[发明专利]电源设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源设备，并且尤其涉及一种具有由风扇冷却其热量产生元件的电源设备。

背景技术

电源设备使用功率半导体器件，例如二极管，晶体管和IGBT。由于设备在运行时的温度和设备在不运行时的温度差别变的越来越大，所以功率半导体器件的寿命也趋向于缩短。当电源设备使用例如电焊机、切割机、或者电镀设备时，它将承受在相对较短的间隔内在供电和暂停之间切换。这些电源设备的功率半导体器件承受频繁的温度变化，这将导致半导体器件寿命的进一步缩短。JP 2000-166217A提出了一种解决这类问题的技术。

根据JP 2000-166217A，当电源设备通过启动起动开关而被起动时，风扇也开始被起动以冷却功率半导体器件从而抑制设备温度升高。当电源设备的起动开关被关闭时，风扇被停止以抑制功率半导体器件温度的降低。这减少了功率半导体器件在运行时的温度和它们不运行时的温度的差别。

接下来的问题出现在当风扇在电源设备起动开关被关闭的同时停止。特定的功率半导体器件在许多情况下被安装在电源设备的散热器(heat sink)上。如果风扇在电源设备起动开关被关闭的同时停止，热量将保留并且停留在散热器上，这将给散热器周围的组成元件以热应力。为了避免它，风扇的驱动必须持续到即使电源起动开关被关闭后。这可是会导致功率半导体器件的温度被降低的太多，并且，因此功率半导体器件的寿命不能长久。

本发明的目标是给功率半导体器件提供具有寿命维持的电源设备，而除了电源设备的功率半导体器件外不会给组成元件带来热应力。

发明内容

根据具有电源单元的本发明的第一方面的电源设备，其使用包括功率半导体器件在内的生热元件。电源单元包括，例如整流交流电压的整流部分，用于将来自整流部分的整流电压转换为高频电压的高频转换部分，用于电压变换来自高频转换部分的高频电压的变压器，和另一个用于整流电压变换的高频电压的整流部分。风扇用来冷却热生成元件。电源设备在供电期间电力被供应给电源单元的供电状态和在暂停期间供应给电源单元的电力被移除的暂停状态之间变换。供电期间可以被预先设定，并且暂停期间也可以被预先设置。供电期间和暂停期间可以相等或者不同。交替可以是固定间隔。风扇被驱动以用来冷却包括功率半导体器件在内的发热元件。风扇可以被驱动以额定转速旋转或者低于额定转速的旋转速度。温度测量装置测量发热元件的温度并且生成表示发热元件测量温度的测量温度表示信号。参考值生成装置根据在暂停期间的开始的测量温度表示信号，表示在暂停期间结束时达到了希望温度的希望温度表示信号，以及暂停期间的长度来生成参考值。参考值在暂停期间减少，从与暂停期间起始时的测量温度表示信号相对应的值减少到与希望温度表示信号对应的值。控制装置以这样的方式控制风扇的转速，使得测量温度表示信号基本上跟踪参考值。

在暂停期间，如上面所述设置的电源设备的风扇的转速被以这样的方式控制，即功率半导体器件在暂停期间的开始时的温度可以减少到暂停期间结束时的希望温度。因此，在暂停期间结束时，功率半导体器件的温度可以是希望温度。希望温度可以被适当的设置以使功率半导体器件在运行时的温度与装置在不运行时的温度之间的差得到减少，这将尽可能的维持功率半导体器件的寿命。此外，由于风扇在暂停期间持续的旋转，热量不能持久，这将使在功率半导体器件周围的元件免于承受热应力。

风扇在动力状态下可以以额定转速或者低于额定转速的速度旋转。当风扇在低于额定转速的速度旋转时，需要控制转速以阻止在半导体器件达到希望温度后的温度升高。

由测量温度表示信号表示的温度可以是在给予热应力时候布置在功率半导体器件周围的电源设备的元件所能承受的温度。功率半导体器件可以被安装在散热器上，并且这些电源设备元件可以布置在功率半导体器件周围。具有这种布置，有可能并不仅仅只是减少功率半导体器件运行时的温度和它不运行时的温度的差别，也不仅仅是维持功率半导体器件的长寿命，还可以使功率半导体器件周围的元件免于承受热应力。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的电源设备的方块电路图。

图2用于描述由图1所示的电源设备的调节器产生的参考值。

图3A到3D描述在连接到额定负载时图1的电源设备的不同部分的运行状态是有用的。

图4A到4D用于描述在连接到较低负载时图1的电源设备的不同部分的运行状态。

图5A到5D用于描述在连接到轻负载时图1的电源设备的不同部分的运行状态。