[发明专利]改进的电压调节装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于调节直流或交流电源的输出电压的装置。本发明尤其涉及包括交流功率控制的应用。本发明对于例如需要控制交流电动机的交流功率控制应用是可有效采用的。

发明背景

电源调节器——尤其是在开关模式电源中——使它们的输出通过开关、具有绕组的电感器以及储存电容器来调节。开关允许电流通过电感器传送到储存电容器。通常与在开关模式电源中的切换一致地重复操作开关。开关在反映储存电容器电压所经历的与目标电压的偏差的一部分时间内被控制为“接通”或“断开”。

从储存电容器引出的电流越多，开关闭合的该部分时间越大。当没有电流被引出时，在周期时间的几乎整个部分内开关都是断开的。目标电压关于直流电源可以是固定的，或可以被改变，反映交流电源情况的瞬时交流目标电压。

这样的简单布置存在有几个问题。为了维持小的纹波电压，由于磁场的消失供应到储存电容器的电流必须从不停止流动。这被称为连续操作。在高电流需求的情况下，如果开关操作频率太低，则电感器的磁场可以成为放电的，而储存电容器电压可以显示不可接受地大的纹波分量。

即使使用连续操作，在储存电容器上的纹波也可能是不合意地大的。本发明进一步试图通过提供可操作来将纹波降低到最低水平并理想地将纹波降低到实际上零的装置来解决这个问题。

第二个问题是，从电源引出到开关电路的功率也可具有由如在图3A中的一些开关拓扑结构加重的大的纹波电流，在每个操作周期的相当大部分内不需要电流流进输入内。这意味着对开关电路本身的供电可能需要额外的过滤和存储组件来使这些电流变化平缓。

本发明试图提供解决上述问题的装置，特别是通过延长电流传送到储存电容器的时间。

现有技术

美国专利US4546304（Braun）描述了在整个频率范围内使用波动输入电压可操作的恒定电压/恒定电流输出电路。

美国专利申请US2001/0017536（Darzy）公开了包括利用阈值检测的控制布置的电压转换器电路，所述阈值检测感测电压是否高于或低于特定的阈值。每个电流模式理想地由同一个控制器控制。

美国专利US6704211（Intel公司）描述了包括至少一个电容器和双线圈电感器的直流到直流转换器，其用于为设备例如个人计算机提供不同的电压和电流，所述设备的电流和电压要求在很宽的范围内变化。

虽然上述的系统公开了电压调节器的不同例子，但是没有一个解决提供适于增加电流传送到存储设备的时间间隔的电压调节装置的特定的问题。

发明概述

根据本发明的第一个方面，提供了具有输入轨和公共轨的电压调节器；第一电感器接收输入电压，并将修改后的输出信号输出到电流通过电容器和具有第一端子和第二端子的第二电感器，第二电感器的第一端子与电流通过电容器和二极管共享公共连接，该二极管的输出端具有与开关和储存电容器的第一端子的公共连接，储存电容器的第二端子连接到公共轨，由此在使用中，当开关闭合（一段时间T1）时，电流从第一电感器和第二电感器经由电流通过电容器流到储存电容器；而当开关断开（一段时间T2）时，电流从所述第一电感器经由电流通过电容器并经由二极管流到储存电容器，并从第二电感器经由二极管流动；开关由开关控制装置控制，该开关控制装置可操作来调节开关，以便提供在储存电容器的输出端子之间的输出电压。

因此，可以认识到，对于直流（DC）输入电压（V），输出电压的幅度依赖于乘积(T1/T2)×V。

第三电感器可与输入轨串联连接，以便降低输入信号上的电流纹波。

在一个优选的实施方案中，所述第一和第二电感器共用公共磁芯。

有利地，第一和第二电感器具有相同的绕组数。