[发明专利]高效电力调节器和方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本发明要求2011年8月4日由毛衡春（Hengchun Mao）等人递交的发明名称为“高效电力调节器和方法（High Efficiency Power Regulator and Method）”的第13/198178号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。

技术领域

本发明涉及有关非隔离dc-dc电力调节器的装置和方法，更具体而言，涉及有关包括保护或控制装置的非隔离dc-dc调节器的装置和方法。

背景技术

为了提供所有类型的电信载荷，电信网络电力系统通常包括以下转换：ac-dc级转换（ac-dc stage converting），即，将电力从ac公用线路转换到48V的dc配电总线；以及dc-dc级转换（dc-dc stage converting），即，将48V的dc配电总线转换到多个电压电平。或者，可以通过隔离dc-dc转换器将48V的dc配电总线转换到低电压总线。此外，输入端耦合到低电压总线的多个下游非隔离dc-dc转换器可以根据电信网络电力系统的需要而产生多种电压电平。通常，dc配电总线可以具有相对较宽的电压范围。例如，dc配电总线在正常操作模式下可以具有36V到75V的范围。在瞬变过程中，dc配电总线的瞬变电压通常高达100V。

为了优化配电系统，可以使用一个或多个非隔离电力转换器来减少配电总线电压的范围变化。非隔离dc-dc转换器可以通过使用不同的电力拓扑来实施，例如，降压型dc-dc转换器、升压型dc-dc转换器、降压-升压型dc-dc转换器、线性调节器等等。

为了获得可靠的电信电力系统，可以将多种保护装置串联连接到非隔离dc-dc转换器，以构成非隔离dc-dc调节器。例如，n型金属氧化物半导体（NMOS）晶体管等浪涌电流限制装置可以安置在输入电压总线与降压型dc-dc转换器之间。当降压型dc-dc转换器接入输入电压总线时，浪涌电流限制装置通过缓慢开通NMOS晶体管来帮助减少流入dc-dc转换器的电流。同样地，反极性保护装置可以串联连接到dc-dc转换器。当极性发生反转时，反极性保护装置有助于阻止电流流入dc-dc转换器。按照惯例，这些保护开关安置在dc-dc转换器的主电力路径上。因此，保护开关可能承受dc-dc转换器的满电压和满电流应力。这种满电压和满电流应力可能会在dc-dc转换器中造成额外的电力损耗。

发明内容

本发明的优选实施例提供了用于获得高效非隔离dc-dc开关调节器的系统、结构和方法，这些优选实施例一般能解决或避开这些和其他问题，并且一般能获得技术优点。

根据一个实施例，一种系统包括三端子转换器和保护装置。所述三端子转换器包括：第一端子，其耦合到输入电压总线；第二端子，其耦合到输出电压总线；以及第三端子，其耦合到保护装置的第一端子。所述保护装置包括浪涌电流限制元件和反极性保护元件。

根据另一个实施例，一种调节器包括：第一开关元件；输入电容器，其耦合在输入电压总线的正极端子与回路点（return point）之间；输出电容器，其耦合在输出电压总线的正极端子与所述回路点之间；以及保护装置，其耦合在所述回路点与所述输入电压总线和所述输出电压总线的公共回路点之间。

根据又一个实施例，一种方法包括：将三端子转换器的第一端子连接到输入电压总线的正极端子；将所述三端子转换器的第二端子连接到输出电压总线的正极端子；将所述三端子转换器的第三端子连接到保护装置的第一端子；以及将所述保护装置的第二端子连接到所述输入电压总线和所述输出电压总线的公共回路。

本发明的一个实施例的优点在于，能够减小dc-dc调节器的大小和电力损耗，从而改进电力系统的效率、可靠性以及成本。

前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便更好地理解下文中的本发明的具体实施方式。下文中将描述本发明的额外特征和优点，其形成本发明的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和具体实施例可容易地用作修改或设计其他结构或过程的基础，以实现与本发明目的相同的目的。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1图示了根据一个实施例的高效电力调节器的框图；

图2图示了图1中所示的保护装置102的五个实施例；