該功率因子校正器 104電性連接該電磁干擾濾波器102，以轉(zhuǎn)換濾波后的該交流電源并輸出一內(nèi)部直流電源 (未標(biāo)示)。該直流轉(zhuǎn)換器108電性連接該功率因子校正器104，以接收該內(nèi)部直流電源，并轉(zhuǎn)換該內(nèi)部直流電源的電壓電平為該充電電池20所需的充電電壓電平。該開關(guān)保護(hù)裝置 30電性連接該電磁干擾濾波器102、該功率因子校正器104、該直流轉(zhuǎn)換器108以及該充電電池20所形成的一串聯(lián)回路上，以提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)。其中，該開關(guān)保護(hù)裝置30為一金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)、一雙載子接面晶體管(BJT)、 一絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)、一硅控整流器(SCR)或一雙向性三極柵極流體(TRIAC)Jfi 不以此為限。值得一提，該開關(guān)保護(hù)裝置30可電性連接在上述的該串聯(lián)回路上的任一位置一、該開關(guān)保護(hù)裝置30電性連接該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20之間，配合參見圖3A與圖;3B所示；二、該開關(guān)保護(hù)裝置30電性連接該功率因子校正器104與該直流轉(zhuǎn)換器108之間，配合參見圖3C與圖3D所示；及三、該開關(guān)保護(hù)裝置30電性連接該電磁干擾濾波器102與該功率因子校正器104 之間，配合參見圖3E與圖3F所示。至于該開關(guān)保護(hù)裝置30提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)的詳細(xì)說明， 請參見圖4，為圖3A的第一實(shí)施例的電路方框圖。為了方便說明，假設(shè)該開關(guān)保護(hù)裝置30 電性連接該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20之間，并且，連接于該串聯(lián)回路的下半部，但不以此為限。此外，該直流轉(zhuǎn)換器108為一降壓式轉(zhuǎn)換器(buck converter)、一升壓式轉(zhuǎn)換器 (boot converter)或一升降壓式轉(zhuǎn)換器(buck-boost converter)，但不以此為限。其中， 在此實(shí)施例說明中，以該直流轉(zhuǎn)換器108為該降壓式轉(zhuǎn)換器(buck converter)為例說明。 并且，該降壓式直流轉(zhuǎn)換器108包含一開關(guān)1082、一二極管1084、一電感1086以及一電容 1088。當(dāng)該非隔離型充電系統(tǒng)操作時(shí)，若該降壓式直流轉(zhuǎn)換器108的該開關(guān)1082故障或損毀，而發(fā)生短路狀況，可通過截止(turned off)該開關(guān)保護(hù)裝置30，能夠斷開該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20間的電性連接，以防止該交流電源Vac直接對該充電電池20 提供異常的充電電壓或充電電流。同樣地，對第三實(shí)施例與第四實(shí)施例而言，可通過截止 (turned off)該開關(guān)保護(hù)裝置30，能夠斷開該功率因子校正器104與該直流轉(zhuǎn)換器108間的電性連接，以防止該交流電源Vac直接對該充電電池20提供異常的充電電壓或充電電流。同樣地，對第五實(shí)施例與第六實(shí)施例而言，可通過截止(turned off)該開關(guān)保護(hù)裝置 30，能夠斷開該電磁干擾濾波器102與該功率因子校正器104間的電性連接，以防止該交流電源Vac直接對該充電電池20提供異常的充電電壓或充電電流。因此，對于整個(gè)非隔離型充電系統(tǒng)而言，除了如上述該電磁干擾濾波器102、該功率因子校正器104以及該直流轉(zhuǎn)換器108本身的開關(guān)組件可提供非隔離型充電系的異常操作時(shí)的保護(hù)外，更能夠通過該開關(guān)保護(hù)裝置30對該非隔離型充電系統(tǒng)提供雙重保護(hù)。請參見圖5，為本實(shí)用新型具有保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的電路方框圖。如前述的該非隔離型充電系統(tǒng)架構(gòu)，還包含一抑制電感40與一短路保護(hù)電路 50。該抑制電感40電性連接該電磁干擾濾波器102、該功率因子校正器104、該直流轉(zhuǎn)換器 108以及該充電電池20所形成的該串聯(lián)回路上，以抑制該串聯(lián)回路上一回路電流的瞬間變化。值得一提，該抑制電感40的最佳實(shí)施例為電性連接于該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池 20之間，以抑制該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20之間回路電流的瞬間變化。該短路保護(hù)電路50電性連接該電磁干擾濾波器102、該功率因子校正器104、該直流轉(zhuǎn)換器108以及該充電電池20所形成的該串聯(lián)回路上，以感測該串聯(lián)回路上該回路電流大小，進(jìn)而控制該開關(guān)保護(hù)裝置30。值得一提，該短路保護(hù)電路50的最佳實(shí)施例為電性連接于該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20之間，以感測該串聯(lián)回路上該回路電流大小，進(jìn)而控制該開關(guān)保護(hù)裝置30。因此，本發(fā)明的最佳實(shí)施例為該抑制電感40與該短路保護(hù)電路50電性連接該直流轉(zhuǎn)換器108與該充電電池20之間，一旦輸出有異常大電流或短路時(shí)，能提供及時(shí)的保護(hù)。其中，該短路保護(hù)電路50包含一電流傳感器(未圖示)、一比較器(未圖標(biāo))以及一觸發(fā)信號產(chǎn)生器(未圖標(biāo))。該電流傳感器以感測該串聯(lián)回路上該回路電流大小，并且，通過該比較器與一臨界電流值比較，若該回路電流大于該臨界電流值，則表示該非隔離型充電系統(tǒng)發(fā)生異常操作，因此，利用該觸發(fā)信號產(chǎn)生器輸出一觸發(fā)信號截止該開關(guān)保護(hù)裝置30，能夠斷開該電磁干擾濾波器102與該充電電池20間的電性連接，以防止該交流電源Vac直接對該充電電池20提供異常的充電電壓或充電電流。其中，該電流傳感器可為一霍耳傳感器(hall sensor)、一比流器(current transformer, CT)或一電阻。反的，若該回路電流小于該臨界電流值，則表示該非隔離型充電系統(tǒng)正常操作。值得一提，該短路保護(hù)電路50可配合該抑制電感40對電流抑制的能力，能夠使得當(dāng)該非隔離型充電系統(tǒng)發(fā)生異常操作時(shí)，所產(chǎn)生的異常瞬間大電流經(jīng)由該抑制電感40的抑制，能夠使得該短路保護(hù)電路 50對于異常操作時(shí)的保護(hù)不致發(fā)生誤動(dòng)作。綜上所述，本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、增設(shè)該開關(guān)保護(hù)裝置，能夠?qū)υ摲歉綦x型充電系統(tǒng)提供異常操作時(shí)的雙重保護(hù)；2、在電路架構(gòu)的串聯(lián)回路上設(shè)置該開關(guān)保護(hù)裝置，能夠更彈性地對該非隔離型充電系統(tǒng)提供保護(hù) ’及3、可進(jìn)一步使用該抑制電感并配合該短路保護(hù)電路，能夠更精準(zhǔn)地對該非隔離型充電系統(tǒng)提供保護(hù)。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(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)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，接收一交流電源，并轉(zhuǎn)換該交流電源為一直流輸出電源，以對一充電電池提供充電時(shí)所需的充電電壓；其特征在于，該具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)包含一電磁干擾濾波器，接收該交流電源，以濾除該交流電源的噪聲；一功率因子校正器，電性連接該電磁干擾濾波器，以轉(zhuǎn)換濾波后的該交流電源并輸出一內(nèi)部直流電源；一直流轉(zhuǎn)換器，電性連接該功率因子校正器，以接收該內(nèi)部直流電源，并轉(zhuǎn)換該內(nèi)部直流電源的電壓電平為該充電電池所需的充電電壓電平；及一開關(guān)保護(hù)裝置，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的一串聯(lián)回路上，以提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該直流轉(zhuǎn)換器與該充電電池之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該功率因子校正器與該直流轉(zhuǎn)換器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該電磁干擾濾波器與該功率因子校正器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該開關(guān)保護(hù)裝置為一金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管、一雙載子接面晶體管、一絕緣柵極雙極晶體管、一硅控整流器或一雙向性三極柵極流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該直流轉(zhuǎn)換器為一降壓式轉(zhuǎn)換器、一升壓式轉(zhuǎn)換器或一升降壓式轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該非隔離型充電系統(tǒng)還包含一抑制電感，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的該串聯(lián)回路上，以抑制該串聯(lián)回路上一回路電流的瞬間變化；及一短路保護(hù)電路，電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的該串聯(lián)回路上，以感測該串聯(lián)回路上該回路電流大小，進(jìn)而控制該開關(guān)保護(hù)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，其特征在于，該抑制電感與該短路保護(hù)電路電性連接該直流轉(zhuǎn)換器與該充電電池之間。
專利摘要一種具有開關(guān)保護(hù)裝置的非隔離型充電系統(tǒng)，接收一交流電源，并轉(zhuǎn)換該交流電源為一直流輸出電源，以對一充電電池提供充電時(shí)所需的充電電壓。該非隔離型充電系統(tǒng)包含一電磁干擾濾波器、一功率因子校正器、一直流轉(zhuǎn)換器以及開關(guān)保護(hù)裝置。該開關(guān)保護(hù)裝置電性連接該電磁干擾濾波器、該功率因子校正器、該直流轉(zhuǎn)換器以及該充電電池所形成的一串聯(lián)回路上，以提供該非隔離型充電系統(tǒng)的異常操作保護(hù)。
文檔編號H02H7/18GK202172300SQ20112029672
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者卓孟甫, 許昌吉, 陳金火 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司