[发明专利]具有输出整流器的电源

说明书

技术领域

本发明涉及开关模式电源和转换功率的方法。

背景技术

线性致动器系统被用于各种应用中，并且典型地包括通过DC电机操作的一个或更多个电气机械致动器、控制器和电源。电源是基于变压器和用于使电压平滑化的整流器的常规电源，该整流器为整流桥和电容器的形式，这样，电源是非常鲁棒和可靠的。但是，这种电源具有重量重、体积大、需要相对大量的材料且在满负载下效率为约50～60%的缺点。

另一方面，开关模式电源典型地具有更高的效率，在满负载下典型地为80～90%，而所需的材料量比上述的常规电源少。减少材料量的主要原因之一是磁性电路。在常规的电源中，降压变压器在50Hz的频率操作，而开关模式电源具有在约30～50kHz操作的磁性电路，由此允许减小磁性电路的尺寸。

开关模式电源本身是众所周知的，并且可以举出已知的拓扑，诸如Fly Back、Boost、Buck、SEPIC和Forward，Fly Back是最常见的。这些现有技术开关模式电源分别具有优点和缺点。但是，尽管具有诸如高效率的优点，开关模式电源出于各种原因还没有立足于需要具有相对高的输出的鲁棒且可靠的电源的线性致动器系统内。

注意，所述致动器系统出于各种目的被用于工业（机器和工艺工具、农业和建筑设备等）、家具（可调床、躺椅等）、医院和护理家具（医院和护理床、治疗长榻和椅子、病人升降机、轮椅等）、办公家具（手头/竖立桌子等）、能量（太阳跟踪等），这只是为了举出一些应用领域。

关于需要直流电源的许多其它应用领域，需要如下系统，该系统可在世界范围操作而不必在给定位置关于诸如110VAC/230VAC的实际电压电平而改变部件或机械开关。

发明内容

本发明的一个目的是提供也可用于线性致动器系统中的改进的功率转换器。优选地，本发明单个地或者以任何组合减轻、减缓或消除以上或其它的缺点中的一个或更多个。

提供发明内容部分是为了以简化的形式引入概念的选择，在下文的具体实施方式部分中进一步描述这些概念。本发明内容不是要标识被要求权利的主题的关键特征或基本特征，也不是打算帮助确定被要求权利的主题的范围。

在一个方面中，本发明涉及一种用于将功率从输入端子处的第一电压电平转换到第一输出端子和第二输出端子之间的第二电压电平的功率转换器，所述功率转换器包括：

－一端与输入端子连接且另一端与具有切换电压电平的点连接的第一电感器；

－第一端子与所述点连接且第二端子接地的第一开关元件；和

－通过第一端子与电容器串联的第二开关元件，第二开关元件的第二端子与所述点连接，并且，所述电容器终止于地，

其中，第一开关元件被配置用于以第一占空比（D）操作，并且，第二开关元件被配置用于以第二占空比（1-D）操作，第一和第二开关元件被配置为操作以使得它们的导通时段互补，所述点处的切换电压电平包含当第一开关元件导通时产生的第一脉冲和当第二开关元件导通时产生的第二脉冲，

－被配置为将所述点处的切换电压通过一次电感器变换到二次电感器的磁耦合电路，所述二次电感器的第一端与第一和第二二极管连接，所述二极管具有相反的极性，其中，第一二极管被配置为整流第一脉冲，并且，第二二极管被配置为整流第二脉冲；和

－具有连接于第一输出端子和第二输出端子之间的公共点的串联输出电容器，第一二极管的输出与第一输出端子连接，第二二极管的输出与第二输出端子连接，并且，二次电感器的第二端与所述公共点连接。

因此，提供了改进的功率转换器。可以看出，作为功率转换器的优点，在本实施例中，两个开关均以零电压切换操作，但不处于共振状态。零电压切换减少了切换损失。可以看出，另一优点是二次电路中的二极管D1、D2仅暴露于低电压，其原因是电容器C2箝位电压并且保护系统免受高电压尖峰。

还可看出，作为优点，正向拓扑减少了对磁性材料的需求，其原因是变压器不用作储能器，而是能量一旦到达就被传输。这导致一次侧的波纹电流减少，这尤其改善了EMC性能。

根据本发明的一个实施例，通过调整第一和第二占空比，输出端子处的电压电平被调节。

本实施例的优点是提供简单的输出电压控制。

根据本发明的一个实施例，第一和第二占空比根据输入端子处的第一电压电平被调整，以保持输出端子之间的第二电压恒定。

可以看出，本实施例的优点为功率转换器提供了用于在不同的输入电压电平保持恒定的输出的简单的控制系统。