專利名稱：一種電源轉(zhuǎn)換器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代消費(fèi)類電子的典型應(yīng)用電路一般運(yùn)行在低壓電源下。因此需要將市電轉(zhuǎn)換為符合相應(yīng)要求的電壓。圖I所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的線性電源轉(zhuǎn)換器10的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，線性電源轉(zhuǎn)換器10包括整流橋、電阻、齊納二極管和電容。該線性電源轉(zhuǎn)換器10結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其上的電阻、齊納二極管的功率損耗大，使得效率較低。圖2所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20的電路結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖所示，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20包括整流橋、輸入電容、開關(guān)器件、二極管、電感和輸出電容，其中開關(guān)器件由PWM (脈沖寬度調(diào)制)模塊控制。但對(duì)一個(gè)普通的低壓偏置電路來(lái)說(shuō)，PWM模塊顯得過(guò)于復(fù)雜。圖3所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30的電路結(jié)構(gòu)示意圖。由于采用了變壓器，降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30體積大、成本高，不適合很多應(yīng)用電路。

發(fā)明內(nèi)容
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)問題，提出一種改進(jìn)的電源轉(zhuǎn)換器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種電源轉(zhuǎn)換器，包括輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)；整流器，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號(hào)，所述整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供整流信號(hào)；低壓端口，用以提供低壓信號(hào)；儲(chǔ)能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號(hào)；功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號(hào)至低壓端口 ；以及控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)，并基于所述線電壓采樣信號(hào)，所述控制器在其輸出端子提供控制信號(hào)，用以控制功率開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，包括耦接輸入信號(hào)；對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行整流以生成整流信號(hào)；判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，將所述整流信號(hào)傳遞至低壓端口以得到低壓信號(hào)；若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口外，斷開所述整流信號(hào)至低壓端口的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，所述電源轉(zhuǎn)換器接收交流輸入信號(hào)，提供低壓信號(hào)，所述電源轉(zhuǎn)換器包括至少功率器件和儲(chǔ)能電容，所述方法包括判斷交流輸入信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，提供具有基本上垂直的上升沿和下降沿的控制信號(hào)，減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開關(guān)在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢上升沿緩慢閉合導(dǎo)通、在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢下降沿緩慢斷開，以將所述交流輸入信號(hào)傳遞至低壓端口以補(bǔ)充所述儲(chǔ)能電容的電荷并給負(fù)載供電；若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口外，斷開所述交流收入信號(hào)至低壓端口的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種電源轉(zhuǎn)換器，包括第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)；低壓端口，用以提供低壓信號(hào)；第一整流器，耦接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)，所述第一整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供第一半波整流信號(hào)；第二整流器，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)，所述第二整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供第二半波整流信號(hào)；第一智能電壓模塊，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整流器以接收第一半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；第二智能電壓模塊，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二整流器以接收第二半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲(chǔ)能電容，耦接在低壓端口和參考地之間。根據(jù)本發(fā)明各方面的上述電源轉(zhuǎn)換器及其方法，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。


圖I所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的線性電源轉(zhuǎn)換器10的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器20的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為現(xiàn)有將市電轉(zhuǎn)換為低壓電源的降壓變壓器電源轉(zhuǎn)換器30的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4c為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器300的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器400的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400的整流信號(hào)VD。和低壓信號(hào)Vs的波形示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器500的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500的交流輸入信號(hào)AC和低壓信號(hào)Vs的時(shí)序波形示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器600的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器700的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器800的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。和脈寬調(diào)制信號(hào)Ve的時(shí)序波形示意圖；圖13為前饋脈寬調(diào)制下的全波模式電源轉(zhuǎn)換器的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VDc和脈寬調(diào)制信號(hào)Ve的時(shí)序波形示意圖；圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法流程圖900 ；圖15為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1000的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1100的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖15/圖16電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖15/圖16所示電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1200的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路1209的結(jié)構(gòu)不意圖； 圖21為圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。，低壓信號(hào)Vs和流過(guò)功率開關(guān)的電流Is在流過(guò)功率開關(guān)的電流Is小于其最大電流容量下的時(shí)序波形示意圖；圖22為圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。，低壓信號(hào)Vs和流過(guò)功率開關(guān)的電流Is在流過(guò)功率開關(guān)的電流Is達(dá)到其最大電流容量下的時(shí)序波形示意圖；圖23為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-1 ；圖24為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-2 ；圖25示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法流程圖1300。其中，各附圖中相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的電路結(jié)構(gòu)/功能。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(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。 在整個(gè)說(shuō)明書中，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“耦接到”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“直接耦接到”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。
圖4a為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4a所示，電源轉(zhuǎn)換器100包括輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)AC (市電)；整流器101，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號(hào)AC，所述整流器101基于所述交流輸入信號(hào)AC提供整流信號(hào)VD。；低壓端口，用以提供低壓信號(hào)\ ;智能電壓模塊110，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整流器101以接收整流信號(hào)VD。，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲(chǔ)能電容107，耦接在低壓端口和參考地之間；其中所述智能電壓模塊110包括第一高壓功率器件102，耦接至整流器101以接收整流信號(hào)Vdc ;功率開關(guān)103，與所述第一高壓功率器件102串聯(lián)，所述功率開關(guān)103和所述第一高壓功率器件102用以阻止或者傳遞所述整流信號(hào)Vdc至低壓端口 ；控制器106，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)Vlim，并基于所述線電壓采樣信號(hào)Vline，所述控制器106在其輸出端子提供控制信號(hào)，用以控制功率開關(guān)103。在圖4a所示實(shí)施例中，第一高壓功率器件102兩端的電壓值不是很高，所述線電壓采樣信號(hào)Vlim直接由第一高壓功率器件102提供。
在一個(gè)實(shí)施例中，整流器101包括二極管或者橋式整流器。所述二極管可以被集成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一高壓功率器件102包括場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)或任意耗盡型器件。該高壓功率器件吸收絕大部分的電壓降，而只傳遞其最大夾斷電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，功率開關(guān)包括N溝道金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管、P溝道金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管、三極管，等等。圖4b為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4b所示電源轉(zhuǎn)換器200與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖4b所示電源轉(zhuǎn)換器200中，其智能電壓模塊210進(jìn)一步包括第二高壓功率器件204，耦接至整流器201以接收整流信號(hào)VD。，并基于所述整流信號(hào)VD。，第二高壓功率器件204提供表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)VliM。在某些情況下，低壓信號(hào)Vs的最大值需要限定在一定范圍。因此，有必要對(duì)低壓輸出進(jìn)行反饋。圖4c為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器300的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4c所示電源轉(zhuǎn)換器300與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖4c所示電源轉(zhuǎn)換器300中，其智能電壓模塊310進(jìn)一步包括低壓輸出反饋單元305，耦接至低壓端口以接收低壓信號(hào)Vs，并基于所述低壓信號(hào)Vs，提供反饋信號(hào)VFB。同時(shí)，控制器306包括耦接至所述低壓輸出反饋單元305接收反饋信號(hào)的第二輸入端子，所述控制器306基于線電壓采樣信號(hào)Vlim和反饋信號(hào)VFB，提供控制信號(hào)。在本實(shí)施例中，線電壓采樣信號(hào)Vlim可由如圖4a所示第一高壓功率器件提供。但在其他實(shí)施例中，線電壓采樣信號(hào)Vlim可由如圖4b所示的第二高壓功率器件提供。在一個(gè)實(shí)施例中，第一高壓功率器件和第二高壓功率器件各自包括連接至參考地的控制端子。智能電壓模塊控制整流信號(hào)從整流器至低壓端口的電流通路。儲(chǔ)能電容307上存儲(chǔ)的電荷用于給負(fù)載供電或被輸送至后級(jí)電路。當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器300在運(yùn)行時(shí)，輸入交流信號(hào)AC經(jīng)由整流器301被轉(zhuǎn)化為整流信號(hào)Vdc ;隨后整流信號(hào)VD。被輸送至第一高壓功率器件302。在第一高壓功率器件302選取結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況下，當(dāng)整流信號(hào)VD。小于第一高壓功率器件302的夾斷電壓Vp時(shí)，第一高壓功率器件302的源極電壓跟隨其漏極電壓；相應(yīng)地，儲(chǔ)能電容307上的低壓信號(hào)Vs跟隨整流信號(hào)VD。。考慮到實(shí)際器件的非理性特性(如第一高壓功率器件302和功率開關(guān)303的壓降、儲(chǔ)能電容所能穩(wěn)壓的范圍等因素)，低壓信號(hào)\可能不完全跟隨整流信號(hào)VDC。當(dāng)整流信號(hào)大于第一高壓功率器件302的夾斷電壓時(shí)，第一高壓功率器件302的源極電壓被箝位在其夾斷電壓VP。相應(yīng)地，儲(chǔ)能電容307上的低壓信號(hào)Vs也被箝位在第一高壓功率器件302的夾斷電壓VP。整流信號(hào)VD。和低壓信號(hào)Vs均被監(jiān)測(cè)。當(dāng)線電壓采樣信號(hào)Vlim和反饋信號(hào)Vfb均在電源轉(zhuǎn)換器300正常運(yùn)行所設(shè)定的范圍內(nèi)，如線電壓采樣信號(hào)Vlim表征整流信號(hào)VD。高于給定閾值VP1，則控制器306將功率開關(guān)303閉合導(dǎo)通。當(dāng)線電壓采樣信號(hào)Vline表征整流信號(hào)Vdc超出電源轉(zhuǎn)換器300正常運(yùn)行所設(shè)定的范圍，則智能電壓模塊310阻止整流信號(hào)Vdc被輸送至低壓端口。當(dāng)反饋信號(hào)Vfb表征低壓信號(hào)Vs超出設(shè)定的最大電壓，則智能電壓模塊310也阻止整流信號(hào)被輸送至低壓端口。當(dāng)功率開關(guān)303被閉合導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容307被充電，電源轉(zhuǎn)換器300的負(fù)載/后級(jí)電路由整流信號(hào)VD。供電；當(dāng)功率開關(guān)303被斷開時(shí)，儲(chǔ)能電容307給電源轉(zhuǎn)換器300的負(fù)載/后級(jí)電路供電。也就是說(shuō)，電源轉(zhuǎn)換器300給整 流信號(hào)Vdc設(shè)定了有效電壓窗口 “(TVP”或“VP廣V/’。即電源轉(zhuǎn)換器300給交流輸入信號(hào)AC設(shè)定了有效電壓窗口。當(dāng)交流輸入信號(hào)AC的電壓值在所述有效電壓窗口內(nèi)，交流輸入信號(hào)AC經(jīng)由整流器301、智能電壓模塊310被輸送至低壓端口 ；當(dāng)交流輸入信號(hào)AC的電壓值在所述有效電壓窗口之外，電源轉(zhuǎn)換器300阻止交流輸入信號(hào)AC被輸送至低壓端口，并由儲(chǔ)能電容307給負(fù)載/后級(jí)電路供電。在一個(gè)實(shí)施例中，功率開關(guān)303被控制工作在恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式下。當(dāng)線電壓采樣信號(hào)Vlim表征整流信號(hào)VD。超過(guò)閾值Vp1時(shí)，功率開關(guān)303被控制導(dǎo)通閉合恒定的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，功率開關(guān)303被控制工作在滯環(huán)控制模式或者PWM控制模式下，如固定脈寬PWM控制或者線電壓前饋PWM控制。在線電壓前饋PWM控制中，脈沖寬度隨著整流信號(hào)的增大而變窄，隨著整流信號(hào)的減小而變寬。這些控制方式可以使電源轉(zhuǎn)換器獲得更寬的有效電壓窗口而無(wú)需帶來(lái)額外的功率損耗。圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器400的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖5所示電源轉(zhuǎn)換器400進(jìn)一步包括電壓偏置單元408，耦接在第一高壓功率器件402的控制端和參考地之間。其中電壓偏置單元408的偏置電壓可被設(shè)定，在一個(gè)實(shí)施例中，其偏置電壓為％。電源轉(zhuǎn)換器400的運(yùn)行過(guò)程與電源轉(zhuǎn)換器100/200/300相似。在第一高壓功率器件402選取結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況下，當(dāng)整流信號(hào)VD。小于第一高壓功率器件402的夾斷電壓Vp加電壓偏置單元408的偏置電壓V1時(shí)，第一高壓功率器件402的源極電壓跟隨其漏極電壓。因此，電源轉(zhuǎn)換器400對(duì)整流信號(hào)的有效電壓窗口為“VP廣(VZV1) ”或者
Hvv1) ”。圖6為圖5所不電源轉(zhuǎn)換器400的整流信號(hào)Vdc和低壓信號(hào)Vs的波形不意圖。如圖6所示，當(dāng)整流信號(hào)Vdc在有效電壓窗口 “VP廣(VAV1) ”之內(nèi)，低壓信號(hào)Vs增大；當(dāng)整流信號(hào)VD。在有效電壓窗口 “VP廣(VAV1) ”之外，低壓信號(hào)Vs減小。
如圖6所示，整流信號(hào)VD。為半波信號(hào)，也即，電源轉(zhuǎn)換器100/7200/300/400運(yùn)行在半波模式。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，電源轉(zhuǎn)換器也可運(yùn)行在全波模式，或運(yùn)行在多相系統(tǒng)(如3相系統(tǒng))。圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器500的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，電源轉(zhuǎn)換器500包括第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)AC ;低壓端口，用以提供低壓信號(hào)Vs ;第一整流器501,稱接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)AC,所述第一整流器501基于所述交流輸入信號(hào)提供第一半波整流信號(hào)；第二整流器502，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)AC，所述第二整流器502基于所述交流輸入信號(hào)提供第二半波整流信號(hào)；第一智能電壓模塊503,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整流器501以接收第一半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；第二智能電壓模塊504，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二整流器502以接收第二半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲(chǔ)能電容507，耦接在低壓端口和參考地之間。
在本實(shí)施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的輸出端子耦接在一起，用以提供低壓信號(hào)\。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，3個(gè)或3個(gè)以上的智能電壓模塊可以并聯(lián)耦接在一起，以提高電源轉(zhuǎn)換器的功率容量。在一個(gè)實(shí)施例中，第一整流器501和第二整流器502包括二極管，所述二極管可以被集成。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，第一整流器501和第二整流器502也包括橋式
整流器。在一個(gè)實(shí)施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所不的智能電壓模塊110相似。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一智能電壓模塊503和第二智能電壓模塊504的電路與圖4b所示的智能電壓模塊210或者圖4c所示的智能電壓模塊310相似。在電源轉(zhuǎn)換器500在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入交流信號(hào)AC為正電壓(即當(dāng)?shù)谝惠斎攵丝诘碾妷捍笥诘诙斎攵丝诘碾妷?時(shí)，第一整流器501處于工作狀態(tài),第一智能電壓模塊503控制第一半波整流信號(hào)從第一整流器501至低壓端口的電流通路。當(dāng)輸入交流信號(hào)AC為負(fù)電壓(即當(dāng)?shù)谝惠斎攵丝诘碾妷盒∮诘诙斎攵丝诘碾妷?時(shí)，第二整流器502處于工作狀態(tài)，第二智能電壓模塊504控制第二半波整流信號(hào)從第二整流器502至低壓端口的電流通路。在一個(gè)實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器500進(jìn)一步包括耦接交流輸入信號(hào)的整流橋，所述整流橋?qū)⒔涣鬏斎胄盘?hào)整流后將其輸送至高壓直流母線。因此，智能電壓模塊可以被方便地與不同電壓水平的供電系統(tǒng)結(jié)合。圖8為圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500的交流輸入信號(hào)AC和低壓信號(hào)Vs的時(shí)序波形示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，低壓信號(hào)可能呈現(xiàn)一定的脈動(dòng)，為減小低壓信號(hào)的脈動(dòng)，所述電源轉(zhuǎn)換器可能進(jìn)一步包括一穩(wěn)壓器。圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器600的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，所述電源轉(zhuǎn)換器600包括輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)AC (市電)；整流器601，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號(hào)AC，所述整流器601基于所述交流輸入信號(hào)AC提供整流信號(hào)VD。；低壓端口，用以提供低壓信號(hào)Vs ;輸出端口，用以提供輸出電壓\ ;智能電壓模塊602，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整流器601以接收整流信號(hào)VD。，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ；儲(chǔ)能電容603，耦接在低壓端口和參考地之間，用以存儲(chǔ)能量；穩(wěn)壓器604，具有第一端子、第二端子和輸出端子，其第一端子耦接至低壓端口以接收低壓信號(hào)Vs，其第二端子連接參考地，其輸出端子耦接至輸出端口 ；以及輸出電容605，耦接在輸出端口和參考地之間，以提供所述輸出電壓\。在一個(gè)實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓器604包括開關(guān)模式穩(wěn)壓器或者低壓差穩(wěn)壓器LD0。圖9所示電源轉(zhuǎn)換器600運(yùn)行于半波模式。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，電源轉(zhuǎn)換器也可運(yùn)行于全波模式。圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器700的結(jié)構(gòu)示意圖。電源轉(zhuǎn)換器700的運(yùn)行原理與圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500相似，與圖7所示電源轉(zhuǎn)換器500不同的是，電源轉(zhuǎn) 換器700的低壓信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓器706和輸出電容707被進(jìn)一步調(diào)節(jié)，以得到輸出電壓V。。圖11為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器800的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，電源轉(zhuǎn)換器800進(jìn)一步包括耦接至智能電壓模塊802的線脈寬調(diào)制單元804。在一個(gè)實(shí)施例中，智能電壓模塊802的電路結(jié)構(gòu)與圖4a所示的智能電壓模塊110相似，其中線脈寬調(diào)制單元耦接至控制器，以使控制器輸出脈寬調(diào)制信號(hào)(\)至功率開關(guān)。圖12為圖11所示電源轉(zhuǎn)換器800的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。和脈寬調(diào)制信號(hào)Ve的時(shí)序波形示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，線脈寬調(diào)制單元被前饋脈寬調(diào)制單元所取代，以增大電源轉(zhuǎn)換器的有效電壓窗口。圖13為前饋脈寬調(diào)制下的全波模式電源轉(zhuǎn)換器的交流輸入信號(hào)VA。、整流信號(hào)和脈寬調(diào)制信號(hào)Ve的時(shí)序波形示意圖。圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法流程圖900。如圖14所示,所述方法包括步驟901，耦接輸入信號(hào)。步驟902，對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行整流以生成整流信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述整流信號(hào)通過(guò)二極管或整流橋生成。步驟903，判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，進(jìn)入步驟904 ;若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口外，進(jìn)入步驟905。步驟904，將所述整流信號(hào)傳遞至低壓端口以得到低壓信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述低壓信號(hào)用以給負(fù)載供電。步驟905，斷開所述整流信號(hào)至低壓端口的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟903 “判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)”包括將整流信號(hào)箝位至較低電壓值；監(jiān)測(cè)整流信號(hào)以生成表征整流信號(hào)的線電壓采樣信號(hào)；以及比較所述線電壓采樣信號(hào)與一預(yù)定閾值以判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗□。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括判斷所述低壓信號(hào)的紋波是否在設(shè)定范圍內(nèi)若其紋波在設(shè)定范圍內(nèi)，將所述低壓信號(hào)直接作為輸出電壓；若其紋波在設(shè)定范圍外，通過(guò)穩(wěn)壓器對(duì)所述低壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。從以上各實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提出的電源轉(zhuǎn)換器及其方法，在其交流輸入信號(hào)的電壓值很高時(shí)，通過(guò)高壓功率器件吸收絕大部分的電壓降，而只傳遞高壓功率器件的最大夾斷電壓，以得到需要的低壓信號(hào)。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。在現(xiàn)實(shí)世界中，整流器處通常存在寄生電容或雜散電容。該寄生電容或雜散電容有可能使整流不能下降至零，導(dǎo)致實(shí)際落入有效電壓窗口的整流信號(hào)被影響(如可能導(dǎo)致整流信號(hào)錯(cuò)過(guò)有效電壓窗口)、并可能導(dǎo)致低壓端口的低壓信號(hào)下降至過(guò)低的電壓值。針對(duì)這種情況，現(xiàn)有技術(shù)一般采用一無(wú)源放血器(如電阻)來(lái)拉低整流信號(hào)。但無(wú)源放大器的功耗大，降低了電源轉(zhuǎn)換器的效率。圖15為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1000的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不 同的是，圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000進(jìn)一步包括有源放血單元1008，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號(hào)Vs，第二輸入端子耦接一電壓閾值Vth，第三輸入端子耦接至整流器1001和第一高壓功率器件1002的連接點(diǎn)，輸出端子耦接至低壓端口，當(dāng)所述低壓信號(hào)Vs小于所述電壓閾值Vth時(shí)，所述有源放血單元1008被開啟，以拉低所述整流信號(hào)VDC，當(dāng)所述低壓信號(hào)Vs大于電壓閾值Vth時(shí)，所述有源放血單元1008為不工作(0FF，關(guān)閉)狀態(tài)。圖16為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1100的結(jié)構(gòu)示意圖。圖16所示電源轉(zhuǎn)換器1100與圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖15所示電源轉(zhuǎn)換器1000不同的是，在圖16所示電源轉(zhuǎn)換器1000中，有源放血單元1108的輸出端子耦接至參考地。當(dāng)所述低壓信號(hào)\小于所述電壓閾值Vth時(shí)，所述有源放血單元1108被開啟，以將所述整流信號(hào)Vdc拉低至參考地；當(dāng)所述低壓信號(hào)Vs大于電壓閾值Vth時(shí)，所述有源放血單元1008為不工作(0FF，關(guān)閉)狀態(tài)。圖17為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖15/圖16電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖17所示，所述有源放血單元包括比較器11，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號(hào)Vs，第二輸入端子耦接電壓閾值Vth，所述比較器11基于所述低壓信號(hào)Vs和電壓閾值Vth，在其輸出端子輸出比較信號(hào)；放電開關(guān)12和放電電阻13，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)12包括控制端子，耦接至所述比較器11的輸出端子接收比較信號(hào)，所述放電開關(guān)12基于所述比較信號(hào)被閉合導(dǎo)通或斷開。圖18為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖15/圖16所示電源轉(zhuǎn)換器1000/1100中的有源放血單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖18所示，所述有源放學(xué)單元包括比較器11，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號(hào)Vs，第二輸入端子耦接電壓閾值Vth，所述比較器11基于所述低壓信號(hào)Vs和電壓閾值Vth，在其輸出端子輸出比較信號(hào)；放電開關(guān)12和放電電流源14，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)12包括控制端子，耦接至所述比較器11的輸出端子接收比較信號(hào)，所述放電開關(guān)12基于所述比較信號(hào)被閉合導(dǎo)通或斷開。在一個(gè)實(shí)施例中，放電電流源包括雙極結(jié)型晶體管(BJT)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。當(dāng)?shù)蛪盒盘?hào)Vs大于電壓閾值Vth時(shí)，比較器11產(chǎn)生的比較信號(hào)為邏輯低電平。此時(shí)放電開關(guān)12被斷開，從而阻止整流信號(hào)被放電。但當(dāng)?shù)蛪盒盘?hào)Vs小于電壓閾值Vth吋，比較器11產(chǎn)生的比較信號(hào)為邏輯高電平。此時(shí)放電開關(guān)12被閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，放電電阻13 (或放電電流源14)和放電開關(guān)12形成整流信號(hào)Vdc至低壓端ロ或至參考地的通路，以將整流信號(hào)拉低，從而消除寄生電容或雜散電容的影響。在電源轉(zhuǎn)換器運(yùn)行時(shí)，功率開關(guān)運(yùn)行在“閉合導(dǎo)通”和“斷開”的狀態(tài)。在功率開關(guān)的“閉合導(dǎo)通”和“斷開”的瞬間，流過(guò)功率開關(guān)的電流可能很大，從而產(chǎn)生電磁干擾(EMI)問題。為解決上述EMI問題，在一個(gè)實(shí)施例中，在整流信號(hào)Vdc剛進(jìn)入有效電壓窗ロ時(shí)，功率開關(guān)被控制為緩慢導(dǎo)通(即其門極電壓緩慢上升)第一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)；在整流信號(hào)VD。離開有效電壓窗ロ時(shí)，功率開關(guān)被控制為緩慢閉合(即其門極電壓緩慢下降)第二設(shè)定時(shí)長(zhǎng)；在整流信號(hào)落入有效電壓窗ロ的其他時(shí)間內(nèi)，功率開關(guān)被控制為正常的閉合導(dǎo)通狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)等于第二第二設(shè)定時(shí)長(zhǎng)。
圖19為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器1200的結(jié)構(gòu)示意圖。圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖4a所示電源轉(zhuǎn)換器100不同的是，圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200進(jìn)ー步包括斜坡延遲電路1209，耦接至控制器1206接收控制信號(hào)，所述控制信號(hào)具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延遲電路1209基于所述控制信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)S&v，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto具有緩慢的上升沿和緩慢的下降沿，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stov用以控制功率開關(guān)1203，使得功率開關(guān)1203在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sfcv的傾斜上升沿時(shí)被緩慢閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stev的傾斜下升沿時(shí)被緩慢斷開。圖20為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路1209的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖20所示，斜坡延遲電路1209包括供電節(jié)點(diǎn)21，耦接供電電壓Vdd ;參考節(jié)點(diǎn)22 ;公共節(jié)點(diǎn)23 ;第一電流源I1和第一開關(guān)S1,串聯(lián)耦接在供電節(jié)點(diǎn)21和公共節(jié)點(diǎn)23之間；第二電流源I2和第二開關(guān)S2，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)23和參考節(jié)點(diǎn)22之間；充電電容C1，耦接在公共節(jié)點(diǎn)23和參考節(jié)點(diǎn)22之間，其中第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2分別具有耦接控制信號(hào)S_的控制端子，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto在公共節(jié)點(diǎn)23處產(chǎn)生。在圖20所示實(shí)施例中，在控制信號(hào)S_為高時(shí)，第一開關(guān)S1被閉合導(dǎo)通，第二開關(guān)S2被斷開；在控制信號(hào)s_為低時(shí)，第一開關(guān)S1被斷開，第二開關(guān)S2被閉合導(dǎo)通。在電源轉(zhuǎn)換器1200運(yùn)行時(shí)，當(dāng)整流信號(hào)Vdc進(jìn)入有效電壓窗ロ，控制器1206產(chǎn)生的控制信號(hào)S-變高。該變高的控制信號(hào)ん 將第一開關(guān)S1閉合導(dǎo)通，將第二開關(guān)S2斷開。相應(yīng)地，第一電流源I1開始給充電電容C1充電，充電電容C1兩端的電壓(即驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stv)開始?jí)埓蟆．?dāng)整流信號(hào)VD。離開有效電壓窗ロ時(shí)，控制器1206產(chǎn)生的控制信號(hào)S-變低。該變低的控制信號(hào)ん 將第一開關(guān)S1斷開，將第二開關(guān)S2閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，第二電流源I2開始給充電電容C1放電，充電電容C1兩端的電壓(即驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd,v)開始下降。斜坡延遲電路1209如上所述工作，從而產(chǎn)生梯形驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stv。該梯形驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stv隨后被用于控制功率開關(guān)1203，使得功率開關(guān)1203在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto的傾斜上升沿時(shí)被緩慢閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto的高電平時(shí)完全閉合導(dǎo)通，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto的傾斜下降沿時(shí)被緩慢斷開。如果流過(guò)功率開關(guān)的電流小于其最大電流容量，則該電流波形為三角波，相應(yīng)的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。，低壓信號(hào)Vs和流過(guò)功率開關(guān)的電流Is的時(shí)序波形圖見圖21。如果流過(guò)功率開關(guān)的電流達(dá)到其最大電流容量，則該電流波形為梯形波，相應(yīng)的交流輸入信號(hào)Va。、整流信號(hào)VD。，低壓信號(hào)Vs和流過(guò)功率開關(guān)的電流Is的時(shí)序波形圖見圖22。圖23為根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-1。圖23所示斜坡延遲電路1209-1與圖20所示斜坡延遲電路1209的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖20所示斜坡延遲電路1209不同的是，圖23所示斜坡延遲電路1209-1進(jìn)ー步包括第一緩沖器25，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接控制信號(hào)S_，所述輸出端耦接至第一開關(guān)S1的控制端子和第二開關(guān)S2的控制端子；第二緩沖器26，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至所述公共節(jié)點(diǎn)23接收充電電容C1兩端的電壓，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Stov在第二緩沖器26的輸出端產(chǎn)生。斜坡延遲電路1209-1的運(yùn)行原理和斜坡延遲電路1209的運(yùn)行原理相似，為敘述簡(jiǎn)明，這里不再詳述。
圖24為根據(jù)本發(fā)明又ー實(shí)施例的圖19所示電源轉(zhuǎn)換器1200中的斜坡延遲電路的結(jié)構(gòu)示意圖1209-2。圖24所示斜坡延遲電路1209-2與圖20所示斜坡延遲電路1209的電路結(jié)構(gòu)相似，與圖20所示斜坡延遲電路1209不同的是，在圖24所示斜坡延遲電路1209-2中，當(dāng)控制信號(hào)S_為高時(shí)，第一開關(guān)S1被斷開，第二開關(guān)S2被閉合導(dǎo)通，當(dāng)控制信號(hào)S_為低時(shí)，第一開關(guān)S1被閉合導(dǎo)通，第二開關(guān)S2被斷開；且斜坡延遲電路1209-2進(jìn)ー步包括反相器27，所述反相器27具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至公共節(jié)點(diǎn)23以接收充電電容C1兩端的電壓，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sto在反相器27的輸出端產(chǎn)生。在包括圖24所示斜坡延遲電路1209-2的電源轉(zhuǎn)換器1200運(yùn)行時(shí)，當(dāng)整流信號(hào)Vdc進(jìn)入有效電壓窗ロ，控制器1206產(chǎn)生的控制信號(hào)S-變高。該變高的控制信號(hào)ん 將第一開關(guān)SI斷開，將第二開關(guān)S2閉合導(dǎo)通。相應(yīng)地，第二電流源12開始給充電電容C1放電電，充電電容C1兩端的電壓開始下降。當(dāng)整流信號(hào)VD。離開有效電壓窗ロ時(shí)，控制器1206產(chǎn)生的控制信號(hào)S-變低。該變低的控制信號(hào)ん 將第一開關(guān)S1閉合導(dǎo)通，將第二開關(guān)S2斷開。相應(yīng)地，第一電流源I1開始給充電電容ら充電，充電電容C1兩端的電壓開始?jí)埓?。然后充電電容C1兩端電壓經(jīng)由反相器27被反向，得到梯形驅(qū)動(dòng)信號(hào)S&v。從以上各實(shí)施例可以看出，帶斜坡延遲電路的電源轉(zhuǎn)換器通過(guò)控制在功率開關(guān)從閉合導(dǎo)通到斷開、從斷開到閉合導(dǎo)通的暫態(tài)中的電流壓擺率，降低了 EMI。如果在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)置恰當(dāng)，由于外部吸收EMI的元件減少，將降低整個(gè)系統(tǒng)成本。圖25示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法流程圖1300。所述電源轉(zhuǎn)換器接收交流輸入信號(hào)，提供低壓信號(hào)，所電源轉(zhuǎn)換器包括至少功率器件和儲(chǔ)能電容，所述方法包括如下步驟步驟1301，判斷所述交流輸入信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)；若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，進(jìn)入步驟1302 ;若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口外，進(jìn)入步驟1305。步驟1302，提供具有基本上垂直的上升沿和下降沿的控制信號(hào)；步驟1303，減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。步驟1304，控制功率開關(guān)在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢上升沿緩慢閉合導(dǎo)通、在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢下降沿緩慢斷開，以將所述交流輸入信號(hào)傳遞至低壓端ロ以補(bǔ)充所述儲(chǔ)能電容的電荷并給負(fù)載供電。步驟1305，斷開所述交流收入信號(hào)至低壓端ロ的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟1303“減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)”包括響應(yīng)控制信號(hào)的上升沿，給一充電電容充電；響應(yīng)控制信號(hào)的下降沿，給充電電容放電；其中所述充電電容兩端的電壓為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟1303“減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)”包括響應(yīng)控制信號(hào)的上升沿，給一充電電容放電；響應(yīng)控制信號(hào)的下降沿，給充電電容充電；以及將所述充電電容兩端電壓反向以得到所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示 例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換器,包括 輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)； 整流器，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號(hào)，所述整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供整流信號(hào)； 低壓端口，用以提供低壓信號(hào)； 儲(chǔ)能電容，耦接在低壓端口和參考地之間； 第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號(hào)； 功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號(hào)至低壓端口 ；以及 控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子稱接表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)，并基于所述線電壓采樣信號(hào)，所述控制器在其輸出端子提供控制信號(hào)，用以控制功率開關(guān)。
2.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括第二高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號(hào)，基于所述整流信號(hào)，第二高壓功率器件提供表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓米樣信號(hào)。
3.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括電壓偏置單元，耦接在第一高壓功率器件的控制端和參考地之間。
4.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括低壓輸出反饋單元，耦接至所述低壓端口接收低壓信號(hào)，并基于低壓信號(hào)產(chǎn)生反饋信號(hào)；其中所述控制器包括耦接至所述低壓輸出反饋單元接收反饋信號(hào)的第二輸入端子，所述控制器基于線電壓采樣信號(hào)和反饋信號(hào)，提供控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括 輸出端口，用以提供輸出電壓； 穩(wěn)壓器，具有第一端子、第二端子和輸出端子，其第一端子耦接至低壓端口以接收低壓信號(hào)，其第二端子連接參考地，其輸出端子耦接至輸出端口 ；以及輸出電容，耦接在輸出端口和參考地之間，以提供所述輸出電壓。
6.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括有源放血單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號(hào)，第二輸入端子耦接一電壓閾值，第三輸入端子耦接至整流器和第一高壓功率器件的連接點(diǎn)，輸出端子耦接至低壓端口，其中 當(dāng)所述低壓信號(hào)小于所述電壓閾值時(shí)，所述有源放血單元被開啟； 當(dāng)所述低壓信號(hào)大于電壓閾值時(shí)，所述有源放血單元為不工作狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括有源放血單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子和輸出端子；其中所述第一輸入端子耦接至低壓端口接收低壓信號(hào)，第二輸入端子耦接一電壓閾值，第三輸入端子耦接至整流器和第一高壓功率器件的連接點(diǎn)，輸出端子耦接至參考地，其中 當(dāng)所述低壓信號(hào)小于所述電壓閾值時(shí)，所述有源放血單元被開啟； 當(dāng)所述低壓信號(hào)大于電壓閾值時(shí)，所述有源放血單元為不工作狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6或7其中之一的所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述有源放血單元包括比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號(hào)，第二輸入端子耦接電壓閾值，所述比較器基于所述低壓信號(hào)和電壓閾值，在其輸出端子輸出比較信號(hào)； 放電開關(guān)和放電電阻，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)包括控制端子，該控制端子耦接至所述比較器的輸出端子接收比較信號(hào)，所述放電開關(guān)基于所述比較信號(hào)被閉合導(dǎo)通或斷開。
9.如權(quán)利要求6或7其中之一的所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述有源放血單元包括 比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接低壓信號(hào)，第二輸入端子耦接電壓閾值，所述比較器基于所述低壓信號(hào)和電壓閾值，在其輸出端子輸出比較信號(hào)； 放電開關(guān)和放電電流源，串聯(lián)耦接在所述有源放血單元的第三輸入端子和輸出端子之間，其中所述放電開關(guān)包括控制端子，該控制端子耦接至所述比較器的輸出端子接收比較信號(hào)，所述放電開關(guān)基于所述比較信號(hào)被閉合導(dǎo)通或斷開。
10.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括斜坡延遲電路，耦接至控制器接收控制信號(hào)，所述控制信號(hào)具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延遲電路基于所述控制信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有緩慢的上升沿和緩慢的下降沿，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用以控制所述功率開關(guān)。
11.如權(quán)利要求10所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述斜坡延遲電路包括 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，其中 所述第一開關(guān)和第二開關(guān)分別具有耦接控制信號(hào)的控制端子， 所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在所述公共節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生。
12.如權(quán)利要求10所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述斜坡延遲電路包括 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關(guān)，串聯(lián)耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間；所述第一開關(guān)和第二開關(guān)分別具有控制端子， 充電電容，耦接在公共節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間，其中 第一緩沖器，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接控制信號(hào)，所述輸出端耦接至第一開關(guān)的控制端子和第二開關(guān)的控制端子； 第二緩沖器，具有輸入端和輸出端，其中所述輸入端耦接至所述公共節(jié)點(diǎn)接收充電電容兩端的電壓，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第二緩沖器的輸出端產(chǎn)生。
13.如權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述第一高壓功率器件包括耗盡型器件。
14.一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，包括 耦接輸入信號(hào)； 對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行整流以生成整流信號(hào)； 判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi)若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，將所述整流信號(hào)傳遞至低壓端口以得到低壓信號(hào)；若所述整流信號(hào)位于有效電壓窗口外，斷開所述整流信號(hào)至低壓端口的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。
15.如權(quán)利要求14所述的用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，進(jìn)一步包括 將整流信號(hào)箝位至較低電壓值； 監(jiān)測(cè)整流信號(hào)以生成表征整流信號(hào)的線電壓采樣信號(hào)；以及 比較所述線電壓采樣信號(hào)與一預(yù)定閾值以判斷所述整流信號(hào)是否位于有效電壓窗。
16.一種用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，所述電源轉(zhuǎn)換器接收交流輸入信號(hào)，提供低壓信號(hào)，所述電源轉(zhuǎn)換器包括至少功率器件和儲(chǔ)能電容，所述方法包括 判斷交流輸入信號(hào)是否位于有效電壓窗口內(nèi) 若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口內(nèi)，提供具有基本上垂直的上升沿和下降沿的控制信號(hào)，減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開關(guān)在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢上升沿緩慢閉合導(dǎo)通、在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩慢下降沿緩慢斷開，以將所述交流輸入信號(hào)傳遞至低壓端口以補(bǔ)充所述儲(chǔ)能電容的電荷并給負(fù)載供電； 若交流輸入信號(hào)位于有效電壓窗口外，斷開所述交流收入信號(hào)至低壓端口的通路，使儲(chǔ)能電容單獨(dú)給負(fù)載供電。
17.如權(quán)利要求16所述的用于電源轉(zhuǎn)換器的方法，其中步驟“減緩所述控制信號(hào)的上升沿和下降沿，以得到具有緩慢上升沿和緩慢下降沿的驅(qū)動(dòng)信號(hào)”包括 響應(yīng)控制信號(hào)的上升沿，給一充電電容充電； 響應(yīng)控制信號(hào)的下降沿，給所述充電電容放電；其中 所述充電電容兩端的電壓為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
18.—種電源轉(zhuǎn)換器,包括 第一輸入端口、第二輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)； 低壓端口，用以提供低壓信號(hào)； 第一整流器，耦接至第一輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)，所述第一整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供第一半波整流信號(hào)； 第二整流器，耦接至第二輸入端口用以接收交流輸入信號(hào)，所述第二整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供第二半波整流信號(hào)； 第一智能電壓模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子率禹接至第一整流器以接收第一半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接參考地，其輸出端子耦接至所述低壓端口； 第二智能電壓模塊，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二整流器以接收第二半波整流信號(hào)，其第二輸入端子接地，其輸出端子耦接至所述低壓端口 ； 儲(chǔ)能電容，耦接在低壓端口和參考地之間。
19.如權(quán)利要求18所述的用于電源轉(zhuǎn)換器，其中所述第一智能電壓模塊包括 第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號(hào)； 功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號(hào)至低壓端口 ；以及 控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子稱接表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)，并基于所述線電壓采樣信號(hào)，所述控制器在其輸出端子提供控制信號(hào)，用以控制功率開關(guān)。
20.如權(quán)利要求19所述的電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括電壓偏置單元，耦接在第一高壓功率器件的控制端和參考地之間。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種電源轉(zhuǎn)換器及其方法。所述電源轉(zhuǎn)換器包括輸入端口，用以接收交流輸入信號(hào)；整流器，耦接至輸入端口以接收交流輸入信號(hào)，所述整流器基于所述交流輸入信號(hào)提供整流信號(hào)；低壓端口，用以提供低壓信號(hào)；儲(chǔ)能電容，耦接在低壓端口和參考地之間；第一高壓功率器件，耦接至整流器以接收整流信號(hào)；功率開關(guān)，與所述第一高壓功率器件串聯(lián)，用以阻止或者傳遞所述整流信號(hào)至低壓端口；以及控制器，具有第一輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接表征整流信號(hào)電壓大小的線電壓采樣信號(hào)，并基于所述線電壓采樣信號(hào)，所述控制器在其輸出端子提供控制信號(hào)，用以控制功率開關(guān)。所述電源轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。
文檔編號(hào)H02M7/217GK102810993SQ20121032737
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者拉吉什斯瓦米納坦, 約瑟夫俄依恩扎, 金亦青 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司