[实用新型]一种功率转换器和与功率转换器一起使用的能量存储电路

说明书

技术领域

本实用新型大体上涉及能量存储电路，更具体地涉及利用电容器在电源转换器中存储能量的电路。

背景技术

许多已知的交流-直流功率转换器电路，常常也被称为开关模式电源，通常具有执行以下不同功能的三个主要部分：输入整流、电压储存(即能量存储)以及直流-直流转换。执行输入整流的电路将来自交流线路的双向输入电压改变成其中电流沿仅一个方向流动的经整流的输入电压。电压储存电路通常用于消除经整流的输入电压的电压波动，也被称为纹波电压。电压储存电路向直流-直流转换电路的输入提供低纹波直流电压。通常需要进行直流-直流转换，以传送为电子设备供电所需的合适输出电压。

能量存储功能通常由耦接在整流桥上的一个或多个电容器来实现。这些电容器通常被称为大容量电容。通过经整流的输入电流对大容量电容进行充电，从而以电压的形式存储能量。大容量电容上的电压通常过大并且是波动的，不能给为电子设备的精密电路供电。因此，利用直流-直流转换电路将大容量电容上的电压转换成能够高效地对电子设备供电的稳定低输出电压。

大容量电容上的经整流电压通常具有以一定频率在波峰值和波谷值之间变化的纹波，在全桥整流的情况下该频率是交流线路频率的两倍(例如 120Hz)。该波峰值由交流输入电压的峰值电压限定。该波谷值由大容量电容器的放电率以及直流-直流转换器所需功率的量确定，该放电率是电容值的函数。纹波电压的幅度是波峰电压电平和波谷电压电平之间的差值。本领域技术人员理解的是，直流-直流功率转换器在其输入处需要最小经整流电压以产生期望的输出功率。因此，在针对电源规定的最小交流输入电压下，纹波电压的幅度不应当超过一定值。

通常要求电源在交流输入线路电压被移除后短时间内(通常被称为保持时间)提供经正常调节的输出电压。在保持时间期间，输入到直流-直流功率转换器的电压完全由大容量电容中存储的能量提供，该能量与大容量电容的值以及大容量电容上的电压的平方成正比。

构成大容量电容的各个电容器通常被选择以满足若干要求，这些要求受电源的预期用途影响。电源的物理尺寸受到构成大容量电容的电容器的值和额定电压(各个电容器能够可靠承受的最大电压)的影响。大容量电容的成本也是电源的总成本的重要部分。对于给定的电容值，越高的额定电压导致越高的成本。额定电压被选择以实现在电源的最大交流输入电压下的可靠运行，而各个电容器的电容是基于电源的最小规定交流输入电压选择的。

总的大容量电容值通常被选择以确保当电源以最小规定交流输入线路电压运行时，不会达到适当的直流-直流转换所要求的最小输入电压。通常，交流-直流电源被设计成在宽范围的交流输入线路电压下运行，例如在85 伏特交流到265伏特交流之间。因此，大容量电容通常包括物理体积大的电容器，该电容器提供直流-直流功率转换器的最小交流输入电压要求所需要的高电容值，还具有超过经整流的最大交流输入线路电压的高额定电压 (例如400V)。

实用新型内容

本实用新型通过提供一种与功率转换器一起使用的能量存储电路和一种相应的功率转换器解决上述问题至少之一。

一方面，本实用新型提供一种与功率转换器一起使用的能量存储电路，所述功率转换器具有能量传输元件，所述能量传输元件接收在耦接到所述能量传输元件的初级侧的输入总线上提供的波动输入电压，所述能量传输元件具有向负载传送输出信号的输出侧，功率开关耦接到所述能量传输元件的所述初级侧以调节向传送到所述负载的所述输出信号的能量传输，所述能量传输元件的偏置电源耦接在第一内部节点和第二内部节点之间，所述偏置电源在所述第一内部节点处产生偏置电压，所述能量存储电路包括：

基础电容器，所述基础电容器耦接在所述输入总线和地电位之间；

调整电容器；

开关器件，所述开关器件与所述调整电容器串联耦接在所述输入总线和所述地电位之间；以及

控制电路，所述控制电路包括耦接在所述开关器件的控制端子和所述地电位之间的稳压器，所述控制电路还包括耦接在所述第一内部节点和所述控制端子之间的电阻器，所述稳压器的输入耦接到所述第二内部节点，其中，当所述功率开关接通时，所述第二内部节点处的信号表示所述波动输入电压，所述稳压器在所述波动输入电压处于波峰区域时被启用，由此使所述开关器件断开并且将所述调整电容器断开，所述稳压器在所述波动输入电压处于波谷区域时被停用，由此使所述开关器件接通并且接入所述调整电容器。

另一方面，本实用新型提供一种功率转换器，包括：