[发明专利]用于电气设备的小型充电器

说明书

一种用于电气设备的小型充电器，包括：整流器，其用于将具有第一电压水平的非隔离的AC电网转换成具有第二电压水平的非隔离的DC电压；DC‑DC电压转换器，其用于将具有第二电压水平的非隔离的DC电压转换成第三电压水平的非隔离的中间DC电压；以及变压器单元，其用于将第三电压水平的非隔离的中间DC电压转换成第四电压水平的隔离的低DC电压。

发明背景

本发明涉及充电器的领域。更具体地，本发明涉及小型尺寸的电气设备充电器。

科技进步的一个方面是电气设备及其附件的小型化。例如，与现代手持设备尺寸相比，仅在几年前，现代移动电话的计算能力需要非常大的设备。现代设备的用户能够使用小型手持设备来执行技术上复杂的操作和计算，诸如GPS导航、网页浏览(web surfing)、视频内容观看以及记录等。

在电气设备充电器的领域，法规和安全限制要求电气设备与AC电网电气隔离。隔离最常用于防止连接到AC电网时的电击。能够传导电流同时将供电电路与AC电网隔离的最常见的电气组件是隔离变压器。允许变压器提供隔离电源的原理是电流隔离(GalvanicIsolation)，该变压器在电路的两个部分之间执行电力交换，同时防止电流在这两个部分之间流动和传导。

典型的变压器由铁芯和多个绕组(winding)组成。绕组的数量和铁芯的特性(包括其尺寸)都是从变压器两侧的所需的功率水平之间的比和电感中导出的。这两个组件(即，绕组和铁芯)决定了变压器的物理尺寸。

在电气设备充电器的情况下，变压器起着关键作用。因为需要隔离变压器以便将设备与AC电网隔离，所以包含这种变压器的充电器在物理上不能小于构成变压器的绕组和铁芯的尺寸。

因此，本发明的目的是提供用于最小化电气设备充电器的尺寸同时遵循隔离安全限制的方法。

本发明的又一目的是提供根据上述方法的小型电气设备充电器。随着描述的推进，本发明的其它目的和优势将变得明显。

发明概述

公开了用于电气设备的小型充电器，包括：整流器，其用于将具有第一电压水平的非隔离的(non-isolated)AC电网转换成具有第二电压水平的非隔离的DC电压；DC-DC电压转换器，其用于将具有第二电压水平的所述非隔离的DC电压转换成第三电压水平的非隔离的中间DC电压；以及变压器单元，其用于将第三电压水平的所述非隔离的中间DC电压转换成第四电压水平的隔离的(isolated)低DC电压，其中，充电器被包含在厚度小于4mm(能够在5VDC的输出下提供10W)，并且例如，长度小于85mm且宽度小于54mm的空间体积中。

根据一些实施例，充电器还包括用于对高DC电压进行滤波并向电压转换器提供纯净的高DC电压的滤波器。

根据一些实施例，供应的高AC电压在220-240VRMS的范围内。

根据一些实施例，供应的高AC电压在90-127VRMS的范围内。

根据一些实施例，隔离的低DC电压低于30V。

根据一些实施例，中间DC电压在50-100V的范围内。

根据一些实施例，DC-DC电压转换器是降压(buck)转换器、升压(boost)转换器或降压-升压转换器之一。

附图简述

关于本发明的主题在说明书的结束部分被特别指出并被清楚地要求保护。然而，本发明关于操作的组织和方法连同其目的、特征和优点，在参照附图一起阅读时，通过参考以下详细描述可得到最好的理解，其中：

图1图示了描绘根据本发明的实施例的小型充电器的操作的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的电压转换和供应的流程图。

图3a、图3b、图3c、图3d和图3e各自图示了将高DC电压转换成中间DC电压的方法。