[发明专利]具有多输出电压能力的功率变换器及其运行方法

说明书

本发明一般地说涉及功率变换，更确切地说，涉及一种功率变换器，其可重新配置，以便提供多个输出电压中选择的一个电压，以及涉及一种运行功率变换器使之能提供这样选择的一种输出电压的方法。

用户通常依靠的电信系统的工作可靠性很大程度上是由于系统使用高可靠的和备用的电源系统。用于电信场合的电源系统通常由一DC电源系统组成，其将市用交流(AC)电源变换为直流(DC)电源，供电信系统使用。为适用于很多不同的国家，该DC电源必须与很广范围的电压和频率相兼容。市用电源在欧洲例如按220V(AC)50Hz提供。然而在美国，标准电压为120V(AC)、60Hz。此外，限电可能明显降低线电压，相反，照明负荷特别在夜间可能引起线电压增加。因此，通常设计电源按照47到63Hz的频率以及按照范围由85V(AC)到高达265V(AC)的电压的条件工作(通常称之为通用电压)。

该DC电源将这一AC电压变换为由包含在一特定电信系统中的电信设备所需的DC电压。该DC电源通常包含：电磁干扰(EMI)滤波器、功率因数校正电路和DC/DC功率变换器。采用EMI滤波器是为了保证与EMI标准兼容。功率因数校正电路将市用AC电源变换为例如400V(DC)的DC电压。DC/DC功率变换器将高DC电压降低到为在电信设备内部的板装电源(BMP)所需的较低的电压。

电信设备通常按两种电压：+24V(DC)或-48V(DC)的其中之一工作。例如无线通信设备经常需要+24V(DC)。然而中央办公设备通常需要一48V(DC)。因此，电信电源按照+24V(DC)或-48V(DC)设计。

为了保持电信系统的高度有效性，在电源系统中使用的各种电源配置都有冗余度。即使一个DC电源故障，也要保证电信系统的不间断运行。然而，故障的DC电源必须立即更换，以保持冗余度和避免有损通信服务。因此通信服务部门必须保有能在系统中需要立即更换时可得到电源库存。由于电信设备需要不同的电压，通信服务部门要同时保持两种类型的电源的储备。由于多种原因(例如减少研制项目和制造费用)最好仅库存一种类型的DC电源。

因此，在现有技术中需要一种DC电源，其能按照其所供电的系统的需要提供多种输出电压(例如+24V(DC)或-48V(DC))。

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种功率变换器，其采用有：连接到隔离变压器中的二次绕组上的第一和第二输出二极管，以及分别连接到第一和第二输出二极管上的第一和第二输出电感器；以及由第一和第二输出电感器和二次绕组的中心抽头引出的输出端；以及提供使该功率变换器能提供多种输出电压下的输出电流的电路和方法。在一个实施例中，该电路包含：(1)开关器，其连接到介于第一输出二极管和输出电抗器之间的第一节点以及介于第二输出二极管和输出电感器之间的第二节点，其选择性地：(1a)闭合，以便形成一电感器间的导通通道，以便使第一和第二输出电感器并联从而使功率变换器能工作在第一输出电压；和(1b)断开，以便断开该电感器间的导通通道和使功率变换器能工作在低于第一输出电压的第二输出电压，以及(2)第一和第二导通通道分别将中心抽头连接到第一节点和第二节点，形成用于输出电流的导通通道。

因此，本发明引入一种拓宽构思，使得一功率变换器具有二择一的工作方式，其中由隔离变压器引出的功率在一对输出电感器中或者求和或者不求和。因此，该功率变换器能够产生多种输出电压值。用于本发明的“开关器”广义定义为能够选择性由一个位置到另一个位置形成导通通道。因此“开关器”包含广泛器件的组合，例如固体状态开关(例如晶体管)、继电器、跳线、接线、焊接的连接件等。在所述实施例中的开关器能够偶尔在导通和非导通状态之间转换，相对不频繁形成或断开导通通道。

在本发明的一个实施例中，第一和第二导通通道每个包含-空载续流二极管，当然，从本发明的广义范围而言空载续流二极管不是必须的。

在本发明的一个实施例中，功率变换器还包含一连接到隔离高压器中的一次绕组的逆变器。本技术领域中的技术人员对于逆变器和其运行是很熟悉的。

在本发明的一个实施例中，功率变换器还包含一并联到功率变换器输出端的输出电容器。该输出电容器对功率变换器的输出电压进行滤波。

在本发明的一个实施例中，第一输出电压约48伏，第二输出电压约24伏。如上所述，采用这些数值的输出电压便利于电信设备。然而，本发明的原理适合于能够提供其它输出电压的功率变换器。

在本发明的一个实施例中，第一和第二输出电感器共用一个铁芯。通过装设一个共用铁芯可以降低在功率变换器中的纹波电流。然而，本发明并不是必需共用铁芯的。