[发明专利]用于功率转换器的线路切换器

说明书

技术领域

本发明涉及电源领域。更具体地，本发明涉及用于电源设备的线路切换器电路。

背景技术

在很多应用中，需要电压调节器来提供预定范围内的电压。如果输入电力供给落到一定范围之外，则一些电路容易遭受不确定的和不期望的运行甚至遭受无法修复的损坏。

AC到DC转换器通常被设计为在比如90VAC到264VAC的宽电压范围上工作，以使得转换器可以以来自世界上任何地方的AC线电压工作。在实践中，在全世界上碰到的AC线电压对于“低压线路”操作而言落在90VAC到132VAC的范围内，而对于“高压线路”操作而言落在180VAC到264VAC的范围内。传统AC到DC转换器的主开关半导体的成本以及转换器中的损耗随着转换器所支持的输入电压范围而显著增加。这在转换器使用MOSFET作为主开关半导体时尤其如此。设计为在“低压线路”和“高压线路”范围中仅一个(1.46∶1的比率)上工作的转换器比设计为在“低压线路”和“高压线路”的整个范围90VAC到264VAC(2.93的比率)上工作的转换器成本会比更低且效率更高。

通常低于65瓦特的传统低功率转换器一般不具有政府对高功率因数的要求并且通常以低功率因数工作。这些低功率转换器通常采用在“低压线路”时使能并在“高压线路”时禁用的电压倍增器。电压倍增器之后的转换器电路用额定用于“高压线路”操作的电路来设计，即使AC线路处于“低压线路”也是如此。这是低效并且高成本的。

图5示出传统线路切换器500。在传统线路切换器500中，在AC线路502大约230VAC时，开关S1断开，从而标准二极管桥505将串联的第一和第二大型电解电容器C1、C2充电至AC线路502的230VAC的峰值。开关S1可以是三端双向可控硅开关元件，机械开关，或者如下的触点配置，该触点配置在用户将线路插头连接器模块插入一设备中时发生。在AC线路502处于115VAC时，开关S1闭合，使得第一和第二大型电解电容器C1、C2中的每个充电到AC线路502的115VAC的峰值。因为电容器C1和C2串联，所以总电压Vin是AC线路502的峰值电压两倍的值。事实上，开关S1使得线路切换器500的输入部分在低压线路时作为电压倍增器工作。

控制开关S1以将AC线路502的端子耦合到第一和第二大型电解电容器C1、C2的连接点514。在高压线路时，第一和第二大型电解电容器C1、C2两者在正半周期和负半周期内都跨二极管桥505连接。在低压线路时，每次第一和第二大型电解电容器C1、C2中的仅一个跨二极管桥505连接。具体而言，电容器C1在正半周期内连接而电容器C2在负半周期内连接。第一和第二大型电解电容器C1、C2具有的电容如此之大，以致于第一和第二大型电解电容器C1、C2能够从一个50/60Hz周期到下一周期维持它们的电荷。

在传统线路切换器500中，单个转换器(未示出)可以跨第一和第二大型电解电容器C1、C2的串联组合(Cin)连接。一个优点是单个转换器(未示出)总是由等于在高压线路时的电压峰值的电压驱动，而与AC线路502的输入AC电压处于高压线路还是低压线路无关。因此降低了转换器成本。传统线路切换器500的一个缺点是其以很低的功率因数提取功率，因此实际上仅对于比如低于75W的小转换器有用。另一个缺点是传统线路切换器500由于用于对第一和第二大型电解电容器C1、C2充电的高脉冲电流而引起效率降低。

因此，期望制造一种稳压电源，其可操作于“低压线路”和“高压线路”两个范围内，并具有降低的成本和大大增加的功率因数和效率。

发明内容

本发明使用晶闸管和智能感测及切换方案，来提供从低压线路(85VAC到132VAC)到高压线路(180VAC到264VAC)的快速切换。不同于开启或断开单个半导体开关来使能电压倍增器，本发明根据线路是高压还是低压来开启或断开若干半导体开关，以将两个一半大小的转换器输入级置于串联或者并联。变压器隔离级允许转换器在变压器的初级侧上被置于串联或者并联，同时两个转换器的次级侧可以适当地连接，而与初级侧串联还是并联无关。具有多个输出的转换器可以以与具有单个输出的转换器以相同方式来组合。组合转换器的次级侧的确切方法将取决于转换器的类型和设计约束。