CN100426613C - 具有极性反接与突入电流保护电路的电源转换器 - Google Patents

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Abstract

一种电源转换器，来将输入电源转换成电源接收装置所适用的所想要的输出电源。该电源供应器包括极性反接保护电路，较佳者是由肖特基二极管所构成，来确保输入电源的正确连接极性；突入电流保护电路，来限制突入电流增加；以及继电器电路并联跨接于该极性反接保护电路以及该突入电流保护电路之上，该继电器电路响应极性控制信号而受驱动来截止，来旁路突入电流，并禁止突入电流流经该极性反接保护电路。

Description

具有极性反接与突入电流保护电路的电源转换器
技术领域
本发明涉及一种用于电源转换器的极性反接与突入电流保护电路，并且更特别的是本发明是一种电源转换器，以低阻抗的方式来完成极性反接与突入电流保护电路，以便减少其中所遭受的功率损失并且增加整体电源转换效率。
背景技术
一般而言，电源转换器用来将电压转换成适合于特殊应用所需要或是想要的电压输出。然而，当指定用来提供输入电源至电源转换器的电源供应器首次激活时，冲击输入电流(surge input current，也称为突入电流inrushcurrent)便会产生，其为电源供应器达到平衡时的稳态电流的数倍。这个不正常的突入电流会向电源转换器的输出端上的滤波电容(smoothing capacitor)充电，并且接着造成桥式整流器的二极管损害。
为了对抗突入电流的问题，电阻元件可用来当作突入电流保护电路。在现有技术中，具有正/负温度系数特性的热阻(thermistor)用来作为限制突入电流增加的限流装置。此种突入电流保护电路的范例在美国专利号5,995,392中提供。在这篇现有技术文献中，限流器，包含固定电阻以及正温度系数(PTC)热阻串联跨接于控制开关上，用来限制提供至整流器输入端的突入电流。若是一个过大的突入电流施加至电源转换器时，流经正温度系数热阻的电流将使其加热，并且其电阻值上升。正温度系数热阻的电阻值改变足够大来减少流经电阻的电流至安全值。因此，电源转换器的其余部分可与输入电压隔开，并且借此避免电源供应器的电源闪烁。
除了突入电流保护电路外，尚需要极性反接保护电路以确保电源转换器与电源供应器的正确极性连接。如为熟悉该项技术的人士所熟知，若电源转换器以相反的极性连接至电源供应器，电源转换器可能无法作用，并且可能对电子电路造成永久的损害与破坏。极性反接保护电路则是使用安全防护装置，在极性反接的情况发生时，避免对电源转换器的内部电路造成损害。在大部分的实际应用中，用来保护电源转换器避免反相供应电压的直接方法，是在电源供应器的输入端与电源转换器的内部电路之间设置一个二极管。该二极管在其由正确极性的供应电压而顺向偏压时，可允许电流自电源供应器流向电源转换器的内部电路，并且在电源供应器以极性相反的方向连接时，禁止电流自电源供应器流向电源转换器的内部电路。此种现有极性反接保护电路的一实施例在美国专利号6,304,422中说明。
虽然如前所述的现有极性反接保护电路二极管实际上可保护电源转换器以避免由于相反极性连接所造成的可能损害，当现有极性反接保护电路二极管为顺向偏压时，所出现的顺向压降将会在电源转换过程中引起显著的功率损失。由于由二极管上的压降所引起的功率损失，电源转换器的整体电源转换效率将会降低，并且电子电路的噪音免除能力将会劣化。
因此倾向于将极性反接保护电路以及突入电流保护电路合并于单一电源转换器中，使其具有较少的电路元件以及较低的功率损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源转换器，其提供极性反接保护电路来确保电源转换器与电源供应器之间的正确连接极性，以及突入电流保护电路，用以抑制激增的突入电流流经该极性反接保护电路。
本发明公开一种电源转换器，其合并极性反接以及突入电流保护电路。根据本发明的一优选实施例的极性反接保护电路由一个二极管所构成，其较佳者由肖特基(Schottky)二极管所完成，来保护电源转换器避免极性相反的输入电压。根据本发明的一优选实施例的突入电流保护电路由热阻所构成，其与该极性反接保护电路串接且具有可根据温度变化而调整的电阻值。根据本发明的一优选实施例的电源转换器还包括电流旁路电路，其较佳者由继电器电路来完成，来将电源转换器的不正常的激活电流旁路(bypass)且禁止电流流经极性反接保护电路。
本发明提供一种电源转换器，其包括：
电源转换接口，来将输入电压转换成电源接收装置所需要的输出电压；
极性反接保护电路，耦接至该电源转换接口的一输入端，来确保电源供应器连接至该电源转换器的正确连接极性；
突入电流保护电路，来限制突入电流上升，包括热阻，它与该极性反接保护电路串接且具有可根据温度变化而调整的电阻值，将该突入电流控制于安全值；以及
电流旁路电路，并联跨接于该极性反接保护电路以及该热阻之上，当该电源供应器以正确极性激活时，禁止该突入电流流经该极性反接保护电路。
根据所述的电源转换器，其中该极性反接保护电路包括二极管，且该二极管为肖特基二极管。
根据所述的电源转换器，其中该电流旁路电路包括继电器电路。
根据所述的电源转换器，还包括保险丝，耦接于同一侧的该电源转换器的一输入端以及该极性反接保护电路之间，来避免该继电器电路因异常而导通。
根据所述的电源转换器，其中该热阻具有正温度系数或负温度系数。
本发明还提供一种电源转换器，包括：
电源转换接口，来将输入电压转换成适合于电源接收装置的所想要的输出电压；
极性反接保护电路，耦接至该电源转换接口的一输入端，来保护该电源转换接口以避免该输入电压的反相连接极性；
突入电流保护电路，来限制突入电流上升，包括热阻，串接于该极性反接保护电路，并且具有可根据温度变化而调整的电阻值；以及
继电器电路，并联跨接于该极性反接保护电路以及该热阻之上，该继电器电路响应极性控制信号而受驱动来截止，当该输入电压以正确极性施加于该电源转换器的一输入端时，旁路该突入电流并禁止该突入电流流经该极性反接保护电路。
根据所述的电源转换器，其中该极性反接保护电路包括二极管，且该二极管为肖特基二极管。
根据所述的电源转换器，其中该热阻具有正温度系数或负温度系数。
根据所述的电源转换器，其中该极性控制信号经由二极管而施加于该继电器电路。
根据所述的电源转换器，还包括保险丝，耦接于同一侧的该电源转换器的一输入端以及该极性反接保护电路之间，来避免该继电器电路因异常而导通。
根据本发明的电源转换器通过将突入电流旁路至电流旁路电路，当电源供应器电源开启时，禁止突入电流通过极性反接保护电路，电源转换器可以在没有损失的方式下工作且提高电子电路的噪音免除能力。
本发明的优点与特征，由下面实施例配合下列图标详细说明，使之能得到更深入的了解。
附图说明
图1为电路方块图，图示根据本发明的一较佳实施例的电源转换器的第一电路布局；以及
图2为电路方块图，图示根据本发明的一较佳实施例的电源转换器的第二电路布局。
具体实施方式
根据本发明的电源转换器的设计原理仅是将突入电流旁路至由电子机械开关，也即继电器电路所完成的电流旁路电路。通过将突入电流旁路至电流旁路电路，并且因此当电源供应器电源开启时，禁止突入电流通过极性反接保护电路，电源转换器可以在没有损失的方式下工作且提高电子电路的噪音免除能力。
图1图示根据本发明的一较佳实施例的电源转换器的第一电路布局，并且图2图示根据本发明的一较佳实施例的电源转换器的第二电路布局。将可迅速明了的是图1的电路组态的安排方式是将极性反接保护电路以及突入电流保护电路与电源供应器Vin的正输入端串接，而图2的电路组态的安排方式是将极性反接保护电路以及突入电流保护电路与电源供应器Vin的负输入端串接。然而，应强调的是图1与图2的电路操作原理彼此相似，并且毫无疑问的是可被技术工程人员轻松的了解。
如图1与图2所示的电源转换器10包括电源转换接口110，其将输入电压转换成适合于直流-直流转换器或负载的所想要的输出电压。图1与图2的电源转换器10还包括极性反接保护电路102，用来确保电源供应器Vin与电源转换接口110间的正确连接极性。在本较佳实施例中，极性反接保护电路102仅由一个二极管所组成，其较佳者指向肖特基(Schottky)二极管。二极管102的行为表现为当其由电源供应器Vin的正确连接极性而顺向偏压时，允许电流通过电源转换接口110，而在当电源供应器Vin以相反极性连接至电源转换接口110时，禁止电流通过电源转换接口110。保险丝101可有效地避免因为继电器电路(relay circuit)106的异常所产生的火花，而继电器电路106将在以后做更详细的说明。
与极性反接保护电路102串接者为突入电流保护电路104。根据本发明的一较佳实施例的突入电流保护电路104由具有正温度系数(positivetemperature coefficient.PTC)热阻或具有负温度系数(negative temperaturecoefficient，NTC)热阻所构成。热阻104的特性可使其电阻值根据温度变化来调整。在这种方式下，热阻104可响应温度的变化而增加/减少其电阻值，并且借此控制流向电源转换接口110的过大突入电流至安全值。
电流旁路电路106进一步地并联跨接于极性反接保护电路102以及突入电流保护电路104之上。电流旁路电路106较佳者由电子机械开关，例如继电器电路(relay circuit)所完成。继电器电路106通常是由极性控制信号所驱动，而该极性控制信号经由一个二极管108施加于继电器电路106上。在这个较佳实施例中，极性控制信号用于当电源供应器Vin以正确的极性开启(turn on)时，使继电器电路106截止(turn off)，借此将能量旁路至继电器电路106。这样一来，电源转换器10的激活电流将不会直接通过二极管102，而是经由继电器电路106旁路出去，使得由于顺向偏压的二极管102的顺向压降所引起的功率损失得以消除，借此电源转换器10的整体电源转换效率可相应地增加。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施例的范围。凡按本发明申请专利范围所作的等效变化及修改，都为本发明的专利范围所覆盖。

Claims (10)

1.一种电源转换器，其包括：
电源转换接口，来将输入电压转换成电源接收装置所需要的输出电压；
极性反接保护电路，耦接至该电源转换接口的一输入端，来确保电源供应器连接至该电源转换器的正确连接极性；
突入电流保护电路，来限制突入电流上升，包括热阻，它与该极性反接保护电路串接且具有能根据温度变化而调整的电阻值，将该突入电流控制于安全值；以及
电流旁路电路，并联跨接于该极性反接保护电路以及该热阻之上，当该电源供应器以正确极性激活时，禁止该突入电流流经该极性反接保护电路。
2.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于该极性反接保护电路包括二极管，且该二极管为肖特基二极管。
3.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于该电流旁路电路包括继电器电路。
4.如权利要求3所述的电源转换器，还包括保险丝，耦接于同一侧的该电源转换器的一输入端以及该极性反接保护电路之间，来避免该继电器电路因异常而导通。
5.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于该热阻具有正温度系数或负温度系数。
6.一种电源转换器，它包括：
电源转换接口，来将输入电压转换成适合于电源接收装置的所想要的输出电压；
极性反接保护电路，耦接至该电源转换接口的一输入端，来保护该电源转换接口以避免该输入电压的反相连接极性；
突入电流保护电路，来限制突入电流上升，包括热阻，串接于该极性反接保护电路，并且具有能根据温度变化而调整的电阻值；以及
继电器电路，并联跨接于该极性反接保护电路以及该热阻之上，该继电器电路响应极性控制信号而受驱动来截止，当该输入电压以正确极性施加于该电源转换器的一输入端时，旁路该突入电流并禁止该突入电流流经该极性反接保护电路。
7.如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于该极性反接保护电路包括二极管，且该二极管为肖特基二极管。
8.如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于该热阻具有正温度系数或负温度系数。
9.如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于该极性控制信号经由二极管而施加于该继电器电路。
10.如权利要求6所述的电源转换器，还包括保险丝，耦接于同一侧的该电源转换器的一输入端以及该极性反接保护电路之间，来避免该继电器电路因异常而导通。
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