CN103259411B - 一种电源变换装置 - Google Patents

Abstract

一种电源变换装置，该电源变换装置包括：前级变换电路、直直变换电路、辅助电源变换电路以及切换电路。前级变换电路用以接受一输入电压，并对该输入电压进行转换而产生一中间电压；直直变换电路，用以接受该中间电压，除了产生电源的输出电压外，还产生第二辅助电源；辅助电源变换电路，用以接受该中间电压，并对该中间电压进行转换而产生第一辅助电源；切换电路，用以接受该第一辅助电源和该第二辅助电源，并于该电源变换装置处于正常运作状态时，切换电路输出该第二辅助电源作为辅助电源，并使该辅助电源变换电路工作于待命（standby）模式；且于该电源变换电路处于非正常运作状态时，该辅助电源变换电路工作于运作状态，切换电路输出该第一辅助电源作为辅助电源。

Description

一种电源变换装置

技术领域

本发明涉及一种电源变换装置，具体涉及减小电源变换装置电磁干扰的装置。

背景技术

开关电源一般都采用脉冲调制技术，其特点是频率高、功率密度高、可靠性高，另外还有体积小、重量轻等优点，因此被广泛运用。然而，由于开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是电磁干扰源，他产生的EMI（电磁干扰）信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。

如图1所示为一已知技术，图中利用辅助源提供辅助电压以供控制回路使用，由于辅助电源中使用了开关电源，开关管处于高频通断状态，因而会污染电磁环境。

因此，基于上述现有技术的缺点，而急需要一种新的技术解决方案，可以达到低电磁干扰的目的。

发明内容

基于以上发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种电源变换装置，包括前级变换电路、直直变换电路、辅助电源变换电路，其特征是：

所述前级变换电路接受输入电压，并对所述输入电压进行转换而输出中间电压；

所述直直变换电路连接于所述前级变换电路的输出端，接受所述中间电压，并对所述中间电压进行转换产生第二辅助电源；

所述辅助电源变换电路连接于所述前级变换电路的输出端，接受所述中间电压，并对所述中间电压进行转换而产生第一辅助电源；

所述切换电路连接于所述直直变换电路和所述辅助电源变换电路的输出端，接受所述第一辅助电源和所述第二辅助电源，并切换输出所述第一辅助电源和所述第二辅助电源。

所述直直变换电路对所述中间电压进行转换而产生产生电源的输出电压。

上述切换电路包括：

一第一二极管，其阳极用以接受所述第一辅助电源；

一第二二极管，其阳极用以接受所述第二辅助电源；

其中，所述第一、第二二极管的阴极耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源。

上述电源变换装置处于正常运作状态时，所述第二辅助电源幅值大于所述第一辅助电源幅值，以至于所述第二二极管传输所述第二辅助电源以作为该电源变换装置的辅助电源。

上述第二辅助源作为该电源变换装置的辅助源时，所述辅助电源变换电路接受辅助电源驱动控制器控制工作在待命（stand-by）模式。

上述电源变换装置处于非正常运作状态时，所述第一辅助电源幅值大于所述第二辅助电源幅值，以至于所述第一二极管传输所述第一辅助电源以作为该电源变换装置的辅助电源。

上述第一辅助源作为该电源变换装置的辅助源时，所述辅助电源变换电路工作在运作模式。

上述切换电路还可以由下述器件构成：

一第一开关管，其第一端用以接受所述第一辅助电源，而其控制端则用以接受一第一控制信号；

一第二开关管，其第一端用以接受所述第二辅助电源，而其控制端则用以接受一第二控制信号；

其中，所述第一、第二开关管的第二端耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源。

上述电源变换装置处于运作状态时，所述第二开关管反应于该所述第二控制信号而开通，而所述第一开关管反应于所述第一控制信号而关断。

上述电源变换装置处于运作状态时，所述辅助电源驱动控制器反应于所述第一控制信号而使辅助电源变换电路工作于待命（stand-by）模式。

上述电源变换装置处于非正常运作状态时，所述第一开关管反应于该所述第一控制信号而开通，而所述第二开关管反应于所述第二控制信号而关断。

上述电源变换装置处于运作状态时，所述辅助电源驱动控制器反应于所述第一控制信号而使辅助电源变换电路工作于运作模式。

上述直直变换电路也可以为多级变换电路。

本发明所提出的技术方案是当电源正常工作时，利用主电路输出代替辅助电源输出辅助电压，由此可以使辅助电源在电源正常工作时处于待命（stand-by）模式，因而线性降低了其主开关的开关频率，使电源变换装置的电磁干扰降低，同时可以提高电源变换装置效率。

附图说明

图1为一已知技术结构图。

图2为本发明结构图。

图3为图2中关键点VCC1和PWM的波形图。

图4A为本发明实施例一的切换电路图。

图4B为本发明实施例二的切换电路图。

图5为本发明的第一具体实施例。

图6为本发明的第二具体实施例。

图7为本发明的第三具体实施例。

具体实施方式

现参考附图中所示示范性实施例，对发明实施方式进行说明。在此值得一提的是，本发明所提出的技术方案是当电源正常工作时，利用利用主电路输出代替辅助电源输出辅助电压，由此可以使辅助电源在电源正常工作时处于待命（stand-by）模式，因而线性降低了其主开关的开关频率，使电源变换装置的电磁干扰降低，同时可以提高电源变换装置效率。

基于此想法，图2所示为本发明一示范性实施例的结构图，该电源变换装置包括：前级变换电路（1）、直直变换电路（2）、辅助电源变换电路（3）、切换电路（4）以及辅助电源驱动控制器（5）。

本实施例中前级变换电路（1）用以接受一输入电压，并对该输入电压进行转换而产生一中间电压V_bus；直直变换电路（2）用以接受该中间电压V_bus，并对该中间电压V_bus进行转换而产生第二辅助电源VCC2，以及主输出VOUT；辅助电源变换电路（3）用以接受该中间电压，并对该中间电压进行转换而产生第一辅助电源VCC1；切换电路（4）用以接受该第一辅助电源VCC1和该第二辅助电源VCC2，并于该电源变换装置处于运作状态时，切换电路(4)输出该第二辅助电源VCC2作为辅助电源VCC，并利用辅助电源驱动控制器（5）使该辅助电源变换电路(3)工作于待命（stand-by）模式；且于该电源变换装置处于非正常运作状态时，如开机、待机、负载跳变等状态，该辅助电源变换电路（3）工作于运作状态，切换电路（4）输出该第一辅助电源作为辅助电源。

当所述电源变换装置处于运作状态时，所述辅助电源驱动控制器反应于控制信号P_ON而使辅助电源变换电路工作于待命（stand-by）模式。

图3所示为辅助电源变换电路（3）工作于待命（stand-by）模式时电路中关键点的波形图,包括第一辅助电源电压VCC1和辅助电源驱动控制器（5）的输出PWM的波形。其中PWM为辅助电源中主开关的控制信号，由此可见，待命（stand-by）模式时，辅助电源驱动控制器（5）的输出脉冲周期性的有效或者失效，这样即可实现恒定频率下通过减小开关次数降低电源变换电路的电磁干扰。

图4A和图4B为本发明切换电路（4）两种实施方式。如图4A所示切换电路（4）包括：二极管D1和D2，二极管D1阳极接受所述第一辅助电源VCC1；二极管D2阳极接受所述第二辅助电源VCC2。二极管D1和D2的阴极耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源作为辅助电源VCC。

当电源变换装置处于运作状态时，所述第二辅助电源VCC2幅值大于所述第一辅助电源VCC1幅值，以至于所述二极管D2传输所述第二辅助电源VCC2以作为该电源变换装置的辅助电源VCC。

所述电源变换装置处于非正常运作状态时,如开机、待机、负载跳变等状态，所述第一辅助电源VCC1幅值大于所述第二辅助电源VCC2幅值，以至于所述二极管D1传输所述第一辅助电源VCC1以作为该电源变换装置的辅助电源VCC。

如图4B所示为切换电路（4）的另一种实施方式，其由开关管Q1和Q2构成，开关管Q1栅极用以接受所述第一辅助电源VCC1，而其控制端则用以接受控制信号CS1；开关管Q2，其栅极用以接受所述第二辅助电源VCC2，而其控制端则用以接受控制信号CS2；关管Q1和Q2的栅极耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源作为辅助电源VCC。

当电源变换装置处于运作状态时，开关管Q2反应于该所述控制信号CS2而开通，而所述开关管Q1反应于所述第一控制信号CS1而关断。当电源变换装置处于非正常运作状态时，如开机、待机、负载跳变等状态，开关管Q1反应于控制信号CS1而开通，开关管Q2反应于控制信号CS2而关断。CS1与CS2为互补的关系，且CS2与P_ON相同。

更具体来说，图5所示，前级变换电路（1）由整流桥（11）和功率因数校正电路（12）串联构成，直直变换电路（2）中包含电路21，其由辅助绕组AUX、二极管D、电容C构成，其中，辅助绕组AUX与直直变换电路中隔离变压器T耦接，辅助绕组AUX第一端与二极管D阳极相连，第二端与负端相连，二极管D的阴极与电容C的第一端相连，电容C的第二端与该负端相连，电容C两端的电压作为第二辅助电源VCC2。另外，辅助电源变换电路可以为反激变换器（3），包括变压器T2，其原边并联由电阻R1、电容C1和二极管D3组成的吸收电路，然后串接TOPswitch，变压器T2的副边第一端与一二极管D4的阳极相连，第二端与输出地相连，然后并联一输出滤波电容C2，并将其第一端与切换电路连接。并检测第一端电流后经过光耦U1隔离传输形成Pon以控制TOPswitch。

当电源变换装置处于运作状态时，切换电路传输第二辅助电源VCC2作为该电源变换装置的辅助电源VCC。因而辅助电源变换电路处于轻载状态并显示为信号Pon，TOPswitch反应于Pon控制反激变换器（3）工作于待命（stand-by）模式。图6所示为本发明的另一种具体实施例，其中电路13为一与图5中电路21结构相同的电路，本实施例中，辅助绕组AUX与功率因数校正电路（12）中电感L耦合，从而输出VCC2。图7所示为本发明的另一种具体实施例，其中直直变换电路（2）由多级变换电路构成。

Claims (13)

1.一种电源变换装置，包括前级变换电路、直直变换电路、辅助电源变换电路和切换电路，其特征是：

所述前级变换电路接受输入电压，并对所述输入电压进行转换而输出中间电压；

所述直直变换电路连接于所述前级变换电路的输出端，接受所述中间电压，并对所述中间电压进行转换产生第二辅助电源；

所述辅助电源变换电路连接于所述前级变换电路的输出端，接受所述中间电压，并对所述中间电压进行转换而产生第一辅助电源；

所述切换电路连接于所述直直变换电路和所述辅助电源变换电路的输出端，接受所述第一辅助电源和所述第二辅助电源，并切换输出所述第一辅助电源和所述第二辅助电源；

所述切换电路输出第二辅助电源时，所述辅助电源变换电路接收一控制信号，并工作于待命模式，所述控制信号为所述切换电路与所述辅助电源变换电路输出端连接处的电流信号，

所述电源变换装置还包括一辅助电源驱动控制器，所述辅助电源驱动控制器接收所述控制信号，并输出脉冲用于控制所述辅助电源变换电路中的主开关，所述辅助电源驱动控制器在所述待命模式时输出的脉冲周期性有效或者失效。

2.如权利要求1所述一种电源变换装置，所述直直变换电路对所述中间电压进行转换而产生电源的输出电压。

3.如权利要求1所述一种电源变换装置，其中所述切换电路包括：

一第一二极管，其阳极用以接受所述第一辅助电源；

一第二二极管，其阳极用以接受所述第二辅助电源；

其中，所述第一、第二二极管的阴极耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源。

4.如权利要求3所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于正常运作状态时，所述第二辅助电源幅值大于所述第一辅助电源幅值，以至于所述第二二极管传输所述第二辅助电源以作为该电源变换装置的辅助电源。

5.如权利要求4所述一种电源变换装置，其中当所述第二辅助电源作为该电源变换装置的辅助电源时，所述辅助电源变换电路接受辅助电源驱动控制器控制工作在待命(stand-by)模式。

6.如权利要求3所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于非正常运作状态时，所述第一辅助电源幅值大于所述第二辅助电源幅值，以至于所述第一二极管传输所述第一辅助电源以作为该电源变换装置的辅助电源。

7.如权利要求6所述一种电源变换装置，其中当所述第一辅助电源作为该电源变换装置的辅助电源时，所述辅助电源变换电路工作在运作模式。

8.如权利要求1所述一种电源变换装置，其中所述切换电路包括：

一第一开关管，其第一端用以接受所述第一辅助电源，而其控制端则用以接受一第一控制信号；

一第二开关管，其第一端用以接受所述第二辅助电源，而其控制端则用以接受一第二控制信号；

其中，所述第一、第二开关管的第二端耦接在一起以输出该第一或第二辅助电源。

9.如权利要求8所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于正常运作状态时，所述第二开关管反应于该所述第二控制信号而开通，而所述第一开关管反应于所述第一控制信号而关断。

10.如权利要求9所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于正常运作状态时，所述辅助电源驱动控制器反应于所述第二控制信号而使辅助电源变换电路工作于待命(stand-by)模式。

11.如权利要求8所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于非正常运作状态时，所述第一开关管反应于该所述第一控制信号而开通，而所述第二开关管反应于所述第二控制信号而关断。

12.如权利要求11所述一种电源变换装置，其中当所述电源变换装置处于非正常运作状态时，所述辅助电源驱动控制器反应于所述第二控制信号而使辅助电源变换电路工作于运作模式。

13.如权利要求1所述一种电源变换装置，其中所述直直变换电路为多级变换电路。