[发明专利]电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源系统，其包括机械分离的电池包和具有某一应用的供电电路。本发明进一步涉及用在电源系统中的电池包以及用在电源系统中的供电电路。

背景技术

在众多的应用中，应用到与需要电源输出电压的应用可机械分离的电源。该应用例如是膝上型电脑、喷墨打印机、LCD监视器或移动手持装置等。该机械分离的电源(也指电池包)将AC电源电压转换为单个或多个具有电源频率的低AC电压，或者转换为一个或多个DC电压。

对约100瓦以下的应用，如果电和热的方面被合适地设计，这些现存的电池包可较容易地解决它们的散热。对在100和160瓦之间的应用，则必须采用大量的特殊措施以解决散热。对160瓦以上的应用，没有有用的电池包设计可以满足极端散热。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较低散热的电池包。

本发明的第一方面提供了如权利要求1所述的电源系统。本发明的第二方面提供了如权利要求9所述的用在机械分离电源系统中的电池包。本发明的第三方面提供了如权利要求10所述的用在机械分离电源系统中并包括变压器和整流器的供电电路。在从属权利要求中定义了有利的实施例。

根据本发明第一方面的电源系统包括电池包以及供电电路和某一应用的组合。该电池包和组合被配置在机械分离的外壳中。线缆将电池包的AC输出电压传递到供电电路。电源包包括变换器，该变换器用于将AC电源输入电压转换为具有比AC电源输入电压频率高的AC输出电压。例如，具有50Hz(或60Hz)频率的AC电源输入电压被转换为具有频率范围在kHz或MHz的AC输出电压。供电电路包括整流电路，其用于对AC输出电压进行整流并向应用提供DC输出电压。

美国专利US-A-5,737,203公开了一种功率转换电路，其从单个电源提供多个调节输出。包括半桥或全桥的电源开关平台，将DC输入电压转换为准方波的AC输出电压。供电电路接收AC输出电压，并包括提供三种电源电压的三个功率变换器。三个功率变换器中的每一个都包括变压器，它的初级绕组被配置为与谐振电容串联。初级绕组和电容的串联配置被连接用于接收AC输出电压。变压器的二级绕组与整流器相连，用于获得DC输出电压。过滤器过滤DC输出电压以获得电源电压。然而，由于供电电路中高的散热，所有这些电路和应用都存在于相对较大的相同外壳中。

通过将整个电源和应用机械分离以减小应用的外壳体积是众所周知的。整个电源被放入单独的外壳，整个电源指电池包。应用从电池包接收所需的DC电压。电池包通过线缆向应用提供电源电压。在本发明中，只有电源开关平台和相关的变压器被从应用的外壳中取出，而整流器仍留在应用的外壳中。优选地，在电池包的变压器中提供电源隔离。如果电池包的AC输出电压必须被变换为另一振幅，这将允许在应用中使用不需要电源隔离的小HF变压器。小HF变压器和整流器的组合称为供电电路。电池包现在向供电电路提供AC电压，供电电路产生应用所需的DC电压。供电电路和应用存在于相同的外壳中。继而，电池包中的散热将被降低，电池包的外壳可以减小，或者如果采用相同的外壳，电池包可以提供更高的功率。要指出的是，供电电路和应用指分立的单元，而通常应用也可以被认为包括供电电路。在本文件中，应用指除供电电路以外的应用单元，使得供电电路被定义为用于向应用单元提供电源电压的单元。

在如权利要求2所述的根据本发明的实施例中，变换器包括半桥或全桥式变换器，用于将AC电源电压转换为具有更高频率的AC输出电压。

在如权利要求3所述的根据本发明的实施例中，功率变换器提供具有振幅比AC电源电压低的AC输出电压，以防止接触时不安全状况的发生。

在如权利要求4所述的根据本发明的实施例中，功率变换器被电源隔离，以防止接触时不安全状况的发生。

在如权利要求5所述的根据本发明的实施例中，功率变换器包括整流器，其对AC电源输入电压进行整流，用于获得DC电源输入电压。预处理器接收DC电源输入电压并在它的输出端提供预处理电压。LLC变换器将预处理电压转换为电源隔离的AC输出电压。在从电源引出的谐频最小化时，该预处理器和LLC变换器的串联配置可以将AC电源输入电压高效地转换为AC输出电压。LLC变换器是一种基于半桥式或全桥式开关平台的变换器，其中负载与串联配置的第一电感和第一电容相串联。第二电感被配置为与负载并联。一共需要两个电感和一个电容，从而简写为LLC。