CN101414764A - 用于减小电源中体电容所需体积的方法和装置 - Google Patents

用于减小电源中体电容所需体积的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101414764A
CN101414764A CNA2008101705112A CN200810170511A CN101414764A CN 101414764 A CN101414764 A CN 101414764A CN A2008101705112 A CNA2008101705112 A CN A2008101705112A CN 200810170511 A CN200810170511 A CN 200810170511A CN 101414764 A CN101414764 A CN 101414764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
electric capacity
coupled
power supply
variable impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101705112A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101414764B (zh
Inventor
大卫·迈克尔·休·马修斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Power Integrations Inc
Original Assignee
Power Integrations Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Power Integrations Inc filed Critical Power Integrations Inc
Publication of CN101414764A publication Critical patent/CN101414764A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101414764B publication Critical patent/CN101414764B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0096—Means for increasing hold-up time, i.e. the duration of time that a converter's output will remain within regulated limits following a loss of input power

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

本发明涉及用于减小电源中体电容所需体积的方法和装置。公开了一种包括在电源中的驱动器电路，所述电源的整流器耦合到单相AC输入电压。示例驱动器电路包括驱动信号生成器，用于生成将被耦合到可变阻抗元件的驱动信号。电压传感器被耦合到驱动信号生成器并且将被耦合用于感测高电压电容两端的电压。该驱动器电路将被耦合用于响应于电压传感器来控制可变阻抗元件。如果所感测的电压小于第二阈值，则允许低电压电容接收来自输入的电流。如果所感测的电压大于第一阈值，则防止低电压电容接收来自输入的电流。

Description

用于减小电源中体电容所需体积的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及能量存储电路，并且更具体地，本发明涉及利用电容器将能量存储在电源中的电路，所述电源连接到单相AC电力源。
背景技术
已知的AC-DC电源一般具有三个主要的执行不同功能的电路组：输入整流、体能量存储(bulk energy storage)和DC-DC变换。执行输入整流的电路将来自单相AC电力线的双向电流改变成仅仅在一个方向流动的经过整流的输入电流。体能量存储功能一般是由形成通常所说的体电容(bulk capacitance)的一个或多个电容器执行的。体电容接收经过整流的输入电流，利用该经过整流的输入电流将能量以电压的形式存储在一个或多个电容器中。体电容中的电压通常在大小上过高，并且其稳定性不足以为电子设备中的精密电路供电。因此，DC-DC变换功能将来自体电容的经过整流的电压改变成在电源的输出处更为适合的形式。DC-DC变换器通常是可以高效产生所需输出的许多已知的开关电力变换器电路中的一种。
体电容器中的经过整流的电压一般以一频率在峰值和谷值之间变化，所述频率依赖于整流的类型和AC电力线的频率。所述峰一般是AC输入电压的周期的峰处的电压。所述谷由电容量和DC-DC变换器所需的功率量来确定。所述峰和谷之间的差为波纹电压(ripple voltage)。波纹电压在被指定用于电源的最小AC输入电压处不会变得过大是很重要的，这是因为DC-DC变换器在其输入处需要最小的经过整流的电压以产生所需输出。
另外所关心的是来自AC电力线的电压被除去时的谷电压的值。在AC输入电压被除去之后，一般需要电源提供其正常输出一段短时间，以便从该电源接收电力的电子电路可以在该电子电路断电之前执行必要的任务。在AC输入被除去后电源继续操作的时间量被称为维持时间(holduptime)。在维持时间期间，DC-DC变换器必须从体电容中获得其所有的能量。从体电容中可获得的能量与电容值成正比，并且与电容中电压的平方成正比。
构成体电容的电容器被选择以满足受电源的预期用途影响的若干需求。电源的物理尺寸强烈地受到作为体电容的部分的电容器的值和额定电压(单个电容器可以可靠地耐受的最大电压)的影响。体电容的成本也是电源成本的一个重要部分。对于给定的电容值，额定电压越高，成本越高。
额定电压是针对在电源的最大AC输入电压时的可靠操作而选择的，而单个电容器的电容是基于电源的最小指定AC输入电压而选择的。总的体电容值必须被选择以确保在电源根据最小的指定AC输入电压进行操作时不会达到DC-DC变换器所要求的最小输入电压。
由于由最小AC输入电压所要求的高电容值和由最大AC输入电压所要求的非常高的额定电压，被设计用于在大AC输入电压范围(一般在85伏特AC到265伏特AC之间)进行操作的已知的AC-DC电源因此要求物理上较大的电容器。
发明内容
本发明的一个技术方案提供了一种用于电源中的驱动器电路，所述电源所具有的整流器被耦合用于响应于所述电源的输入处的单相AC电压而生成经过整流的电压，所述驱动器电路包括驱动信号生成器和电压传感器，所述驱动信号生成器用于生成将被耦合到可变阻抗元件的驱动信号，所述可变阻抗元件将被耦合到低电压电容和高电压电容；所述电压传感器被耦合到所述驱动信号生成器，并且将被耦合用于感测所述高电压电容两端的电压，其中，所述驱动器电路将被耦合用于响应于所述电压传感器来控制所述可变阻抗元件，以使得如果所述高电压电容两端的电压小于第二阈值则允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流，并且如果所述高电压电容两端的电压大于第一阈值则防止所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
本发明的另一技术方案提供了一种根据经过整流的单相AC输入电压控制电源操作的方法，该方法包括：在所述电源的DC-DC变换器的输入处感测电压；如果所感测的电压小于第二阈值，则接通被耦合到所述电源的输入的低电压电容；以及如果所感测的电压大于第一阈值，则断开所述低电压电容。
本发明的又一技术方案提供了一种电源，该电源包括整流器、能量存储电路和驱动器电路，所述整流器被耦合用于接收单相AC输入电压；所述能量存储电路被耦合到所述整流器，所述能量存储电路包括高电压电容、低电压电容和可变阻抗元件，其中，从所述整流器接收到的电流被耦合用于在所述高电压电容两端产生电压，其中，所述低电压电容被耦合到所述高电压电容，其中，所述可变阻抗元件被耦合到所述低电压电容和所述高电压电容；所述驱动器电路被耦合用于响应于所述高电压电容两端的电压而生成驱动信号，其中，所述驱动信号被耦合以被所述可变阻抗元件接收来当所述高电压电容两端的电压高于第一阈值电压时防止所述低电压电容接收来自所述整流器的电流，并且在所述高电压电容两端的电压小于第二阈值电压时允许所述低电压电容接收来自所述整流器的电流。
本发明的再一技术方案提供了一种用于电源中的电源控制器电路，所述电源所具有的整流器被耦合用于响应于所述电源的输入处的单相AC电压而生成经过整流的电压，所述电源控制器电路包括DC-DC变换器控制器电路和驱动器电路，所述DC-DC变换器控制器电路将被耦合用于对第一可变阻抗元件进行开关以控制能量向所述电源的输出的传送，所述驱动器电路包括驱动信号生成器和电压传感器，所述驱动信号生成器用于生成将被耦合到第二可变阻抗元件的驱动信号，所述第二可变阻抗元件将被耦合到低电压电容和高电压电容；所述电压传感器被耦合到所述驱动信号生成器，并且将被耦合用于感测所述高电压电容两端的电压，其中，所述驱动器电路将被耦合用于响应于所述电压传感器来控制所述第二可变阻抗元件，以使得如果所述高电压电容两端的电压小于第二阈值则允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流，并且如果所述高电压电容两端的电压大于第一阈值则防止所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
附图说明
参考下面的示图描述了本发明的非限制性并且非穷举的实施例，其中，遍及各个示图，除非另有指定，相同的标号涉及相同的部件。
图1是示出根据本发明的教导的显著特征的示例AC-DC电源100的功能性框图。
图2给出根据本发明的教导的用于接通(engage)或者断开(disengage)示例电源的能量存储电路中的电容的可变阻抗元件的示例。
图3是根据本发明的教导的示例电源，该电源包括晶体管和三端分路调节器以接通和断开示例电源的能量存储电路中的电容。
图4示出根据本发明的教导的示例电源中的经过整流的电压电平的标度(scale)与该示例电源的能量存储电路中的可变阻抗元件的相应状态。
图5示出根据本发明的教导的具有集成电路的示例AC-DC电源，所述集成电路包括能量存储电路的元件和示例DC-DC变换器的元件。
图6是根据本发明的教导的在示例AC-DC电源中的能量存储的示例方法的流程图。
具体实施方式
公开了根据本发明的涉及用于减小电源中的体电容所需体积的示例。在下面的描述中，给出了许多具体细节，以提供对本发明的全面理解。然而，很明显，对于本领域普通技术人员来说，不一定采用这些具体细节来实施本发明。在其它实例中，没有详细描述已知的材料和方法，以避免模糊本发明。
遍及本说明书所涉及的“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”意味着在本发明的至少一个实施例或示例中包括结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性。因此，遍及本说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在一个示例中”或者“在示例中”不一定都涉及相同的实施例。在一个或多个实施例或示例中，特定特征、结构或特性例如可以被组合成任何适当的组合和/或子组合。此外，特定特征、结构或特性可以包括在集成电路中、电子电路中、组合逻辑电路中或者提供所描述的功能的其它适当组件中。另外，应当意识到，对于本领域普通技术人员来说，这里所提供的附图是用于说明的目的，并且这些附图不一定是按比例绘制的。
如将要论述的，根据本发明的教导旨在使用电容器将能量存储到AC-DC电源中。特别地，描述了减小由允许电源在所指定的输入电压范围内进行操作所需的电容器所占的物理体积的低成本解决方案。
为了进行说明，图1示出根据本发明的教导的说明显著特征的示例AC-DC电源100的功能框图。如图所示，全波桥整流器110被耦合用于接收单相AC输入电压105。能量存储电路165接收来自桥整流器110的电流以产生经过整流的电压VRECT 115，VRECT 115相对于公共输入返回点(common input return)160为正电压。DC-DC变换器135接收经过整流的电压VRECT115以在负载145处产生输出电压Vo 140。
如在所描述的示例中所示，能量存储电路165包括高电压电容CHV120，高电压电容CHV 120被耦合用于接收来自整流器110的电流以在该高电压电容CHV 120的两端产生经过整流的电压VRECT 115。如图所示，低电压电容CLV 125被耦合到高电压电容CHV 120，并且可变阻抗元件ZV 155被耦合到低电压电容CLV 125和高电压电容CHV 120。
如下面更详细论述的，驱动器电路130包括驱动信号生成器132，驱动信号生成器132被耦合用于响应于电压传感器134而生成驱动信号150，电压传感器134被耦合用于感测经过整流的电压VRECT 115。驱动信号150被耦合用于响应于经过整流的电压VRECT 115来控制可变阻抗元件ZV 155，以使得如果经过整流的电压VRECT 115小于第二阈值则可变阻抗元件ZV 155允许低电压电容CLV 125接收来自整流器110的电流。如果经过整流的电压VRECT 115大于第一阈值，则可变阻抗元件ZV 155被耦合用于防止低电压电容CLV 125接收来自整流器110的电流。在一个示例中，第一阈值基本等于第二阈值。在另一示例中，第一阈值大于第二阈值。
为了进行说明，图1中的示例示出能量存储电路165包括具有高额定电压的小电容CHV 120和具有小得多的额定电压的大电容CLV 125。在一个示例中，CHV和CLV的额定电压的比率等于或大于2:1。能量存储电路165还包括可变阻抗元件ZV 155，可变阻抗元件ZV 155的阻抗响应于驱动信号150，该驱动信号150来自对由电压传感器134感测的经过整流的电压VRECT 115的大小作出响应的驱动器电路130的驱动信号生成器132。
在该示例中，能量存储电路165中的低电压电容CLV 125的一个端子被耦合到经过整流的电压VRECT 115。能量存储电路165中的低电压电容CLV 125的另一个端子被耦合到可变阻抗元件ZV 155。能量存储电路165中的可变阻抗元件ZV 155被耦合在低电压电容CLV 125和公共输入返回点160之间。因此，低电压电容CLV 125有时被称为高端(high-side)部件，而可变阻抗元件ZV有时被称为低端(low-side)部件。
在一个示例中，可变阻抗元件ZV 155可以响应于驱动信号150而从非常高的阻抗改变为非常低的阻抗。在该示例中，可变阻抗元件ZV 155的非常高的阻抗有效地为断开的开关。断开的开关是不能传导电流的开关。可变阻抗元件ZV 155的非常低的阻抗有效地为闭合的开关。闭合的开关是可以传导电流的开关。闭合的开关在传导电流时一般还在其传导端子之间具有低电压。在一个示例中，闭合的开关的传导端子之间的电压是经过整流的电压VRECT 115的10％或者更小。在一个示例中，响应于驱动信号150的值，可变阻抗元件ZV 155还可以具有一中间阻抗值，该中间阻抗值既不非常高也不非常低。
如下面进一步详细论述的，在一个示例中，可变阻抗元件ZV 155和驱动器电路130只有当经过整流的电压VRECT 115小于一阈值时才允许低电压电容CLV 125接收来自整流器110的电流，所述阈值不超过低电压电容CLV 125的额定电压。因此，当单相AC输入电压105高到足以使得只需要小电容来保持经过整流的电压VRECT 115的谷不变得低于其最小希望值时，仅仅能量存储电路165中的具有高额定电压的小电容CHV 120被允许接收来自桥整流器110的电流。当AC输入电压足够低而需要大电容来保持经过整流的电压VRECT 115的谷不变得低于其最小希望值时，具有高额定电压的小电容CHV 120和具有低额定电压的大电容CLV 125都被允许接收来自桥整流器110的电流。在其它示例中，注意，电容CHV 120和CLV125中的每个可以由一个或多个单独的电容器来实现。
图2示出根据本发明的教导的具有用于接通和断开示例电源200的能量存储电路中的电容125的可变阻抗元件155的示例。在一个示例中，可变阻抗元件155可以仅在一个方向具有非常高的阻抗，如在示例AC-DC电源200中所示。如图所示，来自驱动器电路130的驱动信号生成器132的驱动信号150可以断开或闭合可变阻抗元件155中的开关S1255。可变阻抗元件155中的二极管D1 205(如图所示，二极管D1 205通过公共输入返回点160耦合到低电压电容CLV 125和高电压电容CHV 120)允许电流在一个方向上流过可变阻抗元件155，即使开关S1 125被断开时也是如此。在图2的示例中，当开关S1 255断开时，低电压电容CLV 125不能充电，虽然低电压电容CLV 125在开关S1 125断开或者闭合时都可以放电。
图3是根据本发明的教导的示例电源300，该电源300包括晶体管355和三端分路调节器(shunt regulator)315，三端分路调节器315被耦合用于接通和断开示例电源300的能量存储电路中的电容125。在一个示例中，驱动器电路330的三端分路调节器315为TL431调节器。驱动器电路330的电阻器320在一端接收来自DC-DC变换器135的偏压VBIAS 325。三端分路调节器315提取来自电阻器320的电流以改变驱动信号150的电压。
如在所描述的示例中所示，包括第一电阻器305和第二电阻器310的分压器被耦合用于感测经过整流的电压VRECT 115和设定阈值电压。在一个示例中，当经过整流的电压VRECT 115大于阈值电压时，驱动信号150变低。当经过整流的电压VRECT 115小于阈值电压时，驱动信号150变高。
在所示出的示例中，晶体管Q1 355被耦合用于接收驱动信号150以执行图2的示例中的可变阻抗元件155的功能。在图3所示的示例能量存储电路中，晶体管Q1 355是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。当经过整流的电压VRECT大于阈值电压时，晶体管Q1 355关断。当经过整流的电压VRECT 115小于阈值电压时，晶体管Q1 355导通。在一个示例中，当单相AC供电电压105低于允许经过整流的电压115的谷电压落到阈值电压以下的值时或者在临时维持状态期间可能存在此情形。晶体管Q1 355的栅极367和源极366之间的电阻器335确保在没有驱动信号150时(例如，如果驱动器电路330发生故障或者没有VBIAS 325)晶体管Q1355关断。应当意识到，如果单相AC输入电压VAC 105被去除，则电源300将不再能够超过短的维持时间进行操作。在一个示例中，一般的维持时间要求为10毫秒。
在另一示例中，滞后被引入驱动器电路330，以便建立大于较低阈值电压的较高阈值电压。此滞后为电路提供了一定程度的抗噪性(immunityto noise)。利用滞后，经过整流的电压VRECT必须在较高阈值之上，晶体管Q1 355才从导通变为关断，并且经过整流的电压VRECT必须在较低阈值电压之下，晶体管Q1 355才从关断变为导通。
在另一示例中，驱动器电路330被耦合用于将晶体管Q1 355中的电流限制为小于设备的最大额定值。在一个示例中，控制晶体管中的电流的技术测量晶体管中的电流。在又一示例中，控制被耦合到电容的晶体管中的电流的技术限制了晶体管或可变阻抗元件两端的电压的改变率。在一个示例中，对可变阻抗元件355的两端的电压改变率的限制可以通过利用可选电容器365来实现。当可变阻抗元件355关断时，由于电阻器335的存在，在电容器365的两端出现了与可变阻抗元件355的两端的电压基本相等的电压。当可变阻抗元件355两端的电压在其被导通而下降时，所导致的电容器365两端的电压的改变使得电流通过电阻器320，增加了电阻器320两端降低的电压。在示例MOSFET可变阻抗元件355的栅极端367和源极端366之间出现的电压因此比没有使用电容器365的情况要上升得较慢。电容器365的作用因此是限制可变阻抗元件355两端的电压的改变率。可选的电容器365可用于希望限制在对低电压电容CLV 125进行初始充电期间流过该低电压电容CLV 125的最大电流(通常被称为涌流(in-rush current))的各个示例中。通过限制在可变阻抗元件355两端的电压的改变率，在低电压电容器CLV 125中流动的电流被限制。
图4示出根据本发明的教导的示例电源中的经过整流的电压电平的标度，以及该示例电源的能量存储电路中的可变阻抗元件的相应状态。具体地，图4的示图400示出针对若干经过整流的电压VRECT的值的图3中的电源300的晶体管Q1 355的状态和体电容中的波纹电压。当经过整流的电压VRECT介于0伏特和DC-DC变换器135产生足够的偏置电压VBIAS 325的最小值425之间时，晶体管Q1 355关断。当经过整流的电压VRECT 115介于最小值425和阈值435之间时，晶体管Q1 355导通。在本示例中，阈值435被设定得稍稍小于低电压电容CLV 125的额定电压410。当经过整流的电压VRECT 115大于阈值电压435时，晶体管Q1 355关断。高电压电容CHV 120的额定电压被选择为大于最大预期单相AC输入电压VAC 105时的经过整流的电压VRECT 115的值405。
图4还示出分别针对当晶体管Q1 335被关断和导通时的一般波纹电压430和440。在一个示例450中，当单相AC输入电压115为一典型值时，经过整流的电压VRECT 115的峰在阈值435之上，并且经过整流的电压VRECT 115的谷在阈值435之下，从而晶体管Q1 355以波纹电压的频率导通和关断。
在一个示例中，高电压电容CHV 120的值被选择以满足高AC输入电压时DC-DC变换器135的最小要求。低电压电容CLV 125的值被选择以将经过整流的电压VRECT 115的谷保持在DC-DC变换器135在所有指定的DC-DC变换器135的操作条件下提供所需的输出电压Vo 140的最小值420之上。能量存储电路中的电容必须包含足够的能量以当经过整流的电压VRECT 115处于值415时持续维持时间。值415对应于电源被指定操作的最小单相AC输入电压105时的谷电压。
图5示出一示例AC-DC电源500，其中用于能量存储电路的可变阻抗元件555、用于DC-DC变换器的可变阻抗元件515，以及电源控制器电路510包括在集成电路505中。在本示例中，电源控制器电路510包括驱动器电路530和DC-DC变换器控制电路532。在一个示例中，驱动器电路530在功能上类似于驱动器电路130和330，并且可以包括类似的特征。如图所示，晶体管Q1 555是响应于来自驱动器电路530的驱动信号550接通或断开能量存储电路的低电压电容CLV 125的可变阻抗元件。在一个示例中，DC-DC变换器控制电路532被耦合用于响应于反馈信号531而开关晶体管Q2515以控制将能量传送给电源的输出处的负载145。晶体管Q2515是响应于来自DC-DC变换器控制电路532的驱动信号525来开关DC-DC变换器(在所描述的示例中被示出为反激式变换器(flybackconverter))的变压器520的第一绕组的可变阻抗元件。二极管545和电容器540被耦合到变压器520的第二绕组，以将输出电压Vo 140递送到负载145。
如在所描述的示例中所示，电源控制器电路510接收来自经过整流的电压VRECT 115的输入电压信号535和来自变压器520的第三绕组的反馈信号531。电源控制器电路510为晶体管Q1 555提供第一驱动信号550，以接通和断开能量存储电路的低电压电容CLV 125。电源控制器电路510还响应于反馈信号531而提供切换晶体管Q2 515为导通或关断的第二驱动信号525，以调节输出电压Vo 140。在另一示例中，反馈信号531是从光耦合器接收的，而不是从变压器520的绕组接收的。在一个示例中，输入电压信号535在电源控制器电路510内被耦合到驱动器电路530和DC-DC变换器控制电路532。在一个示例中，将输入电压信号535耦合到驱动器电路530为驱动器电路530中在功能上类似图1和图2中的元件134的电压传感器电路提供了信号。在一个示例中，将输入电压信号535耦合到DC-DC变换器控制电路532提供了前馈信号(feed-forward signal)，该前馈信号例如可以被用于当输入电压105增加时减少流过Q2515的最大电流。在一个示例中，反馈信号531在电源控制器电路510内被耦合到驱动器电路530和DC-DC变换器控制电路532。在一个示例中，将反馈信号531耦合到驱动器电路530使得可以在没有反馈信号531的故障条件出现时将驱动信号550保持为低。为了不模糊本发明的教导，在所示出的示例中没有示出这些内部连接以及驱动器电路530和DC-DC变换器控制电路532之间的多种其它连接。
图6是根据本发明的教导的用于示例AC-DC电源中的能量存储的示例方法的流程图600。如图所示，在块610中开始之后，在块620中，在DC-DC变换器的输入处感测经过整流的单相AC电压。在块630中，将经过整流的电压和阈值进行比较。如果经过整流的电压小于阈值，则在块640中，在能量存储电路中的低电压电容被接通以接收电流。如果经过整流的电压不小于阈值，则在块650中，能量存储电路中的低电压电容被断开而不接收电流。在块620中继续在DC-DC变换器的输入处感测经过整流的电压。
应当意识到，虽然在所示出的示例中使用了全波桥整流电路110，但是可以采用半波桥整流电路而仍受益于本发明的教导。还应当理解，可以在不要求能量存储电路165中任何感应电路元件的情况下得出本发明的益处。
上面针对所示出的本发明的示例的描述(包括摘要中所描述的)并不意在是穷举的或者对所公开的确定形式的限制。虽然这里所描述的用于本发明的实施例和示例用于说明的目的，但在不脱离本发明的更广的精神和范围内，可以存在各种等同修改。实际上，应当意识到，根据本发明的教导，特定电压、电流、频率、功率范围值、时间等等被提供用于说明的目的，并且在其它实施例和示例中也可以采用其它值。
根据上面详细的描述，可以对本发明的示例做出这些修改。在下面的权利要求中所使用的术语不应当被解释为用于将本发明限制为在说明书和权利要求书中所公开的特定实施例。而是，范围完全由下面的权利要求书来定义，该范围将根据已建立的各条权利要求解释来推断。本发明的说明书和附图因此被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (25)

1.一种用于具有整流器的电源中的驱动器电路，所述整流器被耦合用于响应于所述电源的输入处的单相AC电压而生成经过整流的电压，所述驱动器电路包括：
驱动信号生成器，其用于生成将被耦合到可变阻抗元件的驱动信号，所述可变阻抗元件将被耦合到低电压电容和高电压电容；以及
电压传感器，其被耦合到所述驱动信号生成器，并且将被耦合用于感测所述高电压电容两端的电压，其中，所述驱动器电路将被耦合用于响应于所述电压传感器来控制所述可变阻抗元件，以使得如果所述高电压电容两端的电压小于第二阈值则允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流，并且如果所述高电压电容两端的电压大于第一阈值则防止所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
2.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述第一阈值电压和所述第二阈值电压基本相等。
3.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述可变阻抗元件包括晶体管。
4.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述高电压电容两端的电压被耦合到DC-DC变换器的输入。
5.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述可变阻抗元件和所述驱动器电路被包括在一个集成电路中。
6.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述可变阻抗元件和所述驱动器电路与DC-DC变换器控制电路被包括在一个集成电路中。
7.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述驱动器电路还响应于所述可变阻抗元件两端的电压改变率。
8.如权利要求1所述的驱动器电路，其中，所述高电压电容和所述低电压电容的额定电压的比率等于或大于2:1。
9.一种根据经过整流的单相AC输入电压控制电源操作的方法，包括：
在所述电源的DC-DC变换器的输入处感测电压；
如果所感测的电压小于第二阈值，则接通被耦合到所述电源的输入的低电压电容；并且
如果所感测的电压大于第一阈值，则断开所述低电压电容。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一阈值和第二阈值基本相等。
11.如权利要求9所述的方法，其中，接通所述低电压电容包括允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
12.如权利要求9所述的方法，其中，断开所述能量存储电路的所述低电压电容包括防止所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
13，一种电源，包括：
整流器，其被耦合用于接收单相AC输入电压；
能量存储电路，其被耦合到所述整流器，所述能量存储电路包括高电压电容、低电压电容和可变阻抗元件，其中，从所述整流器接收到的电流被耦合用于在所述高电压电容两端产生电压，其中，所述低电压电容被耦合到所述高电压电容，其中，所述可变阻抗元件被耦合到所述低电压电容和所述高电压电容；以及
驱动器电路，其被耦合用于响应于所述高电压电容两端的电压而生成驱动信号，其中，所述驱动信号被耦合以被所述可变阻抗元件接收来当所述高电压电容两端的电压高于第一阈值电压时防止所述低电压电容接收来自所述整流器的电流，并且在所述高电压电容两端的电压小于第二阈值电压时允许所述低电压电容接收来自所述整流器的电流。
14.如权利要求13所述的电源，其中，所述第一阈值电压和所述第二阈值电压基本相等。
15.如权利要求13所述的电源，其中，所述可变阻抗元件包括晶体管。
16.如权利要求13所述的电源，其中，所述可变阻抗元件还包括二极管，所述二极管被耦合到所述低电压电容和所述高电压电容。
17.如权利要求13所述的电源，其中，所述驱动器电路包括分路调节器，所述分路调节器被耦合用于响应于所述经过整流的电压而生成将被所述可变阻抗元件接收的驱动信号。
18.如权利要求13所述的电源，其中，所述经过整流的电压被耦合到DC-DC变换器的输入。
19.如权利要求13所述的电源，其中，所述可变阻抗元件和所述驱动器电路被包括在一个集成电路中。
20.如权利要求13所述的电源，其中，所述可变阻抗元件和所述驱动器电路与DC-DC变换器控制电路被包括在一个集成电路中。
21.如权利要求13所述的电源，其中，所述驱动器电路被耦合用于响应于所述可变阻抗元件两端的电压改变率来生成驱动信号。
22.如权利要求13所述的电源，其中，所述高电压电容和所述低电压电容的额定电压的比率等于或大于2:1。
23.一种用于具有整流器的电源中的电源控制器电路，所述整流器被耦合用于响应于所述电源的输入处的单相AC电压而生成经过整流的电压，所述电源控制器电路包括：
DC-DC变换器控制器电路，其将被耦合用于对第一可变阻抗元件进行开关以控制能量向所述电源的输出的传送；以及
驱动器电路，其包括：
驱动信号生成器，其用于生成将被耦合到第二可变阻抗元件的驱动信号，所述第二可变阻抗元件将被耦合到低电压电容和高电压电容；以及
电压传感器，其被耦合到所述驱动信号生成器，并且将被耦合用于感测所述高电压电容两端的电压，其中，所述驱动器电路将被耦合用于响应于所述电压传感器来控制所述第二可变阻抗元件，以使得如果所述高电压电容两端的电压小于第二阈值则允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流，并且如果所述高电压电容两端的电压大于第一阈值则防止所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流。
24.如权利要求23所述的电源控制器电路，其中，所述第一和第二可变阻抗元件、所述DC-DC变换器控制器电路和所述驱动器电路被包括在一个集成电路中。
25.如权利要求23所述的电源控制器电路，其中，所述高电压电容和所述低电压电容的额定电压的比率等于或大于2:1。
CN200810170511.2A 2007-10-17 2008-10-17 驱动器电路、控制电源的方法、电源及电源控制器电路 Active CN101414764B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/873,697 US7760524B2 (en) 2007-10-17 2007-10-17 Method and apparatus to reduce the volume required for bulk capacitance in a power supply
US11/873,697 2007-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101414764A true CN101414764A (zh) 2009-04-22
CN101414764B CN101414764B (zh) 2014-07-09

Family

ID=40448411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810170511.2A Active CN101414764B (zh) 2007-10-17 2008-10-17 驱动器电路、控制电源的方法、电源及电源控制器电路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7760524B2 (zh)
EP (1) EP2058933A3 (zh)
JP (1) JP5579378B2 (zh)
CN (1) CN101414764B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543008A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 晨星软件研发(深圳)有限公司 稳压保护电路及其所属的显示控制器以及发光二极管驱动方法
WO2017066985A1 (en) * 2015-10-23 2017-04-27 The University Of Hong Kong Plug-and-play ripple pacifier for dc voltage links in power electronics systems and dc power grids
CN113394989A (zh) * 2020-03-12 2021-09-14 Oppo广东移动通信有限公司 电源转换装置及充电控制方法
CN114615930A (zh) * 2019-10-28 2022-06-10 皇家飞利浦有限公司 用于测量身体中的刺激的感测单元

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5089536B2 (ja) * 2008-09-10 2012-12-05 株式会社リコー 電流制限回路及び電流制限回路の駆動方法
JP5133952B2 (ja) * 2009-09-08 2013-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用交流発電機の整流装置
US8063622B2 (en) * 2009-10-02 2011-11-22 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing slew rate control using bypass capacitor
US8634218B2 (en) 2009-10-06 2014-01-21 Power Integrations, Inc. Monolithic AC/DC converter for generating DC supply voltage
US8369111B2 (en) 2010-08-02 2013-02-05 Power Integrations, Inc. Ultra low standby consumption in a high power power converter
US9455621B2 (en) 2013-08-28 2016-09-27 Power Integrations, Inc. Controller IC with zero-crossing detector and capacitor discharge switching element
WO2015104337A1 (en) * 2014-01-13 2015-07-16 Koninklijke Philips N.V. Buffering capacitor for diode bridge rectifier with controlled decharging current
CN105763078B (zh) * 2014-12-18 2019-07-05 台达电子工业股份有限公司 开关电源及用于开关电源的母线电容电压控制方法
US9667154B2 (en) * 2015-09-18 2017-05-30 Power Integrations, Inc. Demand-controlled, low standby power linear shunt regulator
US9602009B1 (en) 2015-12-08 2017-03-21 Power Integrations, Inc. Low voltage, closed loop controlled energy storage circuit
US9629218B1 (en) 2015-12-28 2017-04-18 Power Integrations, Inc. Thermal protection for LED bleeder in fault condition
US9923451B2 (en) * 2016-04-11 2018-03-20 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for filtering a rectified voltage signal
US9977455B2 (en) 2016-04-11 2018-05-22 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for filtering a rectified voltage
US10033269B2 (en) * 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Voltage doubler with capacitor module for increasing capacitance
US10033264B2 (en) * 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Bulk capacitor switching for power converters
CN106505886A (zh) * 2016-11-11 2017-03-15 安徽维德工业自动化有限公司 高清全光多媒体平台的图像输出模块供电系统
CN107295717A (zh) * 2017-06-29 2017-10-24 赛尔富电子有限公司 一种用于led灯具的控制电路
US10224806B1 (en) 2017-11-16 2019-03-05 Infineon Technologies Austria Ag Power converter with selective transformer winding input
US10432097B2 (en) * 2017-11-30 2019-10-01 Infineon Technologies Austria Ag Selection control for transformer winding input in a power converter
US11509219B2 (en) 2019-11-15 2022-11-22 Power Integrations, Inc Reservoir capacitor for boost converters
US11374489B2 (en) 2019-12-11 2022-06-28 Gan Systems Inc. Hybrid bulk capacitance circuit for AC/DC charger
US11431261B2 (en) 2019-12-11 2022-08-30 Gan Systems Inc. Hybrid bulk capacitance circuit for AC input AC/DC switching mode power supplies
GB2606230B (en) * 2021-04-30 2023-12-27 Dyson Technology Ltd Haircare appliance
EP4186733A1 (en) 2021-11-24 2023-05-31 Power Integrations, Inc. Active discharge of an electric drive system
CN115021554B (zh) * 2022-08-05 2022-11-08 浙江大学 适配器电路、滤波系统、ac-dc电源及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668921A (en) * 1983-10-24 1987-05-26 Trio Kabushiki Kaisha Power supply circuit
US5394017A (en) * 1991-11-05 1995-02-28 Alliedsignal Inc. Circuit for sustaining output power during input power interruption
CN1138335C (zh) * 1999-11-02 2004-02-11 三星电子株式会社 全球通用电源装置
JP2005006398A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Flying Mole Corp 交流／直流変換装置
US20070236848A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Mayell Robert J Method and apparatus for an in-rush current limiting circuit

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338629A1 (de) * 1983-10-25 1985-05-02 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Drehstromfilterkreisanlage fuer stromrichteranlagen
US5561596A (en) 1994-02-22 1996-10-01 International Business Machines Corporation AC line stabilization circuitry for high power factor loads
DE19513065A1 (de) * 1995-04-07 1996-10-10 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer galvanisch getrennten Ausgangsgleichspannung
FR2734102B1 (fr) * 1995-05-09 1997-07-25 Sgs Thomson Microelectronics Amelioration du facteur de puissance d'une alimentation redressee
US5825639A (en) * 1997-10-16 1998-10-20 Magnetek, Inc. DC bus capacitor arrangement
US5999429A (en) 1997-12-19 1999-12-07 Dell Usa, L.P. Bulk filter capacitor discharge in a switching power supply
US6043705A (en) 1998-03-25 2000-03-28 Lucent Technologies Inc. Boost converter having extended holdup time and method of operation
US6504497B2 (en) 2000-10-30 2003-01-07 Delta Electronics, Inc. Hold-up-time extension circuits
US6738277B2 (en) 2001-11-27 2004-05-18 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current
US6538906B1 (en) 2002-02-11 2003-03-25 Delta Electronics, Inc. Energy storage circuit for DC-DC converter
US6879140B2 (en) 2002-09-26 2005-04-12 Mks Instruments, Inc. Power holdup circuit
US6788040B2 (en) 2002-09-26 2004-09-07 Eni Technology, Inc. Power holdup circuit with increased power factor
US6882212B2 (en) 2003-05-16 2005-04-19 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for extending the size of a transistor beyond one integrated circuit
GB2420666B (en) 2003-08-08 2007-01-03 Astec Int Ltd A circuit for maintaining hold-up time while reducing bulk capacitor size and improving efficiency in a power supply
US7061301B2 (en) 2003-12-19 2006-06-13 Power Integrations, Inc. Method and apparatus switching a semiconductor switch with a multi-state drive circuit
WO2007003544A2 (de) * 2005-06-30 2007-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Frequenzumrichter mit kondensatorlosem spannungs-zwischenkreis

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668921A (en) * 1983-10-24 1987-05-26 Trio Kabushiki Kaisha Power supply circuit
US5394017A (en) * 1991-11-05 1995-02-28 Alliedsignal Inc. Circuit for sustaining output power during input power interruption
CN1138335C (zh) * 1999-11-02 2004-02-11 三星电子株式会社 全球通用电源装置
JP2005006398A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Flying Mole Corp 交流／直流変換装置
US20070236848A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Mayell Robert J Method and apparatus for an in-rush current limiting circuit

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543008A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 晨星软件研发(深圳)有限公司 稳压保护电路及其所属的显示控制器以及发光二极管驱动方法
CN102543008B (zh) * 2010-12-20 2013-11-06 晨星软件研发(深圳)有限公司 稳压保护电路及其所属的显示控制器以及发光二极管驱动方法
WO2017066985A1 (en) * 2015-10-23 2017-04-27 The University Of Hong Kong Plug-and-play ripple pacifier for dc voltage links in power electronics systems and dc power grids
US10594207B2 (en) 2015-10-23 2020-03-17 The University Of Hong Kong Plug-and-play ripple pacifier for DC voltage links in power electronics systems and DC power grids
CN114615930A (zh) * 2019-10-28 2022-06-10 皇家飞利浦有限公司 用于测量身体中的刺激的感测单元
CN113394989A (zh) * 2020-03-12 2021-09-14 Oppo广东移动通信有限公司 电源转换装置及充电控制方法
CN113394989B (zh) * 2020-03-12 2023-08-08 Oppo广东移动通信有限公司 电源转换装置及充电控制方法
US12088214B2 (en) 2020-03-12 2024-09-10 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Power supply conversion device and charging control method

Also Published As

Publication number Publication date
US7760524B2 (en) 2010-07-20
US20090103337A1 (en) 2009-04-23
EP2058933A3 (en) 2017-01-25
JP2009100647A (ja) 2009-05-07
JP5579378B2 (ja) 2014-08-27
EP2058933A2 (en) 2009-05-13
CN101414764B (zh) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101414764B (zh) 驱动器电路、控制电源的方法、电源及电源控制器电路
US10218256B2 (en) Primary side control of primary resonant flyback converters
EP1675252B1 (en) PWM control apparatus having a standby mode
CN1319258C (zh) 开关电源装置
CN1812235B (zh) 用于电源的电子部件和电源装置
CN101295872B (zh) 为功率转换器提供过电流和过功率保护的系统和方法
CN101989810B (zh) 用于实现功率转换器输入端电压放电电路的方法和装置
CN101867295B (zh) 一种电路及控制方法
CN102971955B (zh) 具有减小的功率损失的电源系统、电子设备以及控制器
CN1518200B (zh) 开关式电源装置
US9479072B2 (en) Flyback converter
US20100264893A1 (en) Power supply apparatus and power supply system with multiple power supply apparatuses
WO2011056370A1 (en) Low power consumption start-up circuit with dynamic switching
CN103107684A (zh) 具有支持多功能的引脚的功率变换器控制器ic
CN103378725B (zh) 具有多功能引脚的控制器及转换控制器
CN101379685A (zh) 用于调节电压的方法及其电路
CN101888170B (zh) 一种功率转换系统及用于该功率转换系统的控制器
US7440295B2 (en) Switching mode power supply with active load detection function, and switching method thereof
WO2014011259A1 (en) Circuit and method for providing hold-up time in a dc-dc converter
CN108631601A (zh) 多输入变换器
CN101369779A (zh) 具有无源箝位电路的切换模式电源装置
CN101183828B (zh) 具有内部调整的导通时间的集成开关
CA2416338C (en) Power supply start up circuit
TW589775B (en) Highly efficient driver circuit for a solid state switch
WO2008047374A2 (en) Switched resonant-tank, cell based power converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant