[发明专利]用于热电元件的电源

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月15日提交的、标题为“Power Supply For Thermoelectric Element”的韩国专利申请No.10-2010-0090697的权益，该申请的全部内容作为参考被合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及用于热电元件的电源。

背景技术

通常，作为用于冷热设备的热电元件的电源，为稳态DC电源的开关模式电源(SMPS)已经得到了应用。

开关模式电源(SMPS)是对商业电源所提供的AC功率进行转换以便适用于各种设备(诸如计算机、通信设备、家用电器等)的模块型电源。此外，开关模式电源(SMPS)使用高速功率半导体来以高频执行开/关控制，并使用整流和平滑电路来获得各种稳定的DC电压。

考虑热电元件的特性，热电元件不使用AC功率而是使用稳态DC功率的原因是要一直将它的一个表面保持为热侧并将它的另一表面保持为冷侧。

如果将AC功率而非DC功率施加给热电元件，则电流的方向不是恒定而是变化的，这样热电元件的热侧和冷侧就被改变，从而每秒都将热冲击施加给热电元件。

在这种情况中，热电元件的可靠性被降低了，或者没有产生热电元件两端之间的热差异(其是热电元件的特性)。

出于这个原因，如上所述，为了稳定地将热电元件的一个表面保持为热侧并将它的另一表面保持为冷侧，已经将具有稳定地保持电流的内置恒定电流电路的开关模式电源(SMPS)用作热电元件的电源。

然而，在被操作以向热电元件提供功率的时候，开关模式电源(SMPS)需要大的功率。

例如，如果开关模式电源(SMPS)将0.4L/min的水从25℃转变成5℃，则需要大约1kW的功耗。换言之，在1.5L/min水的情况中，需要超过3kW的功耗。

这样，开关模式电源(SMPS)就需要大的功率，以及开关模式电源(SMPS)中的变压器也能够转换大量的功率。

需要大功率的变压器是相当贵的，这是增加开关模式电源(SMPS)的成本的因素。

因此，需要一种能够稳定地向需要大功率的热电元件提供稳态DC功率的廉价的电源。

发明内容

本发明致力于提供一种用于热电元件的电源，该电源能够在向需要大功率的热电元件提供功率的时候提供廉价且稳定的稳态DC功率。

根据本发明优选实施方式的用于热电元件的电源包括：DC电源单元，用于将从外部输入的AC功率转换成DC功率；充电设备，用于为从DC电源单元提供的DC功率充电；以及控制单元，用于监控充电设备的充电状态以根据充电状态来控制充电设备并执行对DC电源单元的开启和关闭操作的控制。

DC电源单元可以包括：整流器，用于对从外部输入的AC功率执行全波整流以将AC功率转换成具有全波整流器波形的DC功率；DC-DC转换器，用于将全波整流器波形转换成方波；脉宽调制，该脉宽调制包含半导体设备并根据半导体设备的开关速度来控制方波的脉宽以生成DC功率的波形；脉冲频率调制，该脉冲频率调制在脉宽调制的控制下操作并根据半导体设备的开关速度来控制方波的频率以生成DC功率的波形；以及变压器，用于提升或降低具有受到脉宽调制和脉冲频率调制的方波的DC功率。

该变压器可以是具有提供大约100W功率的变换容量的低容量变压器。

DC电源单元还可以包括安装在整流器的前端以去除AC功率的电磁干扰和噪声的线路滤波器。

DC电源单元还可以包括：功率因子控制，该功率因子控制安装在整流器和DC-DC转换器之间，并在通过整流器执行全波整流的时候控制功率因子以最小化AC功率的相位损失；以及防反向电流二极管，该防反向电流二极管安装在功率因子控制和DC-DC转换器之间以防止电流流入功率因子控制。

DC电源单元还可以包括全开关，该全开关用于在控制单元的控制下开启/关闭DC电源单元的操作。

整流器可以包括桥式全波整流器电路，在该桥式全波整流器电路中四个二极管连接成桥形。

充电设备可以包括：充电电路，用于将从DC电源单元输入的DC功率转换成电池充电功率以控制充电；电池，用于对要通过充电电路提供的功率进行充电并对充电后的功率进行放电；以及充电状态检测器，用于监控电池的充电状态。

充电设备还可以包括显示单元，该显示单元用于显示电池的充电状态。

电池可以是高容量充电电容器并且高容量充电电容器可以是双电层电容器(EDLC)。

该电池可以是二次电池以及该电池可以是电容器。