CN110601566B - 一种适配器电源及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适配器电源及其控制方法，包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和直流直流变换电路，所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输入端并联后连接交流输入电能，输出端并联后连接直流直流变换电路的输入端，在输入交流电能的电压较低时，所述第一整流滤波电路工作，在输入交流电能的电压较高市，所述第二整流滤波电路工作。本发明的适配器电源降低了空载损耗，具有较高的平均效率。

Description

一种适配器电源及其控制方法
技术领域
本发明涉及电能变换技术领域，且特别是有关于AC-DC电能变换装置。
背景技术
如图1所示，为传统的两级式变换器，包括：有源滤波电路11和直流直流变换电路12，所述有源滤波电路11包括整流模块111和功率因数校正模块112，所述整流模块111为全桥整流电路包括二极管D1、D2、D3和D4，所述二极管D1、D2、D3和D4构成全桥电路，所述整流模块11的输入端INPUT接受交流电能输入；整流模块111的输出端并联电容C1，电容C1的两端同时与电感L1和开关Q1的串联电路并联，所述开关Q1的两端与二极管D5和电容C2的串联电路并联，所述电容C2的两端与直流直流变换电路12的输入端并联，所述直流直流变换电路12为反激变换器，包括主控开关Q2和变压器T1以及二极管D6和电容C3，所述主控开关Q2与所述变压器T1的原边绕组N11串联，所述变压器的副边绕组N12与二极管D6和电容C3串联。
图1所示的实施方案中，电容C2为高压电解电容，通常体积较大，这样的传统方案总体效率低，体积减小有限。
发明内容
本发明正是思及于此，提供一种适配器电源，使用两个整流滤波电路并联，第一整流滤波电路具有升压功能，在所述适配器电源的输入电压较低的时候所述第一整流滤波电路工作，将所述输入电压整流并升压后输出给后级直流直流变换电路，在所述适配器电源的输入电压较高的时候所述第二整流滤波电路工作，将所述输入电压整流后输出给后级直流直流变换电路，提高了电路的平均效率和空载损耗。同时，后级直流直流变换电路的输入范围变窄，可以实现优化设计以提高整个适配器的效率。
一种适配器电源，包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和直流直流变换电路，所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输入端并联后连接交流电能输入端，所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输出端并联后连接直流直流变换电路的输入端，当交流电能输入端输入的电压幅值低于设定值时，所述第一整流滤波电路工作，为所述直流直流变换电路提供输入，所述第二整流滤波电路停止工作；当所述交流电能输入端输入的电压幅值达到设定值时，所述第一整流滤波电路停止工作，所述第二整流滤波电路工作，为所述直流直流变换电路提供输入。
上述第一整流滤波电路包括，第一整流模块和第一有源滤波模块，所述第一整流模块的输入端接受所述交流电能输入，所述第一整流模块的输出端与所述第一有源滤波模块的输入端并联，所述第一有源滤波模块的输出端与所述第二整流滤波电路的输出端并联。
上述第一整流模块为半波整流电路。
上述第一整流模块为全波整流电路。
上述第一有源滤波模块为一升压变换模块。
上述升压变换模块包括，第一电容、第一电感和第一可控开关和第一开关，所述第一电容的两端与所述第一整流模块的输出端并联，同时与所述第一电感和第一可控开关的串联支路并联，所述第一可控开关的两端与所述第一开关和所述第一有源滤波模块的输出端的串联支路并联。
上述第一整流模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管的阴极并联连接后与所述第一电容的输入正端连接，所述第一电容的输入负端与地端连接，所述第一二极管的阳极与交流电能输入端的一端连接，所述第二二极管的阳极与交流电能的输入端的另一端连接。
上述第二整流滤波电路，包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管构成全桥整流电路，所述全桥整流电路的桥臂中点与所述交流电能输入端连接，所述全桥整流电路的两端为所述第二整流滤波电路的输出端。
上述直流直流变换电路为反激变换电路。
本发明还提供一种适配器电源控制方法，其特征在于，包括如下步骤，在前级电路中设置第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，所述第一整流滤波电路和第二整流滤波电路并联，并联的输入端为交流电能输入端，并联的输出端为中间直流端；设置后级直流直流变换电路；检测交流电能输入端的电压，在所述交流电能输入端的电压低于设定值时，控制所述第一整流滤波电路工作，在所述交流电能输入端的电压达到设定值时，控制所述第二整流滤波电路工作；所述后级直流直流变换电路接受所述中间直流端的输入，经过直流变换后输出。
本发明的技术方案可以减小电解电容的用量，提高适配器电源的功率密度，同时能够提高适配器电源在115Vac交流输入和230Vac交流输入时的平均效率和空载损耗。
为让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为已知技术中的适配器电源。
图2为本发明的适配器电源的结构框图。
图3为本发明适配器电源的第一具体实施例。
图4为本发明适配器电源的第二具体实施例。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明适配器电源的结构框图，包括交流电能输入端INPUT、第一整流滤波电路21、第二整流滤波电路22、直流直流变换电路23以及直流输出端OUTPUT，所述第一整流滤波电路21和所述第二整流滤波电路22的输入端并联后连接交流电能输入端INPUT，所述第一整流滤波电路21和所述第二整流滤波电路22的输出端并联后连接中间直流端MID，也即直流直流变换电路23的输入端，当所述交流电能输入端INPUT输入的电压幅值低于设定值时，所述第一整流滤波电路21工作，为所述直流直流变换电路23提供输入，所述第二整流滤波电路22停止工作；当所述交流电能输入端INPUT输入的电压幅值达到设定值时，所述第一整流滤波电路停止工作或者工作于空载模式，所述第二整流滤波电路22工作，为所述直流直流变换电路23提供输入。
如图3所示为本发明一具体实施例，本实施例中所述第一整流滤波电路包括第一整流模块221和第一有源滤波模块222，所述第一整流模块221为半波整流电路，但是本发明并不以此为限，全波整流电路也可在此应用，另外本实施例中以不控整流为例进行说明，全控整流也可作为本实施例的实现形式。所述第一整流模块221包括二极管D7和二极管D8，所述二极管D7和二极管D8的阴极并联，所述二极管D7的阳极与交流电能输入端INPUT的L极连接，所述二极管D8的阳极与交流电能输入端INPUT的N极连接。
所述第一有源滤波模块222为一升压变换模块，本发明优选的使用BOOST电路实现有源滤波和升压的功能，所述有源滤波模块222包括电容C4、电感L2、可控开关Q4和二极管D9，所述电容C4、电感L2、可控开关Q4和二极管D9构成一BOOST电路，所述可控开关Q4导通时，所述电感L2储能，所述开关Q4关断时，所述二极管D9续流，实现升压变换。所述二极管D9也可以使用可控开关替换。所述第一整流模块221将交流电能输入端的INPUT输入的交流电能进行整流后，经所述第一有源滤波模块222进行滤波、或者功率因数校正以及升压后输出至中间直流端MID。
所述第二整流滤波电路31包括一全桥整流电路，所述第二整流滤波电路31包括由二极管D10、D11、D12和D13构成的全桥整流电路。所述全桥整流电路的桥臂中点与交流电能输入端INPUT连接，所述全桥整流电路的桥臂两端与中间直流端MID并联。本实施例中所述第二整流滤波电路31仅包括了一全桥整流电路，但是本发明并不以此为限，请再参考图4，所述第二整流滤波电路41包括第二整流模块411和第二有源滤波模块412，所述第二有源滤波模块412将所述第二整流模块411输出的直流电能进行滤波或功率因数校正或降压变换后输出至中间直流端MID。所述第二有源滤波模块412包括电容C6、可控开关Q6、电感L3和二极管D15，所述电容C6、可控开关Q6、电感L3和二极管D15构成一Buck电路，所述可控开关Q6导通时，所述电感L3储能，所述可控开关Q6关断时，所述电感L3通过二极管D15续流，并向后级直流直流变换电路43传输电能。
本发明后级电路直流直流变换电路43不是本发明的重点研究电路，所示实施例中，图3和图4均为为反激变换电路，包括电容C5、隔离变压器T2、可控开关Q5和二极管D14以及电容C6，所述电容C5为大电解电容，为所述反激变换电路的输入进行滤波，使用本发明的方案所述中间直流端MID的变化范围较小，可以使用较小的电解电容。同时，因为输入范围变化较小，可以优化设计该反激变换电路。所述开关Q5为主控开关，所述变压器T2将原边电能隔离传输到副边，所述二极管D14和电容C6构成一整流滤波电路，所述电容C6的两端为直流输出端OUTPUT。
本发明的适配器电源，使用两个并联的整流滤波电路，其中一个整流滤波电路包含升压变换模块(例如：BOOST变换器)，输入电压Vin：85～115Vac时，升压变换模块(例如：BOOST变换器)工作，将输入电压升压至120V左右；输入电压Vin≥115Vac时，升压变换模块(例如：BOOST变换器)不工作，因此很容易满足相关法规所限定的115Vac和230Vac时的平均效率和空载损耗。
本发明的升压变换模块只在入电压Vin低于115Vac时工作，就不会影响整个电源EMI的性能，同时，后级电路直流直流变换电路的输入电压范围变窄，励磁电感可以变大，EMI的差模干扰降低。
升压变换模块(BOOST变换器)工作在很高的频率，功率级体积很小。此外，后级直流直流变换电路的输入范围变窄，可以实现优化设计以提高整个适配器的效率。
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后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种适配器电源，包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路和直流直流变换电路，所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输入端并联后连接交流电能输入端，所述第一整流滤波电路和所述第二整流滤波电路的输出端并联后连接直流直流变换电路的输入端，其特征在于，所述第一整流滤波电路包括，第一整流模块和第一有源滤波模块，所述第一整流模块的输出端并联第一有源滤波模块，所述第一有源滤波模块具有升压功能，所述第二整流滤波电路包括，第二整流模块，当所述交流电能输入端输入的电压幅值低于设定值时，所述第一整流滤波电路工作，为所述直流直流变换电路提供输入，所述第一整流滤波电路的输出电压大于所述第二整流滤波电路的输出电压，所述第二整流滤波电路停止工作；当所述交流电能输入端输入的电压幅值达到设定值时，所述第一整流滤波电路停止工作，所述第二整流滤波电路工作，为所述直流直流变换电路提供输入，所述第二整流模块，包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管构成全桥整流电路，所述全桥整流电路的桥臂中点与所述交流电能输入端连接，所述全桥整流电路的两端为所述第二整流滤波电路的输出端。
2.如权利要求1所述一种适配器电源，其特征在于，所述第一整流滤波电路包括，第一整流模块和第一有源滤波模块，所述第一整流模块的输入端接受所述交流电能输入，所述第一整流模块的输出端与所述第一有源滤波模块的输入端并联，所述第一有源滤波模块的输出端与所述第二整流滤波电路的输出端并联。
3.如权利要求2所述一种适配器电源，其特征在于，所述第一整流模块为半波整流电路或全波整流电路。
4.如权利要求3所述一种适配器电源，其特征在于，所述第一有源滤波模块为一升压变换模块。
5.如权利要求2所述一种适配器电源，其特征在于，所述第二整流滤波电路还包括第二滤波模块，所述第二整流模块和第二滤波模块串联，所述第二滤波模块的输出端为所述第二整流滤波电路的输出端，所述第二滤波模块为降压变换模块。
6.如权利要求4所述一种适配器电源，其特征在于，所述升压变换模块包括，第一电容、第一电感和第一可控开关和第一开关，所述第一电容的两端与所述第一整流模块的输出端并联，同时与所述第一电感和第一可控开关的串联支路并联，所述第一可控开关的两端与所述第一开关和所述第一有源滤波模块的输出端的串联支路并联。
7.如权利要求6所述一种适配器电源，其特征在于，所述第一整流模块包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管的阴极并联连接后与所述第一电容的输入正端连接，所述第一电容的输入负端与地端连接，所述第一二极管的阳极与交流电能输入端的一端连接，所述第二二极管的阳极与交流电能的输入端的另一端连接。
8.如权利要求6所述一种适配器电源，其特征在于，所述直流直流变换电路为反激变换电路。
9.一种适配器电源控制方法，其特征在于，包括如下步骤，在前级电路中设置第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，所述第一整流滤波电路和第二整流滤波电路并联，并联的输入端为交流电能输入端，并联的输出端为中间直流端，所述第一整流滤波电路包括，第一整流模块和第一有源滤波模块，所述第一整流模块的输出端并联第一有源滤波模块，所述有源滤波模块具有升压功能，所述第二整流滤波电路包括第二整流模块；设置后级直流直流变换电路；检测交流电能输入端的电压，在所述交流电能输入端的电压低于设定值时，控制所述第一整流滤波电路工作，所述第二整流滤波电路停止工作，控制所述第一整流滤波电路的输出电压大于所述第二整流滤波电路的输出电压；在所述交流电能输入端的电压达到设定值时，控制所述第二整流滤波电路工作，所述第一整流滤波电路停止工作；所述后级直流直流变换电路接受所述中间直流端的输入，经过直流变换后输出；设置所述第二整流模块包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管构成全桥整流电路，所述全桥整流电路的桥臂中点与所述交流电能输入端连接，所述全桥整流电路的两端为所述第二整流滤波电路的输出端。
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