专利名称：一种电源转换器的制作方法
技术领域：
一种电源转换器技术领域[0001]本实用新型涉及一种电子电路，更具体地说，本实用新型涉及一种电源转换器。
背景技术：
[0002]现代消费类电子的典型应用电路一般运行在低压电源下。因此需要将市电转换为符合相应要求的电压。[0003]图1所示为现有将市电转换为低压电源的线性电源转换器10的电路结构示意图。如图1所示，线性电源转换器10包括整流桥、电阻、齐纳二极管和电容。该线性电源转换器10结构简单，但其上的电阻、齐纳二极管的功率损耗大，使得效率较低。[0004]图2所示为现有将市电转换为低压电源的开关电源转换器20的电路结构示意图。如图所示，开关电源转换器20包括整流桥、输入电容、开关器件、二极管、电感和输出电容，其中开关器件由PWM (脉冲宽度调制)模块控制。但对一个普通的低压偏置电路来说，PWM模块显得过于复杂。[0005]图3所示为现有将市电转换为低压电源的降压变压器电源转换器30的电路结构示意图。由于采用了变压器，降压变压器电源转换器30体积大、成本高，不适合很多应用电路。实用新型内容[0006]因此本实用新型的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的电源转换器。[0007]为实现上述目的，根据本实用新型的实施例，提出了一种电源转换器，包括:输入端口，用以接收交流输入信号；整流器，耦接至输入端口以接收交流输入信号，所述整流器基于所述交流输入信号提供整流信号；低压端口，用以提供低压信号；储能电容，耦接在低压端口和参考地之间；第一高压功率器件，耦接至整流器以接收整流信号；功率开关，与所述第一高压功率器件串联，用以阻止或者传递所述整流信号至低压端口 ；以及控制器，具有第一输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接表征整流信号电压大小的线电压采样信号，并基于所述线电压采样信号，所述控制器在其输出端子提供控制信号，用以控制功率开关。[0008]根据本实用新型的实施例，还提出了一种电源转换器，包括:第一输入端口、第二输入端口，用以接收交流输入信号；低压端口，用以提供低压信号；第一整流器，耦接至第一输入端口用以接收交流输入信号，所述第一整流器基于所述交流输入信号提供第一半波整流信号；第二整流器，耦接至第二输入端口用以接收交流输入信号，所述第二整流器基于所述交流输入信号提供第二半波整流信号；第一智能电压模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一整流器以接收第一半波整流信号，其第二输入端子接参考地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；第二智能电压模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二整流器以接收第二半波整流信号，其第二输入端子接地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；储能电容，耦接在低压端口和参考地之间；其中所述第一智能电压模块包括:第一高压功率器件，耦接至整流器以接收整流信号；功率开关，与所述第一高压功率器件串联，用以阻止或者传递所述整流信号至低压端口 ；以及控制器，具有第一输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接表征整流信号电压大小的线电压采样信号，并基于所述线电压采样信号，所述控制器在其输出端子提供控制信号，用以控制功率开关。[0009]根据本实用新型各方面的上述电源转换器，电路结构简单、成本低廉。
[0010]图1所示为现有将市电转换为低压电源的线性电源转换器10的电路结构示意图；[0011]图2所示为现有将市电转换为低压电源的开关电源转换器20的电路结构示意图；[0012]图3所示为现有将市电转换为低压电源的降压变压器电源转换器30的电路结构示意图；[0013]图4a为根据本实用新型一实施例的电源转换器100的结构示意图；[0014]图4b为根据本实用新型一实施例的电源转换器200的结构示意图；[0015]图4c为根据本实用新型一实施例的电源转换器300的结构示意图；[0016]图5为根据本实用新型一实施例的电源转换器400的结构示意图；[0017]图6为图5所示电源转换器400的整流信号VD。和低压信号Vs的波形示意图；[0018]图7为根据本实用新型一实施例的电源转换器500的结构示意图；[0019]图8为图7所示电源转换器500的交流输入信号AC和低压信号Vs的时序波形示意图；[0020]图9为根据本实用新型一实施例的电源转换器600的结构示意图；[0021]图10为根据本实用新型一实施例的电源转换器700的结构示意图；[0022]图11为根据本实用新型一实施例的电源转换器800的结构示意图；[0023]图12为图11所示电源转换器800的交流输入信号Va。、整流信号VD。和脉宽调制信号Ve的时序波形示意图；[0024]图13为前馈脉宽调制下的全波模式电源转换器的交流输入信号Va。、整流信号Vdc和脉宽调制信号Ve的时序波形示意图；[0025]图14为根据本实用新型一实施例的电源转换器1000的结构示意图；[0026]图15为根据本实用新型一实施例的电源转换器1100的结构示意图；[0027]图16为根据本实用新型一实施例的图14/图15电源转换器1000/1100中的有源放血单元的结构示意图；[0028]图17为根据本实用新型另一实施例的图14/图15所示电源转换器1000/1100中的有源放血单元的结构示意图；[0029]图18为根据本实用新型一实施例的电源转换器1200的结构示意图；[0030]图19为根据本实用新型一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路1209的结构不意图；[0031]图20为图18所示电源转换器1200的交流输入信号Va。、整流信号VD。，低压信号Vs和流过功率开关的电流Is在流过功率开关的电流Is小于其最大电流容量下的时序波形示意图；[0032]图21为图18所示电源转换器1200的交流输入信号Va。、整流信号VD。，低压信号Vs和流过功率开关的电流Is在流过功率开关的电流Is达到其最大电流容量下的时序波形示意图；[0033]图22为根据本实用新型另一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路的结构示意图1209-1 ；[0034]图23为根据本实用新型又一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路的结构示意图1209-2。[0035]其中，各附图中相似的附图标记代表相同或相似的电路结构/功能。
具体实施方式
[0036]下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。[0037]在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。[0038]图4a为根据本实用新型一实施例的电源转换器100的结构示意图。如图4a所示，电源转换器100包括:输入端口，用以接收交流输入信号AC (市电)；整流器101，耦接至输入端口以接收交流输入信号AC，所述整流器101基于所述交流输入信号AC提供整流信号Vdc ;低压端口，用以提供低压信号Vs ;智能电压模块110，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至整流器101以接收整流信号vD。，其第二输入端子接参考地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；储能电容107，耦接在低压端口和参考地之间；其中所述智能电压模块110包括:第一高压功率器件102，耦接至整流器101以接收整流信号Vdc ;功率开关103，与所述第一高压功率器件102串联，所述功率开关103和所述第一高压功率器件102用以阻止或者传递所述整流信号VD。至低压端口 ；控制器106，具有第一输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接表征整流信号电压大小的线电压采样信号Vlim，并基于所述线电压采样信号VliM，所述控制器106在其输出端子提供控制信号，用以控制功率开关103。[0039]在图4a所示实施例中，第一高压功率器件102两端的电压值不是很高，所述线电压采样信号Vlim直接由第一高压功率器件102提供。[0040]在一个实施例中，整流器101包括二极管或者桥式整流器。所述二极管可以被集成。[0041]在一个实施例中，第一高压功率器件102包括场效应管(JFET)、结型场效应晶体管(JFET)或任意耗尽型器件。该高压功率器件吸收绝大部分的电压降，而只传递其最大夹断电压。[0042]在一个实施例中，功率开关包括N沟道金属氧化物场效应晶体管、P沟道金属氧化物场效应晶体管、三极管，等等。[0043]图4b为根据本实用新型一实施例的电源转换器200的结构示意图。图4b所示电源转换器200与图4a所示电源转换器100的电路结构相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，图4b所示电源转换器200中，其智能电压模块210进一步包括:第二高压功率器件204，耦接至整流器201以接收整流信号VD。，并基于所述整流信号VD。，第二高压功率器件204提供表征整流信号电压大小的线电压采样信号VliM。[0044]在某些情况下，低压信号Vs的最大值需要限定在一定范围。因此，有必要对低压输出进行反馈。图4c为根据本实用新型一实施例的电源转换器300的结构示意图。图4c所示电源转换器300与图4a所示电源转换器100的电路结构相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，图4c所示电源转换器300中，其智能电压模块310进一步包括:低压输出反馈单元305，耦接至低压端口以接收低压信号\，并基于所述低压信号Vs，提供反馈信号VFB。同时，控制器306包括耦接至所述低压输出反馈单元305接收反馈信号的第二输入端子，所述控制器306基于线电压采样信号Vlim和反馈信号Vfb，提供控制信号。在本实施例中，线电压采样信号Vlim可由如图4a所示第一高压功率器件提供。但在其他实施例中，线电压采样信号Vlim可由如图4b所示的第二高压功率器件提供。[0045]在一个实施例中，第一高压功率器件和第二高压功率器件各自包括连接至参考地的控制端子。智能电压模块控制整流信号从整流器至低压端口的电流通路。储能电容307上存储的电荷用于给负载供电或被输送至后级电路。[0046]当电源转换器300在运行时，输入交流信号AC经由整流器301被转化为整流信号Vdc ;随后整流信号VD。被输送至第一高压功率器件302。在第一高压功率器件302选取结型场效应晶体管的情况下，当整流信号小于第一高压功率器件302的夹断电压Vp时，第一高压功率器件302的源极电压跟随其漏极电压；相应地，储能电容307上的低压信号Vs跟随整流信号VD。。考虑到实际器件的非理性特性(如第一高压功率器件302和功率开关303的压降、储能电容所能稳压的范围等因素)，低压信号\可能不完全跟随整流信号VDC。当整流信号大于第一高压功率器件302的夹断电压时，第一高压功率器件302的源极电压被箝位在其夹断电压VP。相应地，储能电容307上的低压信号Vs也被箝位在第一高压功率器件302的夹断电压VP。[0047]整流信号VD。和低压信号Vs均被监测。当线电压采样信号Vlim和反馈信号Vfb均在电源转换器300正常运行所设定的范围内，如线电压采样信号Vlim表征整流信号VD。高于给定阈值VP1，则控制器306将功率开关303闭合导通。当线电压采样信号Vline表征整流信号Vdc超出电源转换器300正常运行所设定的范围，则智能电压模块310阻止整流信号Vdc被输送至低压端口。当反馈信号Vfb表征低压信号Vs超出设定的最大电压，则智能电压模块310也阻止整流信号被输送至低压端口。当功率开关303被闭合导通时，储能电容307被充电，电源转换器300的负载/后级电路由整流信号VD。供电；当功率开关303被断开时，储能电容307给电源转换器300的负载/后级电路供电。也就是说，电源转换器300给整流信号Vdc设定了有效电压窗口 “(TVP”或“VP广V/’。即电源转换器300给交流输入信号AC设定了有效电压窗口。当交流输入信号AC的电压值在所述有效电压窗口内，交流输入信号AC经由整流器301、智能电压模块310被输送至低压端口 ；当交流输入信号AC的电压值在所述有效电压窗口之外，电源转换器300阻止交流输入信号AC被输送至低压端口，并由储能电容307给负载/后级电路供电。[0048]在一个实施例中，功率开关303被控制工作在恒定导通时间控制模式下。当线电压采样信号Vlim表征整流信号VD。超过阈值Vp1时，功率开关303被控制导通闭合恒定的时间。在一个实施例中，功率开关303被控制工作在滞环控制模式或者PWM控制模式下，如固定脉宽PWM控制或者线电压前馈PWM控制。在线电压前馈PWM控制中，脉冲宽度随着整流信号的增大而变窄，随着整流信号的减小而变宽。这些控制方式可以使电源转换器获得更宽的有效电压窗口而无需带来额外的功率损耗。[0049]图5为根据本实用新型一实施例的电源转换器400的结构示意图。图5所示电源转换器400与图4a所示电源转换器100的电路结构相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，图5所示电源转换器400进一步包括:电压偏置单元408，耦接在第一高压功率器件402的控制端和参考地之间。其中电压偏置单元408的偏置电压可被设定，在一个实施例中，其偏置电压为V1。[0050]电源转换器400的运行过程与电源转换器100/200/300相似。在第一高压功率器件402选取结型场效应晶体管的情况下，当整流信号VD。小于第一高压功率器件402的夹断电压Vp加电压偏置单元408的偏置电压V1时，第一高压功率器件402的源极电压跟随其漏极电压。因此，电源转换器400对整流信号的有效电压窗口为“VP广(VZV1) ”或者Hvv1) ”。[0051]图6为图5所示电源转换器400的整流信号VD。和低压信号Vs的波形示意图。如图6所示，当整流信号Vdc在有效电压窗口 “VP广(VAV1) ”之内，低压信号Vs增大；当整流信号VD。在有效电压窗口 “VP广(VAV1) ”之外，低压信号Vs减小。[0052]如图6所示，整流信号Vdc为半波信号，也即，电源转换器100/7200/300/400运行在半波模式。但本领域技术人员应当意识到，电源转换器也可运行在全波模式，或运行在多相系统(如3相系统)。[0053]图7为根据本实用新型一实施例的电源转换器500的结构示意图。如图7所示，电源转换器500包括:第一输入端口、第二输入端口，用以接收交流输入信号AC ;低压端口，用以提供低压信号Vs ;第一整流器501，耦接至第一输入端口用以接收交流输入信号AC，所述第一整流器501基于所述交流输入信号提供第一半波整流信号；第二整流器502，耦接至第二输入端口用以接收交流输入信号AC，所述第二整流器502基于所述交流输入信号提供第二半波整流信号；第一智能电压模块503,具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一整流器501以接收第一半波整流信号，其第二输入端子接参考地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；第二智能电压模块504，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二整流器502以接收第二半波整流信号，其第二输入端子接地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；储能电容507，耦接在低压端口和参考地之间。[0054]在本实施例中，第一智能电压模块503和第二智能电压模块504的输出端子耦接在一起，用以提供低压信号\。但本领域的技术人员应当意识到，3个或3个以上的智能电压模块可以并联耦接在一起，以提高电源转换器的功率容量。[0055]在一个实施例中，第一整流器501和第二整流器502包括二极管，所述二极管可以被集成。但本领域的技术人员应当意识到，第一整流器501和第二整流器502也包括桥式整流器。[0056]在一个实施例中，第一智能电压模块503和第二智能电压模块504的电路结构与图4a所不的智能电压模块110相似。在另一个实施例中，第一智能电压模块503和第二智能电压模块504的电路与图4b所示的智能电压模块210或者图4c所示的智能电压模块310相似。[0057]在电源转换器500在运行时，当输入交流信号AC为正电压(即当第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压)时，第一整流器501处于工作状态,第一智能电压模块503控制第一半波整流信号从第一整流器501至低压端口的电流通路。当输入交流信号AC为负电压(即当第一输入端口的电压小于第二输入端口的电压)时，第二整流器502处于工作状态，第二智能电压模块504控制第二半波整流信号从第二整流器502至低压端口的电流通路。[0058]在一个实施例中，电源转换器500进一步包括耦接交流输入信号的整流桥，所述整流桥将交流输入信号整流后将其输送至高压直流母线。因此，智能电压模块可以被方便地与不同电压水平的供电系统结合。[0059]图8为图7所示电源转换器500的交流输入信号AC和低压信号Vs的时序波形示意图。[0060]在一个实施例中，低压信号可能呈现一定的脉动，为减小低压信号的脉动，所述电源转换器可能进一步包括一稳压器。[0061 ] 图9为根据本实用新型一实施例的电源转换器600的结构示意图。如图9所示，所述电源转换器600包括:输入端口，用以接收交流输入信号AC (市电)；整流器601，耦接至输入端口以接收交流输入信号AC，所述整流器601基于所述交流输入信号AC提供整流信号Vdc ;低压端口，用以提供低压信号Vs ;输出端口，用以提供输出电压\ ;智能电压模块602，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至整流器601以接收整流信号VD。，其第二输入端子接参考地，其输出端子耦接至所述低压端口 ；储能电容603，耦接在低压端口和参考地之间，用以存储能量；稳压器604，具有第一端子、第二端子和输出端子，其第一端子耦接至低压端口以接收低压信号\，其第二端子连接参考地，其输出端子耦接至输出端口 ；以及输出电容605，耦接在输出端口和参考地之间，以提供所述输出电压Vo。[0062]在一个实施例中，所述稳压器604包括开关模式稳压器或者低压差稳压器LD0。[0063]图9所示电源转换器600运行于半波模式。但本领域的技术人员应当意识到，电源转换器也可运行于全波模式。[0064]图10为根据本实用新型一实施例的电源转换器700的结构示意图。电源转换器700的运行原理与图7所示电源转换器500相似，与图7所示电源转换器500不同的是，电源转换器700的低压信号通过稳压器706和输出电容707被进一步调节，以得到输出电压V[0065]图11为根据本实用新型一实施例的电源转换器800的结构示意图。图11所示电源转换器800的电路结构与图4a所示电源转换器100相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，电源转换器800进一步包括耦接至智能电压模块802的线脉宽调制单元804。[0066]在一个实施例中，智能电压模块802的电路结构与图4a所示的智能电压模块110相似，其中线脉宽调制单元耦接至控制器，以使控制器输出脉宽调制信号(Ve)至功率开关。[0067]图12为图11所示电源转换器800的交流输入信号Va。、整流信号VD。和脉宽调制信号Ve的时序波形示意图。[0068]在一个实施例中，线脉宽调制单元被前馈脉宽调制单元所取代，以增大电源转换器的有效电压窗口。图13为前馈脉宽调制下的全波模式电源转换器的交流输入信号VA。、整流信号和脉宽调制信号Ve的时序波形示意图。[0069]从以上各实施例可以看出，本实用新型提出的电源转换器，在其交流输入信号的电压值很高时，通过高压功率器件吸收绝大部分的电压降，而只传递高压功率器件的最大夹断电压，以得到需要的低压信号。该电路结构简单，成本低廉。[0070]在现实世界中，整流器处通常存在寄生电容或杂散电容。该寄生电容或杂散电容有可能使整流不能下降至零，导致实际落入有效电压窗口的整流信号被影响(如可能导致整流信号错过有效电压窗口)、并可能导致低压端口的低压信号下降至过低的电压值。[0071]针对这种情况，现有技术一般采用一无源放血器(如电阻)来拉低整流信号。但无源放大器的功耗大，降低了电源转换器的效率。[0072]图14为根据本实用新型一实施例的电源转换器1000的结构示意图。图14所示电源转换器1000与图4a所示电源转换器100的电路结构相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，图14所示电源转换器1000进一步包括有源放血单元1008，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和输出端子；其中所述第一输入端子耦接至低压端口接收低压信号Vs，第二输入端子耦接一电压阈值Vth，第三输入端子耦接至整流器1001和第一高压功率器件1002的连接点，输出端子耦接至低压端口，当所述低压信号Vs小于所述电压阈值Vth时，所述有源放血单元1008被开启，以拉低所述整流信号VD。，当所述低压信号Vs大于电压阈值Vth时，所述有源放血单元1008为不工作(0FF，关闭)状态。[0073]图15为根据本实用新型一实施例的电源转换器1100的结构示意图。图15所示电源转换器1100与图14所示电源转换器1000的电路结构相似，与图14所示电源转换器1000不同的是，在图15所示电源转换器1000中，有源放血单元1108的输出端子耦接至参考地。当所述低压信号Vs小于所述电压阈值Vth时，所述有源放血单元1108被开启，以将所述整流信号Vdc拉低至参考地；当所述低压信号Vs大于电压阈值Vth时，所述有源放血单元1008为不工作(0FF，关闭)状态。[0074]图16为根据本实用新型一实施例的图14/图15电源转换器1000/1100中的有源放血单元的结构示意图。如图16所示，所述有源放血单元包括:比较器11，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接低压信号Vs，第二输入端子耦接电压阈值Vth，所述比较器11基于所述低压信号Vs和电压阈值Vth，在其输出端子输出比较信号；放电开关12和放电电阻13，串联耦接在所述有源放血单元的第三输入端子和输出端子之间，其中所述放电开关12包括控制端子，耦接至所述比较器11的输出端子接收比较信号，所述放电开关12基于所述比较信号被闭合导通或断开。[0075]图17为根据本实用新型另一实施例的图14/图15所示电源转换器1000/1100中的有源放血单元的结构示意图。如图17所示，所述有源放学单元包括:比较器11，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接低压信号Vs，第二输入端子耦接电压阈值VTH，所述比较器11基于所述低压信号Vs和电压阈值VTH，在其输出端子输出比较信号；放电开关12和放电电流源14，串联耦接在所述有源放血单元的第三输入端子和输出端子之间，其中所述放电开关12包括控制端子，耦接至所述比较器11的输出端子接收比较信号，所述放电开关12基于所述比较信号被闭合导通或断开。[0076]在一个实施例中，放电电流源包括双极结型晶体管(B JT)或场效应晶体管(FET )。[0077]当低压信号Vs大于电压阈值Vth时，比较器11产生的比较信号为逻辑低电平。此时放电开关12被断开，从而阻止整流信号被放电。但当低压信号Vs小于电压阈值Vth时，比较器11产生的比较信号为逻辑高电平。此时放电开关12被闭合导通。相应地，放电电阻13 (或放电电流源14)和放电开关12形成整流信号Vdc至低压端口或至参考地的通路，以将整流信号拉低，从而消除寄生电容或杂散电容的影响。[0078]在电源转换器运行时，功率开关运行在“闭合导通”和“断开”的状态。在功率开关的“闭合导通”和“断开”的瞬间，流过功率开关的电流可能很大，从而产生电磁干扰(EMI)问题。[0079]为解决上述EMI问题，在一个实施例中，在整流信号VDC刚进入有效电压窗口时，功率开关被控制为缓慢导通(即其门极电压缓慢上升)第一设定时长；在整流信号离开有效电压窗口时，功率开关被控制为缓慢闭合(即其门极电压缓慢下降)第二设定时长；在整流信号落入有效电压窗口的其他时间内，功率开关被控制为正常的闭合导通状态。[0080]在一个实施例中，第一设定时长等于第二第二设定时长。[0081]图18为根据本实用新型一实施例的电源转换器1200的结构示意图。图18所示电源转换器1200与图4a所示电源转换器100的电路结构相似，与图4a所示电源转换器100不同的是，图18所示电源转换器1200进一步包括斜坡延迟电路1209，耦接至控制器1206接收控制信号，所述控制信号具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延迟电路1209基于所述控制信号，产生驱动信号Sto，所述驱动信号Sto具有缓慢的上升沿和缓慢的下降沿，所述驱动信号Sdiv用以控制功率开关1203，使得功率开关1203在驱动信号Sdiv的倾斜上升沿时被缓慢闭合导通，在驱动信号Stev的倾斜下升沿时被缓慢断开。[0082]图19为根据本实用新型一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路1209的结构示意图。如图19所示，斜坡延迟电路1209包括:供电节点21，耦接供电电压Vdd ;参考节点22 ;公共节点23 ;第一电流源I1和第一开关S1,串联耦接在供电节点21和公共节点23之间；第二电流源I2和第二开关S2,串联耦接在公共节点23和参考节点22之间；充电电容C1，耦接在公共节点23和参考节点22之间，其中第一开关S1和第二开关S2分别具有耦接控制信号S_的控制端子，所述驱动信号Sto在公共节点23处产生。[0083]在图19所示实施例中，在控制信号S_为高时，第一开关S1被闭合导通，第二开关S2被断开；在控制信号s_为低时，第一开关S1被断开，第二开关S2被闭合导通。[0084]在电源转换器1200运行时，当整流信号Vdc进入有效电压窗口，控制器1206产生的控制信号S_变高。该变高的控制信号S_将第一开关S1闭合导通，将第二开关S2断开。相应地，第一电流源I1开始给充电电容C1充电，充电电容C1两端的电压(即驱动信号Stv)开始增大。当整流信号VD。离开有效电压窗口时，控制器1206产生的控制信号S_变低。该变低的控制信号S_将第一开关S1断开，将第二开关S2闭合导通。相应地，第二电流源I2开始给充电电容C1放电，充电电容C1两端的电压(即驱动信号Sd,v)开始下降。斜坡延迟电路1209如上所述工作，从而产生梯形驱动信号Sb。[0085]该梯形驱动信号Sd,v随后被用于控制功率开关1203，使得功率开关1203在驱动信号Sto的倾斜上升沿时被缓慢闭合导通，在驱动信号Sto的高电平时完全闭合导通，在驱动信号Sto的倾斜下降沿时被缓慢断开。[0086]如果流过功率开关的电流小于其最大电流容量，则该电流波形为三角波，相应的交流输入信号Va。、整流信号VD。，低压信号Vs和流过功率开关的电流Is的时序波形图见图20。[0087]如果流过功率开关的电流达到其最大电流容量，则该电流波形为梯形波，相应的交流输入信号Va。、整流信号VD。，低压信号Vs和流过功率开关的电流Is的时序波形图见图21。[0088]图22为根据本实用新型另一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路的结构示意图1209-1。图22所示斜坡延迟电路1209-1与图19所示斜坡延迟电路1209的电路结构相似，与图19所示斜坡延迟电路1209不同的是，图22所示斜坡延迟电路1209-1进一步包括:第一缓冲器25，具有输入端和输出端，其中所述输入端耦接控制信号s_，所述输出端耦接至第一开关S1的控制端子和第二开关S2的控制端子；第二缓冲器26，具有输入端和输出端，其中所述输入端耦接至所述公共节点23接收充电电容C1两端的电压，所述驱动信号Sto在第二缓冲器26的输出端产生。[0089]斜坡延迟电路1209-1的运行原理和斜坡延迟电路1209的运行原理相似，为叙述简明，这里不再详述。[0090]图23为根据本实用新型又一实施例的图18所示电源转换器1200中的斜坡延迟电路的结构示意图1209-2。图23所示斜坡延迟电路1209-2与图19所示斜坡延迟电路1209的电路结构相似，与图19所示斜坡延迟电路1209不同的是，在图23所示斜坡延迟电路1209-2中，当控制信号S_为高时，第一开关S1被断开，第二开关S2被闭合导通，当控制信号S_为低时，第一开关S1被闭合导通，第二开关S2被断开；且斜坡延迟电路1209-2进一步包括反相器27，所述反相器27具有输入端和输出端，其中所述输入端耦接至公共节点23以接收充电电容C1两端的电压，所述驱动信号Stv在反相器27的输出端产生。[0091]在包括图23所示斜坡延迟电路1209-2的电源转换器1200运行时，当整流信号Vdc进入有效电压窗口，控制器1206产生的控制信号S_变高。该变高的控制信号S_将第一开关S1断开，将第二开关S2闭合导通。相应地，第二电流源12开始给充电电容C1放电电，充电电容C1两端的电压开始下降。当整流信号VD。离开有效电压窗口时，控制器1206产生的控制信号S_变低。该变低的控制信号S_将第一开关S1闭合导通，将第二开关S2断开。相应地，第一电流源I1开始给充电电容仏充电，充电电容C1两端的电压开始增大。然后充电电容C1两端电压经由反相器27被反向，得到梯形驱动信号S&v。[0092]从以上各实施例可以看出，带斜坡延迟电路的电源转换器通过控制在功率开关从闭合导通到断开、从断开到闭合导通的暂态中的电流压摆率，降低了 EMI。如果在实际应用中设置恰当，由于外部吸收EMI的元件减少，将降低整个系统成本。[0093]虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要 求所涵盖。
权利要求1.一种电源转换器，其特征在于，所述电源转换器包括: 输入端口，接收交流输入信号； 整流器，耦接至输入端口接收交流输入信号，并提供整流信号； 低压端口，提供低压信号； 储能电容，耦接在低压端口和参考地之间； 第一高压功率器件，耦接至整流器接收整流信号； 功率开关，与所述第一高压功率器件串联；以及 控制器，具有第一输入端子和输出端子，其第一输入端子稱接表征整流信号电压大小的线电压采样信号，其输出端子提供用以控制功率开关的控制信号。
2.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述电源转换器进一步包括电压偏置单元，耦接在第一高压功率器件的控制端和参考地之间。
3.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述电源转换器进一步包括:有源放血单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和输出端子；其中所述第一输入端子耦接至低压端口接收低压信号，第二输入端子耦接一电压阈值，第三输入端子耦接至整流器和第一高压功率器件的连接点，输出端子耦接至低压端口，其中 当所述低压信号小于所述电压阈值时，所述有源放血单元被开启； 当所述低压信号大于电压阈值时，所述有源放血单元为不工作状态。
4.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述电源转换器进一步包括:有源放血单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和输出端子；其中所述第一输入端子耦接至低压端口接收低压信号，第二输入端子耦接一电压阈值，第三输入端子耦接至整流器和第一高压功率器件的连接点，输出端子耦接至参考地，其中 当所述低压信号小于所述电压阈值时，所述有源放血单元被开启； 当所述低压信号大于电压阈值时，所述有源放血单元为不工作状态。
5.如权利要求3或4其中之一的所述的电源转换器，其特征在于，其中所述有源放血单元包括: 比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接低压信号，第二输入端子I禹接电压阈值，输出端子输出比较信号； 放电开关和放电电阻，串联耦接在所述有源放血单元的第三输入端子和输出端子之间，其中所述放电开关包括控制端子，该控制端子耦接至所述比较器的输出端子接收比较信号，所述放电开关基于所述 比较信号被闭合导通或断开。
6.如权利要求3或4其中之一的所述的电源转换器，其特征在于，其中所述有源放血单元包括: 比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接低压信号，第二输入端子I禹接电压阈值，输出端子输出比较信号； 放电开关和放电电流源，串联耦接在所述有源放血单元的第三输入端子和输出端子之间，其中所述放电开关包括控制端子，该控制端子耦接至所述比较器的输出端子接收比较信号，所述放电开关基于所述比较信号被闭合导通或断开。
7.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，所述电源转换器进一步包括:斜坡延迟电路，耦接至控制器接收控制信号，所述控制信号具有基本上垂直的上升沿和下降沿，所述斜坡延迟电路产生用以控制所述功率开关的驱动信号，所述驱动信号具有缓慢的上升沿和缓慢的下降沿。
8.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，其中所述斜坡延迟电路包括: 供电节点，耦接供电电压； 参考节点； 公共节点； 第一电流源和第一开关，串联耦接在供电节点和公共节点之间； 第二电流源和第二开关，串联耦接在公共节点和参考节点之间； 充电电容，耦接在公共节点和参考节点之间，其中 所述第一开关和第二开关分别具有耦接控制信号的控制端子， 所述驱动信号在所述公共节点处产生。
9.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，其中所述斜坡延迟电路包括: 供电节点，耦接供电电压； 参考节点； 公共节点； 第一电流源和第一开关，串联耦接在供电节点和公共节点之间； 第二电流源和第二开关，串联耦接在公共节点和参考节点之间；所述第一开关和第二开关分别具有控制端子， 充电电容，耦接在公共节点和参考节点之间，其中 第一缓冲器，具有输入端和输出端，其中所述输入端耦接控制信号，所述输出端耦接至第一开关的控制端子和第二开关的控制端子； 第二缓冲器，具有输入端和输出端，其中所述输入端耦接至所述公共节点接收充电电容两端的电压，所述驱动信号在第二缓冲器的输出端产生。
10.一种电源转换器，其特征在于，所述电源转换器包括: 第一输入端口、第二输入端口，用以接收交流输入信号； 低压端口，用以提供低压信号； 第一整流器，耦接至第一输入端口用以接收交流输入信号，所述第一整流器基于所述交流输入信号提供第一半波整流信号； 第二整流器，耦接至第二输入端口用以接收交流输入信号，所述第二整流器基于所述交流输入信号提供第二半波 整流信号； 第一智能电压模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子率禹接至第一整流器以接收第一半波整流信号，其第二输入端子接参考地，其输出端子耦接至所述低压端口； 第二智能电压模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第二整流器以接收第二半波整流信号，其第二输入端子接地，其输出端子耦接至所述低压端口 ； 储能电容，耦接在低压端口和参考地之间；其中所述第一智能电压模块包括: 第一高压功率器件，耦接至整流器以接收整流信号； 功率开关，与所述第一高压功率器件串联，用以阻止或者传递所述整流信号至低压端口 ；以及 控制器，具有第一输入端子 和输出端子，其第一输入端子稱接表征整流信号电压大小的线电压采样信号，并基于所述线电压采样信号，所述控制器在其输出端子提供控制信号，用以控制功率开关。
专利摘要本实用新型公开了一种电源转换器。所述电源转换器包括输入端口，用以接收交流输入信号；整流器，耦接至输入端口以接收交流输入信号，所述整流器基于所述交流输入信号提供整流信号；低压端口，用以提供低压信号；储能电容，耦接在低压端口和参考地之间；第一高压功率器件，耦接至整流器以接收整流信号；功率开关，与所述第一高压功率器件串联，用以阻止或者传递所述整流信号至低压端口；以及控制器，具有第一输入端子和输出端子，其第一输入端子耦接表征整流信号电压大小的线电压采样信号，并基于所述线电压采样信号，所述控制器在其输出端子提供控制信号，用以控制功率开关。所述电源转换器电路结构简单、成本低廉。
文档编号H02M7/217GK202978738SQ20122045233
公开日2013年6月5日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月28日
发明者拉吉什斯瓦米纳坦, 约瑟夫俄依恩扎, 金亦青 申请人:成都芯源系统有限公司