TWI381624B - Power conversion architecture - Google Patents

Description

電力轉換架構

一種電力轉換架構，係提供一驅動電力供照明設備工作之電路。

電子設備與電源連接後，若輸入電力電壓相位與電流相位相差過大時大部份的功率將儲存在電容或電感性元件上，造成實際功率(輸出之功率)低於輸入功率，為了提供高效率的輸出以及降低無效功率的比例，現今的電源供應裝置都裝設有一功因校正電路以調整輸入電力的電壓相位與電流相位，當電壓相位與電流相位趨近於一致時即可產生較高的實際功率，該功因校正電路分為主動式與被動式，其中主動式的功因校正電路主要包含一控制單元、一切換開關以及一儲能線圈，透過該控制單元決定該切換開關的導通時序，以改變該儲能線圈的電流導通週期，因而通過該功因校正電路的輸入電力即可被調變為功率因素接近1(電壓與電流相位完全相同時功率因素為1)；習知照明設備因缺乏前述的功因校正電路而用電效率較低，因而現今所強調的「省電燈具」大多透過一電子式安定器電路提供功率因素高之電力，其中該電子式安定器包含了一功因校正電路調整電流與電壓的相位差，以及一變壓器或換流器轉換電流或電壓之大小以提供燈泡工作，上述之習知創作如中華民國專利公開編號第200701295號的「具有連續電流式功因修正器之電子式安定器」，其電路架構即包含了一功因修正器以及一換流器；另一先前創作如中華民國專利證書第 M312155號的「用於高壓氣體放電燈之電子式安定器」，於該先前創作的圖示中揭示一種包含功率因素改正電路的電子式安定器，該電子式安定器之輸入電力透過該功率因素改正電路後，經過一全橋驅動電路整流後由一升壓電路輸出；然而，上述習知電路經過該功因校正電路後皆需透過一變壓器(換流器)或升降壓電路再次轉換電壓或電流大小，不僅增加了損耗，元件數量亦較多(可能為二級或三級電路)，連帶產生體積較大、成本較高之結果。

為了改善習知電路中該電子式安定器皆需透過一變壓器或升降壓電路提供輸出，造成體積、損耗過大之缺失，本發明之目的即在於提供一種電路架構可減少電力轉換之損耗與體積，進而提高效率、降低成本。

本發明為一種電力轉換架構，其中該電力轉換架構包含一功因校正電路，該功因校正電路具有一儲能線圈、一切換開關以及一升壓控制單元，其中該升壓控制單元驅動該切換開關截止與導通，以改變流經該儲能線圈之電流週期以調變流經電流之相位，而至少設一感應線圈耦合於該儲能線圈以感應產生該驅動電力，且該感應線圈與該儲能線圈之匝數比決定該驅動電力大小，亦即藉由該感應線圈直接由該儲能線圈感應該驅動電力，該驅動電力之大小可由改變該感應線圈與該儲能線圈之匝數比決定，使該感應線圈可感應功率因素高之電力，且可直接輸出額定之電壓供應該照明設備，再者，上述之電路 架構較習知電路簡化，至少省略一變壓器(換流器)與對應該變壓器之切換電路，綜合上述之特點，達到減少電力轉換之損耗與體積，進而提高效率、降低成本之優點。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1，該圖所示為本發明之電路架構圖，本發明為一種電力轉換架構，係提供一驅動電力供照明設備工作之電路，該電路前端取得一輸入電力，透過一濾波單元1後送至一功因校正電路2，該功因校正電路2包含一儲能線圈23、一切換開關22以及一升壓控制單元21，該升壓控制單元21係產生一脈波訊號驅動該切換開關22截止與導通，藉此改變流經該儲能線圈23之電流週期以調變流經電流之相位，其中該功因校正電路2並不限定工作於非連續電流模式(DCM)或連續電流模式(CCM)，該切換開關22藉由控制電流通過該儲能線圈23之週期而令電壓逐步上升至一預定之位準(以一般電源供應器為例，大約會升壓至380V以上)，然而該功因校正電路2透過切換與升壓來調變電力相位之原理為該技術領域具有一般知識者所習知的，故不再贅述；而本發明電力轉換架構其特徵在於設置至少一感應線圈3耦合於該儲能線圈23以感應產生該驅動電力，該感應線圈3可透過一鐵芯與該儲能線圈23耦合，且該感應線圈3與該儲能線圈23之匝數比可決定該驅動電力大小，由於已可由該感應線圈3產生輸出 之驅動電力，該驅動電力的大小可透過設定該感應線圈3與該儲能線圈23之匝數比決定，因此不需再另外設置一變壓器以及控制該變壓器運作的相關電路，與習知電路架構相比較，一個驅動電路可能因為電壓、電流的轉換與隔離而形成3級或4級電路，然而透過該功因校正電路2直接感應該驅動電力，可省略變壓器，進而可簡化為較單純的2級或3級電路；綜上所述，該架構達到的效果為：直接由該功因校正電路2感應產生功因較高之電力、可減少一變壓器與其控制電路的體積、成本與損耗；上述之感應線圈3更可連接一整流單元4以調變該驅動電力，經過整流後可將該驅動電力調變為直流之電力，如此該整流單元4後端連接之照明設備5可包含至少一發光二極體群，由該驅動電力點亮該發光二極體群，另，該感應線圈3與該照明設備5間可設置一電力檢測單元6，該電力檢測單元6依據該驅動電力而產生一回授訊號，該回授訊號透過一耦合元件7送至該升壓控制單元21以利控制。

請參閱圖2，該圖所示為本發明之另一實施例，該感應線圈3更可連接一反流器8以調變該驅動電力，該反流器8可將該驅動電力調變為交流，其中該反流器8工作原理為該技術領域具有通常知識者所習知，不再贅述，該反流器8後端連接之照明設備5則包含至少一放電燈管，該反流器8將該驅動電力調變為交流之電力後可點亮該照明設備5之放電燈管。

綜上所述，本發明可用較小的電路體積同樣產生驅動電力推動照明設備5，且由於減少了電子元件，可進一步減 少電路的損耗，提高整體電路之用電效率。

雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明中，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

綜上所述，本發明較習知之創作增進上述功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧濾波單元

2‧‧‧功因校正電路

21‧‧‧升壓控制單元

22‧‧‧切換開關

23‧‧‧儲能線圈

3‧‧‧感應線圈

4‧‧‧整流單元

5‧‧‧照明設備

6‧‧‧電力檢測單元

7‧‧‧耦合元件

8‧‧‧反流器

圖1為本發明一實施例電路方塊圖。

圖2為本發明另一實施例電路方塊圖。

1‧‧‧濾波單元

2‧‧‧功因校正電路

21‧‧‧升壓控制單元

22‧‧‧切換開關

23‧‧‧儲能線圈

3‧‧‧感應線圈

4‧‧‧整流單元

5‧‧‧照明設備

6‧‧‧電力檢測單元

7‧‧‧耦合元件

Claims (6)

1. 一種電力轉換架構，其中該電力轉換架構包含一自一濾波單元取得一輸入電力的功因校正電路，該功因校正電路具有一儲能線圈、一切換開關以及一升壓控制單元，其中該升壓控制單元驅動該切換開關截止與導通，以改變流經該儲能線圈之電流週期以調變流經電流之相位，其特徵在於：至少一感應線圈耦合於該儲能線圈以感應產生一驅動電力供照明設備工作，且該感應線圈與該儲能線圈之匝數比決定該驅動電力大小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電力轉換架構，其中感應線圈更連接一整流單元以調變該驅動電力。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電力轉換架構，其中該整流單元後端連接之照明設備包含至少一發光二極體群。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電力轉換架構，其中該感應線圈更連接一反流器以調變該驅動電力。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電力轉換架構，其中該反流器後端連接之照明設備包含至少一放電燈管。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電力轉換架構，其中該感應線圈與該照明設備間設置一電力檢測單元，該電力檢測單元依據該驅動電力而產生一回授訊號，該回授訊號透過一耦合元件送至該升壓控制單元。