具有多输出电压能力的功率变换器及其运行方法技术

一种用在功率变换器中的电路，该功率变换器具有：第一和第二输出二极管，第一和第二输出电感器，以及输出端，由第一和第二输出电抗器以及隔离变压器的二次绕组的中心抽头引出，一电路，用于使功率变换器能按多种输出电压提供输出电流，其中，该电路包含：开关器，连接到第一输出二极管和输出电感器之间的第一节点和第二输出二极管和输出电感器之间的第二节点，第一和第二导通通道，其将中心抽头分别连接到第一节点和第二节点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术引入一种拓宽构思，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。用于本专利技术的“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。在本专利技术的一个实施例中，第一和第二导通通道每个包含-空载续流二极管，当然，从本专利技术的广义范围而言空载续流二极管不是必须的。在本专利技术的一个实施例中，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
中的技术人员对于逆变器和其运行是很熟悉的。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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，本专利技术的原理适合于能够提供其它输出电压的功率变换器。在本专利技术的一个实施例中，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，本专利技术并不是必需共用铁芯的。在本专利技术的一个实施例中，功率变换器还包含一连接到隔离变压器的二次绕组上的缓冲电路。本
中的技术人员对于缓冲电路的结构和运行是很熟悉的。上述部分已经相当广泛地概括了本专利技术的优选的和可选的特征，使得本
中的技术人员可以更好地理解下面对本专利技术的更详细的介绍。下面将介绍构成本专利技术的权利要求主题的本专利技术的附加特征。本
中的技术人员会认识到，他们可以易于利用所公开的原理和具体实施例作为基础，为实现本专利技术的相同目的而设计或改进其它结构。本
中的技术人员还会认识到，在更广泛的形式上讲这些等效的结构并没有脱离本专利技术的构思和范围。为了更完整地理解本专利技术，结合附图参照如下的介绍，其中附图说明图1表示根据本专利技术的原理构成的全桥式功率变换器的一个实施例；以及图2表示根据本专利技术的原理构成的全桥式功率变换器的另一个实施例。首先参阅所示的图1，其表示根据本专利技术的原理构成的全桥式功率变换器100的一个实施例。该功率变换器100具有一连接到输入电源110的输入端，输入电压为Vi以及具有一连接到电力负载R上的DC输出端。功率变换器100包含一隔离变压器120，其具有一次绕组NP和两个二次绕组Ns1、Ns2。功率变换器100还包含一逆变器130，其将输入电压Vi联结到一次绕组Np。逆变器130由第一、第二、第三和第四开关S1、S2、S3、S4组成，它们交替地以成对的方式导通电流，以此，将一AC功率提供到隔离变压器120。逆变器130在本
是公知的，因此，将不再详细介绍。功率变换器100还包含连接到二次绕组Ns1、Ns2上的第一和第二输出二极管D1、D2。功率变换器100还包含分别连接到第一和第二二极管D1、D2上的第一和第二输出电感器L1、L2。功率变换器100的DC输出由第一和第二输出电感器L1和L2以及二次绕组Ns1、Ns2的中心抽头引出。功率变换器100还包含一并联在DC输出端的输出电容器140。功率变换器100还包含缓冲电路150、152，其连接到隔离变压器120的二次绕组Ns1、Ns2，并分别并接第一和第二二极管D1、D2。例如为RCD缓冲电路的各种缓冲电路在本
中是公知的，因此，这里不再进行详细介绍。当然，对于本专利技术输出电容器140和缓冲电路150，152不是必需的。功率变换器100还包含一电路160，其使功率变换器100能按多种输出电压提供输出。电路160包含一开关器SW，其连接到位于第一输出二极管D1和第一输出感器L1之间的第一节点162与位于第二输出二极管D2和第二输出电感器L2之间的第二节点164上。开关器SW选择性地闭合，以便形成一电感器的导通通道，以便将第一和第二输出电感器L1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在功率变换器的电路，该功率变换器具有：第一和第二输出二极管，它们连接到隔离变压器的二次绕组；第一和第二输出电感器，它们分别连接到所述第一和第二输出二极管；输出端，由所述第一和第二输出电感器以及所述二次绕组的中心抽头引出；一种电路用于使所述功率变换器能按多种输出电压提供输出电流，包含：－开关器，连接到介于所述第一输出二极管和输出电感器之间的第一节点以及介于所述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：闭合，以便形成一电感器间的导通通道，以使所述第一和第 二输出电感器并联，使所述功率变换器能工作在第一输出电压下，以及断开，以便断开所述电感器间的导通通道，以使所述功率变换器能工作在一低于所述第一输出电压的第二输出电压下；以及第一和第二导通通道，它们分别将所述中心抽头分别连接到所述第一节 点和所述第二节点上，为所述输出电流提供导通通道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克E雅各布，毛恒春音译，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]