CN103166196A - 具有过电压保护的电力转换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有过电压保护的电力转换电路。该电力转换电路包含第一电容、第一电感、开关、感测电阻、控制单元及检测单元，其中该检测单元包含稽纳二极管、电阻及晶体管。当该稽纳二极管接收的第一电压超过预定值时，该晶体管开启，以降低该控制单元的第一端的电压。然后，该控制单元根据该控制单元的第一端的电压，产生开关控制信号，以关闭该开关。因此，该开关的第一端的电压只包含电容的电压，而不包含来自该第一电感的反射电压，以及该第一电感与该电容的共振电压。所以，本发明提供的该电力转换电路的开关并不需要是耐高压的晶体管，且该电力转换电路成本亦可降低。
Description
技术领域
本发明是有关于一种具有过电压保护的电力转换电路，尤指一种可利用检测单元根据输入端的电压，限制电力转换电路的开关所承受电压的具有过电压保护的电力转换电路。
背景技术
请参照图1，图1是为现有技术说明应用于发光二极管的电力转换电路100的示意图。如图1所示，电力转换电路100包含第一电容102、第一电感104、开关106、感测电阻108、控制单元110及电容112。控制单元110具有第一端，耦接于第一电容102的第一端，用以接收第一电压V1，第二端，耦接于第一电感104的第二端，用以侦测流经开关106的第一直流电流FDC，第三端，耦接于开关106的第一端，用以感测流经开关106的第一直流电流FDC，以产生感测电压VS，及第四端，耦接于开关106的第二端，用以输出开关控制信号SS。控制单元110即可根据第一电压V1、第一直流电流FDC及感测电压VS，输出开关控制信号SS，以控制开关106的开启与关闭。另外，电力转换电路100不仅要达成电力转换目的，且需要有高功率因素。当开关106开启时，开关106的汲极端的电压是电容112的电压、来自第一电感104的反射电压、以及第一电感104与电容112的共振电压的总和。因此，开关106必须能忍受电容112的电压、来自第一电感104的反射电压、以及第一电感104与电容112的共振电压的总和。
在实际应用上，电容112的电容值通常不大，且电容112之前往往有一些电路板外配接线的杂散电感，一些是为解决电磁兼容(EMC)目的的电感。在这情况下，当第一电压V1快速上升时，电容112的电压会产生过冲(overshoot)电压。如果第一电压V1快速上升发生在开机(电容112初始电压为零)时，过冲电压可达开机瞬间第一电压V1的两倍。如果第一电压V1快速上升发生在开机后断电再来电(输入接触不良)时，因为开关106已经在切换，导致开关106的汲极端的电压(电容112的电压、来自第一电感104的反射电压、以及第一电感104与电容112的共振电压的总和)就非常高。因此，开关106必须选用耐高压的晶体管，导致电力转换电路100的成本提高。
发明内容
本发明的一实施例提供一种具有过电压保护的电力转换电路。该电力转换电路包含第一电容、第一电感、开关、感测电阻、控制单元及检测单元。该第一电容具有第一端，及第二端；该第一电感，具有第一端，耦接于该第一电容的第一端，及第二端；该开关具有第一端，耦接于该第一电感的第二端，第二端，及第三端；该感测电阻具有第一端，耦接于该开关的第三端，及第二端，耦接于该第一电容的第二端，其中该感测电阻是用以感测流经该开关的第一直流电流，以产生感测电压；该控制单元具有第一端，第二端，用以接收该感测电压，及第三端，用以产生开关控制信号至开关，其中该控制单元是根据该控制单元的第一端的电压与该感测电压，产生该开关控制信号；该检测单元包含稽纳二极管、电阻及晶体管；该稽纳二极管具有第一端，用以接收第一电压，及第二端；该电阻具有第一端，耦接于该稽纳二极管的第二端，及第二端，用以耦接于该第一电容的第二端；该晶体管具有第一端，用以耦接于该控制单元的第一端，第二端，耦接于该稽纳二极管的第二端，及第三端，耦接于该电阻的第二端。
本发明提供一种具有过电压保护的电力转换电路。该电力转换电路是利用检测单元检测第一电压。当该第一电压大于预定值时，晶体管开启，导致控制单元的第一端的电压被降低。此时，该控制单元根据该控制单元的第一端的电压，产生开关控制信号，以关闭开关。因此，该开关的第一端的电压只包含电容的电压，而不包含来自第一电感的反射电压，以及该第一电感与该电容的共振电压。如此，该电力转换电路的开关并不需要是耐高压的晶体管，且该电力转换电路成本亦可降低。
附图说明
图1是为现有技术说明应用于发光二极管的电力转换电路的示意图。
图2A是为本发明的一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路的示意图。
图2B是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路的示意图。
图2C是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路的示意图。
图2D是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、200、300、400、500 电力转换电路
102、202 第一电容
104、204 第一电感
106、206 开关
108、208 感测电阻
110、210 控制单元
112、220、516 电容
212 检测单元
213 第二电感
214、514 二极管
216 第二电容
218 负载
301 分压电路
401 整流器
2122 稽纳二极管
2124 电阻
2126 晶体管
AC 交流电源
FDC 第一直流电流
SS 开关控制信号
SDC 第二直流电流
VAC 交流电压
VS 感测电压
V1 第一电压
VFB、VG 电压
具体实施方式
请参照图2A，图2A是为本发明的一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路200的示意图。电力转换电路200包含第一电容202、第一电感204、开关206、感测电阻208、控制单元210及检测单元212。第一电容202具有第一端，用以接收第一电压V1，及第二端；第一电感204具有第一端，耦接于第一电容202的第一端，及第二端；开关206具有第一端，耦接于第一电感204的第二端，第二端，及第三端，其中该开关是为金属氧化物半导体晶体管；感测电阻208具有第一端，耦接于开关206的第三端，及第二端，耦接于第一电容202的第二端，其中感测电阻208是用以感测流经开关206的第一直流电流FDC，以产生感测电压VS。控制单元210具有第一端，第二端，用以接收感测电压VS，及第三端，用以产生开关控制信号SS至开关206，其中控制单元210是根据控制单元210的第一端的电压VFB与感测电压VS，产生开关控制信号SS。检测单元212包含稽纳二极管2122、电阻2124及晶体管2126。稽纳二极管2122具有第一端，用以接收第一电压V1，及第二端；电阻2124具有第一端，耦接于稽纳二极管2122的第二端，及第二端，用以耦接于第一电容202的第二端；晶体管2126具有第一端，用以耦接于控制单元210的第一端，第二端，耦接于稽纳二极管2122的第二端，及第三端，耦接于电阻2126的第二端。另外，电力转换电路200还包含第二电感213、二极管214及第二电容216。第二电感213具有第一端，及第二端，其中第二电感213是用以磁耦合第一电感204，以产生第二直流电流SDC；二极管214是耦接于第二电感213的第一端与第二端之间；第二电容216是耦接于第二电感213的第一端与第二端之间，其中第二电容216的第一端与第二端之间是用以耦接负载218，且负载218是为至少一发光二极管。
当第一电压V1升高到超过预定值时，晶体管2126的第二端的电压VG亦升高到足以开启晶体管2126，导致控制单元210的第一端的电压VFB被降低。此时，控制单元210根据控制单元210的第一端的电压VFB，产生开关控制信号SS，以关闭开关206。因此，开关206的第一端(汲极端)的电压只包含电容220的电压，而不包含来自第一电感204的反射电压，以及第一电感204与电容220的共振电压。
请参照图2B，图2B是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路300的示意图。电力转换电路300和电力转换电路200的差别在于电力转换电路300还包含分压电路301。分压电路301具有第一端，耦接于第一电容202的第一端，第二端，用以输出第一电压V1至稽纳二极管2122的第一端，及第三端，耦接于第一电容202的第二端。另外，电力转换电路300的其余操作原理皆和电力转换电路200相同，在此不再赘述。
请参照图2C，图2C是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路400的示意图。电力转换电路400和电力转换电路200的差别在于电力转换电路400还包含整流器401具有第一端，耦接于交流电源AC的正端，用以接收交流电压VAC，第二端，耦接于第一电容202的第一端，用以输出第一电压V1，第三端，耦接于交流电源AC的负端，及第四端，耦接于第一电容202的第二端。另外，电力转换电路400的其余操作原理皆和电力转换电路200相同，在此不再赘述。
请参照图2D，图2D是为本发明的还一实施例说明具有过电压保护的电力转换电路500的示意图。电力转换电路500和电力转换电路200的差别在于电力转换电路500没有第二电感213，且电力转换电路500还包含二极管514及电容516，其中二极管514是耦接于第一电感204的第二端与电容516之间，且电容516是耦接于二极管514与第一电容202的第二端之间。但电力转换电路500并不受限于二极管514是耦接于第一电感204的第二端与电容516之间，且电容516是耦接于二极管514与第一电容202的第二端之间。亦即电容516亦可耦接于第一电感204的第二端与二极管514之间，且二极管514亦可耦接于电容516与第一电容202的第二端之间。另外，电力转换电路500的其余操作原理皆和电力转换电路200相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明所提供的具有过电压保护的电力转换电路是利用检测单元检测第一电压(第一电容的第一端的电压或分压电路所产生的分压)。当第一电压大于预定值时，晶体管开启，导致控制单元的第一端的电压被降低。此时，控制单元根据控制单元的第一端的电压，产生开关控制信号，以关闭开关。因此，开关的第一端(汲极端)的电压只包含电容的电压，而不包含来自第一电感的反射电压，以及第一电感与电容的共振电压。如此，电力转换电路的开关并不需要是耐高压的晶体管，且电力转换电路成本亦可降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有过电压保护的电力转换电路，包含：
第一电容，具有第一端，及第二端；
第一电感，具有第一端，耦接于该第一电容的第一端，及第二端；
开关，具有第一端，耦接于该第一电感的第二端，第二端，及第三端；
感测电阻，具有第一端，耦接于该开关的第三端，及第二端，耦接于该第一电容的第二端，其中该感测电阻是用以感测流经该开关的第一直流电流，以产生感测电压；及
控制单元，具有第一端，第二端，用以接收该感测电压，及第三端，用以产生开关控制信号至该开关，其中该控制单元是根据该控制单元的第一端的电压与该感测电压，产生该开关控制信号；
该电力转换电路的特征在于还包括：
检测单元，用以接收第一电压，当该第一电压超过预定值时，该检测单元降低该控制单元的第一端的电压。
2.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，该检测单元包含：
稽纳二极管，具有第一端，用以接收该第一电压，及第二端；
电阻，具有第一端，耦接于该稽纳二极管的第二端，及第二端，用以耦接于该第一电容的第二端；及
晶体管，具有第一端，用以耦接于该控制单元的第一端，第二端，耦接于该稽纳二极管的第二端，及第三端，耦接于该电阻的第二端；
其中当该第一电压超过预定值时，该晶体管开启，以降低该控制单元的第一端的电压。
3.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，还包含：
第二电感，具有第一端，及第二端，该第二电感是用以磁耦合该第一电感，以产生第二直流电流；
二极管，耦接于该第二电感的第一端与第二端之间；及第二电容，耦接于该第二电感的第一端与第二端之间，其中该第二电容的第一端与第二端之间是用以耦接负载。
4.如权利要求3所述的电力转换电路，其特征在于，该负载是为至少一发光二极管。
5.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，该第一电压是为该第一电容的第一端的电压。
6.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，还包含：整流器，具有第一端，耦接于交流电源的正端，用以接收交流电压，第二端，耦接于该第一电容的第一端，用以输出该第一电压，第三端，耦接于该交流电源的负端，及第四端，耦接于该第一电容的第二端。
7.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，还包含：分压电路，具有第一端，耦接于该第一电容的第一端，第二端，用以输出该第一电压至该稽纳二极管的第一端，及第三端，耦接于该第一电容的第二端。
8.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，还包含：
二极管，耦接于该第一电感的第二端与该第一电容的第二端之间；及
电容，耦接于该第一电感的第二端与该第一电容的第二端之间。
9.如权利要求1所述的电力转换电路，其特征在于，该开关是为金属氧化物半导体晶体管。
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