[发明专利]电源系统和设备

说明书

本申请是申请人“埃默森网络电能系统股份公司”于2003年4月29日提交的、发明名称为“电源系统和设备”的中国专利申请No.03815039.5的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及电源领域，更具体地说，涉及采用可编程数字控制的开关式电源。

背景技术

在现代社会的许多领域中，可靠的电源对于电子设备的正确运行至关重要。其中这样的一个领域是移动无线电话技术，移动无线电话的用户都希望移动无线电网络在运行时不受干扰。在这种移动无线电网络中，为了将主电压转换为可提供给各种负载(例如无线电收发器等)稳定的DC电压，采用了开关式电源。在开关式电源中，为了得到期望的电源输出特性，根据不同的占空比来控制晶体管的接通和断开。而且，开关式电源还通常与电池连接以便给电池充电，使得在主电压失败的时候可以用电池来取代电源。在布达佩斯1997年4月22-24日Telescon 97发表的“一种用于标准电信系统的新型改进的整流器”中描述了开关式电源的例子。

由Feng、Y-Y等人在2001年加拿大温哥华召开的2001 IEEE第32期年刊电源电子线路专家会议(第2卷1251页-1256页)上发表的“具有快速响应的单级单开关回扫PFC AC/DC转换器的数字控制”中，公开了一种单级单开关AC/DC转换器。

发明内容

本发明涉及的一个问题是：如何提供改进型开关式电源和改进型电源系统。

通过一种开关式电源来解决这一问题，所述开关式电源具有：

用于接收电功率的输入端和用于传递具有输出电压和输出电流的输出信号的输出端；

其中用绝缘屏障(140)将所述输入端与所述输出端(135)隔开，使得所述输入端(110)设在绝缘屏障(140)的原边(primary side)上，而所述输出端(135)设在绝缘屏障(140)的副边(secondary side)上；

所述开关式电源包括：

耦合在输入端和输出端之间的变换级(125)，所述变换级具有至少一个可控制的第一开关元件(205)，它用于产生变换级占空比(D)，以使所述变换级(125)产生所述输出信号，和

可编程数字电路(600)，它根据在绝缘屏障(140)的所述原边上获得的至少一个信号(U_in、I_in、U_int、I_int、U_ac)来控制所述第一开关元件(205)，所述可编程数字电路设置在所述绝缘屏障的所述原边上。

在所述绝缘屏障的所述原边上提供可编程数字电路，可有利地使可编程数字电路控制所述第一开关元件，而不需要通过绝缘屏障发送控制信号。不需要通过绝缘屏障发送控制信号使得可以更加精确地控制开关元件，因此可产生更加精确的变换级占空比。因为消除了控制信号通过绝缘屏障的传输，所以消除或减少了由于不准确的控制信号和不恰当的延时所造成的开关元件偶尔交叉导通的危险(即两个开关元件的同时导通造成的瞬时短路)。而且这种交叉导通可能由于脉冲变压器传输控制信号的延时或光耦合器的随机延时而发生。

本发明还涉及开关式电源(100)，此开关式电源具有：

用于接收电功率的输入端(110)和用于传递具有输出电压和输出电流的输出信号的输出端(135)；

其中用绝缘屏障(140)将所述输入端(110)与所述输出端(135)隔开，使得所述输入端(110)在绝缘屏障(140)的原边，而所述输出端(135)在绝缘屏障(140)的副边；

所述开关式电源包括：

耦合在输入端和输出端之间的变换级(125)，所述变换级具有至少一个产生变换级占空比(D)的可控的第一开关元件(205)，使得所述变换级(125)产生所述输出信号，以及

可编程数字电路(600)，它根据至少一个信号控制所述开关元件(205)。

在开关式电源的一个实施例中，所述可编程数字电路位于所述绝缘屏障的原边。

在开关式电源的一个实施例中，变换级可运行于输送基本上恒定的输出功率的模式(M_2-3)下；以及

变换级可运行于输送基本上恒定的输出电流的模式(M_3-5)下。

在开关式电源的一个实施例中，

所述可编程数字电路包括接收表示变换级输入电流(I_int)的信号(725)的装置；