電源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明中公開了電源裝置，包括：將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的AC/DC整流單元；校正DC電壓的功率因數(shù)的功率因數(shù)校正單元；將具有經(jīng)校正的功率因數(shù)的DC電壓轉(zhuǎn)換為與其具有不同大小的DC電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換單元；連接到DC/DC轉(zhuǎn)換單元的變壓器的初級側(cè)繞組并且產(chǎn)生具有預(yù)定大小的DC電壓的輔助繞組；以及內(nèi)部電力生成單元，連接到功率因數(shù)校正單元和輔助繞組的輸出端子，并且使用功率因數(shù)校正單元的輸出端子的電壓和由輔助繞組生成的電壓來產(chǎn)生臨時Vcc電力，并且提供所產(chǎn)生的臨時Vcc電力作為功率因數(shù)校正單元的內(nèi)部電力。
【專利說明】電源裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年10月I日提交的題為“電源裝置”的韓國專利申請序列號10-2013-0117338的外國優(yōu)先權(quán)權(quán)益，在此通過引用將其全部內(nèi)容并入本申請中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種電源裝置，并且更具體地，涉及一種能夠在從最小輸入電壓至升壓級的輸出的穩(wěn)態(tài)(strandy state)的寬范圍內(nèi)穩(wěn)定地提供內(nèi)部電力(internal power)的電源裝置。

【背景技術(shù)】
[0004]在普通AC-DC電源裝置的情況下，AC-DC整流單元的后級主要設(shè)置有功率因數(shù)校正(PFC)單元和DC-DC轉(zhuǎn)換單元的兩級配置。最近，實(shí)施其中PFC單元和DC-DC轉(zhuǎn)換單元的功能被集成到高功率密度的一個的單級的類型已經(jīng)被主要使用，但是具有低于實(shí)施兩級的類型的功率因數(shù)和效率，并且因此限制地用于產(chǎn)品中。此外，在兩級配置中，作為PFC單元，已經(jīng)廣泛地使用升壓轉(zhuǎn)換器，并且作為DC-DC轉(zhuǎn)換單元，已經(jīng)廣泛地使用反激式轉(zhuǎn)換器、全橋轉(zhuǎn)換器、和電感器-電感器-電容器(LLC)諧振轉(zhuǎn)換器。如相比于LLC諧振轉(zhuǎn)換器，反激式轉(zhuǎn)換器具有低效率但是在使用變壓器的多輸出產(chǎn)生方面是有利的。全橋轉(zhuǎn)換器由于大量的器件(device)而不可以用于具有低功率密度的產(chǎn)品，并且在輕負(fù)載時可以具有減少的效率。因此，已經(jīng)主要地使用利用較少量器件可以具有高效率的LLC諧振轉(zhuǎn)換器。然而，LLC諧振轉(zhuǎn)換器相對于內(nèi)部電力的供應(yīng)具有狹窄的輸入范圍，并且因此類似于反激式轉(zhuǎn)換器，不可以在最小輸入電壓時產(chǎn)生內(nèi)部電力。
[0005]同時，在由升壓轉(zhuǎn)換器和LLC諧振轉(zhuǎn)換器配置的兩級電源裝置中，產(chǎn)生內(nèi)部電力的現(xiàn)有技術(shù)可主要地包括以下兩種方法。
[0006]第一種方法在外部使用額外的備用級。該方法通過額外的備用級從AC-DC整流單元(橋二極管)的輸出提供內(nèi)部電力，并且因此可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的操作。在這種情況下，備用級通常使用反激式轉(zhuǎn)換器。該方法可以用于在備用級的使用是必要的情況下并且在需要的功率密度很低的情況下，在需要高功率密度的情況下由于空間劣勢，不可以使用該方法。
[0007]第二種方法是通過穩(wěn)壓器(regulator)從PFC單元的輸出產(chǎn)生內(nèi)部電力的方法。第二種方法是將穩(wěn)壓器施加于PFC單元的輸出，以在從最小輸入電壓到等于至少三倍的輸入電壓的升壓穩(wěn)定輸出的范圍內(nèi)全時提供內(nèi)部電力，并且因?yàn)檎２僮鞯腜FC單元輸出電壓的損耗大并且可獲得的穩(wěn)壓器也需要使用具有大電壓閾值的產(chǎn)品，可能增加裝置的成本和總體尺寸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一方面是提供一種使用額外繞組(輔助繞組)能夠在從最小輸入電壓至升壓級輸出的穩(wěn)態(tài)的寬范圍內(nèi)穩(wěn)定地提供內(nèi)部電力的電源裝置，該額外繞組(輔助繞組)連接至PFC單元和DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端子。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供了一種電源裝置，包括^fAC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的AC/DC整流單元；校正通過AC/DC整流單元轉(zhuǎn)換的DC電壓的功率因數(shù)的功率因數(shù)校正單元；將具有通過功率因數(shù)校正單元校正的功率因數(shù)的DC電壓轉(zhuǎn)換為與其具有不同大小(magnitude)的DC電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換單元；連接到DC/DC轉(zhuǎn)換單元的變壓器的初級側(cè)繞組并且產(chǎn)生具有預(yù)定大小的DC電壓的輔助繞組；以及內(nèi)部電力生成單元，連接到功率因數(shù)校正單元和輔助繞組的輸出端子并且使用功率因數(shù)校正單元輸出端子的電壓和通過輔助繞組產(chǎn)生的電壓來產(chǎn)生臨時Vcc電力(temporary Vcc power),并且提供產(chǎn)生的臨時Vcc電力作為功率因數(shù)校正單元的內(nèi)部電力。
[0010]內(nèi)部電力生成單元可以包括:通過使用多個電阻器分割(diving)功率因數(shù)校正單元的輸出電壓來產(chǎn)生臨時Vcc電力的Vcc電力電路單元(Vcc power circuit unit);將通過輔助繞組產(chǎn)生的電壓連接至臨時Vcc電力的Vcc_DC連接單元；以及改變通過Vcc電力電路單元產(chǎn)生的電壓大小的Vcc電壓改變單元。
[0011]Vcc電力電路單元可以被配置為第一電阻器和第二電阻器串聯(lián)連接電路，第一電阻器和第二電阻器將功率因數(shù)校正單元的輸出電壓PFC_0utput分割以產(chǎn)生臨時Vcc電力Vcc_Temp。
[0012]Vcc_DC/DC連接單元可以被配置為包括陰極連接至Vcc電力電路單元的第一電阻器和第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)的二極管。
[0013]Vcc電壓改變單元可以被配置為包括:具有一個端子連接到Vcc電力電路單元的第一電阻器和第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)的第三電阻器，以及具有連接到第三電阻器的另一端子的漏極、連接到接地的源極、以及施加有通過輔助繞組產(chǎn)生的電壓Vcc_DCDC的柵極的開關(guān)設(shè)備。
[0014]開關(guān)設(shè)備可以是NMOS。
[0015]根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式，Vcc電壓改變單元可以被配置為包括具有一個端子連接到Vcc電力電路單元的第一電阻器和第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)的第三電阻器；具有連接到第三電阻的另一個端子的漏極和連接到接地的源極的開關(guān)設(shè)備；以及運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器具有連接到開關(guān)設(shè)備的柵極的輸出端子，并且當(dāng)輸出電壓大于預(yù)設(shè)的電壓時，放大并輸出通過輸入端子輸入的功率因數(shù)校正單元的輸出電壓。
[0016]開關(guān)設(shè)備可以是NMOS。
[0017]其他方面和/或優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下說明中進(jìn)行闡述，一部分將從說明書中變得明顯，或者通過本發(fā)明的實(shí)踐可以了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]從結(jié)合附圖的以下實(shí)施方式的描述中，這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰可見并易于理解，附圖中:
[0019]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電源裝置的配置的示圖。
[0020]圖2是詳細(xì)地示出了針對各功能的圖1電源裝置的內(nèi)部電力生成單元的內(nèi)部電路的示圖。
[0021]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的電源裝置的內(nèi)部電力生成單元的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在本說明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語和措辭不應(yīng)解釋為一般的或者詞典的含義，而是基于發(fā)明人為了以最佳方式描述他們自己的發(fā)明而可以適當(dāng)定義術(shù)語的概念的原則被解釋為符合本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的含義和概念。
[0023]貫穿本說明書，除非明確地描述與此相反，否則，“包括”任何組件將理解為意指包括其他元件而不排除任何其他元件。在本說明書中描述的術(shù)語“部分”、“…器(?or)和…器(?er) ”、“模塊”、“設(shè)備”等意指處理至少一個功能或操作的單元，并且可通過硬件或軟件或者硬件和軟件的組合來實(shí)施。
[0024]在下文中，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式將參照附圖被詳細(xì)描述。
[0025]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電源裝置的配置的示圖。
[0026]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電源裝置被配置為包括AC/DC整流單元110、功率因數(shù)校正單元120、DC/DC轉(zhuǎn)換單元130、輔助繞組135、以及內(nèi)部電力生成單元140。
[0027]AC/DC整流單元110施加有來自外部的AC電壓，并且將施加的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓并輸出。作為AC/DC整流單元110，可以使用全橋二極管、半橋二極管等。
[0028]功率因數(shù)校正單元120校正通過AC/DC整流單元110轉(zhuǎn)換的DC電壓的功率因數(shù)。功率因數(shù)校正單元120可以簡單地被配置為電感器、二極管和開關(guān)設(shè)備的串并聯(lián)組合，并且在一些情況下，可以進(jìn)一步添加有電容器。
[0029]DC/DC轉(zhuǎn)換單元130將具有通過功率因數(shù)校正單元120校正的功率因數(shù)的DC電壓轉(zhuǎn)換為具有與其大小不同的DC電壓。作為DC/DC轉(zhuǎn)換單元130，可以使用變壓器。
[0030]輔助繞組135連接至DC/DC轉(zhuǎn)換單元130的變壓器的初級側(cè)繞組并且產(chǎn)生具有預(yù)定大小的DC電壓。輔助繞組135產(chǎn)生內(nèi)部電力。
[0031]內(nèi)部電力生成單元140連接至功率因數(shù)校正單元120和輔助繞組135的輸出端子，并且使用功率因數(shù)校正單元120輸出端子的電壓PFC_0utput (參見圖2)和通過輔助繞組135產(chǎn)生的電壓Vcc_DOTC生成臨時Vcc電力Vcc_Temp，并且提供所生成的臨時Vcc電力Vcc_Temp作為功率因數(shù)校正單元120的內(nèi)部電力。
[0032]在此，如圖2所示，內(nèi)部電力生成單元140可以被配置為包括:Vcc電力電路單元144、Vcc_DC/DC連接單元146、以及Vcc電壓改變單元142。
[0033]Vcc電力電路單元144通過使用多個電阻器Rl和R2分割功率因數(shù)校正單元120的輸出電壓PFC_output而產(chǎn)生臨時Vcc電力Vcc_Temp。Vcc電力電路單元144可以被配置為將功率因數(shù)校正單元120的輸出電壓PFC_output分割以產(chǎn)生臨時Vcc電力Vcc_Temp的第一電阻器Rl和第二電阻器R2串聯(lián)連接的電路。在這種情況下，基于電源裝置的最小輸入功率(minimum input power)和期望內(nèi)部電力的電壓值設(shè)定第一電阻器Rl和第二電阻器R2的電阻值。
[0034]Vcc_DC/DC連接單元146將通過輔助繞組135產(chǎn)生的電壓Vcc_DCDC連接到臨時Vcc電力Vcc_Temp。Vcc_DC/DC連接單元146可以被配置為包括陰極連接至Vcc電力電路單元144的第一電阻器Rl與第二電阻器R2的共同連接節(jié)點(diǎn)N的二極管。
[0035]Vcc電壓改變單元142改變通過Vcc電力電路單元144產(chǎn)生的電壓的大小。Vcc電壓改變單元142可以被配置為包括具有連接到Vcc電力電路單元144的第一電阻器Rl和第二電阻器R2的共同連接節(jié)點(diǎn)N的一個端子的第三電阻器R3和作為開關(guān)設(shè)備Ql的NM0S，該開關(guān)設(shè)備具有連接到第三電阻器R3另一端子的漏極、連接到接地的源極、以及施加有通過輔助繞組135產(chǎn)生的電壓Vcc_DOTC的柵極。
[0036]同時，圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的電源裝置的內(nèi)部電力生成單元的示圖。
[0037]參考圖3，根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的內(nèi)部電力生成單元340具有與在圖2示出的內(nèi)部電力生成單元140相同的基本配置。然而，內(nèi)部電力生成單元340和內(nèi)部電力生成單元140可以在Vcc電壓改變單元342的配置方面具有微小差異。因此，將省略對應(yīng)于在圖2示出的內(nèi)部電力生成單元140的Vcc電力電路單元144和Vcc_DC/DC連接單元146的Vcc電力電路單元344和Vcc_DC/DC連接單元346的描述，并且將僅描述Vcc電壓改變單元342。
[0038]Vcc電壓改變單元342可以被配置為包括:具有連接到Vcc電力電路單元344的第一電阻器Rl和第二電阻器R2的共同連接節(jié)點(diǎn)N的一個端子的第三電阻器R3 ;作為開關(guān)設(shè)備的NMOS Q1，該開關(guān)設(shè)備具有連接到第三電阻器R3另一端子的漏極和連接到接地的源極；以及運(yùn)算放大器A，該運(yùn)算放大器A具有連接到NMOS Ql柵極的輸出端子，并且當(dāng)輸出電壓大于預(yù)設(shè)的電壓(例如，2.5 V)時，放大并輸出通過輸入端子輸入的功率因數(shù)校正單元120的輸出電壓PFC_output。
[0039]然后，將參考圖1和圖2簡要地描述具有以上配置的根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電源裝置的操作。
[0040]當(dāng)AC/DC整流單元110施加有來自外部的AC電壓(例如，AC 220V)并且將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓并輸出時，功率因數(shù)校正單元120施加有用AC/DC整流單元110的輸出電壓，以輸出功率因數(shù)被校正的電壓，并且DC/DC轉(zhuǎn)換單元130根據(jù)初級繞組和次級繞組的匝數(shù)比將具有通過功率因數(shù)校正單元120校正的功率因數(shù)的DC電壓轉(zhuǎn)換為具有不同大小的DC 電壓(例如，DC 24 V、DC 12 V 等)。
[0041]在如上所述的一系列處理中，內(nèi)部電力生成單元140使用功率因數(shù)校正單元120輸出端子的電壓PFC_output和通過輔助繞組135產(chǎn)生的電壓Vcc_DOTC，以產(chǎn)生臨時Vcc電力Vcc_Temp并且提供產(chǎn)生的Vcc電力Vcc_Temp作為功率因數(shù)校正單元120的內(nèi)部電力。即，內(nèi)部電力生成單元140根據(jù)第一電阻器Rl和第二電阻器R2的電阻值將功率因數(shù)校正單元120輸出端子的電壓PFC_output分成電壓比例，以產(chǎn)生臨時Vcc電力Vcc_Temp并且在臨時Vcc電力VCC_Temp將內(nèi)部電力主要地提供給功率因數(shù)校正單元120。然后，當(dāng)功率因數(shù)校正單元120 (升壓級)和DC/DC轉(zhuǎn)換單元130正常操作時，作為通過DC/DC轉(zhuǎn)換單元130的變壓器的輔助繞組135產(chǎn)生的電壓的“Vcc_DCDC”通過Vcc_DC/DC連接單元146的二極管傳輸，以與臨時Vcc電力Vccjemp —起提供內(nèi)部電力。在這個處理中，當(dāng)Vcc_DCDC等于或高于Vcc電壓改變單元142的開關(guān)設(shè)備Ql的導(dǎo)通電壓時，開關(guān)設(shè)備Ql導(dǎo)通，并且Vcc電壓改變單元142的第三電阻器R3和Vcc電力電路單元144的第二電阻器R2具有并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，因此作為臨時Vcc電力的Vcc_Temp電壓減少。在這種情況下，第三電阻器R3的電阻值需要設(shè)置為小于第二電阻器R2的值。內(nèi)部電力從VCC_Temp端子和VCC_DOTC端子兩者提供，但是由于Vcc電壓改變單元142的開關(guān)設(shè)備Ql和第三電阻器R3的操作，電力很少從減少的VCC_Temp端子提供。因此，由于第一電阻器Rl和第二電阻器R2，沒有損耗存在。
[0042]同時，如圖3所示，也可以通過利用運(yùn)算放大器A讀出(sensing)功率因數(shù)校正單元120的輸出端子的電壓PFC_output而控制Vcc電壓改變單元142的開關(guān)設(shè)備Ql的導(dǎo)通時間。
[0043]如上所述，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的電源裝置使用PFC單元輸出端子的電壓和通過連接到DC/DC轉(zhuǎn)換單元的額外繞組(輔助繞組)產(chǎn)生的電壓，產(chǎn)生內(nèi)部電力并且將內(nèi)部電力提供作為系統(tǒng)內(nèi)的電力，從而在從最小輸入電壓至升壓級(功率因數(shù)校正單元)輸出的穩(wěn)態(tài)的寬范圍上穩(wěn)定地提供內(nèi)部電力。
[0044]此外，因?yàn)槭褂幂^少量的器件，所以可以容易地確?？臻g，并且因?yàn)樵诜€(wěn)定操作中的損耗減少，所以可以獲得聞效率。
[0045]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，可以在從最小輸入電壓至升壓級(功率因數(shù)校正單元)輸出的穩(wěn)態(tài)的寬范圍上穩(wěn)定地提供內(nèi)部電力。因?yàn)槭褂幂^少量的器件，所以可以容易地確?？臻g，并且因?yàn)樵诜€(wěn)定操作中的損耗減少，所以可以獲得高效率。
[0046]盡管出于說明性的目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不偏離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，各種修改、添加和替換是可行的。因此，必須由隨附的權(quán)利要求來解釋本發(fā)明的保護(hù)范圍，并且應(yīng)當(dāng)解釋為在其等價范圍內(nèi)的所有實(shí)質(zhì)均包括在本發(fā)明的隨附的權(quán)利要求中。
【權(quán)利要求】
1.一種電源裝置，包括: AC/DC整流單元，將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓； 功率因數(shù)校正單元，校正由所述AC/DC整流單元轉(zhuǎn)換的所述DC電壓的功率因數(shù)； DC/DC轉(zhuǎn)換單元，將具有由所述功率因數(shù)校正單元校正的所述功率因數(shù)的所述DC電壓轉(zhuǎn)換為具有與其不同大小的DC電壓； 輔助繞組，連接到所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元的變壓器的初級側(cè)繞組并且產(chǎn)生具有預(yù)定大小的DC電壓；以及 內(nèi)部電力生成單元，連接到所述功率因數(shù)校正單元的輸出端子和所述輔助繞組，并且使用所述功率因數(shù)校正單元的輸出端子的電壓和由所述輔助繞組生成的電壓來產(chǎn)生臨時Vcc電力，并且提供所產(chǎn)生的臨時Vcc電力作為所述功率因數(shù)校正單元的內(nèi)部電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其中，所述內(nèi)部電力生成單元包括: Vcc電力電路單元，通過使用多個電阻器分割所述功率因數(shù)校正單元的輸出電壓產(chǎn)生所述臨時Vcc電力； Vcc_DC連接單元，將由所述輔助繞組產(chǎn)生的電壓連接至所述臨時Vcc電力；以及 Vcc電壓改變單元，改變由所述Vcc電力電路單元產(chǎn)生的電壓的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其中，所述Vcc電力電路單元被配置為第一電阻器和第二電阻器的串聯(lián)連接電路，所述第一電阻器和第二電阻器分割所述功率因數(shù)校正單元的輸出電壓以產(chǎn)生所述臨時Vcc電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其中，基于所述電源裝置的最小輸入功率和待設(shè)定的所述內(nèi)部電力的電壓值設(shè)定所述第一電阻器和所述第二電阻器的電阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其中，所述Vcc_DC/DC連接單元被配置為包括二極管，所述二極管的陰極連接至所述Vcc電力電路單元的所述第一電阻器和所述第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其中，所述Vcc電壓改變單元被配置為包括:第三電阻器，所述第三電阻器具有連接到所述Vcc電力電路單元的所述第一電阻器和所述第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)的一個端子；以及開關(guān)設(shè)備，所述開關(guān)設(shè)備具有連接到所述第三電阻器的另一個端子的漏極、連接到接地的源極、以及施加有由所述輔助繞組產(chǎn)生的電壓的柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源裝置，其中，所述開關(guān)設(shè)備是NMOS。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其中，所述Vcc電壓改變單元被配置為包括:第三電阻器，所述第三電阻器具有連接到所述Vcc電力電路單元的所述第一電阻器和所述第二電阻器的共同連接節(jié)點(diǎn)的一個端子；開關(guān)設(shè)備，所述開關(guān)設(shè)備具有連接到所述第三電阻器的另一個端子的漏極和連接到接地的源極；以及運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有連接到所述開關(guān)設(shè)備的柵極的輸出端子，并且當(dāng)所述輸出電壓大于預(yù)設(shè)的電壓時，放大并輸出通過輸入端子輸入的所述功率因數(shù)校正單元的所述輸出電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源裝置，其中，所述開關(guān)設(shè)備是NMOS。
【文檔編號】H02M1/42GK104518687SQ201410523209
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月1日
【發(fā)明者】李井男, 鄭然浩 申請人:三星電機(jī)株式會社