專利名稱：供電設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種用于提供驅動電カ的供電設備。
背景技術：
一般地，為了驅動電子裝置，需要用于提供電子裝置工作所需的驅動電カ的供電設備。 供電設備通常將商用交流(AC)電カ轉換成直流(DC)電力，以供給電子裝置DC電力作為驅動電力。電カ轉換電路直接將商用AC電カ轉換成驅動電力。然而，可保持相對高的電カ轉換效率所處于的電壓水平受到限制，因此，難以對于較寬的輸入電壓水平范圍而保持高的電カ轉換效率。此外，當進行多級電カ轉換時，通過若干級來完成電カ轉換，這會導致電力轉換效率降低。

發明內容
本發明的ー個方面提供了一種能夠根據多級電カ轉換時的輸入電カ的電壓范圍，旁路預定電壓范圍的輸入電カ或將其轉換為預定電壓的供電設備。根據本發明的ー個方面，提供了ー種供電設備，包括第一電カ轉換器，在具有預定電壓水平的輸入電力的電壓水平落在基準電壓水平范圍內時，旁路輸入電カ，而在輸入電カ的電壓水平落在基準電壓水平范圍外時，將輸入電カ轉換為具有預設電壓水平的DC電カ；以及第ニ電カ轉換器，將從第一電カ轉換器輸入的電カ轉換成具有預設電壓水平的驅動電カ。該供電設備還可包括控制器，用于在輸入電カ的電壓水平落在基準電壓水平范圍內時，停止第一電カ轉換器的操作以將輸入電カ旁路至第二電カ轉換器，而在輸入電カ的電壓水平落在基準電壓水平范圍外時，恢復第一電カ轉換器的電カ轉換操作。第一電カ轉換器可以是降壓轉換器，該降壓轉換器具有從輸入電カ的電壓水平范圍內的最小電壓水平到DC電カ的電壓水平的電壓范圍作為基準電壓水平范圍。第一電カ轉換器可以是升壓轉換器，該升壓轉換器具有從DC電カ的電壓水平到所述輸入電カ的電壓水平范圍內的最大電壓水平的電壓范圍作為基準電壓水平范圍。第二電カ轉換器可以是電感-電感-電容(LLC)諧振轉換器，其最大諧振點在DC電カ的電壓水平處。供電設備還可包括功率因數校正器，用于對商用AC電カ進行整流和功率因數校正以提供經整流和校正后的電力作為輸入電力。第二電カ轉換器可以是相移式全橋(PSFB)轉換器。


從以下結合附圖的詳細描述中，本發明的上述以及其他方面、特征及其他優點將被更清晰地理解，其中圖I是本發明的供電設備的示意性框圖；圖2A和圖2B是根據本發明實施方式的供電設備的示意性電路框圖；以及圖3是根據本發明另ー實施方式的供電設備的示意性電路框圖。
具體實施例方式現在將參照附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。
本發明不應被解釋為局限于本文中所描述的實施方式，并且本文中詳述的實施方式可用于幫助對本發明的技術思想的理解。在本發明的附圖中，相同的參考標號表示具有實質相同的結構和功能的相同元件。圖I是根據本發明實施方式的供電設備的示意性框圖。參照圖I，根據本發明實施方式的供電設備100可包括第一電カ轉換器110、第二電カ轉換器120和控制器130。第一電カ轉換器110可轉換輸入電カ的電壓水平。此處，輸入電カ的電壓水平可在預定電壓水平范圍內，并且輸入電カ可以是DC電力。第一電カ轉換器110可設定具有預設電壓水平范圍的基準水平范圍，并且在輸入電カ的電壓水平落在基準水平范圍內時，可將輸入電カ傳送至第二電カ轉換器120。當輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍之外時，第一電カ轉換器110可將輸入電カ轉換成具有預設電壓水平的DC電力，從而向第二電カ轉換器120傳送DC電力。第二電カ轉換器120可將從第一電カ轉換器110輸入的電カ轉換成具有預設電壓水平的驅動電力Vo。換句話說，當輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍內時，第一電カ轉換器110可旁路輸入電カ，并且第二電カ轉換器120可將輸入電カ的電壓水平轉換成驅動電カVo輸出。當輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍之外時，第一電カ轉換器110可將DC電カ傳送至第二電カ轉換器120，并且第二電カ轉換器120可將DC電カ的電壓水平轉換成驅動電力Vo輸出。控制器130可檢測輸入電カ的電壓水平，以確定輸入電力的電壓水平是否落在基準水平范圍內。控制器130可在輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍內時，控制第一電カ轉換器110停止其電カ轉換操作并將輸入電カ旁路至第二電カ轉換器120，并且可在輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍外時，控制第一電カ轉換器110執行其電カ轉換操作。圖2A和圖2B是根據本發明實施方式的供電設備的示意性電路框圖。參照圖2A，在根據本發明實施方式的供電設備200中，圖I所示的第一電カ轉換器110可以是用于降低輸入電力的電壓水平的降壓轉換器210，并且圖I所示的第二電カ轉換器120可以是具有預設最大諧振點的LLC諧振轉換器220。該LLC諧振轉換器220可包括變換電力的變壓器，并且可使用變壓器的漏感和勵磁電感以及連接到該變壓器的電容之間的諧振進行電カ轉換。圖I所示的控制器130可在根據本發明一個實施方式的供電設備中執行同樣的功能，因此，將省略其附圖及描述。例如，在輸入電力的電壓水平為42V至75V的情況下，基準水平范圍可以是42V至49V。即，在輸入電力的電壓水平為42V至49V的情況下，降壓轉換器210根據控制器130的控制可停止第一開關Ql和第二開關Q2以及電 感L的工作，從而使得輸入電力的電壓水平被傳送至LLC諧振轉換器220。此處，LLC諧振轉換器220可設定最大諧振點，以使在降壓轉換器210的電壓水平為49V處具有最大諧振頻率。由于設定LLC諧振轉換器220中的最大諧振點的方法已被廣泛知曉，所以將省略對其詳細描述。另ー方面，最大諧振點通常被設為LLC諧振轉換器220中所輸入的電壓水平的最大電壓水平，但在根據本發明一個實施方式的供電設備200中，輸入電カ的電壓水平被降壓轉換器210改變，于是最大諧振點可被設為改變后的電壓水平的最大電壓水平。因此，當輸入電壓水平為49V至72V的輸入電力吋，降壓轉換器210可執行降低操作，從而向LLC諧振轉換器220傳送電壓水平為49V的DC電力，其中49V的電壓水平被設為最大諧振點，從而保持LLC諧振轉換器220的相對高的電カ轉換效率。參照圖2B，在輸入電力的電壓水平為48V的情況下，輸入電力的電壓水平落在基準水平范圍內，因此，48V的電壓可被原樣傳送至LLC諧振轉換器220。傳送至LLC諧振轉換器220的DC電カ的電壓水平為48V，其低于作為最大諧振點的電壓水平的49V。然而，由于二者間的差異不大，所以LLC諧振轉換器220的電カ轉換效率仍可維持在很高水平。例如，對于輸入電カ的電壓水平為42V的情況，也是同樣的情形。S卩，當使用降壓轉換器210吋，LLC諧振轉換器220中的最大諧振點的電壓水平可被設定為接近輸入電力的電壓水平的最小電壓，從而即使在基準水平范圍內的電壓水平處，也可保持LLC諧振轉換器220的高電カ轉換效率，并且在電壓水平落在基準水平范圍外吋，LLC諧振轉換器220運行在最大諧振點處，從而保持相對高的電カ轉換效率。此外，在如圖2A和圖2B所示的降壓轉換器210中，第一開關Ql可逐漸控制(charge)要傳送到LLC諧振轉換器220的DC電カ，因此,它能取代熱交換開關模塊(switchof a hot swap block),并且電感L增大了切換頻率從而減小了其尺寸，因此，降壓轉換器210的電路占用面積可顯著減小。圖3是根據本發明另ー實施方式的供電設備的示意性電路框圖。參照圖3，根據本發明另ー實施方式的供電設備300可采用功率因數校正器310，通過接收商用AC電力、對商用AC電カ進行整流以及調節整流后電カ的電壓和電流之間的相位差來校正功率因數。參照圖3，在根據本發明另ー實施方式的供電設備300中，圖I所示的第一電カ轉換器110可以是用于升高輸入電力的電壓水平的升壓轉換器320，并且圖I所示的第二電カ轉換器120可以是相移式全橋(PSFB)轉換器330。由于圖3所示的控制器340執行與圖I所示的控制器130相同的功能，所以將省略對其詳細描述。例如，在由功率因數校正器310進行功率因數校正井隨后傳送至升壓轉換器320的輸入電力的電壓水平為320V至400V的情況下，基準水平范圍可以是390V至400V。SP，當輸入電力的電壓水平為390V至400V時，升壓轉換器320可根據控制器340的控制停止第一開關Ql和第二開關Q2以及電感L的工作，從而使得輸入電力的電壓水平被傳送至相移式全橋轉換器330。然而，當輸入電力的電壓水平為320V至390V時，升壓轉換器320可將電壓水平升至390V，井隨后將升高后的電壓水平傳送至相移式全橋轉換器330。此處，相移式全橋轉換器330可根據輸入電カ的電壓水平調整全橋的各個開關的占空，以輸出具有預設電壓水平的驅動電力。由于在相移式全橋轉換器330中，根據輸入電カ的電壓水平調整全橋的各個開關的占空的方法已被廣泛知曉，所以將省略對其詳細描述。然而，在根據本發明另ー實施方式的供電設備300中，升壓轉換器320可降低輸入電カ的電壓水平范圍，并將降低后的電壓傳送至相移式全橋轉換器330，并且相移式全橋轉換器330可運行在接近最大占空比處，從而保持電カ轉換效率接近于相對高的電カ轉換效率。如上所述，根據本發明的實施方式，輸入電力的預定電壓范圍可根據多級電カ轉換時輸入電カ的電壓水平而被旁路，或轉換成預設電壓，井隨后被傳送至后面的LLC轉換 器或PSFB轉換器，從而使得LLC轉換器或PSFB轉換器運行在接近可保持相對高的電カ轉換效率所在的最大工作點處，從而即使輸入電カ的電壓水平發生改變，也能保持高的電カ轉換效率。如上所闡述，根據本發明的實施方式，輸入電力的預定電壓范圍根據多級電カ轉換時輸入電カ的電壓水平而被旁路，或轉換成預設電壓，從而保持設置在后端的LLC轉換器或PSFB轉換器的相對高的電カ轉換效率。盡管已結合實施方式示出并描述了本發明，但對本領域技術人員顯而易見的是，在不背離由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍的前提下，可以進行修改和變型。
權利要求
1.ー種供電設備，包括 第一電カ轉換器，在具有預定電壓水平的輸入電力的電壓水平落在基準電壓水平范圍以內吋，旁路所述輸入電カ，而在所述輸入電力的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍外吋，將所述輸入電力轉換為具有預設電壓水平的直流(DC)電カ；以及 第二電カ轉換器，將從所述第一電カ轉換器輸入的電カ轉換成具有預設電壓水平的驅動電力。
2.根據權利要求I所述的供電設備，還包括控制器，用于在所述輸入電カ的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍以內時，停止所述第一電カ轉換器的操作以將所述輸入電カ旁路至所述第二電カ轉換器，而在所述輸入電カ的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍外時，恢復所述第一電カ轉換器的電カ轉換操作。
3.根據權利要求I所述的供電設備，其中，所述第一電カ轉換器是降壓轉換器，所述降壓轉換器具有從所述輸入電カ的電壓水平范圍以內的最小電壓水平到所述DC電カ的電壓水平的電壓范圍作為所述基準電壓水平范圍。
4.根據權利要求I所述的供電設備，其中，所述第一電カ轉換器是升壓轉換器，所述升壓轉換器具有從所述DC電カ的電壓水平到所述輸入電カ的電壓水平范圍以內的最大電壓水平的電壓范圍作為所述基準電壓水平范圍。
5.根據權利要求I所述的供電設備，其中，所述第二電カ轉換器是電感-電感-電容(LLC)諧振轉換器，所述電感-電感-電容諧振轉換器的最大諧振點在所述DC電カ的電壓水平處。
6.根據權利要求I所述的供電設備，還包括功率因數校正器，用于對商用交流(AC)電カ進行整流和功率因數校正，以供應經整流和校正后的電力作為所述輸入電力。
7.根據權利要求6所述的供電設備，其中，所述第二電カ轉換器是相移式全橋(PSFB)轉換器。
8.ー種供電設備，包括 第一電カ轉換器，在具有預定電壓水平范圍的輸入電カ的電壓水平落在預設基準電壓水平范圍以內吋，旁路所述輸入電カ，而在所述輸入電力的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍外吋，將所述輸入電力轉換為具有預設電壓水平的DC電カ； 第二電カ轉換器，將從所述第一電カ轉換器輸入的電カ轉換成具有預設電壓水平的驅動電カ；以及 控制器，用于在所述輸入電カ的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍以內吋，停止所述第一電カ轉換器的操作以將所述輸入電カ旁路至所述第二電カ轉換器，而在所述輸入電力的電壓水平落在所述基準電壓水平范圍外時，恢復所述第一電カ轉換器的電カ轉換操作。
9.根據權利要求8所述的供電設備，其中，所述第一電カ轉換器是降壓轉換器，所述降壓轉換器具有從所述輸入電カ的電壓水平范圍以內的最小電壓水平到所述DC電カ的電壓水平的電壓范圍作為所述基準電壓水平范圍。
10.根據權利要求8所述的供電設備，其中，所述第一電カ轉換器是升壓轉換器，所述升壓轉換器具有從所述DC電カ的電壓水平到所述輸入電カ的電壓水平范圍以內的最大電壓水平的電壓范圍作為所述基準電壓水平范圍。
11.根據權利要求9所述的供電設備，其中，所述第二電カ轉換器是LLC諧振轉換器，所述電感-電感-電容諧振轉換器的最大諧振點在所述DC電カ的電壓水平處。
12.根據權利要求10所述的供電設備，還包括功率因數校正器，用于對商用AC電カ進行整流和功率因數校正，以提供經整流和校正后的電力作為所述輸入電力。
13.根據權利要求10所述的供電設備，其中，所述第二電カ轉換器是相移式全橋(PSFB)轉換器。
全文摘要
本發明提供了一種提供驅動電力的供電設備。該供電設備包括第一電力轉換器，在具有預定電壓水平的輸入電力的電壓水平落在基準電壓水平范圍內時，旁路輸入電力，而在輸入電力的電壓水平落在基準電壓水平范圍外時，將輸入電力轉換為具有預設電壓水平的DC電力；以及第二電力轉換器，將從第一電力轉換器輸入的電力轉換成具有預設電壓水平的驅動電力。
文檔編號H02M7/12GK102810980SQ201210008728
公開日2012年12月5日 申請日期2012年1月12日 優先權日2011年5月30日
發明者金德猷, 文建又, 金正恩, 金敦植 申請人:三星電機株式會社, 韓國科學技術院