[发明专利]AC－AC/DC转换器

说明书

所属技术领域

本发明是有关AC-AC/DC转换器的发明，该种转换器具有电压或电流变换功能，并可在各种电子机械、家用电器、家用发电设备以及各种工业设备和发电设备上广泛使用。

背景技术

通常使用的交流用变压器如图21所示，是传统的AC/AC转换器。但是，由于这种形式的变压器的输出电压是由初级线圈和次级线圈匝数比来确定，所以难以得到任意的电压值。并且，由于以铁和铜为主要材料，体积大且非常笨重。

另一方面，如图22、图23、图24所示，用半导体元件组成的交流输入、输出的交流控制装置的设计方案也不断被提了出来。

在图22中，11是整流器、12是平滑电路、13是变频器14是高频滤波器，15是升压变压器。在这种结构的转换器中，交流输入通过整流器11整流而变为直流、由平滑电路12去掉脉动成份、然后通过由众所周知的PWM(脉宽调制)控制的变频器13作高速转换处理，由高频滤波器14再次变换为低频交流，并由升压变压器15按要求变换为所需电压信号。

图23的所示装置工作原理是：交流输入通过整流器11整流、平滑电路12平滑后输入到功率放大器16得到所需功率的交流信号，如果必要的话再经过升压变压器15变换为所需电压值。

这种交流控制装置可以实现高速控制。例如，当输入为100V且有±20％变动量的交流信号时，可以得到100V±0.1％的输出信号。

但是，由于要将交流输入信号先变为直流然后再变为交流，所以不仅电路很复杂，而且可靠性和转换效率都很差。此外，由于升压变压器15是低频变压器，体积大且笨重，成了装置小型化、轻量化的主要不利因素。

此外，在图24的装置中(特开平3-15913号)，不进行使输入的交流电平滑的过程，通过开关将交流电间断地变换为比其频率高的多的频率的交流电，将该交流电向在次级侧设有中心抽头的变压器2的初级侧输入，将在变压器2的次级侧产生的正电压的双相半波输出和负电压的二相半波输出分别经过由4个整流器构成的整流电路3整流，将该整流的正负二相半波输出通过半导体开关元件Q1、Q2与上述输入交流电的半周同步地开闭，再生输出原有输入交流频率的交流电。

但是，对于这种装置，由于输出被限定为交流，为了得到任意的交流输出，需要在变压器的次级侧设置抽头，并且根据抽头数需要有整流电路3和半导体开关Q1、Q2，使装置的结构复杂。

发明的公开

本发明的目的是提供一种体积小，重量轻且可靠性高的AC-AC/DC转换器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

在交流输入端的一个端子和另一个端子之间并联有由第1交流开关和第2交流开关、第4交流开关和第3交流开关分别串接的两条支路，上述第1交流开关和第2交流开关之间连接了变压器初级线圈的一端，其另一端连接在上述第4交流开关和第3交流开关之间，该变压器次级线圈的一端与第5交流开关的一端相连，另一端与第6交流开关的一端相连接，上述第5和第6交流开关的另一端子连接在一起并作为一个输出端，而上述变压器的次级线圈的中点作为另一个输出端；同时本装置中设置有对上述第1、3及第5交流开关和第2、第4及第6交流开关交互输入交流信号使之分别作高频动作的控制单元。根据上述结构，由于上述各交流开关的动作，输入交流信号变为远比输入时高的高频信号分别以互异的导通方向反复作用于变压器的初级线圈。然后，该高频信号按变压器初、次级线圈匝数比而从次级得到任意的设定的电压值。而且，由于初级侧的交流开关与次级侧交流开关同步动作，所以次级侧输出信号波形再次成为导通方向一致、波形相近、近似的信号。这样，由于变压器上作用的信号是高频信号，所以可实现变压器的小型化和高效率。

各交流开关内分别设置有两个半导体元件，该两半导体元件的被控端子之间分别在导通方向的反方向上连接有二极管，该两半导体元件的同一极被控端子连接在一起、而另一被控端子处当控制端子处输入同一控制信号时可进行交流开、关动作。这样就可实现高速动作，且不产生噪声。

在变压器初级一侧设置的各交流开关输入侧即交流输入的一端和另一端之间串接有两个电容，在变压器初级线圈的一端连接有切换开关，用于切换是上述电容之间还是交流开关之间端头与之连通。这样，易于实现输出电压值为输入电压值二分之一的切换。

上述控制单元在交流输入信号由正(或负)半周向负(或正)半周变化时可控制第5交流开关和第6交流开关作相反的并关动作。这样，易于实现在同一结构下由交流输出向直流输出转换。