CN103219877B - 一种电容放电电路及变换器 - Google Patents

一种电容放电电路及变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN103219877B
CN103219877B CN201210019920.9A CN201210019920A CN103219877B CN 103219877 B CN103219877 B CN 103219877B CN 201210019920 A CN201210019920 A CN 201210019920A CN 103219877 B CN103219877 B CN 103219877B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
energy
voltage
electric capacity
conversion module
Prior art date
Application number
CN201210019920.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103219877A (zh
Inventor
金红元
王宝臣
甘鸿坚
应建平
Original Assignee
台达电子企业管理(上海)有限公司
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 台达电子企业管理(上海)有限公司 filed Critical 台达电子企业管理(上海)有限公司
Priority to CN201210019920.9A priority Critical patent/CN103219877B/zh
Publication of CN103219877A publication Critical patent/CN103219877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103219877B publication Critical patent/CN103219877B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/14Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to occurrence of voltage on parts normally at earth potential
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M2001/322Means for rapidly discharging a capacitor of the converter, in order to protect electrical components or prevent electrical shock
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Abstract

一种电容放电电路及变换器,该变换器包括连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容、与电容相耦接且至少包括一储能元件的变换模组、与电容和变换模组中的储能元件相耦接能量转移单元、用于检测交流电源的通断并产生一AC掉电信号的AC掉电检测单元以及控制单元,其中,能量转移单元包括一开关器件;当交流电源断接后,AC掉电信号触发控制单元输出一开关驱动信号,该开关驱动信号控制能量转移单元工作以将存储于电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中,以实现对电容的放电。因此,本发明不再使用放电电阻对连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容放电,满足了《信息技术设备的安全》要求,电路简化,提高了效率,尤其提高了轻载效率。

Description

-种电容放电电路及变换器
技术领域
[0001] 本发明设及电力电子技术领域,尤其设及一种电容放电电路及包含所述电容放电 电路的变换器。
背景技术
[0002] 通常情况下,为了满足电磁兼容的相关要求,电子设备的交流输入端会增加滤波 器结构,该滤波器中会含有电容器。对于该电容器,根据《信息技术设备的安全Ksafety Of information technology equipment)中的规定应该为安全电容,根据位置的不同,安全电 容有X电容和Y电容两种。其中,X电容跨接于交流电源输入端的L线(火线)和N线(零线),即 并联在火线L和零线N之间。
[0003] 从上述X电容连接的位置可W看出,在交流电源接入时,X电容被充电,从而导致在 拔掉交流电源时电源线插头带电,从而容易引起电子设备漏电或机壳带电而危及人身安全 及生命,因此,要在拔掉交流电源后快速的对X电容放电,且X电容放电电路的设计需要符合 相关安全标准。
[0004] 根据《信息技术设备的安全Ksafety of information technology equipment) 中的规定,用电设备在设计上应保证在交流电源外部断接处,尽量减小因接在一次电路中 的电容器件胆存有电荷而产生的电击危险。具体地说,如果设备中有任何电容器件,其标明 的或标称的容量超过0.1 uF,且接在一次电路上,该电容器的放电时间常数不超过下列规定 值,则应认为设备是合格的:
[000引--对A型可插式设备,1秒;W及
[0006] 一一对永久性连接式设备和B型可插式设备,10秒。
[0007] 其中,有关时间常数是指等效电容量(UF)和等效放电电阻值(MQ)的乘积。即在经 过一段等于一个时间常数的时间,电压将衰减到初始值的37%。
[0008] 为满足对于《信息技术设备的安全》中对电容放电的规定,目前较常用的方法是在 X电容两端并联放电电阻;同时保证电容电阻的时间常数小于规定值。下面W变换器电路中 包括X电容为例对现有的X电容放电技术进行说明。
[0009] 请参阅图1,图1为现有技术中的具有X电容的变换器在X电容两端并联放电电阻的 电路示意图。如图所示,X电容2、放电电阻3和变换模组1依次禪接,并且,X电容2并接在交流 电源输入端(火线和零线之间)。现有技术中的具有X电容的变换器与其它在X电容两端并联 放电电阻的用电设备相同,即X电容2在交流电源AC断电后长时间胆存高压电能,放电电阻3 用于对X电容2进行放电,W便满足安全要求。
[0010] 然而,并联于电路中的放电电阻3在交流电源AC接通后,会一直消耗能量且产生功 率损耗,运是造成变换器在空载及待机输入功耗的重要因素,尤其是在输入电压较高的时 候放电电阻3的损耗更大。随着轻载效率要求的不断提高,如何减小对X电容2放电所造成的 损耗变得越来越重要。
[0011] 此外,变换模组可W是由功率因数校正(PFC)变换单元和DC/DC变换单元两级方案 组成。需要强调的是,变换模组采用两级结构时,PFC变换单元为无桥PFC变换单元时由于其 拓扑上的优势相对于传统的有桥PFC变换单元会在重载时有较高的效率,但会使用较大电 容值的X安规电容。若选用放电电阻对X电容放电,则需选用阻值相对较低的放电电阻,阻值 越低,放电电阻在交流电源接入时的损耗会越大,致使无桥PFC变换单元在轻载时效率更 低,因此解决X电容放电损耗的问题更为迫切。
[0012] 因此,既要满足现有《信息技术设备的安全》的要求,同时实现用电设备的高效率, 尤其是提高设备的轻载效率,成为目前迫切需要解决的课题。
发明内容
[0013] 鉴于上述现有的解决方法需要添加放电电阻所带来的较严重的功率损耗问题,本 发明主要目的为采用无放电电阻的方法,避免放电电阻在交流电源接入时消耗能量,且在 交流电源掉电时利用能量转移单元对X电容进行放电,从而可W减小对X电容放电的放电电 阻功率损耗,提高轻载效率。
[0014] 为实现上述目的,在本发明的技术方案如下:
[0015] -种变换器,包括连接于交流电源输入端火线和零线之间的电容、与该电容相禪 接且至少包括一储能元件和能量转移单元的变换模组,能量转移单元包括一开关器件且能 量转移单元与该电容和储能元件相禪接、连接于交流电源输入端且用于检测交流电源的通 断并产生一 AC掉电信号的AC掉电检测单元、与该AC掉电检测单元相禪接的控制单元,其中, 所述能量转移单元包括一开关器件;当AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,该AC掉电 检测单元输出的AC掉电信号触发所述控制单元输出一开关驱动信号,该开关驱动信号控制 能量转移单元工作W将存储于电容中的能量转移到变换模组中的储能元件中,实现对该电 容放电。
[0016] 为实现上述目的,本发明还包括另一技术方案。
[0017] -种电容放电电路,用于对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电 容进行放电,其中所述变换器包括一与所述电容相禪接至少包括一储能元件和一能量转移 单元的变换模组、连接于变换器的交流电源输入端且用于检测交流电源的通断并产生一 AC 掉电信号的AC掉电检测单元和控制单元,其中,所述能量转移单元包括一开关器件,所述能 量转移单元与所述电容和所述储能元件相禪接,所述控制单元与所述AC掉电检测单元相禪 接;当AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发控 制单元输出一开关驱动信号,该开关驱动信号控制能量转移单元工作W将存储于电容中的 能量转移到变换模组中的储能元件中,实现对电容放电。
[0018] 从上述技术方案可W看出,本发明的特点是不再使用放电电阻对连接于变换器的 交流电源输入端火线和零线之间的电容放电,而是使用能量转移单元对连接于变换器的交 流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电。在交流电源接入时,变换模组按照原有设 计的工作模式进行功率变换;当交流电源断接时,控制单元控制能量转移单元将存储于连 接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容中的能量转移到变换模组中的储能 元件中去W实现对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容的快速放电。因 此,本发明满足了《信息技术设备的安全》的要求,提高了用电设备的效率。
[0019] 另外,本发明可W利用变换器中变换模组中原有变换单元的一部分为能量转移单 元对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电容进行放电,既简化了电路,又 提高了轻载效率。不仅对具有有桥PFC结构的变换器有帮助,尤其是对具有无桥PFC变换单 元结构的变换器的轻载效率提高起了很大的帮助。
附图说明
[0020] 图1为现有技术中的具有X电容的变换器在X电容两端并联放电电阻的电路示意 图;
[0021] 图2为本发明实施例中的具有X电容的变换器所包含的AC-DC变换模组的电路结构 示意图;
[0022] 图3为本发明实施例中的具有单级(single-stage)变换单元的变换模组的电路结 构示意图;
[0023] 图4为本发明实施例中的变换模组含有有桥PFC变换单元的电路结构示意图;
[0024] 图5为本发明实施例中的变换模组含有无桥PFC变换单元的电路结构示意图;
[0025] 图6为本发明实施例中无桥PFC变换单元所采用的S种开关二极管网络单元的相 关结构示意图;
[0026] 图7为本发明实施例中所采用的四种PF地感单元的相关结构示意图;
[0027] 图8为本发明实施例的具有X电容的变换器中通过能量转移单元对X电容放电的电 路结构示意图;
[0028] 图9为本发明实施例的具有X电容且具有两级型变换模组的变换器中通过能量转 移单元对X电容放电的电路结构示意图;
[0029] 图10为本发明实施例的具有X电容且具有单级型变换模组的变换器中通过能量转 移单元对X电容放电的电路结构示意图;
[0030] 图11为本发明又一实施例的具有X电容且具有两级型变换模组的变换器中通过能 量转移单元对X电容放电的电路结构示意图;
[0031] 图12为本发明又一实施例的具有X电容且具有单级型变换模组的变换器中通过能 量转移单元对X电容放电的电路结构示意图;
[0032] 图13为本发明实施例中的AC掉电检测单元的电路结构框图;
[0033] 图14为本发明AC掉电检测单元的一具体实施例;
[0034] 图15为图14中的AC掉电检测单元具体实施例的波形图;
[0035] 图16为本发明实施例中AC掉电信号通过控制单元控制能量转移单元工作的流程 示意图;
[0036] 图17为本发明一实施例的包含干预单元的控制单元的电路结构示意图;
[0037] 图18为图17的包含干预单元的控制单元的一具体电路示意图;
[0038] 图19为本发明另一实施例的包含干预单元的控制单元的电路结构示意图;
[0039] 图20为图19中控制单元控制电容放电过程中的波形图;
[0040] 图21为本发明又一实施例的包含干预单元的控制单元的电路结构示意图;
[0041] 图22为本发明实施例的利用有桥PFC变换单元为能量转移单元对具有X电容的变 换器中的X电容放电的具体电路示意图;
[0042] 图23为图22中具有X电容的变换器对电容放电的过程波形示意图。
具体实施方式
[0043] 体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的 是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明 及图示在本质上当作说明之用,而非用W限制本发明。
[0044] 上述及其它技术特征和有益效果,将结合实施例及附图2至图23对本发明的电容 放电装置及包含该电容放电装置的变换器进行详细说明。
[0045] 对于AC-AC和/或AC-DC变换器,在其交流输入端通常都会增加一滤波器结构,那么 根据《信息技术设备的安全》的要求,滤波器中的电容要在交流电源断接时对其进行放电, 其中变换器中需要被放电的电容还包括变换器中的其它需要被放电的电容,且其中需要被 放电的电容也可W为多个电容并联或串联构成。下面W包含所述需要被放电的电容的AC-DC变换器为例讲述其工作原理,其中该需要被放电的电容具体为上述的X电容。
[0046] 通常的AC-DC变换器除包含一需要被放电的X电容2外,还包含一变换模组1,变换 模组1和X电容2连接。在本发明的一实施例中,如图2所示变换模组1可W是由功率因数校正 (Power Factor Correction,简称为PFC)变换单元11和DC/DC变换单元13两级方案组成, PFC变换单元11和DC/DC变换单元13之间禪接有一Bus电容12。在本发明的一实施例中,变换 模组1也可W是如图3所示的单级(single-stage)反激变换单元的变换模组,其中,电容311 为其输出电容。在其它实施例中,变换模组1也可W是其它的单级(single-stage)变换单元 的变换模组。
[0047] 在本发明的实施例中,图2所示的PFC变换单元11可W是有桥的PFC变换单元(如图 4所示),也可W是无桥PFC变换单元(如图5所示);PFC变换单元11可W是升压型的PFC变换 单元,也可W是降压型的PFC变换单元,还可W是升降压型的PFC变换单元。
[0048] 如图4所示为本发明实施例中的变换模组含有有桥PFC变换单元的电路结构示意 图。如图所示,该变换模组1包括有桥PFC变换单元11,一DC/DC转换单元13和一Bus电容12; 其中,PFC变换单元11为一升压型的PFC变换单元,该PFC变换单元11包括了依次禪接的整流 桥IlUn型滤波单元112、PFC电感113和开关二极管网络114,其中,型滤波单元112可W添 加也可W不添加。由于有桥PFC变换单元11中的PFC电感113在整流桥111后,所W添加的型 滤波单元112中的电容可W为非安规电容,但因为该型滤波单元112具有差模滤波器的效 果,并且其不与交流输入端直接连接,因此可W减小禪接在输入端X电容2的容值。因此,该 禪接于输入端的X电容2容值可W相对较小。
[0049] 如图5所示为本发明实施例中的变换模组含有无桥PFC变换单元的示意图。如图所 示,该变换模组1包括无桥PFC变换单元11',一DC/DC转换单元13和一Bus电容12;其中,无桥 PFC变换单元11'由一PFC电感113 '和一开关二极管网络114'组成。如图5所示,在无桥PFC变 换单元11'的拓扑结构中没有包括整流桥的结构,如果要添加滤波器结构,由于滤波器与交 流电源输入端直接相接,那么使用的电容根据《信息技术设备的安全》的规定也为X电容,在 交流电源断接后也要对其放电,那么用于滤除差模的X电容就要选用较大的容值,若用放电 电阻对X电容放电,根据放电时间常数(RC<1秒)的规定,要选用相对较小阻值的放电电阻, 运样放电电阻的功耗比较大。因此,在轻载时含有无桥PFC变换单元的变换器的效率压力就 明显变大。
[0050] 请参阅图6,图6为本发明实施例中无桥PFC变换单元所采用的S种开关二极管网 络单元的相关结构示意图。需要强调的是,虽然图中仅示出了 S种开关二极管网络的结构, 其它的开关二极管网络的结构也可W为本发明的实施例所用,并且,其它二极管和开关管 相互可W替换的衍生结构也包括其中。
[0051] 上述两个实施例中的有桥PFC变换单元11或无桥PFC变换单元11'中,均包括PFC电 感单元113或113'。请参阅图7,图7为本发明实施例中所采用的四种PFC电感单元的相关结 构示意图。虽然图中仅示出了四种PFC电感的结构,但PFC电感可W是一个或多个电感组成, 多个电感之间也可W是禪合与非禪合关系。
[0052] 请参阅图8,图8为本发明一实施例的具有X电容的变换器中通过能量转移单元对X 电容放电的电路结构示意图。在本发明实施例中的变换器包括连接于交流电源输入端火线 和零线之间的X电容2、与该X电容2相禪接的变换模组1。
[0053] 在本发明实施例中的变换器采用了一种无放电电阻的方法。如图8所示,具有X电 容的变换器包括了连接于交流电源输入端火线和零线之间的X电容2、与该X电容2相禪接的 变换模组1、用于检测交流电源通断的AC掉电检测单元4W及控制单元5。所述变换模组1至 少包括一储能元件和一能量转移单元,所述能量转移单元包括一开关器件,AC掉电检测单 元4与交流电源输入端相连,输出一AC掉电信号;控制单元5接收AC掉电检测单元4输出的AC 掉电信号。当AC掉电检测单元4检测到交流电源断接,也即AC掉电检测单元4发出交流电源 断接的AC掉电信号时,AC掉电信号触发控制单元5输出一开关驱动信号,该开关驱动信号控 制能量转移单元工作,将存储于X电容2中的能量转移到变换模组1中的储能元件中W实现 对X电容2放电。
[0054] 关于上述的储能元件可W是容性元件或感性元件,如对于图3所示的变换模组中 的储能元件可为容性元件311,如对于图3所示的变换模组中的储能元件也可为变压器的励 磁电感;如对于图4所示的变换模组中的储能元件可为容性元件12和/或131,其中131为DC/ DC变换单元的输出电容也即变换模组的输出电容,如对于图4所示的变换模组中的储能元 件也可为感性元件113,感性元件113即为PFC变换单元中的PFC电感,在其它实施例中如图4 所示的变换模组中作为储能元件的感性元件也可为DC/DC变换单元中的感性元件(图中未 示出);如对于图5所示的变换模组中的储能元件可为容性元件12和/或131',其中131'为 DC/DC变换单元的输出电容也即变换模组的输出电容,如对于图5所示的变换模组中的储能 元件也可为感性元件113',感性元件113'即为PFC变换单元中的PFC电感,在其它实施例中 如图5所示的变换模组中作为储能元件的感性元件也可为DC/DC变换单元中的感性元件(图 中未示出)。也即上述的储能元件可为任何可W储存能量的元件。W所述储能元件为一容性 元件为例,当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的AC 掉电信号触发所述控制单元输出所述开关驱动信号,所述开关驱动信号控制所述能量转移 单元工作W提高所述容性元件上的电压,W将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模 组中的容性元件中,实现对所述电容放电。
[0055] 在本发明的一实施例中,上述能量转移单元可W是原有变换模组1中的变换单元 的一部分,该单元在交流电源接入时进行功率变换来完成变换模组1原有的设计功能,对输 出进行供电。而交流电源断接时,该部分被利用成能量转移单元,将X电容的能量转移到变 换模组的储能元件中去。如图9所示对于两级型的变换模组结构,能量转移单元可W为变换 模组I中PFC变换单元(其中PFC变换单元可为图4的有桥PFC变换单元,也可为图5无桥PFC变 换单元),也可W是变换模组1中的PFC变换单元和DC/DC变换单元同时被利用成能量转移单 元。如图10所示为单级型的变换模组结构,在本实施例中此单级型的变换模组为一单级反 激变换单元,能量转移单元即为此单级反激变换单元。当交流电源接入时,变换模组的反激 变换单元进行功率变换。当交流电源断接时,反激变换单元充当能量转移单元,将X电容2中 的能量转移到变换模组1的储能元件电容中去。该实施例W单级反激变换单元为例,但不限 于此一种单级变换单元。
[0056] 在本发明的一实施例中,上述的能量转移单元也可W是变换模组1中的一辅助变 换单元,所述辅助变换单元包括一开关器件。在交流电源接入时,变换模组1中的辅助变换 单元停止工作,输出的能量通过原有设计的变换单元来提供;在交流电源断接时,AC掉电信 号触发控制单元5控制变换模组1中的辅助变换单元工作将X电容2上的能量转移到变换模 组1的储能元件中去,也即所述辅助变换单元被利用成能量转移单元。
[0057] 在本发明的一实施例中,如图11所示,对于两级型的变换模组结构,辅助变换单元 15可W被利用成能量转移单元,该辅助变换单元15与X电容2和变换模组1中的储能元件相 连。在交流电源接入时,PFC变换单元11和DC/DC变换单元13按照原有设计的方式进行功率 变换,而辅助变换单元15停止工作。当交流电源断接时,AC掉电检测单元4检测到交流电源 断接时AC掉电信号触发控制单元5来控制辅助变换单元15进行工作,从而将X电容2中的能 量转移到变换模组1中的储能元件中,也即所述辅助变换单元15被利用成能量转移单元。其 中,辅助变换单元15的拓扑可W是升压型的变换电路、降压型的变换电路,也可W是升降压 型的变换电路。如图12所示,对于单级型的变换模组结构,变换模组1由一单级变换子模组 16和辅助变换单元15组成,辅助变换单元15与X电容2和单级变换子模组16中的储能元件相 连。当交流电源接入时,变换模组1中的变换子模组16进行功率变换,辅助变换单元15停止 工作。当交流电源断接时,AC掉电检测单元4检测到交流电源断接时AC掉电信号触发控制单 元5控制辅助变换单元15将X电容2中的能量转移到变换模组1的储能元件电容中去,从而实 现对X电容2的放电,也即所述辅助变换单元15被利用成能量转移单元。
[0058] 上述的能量转移单元包括一开关器件,该开关器件可W为绝缘栅双载流子晶体管 (Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管 (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,简称MOS阳T)等。上述的能量转 移单元可W为任何一种能将存储于X电容2中的能量转移到变换模组1中的储能元件中去的 功能单元。
[0059] 从上述的一些实施例中可W看出,上述控制单元5可W是变换模组的控制器中单 独的部分,即在交流电源接入时,控制单元5停止工作;在交流电源断接时,控制单元5可W 控制变换模组1中的能量转移单元工作将X电容2上的能量转移到变换模组1的储能元件中 去。需要说明的是,上述控制单元5可W采用现有技术中任何一种控制变换模组1中的能量 转移单元工作将X电容2上的能量转移到变换模组1的储能元件中去的控制电路,在此不再 寶述。在本发明的另一些实施例中,上述控制单元5中的部分电路也可W利用变换模组中原 有功率变换单元(如图11中的两级功率变换单元14及如图12中的单级功率变换单元16)的 控制单元的一部分。在交流电源断接时,AC掉电信号触发控制单元5进行工作控制变换模组 1中的能量转移单元工作对X电容2进行放电。
[0060] 在本发明一实施例中,AC掉电检测单元4是可W通过检测X电容2两端的电压来进 行判断交流电源通断状态的,但不W此为限。也就是说,在本发明的实施例中,AC掉电检测 单元4可W采用任何一种能判断出交流电源通断状态的工作方式。
[0061] 请参阅图13,图13为本发明实施例中的AC掉电检测单元的结构示意图。在一些实 施例中,AC掉电检测单元4可W包括电容电压整理电路和定时电路。在本发明的实施例中, WAC掉电检测单元可W包括X电容电压整理电路和定时电路为例进行说明。如图所示,AC掉 电检测单元4中的X电容电压整理电路41将X电容2两端的电压进行变换W适应于后面的电 路,即将加载于X电容2两端的电压信号变换成另一输出电压信号,该输出电压信号能够反 映输入电源的交流特性;定时电路42接收X电容电压整理电路41产生的输出电压信号,对该 输出电压信号进行交流特性判断,即对X电容电压的正负时间分别计时判断,若正电压或负 电压的时间没有超过预期时间(如预期时间是交流电源的周期),则认为交流电源正常接 入;若正电压或负电压的时间超过预期的时间,则判断此时交流电源没有交流变化,即交流 电源断接。在电路的表现形式上,通过判断定时电路42输出的直流电压信号是否超过了设 定的第二电压阔值Vth2,产生并输出交流电源通断状态的信号。具体地说,定时电路42可W 通过RC(电阻电容)电路的电容充放电电压来判断该直流电压信号是否超过了设定的第二 电压阔值Vth2,若该电容充放电电压超过了设定的第二电压阔值Vth2,则AC掉电检测单元4 产生交流电源断接的AC掉电信号,否则,AC掉电检测单元4认为交流电源未断接。
[0062] 在其它一些实施例中,AC掉电检测单元4也可W通过数字电路来实现,其实现的原 理与模拟实现的原理基本相同,在此不再寶述。下面通过一实施例来详细阐述AC掉电检测 单元4的工作原理。
[0063] 请参阅图14,图14为本发明AC掉电检测单元的一具体实施例。如图所示,AC掉电检 测单元4包括一 X电容电压整理电路41及一定时电路42,该X电容电压整理电路41包括一分 压电阻网络411和一比较器412,该定时电路42为一比较定时积分电路。首先,X电容电压整 理电路41将采样到的X电容电压经过一个比较器412进行整理,然后定时电路42再将X电容 电压整理电路41输出的信号进行比较定时积分得到AC掉电检测单元4的输出信号,即AC掉 电信号,若X电容电压信号为交流波动的,那么定时电路中的电容会周期性的充电放电,从 而输出的AC掉电信号低于设定的电压值;反之,X电容电压维持不变,定时电路的输出会高 于设定的电压值。所W,当交流输入接入时,AC掉电检测单元4的输出电压低于设定第二电 压阔值Vth2,而当交流电源断接后,AC掉电检测单元4的输出电压会高于设定的第二电压阔 值Vth2,则认为交流电源断开。如图14所示,该X电容电压整理电路41的分压电阻网络包括 一第一电阻RU-第二电阻R2、一第S电阻R3和一第四电阻R4,其中第一电阻Rl和第二电阻 R2串联连接、第=电阻R3和第四电阻R4串联连接后的一端分别连接于交流输入电源的零线 (N线)和火线化线),第一电阻Rl和第二电路R2串联连接、第S电阻R3和第四电阻R4串联连 接后的另一端接地,其用于对X电容电压进行采样。该X电容电压整理电路41的比较器412包 括一第一比较器,具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端,第一电阻Rl和第二电路R2 的共节点通过第六电阻R6连接于该第一比较器的反相输入端,第=电阻R3和第四电阻R4的 共节点通过第五电阻R5连接于该第一比较器的同相输入端,该第一比较器的输出端即A点 为X电容电压整理电路41的输出端。该定时电路42包括一第二比较器、一第=比较器、一第 一充电电路、一第二充电电路、一第一二极管Dl和一第二二极管D2。其中该X电容电压整理 电路41的输出端即A点分别通过第八电阻R8和第十一电阻Rll连接于该第二比较器的同相 输入端和第=比较器的反相输入端,一第一电压阔值Vthl分别通过第九电阻R9和第十电阻 RlO连接于该第二比较器的反相输入端和第=比较器的同相输入端;第一充电电路包括串 联连接的第一电容Cl和第十二电阻R12,第一电容Cl和第十二电阻R12串联连接后的一端连 接于一直流电压源Vcc、另一端接地,第一电容Cl和第十二电阻R12串联连接的共节点连接 于所述第二比较器的输出端即B点;第二充电电路包括串联连接的第二电容C2和第十=电 阻R13,第二电容C2和第十=电阻R13串联连接后的一端连接于该直流电压源Vcc、另一端接 地,第二电容C2和第十S电阻R13串联连接的共节点连接于所述第S比较器的输出端即C 点;该第一二极管Dl和该第二二极管D2的阳极分别连接于该第二比较器的输出端即B点和 该第=比较器的输出端即C点,该第一二极管Dl和该第二二极管D2的阴极短接作为该定时 电路的输出端也即该AC掉电检测单元4的输出端,其输出一AC掉电信号。
[0064] 请参阅图15,图15为图14中的AC掉电检测单元具体实施例的波形图。图15.(1)和 图15. (2)分别说明当交流电源在其负半周期和正半周期断接时的情况。图中可W看出X电 容整理电路输出点A的电压波形,其可W反映出交流电源的交流特性。
[0065] 现W交流电源输入电压在其负半周期断接为例进行说明,见图15.(1)。在to时刻 前交流电源正常接入时,X电容上的电压为正弦波,经第一电阻Rl和第二电路R2串联分压、 第S电阻R3和第四电阻R4串联分压及第一比较器后可得A点电压为只有正半周期的慢头 波,该波形可W反映 X电容的交流变化,此慢头波经第二比较器和第=比较器分别和第一电 压阔值Vthl比较使第一充电电路和第二充电电路中的第一电容和第二电容经直流电压源 Vcc被周期性的充电和放电,如在X电容电压的正半周期且A点电压高于设定的阔值电压 Vth 1时,第一电容C1充电,而第二电容C2放电,但是由于X电容电压周期性的交流变化,在第 一电容Cl或第二电容C2被充电时,其上的电压值都不超过设定的第二电压阔值,AC掉电检 测单元4产生的AC掉电信号不触发控制单元5,因此变换模组1按原来的设计方案进行功率 变换对输出进行供电。在to时刻交流电源断接,X电容2上的电压维持不变,A点电压维持低 电平,电容C2持续充电,电容Cl放电至零,即B点的电压为零,则AC掉电检测单元4的输出电 压信号即为C点电压信号;当到达tl时刻时,电容C2两端的电压超过了设定的第二电压阔值 Vth2,即AC掉电检测单元4输出电压高于设定电压值从而检测到交流电源断接,此时,AC掉 电检测单元4输出的AC掉电信号将触发控制单元5输出一开关驱动信号,该开关驱动信号控 制变换模组1中的能量转移单元中开关器件工作将X电容2的能量转移到变换模组1的储能 元件中去。
[0066] 与本实施例中,第一电压阔值VthU第二电压阔值Vth2和直流电压源Vcc可根据设 计的需求自行设定,其电压值可W取之功率变换器内部电路也可W取之其它电路。
[0067] 交流电源在其正半周期断接时,X电容电压、A点电压、B点电压、C点电压及AC掉电 信号波形如图15. (2)所示,其工作原理和图15.(1)相同,在此不再描述。
[0068] 与本实施例中,通过定时电路42中的RC电路中的电容上的电压来判断是否超过了 设定第二电压阔值Vth2,若该电压超过了设定第二电压阔值Vth2,则认为交流电源已断开, 否则,认为交流电源仍为接入状态。在其它一些实施例中,亦可通过其它的电路实现检测交 流电源是否接入。与本实施例中,通过模拟电路实现AC掉电检测单元4的功能,在其它一些 实施例中,也可W通过数字功能来实现。
[0069] 在本发明的一实施例中,如图16所示为AC掉电信号通过控制单元控制能量转移单 元工作的流程示意图,当交流电源接入时,AC掉电信号不影响变换模组中原有变换单元的 控制单元工作,变换模组1按照原有的设计方式进行工作(即现实功率变换的功能),给输出 供电;在交流电源断接时,AC掉电检测单元4输出的AC掉电信号触发控制单元5输出一开关 驱动信号W控制变换模组1中的能量转移单元工作,从而将X电容2中的能量转移到变换模 组1的储能元件中,实现对X电容2放电。在本发明一实施例中,通过增加所述开关驱动信号 的占空比W控制变换模组1中的能量转移单元工作,即使能量转移单元在预设时间(比如规 定的放电时间常数)内比变换模组按原有的设计方式工作时传输的能量提高,从而将X电容 2中的能量转移到变换模组1的储能元件中,实现对X电容2放电。在本发明一实施例中,通过 增加所述开关驱动信号的脉冲宽度或调整所述开关驱动信号的开关频率来增加所述开关 驱动信号的占空比。
[0070] 下面W上述控制单元5中的部分电路为变换模组中原有变换单元(如图11中的两 级功率变换单元14及如图12中的单级功率变换单元16)的控制单元的一部分为例简述一下 控制单元5的工作原理。
[0071] 在本发明的一些实施例中,W图17为例控制单元5除包含反馈调节单元52和开关 信号产生单元53外还包含一个干预单元51,反馈调节单元接收一反馈信号,并通过调节单 元得到一输出量,开关信号产生单元则根据反馈调节单元的输出量生成一开关器件驱动信 号。需要说明的是,控制单元5中的反馈调节单元52和开关信号产生单元53可W利用变换模 组1中原功率变换单元(如图11中的两级功率变换单元14及如图12中的单级功率变换单元 16)中具有相同功能的电路单元。也就是说,在本发明的实施例中,为简化电路,控制单元5 中的反馈调节单元52和开关信号产生单元53可W利用PFC变换单元或DC/DC变换单元或单 级功率变换单元中的控制电路的部分电路。例如,控制单元5中的反馈调节单元52和开关信 号产生单元53可W利用PFC变换单元中的反馈调节单元及开关信号产生单元。在本发明的 其它实施例中,控制单元5中的反馈调节单元52和开关信号产生单元53也可W为额外增加 的电路部分,即可W不利用变换模组中原有功率变换单元中的控制电路中的电路。
[0072] 在本发明的实施例中,控制单元5中的干预单元可通过各种方式工作,只要能使得 控制单元5输出的开关驱动信号驱动变换模组1的能量转移单元中的开关器件工作,将X电 容2中的能量转移到变换模组1的容性元件中,实现对X电容2的放电即可。
[0073] 请参阅图17,图17为本发明一实施例中包含干预单元的控制单元的电路结构方框 图。具体地,如图17所示的控制单元5,其包括干预单元51、反馈调节单元52和开关信号产生 单元53;其中,反馈调节单元52包括反馈电压采样单元521、电压基准生成单元522和调节单 元523,在其它实施例中,该调节单元523为Pm比例积分微分单元。在本实施例中,当AC掉电 检测单元4检测到交流电源断接后,AC掉电检测单元4发出的AC掉电信号触发干预单元51干 预反馈调节单元52中的反馈电压采样单元521,进而使得开关信号产生单元53输出的开关 驱动信号驱动变换模组1中的能量转移单元中的开关器件工作对X电容2进行放电;而当交 流电源接入时,干预单元51不干预反馈调节单元52中的反馈电压采样单元523的输出,变换 模组1按照原有的设计方式进行工作。
[0074] 请参阅图18,图为图17的包含干预单元的控制单元的一具体电路示意图。在该实 施例中,接收X电容2能量的储能元件为容性元件,该容性元件可W是bus电容。如图18所示, 反馈调节单元52采用的是较典型的连接方式,即变换模组中接收X电容能量的容性元件的 一端通过反馈调节单元52中的反馈电压采样单元521中依次串接的电阻R18、R19、R20和R21 与接地端相连,电阻R19和R20的共接点与调节单元523的反相输入端相连,电压基准产生单 元522与调节单元523的同相输入端相连,调节单元523根据该接收X电容能量的容性元件的 电压采样值和电压基准产生单元产生的基准电压得到一输出量,开关信号产生单元53根据 该输出量产生驱动变换模组1中的开关器件工作的开关驱动信号。在本发明的实施例中,与 较典型的连接方式所不同的是,在电阻R21的两端并接有干预单元51,该干预单元51接收AC 掉电检测单元输出的AC掉电信号。在本发明的实施例中,该干预单元51为一个开关器件,图 中所示为开关管S3,开关管S3受AC掉电信号控制,当AC掉电检测单元检测到交流电源断开 时开关管S3导通,电阻R21即被短接,输入到调节单元523反相输入端的电压会降低,从而改 变了原有的反馈网络。
[0075]具体地,在变换模组1正常工作情况下,即当AC掉电信号不触发干预单元51时,变 换模组1按照原有的反馈网络进行控制,其反馈电压的电压值为:
Figure CN103219877BD00161
[OOW]上式中的Vc代表变换模组中接收X电容2中能量的容性元件的电压值。
[0078] Vfb代表反馈电压采样单元输出的反馈电压值。
[0079] 此时,变换模组1按照反馈电压Vfb进行控制,发出开关驱动信号驱动变换模组1中 的开关管工作。而当交流电源断接时,AC掉电信号控制开关管S3导通,电阻R21被短接,从而 改变了原有的反馈网络,运时反馈的电压值为:
Figure CN103219877BD00162
[0081] 即此时,调节单元523的反相输入电压降低,调节单元523输出的电压升 高,从而控制控制单元5输出一开管驱动信号控制变换模组1中的能量转移单元中的开关器 件工作W提升接收X电容2中能量的电容电压值,实现将X电容2中的能量转移到变换模组1 中的储能元件上。
[0082] 在本发明的实施例中,干预单元51可W采用多种方式干预反馈调节单元52,在本 发明一实施方式中(如图18所示),可W干预反馈电压采样单元521,使反馈电压采样单元 521的采样值变低,从而升高了调节单元523输出的电压,使变换模组1中的能量转移单元中 的开关器件工作W提升变换模组中接收X电容2中能量的容性元件的电压值,实现将X电容2 中的能量转移到变换模组1中的容性元件上。在本发明另一实施方式中,可W干预基准电压 生成单元522,使得基准电压升高,同样,升高了调节单元523输出的电压,进而控制变换模 组1中的能量转移单元中的开关器件工作实现将X电容2中的能量转移到变换模组1中的容 性元件上。请参阅图19,图19为本发明另一实施例中包含干预单元的控制单元的电路结构 示意图。如图19所示,干预单元51干预电压基准产生单元522,与图18类似,导致调节单元 523输出端的电压升高,从而控制变换模组1中的能量转移单元中的开关器件工作W提升接 收X电容2中能量的容性元件的电压值,实现将X电容2中的能量转移到变换模组1中的容性 元件上。
[0083] 下面W本实施方式的波形图来具体讨论一下交流电源断接时X电容2放电的原理。 如图20所示,波形图20a是X电容2两端的电压,在to时刻之前,交流电源接入使得X电容2两 端的电压按照正弦变化,AC掉电信号(如波形图20b所示)由于电容的周期充、放电而低于设 定的电压阔值Vth2,电压基准(如波形图20c所示)为交流电源接入时设定的正常工作基准 值Vrefl。在to时刻交流电源断接,X电容2两端的电压因为维持在交流电源断接时的瞬时电 压值,AC掉电信号因为交流电源断接而不断升高,在tl时刻,由于AC掉电信号超过了设定的 电压阔值Vth2,从而检测到了交流电源断接,干预单元6干预电压基准产生单元522,使电压 基准由原来的化efl升高为化ef 2,运样反馈调节单元523的输出会升高,从而使控制单元5 输出的开管驱动信号(如波形图20d所示巧区动变换模组1的能量转移单元中的开关器件工 作来对X电容2进行放电。
[0084] 如图21为本发明又一实施例的包含干预单元的控制单元的电路结构示意图。在本 实施例中,干预单元51直接干预控制电路5中的开关信号产生单元53,从而使控制单元5输 出的开关驱动信号驱动变换模组1的能量转移单元中的开关器件工作来对X电容2进行放 电。
[0085] 请参阅图22,图22所示为本发明实施例的利用有桥PFC变换单元为能量转移单元 对具有X电容的变换器中的X电容放电的具体电路示意图。下面W变换器为如图4所示的变 换器,控制电路5为图18所示的控制电路为例进行说明。如图22所示,该变换器中的有桥PFC 变换单元11被利用成能量转移单元,该变换模组1中的储能元件是bus电容12,该反馈电压 采样单元521采样PFC变换单元11输出电容Cbus上的电压,开关信号产生单元53输出的开管 驱动信号控制该PFC变换单元11中开关二极管网络的开关器件Sl的通断。如图23所示为本 发明一实施方式的利用能量转移单元对具有X电容的变换器上的X电容放电的波形图。如图 23(a)所示为没有X电容放电装置时的X电容电压波形,如图23(b)所示为AC掉电信号波形, 如图23(c)所示为开关驱动信号波形,如图23(d)所示为利用能量转移单元放电的X电容电 压波形。在时间点to时刻之前,所述变换器的交流电源正常接入,AC掉电检测单元没有检测 到AC掉电,则AC掉电检测单元输出的AC掉电信号不导通干预单元51中的开关管S3,也即变 换器中的变换模组按原有的设计方案工作。在时间点to时刻交流电源断接(W交流电源在 负半周掉电为例),若不对X电容2进行放电,加载在X电容2两端的电压一直维持在交流电源 掉电瞬间的电压,不能释放,也即一直存在能够危害人身安全的高电压。在本发明的实施例 中,交流电源在to时刻断接,经过t广to的时间间隔AC掉电检测单元检测到交流电源断接,也 即在tl时刻产生的AC掉电信号导通干预单元51中的开关管S3,导通的开关管S3短路反馈电 压采样单元中的电阻R21,输入到调节单元反相输入端的反馈电压会降低,从而改变了原有 的反馈网络,运样控制单元5按目前的反馈电压发出控制信号如图23(c)所示,使PFC变换单 元11中的开关器件Sl工作W提升Cbus电容上的电压值,实现将X电容2中的能量通过能量转 移单元(也即本实施例中的PFC变换单元)转移到变换模组中的容性元件Cbus电容12上。
[0086] 综上所述,本发明的特点是不再使用放电电阻对X电容放电,而是利用能量转移单 元对X电容进行放电。在交流电源接入时,消除了放电电阻的损耗,在交流电源断接时,可W 利用能量转移单元对X电容进行放电,满足了《信息技术设备的安全》的要求,尤其是对含有 无桥PFC变换单元的变换器轻载效率提高起了很大的帮助。同时,上述的能量转移单元可W 是变换器中变换模组中原有变换单元的一部分,从而大大简化了电路。
[0087] W上所述的仅为本发明的实施例,所述实施例并非用W限制本发明的专利保护范 围,因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发 明的保护范围内。

Claims (38)

1. 一种变换器,包括: 一电容,连接于交流电源输入端火线和零线之间; 变换模组,与所述电容相耦接,所述变换模组至少包括一能量转移单元和一储能元件, 所述能量转移单元包括一开关器件,所述能量转移单元与所述电容和所述储能元件相耦 接; AC掉电检测单元,连接于交流电源输入端,用于检测交流电源的通断并产生一AC掉电 信号; 控制单元,与所述AC掉电检测单元相親接,所述控制单元包括干预单元、反馈调节单元 及开关信号产生单元,其中,所述反馈调节单元包括反馈电压采样单元、电压基准产生单元 和调节单元;当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的 AC掉电信号触发所述干预单元通过降低所述反馈调节单元接收的反馈信号电压或升高电 压基准产生单元的输出电压,从而升高所述反馈调节单元输出的电压值,使所述开关信号 产生单元根据反馈调节单元的输出电压值生成一开关驱动信号,从而控制所述能量转移单 元工作以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中,实现对所述电 容放电。
2. 根据权利要求1所述的变换器,其特征在于:所述储能元件为一容性元件;当所述AC 掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述控 制单元输出所述开关驱动信号,所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以提高所述 容性元件上的电压,以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的容性元件中, 实现对所述电容放电。
3. 根据权利要求2所述的变换器,其特征在于:所述控制单元通过增加所述控制单元输 出的开关驱动信号的占空比实现所述容性元件两端电压的升高。
4. 根据权利要求1所述的变换器,其特征在于:所述储能元件为一感性元件。
5. 根据权利要求1所述的变换器,其特征在于:所述变换模组为两级变换模组,所述两 级变换模组由PFC变换单元、Bus电容和DC/DC变换单元依次串联耦接组成,所述PFC变换单 元为升压型的PFC变换单元、降压型的PFC单元,或升降压PFC单元,所述PFC变换单元为有桥 PFC变换单元或无桥PFC变换单元。
6. 根据权利要求5所述的变换器,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元,所述 变换模组中的储能元件为Bus电容。
7. 根据权利要求5所述的变换器,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元和DC/ DC变换单元,所述储能元件为变换模组中的输出电容,或者所述储能元件为变换模组中的 Bus电容及输出电容。
8. 根据权利要求1所述的变换器,其特征在于:所述变换模组为单级变换模组,所述的 单级变换模组为一 AC/DC变换单元,所述变换模组中的储能元件为单级变换模组的输出电 容。
9. 根据权利要求1所述的变换器,其特征在于:所述AC掉电检测单元包括: 电容电压整理电路,将接收到的交流电源信号进行变换以产生一电压信号;以及 定时电路,接收所述电容电压整理电路产生的电压信号,对交流电源电压的正负时间 分别计时判断,若正电压或负电压的时间超过预期的时间,则判断此时交流电源没有交流 变化,即交流电源断接。
10. -种变换器,包括: 一电容,连接于交流电源输入端火线和零线之间; 变换模组,与所述电容相耦接,所述变换模组至少包括一能量转移单元和一储能元件, 所述能量转移单元包括一开关器件,所述能量转移单元与所述电容和所述储能元件相耦 接; AC掉电检测单元,连接于交流电源输入端,用于检测交流电源的通断并产生一AC掉电 信号; 控制单元,与所述AC掉电检测单元相親接,所述控制单元包括干预单元、反馈调节单元 及开关信号产生单元,其中,所述反馈调节单元包括反馈电压采样单元、电压基准产生单元 和调节单元;所述调节单元接收反馈电压采样单元以及基准产生单元的输出电压,从而输 出一电压值,所述开关信号产生单元接收所述调节单元输出的电压值,并在交流电源断接 时,所述干预单元根据所述AC掉电信号干预所述开关信号产生单元从而产生开关驱动信号 以控制所述能量转移单元工作,将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能 元件中。
11. 根据权利要求10所述的变换器,其特征在于:所述储能元件为一容性元件;当所述 AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触发所述 控制单元输出所述开关驱动信号,所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以提高所 述容性元件上的电压,以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的容性元件 中,实现对所述电容放电。
12. 根据权利要求11所述的变换器,其特征在于:所述控制单元通过增加所述控制单元 输出的开关驱动信号的占空比实现所述容性元件两端电压的升高。
13. 根据权利要求10所述的变换器,其特征在于:所述储能元件为一感性元件。
14. 根据权利要求10所述的变换器,其特征在于:所述变换模组为两级变换模组,所述 两级变换模组由PFC变换单元、Bus电容和DC/DC变换单元依次串联耦接组成,所述PFC变换 单元为升压型的PFC变换单元、降压型的PFC单元,或升降压PFC单元,所述PFC变换单元为有 桥PFC变换单元或无桥PFC变换单元。
15. 根据权利要求14所述的变换器,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元,所 述变换模组中的储能元件为Bus电容。
16. 根据权利要求14所述的变换器,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换单元和 DC/DC变换单元,所述储能元件为变换模组中的输出电容,或者所述储能元件为变换模组中 的Bus电容及输出电容。
17. 根据权利要求10所述的变换器,其特征在于:所述变换模组为单级变换模组,所述 的单级变换模组为一 AC/DC变换单元,所述变换模组中的储能元件为单级变换模组的输出 电容。
18. 根据权利要求10所述的变换器,其特征在于:所述AC掉电检测单元包括: 电容电压整理电路,将接收到的交流电源信号进行变换以产生一电压信号;以及 定时电路,接收所述电容电压整理电路产生的电压信号,对交流电源电压的正负时间 分别计时判断,若正电压或负电压的时间超过预期的时间,则判断此时交流电源没有交流 变化,即交流电源断接。
19. 一种电容放电电路,用于对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电 容进行放电,其中所述变换器包括一变换模组,与所述电容相耦接,所述变换模组至少包括 一储能元件和一能量转移单元,其中所述能量转移单元包括一开关器件,所述能量转移单 元与所述电容和所述储能元件相親接,包括: AC掉电检测单元,连接于变换器的交流电源输入端,用于检测交流电源的通断并产生 一 AC掉电信号; 控制单元,与所述AC掉电检测单元相親接,所述控制单元包括干预单元、反馈调节单元 及开关信号产生单元,其中,所述反馈调节单元包括反馈电压采样单元、电压基准产生单元 和调节单元;当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的 AC掉电信号触发所述干预单元通过降低所述反馈调节单元接收的反馈信号电压或升高电 压基准产生单元的输出电压,从而升高所述反馈调节单元输出的电压值,使所述开关信号 产生单元根据反馈调节单元的输出电压值生成一开关驱动信号,从而控制所述能量转移单 元工作以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能元件中,实现对所述电 容放电。
20. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述电容为一X电容。
21. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述储能元件为一容性元件; 当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触 发所述控制单元输出所述开关驱动信号,所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以 提高所述容性元件上的电压,以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的容性 元件中,实现对所述电容放电。
22. 根据权利要求21所述的电容放电电路,其特征在于:所述控制单元通过增加所述 控制单元输出的开关驱动信号的占空比实现所述容性元件两端电压的升高。
23. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述储能元件为一感性元件。
24. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述变换模组为两级变换模 组,所述两级变换模组由PFC变换单元、Bus电容和DC/DC变换单元依次串联耦接组成,所述 PFC变换单元为升压型的PFC变换单元、降压型的PFC单元,或升降压PFC单元,所述PFC变换 单元为有桥PFC变换单元或无桥PFC变换单元。
25. 根据权利要求24所述的电容放电电路,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换 单元,所述变换模组中的储能元件为Bus电容。
26. 根据权利要求24所述的电容放电电路,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换 单元和DC/DC变换单元,所述储能元件为变换模组中的输出电容或者,所述储能元件为变换 模组中的Bus电容及输出电容。
27. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述变换模组为单级变换模 组,所述的单级变换模组为一 AC/DC变换单元,所述变换模组中的储能元件为单级变换模组 的输出电容。
28. 根据权利要求19所述的电容放电电路,其特征在于:所述AC掉电检测单元包括: 电容电压整理电路,将接收到的交流电源信号进行变换以产生一电压信号;以及 定时电路,接收所述电容电压整理电路产生的电压信号,对交流电源电压的正负时间 分别计时判断,若正电压或负电压的时间超过预期的时间,则判断此时交流电源没有交流 变化,即交流电源断接。
29. -种电容放电电路,用于对连接于变换器的交流电源输入端火线和零线之间的电 容进行放电,其中所述变换器包括一变换模组,与所述电容相耦接,所述变换模组至少包括 一储能元件和一能量转移单元,其中所述能量转移单元包括一开关器件,所述能量转移单 元与所述电容和所述储能元件相親接,包括: AC掉电检测单元,连接于变换器的交流电源输入端,用于检测交流电源的通断并产生 一 AC掉电信号; 控制单元,与所述AC掉电检测单元相親接,所述控制单元包括干预单元、反馈调节单元 及开关信号产生单元,其中,所述反馈调节单元包括反馈电压采样单元、电压基准产生单元 和调节单元;所述调节单元接收反馈电压采样单元以及基准产生单元的输出电压,从而输 出一电压值,所述开关信号产生单元接收所述调节单元输出的电压值,并在交流电源断接 时,所述干预单元根据所述AC掉电信号干预所述开关信号产生单元从而产生开关驱动信号 以控制所述能量转移单元工作,将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的储能 元件中。
30. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述电容为一X电容。
31. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述储能元件为一容性元件; 当所述AC掉电检测单元检测到交流电源断接后,所述AC掉电检测单元输出的AC掉电信号触 发所述控制单元输出所述开关驱动信号,所述开关驱动信号控制所述能量转移单元工作以 提高所述容性元件上的电压,以将存储于所述电容中的能量转移到所述变换模组中的容性 元件中,实现对所述电容放电。
32. 根据权利要求31所述的电容放电电路,其特征在于:所述控制单元通过增加所述控 制单元输出的开关驱动信号的占空比实现所述容性元件两端电压的升高。
33. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述储能元件为一感性元件。
34. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述变换模组为两级变换模 组,所述两级变换模组由PFC变换单元、Bus电容和DC/DC变换单元依次串联耦接组成,所述 PFC变换单元为升压型的PFC变换单元、降压型的PFC单元,或升降压PFC单元,所述PFC变换 单元为有桥PFC变换单元或无桥PFC变换单元。
35. 根据权利要求34所述的电容放电电路,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换 单元,所述变换模组中的储能元件为Bus电容。
36. 根据权利要求34所述的电容放电电路,其特征在于:所述能量转移单元为PFC变换 单元和DC/DC变换单元,所述储能元件为变换模组中的输出电容或者,所述储能元件为变换 模组中的Bus电容及输出电容。
37. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述变换模组为单级变换模 组,所述的单级变换模组为一 AC/DC变换单元,所述变换模组中的储能元件为单级变换模组 的输出电容。
38. 根据权利要求29所述的电容放电电路,其特征在于:所述AC掉电检测单元包括: 电容电压整理电路,将接收到的交流电源信号进行变换以产生一电压信号;以及 定时电路,接收所述电容电压整理电路产生的电压信号,对交流电源电压的正负时间 分别计时判断,若正电压或负电压的时间超过预期的时间,则判断此时交流电源没有交流 变化,即交流电源断接。
CN201210019920.9A 2012-01-20 2012-01-20 一种电容放电电路及变换器 CN103219877B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210019920.9A CN103219877B (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种电容放电电路及变换器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210019920.9A CN103219877B (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种电容放电电路及变换器
US13/466,670 US9263939B2 (en) 2012-01-20 2012-05-08 Capacitor discharging circuit and converter
TW101120643A TWI491153B (zh) 2012-01-20 2012-06-08 電容放電電路及變換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103219877A CN103219877A (zh) 2013-07-24
CN103219877B true CN103219877B (zh) 2016-06-01

Family

ID=48797060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210019920.9A CN103219877B (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种电容放电电路及变换器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9263939B2 (zh)
CN (1) CN103219877B (zh)
TW (1) TWI491153B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011107257A2 (de) * 2010-03-02 2011-09-09 Minebea Co., Ltd. Elektrisches gerät mit geringer leistungsaufnahme im betriebsbereitschafts-zustand
US9455621B2 (en) 2013-08-28 2016-09-27 Power Integrations, Inc. Controller IC with zero-crossing detector and capacitor discharge switching element
CN103489563B (zh) * 2013-09-27 2015-12-02 北京方德信安科技有限公司 一种消磁设备用自动安全放电装置及安全放电方法
CN104578018A (zh) * 2013-10-10 2015-04-29 艾默生网络能源有限公司 电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置
CN103916003A (zh) * 2014-03-28 2014-07-09 上海交通大学 共阴极半桥功率因数校正电路
TWI519023B (zh) 2014-04-03 2016-01-21 力林科技股份有限公司 電源供應裝置
KR20160018241A (ko) * 2014-08-08 2016-02-17 삼성전자주식회사 디스플레이장치, 전원공급장치 및 그 전원공급방법
CN104184314B (zh) * 2014-09-05 2017-09-08 山东华芯电子有限公司 一种储能元件断电自动放电电路及其放电方法
US10345348B2 (en) * 2014-11-04 2019-07-09 Stmicroelectronics S.R.L. Detection circuit for an active discharge circuit of an X-capacitor, related active discharge circuit, integrated circuit and method
US9960686B2 (en) 2014-11-17 2018-05-01 Infineon Technologies Austria Ag System and method for detecting a loss of AC power in a switched-mode power supply
CN105652074B (zh) * 2014-12-03 2018-08-10 万国半导体(开曼)股份有限公司 电压检测电路及检测电压变化的方法
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
TWI565193B (zh) * 2015-07-13 2017-01-01 全漢企業股份有限公司 電源轉換裝置
JP6611530B2 (ja) * 2015-09-11 2019-11-27 キヤノン株式会社 電力供給装置及び画像形成装置
CN105119476B (zh) * 2015-09-17 2018-01-02 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种应用于开关电源中的x电容放电控制电路
CN105207456B (zh) * 2015-10-09 2018-03-09 六安市同心畅能电子科技有限公司 开关电源ac端上抗干扰电容零功耗释放电路
CN105932867B (zh) * 2016-06-30 2018-11-06 阳光电源股份有限公司 母线电容放电方法、控制器及dcdc变换器
CN106300945A (zh) * 2016-08-19 2017-01-04 曙光信息产业(北京)有限公司 电源模块
US9837914B1 (en) * 2017-04-14 2017-12-05 Inno-Tech Co., Ltd. Methods for meeting holdup time requirement with minimal bulk capacitance
US10498300B2 (en) 2017-07-17 2019-12-03 Power Integrations, Inc. Voltage-to-current transconductance operational amplifier with adaptive biasing
CN107968568A (zh) 2017-12-12 2018-04-27 清华四川能源互联网研究院 一种低功耗恒定导通时间定时电路设计方法及定时电路
CN109905019B (zh) * 2019-03-12 2020-10-20 广州小鹏汽车科技有限公司 一种具有保护功能的放电电路及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465548A (zh) * 2007-12-20 2009-06-24 王海 交流电容器的微功耗快速放电装置
CN101873073A (zh) * 2009-04-21 2010-10-27 冠捷投资有限公司 交流至直流转换器
CN102263516A (zh) * 2010-05-31 2011-11-30 通嘉科技股份有限公司 适用于切换式电源供应器的放电模块及其方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI258262B (en) * 2004-05-10 2006-07-11 Delta Electronics Inc Power detection circuit capable of reducing power consumption under standby state
TWI368837B (en) * 2008-07-16 2012-07-21 Acbel Polytech Inc Ac to dc power converter with hold up time function
JP2010122360A (ja) * 2008-11-18 2010-06-03 Canon Inc 定着制御装置及び画像形成装置
TW201036312A (en) 2009-03-17 2010-10-01 Top Victory Invest Ltd AC/DC converter
CN201489092U (zh) 2009-04-21 2010-05-26 冠捷投资有限公司 电源检测器及电源供应器
US8115457B2 (en) * 2009-07-31 2012-02-14 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing a power converter input terminal voltage discharge circuit
CN201758349U (zh) 2010-04-28 2011-03-09 福建捷联电子有限公司 一种利用电路启动电阻作为泄放电阻的低功耗电路
CN202004649U (zh) 2011-02-17 2011-10-05 昂宝电子(上海)有限公司 反激结构的开关电源电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465548A (zh) * 2007-12-20 2009-06-24 王海 交流电容器的微功耗快速放电装置
CN101873073A (zh) * 2009-04-21 2010-10-27 冠捷投资有限公司 交流至直流转换器
CN102263516A (zh) * 2010-05-31 2011-11-30 通嘉科技股份有限公司 适用于切换式电源供应器的放电模块及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130188401A1 (en) 2013-07-25
US9263939B2 (en) 2016-02-16
CN103219877A (zh) 2013-07-24
TWI491153B (zh) 2015-07-01
TW201332268A (zh) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9263939B2 (en) Capacitor discharging circuit and converter
US6160722A (en) Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof
CN101867295B (zh) 一种电路及控制方法
CN102195506B (zh) 停用矩阵转换器的系统和方法
CN103427656B (zh) 一种交错并联反激式led驱动电源及其pfm控制电路
CN203645381U (zh) 一种电动汽车车载充电机系统
CN102545562B (zh) 降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法
CN102655378B (zh) 一种隔离式电压转换器电路及其控制方法
CN103368231A (zh) 一种不间断电源电路
CN103442492B (zh) 一种电容降压式led驱动器及其电容降压式led驱动方法
CN100536306C (zh) 输入连续可调的无桥Buck-Boost PFC变换器
CN103023320A (zh) 一种高效率的双向直流变换器及其控制方法
CN103944397A (zh) Boost型隔离DC/DC变换器及其控制方法
CN101604853A (zh) 蓄电池充放电装置
CN101783532B (zh) 用于高压输电线路上的感应取电装置
CN103036418B (zh) 降压式功率因子修正系统
CN102111008A (zh) 电动汽车的高压电池充电系统架构
CN204131392U (zh) 一种升压功率因数校正变换电路及其控制电路
CN103259434A (zh) 原边单相桥-副边三相桥高频链逆变器及其数字控制系统和方法
CN101882806B (zh) 蓄电池充放电装置
CN105527524B (zh) 一种开关电源用指示电路及其使用方法
CN103248108A (zh) 带mos管切换和可复用dc-dc模块的led驱动器
TWI441404B (zh) 一種電容放電電路及功率變換器
CN101521472B (zh) 变频器的预充电控制电路
CN103001511B (zh) 一种电压变换器及其运行方法

Legal Events

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