CN106356983A - 电源转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电源转换装置,其包括主电源转换器以及辅助电源转换器。主电源转换器用以将交流电源转换为第一直流电源,再将第一直流电源转换为直流输出电源,其中主电源转换器具有用以输出第一直流电源的第一电源转换端。辅助电源转换器用以将辅助直流电源转换为第二直流电源,再将第二直流电源转换为直流输出电源,其中辅助电源转换器具有用以输出第二直流电源的第二电源转换端。第一电源转换端与第二电源转换端共同耦接至同一直流电源转换电路,藉以令主电源转换器与辅助电源转换器共用直流电源转换电路产生直流输出电源。

Description

电源转换装置
技术领域
本发明是有关于一种电源转换装置,且特别是有关于一种具有主电源转换器与辅助电源转换器之电源供应架构的电源转换装置。
背景技术
随着网际网络与科技的快速发展,许多企业对于信息技术(InformationTechnology,IT)的服务需求越来越高,因此透过网际网络结合大量的服务器以形成高速运算与具备大量储存能力的整合式电脑广为各企业所使用。除此之外,许多电子装置是专门用以对重要的资料进行处理及运算,而此类型电子装置的运作稳定性也是使用者的首要考虑。
更具体地说,在此类的服务器或是运作用途较为重要的电子装置中,需要提供稳定的电源来维护其可在任何状态下皆正常运作,避免数据丢失。在现有的技术下,通常会应用具有主电源转换器(main power converter)与辅助电源转换器(auxiliary power converter)之主备援式电源转换架构作为此类电子装置的电源供应。
在一般主备援式电源转换装置的设计中,主电源转换器中通常会利用一前级的转换电路对交流电源进行交流对直流转换功率因数校正,再利用一后级的转换电路对前级所产生之输出电源进行直流对直流转换,藉以产生符合额定规格的输出电源。其中,主电源转换器中的前级转换电路所产生的直流电源的电压值通常位于370V~400V之间。
相较之下,由于辅助电源转换器通常是以电池作为电源转换的供电来源,其电压值通常位于48V左右。因此,在现有的应用中,辅助电源转换器通常也需要设计成两级的转换电路,藉以利用前级的转换电路先对电池电源进行升压转换后(输出约200V的直流电源),再利用后级的转换电路对前级所输出的电源进行降压转换,并且据以输出符合额定规格的输出电压。
换言之,现有的主备援式电源转换装置需要在各自的后级设置对应的转换电路才能进行电源转换,无法共用同一个直流电源转换电路,电源转换装置整体的电路设计复杂度较高,且在现有的主备援式电源转换装置的设计,最少需要设计4级的转换电路来实现主备援的供电功能。
发明内容
本发明提供一种电源转换装置及其电源转换方法,其可解决现有技术所述及的问题。
本发明的电源转换装置包括主电源转换器以及辅助电源转换器。主电源转换器用以将交流电源转换为第一直流电源,再将第一直流电源转换为直流输出电源,其中主电源转换器具有用以输出第一直流电源的第一电源转换端。辅助电源转换器用以将辅助直流电源转换为第二直流电源,再将第二直流电源转换为直流输出电源,其中辅助电源转换器具有用以输出第二直流电源的第二电源转换端。第一电源转换端与第二电源转换端共同耦接至同一直流电源转换电路,藉以令主电源转换器与辅助电源转换器共用直流电源转换电路产生直流输出电源。
在本发明一实施例中,电源转换装置更包括电源切换控制器。电源切换控制器耦接第一电源转换端、第二电源转换端以及直流电源转换电路,其中电源切换控制器用以侦测主电源转换器是否符合正常供电条件,从而根据判断的结果,以主电源转换器与辅助电源转换器其中之一来产生直流输出电源。
在本发明一实施例中,当电源切换控制器判定主电源转换器符合正常供电条件时,主电源转换器受控于电源切换控制器以进行电源转换,并据以产生直流输出电源,并且辅助电源转换器受控于电源切换控制器而停止运作,以及当电源切换控制器判定主电源转换器不符合正常供电条件时,辅助电源转换器受控于电源切换控制器以进行电源转换,并据以产生直流输出电源,并且主电源转换器受控于电源切换控制器而停止运作。
在本发明一实施例中,主电源转换器包括交直流电源转换电路,交直流电源转换电路为功率因数校正电路。功率因数校正电路用以对交流电源进行功率因数校正,并且据以产生第一直流电源。
在本发明一实施例中,辅助电源转换器包括高转换比电源转换电路。高转换比电源转换电路用以对辅助直流电源进行升压或降压,并且据以产生电压值与第一直流电源相同的第二直流电源。
在本发明一实施例中,主电源转换器与辅助电源转换器共同包括直流电源转换电路。直流电源转换电路耦接功率因数校正电路与高转换比电源转换电路,用以将第一直流电源与第二直流电源其中之一转换为直流输出电源。
在本发明一实施例中,高转换比电源转换电路包括至少一级高升压比电源转换电路。至少一级高升压比电源转换电路,用以对辅助直流电源进行升压转换,其中各级高升压比电源转换电路相互串接,第一级的高升压比电源转换电路的输入端接收辅助直流电源,并且最后一级的高升压比电源转换电路的输出端输出直流输出电源。
在本发明一实施例中,除最后一级的高升压比电源转换电路外之各所述高升压比电源转换电路包括第一电感、第一二极管、第二二极管以及第一电容。第一电感的第一端作为高升压比电源转换电路的输入端。第一二极管的阳极端耦接第一电感的第二端。第二二极管的阳极端耦接第一电感的第二端。第一电容的第一端耦接第一二极管的阴极端,且第一电容的第二端耦接接地端。
在本发明一实施例中,最后一级的高升压比电源转换电路包括第二电感、第三二极管、第二电容以及开关。第二电感的第一端耦接前一级的高升压比电源转换电路的第一二极管的阴极端。第三二极管的阳极端耦接第二电感的第二端与各所述高升压比电源转换电路的第二二极管的阴极端。第二电容的第一端耦接第三二极管的阴极端,且第二电容的第二端耦接接地端。开关耦接于第三二极管的阳极端与接地端之间。
本发明的电源转换装置包括交直流电源转换电路、高转换比电源转换电路以及直流电源转换电路。交直流电源转换电路用以将交流电源转换为第一直流电源。高转换比电源转换电路用以对辅助直流电源进行升压或降压,并据以产生电压值与第一直流电源相同的第二直流电源。直流电源转换电路耦接交直流电源转换电路与高转换比电源转换电路,用以将第一直流电源与第二直流电源转换为直流输出电源。
在本发明一实施例中,电源转换装置更包括电源切换控制器。电源切换控制器耦接交直流电源转换电路、高转换比电源转换电路以及直流电源转换电路,用以侦测交直流电源转换电路是否符合正常供电条件,从而根据判断的结果控制直流电源转换电路依据第一直流电源与第二直流电源其中之一来产生直流输出电源。
在本发明一实施例中,当电源切换控制器判定交直流电源转换电路符合正常供电条件时,直流电源转换电路受控于电源切换控制器而依据第一直流电源进行电源转换,并且高转换比电源转换电路受控于电源切换控制器而停止运作,以及当电源切换控制器判定交直流电源转换电路不符合正常供电条件时,直流电源转换电路受控于电源切换控制器而依据第二直流电源进行电源转换,并且交直流电源转换电路受控于电源切换控制器而停止运作。
基于上述,本发明的电源转换装置可藉由高转换比电源转换电路来产生电压值实质上与主直流电源相同的辅助直流电源,使得主电源转换器与辅助电源转换器可共用同一个后级的直流电源转换器来产生直流输出电压,从而降低电源转换装置整体电路设计复杂度及电路面积。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是为本发明一实施例的电源转换装置的示意图。
图2为本发明一实施例的高转换比电源转换电路的示意图。
图3A与图3B为本发明一实施例的高升压比电源转换电路的电路示意图。
【符号说明】
100:电源转换装置
110:交直流转换电路
120:高转换比电源转换电路
122_1~122_n:高升压比电源转换电路
130:直流电源转换电路
140:电源切换控制器
ACin:交流电源
APC:辅助电源转换器
C1~Cn:电容
D1~D2n-1:二极管
GND:接地端
Iaux:辅助电流
Ibst1~Ibstn-1、Idc2:直流电流
L1~Ln:电感
MPC:主电源转换器
Paux:辅助直流电源
PCT1:第一电源转换端
PCT2:第二电源转换端
Pbst1~Pbstn-1、Pdc1、Pdc2:直流电源
Pdco:直流输出电源
SW:开关
Vaux:辅助电压
Vbst1~Vbstn-1、Vdc2:直流电压
具体实施方式
为了使本揭露之内容可以被更容易明了,以下特举实施例做为本揭露确实能够据以实施的范例。另外,凡可能之处,在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤,系代表相同或类似部件。
图1为本发明一实施例的电源转换装置的示意图。请参照图1,电源转换装置100包括交直流电源转换电路(AC-to-DC power conversion circuit)110、高转换比电源转换电路(high conversion ratio power conversion circuit)120、直流电源转换电路(DC power conversion circuit)130以及电源切换控制器140。于本实施例中,电源供应装置100适于供电予电子装置使用,所述电子装置可例如为平板型电脑(Tablet PC)、掌上型电脑(Pocket PC)、个人电脑、笔记型电脑、个人数位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、智能型手机等,本发明不以此为限。
交直流电源转换电路110可从外部接收交流电源ACin(例如为市电,但不仅限于此),并且对所接收的交流电源ACin进行交流对直流转换,并据以产生直流电源Pdc1。其中,所述交直流电源转换电路110可例如为一升压型功率因数校正电路(Boost power factor correction circuit)或一降压型功率因数校正电路(Buck power factor correction circuit),其除可进行交流对直流转换之外,还可同时对交流电源ACin进行功率因数校正,从而维持较佳之交流对直流转换效率。在实际应用中,交直流电源转换电路110所产生的直流电源Pdc1之电压值可例如位于370V~400V之间(但本发明不以此为限)。
高转换比电源转换电路120可从外部接收一辅助直流电源Paux(例如为电池电源,但不仅限于此),并且对所接收的辅助直流电源Paux进行直流对直流的升压或降压转换,并据以产生电压值与直流电源Pdc1相同的直流电源Pdc2。
直流电源转换电路130耦接交直流电源转换电路110与高转换比电源转换电路120。直流电源转换电路130可用以作为第二级之直流对直流转换,藉以将直流电源Pdc1与直流电源Pdc2转换为直流输出电源Pdco。
于此,直流电源转换电路130的电路拓扑型态可以为顺向式(Forward)电源转换电路、反驰式(Flyback)电源转换电路、LLC谐振式(LLC resonant)电源转换电路、主动箝位半桥式(Active Clamp and Half Bridge)电源转换电路、主动箝位全桥式(Active Clamp and Full Bridge)电源转换电路或推挽式(Push-Pull)电源转换电路,但并不限制于此。关于上述各种电源转换电路的架构与运作方式均属本发明相关领域具有通常知识者所熟识的技艺,因而在此并不再加以赘述之。
另外,于此所述之高转换比电源转换电路120系指具有高升压比或高降压比之电源转换电路。举例来说,辅助直流电源Paux可例如是电压值为48V的电池。于此前提下,高转换比电源转换电路120例如指升压比位于7.8~8.4之间的电源转换电路。亦即,透过高转换比电源转换电路120的作用,可令48V的辅助直流电源Paux被升压至电压值位于370V~400V之间的直流电源Pdc2,使得直流电源Pdc2的电压值符合直流电源Pdc1的电压值。有关于高转换比电源转换电路120的应用范例会于后续实施例进一步说明。
电源切换控制器140耦接交直流转换电路110的输出端、高转换比电源转换电路120的输出端以及直流电源转换电路130。其中,电源切换控制器140可用以侦测交直流电源转换电路110是否符合正常供电条件,从而根据判断的结果控制直流电源转换电路130选择直流电源Pdc1与Pdc2其中之一作为电源输入,再以电源输入进行直流对直流转换,进而产生直流输出电源Pdco。换言之,直流电源转换电路130会受控于电源切换控制器140而选择以交直流转换电路110所提供的直流电源Pdc1或高转换比电源转换电路120所提供的直流电源Pdc2进行直流对直流转换。
从另一观点来看,在本实施例中,交直流电源转换电路110与直流电源转换电路130共同构成主电源转换器MPC。其中,交直流电源转换电路110可视为主电源转换器MPC中的第一级/前级电路,并且直流电源转换电路130可视为主电源转换器MPC中的第二级/后级电路。另一方面,高转换比电源转换电路120与直流电源转换电路130可共同构成辅助电源转换器APC。其中,高转换比电源转换电路120可视为辅助电源转换器APC中的第一级/前级电路,并且直流电源转换电路130可视为辅助电源转换器APC中的第二级/后级电路。换言之,交直流电源转换电路110、高转换比电源转换电路120以及直流电源转换电路130三者共同构成一主备援式的电源转换架构,其中直流电源Pdc1可视为一主直流电源(main DC power),并且直流电源Pdc2可视为一辅助直流电源(auxiliaryDC power)。
具体而言,从主电源转换器MPC与辅助电源转换器APC的系统架构观点来看,交直流电源转换电路110的输出端可视为主电源转换器MPC的一第一电源转换端PCT1,并且高转换比电源转换电路120的输出端可视为辅助电源转换器APC的一第二电源转换端PCT2。所述第一电源转换端PCT1与第二电源转换端PCT2会共同耦接至直流电源转换电路130的输入端。换言之,本实施例的主电源转换器MPC与辅助电源转换器APC是共用同一直流电源转换电路130来产生直流输出电源Pdco。
从运作观点来看,当电源切换控制器140判定主电源转换器MPC/交直流电源转换电路110符合正常供电条件(可由设计者自行定义)时,主电源转换器MPC/直流电源转换电路130会受控于电源切换控制器140而依据直流电源Pdc1进行电源转换,并且辅助电源转换器APC/高转换比电源转换电路120受控于电源切换控制器140而停止运作。
另一方面,当电源切换控制器140判定主电源转换器MPC/交直流电源转换电路110不符合正常供电条件时,辅助电源转换器APC/直流电源转换电路130会受控于电源切换控制器140而依据直流电源Pdc2进行电源转换,并且主电源转换器MPC/交直流电源转换电路110受控于电源切换控制器140而停止运作。
举例来说,电源切换控制器140可藉由判断直流电源Pdc1的电压值是否大于或小于直流电源Pdc2的电压值达到一默认值(可由设计者自行设定,亦可为0V),或者判断直流电源Pdc1的电压值是否位于工作电压区间(同样可由设计者自行设定)来决定电源供应装置100是否符合所述正常供电条件。更具体地说,在本实施例中,直流电源Pdc1的电压值会实质上等于直流电源Pdc2的电压值,因此若电源切换控制器140判断直流电源Pdc1的电压值实质上等于直流电源Pdc2的电压值,或者位于预设的工作电压区间时,则表示主电源转换器MPC符合正常供电条件,且交直流转换电路110处于正常运作的状态(即,被启动且可正常供电的状态)。此时,直流电源转换电路130会以交直流转换电路110所产生的直流电源Pdc1进行直流对直流转换,并且据以产生直流输出电源Pdco。
相反地,若电源切换控制器140判断直流电源Pdc1的电压值大于或小于直流电源Pdc2的电压值达到所设定的默认值,或者超出工作电压区间时,则表示主电源转换器MPC不符合正常供电条件,且交直流转换电路110处于供电异常或关闭的状态,此时直流电源转换电路130会改以高转换比电源转换电路120所产生的直流电源Pdc2进行直流对直流转换,并且据以产生直流输出电源Pdco。
具体而言,相较于传统的主电源转换器与辅助电源转换器的整合设计来说,透过高转换比电源转换电路120的应用,使得主电源转换器MPC与辅助电源转换器APC在其前级转换电路的输出端上可产生实质上具有相同电压值的直流电源Pdc1与Pdc2。因此,本实施例的主电源转换器MPC与辅助电源转换器APC可以共用同一个直流电源转换电路130来产生直流输出电源Pdco。
换言之,由于本实施例的电源转换装置100可不需如传统的主备援式电源转换装置般,需要在各自的后级设置对应的转换电路才能进行电源转换,而是可共用同一个直流电源转换电路130,因此可降低电源转换装置100整体的电路设计复杂度,并且可实质上地缩减电源转换装置100整体的电路面积与尺寸。
底下以图2、图3A及图3B来具体说明本案的高转换比电源转换电路120的可能实施范例。
图2为本发明一实施例的高转换比电源转换电路的示意图。请参照图2,本实施例的高转换比电源转换电路120包括n级的高升压比电源转换电路122_1~122_n,其中n值为正整数且可由设计者自行决定,本发明不以此为限。
在本实施例中,所述n级的高升压比电源转换电路122_1~122_n适用以对辅助直流电源Paux进行升压转换。各级的高升压比电源转换电路122_1~122_n会依序相互串接。如图2所示,第一级的高升压比电源转换电路122_1的输入端会接收辅助直流电源Paux,并且对辅助直流电源Paux进行升压转换藉以产生直流电源Pbst1。第二级的高升压比电源转换电路122_2的输入端会耦接第一级的高升压比电源转换电路122_1的输出端以接收直流电源Pbst1,其中高升压比电源转换电路122_2会对直流电源Pbst1进行升压转换藉以产生直流电源Pbst2。后续每一级之高升压比电源转换电路122_3~122_n可依据上述连接及运作关系类推,其中最后一级/第n级的高升压比电源转换电路122_n会接收其前一级之高升压比电源转换电路所输出的直流电源Pbstn-1,并且据以产生提供至直流电源转换电路130的直流电源Pdc2。
底下更进一步地以图3A所绘示之第一级高升压比电源转换电路122_1与图3B所绘示之第n-1级及第n级高升压比电源转换电路122_n的具体电路架构范例来进行说明。其它各级高升压比电源转换电路的架构与运作皆可参照下述说明,故不再重复赘述。
请先参照图3A,高升压比电源转换电路122_1包括电感L1、电容C1以及晶体管D1与D2。在本实施例中,电感L1的第一端作为高升压比电源转换电路120的输入端以接收辅助电压Vaux(于其它级的高升压比电源转换电路122_2~122_n中系接收前一级高升压比电源转换电路122_1~122_n所输出的直流电压)。二极管D1与D2的阳极端耦接电感L1的第二端。二极管D2的阴极端耦接至最后一级/第n级高升压比电源转换电路122_n。电容C1用以作为输出电容,其第一端耦接二极管D1的阴极端并且作为高升压比电源转换电路122_1的输出端。电容C1的第二端耦接接地端GND。其中,电容C1的跨压即为高升压比电源转换电路122_1所输出的直流电压Vbst1。
请再参照图3B,第n-1级的高升压比电源转换电路122_n-1包括电感Ln-1、电容Cn-1及晶体管D2n-3与D2n-2。另外,第n级的高升压比电源转换电路122_n包括电感Ln、电容Cn、晶体管D2n-1以及开关SW。底下以第n-1级与第n级的高升压比电源转换电路122_n-1与122_n的整体架构来进行说明。
在本实施例中,高升压比电源转换电路122_n-1的整体电路配置类似于前述图3A实施例,其接收前一级高升压比电源转换电路所输出的直流电源Pbstn-2,并且据以在输出电容Cn-1上提供升压后的直流电源Pbstn-1给第n级高升压比电源转换电路122_n。高升压比电源转换电路122_n-1的具体配置不再重复赘述。
在第n级高升压比电源转换电路122_n中,电感Ln的第一端作为输入端耦接电容Cn-1的第一端以接收直流电压Vbstn-1。二极管D2n-1的阳极端耦接电感Ln的第二端以及其它高升压比电源转换电路122_1~122_n-1的二极管D2、D4、…、D2n-2的阴极端。电容Cn用以作为输出电容,其第一端耦接二极管D2n-1的阴极端并且作为高升压比电源转换电路122_n的输出端。电容Cn的第二端耦接接地端GND。其中,电容Cn的跨压即为高升压比电源转换电路122_n所输出的直流电压Vdc2。
开关SW耦接于二极管D2n-1的阳极端与接地端GND之间,其可反应于一控制讯号(可为由一外部的控制电路所提供之脉宽调变讯号,但不仅限于此)而切换导通状态。其中,开关SW会反应于接收到的控制讯号而反复地切换,使得各级高升压比电源转换电路122_1~122_n的电感L1~Ln与电容C1~Cn所组成的谐振槽(resonant tank)反应于开关SW的切换而充/放能,从而在电容Cn的两端产生直流电压Vdc2与直流电流。
更具体地说,从第n-1级与第n级高升压比电源转换电路122_n-1与122_n的运作方式来看,当开关SW反应于控制讯号而导通时,二极管D2n-3与D2n-2会同时反应于顺向偏压而导通,使得电感Ln-1与Ln同时进行充电。在此电路组态下,电感Ln-1与Ln可被等效为并联在一起并同时进行储能的动作。
当开关SW反应于控制讯号而截止时,二极管D2n-3会维持导通而二极管D2n-2则会被截止。在此电路组态下,电感Ln-1与Ln可被等效为串联在一起并同时进行释能的动作。因此,在开关SW截止的期间,等效为串联在一起的电感Ln-1与Ln是基于加总的跨压而把能量释放出去。
其中,第一级至第n-1级高升压比电源转换电路122_1~122_n-1皆会以上述方式而与最后一级/第n级高升压比电源转换电路122_n共同作用,藉以利用各级高升压比电源转换电路122_1~122_n的电感L1~Ln的跨压总和来产生直流电压Vdc2,因此相较于传统的单级式的升压转换电路而言,本实施例的高升压比电源转换电路122_1~122_n的架构可产生较高的直流电压Vdc2。
于此值得一提的是,图2、图3A与图3B所绘示之高转换比电源转换电路120皆仅系本案之实施范例,本案所述及之高转换比电源转换电路120不仅限于上述架构。任何具备高升压比/高降压比以致于可基于辅助直流电源Paux进行电源转换而产生电压值实质上与直流电源Pdc1相同之直流电源Pdc2的电源转换电路架构,皆属本案所述及之高转换比电源转换电路120的范畴。
除此之外,本案的各级高升压比电源转换电路122_1~122_n的电路架构不仅限于图3A与图3B所绘示之电路架构。更具体地说,在图3B所教示的运作概念底下,于本领域具有通常知识者应可了解,任何具有多级串接组态,并且可反应于功率开关切换而令各级电路内之谐振组件等效为串联,藉以利用串联谐振组件之跨压来产生直流电压,从而具备高升压比的各种衍生电路组态皆属于本案的高升压比电源转换电路122_1~122_n的范畴。
综上所述,本发明的电源转换装置可藉由高转换比电源转换电路来产生电压值实质上与主直流电源相同的辅助直流电源,使得主电源转换器与辅助电源转换器可共用同一个后级的直流电源转换器来产生直流输出电压,从而降低电源转换装置整体电路设计复杂度及电路面积。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种电源转换装置,其特征在于,包括:
一主电源转换器,用以将一交流电源转换为一第一直流电源,再将所述第一直流电源转换为一直流输出电源,其中所述主电源转换器具有用以输出所述第一直流电源的一第一电源转换端;以及
一辅助电源转换器,用以将一辅助直流电源转换为一第二直流电源,再将所述第二直流电源转换为所述直流输出电源,其中所述辅助电源转换器具有用以输出所述第二直流电源的一第二电源转换端,
其中,所述第一电源转换端与所述第二电源转换端共同耦接至同一直流电源转换电路,藉以令所述主电源转换器与所述辅助电源转换器共用所述直流电源转换电路产生所述直流输出电源。
2.如权利要求1所述的电源转换装置,其特征在于,还包括:
一电源切换控制器,耦接所述第一电源转换端、所述第二电源转换端以及所述直流电源转换电路,其中所述电源切换控制器用以侦测所述主电源转换器是否符合一正常供电条件,从而根据判断的结果,以所述主电源转换器与所述辅助电源转换器其中之一来产生所述直流输出电源。
3.如权利要求2所述的电源转换装置,其特征在于,
当所述电源切换控制器判定所述主电源转换器符合所述正常供电条件时,所述主电源转换器受控于所述电源切换控制器以进行电源转换,并据以产生所述直流输出电源,并且所述辅助电源转换器受控于所述电源切换控制器而停止运作,以及
当所述电源切换控制器判定所述主电源转换器不符合所述正常供电条件时,所述辅助电源转换器受控于所述电源切换控制器以进行电源转换,并据以产生所述直流输出电源,并且所述主电源转换器受控于所述电源切换控制器而停止运作。
4.如权利要求1所述的电源转换装置,其特征在于,所述主电源转换器包括:
一交直流电源转换电路,所述交直流电源转换电路为一功率因数校正电路,用以对所述交流电源进行功率因数校正,并且据以产生所述第一直流电源。
5.如权利要求4所述的电源转换装置,其特征在于,所述辅助电源转换器包括:
一高转换比电源转换电路,用以对所述辅助直流电源进行升压或降压,并且据以产生电压值与所述第一直流电源相同的所述第二直流电源。
6.如权利要求5所述的电源转换装置,其特征在于,所述主电源转换器与所述辅助电源转换器共同包括:
所述直流电源转换电路,耦接所述功率因数校正电路与所述高转换比电源转换电路,用以将所述第一直流电源与所述第二直流电源其中之一转换为所述直流输出电源。
7.如权利要求5所述的电源转换装置,其特征在于,所述高转换比电源转换电路包括:
至少一级高升压比电源转换电路,用以对所述辅助直流电源进行升压转换,其中各级所述高升压比电源转换电路相互串接,第一级的所述高升压比电源转换电路的输入端接收所述辅助直流电源,并且最后一级的所述高升压比电源转换电路的输出端输出所述直流输出电源。
8.如权利要求7所述的电源转换装置,其特征在于,除最后一级的所述高升压比电源转换电路外之各所述高升压比电源转换电路包括:
一第一电感,其第一端作为所述高升压比电源转换电路的输入端;
一第一二极管,其阳极端耦接所述第一电感的第二端;
一第二二极管,其阳极端耦接所述第一电感的第二端,且其阴极端耦接至最后一级的所述高升压比电源转换电路;以及
一第一电容,其第一端耦接所述第一二极管的阴极端并且作为所述高升压比电源转换电路的输出端,且其第二端耦接一接地端。
9.如权利要求8所述的电源转换装置,其特征在于,最后一级的高升压比电源转换电路包括:
一第二电感,其第一端耦接前一级的所述高升压比电源转换电路的第一二极管的阴极端;
一第三二极管,其阳极端耦接所述第二电感的第二端与各所述高升压比电源转换电路的第二二极管的阴极端;
一第二电容,其第一端耦接所述第三二极管的阴极端,且其第二端耦接所述接地端;以及
一开关,耦接于所述第三二极管的阳极端与所述接地端之间。
10.一种电源转换装置,其特征在于,包括:
一交直流电源转换电路,用以将一交流电源转换为一第一直流电源;
一高转换比电源转换电路,用以对一辅助直流电源进行升压或降压,并据以产生电压值与所述第一直流电源相同的一第二直流电源;以及
一直流电源转换电路,耦接所述交直流电源转换电路与所述高转换比电源转换电路,用以将所述第一直流电源与所述第二直流电源转换为所述直流输出电源。
11.如权利要求10所述的电源转换装置,其特征在于,还包括:
一电源切换控制器,耦接所述交直流电源转换电路、所述高转换比电源转换电路以及所述直流电源转换电路,用以侦测所述交直流电源转换电路是否符合一正常供电条件,从而根据判断的结果控制所述直流电源转换电路依据所述第一直流电源与所述第二直流电源其中之一来产生所述直流输出电源。
12.如权利要求11所述的电源转换装置,其特征在于,
当所述电源切换控制器判定所述交直流电源转换电路符合该正常供电条件时,所述直流电源转换电路受控于所述电源切换控制器而依据所述第一直流电源进行电源转换,并且所述高转换比电源转换电路受控于所述电源切换控制器而停止运作,以及
当所述电源切换控制器判定所述交直流电源转换电路不符合该正常供电条件时,所述直流电源转换电路受控于所述电源切换控制器而依据所述第二直流电源进行电源转换,并且所述交直流电源转换电路受控于所述电源切换控制器而停止运作。
13.如权利要求10所述的电源转换装置,其特征在于,所述交直流电源转换电路为一功率因数校正电路。
14.如权利要求10所述的电源转换装置,其特征在于,所述高转换比电源转换电路包括:
至少一级高升压比电源转换电路,用以对所述辅助直流电源进行升压转换,其中各级所述高升压比电源转换电路相互串接,第一级的所述高升压比电源转换电路的输入端接收所述辅助直流电源,并且最后一级的所述高升压比电源转换电路的输出端输出所述直流输出电源。
15.如权利要求14所述的电源转换装置,其特征在于,除最后一级的所述高升压比电源转换电路外之各所述高升压比电源转换电路包括:
一第一电感,其第一端作为所述高升压比电源转换电路的输入端;
一第一二极管,其阳极端耦接所述第一电感的第二端;
一第二二极管,其阳极端耦接所述第一电感的第二端,且其阴极端耦接至最后一级的所述高升压比电源转换电路;以及
一第一电容,其第一端耦接所述第一二极管的阴极端并且作为所述高升压比电源转换电路的输出端,且其第二端耦接一接地端。
16.如权利要求15所述的电源转换装置,其特征在于,最后一级的所述高升压比电源转换电路包括:
一第二电感,其第一端耦接前一级的所述高升压比电源转换电路的第一二极管的阴极端;
一第三二极管,其阳极端耦接所述第二电感的第二端与各所述高升压比电源转换电路的第二二极管的阴极端;
一第二电容,其第一端耦接所述第三二极管的阴极端,且其第二端耦接所述接地端;以及
一开关,耦接于所述第三二极管的阳极端与所述接地端之间。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108075562A (zh) * 2017-11-17 2018-05-25 苏州绿恺动力电子科技有限公司 大功率便携式用电设备及其电源控制装置及方法
CN108736557A (zh) * 2017-04-13 2018-11-02 苏州绿恺动力电子科技有限公司 用电设备及其功率控制装置和功率控制方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10819232B2 (en) * 2017-03-14 2020-10-27 Electronics And Telecommunications Research Institute DC-DC converter and driving method thereof
JP7165554B2 (ja) * 2018-10-05 2022-11-04 株式会社デンソー 電力変換装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629823A (zh) * 2012-04-05 2012-08-08 安徽工业大学 高升压比低开关电压应力的dc/dc变换器
CN203219216U (zh) * 2013-04-19 2013-09-25 无锡联动太阳能科技有限公司 一种包括能量优化装置的太阳能系统
CN103683470A (zh) * 2012-09-17 2014-03-26 全汉企业股份有限公司 具有电源备源机制的电源供应装置
CN103683946A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 全汉企业股份有限公司 具功率因数校正与脉宽调变机制的电源供应装置及其方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439088U (zh) * 1990-07-26 1992-04-02
US6630753B2 (en) * 2001-10-29 2003-10-07 International Business Machines Corporation Low cost redundant AC to DC power supply
US7023186B2 (en) * 2004-08-05 2006-04-04 Astec International Limited Two stage boost converter topology
US20130093381A1 (en) * 2008-05-27 2013-04-18 Voltstar Technologies, Inc. Energy saving cable assembly
WO2012049910A1 (ja) * 2010-10-15 2012-04-19 三洋電機株式会社 電力供給システムの出力回路
US8963371B2 (en) * 2011-07-22 2015-02-24 Oracle International Corporation Power supply with dual asymmetrical inputs
WO2013018282A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 三洋電機株式会社 スイッチング装置、それを用いた太陽光発電システムおよび車両駆動システム
TWI527342B (zh) * 2011-08-19 2016-03-21 善元科技股份有限公司 電源供應裝置
CN103219877B (zh) * 2012-01-20 2016-06-01 台达电子企业管理(上海)有限公司 一种电容放电电路及变换器
TWI489745B (zh) * 2012-07-31 2015-06-21 Leadtrend Tech Corp 電源控制器、電源供應器以及相關之控制方法
CN103683468B (zh) * 2012-09-17 2016-08-24 台达电子工业股份有限公司 电源系统以及电源系统的控制方法
CN104811036B (zh) * 2014-01-28 2018-01-26 台达电子企业管理(上海)有限公司 多电源供电系统及其控制方法
JP6242008B2 (ja) * 2014-06-25 2017-12-06 Fdk株式会社 無停電電源装置
US10998824B2 (en) * 2016-03-22 2021-05-04 Mitsubishi Electric Corporation Electric power conversion device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629823A (zh) * 2012-04-05 2012-08-08 安徽工业大学 高升压比低开关电压应力的dc/dc变换器
CN103683946A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 全汉企业股份有限公司 具功率因数校正与脉宽调变机制的电源供应装置及其方法
CN103683470A (zh) * 2012-09-17 2014-03-26 全汉企业股份有限公司 具有电源备源机制的电源供应装置
CN203219216U (zh) * 2013-04-19 2013-09-25 无锡联动太阳能科技有限公司 一种包括能量优化装置的太阳能系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736557A (zh) * 2017-04-13 2018-11-02 苏州绿恺动力电子科技有限公司 用电设备及其功率控制装置和功率控制方法
CN108075562A (zh) * 2017-11-17 2018-05-25 苏州绿恺动力电子科技有限公司 大功率便携式用电设备及其电源控制装置及方法
CN108075562B (zh) * 2017-11-17 2023-11-10 苏州绿恺动力电子科技有限公司 大功率便携式用电设备及其电源控制装置及方法

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