專利名稱：使用大型電解電容器的電壓變換方法和電壓變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及各種類型的電子裝置的電源接收終端中使用的電解電容器(condenser)，尤其涉及一種使用電解電容器來變換電壓的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常，所有電子裝置包括電源接收終端來接收外部電源。如果需要，將通過電源接收終端接收的交流電壓(以下稱作輸入交流電壓)變換成直流電壓(以下稱作輸出直流電壓)。為此，諸如電源接收終端的傳統(tǒng)電壓變換裝置包括用于對輸入交流電壓全波整流的橋二極管和大型電解電容器，所述大型電解電容器對全波整流的電壓充電，并且輸出所充電的電壓作為輸出直流電壓。為了防止該大型電解電容器由于過高電平的輸入交流電壓引起的爆炸，傳統(tǒng)電壓變換裝置包括與所述大型電解電容器并行安裝的齊納二極管(ZD)和在所述橋二極管的輸入端安裝的保險絲。當大型電解電容器接收具有預定電平或大于所述預定電平的電平的輸入交流電壓時，ZD對輸入交流電壓連續(xù)箝位，以便不超過大型電解電容器的經(jīng)受力，從而保護了大型電解電容器，所述預定電平不超過ZD的反向偏壓。當大型電解電容器接收超過ZD的反向偏壓的過高電平的輸入交流電壓時，ZD熔化并切斷保險絲，同時該ZD被損壞至短路狀態(tài)，從而防止大型電解電容器爆炸。
因為傳統(tǒng)電壓變換裝置切斷保險絲來保護大型電解電容器，所以產(chǎn)生維修成本。在保險絲切斷以后，即使提供正常電平的輸入交流電壓，也不能從輸入交流電壓立即產(chǎn)生輸出直流電壓直到切斷的保險絲恢復到它的原始狀態(tài)為止。
而且，傳統(tǒng)電壓變換裝置設(shè)計一種用于減少引入到大型電解電容器的浪涌電流的措施。在由Keith H.Billings著作并由McGraw-Hill出版社于1989年出版的“Handbook of Switchmode Power Supplies”第10頁、圖1.7.2中公開了具有這種措施的傳統(tǒng)電壓變換裝置，在此并入其作為參考。當開始提供輸入交流電壓時，該公開的傳統(tǒng)電壓變換裝置通過使用電阻R1來限制涌入大型電解電容器中的電流電平。在正常接收輸入交流電壓之后，該公開的傳統(tǒng)電壓變換裝置通過使用在變壓器T1的兩端產(chǎn)生的電壓來導通三端雙向可控硅開關(guān)(triac)，并且限制在涌入大型電解電容器中的電流電平。
當正弦輸入交流電壓的相位是90°或270°時其電平最大，當它的相位是0°或180°時最小。然而，因為傳統(tǒng)電壓變換裝置限制了浪涌電流，而不論輸入交流電壓的相位如何，當輸入交流電壓的相位是90°或270°時，可能產(chǎn)生過高電平的浪涌電流。而且，傳統(tǒng)電壓變換裝置不能完全消除這種浪涌電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種使用大型電解電容器的電壓變換方法，通過該方法能夠?qū)⑤斎虢涣麟妷鹤儞Q成輸出直流電壓，同時保護該大型電解電容器不受浪涌電流或者輸入交流電壓的過高電平的影響。
本發(fā)明的另一方面提供一種使用大型電解電容器的電壓變換裝置，通過該裝置能夠?qū)⑤斎虢涣麟妷鹤儞Q成輸出直流電壓，同時保護該大型電解電容器不受浪涌電流或者輸入交流電壓的過高電平的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓的方法。在該方法中，首先確定所述輸入交流電壓電平是否等于或大于第一預定電平。接著，如果所述輸入交流電壓電平等于或大于所述第一預定電平，則對所述輸入交流電壓整流，以便產(chǎn)生所述輸出直流電壓。之后，確定所述輸入交流電壓電平是否等于或大于第二預定電平，所述第二預定電平大于所述第一預定電平。然后，如果所述輸入交流電壓電平等于或大于所述第二預定電平，則停止所述輸入交流電壓的整流。然后，確定所述輸入交流電壓的提供是否停止并隨后重新開始。如果確定所述輸入交流電壓的提供重新開始，則所述方法返回到確定所述輸入交流電壓電平是否等于或大于第一預定電平的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓的裝置。所述裝置包括電平檢測器、選擇信號產(chǎn)生器、直流電壓產(chǎn)生器、電壓發(fā)送器、以及控制器。所述電平檢測器檢測所述輸入交流電壓的電平。所述選擇信號產(chǎn)生器根據(jù)控制信號和所述輸入交流電壓的檢測電平與第一預定電平的比較結(jié)果來產(chǎn)生選擇信號。所述直流電壓產(chǎn)生器對所述輸入交流電壓整流，并且輸出整流結(jié)果作為輸出直流電壓。所述電壓發(fā)送器響應(yīng)所述選擇信號將所述輸入交流電壓發(fā)送到所述直流電壓產(chǎn)生器。所述控制器根據(jù)所述輸入交流電壓的檢測電平與第二預定電平的比較結(jié)果以及所述輸入交流電壓的提供是否停止并且隨后重新開始的確定結(jié)果來產(chǎn)生控制信號，所述第二預定電平大于所述第一預定電平。


結(jié)合附圖，通過詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將會變得更加明顯，其中圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換方法的流程圖；圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電壓變換方法的流程圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換裝置的方框圖；圖4示出了用于圖解說明圖3的選擇信號產(chǎn)生器的操作的波形；和圖5示出了圖3的電壓變換裝置的實施例的電路圖。
應(yīng)當理解，附圖中相同的附圖標記指向相同的特征和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面，將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的使用大型電解電容器的電壓變換方法。
圖1是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換方法的流程圖。該電壓變換方法包括步驟10到16，其中當輸入交流電壓電平不小于第一預定電平并小于第二預定電平時，對輸入交流電壓整流，以便產(chǎn)生輸出直流電壓，并且在步驟18，其中在停止輸入交流電壓的整流之后，確定輸入交流電壓的提供是否停止并且隨后重新開始。
在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換方法中，如下所述，使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓。大型電解電容器表示當其接收額外電壓時具有足夠大的容量來可能著火的電解電容器。輸入交流電壓可以是100V或220V電平的公共交流電壓。
在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換方法中，首先，在步驟10，確定輸入交流電壓電平是否等于或大于第一預定電平。如果大型電解電容器安裝在電子裝置的電源接收端，則輸入交流電壓可以是如上所述的公共交流電壓。第一預定電平表示電子裝置可以正常操作的輸入交流電壓電平。
如果輸入交流電壓電平小于第一預定電平，則重新執(zhí)行步驟10。另一方面，如果輸入交流電壓電平等于或小于第一預定電平，則在步驟12，將輸入交流電壓電平整流來產(chǎn)生輸出直流電壓。
之后，在步驟14，確定輸入交流電壓電平是否等于或大于第二預定電平。第二預定電平表示大于第一預定電平并且具有導致大型電解電容器發(fā)生故障的可能性的輸入交流電壓電平。例如，如果將要與第一和第二預定電平比較的輸入交流電壓電平是均方根(RMS)值，并且如果根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換方法將處于正常狀態(tài)的具有電平范圍在180V和270V之間的公共交流電壓變換成輸出直流電壓，則第一預定電平可以是 (其中Δ表示誤差)，第二預定電平可以是 類似地，如果將處于正常狀態(tài)的具有電平范圍在90V和136V之間的公共交流電壓變換成輸出直流電壓，則第一預定電平可以是 第二預定電平可以是 如果在步驟14確定輸入交流電壓電平小于第二預定電平，則方法返回到步驟12，以便繼續(xù)將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓。另一方面，如果在步驟14確定輸入交流電壓電平等于或大于第二預定電平，則在步驟16，停止輸入交流電壓的整流。因此，防止了大型電解電容器由于輸入交流電壓超過第二預定電平引起的故障。
在步驟18，確定輸入交流電壓電平的提供是否停止并隨后重新開始。如果在步驟16之后確定輸入交流電壓電平的提供停止并隨后未重新開始，或者在步驟16之后確定輸入交流電壓電平的提供從未停止，則圖1的電壓變換方法結(jié)束。如果確定在步驟16之后輸入交流電壓電平的提供停止并且隨后重新開始，則方法返回到步驟10。
在傳統(tǒng)的電壓變換方法中，如果輸入交流電壓電平等于或大于第二預定電平，則切斷保險絲，以便防止大型電解電容器的爆炸。因此，即使在后來正常提供輸入交流電壓，也只能在保險絲在維修之后才能產(chǎn)生輸出直流電壓。然而，在根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓變換方法中，如果輸入交流電壓電平等于或大于第二預定電平，則停止輸入交流電壓的整流。之后，如果輸入交流電壓的提供停止并且隨后重新開始，則不需要特殊的維修處理就可以有利地從輸入交流電壓立即產(chǎn)生輸出直流電壓。
圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電壓變換方法的流程圖。該方法包括步驟30到38，其中如果輸入交流電壓電平等于或大于第一預定電平并等于或小于第三預定電平，則將輸入交流電壓整流來產(chǎn)生輸出直流電壓，并且在步驟40，其中在停止輸入交流電壓的整流之后，確定輸入交流電壓的提供是否停止并隨后重新開始。
由于圖2的步驟30、34、36、38和40基本上執(zhí)行與圖1的步驟10、12、14、16和18相同的操作，因此將不對其進行詳細描述。
參考圖2，如果在步驟30確定輸入交流電壓電平等于或大于第一預定電平，則在步驟32，確定輸入交流電壓的電平的絕對值是否小于或等于第三預定電平。第三預定電平表示近似輸入交流電壓電平的絕對值當中最小值的一個值。如果輸入交流電壓是正弦的，則當相位是nπ(其中n是0，1，2，3...)時，輸入交流電壓電平的絕對值最小。如果輸入交流電壓是余弦的，則當相位是(n’-1/2)π(其中n’是0，1，2，3...)時，輸入交流電壓電平的絕對值最小。
如果在步驟32確定輸入交流電壓電平的絕對值小于或等于第三預定電平，則在步驟34，將輸入交流電壓整流來產(chǎn)生輸出直流電壓。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓變換方法中，只有當輸入交流電壓電平的絕對值小于或等于第三預定電平時，才使用大型電解電容器來產(chǎn)生輸出直流電壓。因此，能夠防止由于具有高電平的輸入交流電壓的提供引起的浪涌電流的產(chǎn)生。
現(xiàn)在將參考附圖來詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例使用大型電解電容器的電壓變換裝置的結(jié)構(gòu)和操作。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電壓變換裝置的方框圖，該電壓變換裝置包括電平檢測器50、選擇信號產(chǎn)生器52、直流電壓產(chǎn)生器54、電壓發(fā)送器56、以及控制器58。
圖3的電壓變換裝置使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓。為此，電平檢測器50檢測經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓電平，并且將所檢測的電平輸出到選擇信號產(chǎn)生器52和控制器58。
如果圖3的電壓變換裝置執(zhí)行圖1的電壓變換方法，則選擇信號產(chǎn)生器52根據(jù)從電平檢測器50接收的、輸入交流電壓的檢測電平與第一預定電平之間的比較結(jié)果以及從控制器58接收的控制信號C來產(chǎn)生選擇信號S，并且將該選擇信號S輸出到電壓發(fā)送器56。
如果圖3的電壓變換裝置執(zhí)行圖2的電壓變換方法，則選擇信號產(chǎn)生器52根據(jù)從電平檢測器50接收的、輸入交流電壓的檢測電平與第一預定電平之間的比較結(jié)果、經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓電平的絕對值與第三預定電平之間的比較結(jié)果、以及從控制器58接收的控制信號C來產(chǎn)生選擇信號S。將該選擇信號S提供給電壓發(fā)送器56。
控制器58根據(jù)從電平檢測器50接收的、輸入交流電壓的檢測電平與第二預定電平之間的比較結(jié)果以及輸入交流電壓的提供是否停止并且隨后重新開始的確定結(jié)果來產(chǎn)生控制信號C。之后，控制器58將所產(chǎn)生的控制信號C輸出到選擇信號產(chǎn)生器52。
響應(yīng)從選擇信號產(chǎn)生器52接收的選擇信號S，電壓發(fā)送器56將經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓發(fā)送到直流發(fā)生器54。如上所述，電壓發(fā)送器56充當響應(yīng)選擇信號S而導通或斷開的交流開關(guān)。
直流電壓產(chǎn)生器54對從電壓發(fā)送器56接收的輸入交流電壓整流，并且經(jīng)由輸出端OUT輸出整流結(jié)果作為輸出直流電壓。
具有那種結(jié)構(gòu)的圖3的電壓變換裝置執(zhí)行圖1或2的電壓變換方法。
例如，電平檢測器50和選擇信號產(chǎn)生器52執(zhí)行步驟10或30。電平檢測器50檢測經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓的電平，并且選擇信號產(chǎn)生器52將從電平檢測器50接收的輸入交流電壓的檢測電平與第一預定電平進行比較。選擇信號產(chǎn)生器52向電壓發(fā)送器56輸出比較結(jié)果作為選擇信號S。
電壓發(fā)送器56和直流電壓產(chǎn)生器54執(zhí)行圖1的步驟12。也就是，電壓發(fā)送器56響應(yīng)選擇信號S向直流電壓產(chǎn)生器54發(fā)送經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓，所述選擇信號S是當輸入交流電壓電平等于或大于第一預定電平或者當輸入交流電壓電平小于第二預定電平時產(chǎn)生的。直流電壓產(chǎn)生器54對從電壓發(fā)送器56接收的輸入交流電壓整流，并且經(jīng)由輸出端OUT輸出整流結(jié)果作為輸出直流電壓。
電平檢測器50和選擇信號產(chǎn)生器52執(zhí)行圖2的步驟32。選擇信號產(chǎn)生器52將經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓電平的絕對值與第三預定電平進行比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果產(chǎn)生選擇信號S。電壓發(fā)送器56和直流電壓產(chǎn)生器54執(zhí)行圖2的步驟34。也就是，電壓發(fā)送器56響應(yīng)選擇信號S，向直流電壓產(chǎn)生器54發(fā)送經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓，所述選擇信號S是當輸入交流電壓的檢測電平等于或大于第一預定電平并且小于第二預定電平以及輸入交流電壓電平的絕對值小于或等于第三預定電平時產(chǎn)生的。如上所述，直流電壓產(chǎn)生器54將從電壓發(fā)送器56接收的輸入交流電壓變換成輸出直流電壓。
為了執(zhí)行步驟14或步驟36，控制器58將從電平檢測器50接收的、輸入交流電壓的檢測電平與第二預定電平進行比較，并且輸出該比較結(jié)果作為控制信號C。如果根據(jù)控制信號C確定輸入交流電壓電平小于第二預定電平，則選擇信號產(chǎn)生器52產(chǎn)生選擇信號S，使用該選擇信號S，電壓發(fā)送器56將經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓發(fā)送到直流電壓產(chǎn)生器54。
圖4(a)到(d)示出了用于圖解說明圖3的選擇信號產(chǎn)生器52的操作的波形圖。圖4(a)示出了輸入交流電壓的波形，圖4(b)示出了控制信號C的波形，圖4(c)示出了零交叉波形，以及圖4(d)示出了選擇信號S的波形。
如果圖3的電壓變換裝置執(zhí)行圖2的電壓變換方法，則選擇信號產(chǎn)生器52經(jīng)由輸入端IN接收如圖4(a)所示的輸入交流電壓，并且當所接收的輸入交流電壓電平經(jīng)過參考電壓(例如零59)時，產(chǎn)生如圖4(c)所示的零交叉波形。換句話說，當輸入交流電壓電平的絕對值是最小值，也就是零時，產(chǎn)生零交叉波形。如圖4(c)所示，當輸入交流電壓電平經(jīng)過零59同時下降時的零交叉波形的電平可能與當輸入交流電壓電平經(jīng)過零59同時上升時的零交叉波形相反。假設(shè)當輸入交流電壓的檢測電平小于第二預定電平時，通過控制器58產(chǎn)生如圖4(b)所示的高邏輯電平的控制信號C，并且當輸入交流電壓的檢測電平等于或大于第二預定電平時，通過控制器58產(chǎn)生低邏輯電平的控制信號C。當產(chǎn)生如圖4(b)所示的高邏輯電平的控制信號C和產(chǎn)生如圖4(c)所示的零交叉波形時，可以產(chǎn)生如圖4(d)所示的選擇信號S。每次接收到如圖4(d)所示的高邏輯電平的選擇信號S時，電壓發(fā)送器56向直流電壓產(chǎn)生器54發(fā)送輸入交流電壓。
如果圖3的電壓變換裝置執(zhí)行圖1的電壓變換方法，則選擇信號產(chǎn)生器52不必產(chǎn)生額外的零交叉波形。在這種情況下，電壓發(fā)送器56響應(yīng)選擇信號S向直流電壓產(chǎn)生器54發(fā)送輸入交流電壓，所述選擇信號S是當輸入交流電壓的檢測電平大于或等于第一預定電平并小于第二預定電平時產(chǎn)生的。
圖3的選擇信號產(chǎn)生器52和電壓發(fā)送器56執(zhí)行步驟16或38。更具體的，當根據(jù)控制信號C確認輸入交流電壓的檢測電平大于或等于第二預定電平時，選擇信號產(chǎn)生器52產(chǎn)生選擇信號S，例如如圖4(d)所示的低邏輯電平的選擇信號S，以便防止電壓發(fā)送器56將經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓發(fā)送到直流電壓產(chǎn)生器54。因此，當直流電壓產(chǎn)生器54沒有從電壓發(fā)送器56接收輸入交流電壓時，停止輸入交流電壓的整流。
控制器58執(zhí)行步驟18或40。更具體的，在產(chǎn)生控制信號C從而停止了輸入交流電壓的整流之后，控制器58檢查輸入交流電壓的提供是否停止并隨后重新開始，根據(jù)確定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的控制信號C，并且向選擇輸出發(fā)生器52輸出新的控制信號C。因此，如果根據(jù)該新的控制信號C確認在停止輸入交流電壓的整流之后，輸入交流電壓的提供停止并且隨后重新開始，選擇信號產(chǎn)生器52檢查在電平檢測器50檢測的輸入交流電壓電平是否等于或大于第一預定電平，以便實現(xiàn)步驟10或30。
現(xiàn)在將參考附圖來描述根據(jù)圖3的本發(fā)明的電壓變換裝置的實施例的結(jié)構(gòu)和操作。
圖5示出了圖3的電壓變換裝置的實施例的電路圖。該實施例包括電平檢測器50A、選擇信號產(chǎn)生器52A、直流電壓產(chǎn)生器54A、電壓發(fā)送器56A、控制器58A和保險絲100。
電壓發(fā)送器56A可以由三端雙向可控硅開關(guān)72、第一電阻R1、以及第一電容器C1組成。三端雙向可控硅開關(guān)72包括第一和第二主電極80和82，以及耦合到選擇信號S的柵極84。第一和第二主電極80和82分別耦合到輸入交流電壓υi和直流電壓產(chǎn)生器54A。三端雙向可控硅開關(guān)72響應(yīng)經(jīng)由柵極84從選擇信號產(chǎn)生器52A接收的選擇信號S，向直流電壓產(chǎn)生器54發(fā)送經(jīng)由輸入端IN接收的輸入交流電壓υi。第一電阻R1安裝在三端雙向可控硅開關(guān)72的第二電極82與柵極84之間，第一電容器C1與第一電阻R1并聯(lián)安裝。第一電阻R1和第一電容器保護三端雙向可控硅開關(guān)72。
控制器58A可以由第二、第三和第四電阻R2、R3、和R4，第二電容器C2、齊納二極管(ZD)、晶體管Q、以及硅控整流器(SCR)74組成。SCR 74具有分別耦合到電阻R6與R7之間的耦合點以及參考電壓(例如地)的陽極和陰極，通過電阻R6與R7，從電平檢測器50A輸出所檢測的輸入交流電壓υi電平。第二電阻R2耦合于SCR 74的柵極與參考電壓之間，第二電容器C2與第二電阻R2并聯(lián)安裝。換句話說，第二電容器C2耦合于ZD的陽極與參考電壓之間。第二電阻R2和第二電容器C2保護SCR 74。ZD具有對應(yīng)于第二預定電平的反向偏壓，并且陰極連接到從電平檢測器50A接收的輸入交流電壓的檢測電平。第三和第四電阻R3和R4互相串聯(lián)于電阻R6和R7之間的耦合點與參考電壓之間，通過電阻R6與R7，輸出所檢測的輸入交流電壓υi電平。晶體管Q具有耦合于第三和第四電阻R3和R4之間的基極以及安裝在控制信號C與參考電壓之間的集電極和發(fā)射極。根據(jù)本發(fā)明，控制器58A可以包括開關(guān)元件，而不是晶體管Q。
選擇信號產(chǎn)生器52A可以由第五電阻R5、光發(fā)射器78、和光接收器76組成。第五電阻R5的一端耦合到輸入交流電壓υi。光發(fā)射器78耦合于電阻R6與R7之間的耦合點與從控制器58A接收的控制信號C之間，通過電阻R6與R7，從電平檢測器50A輸出所檢測的輸入交流電壓υi電平。光發(fā)射器78最好實現(xiàn)為光發(fā)射二極管。光接收器76耦合于第五電阻R5的另一端與選擇信號S之間。光發(fā)射器78和光接收器76組成光三端雙向可控硅開關(guān)90。
電平檢測器50A可以由第一整流器60和電平控制器62組成。第一整流器60對輸入交流電壓υi整流，并且向電平控制器62輸出整流結(jié)果。為此，第一整流器60可以由其陽極耦合到輸入交流電壓υi的二極管(D)以及耦合于二極管D的陰極與參考電壓之間的第三電容器C3組成。電平控制器62向下控制由第一整流器60的整流結(jié)果的電平，也就是，在第三電容器C3的兩端獲取的電壓電平，并且電平控制的結(jié)果作為到選擇信號產(chǎn)生器52A和控制器58A的所檢測的輸入交流電壓υi電平。為此，電平控制器62可以由其一端耦合到二極管D的陰極的第六電阻R6以及第七電阻R7組成，第七電阻R7的一端耦合到第六電阻R6的另一端，其另一端耦合到參考電壓。
為了產(chǎn)生輸出直流電壓，直流電壓產(chǎn)生器54A可以由第二整流器70和大型電解電容器C4組成。第二整流器70對從電壓發(fā)生器56A接收的輸入交流電壓υi全波或半波整流。如果第二整流器對輸入交流電壓υi全波整流，則它可以實現(xiàn)為圖5所示的橋二極管。大型電解電容器C4根據(jù)第二整流器70的整流充電，并且經(jīng)由輸出端OUT將充電結(jié)果作為輸出直流電壓輸出給負載(未示出)等。
在具有上述結(jié)構(gòu)的圖5的電壓變換裝置中，當電壓發(fā)送器56A開始接收輸入交流電壓υi時，三端雙向可控硅開關(guān)72已經(jīng)被切斷。這時，由二極管D和第三電容器C3執(zhí)行的整流結(jié)果被第六和第七電阻R6和R7分割。將分割結(jié)果，即輸入交流電壓的檢測電平提供給光發(fā)射二極管78的陽極和控制器58A?？刂破?8A使用第三和第四電阻R3和R4對輸入交流電壓的檢測電平υi進行分割。這時，因為輸入交流電壓υi的檢測電平小于為ZD的反向偏壓的第二預定電平，則晶體管Q導通。因此，電流可以經(jīng)由二極管D、第六電阻R6、光發(fā)射器78、以及晶體管Q流向參考電壓。如上所述，當光發(fā)射器78發(fā)射光時，光接收器76可以接收所發(fā)射的光，并且因此，光三端雙向可靠硅開關(guān)90導通。因此，選擇信號S被提供給三端雙向可靠硅開關(guān)72的柵極84，并且因此，可以將輸入交流電壓υi發(fā)送到直流電壓產(chǎn)生器54A。例如，響應(yīng)圖4(c)的零交叉脈沖，通過晶體管Q的導通而導通的光三端雙向可控硅開關(guān)90產(chǎn)生圖4(d)的選擇信號S，并且將所產(chǎn)生的選擇信號S提供給電壓發(fā)送器56A的三端雙向可控硅開關(guān)72的柵極84，所述零交叉脈沖是當圖4(a)的輸入交流電壓υi的相位為0°或180°時，也就是，當輸入交流電壓υi電平最小時產(chǎn)生的。因此，三端雙向可控硅開關(guān)72導通，以便將輸入交流電壓υi發(fā)送到直流電壓產(chǎn)生器54A。然后，直流電壓產(chǎn)生器54A對輸入交流電壓υi整流，以便產(chǎn)生輸出直流電壓。
然而，當從電平檢測器50A輸出的輸入交流電壓υi電平等于或大于為ZD的反向偏壓的第二預定電平時，ZD被損壞，并且因此，SCR 74鎖定。如果SCR 74鎖定，則晶體管Q截止。如果晶體管Q截止，則光發(fā)射器78不發(fā)光。因此，選擇信號產(chǎn)生器52A向三端雙向可控硅開關(guān)72的柵極84提供低邏輯電平的選擇信號S。因此，三端雙向可控硅開關(guān)72截止，并且不向直流電壓產(chǎn)生器54A發(fā)送輸入交流電壓υi。結(jié)果，可以防止由于額外電壓引起的大型電解電容器C4的爆炸。即使輸入交流電壓υi電平變得比第二預定電壓要小，SCR 74也保持它的鎖定狀態(tài)。因此，為了取消SCR 74的鎖定狀態(tài)，必須首先停止輸入交流電壓υi的提供并且隨后重新開始。
圖5的電壓變換裝置還可以包括保險絲100，該保險絲耦合于輸入交流電壓υi與電平檢測器50A之間。
在使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓的傳統(tǒng)方法中，物理地切斷保險絲，以便防止可能由于輸入交流電壓具有逐漸增加的電平或過高電平而引起的大型電解電容器的爆炸。然而，在根據(jù)本發(fā)明實施例的使用大型電解電容器的電壓變換方法和電壓變換裝置中，不用物理地破壞任何器件就可以保護大型電解電容器，并且因此，當輸入交流電壓電平返回到它的正常狀態(tài)時，可以根據(jù)輸入交流電壓來立即產(chǎn)生輸出直流電壓。因此，更容易產(chǎn)生輸出直流電壓，并且不會產(chǎn)生額外維修費用。當輸入交流電壓電平最低時，對輸入交流電壓整流以產(chǎn)生輸出直流電壓。從而，消除了可能引入到大型電解電容器的浪涌電流的產(chǎn)生。
本申請根據(jù)35U.S.C§19(a)要求于2003年6月13日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請?zhí)?003-38378的優(yōu)先權(quán)，在此全文引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓的方法，所述方法包括步驟(a)確定所述輸入交流電壓的電平是否等于或大于第一預定電平；(b)如果所述輸入交流電壓的電平等于或大于所述第一預定電平，則對所述輸入交流電壓整流，以便產(chǎn)生所述輸出直流電壓；(c)確定所述輸入交流電壓的電平是否等于或大于第二預定電平，所述第二預定電平大于所述第一預定電平；(d)如果所述輸入交流電壓的電平等于或大于所述第二預定電平，則停止所述輸入交流電壓的整流；和(e)如果所述整流被停止，則確定所述輸入交流電壓的提供是否停止并隨后重新開始，并且如果確定所述輸入交流電壓已經(jīng)停止并隨后重新開始，則進行到步驟(a)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸入交流電壓是公共交流電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(f)如果確定所述輸入交流電壓的電平的絕對值大于或等于所述第一預定電平，則確定所述輸入交流電壓的電平的絕對值是否小于或等于第三預定電平，其中在步驟(b)，如果所述輸入交流電壓電平的絕對值小于或等于所述第三預定電平，則對所述輸入交流電壓整流。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第三預定電平小于所述第二預定電平。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第三預定電平是所述輸入交流電壓的電平的絕對值中的最小值。
6.一種使用大型電解電容器將輸入交流電壓變換成輸出直流電壓的裝置，所述裝置包括電平檢測器，用于檢測所述輸入交流電壓的電平；選擇信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)控制信號和所述輸入交流電壓的檢測電平與第一預定電平的比較結(jié)果來產(chǎn)生選擇信號；直流電壓產(chǎn)生器，用于對所述輸入交流電壓整流，并且輸出整流結(jié)果作為輸出直流電壓；電壓發(fā)送器，用于響應(yīng)所述選擇信號將所述輸入交流電壓發(fā)送到所述直流電壓產(chǎn)生器；和控制器，用于根據(jù)所述輸入交流電壓的檢測電平與第二預定電平的比較結(jié)果以及所述輸入交流電壓的提供是否停止并且隨后重新開始的確定結(jié)果來產(chǎn)生所述控制信號，所述第二預定電平大于所述第一預定電平。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述選擇信號產(chǎn)生器根據(jù)所述控制信號、所述輸入交流電壓的檢測電平與所述第一預定電平的比較結(jié)果、以及所述輸入交流電壓的檢測電平的絕對值與第三預定電平的比較結(jié)果來產(chǎn)生所述選擇信號，其中所述第三預定電平小于所述第二預定電平。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第三預定電平是所述輸入交流電壓的電平的絕對值中的最小值。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述電平檢測器包括第一整流器，用于整流所述輸入交流電壓；和電平控制器，用于向下控制由所述第一整流器整流的所述輸入交流電壓的電平，并且輸出所控制的所述輸入交流電壓的電平作為所述輸入交流電壓的檢測電平。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述直流電壓產(chǎn)生器包括第二整流器，用于整流所述輸入交流電壓；和其中所述大型電解電容器對由所述第二整流器整流的所述輸入交流電壓充電，并且輸出所充電的輸入交流電壓作為輸出直流電壓。
11.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述電壓發(fā)生器包括三端雙向可控硅開關(guān)，具有分別連接到所述輸入交流電壓和所述直流電壓產(chǎn)生器的第一和第二主電極、以及連接到到所述選擇信號的柵極；安裝在所述三端雙向可控硅開關(guān)的第二主電極與柵極之間的第一電阻；和與所述第一電阻并聯(lián)連接的第一電容器。
12.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述控制器包括硅控制整流器，具有都連接在所述輸入交流電壓的檢測電平與參考電壓之間的陽極和陰極；耦合于所述硅控制整流器的柵極與所述參考電壓之間的第二電阻；齊納二極管，具有所述第二預定電平的反向偏壓，并且其陰極連接到所述輸入交流電壓的檢測電平；耦合于所述齊納二極管的陽極與所述參考電壓之間的第二電容器；互相串聯(lián)于所述輸入交流電壓的檢測電平與所述參考電壓之間的第三和第四電阻；和晶體管，其基極耦合于所述第三和第四晶體管之間，并且其集電極和反射極安裝于所述控制信號與所述參考電壓之間。
13.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述選擇信號產(chǎn)生器包括第五電阻，其一端耦合到所述輸入交流電壓；連接于所述輸入交流電壓的檢測電平與所述控制信號之間的光發(fā)射器，用于發(fā)射光；和連接于所述第五電阻的另一端與所述選擇信號之間的光接收器，用于接收光。
14.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括耦合于所述輸入交流電壓與所述電平檢測器之間的保險絲。
全文摘要
提供了一種使用大型電解電容器的電壓變換方法和電平變換裝置。在根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中，當輸入交流電壓電平等于或大于第一預定電平并且小于第二預定電平時，對所述輸入交流電壓整流，以便產(chǎn)生輸出直流電壓，所述第二預定電平小于所述第一預定電平。當所述輸入交流電壓電平等于或大于所述第二預定電平時，停止對所述輸入交流電壓的整流。之后，如果所述輸入交流電壓的提供停止并且隨后重新開始，則重新開始所述輸出直流電壓的產(chǎn)生。因此能夠保護大型電解電容器，而不物理地損壞任何器件，并且當所述輸入交流電壓電平返回到它的正常狀態(tài)時，能夠根據(jù)所述輸入交流電壓立即產(chǎn)生所述輸出直流電壓。因此，簡化了所述輸出直流電壓的產(chǎn)生，并且避免了不必要的維修費用。而且有利地消除了可能引入到大型電解電容器的浪涌電流的產(chǎn)生。
文檔編號H02M7/12GK1574587SQ200410048448
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者柳漢青 申請人:三星電子株式會社