[发明专利]具有低压元件的预调节器

说明书

本发明通常涉及一种预调节器或DC-DC转换器，它使得应用可以 在大范围的输入电压下操作。

电源是一种装置，用于将一组特性的可用功率转换成满足专用需 要的另一组特性。电源的典型应用包括将原始的输入功率转换成受控 的稳定电压和/或电流，用于电子设备的操作。

有时，电源是缓冲电路，从具有与负载不兼容的特性的主电源提 供具有负载所需特性的功率，由此使负载与其电源兼容。该缓冲电路 通常称为线性调节器或预调节器。

最简单的未稳压电源包括三个部分：变压器、整流器和电容器。 这类电源是简单的，但是所得的输出电压不是很稳定(在输出中可能 有明显纹波，且输出电压随着负载变化和主电压变化而变化)。中等功 率应用，例如X射线发生器等，一般由三相公共设施网络供给，各相 之间的典型供给电压大约为400V。三相交流(AC)线源通过三条引线 有效供给，每个引线具有单相AC，与其它两相相差三分之一圆周 (120°)，如附图的图1示意性示出。在这类应用中使用三相变压器， 具有三组初级线圈和三组次级线圈，即实际上三个分离的高压互连变 压器，且使用整流器网络以给出如附图的图2所示的整流输出。平滑 电路，例如与负载并联的电容器，一般用于平滑输出波形。

在各相之间具有大约400V的供给电压的上述三相公共设施网络的 情况，考虑所有可能的电压变化，导致整流的电压约在400-750V_DC之间变化。因此，必须对后续应用的功率元件进行设计，使得它们将 承受该范围内的最大电压，并仍能以最小电压传递所需功率。然而， 这排除了标准500V元件的使用，且还需要很多过度配置以在该范围 的较低电压提供定额功率。

通常，为了克服这些问题中的一些问题，使用某种形式的预调节 器将输入电压限制到适当范围，或是使输入电压升高到常量，从而消 除后续电路中的过度配置的需求。参考附图的图3，典型的预调节器结 构包括预调节器或DC-DC转换器模块100，与电源V_IN相连，产生用于 主应用102的调整的输出电压V_OUT。一般地，出现在预调节器模块100 的功率元件处的最大电压V_IN至少是任意两个端子之间的最大电压差。

已知很多不同类型的预调节器，它们一般是DC-DC转换器，用于 逐步增加输入电压、逐步降低输入电压和/或使供给到主应用的电压维 持在基本恒定的值。实际上，美国专利No.5,847,949描述了一种升压 转换器，用于将在其输入接收的输入电压转换成在其第一和第二相应 输出提供的第一和第二输出电压，供给到主应用的相应部分。

常规解决方案的主要缺点之一在于，尽管不再需要设计主应用102 的元件来承受最大输出电压而在该范围的最小电压仍传递所需的功 率，这种方式还必须设计预调节器模块100的元件以及进行过度配置。 换句话说，预处理器模块100需要设计成在宽输入电压范围正确操作， 和应用电路本身需要设计以承受全部输入电压范围的情况一样，这种 情况也会遇到元件尺寸和成本方面的相同缺点。

我们现在设计了一种改进的结构，且本发明的目的是提供用于电 学应用的预调节设备，使得该应用在相对宽的输入电压的范围操作而 不需要专门设计该预调节设备或电学应用的元件来承受该范围中较高 的输入电压且仍能以该范围中较低电压传送所需功率。

根据本发明，提供一种预调节器电路，具有输入端子，用于接收 输入电压，所述预调节器用于根据负载调整用于应用的所述输入电 压，该预调节器电路包括至少两个预调节器模块，每个预调节器模块 都具有输入和与相应负载模块相连的输出，每个所述预调节器模块的 输出与另一个所述预调节器模块的输入串联耦合，使得每个预调节器 模块的输入依赖于与之耦合的预调节器模块的输出。

本发明扩展到包括如上所述的预调节器电路的电源模块。所述提 议可以理解成，根据控制能够有效地实现从负载模块的串联连接到并 联连接的逐步转变，这将在此处的说明书中显而易见。