专利名称：电压调节电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电压调节电路，所述电压调节电路包括用于接收AC电压并且用于产生整流的AC电压的整流器，以及包括与所述整流的AC电压并联连接的电容器，用于提供负载上的DC电压。
背景技术：
开关模式电源通常由整流电源电压驱动。相对简单的全桥二极管整流器之后是平滑电容器(通常是电解电容器或者“elcap”)，该整流器产生等于正弦电源电压的峰值的整流电源。由于不同地区电源电压的变化(在很多国家为110Vac或者230Vac)，在这种整流电路之后的电源必须能够处理显著的输入电压变化。
对于常规回扫转换器，通常没有问题，但是存在大组电源拓扑(例如，所谓的共振电源)，当操作完全的电源时，它展示出麻烦的特性。例如，流过转换器的盲电流量达到如此高的水平，以至于效率被削减到低水平，并且与功率有关的组件必须很大。
为了解决这个问题，可以利用所谓的电压双电路。在230v的国家中，整流器充当常规的整流器。在110v的国家中，整流器被重新配置为倍压器。后者可以通过工厂内的简单电线或者外部开关来完成。虽然固定配线不允许改变设置，但是额外的开关比较昂贵并且引入选择错误电压的风险。另外的选择是利用电子开关(通常是三端双向可控硅开关)自动选择电压，它必须被通常以IC形式的一些电子设备控制。这种类型的解决方案昂贵并因此很少被使用。
发明内容
本发明的一个目的是克服这个问题，并且提供电压调节电路，该电路廉价且实现简单，并且能够驱动不同的电源拓扑(包括共振电源)。
利用引言提及的电压调节电路可以实现这个和其他目的，所述电压调节电路还包括在整流器和电容器之间提供的单向电流开关，以及包括控制块，所述控制块被设置用于在整流AC电压的负斜率期间的选定时刻上激活所述开关以便所述DC电压不超过预定的极限电压。
通过控制整流电源所提供的电压，所述DC电压可以被调节到任意预先设定的值(低于AC电源峰值)。针对不同电源输入峰值电压，并且在宽范围的负载变化的情况下，本发明的稳压器将保证期望恒定的DC负载电压值。由此可以更优化或者甚至不调节由这个电压驱动的转换器。
本发明的基本原理是把标准整流器电桥和单向电流导电开关组合起来。所述开关被接通的时刻将确定电容器上的DC电压。重要的是，仅仅在整流电源的下降斜率接通开关，因为否则在高电源时将在电容器上出现太高的电压。应该注意的是，电流导电开关只有当其电流恢复为零的时候才被切断。
本发明提供简单并且价廉的方法来提供输入电源调节，从而减少了使用谐振转换器带来的问题。谐振转换器的使用又可以导致更高效、更小和更高性价比的电源，尤其用于较大的功率(例如，音频电源和(LCD)TV)。
控制块可以被设置用来接收AC电压或者整流AC电压的其中一个以及负载上的电压，以便基于这些电压电平来控制所述开关。通过电压电平的反馈和前馈，可以获得对所述DC电压的非常满意控制。
根据一个优选实施例，控制块包括用于产生整流AC电压的比例版本的装置，用于产生负载电压的比例版本的装置，用于通过对参考电压和所述比例负载电压之差进行积分而产生补偿信号的装置，用于比较所述补偿信号和所述比例整流AC电压的装置，以及用于每当所述比例整流AC电压下降低于所述补偿信号时激活所述开关的装置。
这个实施例提供了本发明的实际实现方式，容易意识到，例如利用多个运算放大器来实现。用于产生补偿信号的装置可以包括比例-积分器。
整流器可以是二极管电桥整流器，其通常是被用作整流AC电源的元件。电流导电开关可以是晶闸管，其相对便宜并且实现简单。
现在参考附图，将更加详细地描述本发明的这个和其他方面，所述附图示出了本发明的当前优选实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的电压调节电路的示意性框图。
图2是整流电源电压图，其说明了为了获得所需的DC电压何时接通图1中的开关。
图3是图1中的电压调节电路的更详细电路图。
具体实施例方式
本发明可以用图1中所示的基本设计来实现。所述电路包括AC电源1，其连接到整流器，例如二极管整流器电桥2。整流电压Vrec经由电流导电开关(例如，晶闸管4)连接到“平滑”电容器(例如，电解电容器3)，并且所述电容器给负载5提供DC电压，Vdc。所述开关被控制块6控制，所述控制块6连接到所述电源电压Vmains和负载上的电压Vdc，并且提供控制信号，用于响应这些电压值切换所述开关。
每次整流的电源电压Vrec在它的下降斜率通过所期望的极限电压Vlim(如图2中的参考数字7示出)时，所述控制块6被用来接通晶闸管4。结果，从这一时刻起电解电容器(elcap3)连接到所述整流电源，直到所述整流电源电压Vrec下降到零，在这点上没有电流流过晶闸管并且因此切断。换句话说，所述电解电容器(elcap3)反复地连接到在所述极限电压Vlim和零之间变化的电压，并且将产生平滑的DC电压VDC，其近似等于极限电压Vlim。这个极限明显地可以在任何低于整流电源峰值电压的电平处加以选择。
在图3中，示出了图1中的更详细电路图。电源1、整流器电桥2、电解电容器3、晶闸管4和负载5与图1中的相应参考标记相同，而剩余的元件全都涉及图1中的控制块6。
与电源电压Vmains并联连接的差分测量电路11提供与电源电压成比例的正弦信号12，并且这个信号在整流器13内被整流以产生信号14，所述信号14是所述整流器电桥2提供的整流电源Vrec的比例版本。与电路11类似，第二差分测量电路16在负载5上被并联连接，并且提供与负载上的电压VDC成比例的信号17。所述比例信号17在补偿器18中与参考电压Vref相比较，以产生补偿信号19，当信号17小于Vref时，所述补偿信号19增加，并且当信号17大于Vref时，补偿信号19减少。所述补偿器是比例-积分补偿器。
比较器20将所述比例的整流电源14与所述补偿信号19相比较，并且产生交变输出21。这个输出21连接到控制逻辑块22，所述控制逻辑块被设置用于在所述输出21的负极侧产生触发信号23(几微秒长的电压脉冲)，也就是说，在所述比例的整流电源14下降低于所述补偿信号19的时刻产生触发信号23。这保证了仅仅在所述电源电压的峰值已经出现后产生所述触发信号23。
这些脉冲23被施加到辅助开关(在此为晶体管24)的栅极，所述辅助开关允许从辅助电压源25通过晶闸管4的栅极汲取电流。所述触发电流通过额外的阻抗(例如，连接于晶体管24和晶闸管4之间的电阻26)可以被限制为精确值。应该注意，控制电路浮接(高阻抗)到功率电路。因此，虽然所述电压源25固定地连接于晶闸管栅极，但是当开关24关闭时，仅仅产生通过晶闸管的电流(因而激活晶闸管)。
图3中的电路确保以受控的方式将功率从所述电源1经由二极管整流器2传送到负载5。所述电子开关(晶闸管4)将调节要传送给负载5的必需功率，并且由此保持所述负载上的DC电压为恒定电平。
本领域的技术人员应该意识到，本发明绝不限于以上所述的优选实施例。相反的，在所附权利要求的范围内可以进行很多修改和变化。例如，块11、13、16、18和20可以通过不同的方式实现，其中所述块11、13、16、18和20已经通过运算放大器进行了说明。
权利要求
1.一种电压调节电路，所述电压调节电路包括用于接收AC电压(Vmains)和用于产生整流AC电压(Vrec)的整流器(2)，以及包括与所述整流AC电压并联连接的电容器(3)，所述电容器用于提供负载(5)上的DC电压(VDC)，其特征在于在所述整流器(2)和电容器(3)之间提供单向电流开关(4)，并且控制块(6)被设置用于在整流AC电压(Vrec)的负斜率期间的选定时刻(7)上激活所述开关(4)以便所述DC电压(VDC)不超过预定的极限电压(Vlim)。
2.根据权利要求1的电压调节电路，其中所述控制块(6)被设置用于接收所述AC电压(Vmains)或者所述整流AC电压(Vrec)以及所述负载上的电压(VDC)，以便基于这些电压电平控制所述开关。
3.根据权利要求2的电压调节电路，其中所述控制块包括装置(11，13)，用于产生所述整流AC电压(Vrec)的比例版本(14)，装置(16)，用于产生所述负载电压(VDC)的比例版本(17)，装置(18)，用于通过对参考电压(Vref)和所述比例负载电压(17)之差进行积分来产生补偿信号(19)，装置(20)，用于比较所述补偿信号(19)和所述比例整流AC电压(14)，以及装置(22，24，25，26)，用于每当所述比例整流AC电压(14)下降低于所述补偿信号(19)时激活所述开关(4)。
4.根据权利要求3的电压调节电路，其中用于产生整流电源和负载电压的比例版本的所述装置(11，13，16)包括一个或者多个运算放大器。
5.根据权利要求3的电压调节电路，其中用于产生补偿信号的所述装置(18)包括比例-积分器。
6.根据前面任一权利要求的电压调节电路，其中所述整流器(2)是二极管电桥整流器。
7.根据前面任一权利要求的电压调节电路，其中所述单向电流开关(4)是晶闸管。
全文摘要
电压调节电路包括用于接收AC电压(V
文档编号H02M1/10GK1943098SQ200580011083
公开日2007年4月4日 申请日期2005年4月6日 优先权日2004年4月13日
发明者P·J·M·施密特, J·L·杜瓦蒂 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司