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CN112421971B - 一种电源转换系统及控制方法 - Google Patents

一种电源转换系统及控制方法 Download PDF

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CN112421971B
CN112421971B CN201910775224.2A CN201910775224A CN112421971B CN 112421971 B CN112421971 B CN 112421971B CN 201910775224 A CN201910775224 A CN 201910775224A CN 112421971 B CN112421971 B CN 112421971B
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Abstract

本发明公开了一种电源转换系统及控制方法，属于电路转换技术领域。系统包括一桥式开关电路，桥式开关电路包括多个开关子电路，每个开关子电路包括：转换开关，用于控制开关子电路的通断；控制单元，被配置成执行下述控制循环：当转换开关与阴极之间的电压小于第一电压阈值且开关子电路未充电时，控制单元控制转换开关接通，并进入允许充电模式，之后开始对开关子电路充电；当转换开关与阴极之间的电压大于第二电压阈值时，控制单元控制转换开关关闭；当控制单元的充电电压大于第三电压阈值时，控制单元停止对开关子电路充电。上述技术方案的有益效果是：电路结构简单，能够减少桥式整流器的电路能量损耗。

Description

一种电源转换系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电路转换技术领域，尤其涉及一种电源转换系统及控制方法。
背景技术
AC/DC电源转换器是将交流电(Alternating Current，AC)转换成直流电(DirectCurrent，DC)的电源转换装置。在AC/DC电源转换器中多采用桥式整流电路作为AC/DC电源转换系统。
然而现有的桥式整流电路的构造比较复杂，并且电路转换能量的损耗较大。例如美国已公开专利文献US9843251公开的一种桥式整流器，其需要采用桥式电路外部的信号来对桥式开关的栅极进行驱动，电路结构比较复杂，并且构建成本较高。又例如美国已公开专利文献US8804389公开的一种桥式整流器，其中的桥式整流电路需要在超高压环境中进行充电，并且在高压环境中多次切换开关，从而造成大量无用的电路能量损耗。换言之，现有的技术方案中，在交流电周期内，桥式整流电路通常会进行一些无用的开关切换，并且充电过程通常会在高压周期内进行，从而导致电路能量损耗加大，增加电路的运行成本。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种电源转换系统及控制方法的技术方案，旨在降低电源转换系统的电路能量损耗，并且简化电路结构。上述技术方案具体包括：
一种电源转换系统，其中，包括一桥式开关电路，所述桥式开关电路的输入端接入所述电源转换系统的交流电输入端，所述桥式开关电路的输出端分别连接所述电源转换系统的直流输出端；
所述桥式开关电路包括多个开关子电路，每个所述开关子电路的阳极分别接入所述交流电输入端和所述直流输出端中的一个，每个所述开关子电路的阴极分别接入所述交流电输入端和所述直流输出端中的另一个；
每个所述开关子电路包括：
转换开关，连接在所述开关子电路的阳极和阴极之间，用于控制所述开关子电路的通断；
控制单元，连接所述转换开关，所述控制单元被配置成执行下述控制循环：
当所述转换开关与所述阴极之间的电压小于一预设的第一电压阈值且所述控制单元未对所述开关子电路充电时，所述控制单元控制所述转换开关接通，并在所述转换开关接通后，所述控制单元进入一允许充电模式，于所述允许充电模式下，所述控制单元被允许对所述开关子电路充电；
当所述转换开关与所述阴极之间的电压大于一预设的第二电压阈值时，所述控制单元控制所述转换开关关闭；以及
当所述控制单元的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，所述控制单元停止对所述开关子电路充电。
优选的，该电源转换系统，其中，所述转换开关采用一第一MOS管形成，所述第一MOS管的漏极连接所述开关子电路的阳极，源极连接所述开关子电路的阴极，栅极连接所述控制单元；
于所述第一MOS管的源极和漏极之间还跨接一寄生二极管。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第一MOS管为NMOS管。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第一MOS管的栅极电压被钳制在一固定电压值。
优选的，该电源转换系统，其中，所述控制单元包括：
检测端，接入所述第一MOS管和所述开关子电路的阴极之间，用于检测得到所述第一MOS管和所述开关子电路的阴极之间的跨接电压；
开关控制模块，所述开关控制模块分别连接所述检测端和所述第一MOS管的控制端，用于：
将所述跨接电压与所述第一电压阈值进行比较，在所述跨接电压小于所述第一电压阈值且所述控制单元未对所述开关子电路充电时，所述开关控制模块通过所述第一MOS管的所述控制端控制所述第一MOS管接通；以及
将所述跨接电压与所述第二电压阈值进行比较，在所述跨接电压大于所述第二电压阈值时，所述开关控制模块通过所述第一MOS管的所述控制端控制所述第一MOS管关闭；
充电控制模块，连接所述开关控制模块，用于在所述开关控制模块控制所述第一MOS管接通后进入所述允许充电模式，并在充电电压达到所述第三电压阈值时停止充电。
优选的，该电源转换系统，其中，所述开关控制模块采用一比较器实现；
所述比较器的正相输入端连接一预设有所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的参考电压模块；
所述比较器的反相输入端连接所述检测端；
所述比较器的输出端连接所述转换开关的控制端。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第一电压阈值的取值范围为-450mV～-100mV。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第一电压阈值优选为-250mV。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第二电压阈值的取值范围为0mV～10mV。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第二电压阈值优选为1mV。
优选的，该电源转换系统，其中，所述检测端采用一第二MOS管实现，所述第二MOS管的漏极接入所述转换开关与所述开关子电路的阴极之间，源极接入所述开关控制模块，栅极接入所述充电控制模块；
所述第二MOS管保持常通。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第二MOS管为PMOS管。
优选的，该电源转换系统，其中，所述充电控制模块包括：
充电控制芯片，所述充电控制芯片的一控制端连接所述第二MOS管的栅极，所述充电控制芯片的一充电端连接一充电电容，所述充电电容的另一端连接在所述转换开关与所述开关子电路的阳极之间，所述充电控制芯片的一输出端连接所述比较器的反相输入端；
当所述转换开关接通后，所述充电控制芯片通过所述充电端向所述充电电容充电，当所述充电端的充电电压大于所述第三电压阈值时，所述充电控制芯片停止充电。
优选的，该电源转换系统，其中，所述第三电压阈值为15.6V。
一种电源转换系统的控制方法，其中，应用于上述的电源转换系统，其中，针对每个所述开关子电路具有以下控制过程：
步骤S1，采用所述控制单元对所述转换开关与所述阴极之间的电压进行实时检测；
步骤S2，所述控制单元将检测到的电压与一预设的第一电压阈值进行比较，并在检测到的电压小于所述第一电压阈值时转向步骤S3；
步骤S3，所述控制单元控制所述转换开关接通，所述控制单元进入允许充电模式，之后开始向所述开关子电路充电；
步骤S4，所述控制单元将检测到的电压与一预设的第二电压阈值进行比较，并在检测到的电压大于所述第二电压阈值时转向步骤S5；
步骤S5，所述控制单元控制所述转换开关断开；
步骤S6，当所述控制单元输出的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，所述控制单元停止充电，并返回所述步骤S2。
上述技术方案的有益效果是：电路结构简单，能够减少桥式整流器的电路能量损耗。
附图说明
图1是本发明较佳的实施例中，一种电源转换系统的总体结构示意图；
图2是本发明的较佳的实施例中，一种电源转换系统的简化电路结构示意图；
图3是本发明的较佳的实施例中，开关子电路的模块示意图；
图4是本发明的较佳的实施例中，电源转换系统的工作时序示意图；
图5是本发明的较佳的实施例中，开关子电路的电路结构示意图；
图6是本发明的较佳的实施例中，充电控制芯片的电路结构示意图；
图7是本发明的较佳的实施例中，将第一MOS管和第二MOS管组合形成电路元件的结构示意图；
图8是本发明的较佳的实施例中，一种电源转换系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种电源转换系统的技术方案，该电源转换系统适用于AC/DC电源转换器内，并具体包括一桥式开关电路，桥式开关电路的输入端接入电源转换系统的交流电输入端，桥式开关电路的输出端分别连接电源转换系统的直流输出端；
桥式开关电路包括多个开关子电路，每个开关子电路的阳极分别接入交流电输入端和直流输出端中的一个，每个开关子电路的阴极分别接入交流电输入端和直流输出端中的另一个；
每个开关子电路包括：
转换开关，连接在开关子电路的阳极和阴极之间，用于控制开关子电路的通断；
控制单元，连接转换开关，控制单元被配置成执行下述控制循环：
当转换开关与阴极之间的电压小于一预设的第一电压阈值且控制单元未对开关子电路充电时，控制单元控制转换开关接通，并在转换开关接通后，控制单元进入一允许充电模式，该控制单元被允许向开关子电路充电；
当转换开关与阴极之间的电压大于一预设的第二电压阈值时，控制单元控制转换开关关闭；以及
当控制单元的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，控制单元停止对开关子电路充电。
具体地，本实施例中，如图1中所示，该电源转换系统包括一桥式开关电路A。该桥式开关电路A的输入端A1连接外部的交流电输入端Vin。该桥式开关电路A的输出端A2作为电源转换系统的直流输出端，直流输出端A2接入一外部负载B，并用于将转换的直流电输出至该外部负载B。同时直流输出端A2之间还连接一电解电容C1，该电解电容C1起到电源滤波的作用，在此不再赘述。
该桥式开关电路A中包括多个开关子电路A3，具体地在图1中包括4个呈桥式连接的开关子电路A3，每个开关子电路A3的结构和控制逻辑均相同，并且开关子电路A3之间相互独立，其控制逻辑不受其他开关子电路A3的影响。
上述桥式电路A同样可以简化为图2中的电路结构，该电路结构中，在一个交流电周期内，每个开关子电路A3只开关一次，具体原理在下文中会详述。
如图3中所示，针对单个开关子电路进行描述，开关子电路A1具体包括：
转换开关A31，连接在开关子电路A3的阳极(Anode)和阴极(Cathnode)之间，用于控制开关子电路A3的通断；
控制单元A32，连接转换开关A31，控制单元A32被配置成执行下述控制循环：
当转换开关A31与阴极之间的电压小于一预设的第一电压阈值且控制单元未对开关子电路充电时，控制单元A32控制转换开关接通，并在转换开关A31接通后，控制单元A32进入允许充电模式，并在之后开始对开关子电路A3充电；
当转换开关A31与阴极之间的电压大于一预设的第二电压阈值时，控制单元A32控制转换开关关闭；以及
当控制单元A32的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，控制单元A32停止对开关子电路A3充电。
具体地，上述每个开关子电路A3内均设置一控制单元A32以及一转换开关A31，转换开关A31用于控制该开关子电路A3的通断，控制单元A32用于控制转换开关A31的通断，从而控制整个开关子电路A3的通断。
在一个交流电周期内，控制单元A32首先检测转换开关A31与阴极之间的电压，并判断其是否小于一预设的第一电压阈值(该第一电压阈值为负电压)，当电压小于第一电压阈值时(此时处于交流电的负半周期内)，控制单元A32控制转换开关A31接通，此时该开关子电路A3被接通，同时控制单元A32进入允许充电模式，并在之后向该开关子电路A3进行充电，因此该充电过程在低电压环境下进行，能够降低充电时的电路能量损耗。由于控制单元A32开始充电和转换开关A31接通不一定在同时发生，通常来说当转换开关A31接通后控制单元A32才开始向开关子电路A3充电。因此在本申请中，当转换开关A31接通时控制单元A32进入允许充电模式，即意味着之后控制单元A32可以向开关子电路A3进行充电。
同时控制单元A32继续检测转换开关A31与阴极之间的电压，由于此时转换开关A31已经接通，因此控制单元A32实际检测的为开关子电路A3的阳极和阴极之间的电压，并判断其是否大于一预设的第二电压阈值(该第二电压阈值为正电压)，当电压大于第二电压阈值时(此时处于交流电的正半周期内)，控制单元A32控制转换开关A31关闭。同时，当控制单元A32对开关子电路A3的充电电压大于一预设的第三电压阈值时(该第三电压阈值为正电压)，控制单元A32停止对开关子电路A3充电，开关子电路A3进入放电阶段。随后控制单元A32继续检测转换开关A31与阴极之间的电压，等待其小于第一电压阈值。
上述过程循环执行，从而使得每个开关子电路A3均形成转换开关接通→开始充电→转换开关断开→停止充电→转换开关接通的循环往复的工作流程，这样使得开关子电路A3在运行过程中有多次状态变化的过程(多个burst)，能够降低电路能量损耗。
并且，上述过程中，每个开关子电路A3在一个交流电周期内只开闭一次，充电过程始终在低电压环境下进行，同样可以降低电路能量损耗。
上述过程同样可以通过图4中的时序图看到。图4中，曲线41用于表示单相交流电中的火线(Line)电压变化，曲线42用于表示单相交流电中的中性线(Neutral)电压变化，曲线43用于表示转换开关的通断变化，曲线44用于表示控制单元的充电控制变化。则：
在T0时刻，控制单元检测到电压小于预设的第一电压阈值，此时处于交流电负半周期，转换开关接通，控制单元进入允许充电模型，并在之后开始充电；
T0-T1时刻，此时转换开关处于接通状态，控制单元实时检测阳极和阴极之间的电流流向；
在T1时刻，电流流向产生变化，控制单元检测到电压大于预设的第二电压阈值，此时处于交流电正半周期，转换开关关闭；
T1-T2时刻，此时转换开关处于关断状态，开关子电路A3中的阻塞电压(BlockingVoltage)增加，控制单元继续给开关子电路A3充电；
在T2时刻，控制单元输出的充电电压Vcc大于第三电压阈值，控制单元停止充电；
T2-T0时刻，此时转换开关处于关断状态，控制单元也处于停止充电的状态，控制单元实时检测电压是否小于预设的第一电压阈值，并在小于第一电压阈值时回到T0的动作，从而实现循环执行T0-T2时刻的电路运行过程。
本发明的较佳的实施例中，如图3和5中所示，上述转换开关A31采用一第一MOS管M1形成，第一MOS管M1的漏极连接开关子电路的阳极，源极连接开关子电路的阴极，栅极连接控制单元A32；
于第一MOS管M1的源极和漏极之间还跨接一寄生二极管D1。
则控制单元A32通过控制第一MOS管M1的栅极电压来控制第一MOS管M1导通或关断。
上述第一MOS管M1为NMOS管。
本发明的较佳的实施例中，上述第一MOS管的栅极电压被钳制在一固定电压值。
本发明的较佳的实施例中，如图3中所示，上述控制单元A32包括：
检测端A321，接入第一MOS管和开关子电路的阴极之间，用于检测得到第一MOS管和开关子电路的阴极之间的跨接电压；
开关控制模块A322，开关控制模块A322分别连接检测端和第一MOS管的控制端，用于：
将跨接电压与第一电压阈值进行比较，在跨接电压小于第一电压阈值且控制单元未对开关子电路充电时，开关控制模块A322通过第一MOS管的控制端控制第一MOS管接通；以及
将跨接电压与第二电压阈值进行比较，在跨接电压大于第二电压阈值时，开关控制模块A322通过第一MOS管的控制端控制第一MOS管关闭；
充电控制模块A323，连接开关控制模块A322，用于在开关控制模块A322控制第一MOS管接通后进入允许充电模式，之后开始充电，并在充电电压达到第三电压阈值时停止充电。
具体地，上述开关控制模块A322采用一比较器CP实现；
比较器CP的正相输入端连接一预设有第一电压阈值和第二电压阈值的参考电压模块Ref；
比较器CP的反相输入端连接检测端A321；
比较器CP的输出端连接转换开关的控制端。
检测端采用一第二MOS管M2实现，第二MOS管M2的漏极接入转换开关与开关子电路的阴极之间，源极接入开关控制模块，栅极接入充电控制模块。第二MOS管M2保持常通，其为PMOS管。
充电控制模块内包括：
充电控制芯片Vcc Charge，充电控制芯片Vcc Charge的一控制端3连接第二MOS管M2的栅极，充电控制芯片Vcc Charge的一充电端1连接一充电电容C2，充电电容C2的另一端连接在转换开关与开关子电路的阳极之间，充电控制芯片Vcc Charge的一输出端2连接至比较器CP的输出端，以在比较器CP输出高电平时向第一MOS管M1提供一栅极电压，该栅极电压相当于充电控制芯片输出的充电电压Vcc；
当转换开关M1接通后，充电控制芯片Vcc Charge通过充电端1向充电电容C2充电，当充电端1的充电电压大于第三电压阈值时，充电控制芯片停止充电。
具体地，本实施例中，每个开关子电路A3的具体电路结构即如图5中所示。其中，第一MOS管M1作为开关子电路A3的转换开关，其源漏极分别连接至开关子电路A3的阳极和阴极，第一MOS管M1的栅极(也即转换开关的控制端)连接至比较器CP的输出端，同时充电控制芯片Vcc Charge的输出端2页连接至比较器CP的输出端。比较器CP的正相输入端连接一参考电压模块Ref，该参考电压模块Ref内设置有第一电压阈值和第二电压阈值两个参考电压阈值，其中第一电压阈值为负电压阈值，第二电压阈值为正电压阈值，该参考电压模块Ref的一反馈端也连接至比较器CP的输出端。比较器CP的反相输入端连接一第二MOS管M2的源极，即第二MOS管M2的源极作为比较器CP的反相输入端的输入电压。
初始第一MOS管M1处于关掉状态。当上述第二MOS管M2的源漏极电压小于第一电压阈值时，比较器CP输出的为高电平，此时第一MOS管M1被导通，充电控制芯片Vcc Charge的输出端2向第一MOS管M1提供栅极电压供其开启，同时充电控制芯片Vcc Charge进入允许充电模式，并在之后开始为充电电容C2充电。由于刚开始充电，此时第二MOS管M2的栅极电压初始低于充电电压Vcc，例如为6V。
随着时间变化，第一MOS管M1接通时的源漏极电流开始反向，当比较器CP的反相输入端的电压大于第二电压阈值时，比较器CP的输出端输出一低电平，第一MOS管M1被关断。此时充电控制芯片Vcc Charge依然在充电，第二MOS管M2的栅极电压低于第三电压阈值，例如为12V。
直至充电控制芯片Vcc Charge持续充电直至其充电电压高于一第三电压阈值，充电控制芯片Vcc Charge才停止充电。控制单元A32继续对第一MOS管M1的跨压电压进行检测，当比较器CP的反相输入端的电压小于第一电压阈值时，重新导通第一MOS管M1，并循环进行上述过程。
值得注意的是，上述充电过程中，充电电流从阴极Cathode通过第二MOS管M2的源漏极流入充电控制芯片Vcc Charger，从而提供给充电控制芯片Vcc Charger进行充电。
本发明的较佳的实施例中，上述第一电压阈值的取值范围可以被设定为-400mV～-100mV，更优选地可以设置为-250mV。
本发明的较佳的实施例中，上述第二电压阈值的取值范围可以被设定为0mV～10mV，更优选地可以设置为1mV。
本发明的较佳的实施例中，上述第三电压阈值可以被设定为15.6V。
当然本申请的其他实施例中，可以根据实际的电路情况设置上述阈值的合适取值，在此不再赘述。本发明的较佳的实施例中，上述参考电压模块Ref通过一反馈端连接至比较器CP的输出端，从而可以通过比较器CP的输出端输出的高低电平变化来决定自身输出的参考电压阈值。例如，当比较器CP输出为高电平(例如Vcc)时，参考电压模块Ref输出第一电压阈值，即将第一电压阈值与第二MOS管M2的源漏极电压进行比较；当比较器CP输出为低电平(例如0V)时，参考电压模块Ref输出第二电压阈值，即将第二电压阈值与第二MOS管M2的源漏极电压进行比较。
此外，为了应对开关电源的问题，同时针对上述过程设置一些必要的开启关闭的条件，例如：
当充电控制芯片Vcc Charge的电压小于第四电压阈值(例如13V)且已经触发开关子电路的欠压锁定时，充电控制芯片Vcc Charge同样开始充电。
当第一MOS管M1的跨压电压触发开关子电路的欠压锁定时，第一MOS管M1被关断。
图6示出了充电控制芯片Vcc Charger的内部电路结构：
在该充电控制芯片Vcc Charger内设置有两个数据选择器。其中第一数据选择器MUX1的两个输入端分别接入第三电压阈值(此处设定为15.6V)和第四电压阈值(此处设定为13V)的参考电压，输出端连接一比较器CP2的反相输入端。
上述第二MOS管M2的源漏极电压接入比较器CP的反相输入端，同时通过一二极管接入比较器CP2的正相输入端。该充电控制芯片Vcc Charger的充电端1从比较器CP2的正相输入端引出。
上述比较器CP2的输出端通过一非门电路反向之后引入一或非门电路的第一输入端，该或非门电路的第二输入端接入第一MOS管M1的栅极(也即充电控制芯片Vcc Charger的输出端2)，该或非门电路的输出端同时接入上述第一数据选择器MUX1的控制端以及一第二数据选择器MUX2的控制端。
上述第二数据选择器MUX2的两个输入端分别接入参考电压8V和充电电压Vcc，输出端接入第二MOS管M2的栅极，提供其开启所需的栅极电压。
具体地，基于上述充电控制芯片Vcc Charger的内部电路结构，上述第一数据选择器MUX1的工作原理依赖于该第一数据选择器MUX1的控制端电平变化：
仅有当或非门电路的第一输入端(即比较器CP2的输出信号)的输入信号为1(逻辑高电平)且或非门电路的第二输入端(即第一MOS管M1的栅极电压)也为1(逻辑高电平)时，或非门电路的输出端输出一第一选择信号，此时第一数据选择器MUX1根据该第一选择信号选择13.6V输出。
在其他情况下，或非门电路的输出端输出一第二选择信号，此时第一数据选择器MUX1根据该第二选择信号选择15V输出。
同样地，当上述或非门电路的输出端输出第一选择信号时，第二数据选择器MUX2根据该第一选择信号选择8V输出；当或非门电路的输出端输出第二选择信号时，第二数据选择器MUX2根据该第二选择信号选择Vcc输出。上述参考电压8V的作用在于钳制第二MOS管M2的充电电压的最大值，避免其充电至Vcc。
本发明的较佳的实施例中上述第一MOS管M1和第二MOS管M2还可以组合形成一个电路元件(如图7中所示)，该电路元件的控制原理与上文中相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明技术方案中，针对单个开关子电路A3，通过转换开关A31和控制单元A32的相互配合，使得转换开关A31在一个交流电周期内只开关一次，并且对开关子电路A3的充电过程只在低压环境下进行，从而使得整个电源转换系统的电路能量损耗降低，并且电路实现简单，实现成本较低。
本发明的较佳的实施例中，基于上文中所述的电源转换系统，现提供一种电源转换系统的控制方法，具体如图8中所示，包括：
步骤S1，采用控制单元对转换开关与阴极之间的电压进行实时检测；
步骤S2，控制单元将检测到的电压与一预设的第一电压阈值进行比较，并在检测到的电压小于第一电压阈值时转向步骤S3；
步骤S3，控制单元控制转换开关接通，控制单元进入允许充电模式，之后开始向开关子电路充电；
步骤S4，控制单元将检测到的电压与一预设的第二电1压阈值进行比较，并在检测到的电压大于第二电压阈值时转向步骤S5；
步骤S5，控制单元控制转换开关断开；
步骤S6，当控制单元输出的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，控制单元停止充电，并返回步骤S2。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种电源转换系统，其特征在于，包括一桥式开关电路，所述桥式开关电路的输入端接入所述电源转换系统的交流电输入端，所述桥式开关电路的输出端分别连接所述电源转换系统的直流输出端；
所述桥式开关电路包括多个开关子电路，每个所述开关子电路的阳极分别接入所述交流电输入端和所述直流输出端中的一个，每个所述开关子电路的阴极分别接入所述交流电输入端和所述直流输出端中的另一个；
每个所述开关子电路包括：
转换开关，连接在所述开关子电路的阳极和阴极之间，用于控制所述开关子电路的通断；
控制单元，连接所述转换开关，所述控制单元被配置成执行下述控制循环：
当所述转换开关与所述阴极之间的电压小于一预设的第一电压阈值且所述控制单元未对所述开关子电路充电时，所述控制单元控制所述转换开关接通，并在所述转换开关接通后，所述控制单元进入一允许充电模式，于所述允许充电模式下，所述控制单元被允许对所述开关子电路充电；
当所述转换开关与所述阴极之间的电压大于一预设的第二电压阈值时，所述控制单元控制所述转换开关关闭；以及
当所述控制单元的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，所述控制单元停止对所述开关子电路充电；
每个开关子电路之间相互独立，其控制逻辑不受其他开关子电路的影响，在一个交流电周期内，每个开关子电路只开关一次。
2.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，所述转换开关采用一第一MOS管形成，所述第一MOS管的源极连接所述开关子电路的阳极，漏极连接所述开关子电路的阴极，栅极连接所述控制单元；
于所述第一MOS管的源极和漏极之间还跨接一寄生二极管。
3.如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管。
4.如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于，所述第一MOS管的栅极电压被钳制在一固定电压值。
5.如权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于，所述控制单元包括：
检测端，接入所述第一MOS管和所述开关子电路的阴极之间，用于检测得到所述第一MOS管和所述开关子电路的阴极之间的跨接电压；
开关控制模块，所述开关控制模块分别连接所述检测端和所述第一MOS管的控制端，用于：
将所述跨接电压与所述第一电压阈值进行比较，在所述跨接电压小于所述第一电压阈值且所述控制单元未对所述开关子电路充电时，所述开关控制模块通过所述第一MOS管的所述控制端控制所述第一MOS管接通；以及
将所述跨接电压与所述第二电压阈值进行比较，在所述跨接电压大于所述第二电压阈值时，所述开关控制模块通过所述第一MOS管的所述控制端控制所述第一MOS管关闭；
充电控制模块，连接所述开关控制模块，用于在所述开关控制模块控制所述第一MOS管接通后进入所述允许充电模式，并在充电电压达到所述第三电压阈值时停止充电。
6.如权利要求5所述的电源转换系统，其特征在于，所述开关控制模块采用一比较器实现；
所述比较器的正相输入端连接一预设有所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的参考电压模块；
所述比较器的反相输入端连接所述检测端；
所述比较器的输出端连接所述转换开关的控制端。
7.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，所述第一电压阈值的取值范围为-450mV～-100mV。
8.如权利要求7所述的电源转换系统，其特征在于，所述第一电压阈值为-250mV。
9.如权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，所述第二电压阈值的取值范围为0mV～10mV。
10.如权利要求9所述的电源转换系统，其特征在于，所述第二电压阈值为1mV。
11.如权利要求6所述的电源转换系统，其特征在于，所述检测端采用一第二MOS管实现，所述第二MOS管的漏极接入所述转换开关与所述开关子电路的阴极之间，源极接入所述开关控制模块，栅极接入所述充电控制模块；
所述第二MOS管保持常通。
12.如权利要求11所述的电源转换系统，其特征在于，所述第二MOS管为PMOS管。
13.如权利要求11所述的电源转换系统，其特征在于，所述充电控制模块包括：
充电控制芯片，所述充电控制芯片的一控制端连接所述第二MOS管的栅极，所述充电控制芯片的一充电端连接一充电电容，所述充电电容的另一端连接在所述转换开关与所述开关子电路的阳极之间，所述充电控制芯片的一输出端连接所述比较器的反相输入端；
当所述转换开关接通后，所述充电控制芯片通过所述充电端向所述充电电容充电，当所述充电端的充电电压大于所述第三电压阈值时，所述充电控制芯片停止充电。
14.如权利要求13所述的电源转换系统，其特征在于，所述第三电压阈值为15.6V。
15.一种电源转换系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-14中任意一项所述的电源转换系统，其特征在于，针对每个所述开关子电路具有以下控制过程：
步骤S1，采用所述控制单元对所述转换开关与所述阴极之间的电压进行实时检测；
步骤S2，所述控制单元将检测到的电压与一预设的第一电压阈值进行比较，并在检测到的电压小于所述第一电压阈值时转向步骤S3；
步骤S3，所述控制单元控制所述转换开关接通，同时所述控制单元开始向所述开关子电路充电；
步骤S4，所述控制单元将检测到的电压与一预设的第二电压阈值进行比较，并在检测到的电压大于所述第二电压阈值时转向步骤S5；
步骤S5，所述控制单元控制所述转换开关断开；
步骤S6，当所述控制单元输出的充电电压大于一预设的第三电压阈值时，所述控制单元停止充电，并返回所述步骤S2。
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