CN101656474A - 电源转换系统及其电源转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种电源转换系统及其电源转换方法。电源转换系统包括驱动单元、控制单元、第一直流电源供应电路及第二直流电源供应电路。控制单元控制驱动单元驱动负载。第一直流电源供应电路转换交流电源为第一直流电源至驱动单元，而第二直流电源供应电路转换交流电源为第二直流电源至控制单元。

Description

电源转换系统及其电源转换方法

技术领域

本发明是有关于一种电源转换系统及其电源转换方法，且特别是有关于一种分别独立供电至驱动单元及控制单元的电源转换系统及其电源转换方法。

背景技术

请同时参照图1及图2，图1绘示传统电源转换系统驱动负载的示意图，而图2绘示直流电源的波形图。传统电源转换系统10包括整流单元110、电容Cin1、控制单元140及驱动单元130。整流单元110及电容Cin1分别对交流电源AC整流及滤波，以输出直流电源VDC1。直流电源VDC1用以做为控制单元140及驱动单元130的工作电源。控制单元140并控制驱动单元130驱动负载20。

然而，前述传统电源转换系统10至少具有如下缺点：一、由于为控制单元140及驱动单元130共用相同的直流电源VDC1，因此，直流电源VDC1的电源涟波ΔV1将高达7V，而严重地影响控制单元140内电路动作的稳定性。二、由于电源涟波ΔV1大小会随交流电源AC的频率、电容Cin1及负载20变化，因此，若欲维持电源涟波ΔV1不随负载20而改变，则需增加电容Cin1的容值，而导致系统成本的增加。三、若交流电源AC的频率过低时，也需要增加电容Cin1的容值，而导致系统成本的增加。四、电源涟波ΔV1过大时，将造成电路设计上的困难。

发明内容

本发明提出一种电源转换系统及其电源转换方法，是分别独立地供电至驱动单元及控制单元。

根据本发明，提出一种电源转换系统。电源转换系统包括驱动单元、控制单元、第一直流电源供应电路及第二直流电源供应电路。控制单元控制驱动单元驱动负载。第一直流电源供应电路转换交流电源为第一直流电源至驱动单元，而第二直流电源供应电路转换交流电源为第二直流电源至控制单元。

根据本发明，提出一种电源转换方法。电源转换方法包括如下步骤：转换交流电源为第一直流电源输出至驱动单元；以及转换交流电源为第二直流电源输出至控制单元，以控制驱动单元驱动负载。

因此本发明的电源转换系统及其电源转换方法至少具有如下优点：

一、由于驱动单元及控制单元分别被独立地供电，因此使得控制单元具有较佳的稳定性。

二、由于驱动单元及控制单元分别被独立地供电，且控制单元的耗电量小，因此，能选择较小容值的电容对输入至控制单元的直流电源进行滤波，以降低系统成本。

三、由于大幅降低输入至控制单元的直流电源的电源涟波，因此，将降低电路设计上的困难度。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示传统电源转换系统驱动负载的示意图。

图2绘示直流电源的波形图。

图3绘示依照本发明较佳实施例的电源转换系统驱动负载的示意图。

图4绘示直流电源的波形图。

图5绘示电源转换系统驱动负载的细部示意图。

图6绘示电源转换系统驱动负载的细部电路图。

图7绘示依照本发明较佳实施例的电源转换方法的流程图。

主要元件符号说明：

10：传统电源转换系统

20：负载

30：依照本发明较佳实施例的电源转换系统

110、312、322：整流单元

120：控制单元

130、330：驱动单元

140、340：控制单元

310、320：直流电源供应电路

710、720：步骤

AC：交流电源

Cin1、Cin2、Co：电容

VDC1、VDC2、VDC3、VDC4：直流电源

ΔV1、ΔV2：电源涟波

D1～D6：二极管

L：电感

具体实施方式

请同时参照图3及图4，图3绘示依照本发明较佳实施例的电源转换系统驱动负载的示意图，而图4绘示为直流电源的波形图。电源转换系统30包括驱动单元330、直流电源供应电路310、控制单元340及直流电源供应电路320。控制单元340用以控制驱动单元330驱动负载20。直流电源供应电路310转换交流电源AC为直流电源VDC2输出至驱动单元330。直流电源供应电路320转换交流电源AC为直流电源VDC3输出至控制单元340。

由于直流电源供应电路310及直流电源供应电路320分别独立地供电至驱动单元330及控制单元340，所以即便直流电源VDC2具有很大的电源涟波及噪声，也不会影响到控制单元340的稳定性。此外，由图4也可看出直流电源VDC3的电源涟波ΔV2远小于传统电源转换系统所产生的电源涟波，而使得控制单元340能够稳定地控制驱动单元330。

请参照图5，其绘示电源转换系统驱动负载的细部示意图。直流电源供应电路310包括整流单元312，且整流单元312将交流电源AC整流为直流电源VDC2输出至驱动单元330。而直流电源供应电路320包括整流单元322及电容Cin2。整流单元322将交流电源AC整流为直流电源VDC4输出至电容Cin2，而电容Cin2滤波直流电源VDC4后，以输出直流电源VDC3至控制单元340。

由于直流电源供应电路310及直流电源供应电路320分别独立地供电至驱动单元330及控制单元340，且控制单元340的耗电量小，因此，电容Cin2能选择较小的容值，以降低系统成本。

控制单元340例如为降压-升压式(Buck-Boost)转换器、降压式(Buck)转换器或升压式(Boost)转换器。而驱动单元330例如为为脉波宽度调变(Pulse WidthModulation，PWM)控制器或脉波频率调变(Pulse Frequency Modulation，PFM)控制器。为使本发明更为清晰易懂，后述图6的驱动单元330及控制单元340将分别以降压-升压式转换器及脉波频率调变控制器为例说明。

请参照图6，其绘示电源转换系统驱动负载的细部电路图。前述负载20例如为发光二极管。整流单元312包括由一二极管D1、二极管D2、二极管D3及二极管D4所组成的桥式整流器，以将交流电源AC整流为直流电源VDC2输出至驱动单元330。而整流单元322包括二极管D5，二极管D5将交流电源AC整流为直流电源VDC4输出至电容Cin2，而电容Cin2滤波直流电源VDC4后，以输出直流电源VDC3至控制单元340。

驱动单元330及控制单元340分别例如降压-升压式转换器及脉波频率调变控制器。脉波频率调变控制器包括切换端SW、接地端GND、电源端VCC、反馈端FB及输出端Vo。接地端GND耦接至地，且电源端VCC接收直流电源供应电路320输出的直流电源VDC3。

进一步来说，驱动单元330包括电感L、二极管D6、电容Co及电阻R_FB。电感L一端耦接至整流单元312及电容Co的一端，而电感L的另一端耦接至二极管D6的正端及控制单元340的切换端SW。电容Co的另一端耦接至二极管D6的负端、控制单元340的输出端Vo及电阻R_FB的一端。电阻R_FB的另一端耦接至控制单元340的反馈端FB，以根据电阻R_FB上的反馈信号大小调整输出电压Vo。当驱动单元330为降压-升压式转换器时，输出电压Vo可小于、大于或等于直流电源VDC2。控制单元340根据一脉波宽度调变信号的工作周期D，以控制驱动单元330输出输出电压Vo。其中，输出电压 $\mathrm{Vo}=\frac{D}{1-D}\×\mathrm{VDC}2.$

请参照图7，其绘示依照本发明较佳实施例的电源转换方法的流程图。电源转换方法可应用于前述电源转换系统10，且电源转换方法至少包括如下步骤：首先如步骤710所示，直流电源供应电路310转换交流电源AC为直流电源VDC2输出至驱动单元330。接着如步骤720所示，直流电源供应电路320转换交流电源AC为直流电源VDC3输出至控制单元340，以控制驱动单元330驱动负载20。

本发明上述实施例所揭露的电源转换系统及电源转换方法，是分别独立地供电至驱动单元及控制单元，因此至少具有如下优点：

一、由于驱动单元及控制单元分别被独立地供电，因此使得控制单元具有较佳的稳定性。

二、由于驱动单元及控制单元分别被独立地供电，且控制单元的耗电量小，因此，能选择较小容值的电容对输入至控制单元的直流电源进行滤波，以降低系统成本。

三、由于大幅降低输入至控制单元的直流电源的电源涟波，因此，将降低电路设计上的困难度。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (19)

1.一种电源转换系统，包括：

一驱动单元；

一第一直流电源供应电路，用以转换一交流电源为一第一直流电源至该驱动单元；

一控制单元，用以控制该驱动单元驱动一负载；以及

一第二直流电源供应电路，用以转换该交流电源为一第二直流电源至该控制单元。

2.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该第二直流电源供应电路包括：

一整流单元，用以将该交流电源整流为一第三直流电源；以及

一电容，用以滤波该第三直流电源，以输出该第二直流电源。

3.如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于，该整流单元为一二极管。

4.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该第一直流电源供应电路包括：

一整流单元，用以将该交流电源整流为该第一直流电源。

5.如权利要求4所述的电源转换系统，其特征在于，该整流单元为一桥式整流器。

6.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该驱动单元为降压-升压式转换器。

7.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该驱动单元为降压式转换器。

8.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该驱动单元为升压式转换器。

9.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该控制单元为脉波宽度调变控制器。

10.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，该控制单元为脉波频率调变控制器。

11.一种电源转换方法，包括：

(a)转换一交流电源为一第一直流电源输出至一驱动单元；以及

(b)转换该交流电源为一第二直流电源输出至一控制单元，以控制该驱动单元驱动一负载。

12.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(b)包括：

(b1)将该交流电源整流为一第三直流电源；以及

(b2)滤波该第三直流电源，以输出该第二直流电源至该控制单元。

13.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是转换该交流电源为该第一直流电源输出至一降压-升压式转换器。

14.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是转换该交流电源为该第一直流电源输出至一降压式转换器。

15.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是转换该交流电源为该第一直流电源输出至一升压式转换器。

16.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是转换该交流电源为该第二直流电源输出至一脉波宽度调变控制器。

17.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是转换该交流电源为该第二直流电源输出至一脉波频率调变控制器。

18.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(a)是输出该交流电源至一整流单元，以转换该交流电源为该第一直流电源。

19.如权利要求11所述的电源转换方法，其特征在于，该步骤(b)系是输出该交流电源至一整流单元及一电容，以转换该交流电源为该第二直流电源。

Images