CN218733879U - 变换电路和适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变换电路和适配器，其中，变换电路包括：整流单元和滤波稳压单元，整流单元被配置为对输入交流电进行整流；滤波稳压单元包括多个滤波电容，且被配置为根据输入交流电的电压等级调节多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量，以使参与滤波工作的滤波电容对整流后脉动的直流电进行稳压滤波。由此，满足了变换电路在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费，同时降低了对滤波电容的耐压值要求，进而能够减小滤波电容的尺寸，从而提高了变换电路的功率密度，实现了对变换电路的优化。

Description

变换电路和适配器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变换电路和适配器。

背景技术

在整流滤波电路中，为了降低整流后直流电的电压脉动，通常会增加母线电容来进行稳压和滤波，且母线电容的电容值越大，稳压滤波的效果越好；同时，为确保电路安全，母线电容的耐压值需根据输入电压确定，输入电压越大，母线电容的耐压值要求也越高。在输入电压不同的场合下，对母线电容的电容值和耐压值的需求也不同，例如，相比于输入低压场合，输入高压场合可允许的输出电压脉动相对较大，所需的电容电容值相对较小，但对电容的耐压值的要求较高，而低压场合下所需的电容电容值相对较大，对电容的耐压值要求较低。因此，相关技术中一般通过并联多个耐压值较高的电容，以获得高耐压值和高电容值的母线电容，使变换电路能够同时适用于高压场合和低压场合。

该相关技术的弊端在于，由于电容尺寸与电容耐压值、电容值成正比，选用多个耐压值较高的电容并联作为母线电容会使电容尺寸较大，从而使整流电路的功率密度较低，且在高压场合下会产生电容容量浪费。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种变换电路，能够根据输入交流电的电压等级选择合适数量的滤波电容进行稳压滤波，满足了变换电路在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费，同时降低了对滤波电容的耐压值要求，进而能够减小滤波电容的尺寸，从而提高了变换电路的功率密度，实现了对变换电路的优化。

本实用新型的第二个目的在于提出一种适配器。

为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种变换电路，包括：整流单元，整流单元被配置为对输入交流电进行整流；滤波稳压单元，滤波稳压单元包括多个滤波电容，且被配置为根据输入交流电的电压等级调节多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量，以使参与滤波工作的滤波电容对整流后脉动的直流电进行稳压滤波。

根据本实用新型实施例的变换电路，通过在变换电路中设置具有多个滤波电容的滤波稳压单元，使变换电路能够根据输入交流电的电压等级选择合适数量的滤波电容进行稳压滤波，能够满足变换电路在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费，同时降低了对滤波电容的耐压值要求，进而能够减小滤波电容的尺寸，从而提高了变换电路的功率密度，实现了对变换电路的优化。

根据本实用新型的一个实施例，滤波稳压单元还包括可控开关，可控开关的开关状态根据输入交流电的电压等级被配置，以调节多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量。

根据本实用新型的一个实施例，变换电路还包括：电压检测单元，电压检测单元被配置为对输入交流电的电压进行检测，获得电压检测值；控制单元，控制单元与电压检测单元相连，控制单元被配置为根据电压检测值确定输入交流电的电压等级，并根据输入交流电的电压等级配置可控开关的开关状态。

根据本实用新型的一个实施例，可控开关为晶体管。

根据本实用新型的一个实施例，多个滤波电容包括第一滤波电容和第二滤波电容，第二滤波电容与可控开关串联连接后与第一滤波电容并联。

根据本实用新型的一个实施例，第一滤波电容的耐压等级大于第二滤波电容的耐压等级。

根据本实用新型的一个实施例，多个滤波电容包括第一滤波电容和第二滤波电容，第二滤波电容与可控开关并联连接后与第一滤波电容串联。

根据本实用新型的一个实施例，第一滤波电容的耐压等级等于第二滤波电容的耐压等级。

根据本实用新型的一个实施例，变换电路还包括：PFC单元，PFC单元设置在整流单元与滤波稳压单元之间。

根据本实用新型的一个实施例，变换电路还包括：DC/DC转换单元，DC/DC转换单元设置在滤波稳压单元的后端。

为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种适配器，包括前述的变换电路。

根据本实用新型实施例的适配器，通过前述的变换电路，能够满足适配器在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费，同时能够减小适配器的尺寸，从而提高了适配器的功率密度，实现了对适配器的优化。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的变换电路的结构示意图；

图2为根据本实用新型另一个实施例的变换电路的结构示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的滤波稳压单元的结构示意图；

图4为根据本实用新型另一个实施例的滤波稳压单元的结构示意图；

图5为根据本实用新型一个实施例的适配器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例提出的变换电路和适配器。

图1为根据本实用新型一个实施例的变换电路的结构示意图，参考图1所示，该变换电路100包括：整流单元110和滤波稳压单元120。

其中，整流单元110被配置为对输入交流电进行整流；滤波稳压单元120包括多个滤波电容C1～CN，且被配置为根据输入交流电的电压等级调节多个滤波电容C1～CN中参与滤波工作的滤波电容C的数量，以使参与滤波工作的滤波电容C对整流后脉动的直流电进行稳压滤波。

需要说明的是，整流单元110可为不同类型的整流电路，例如，整流单元110可为二极管构成的全桥整流电路，具体这里不作限制。

具体来说，可根据输入交流电的电压大小将输入交流电的电压等级分为低压和高压，在高压场合下，滤波稳压单元120可选取一部分滤波电容C构成高耐压值、低电容值的母线电容(指在变换电路100中用于对整流后直流电进行稳压滤波的所有滤波电容C的等效电容)来对直流电进行稳压滤波，以满足高压场合下变换电路100对母线电容的需求，同时避免在高压场合下的电容容量的浪费；在低压场合下，滤波稳压单元120可通过改变参与滤波工作的滤波电容C数量以构成新的母线电容，降低母线电容的耐压值同时增大母线电容的电容值，从而满足低压场合下对母线电容的需求。

由于电容的尺寸与电容的电容值和耐压值均呈正比，相比于相关技术中通过多个高耐压值的电容并联构成母线电容的方式，本实用新型实施例中，在高压场合下，由多个滤波电容C构成的母线电容无需具有高电容值；在低压场合下，母线电容无需具有高耐压值，故本实用新型实施例可选用低耐压值的电容作为部分滤波电容C，因此，本实施例的变换电路100能够减小部分滤波电容C的尺寸，从而提高变换电路的功率密度。

上述实施例中，通过在变换电路中设置包含多个滤波电容的滤波稳压单元，使变换电路能够根据输入交流电的电压等级选择合适数量的滤波电容进行稳压滤波，满足了变换电路在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费，同时降低了对滤波电容的耐压值要求，进而能够减小滤波电容的尺寸，从而提高了变换电路的功率密度，实现了对变换电路的优化。

在一些实施例中，参考图2所示，滤波稳压单元120还包括可控开关Q，可控开关Q的开关状态根据输入交流电的电压等级被配置，以调节多个滤波电容C1～CN中参与滤波工作的滤波电容C的数量。

进一步的，变换电路100还包括：电压检测单元130和控制单元140。其中，电压检测单元130被配置为对输入交流电的电压进行检测，获得电压检测值；控制单元140与电压检测单元130相连，控制单元140被配置为根据电压检测值确定输入交流电的电压等级，并根据输入交流电的电压等级配置可控开关Q的开关状态。

具体来说，电压检测单元130可通过检测输入交流电的电压来获得电压检测值，并将电压检测值传输到控制单元140中。控制单元140可根据电压检测值来确定输入交流电的电压等级，并根据确定的电压等级配置可控开关Q的开关状态。其中输入交流电的电压等级可分为高压和低压，可通过设置电压临界点来区分高压和低压，例如，当输入交流电的电压大于等于200v时，可确定当前输入交流电的电压等级为高压，当输入交流电的电压小于200v时，可确定当前输入交流电的电压等级为低压。

可控开关Q可以与一个或多个滤波电容C1～CN串联或并联，当控制单元140确定输入交流电的电压等级后，控制单元140可根据预设程序配置可控开关Q的开关状态，使与可控开关Q相连的滤波电容C断路或短路，从而调节多个滤波电容C1～CN中参与滤波工作的滤波电容C的数量，使滤波稳压单元120能够具有合适数量的滤波电容C来对输入交流电进行稳压和滤波。

由此，通过电压检测单元、控制单元和可控开关的配合，实现了根据输入电压大小来调节多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量的功能。

在一些实施例中，可控开关Q为晶体管。

也就是说，可控开关Q可为MOS管、三极管等多种类型的晶体管，由于晶体管具有响应速度快，准确性高、损耗较低等优点，使用晶体管作为可控开关Q可以有效提高滤波稳压单元的响应速度，并降低滤波稳压单元的损耗，从而实现对变换电路的进一步优化。

在一些实施例中，参考图3所示，多个滤波电容C1～CN包括第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，第二滤波电容C2与可控开关Q串联连接后与第一滤波电容C1并联。

进一步的，第一滤波电容C1的耐压等级大于第二滤波电容C2的耐压等级。

具体来说，滤波电容C的耐压等级可与输入交流电的电压等级对应，例如，滤波电容C的高耐压等级表示该滤波电容C的耐压值较高，可适用于高压场合下的变换电路100；低耐压等级表示该滤波电容C的耐压值较低，可适用于低压场合下的变换电路100，第一滤波电容C1的耐压等级大于第二滤波电容C2的耐压等级，也就是说第一滤波电容C1可为高耐压等级，第二滤波电容C2可为低耐压等级。

参考图3所示，当确定输入交流电的电压等级为高压后，可通过控制单元140将可控开关Q配置为断开状态，此时母线电容仅由第一滤波电容C1构成，由于第一滤波电容C1为高耐压等级，因此可以满足高压场合下变换电路100对母线电容的高耐压值需求，确保电路安全；可通过选取合适电容值的电容作为第一滤波电容C1，使此时的母线电容既能满足高压场合下变换电路的高耐压值需求，也不会造成电容容量浪费。

当确定当前输入交流电的电压等级为低压后，可通过控制单元140将可控开关Q配置为闭合状态，此时第一滤波电容C1和第二滤波电容C2并联构成母线电容，母线电容的电容值等于第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的电容值之和，从而满足低压场合下变换电路100对母线电容的高电容值需求；母线电容的耐压等级与第二滤波电容C2相同，为低耐压等级，由于此时输入电压也较小，因此母线电容也不会影响变换电路100安全。

例如，可选取耐压值为400v的电容作为第一滤波电容C1，选取耐压值为200v的电容作为第二滤波电容C2，当输入交流电压大于200v时，可控开关Q断开，此时母线电容由第一滤波电容C1构成，耐压值为400V，能够确保变换电路安全；当输入交流电压小于200v时，可控开关Q闭合，第一滤波电容C1和第二滤波电容C2并联构成的母线电容进行稳压和滤波，由于此时输入电压较小，在变换电路中使用耐压值较低的电容也不会影响电路安全。

本实用新型实施例中，由于采用的第二滤波电容C2仅需要满足低压场合下的变换电路100的耐压值要求，因此可采用低耐压值的电容作为第二滤波电容C2。与高耐压值的电容相比，低耐压值的电容能量密度更高，具有成本优势和体积优势，因此，在稳压滤波单元120中使用低耐压值的电容作为第二滤波电容C2，能够进一步优化产品的成本和提升功率密度。

上述实施例中，通过选取低耐压等级的第二滤波电容与可控开关串联后与高耐压等级的第一滤波电容并联作为母线电容，既能满足不同电压场合下变换电路对母线电容的电容值和耐压值需求，又能进一步优化产品的成本和提升功率密度。

在一些实施例中，参考图4所示，多个滤波电容C1～CN包括第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，第二滤波电容C2与可控开关Q并联连接后与第一滤波电容C1串联。

进一步的，第一滤波电容C1的耐压等级等于第二滤波电容C2的耐压等级。

具体来说，参考图4所示，当确定输入交流电的电压等级为低压后，此时可通过控制单元140将可控开关Q配置为闭合状态，使第二滤波电容C2被短路，此时的母线电容仅由第一滤波电容C1构成，由于此时为低压场合，因此第一滤波电容C1可以为低耐压等级，即可选取低耐压值的电容作为第一滤波电容C1，也不会影响电路安全，同时，可通过选取合适电容值的电容作为第一滤波电容C1满足低压场合下变换电路对母线电容高电容值需求。

当确定输入交流电的电压等级为高压后，可通过控制单元140将可控开关Q配置为断开状态，此时的母线电容由第一滤波电容C1和第二滤波电容C2串联构成，此时，母线电容的电容值比第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的容值都小，但由于高压场合下变换电路100对母线电容的电容值要求不高，因此可满足变换电路100需求；同时，母线电容的耐压值等于第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的耐压值之和，也就是第一滤波电容C1的两倍，可通过选取两个低耐压等级的电容作为第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，使此时的母线电容的耐压等级变为高耐压等级，从而满足高压场合下对母线电容的高耐压值要求。

上述实施例中，通过两个相同耐压等级的电容配合可控开关，满足了变换电路在不同输入电压场合下对母线电容的不同需求，利用串联后的电容耐压值可以叠加的特点，使第一滤波电容和第二滤波电容均可以使用低耐压等级电容，从而进一步优化产品的成本和提升功率密度。

在一些实施例中，参考图2所示，变换电路还包括：PFC单元150，PFC单元150设置在整流单元110与滤波稳压单元120之间。在变换电路中设置PFC电路可以有效提高变换电路的功率因数，从而提高变换电路的整体效率。

进一步的，参考图2所示，变换电路还包括：DC/DC转换单元160，DC/DC转换单元160设置在滤波稳压单元120的后端。

具体来说，DC/DC转换单元160可以为BUCK电路或者BOOST电路，以使滤波稳压单元120输出的直流电转换为合适电压的直流电，以供后续设备使用，从而提高变换电路的适用性。

综上所述，根据本实用新型实施例的变换电路，通过在变换电路中设置包含多个滤波电容的滤波稳压单元，使变换电路能够根据输入交流电的电压等级选择合适数量的滤波电容进行稳压滤波，能够满足变换电路在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，避免了在高压场合下滤波电容的容量浪费；同时，通过使用可控开关与滤波电容串联或并联，利用电容的串联和并联时的电气特性，降低了滤波稳压单元中对滤波电容的耐压值需求，进而能够减小滤波电容的尺寸，从而降低了变换电路的成本，提高了变换电路的功率密度，实现了对变换电路的优化。

在一些实施例中，还提供了一种适配器，参考图5所示，适配器1000包括前述的变换电路100。

根据本实用新型实施例的适配器，通过前述的变换电路，既满足了适配器在不同电压等级下对滤波电容的电容值和耐压值的不同需求，又能够减小适配器的整体尺寸，从而降低了适配器的成本，提高了适配器的功率密度，实现了对适配器的优化。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种变换电路，其特征在于，包括：

整流单元，所述整流单元被配置为对输入交流电进行整流；

滤波稳压单元，所述滤波稳压单元包括多个滤波电容，且被配置为根据所述输入交流电的电压等级调节所述多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量，以使参与滤波工作的滤波电容对整流后脉动的直流电进行稳压滤波。

2.根据权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述滤波稳压单元还包括可控开关，所述可控开关的开关状态根据所述输入交流电的电压等级被配置，以调节所述多个滤波电容中参与滤波工作的滤波电容的数量。

3.根据权利要求2所述的变换电路，其特征在于，还包括：

电压检测单元，所述电压检测单元被配置为对所述输入交流电的电压进行检测，获得电压检测值；

控制单元，所述控制单元与所述电压检测单元相连，所述控制单元被配置为根据所述电压检测值确定所述输入交流电的电压等级，并根据所述输入交流电的电压等级配置所述可控开关的开关状态。

4.根据权利要求2所述的变换电路，其特征在于，所述可控开关为晶体管。

5.根据权利要求2所述的变换电路，其特征在于，所述多个滤波电容包括第一滤波电容和第二滤波电容，所述第二滤波电容与所述可控开关串联连接后与所述第一滤波电容并联。

6.根据权利要求5所述的变换电路，其特征在于，所述第一滤波电容的耐压等级大于所述第二滤波电容的耐压等级。

7.根据权利要求2所述的变换电路，其特征在于，所述多个滤波电容包括第一滤波电容和第二滤波电容，所述第二滤波电容与所述可控开关并联连接后与所述第一滤波电容串联。

8.根据权利要求7所述的变换电路，其特征在于，所述第一滤波电容的耐压等级等于所述第二滤波电容的耐压等级。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的变换电路，其特征在于，还包括：

PFC单元，所述PFC单元设置在所述整流单元与所述滤波稳压单元之间。

10.根据权利要求9所述的变换电路，其特征在于，还包括：

DC/DC转换单元，所述DC/DC转换单元设置在所述滤波稳压单元的后端。

11.一种适配器，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的变换电路。

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