[发明专利]开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行开关电源的方法和开关电源，它具有变压 器，该变压器包括至少一个初级绕组，该初级绕组可以通过开关元件 连接在直流电压上，并且该变压器还包括至少一个次级绕组，该次级 绕组可以通过包括至少一个二极管的整流器电路连接在负载上。

背景技术

已知不同形式的开关电源，它们用于使电负载连接在电网或电源 上。例如区分不同的开关电源，它们作为闭塞变流器、推挽变流器或 磁通变流器等工作。通过变压器使电能从初级侧传递到次级侧。在此 使施加在初级侧上的电压利用开关元件发出脉冲，其中脉冲频率对应 于电源频率的数倍。由于脉冲频率较高，可以使变压器相应较小地构 成。

在此要注意，在开关电源的组件中产生热量，它必需通过适合的 措施排出，从而使单个组件的温度达到低的临界值。此外可以通过开 关电源所传递的功率取决于单个组件的温度。

尤其要注意在变压器内、在开关元件内和在次级侧的整流器二极 管内产生热量。

按照现有技术已知不同的方法用于导出在开关电源中产生的热 量。在此要考虑要消耗的用于使可能存在的冷却装置运行的能量。

例如US 2003/0107907描述了一种开关电源，它利用开关元件的 寄生能量驱动通风机。

但是，按照现有技术已知的利用风扇提高开关电源外壳内的冷却 气流量是有缺陷的，设置在外壳内的组件由于空气中的各种颗粒快速 脏污。这可能对功能性产生不利影响，因此通常在外壳的通风入口上 设置灰尘过滤器。但是这导致增加维护费用，因为这种灰尘过滤器必 需定期更换。

按照现有技术，开关电源为了冷却通常利用自然空气对流。在此 在开关电源外壳内设置通风孔，穿过通风孔使加热的空气向上逸出并 使新鲜空气从下面流入。在外壳内部产生热量的组件的布置通常顺应 于产生的流体特性。在JP 2001095233中例如描述了多个换流器模块 在开关电源外壳内部的布置。较高功率的换流器模块通过这种布置比 较低功率的换流器模块更好地冷却。

附加地可以设置冷却体，它们与要被冷却的组件热连接并且将热 量排到外界。例如JP 2005033088描述了冷却筋结构，它们从外壳伸 出来并从而使热量从开关电源组件排到周围。

其它已知的用于冷却开关电源的措施涉及产生热量的单个组件 的形状结构。在US 2004/0080393中公开了一种用于安装在开关电源 内的环形变压器，在该变压器中绕组材料有利于排出热量。

在JP 2006041314A1中也描述了一种用于开关电源内的变压器的 特殊的绕组材料结构。在此变压器的次级绕组由热管构成，从而在微 小对流时也能够实现良好排出热量。但是在此要注意在设计变压器时 的结构费用和局限性。

发明内容

本发明的目的是，对于开关电源提供一种用于冷却产生热量的组 件的方案，其中要使结构费用、维护费用和能耗微少，其中不产生由 于太大的冷却气流量而引起脏污。

为此本发明提出一种运行开关电源的方法，所述开关电源具有变 压器，该变压器包括至少一个初级绕组，该初级绕组能够通过开关元 件连接在直流电压上，并且所述变压器还包括至少一个次级绕组，该 次级绕组能够通过包括至少一个二极管的整流器电路连接在负载上， 其中，利用控制信号以预定的激励频率使至少一个布置在开关电源中 的压电风扇置于振动，并且利用微控制器产生正弦信号作为控制信 号，从而所述压电风扇在变压器和/或开关元件和/或二极管上引起气 流，并且根据激励频率利用微控制器检测所述至少一个压电风扇的功 率消耗，从而在最大功率消耗时识别出谐振频率，并且通过步进地改 变激励频率，使由于环境温度的环境影响所引起的变化的谐振频率在 预定的时间间隔内重新设定；并且在开关电源投入运行时，将最后设 定的谐振频率规定作为激励频率。

本发明还提出一种用于执行上述方法的开关电源，其中，所述开 关电源包括至少一个压电风扇，该压电风扇在变压器和/或开关元件和 /或二极管上引起气流，并且所述开关元件和至少一个压电风扇利用微 控制器控制。

用于安装在开关电源内的压电风扇的优点在于这种功能原理；产 生的气流可以有针对性地偏转到要被冷却的组件上，其中使气流量总 体上保持微少，从而也不产生由于空气中的脏污颗粒引起的污染。此 外压电风扇只消耗非常少的能量，因此对于开关电源效率的影响微小 到可以忽略。