供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，電容器輸入型整流器電路廣泛地用作被用為電子設(shè)備的電源的開關(guān)電源。 通過這樣的電容器產(chǎn)生脈沖型的輸入電流。由于在電子設(shè)備、信息設(shè)備以及通信設(shè)備的每 次輸入時(shí)同時(shí)產(chǎn)生脈沖型輸入電流，則脈沖型輸入電流被以相位的方式添加在配電線路 上，這導(dǎo)致電力系統(tǒng)的諧波失真和商用電源的功率因數(shù)的降級(jí)。
[0003] 為了解決這樣的問題，現(xiàn)在正積極地對(duì)具有功率因數(shù)校正功能的升壓型功率因數(shù) 校正(PFC)的控制電路進(jìn)行研究和開發(fā)。
[0004]圖1是示出了傳統(tǒng)的升壓轉(zhuǎn)換器類型的供電裝置的圖。
[0005]參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)的供電裝置1具有下述配置:輸入電源連接至整流器2的兩端，電感 器3連接在整流器2與開關(guān)元件4之間作為能量存儲(chǔ)元件，以及二極管連接在開關(guān)元件4與電 容器之間。
[0006]上面的供電裝置1將輸入端的電壓放大至預(yù)定比例以向輸出端子5輸出經(jīng)放大的 電壓。
[0007]當(dāng)高壓如三相系統(tǒng)中的線間電壓被施加至供電裝置1時(shí)，極高的電壓被提供至輸 出端子5。因此，在輸出端子處的半導(dǎo)體器件上的電壓應(yīng)力增加，因此絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)元件而不是場(chǎng)效應(yīng)管(FET)元件被用作開關(guān)元件。因此，存在根據(jù)IGBT元件的使用應(yīng) 當(dāng)使用較低開關(guān)頻率的缺點(diǎn)。此外，存在供電裝置的下述設(shè)計(jì)限制：增加了無源元件的尺 寸，增加了制造成本等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 實(shí)施方式提供了一種供電裝置，該供電裝置能夠降低包括在其中的半導(dǎo)體器件上 的電壓應(yīng)力。
[0009] 另一實(shí)施方式提供了一種供電裝置，該供電裝置能夠恒定地控制包括在該供電裝 置中的第一和第二輸出單元的輸出電壓。
[0010] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置包括:輸入供電單元，其配置成對(duì)交流(AC)電力進(jìn)行整 流；以及放大單元，其配置成將輸入電壓放大n(n是大于1的實(shí)數(shù))倍，其中，放大單元包括第 一和第二放大單元以及電感器，第一放大單元取決于第一開關(guān)元件的操作向第一輸出部輸 出與nl(nl是正實(shí)數(shù))倍的輸入電壓對(duì)應(yīng)的第一輸出電壓，并且第二放大單元取決于第二開 關(guān)元件的操作向第二輸出部輸出與n2(n2是正實(shí)數(shù))倍的輸入電壓對(duì)應(yīng)的第二輸出電壓。 [0011]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二放大單元以及電感器串聯(lián)地連接，并且電 感器連接在第一與第二放大單元之間。
[0012] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二放大單元具有彼此相同的配置。
[0013] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的輸入供電單元包括整流器，并且該整流器是橋式整流 器。
[0014] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一放大單元包括并聯(lián)地連接至第一開關(guān)元件的第 一輸出部，并且第二放大單元包括并聯(lián)地連接至第二開關(guān)元件的第二輸出部。
[0015] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一輸出部包括彼此串聯(lián)地連接的第一二極管和第 一電容器-電阻器，并且第二輸出部包括彼此串聯(lián)地連接的第二二極管和第二電容器-電阻 器。
[0016] 包括在根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二電容器-電阻器單元的每一個(gè)中的 電容器和電阻器彼此并聯(lián)地連接。
[0017] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的n、nl以及n2滿足等式1。
[0018] [等式 1]
[0019] n=nl+n2
[0020] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的nl和n2具有彼此相同的值。
[0021] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二開關(guān)元件同時(shí)接通并且同時(shí)關(guān)斷。
[0022] 根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二開關(guān)元件同時(shí)接通，第一開關(guān)元件在第一 時(shí)間點(diǎn)關(guān)斷并且第二開關(guān)元件在第二時(shí)間點(diǎn)關(guān)斷，并且當(dāng)nl的值大于n2的值時(shí)，第一時(shí)間 點(diǎn)在第二時(shí)間點(diǎn)之后到來。
[0023]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置包括:整流器，其配置成將AC電力整流成第一電壓；以及 放大單元，其配置成接收來自整流器的第一電壓并且對(duì)來自整流器的第一電壓進(jìn)行升壓， 并且將所升壓的電壓劃分成作為輸出的第二和第三電壓。
[0024]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的放大單元包括:第一放大單元，其配置成接收并且放 大第一電壓以輸出第二電壓;第二放大單元，其配置成串聯(lián)地連接至第一放大單元，并且配 置成接收并且放大第一電壓以從而輸出第三電壓；以及電感器，其配置成串聯(lián)地連接至第 一和第二放大單元。
[0025]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的電感器連接在第一和第二放大單元之間。
[0026]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第二和第三電壓是彼此相同的電壓。
[0027]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二放大單元中的每一個(gè)包括第一和第二開 關(guān)元件，并且取決于第一和第二開關(guān)元件的操作頻率來控制第二和第三電壓。
[0028]根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二開關(guān)元件同時(shí)接通并且同時(shí)關(guān)斷。
[0029]當(dāng)根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第二和第三電壓彼此相同時(shí)，第一和第二開關(guān)元件 同時(shí)接通并且同時(shí)關(guān)斷。
[0030] 在根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置中，在第二和第三電壓彼此相同的第一時(shí)段期間，第 一和第二開關(guān)元件同時(shí)接通并且同時(shí)關(guān)斷，并且在第二和第三電壓彼此不同的第二時(shí)段期 間，第一開關(guān)元件在第一時(shí)間點(diǎn)關(guān)斷，而第二開關(guān)元件在第二時(shí)間點(diǎn)關(guān)斷。
[0031] 在根據(jù)實(shí)施方式的供電裝置的第二時(shí)段期間，第一和第二開關(guān)元件同時(shí)接通。
[0032]有益效果
[0033] 根據(jù)實(shí)施方式，可以通過使用裝備有共享能量存儲(chǔ)元件的第一和第二放大單元的 供電裝置來降低在半導(dǎo)體器件上的電壓應(yīng)力。此外，通過獨(dú)立地控制第一和第二放大單元 中的每一個(gè)的放大比例，可以恒定地維持來自第一和第二放大部的輸出電壓。
【附圖說明】
[0034]圖1是示出了傳統(tǒng)的升壓轉(zhuǎn)換器類型的供電裝置的圖。
[0035]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置1000的框圖。
[0036]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置的圖。
[0037]圖4是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二開關(guān)元件Qs和Qm被接通時(shí)的操作方式的圖。
[0038]圖5是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的供電裝置的第一和第二開關(guān)元件Qs和Qm被關(guān)斷時(shí)的操作方式的圖。
[0039]圖6是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的供電裝置的第一開關(guān)元件Qs被接通 并且該供電裝置的第二開關(guān)元件Qm被關(guān)斷時(shí)的操作方式的圖。
[0040] 圖7是示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的供電裝置的第一開關(guān)元件Qs被關(guān)斷 并且該供電裝置的第二開關(guān)元件Qm被接通時(shí)的操作方式的圖。
[0041]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的平衡輸出供電裝置的圖。
[0042]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的平衡輸出供電裝置的控制單元的圖。
[0043]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的平衡輸出供電裝置的模擬控制單元的圖。[0044]圖11是第一和第二雙反饋單元的電路圖。
[0045]圖12和圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置和用于操作該供電裝置的控制 單元的電路圖。
[0046]圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置的模擬結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]在下文中，將參照附圖來詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置。提供本 文中描述的示例性實(shí)施方式以充分地向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供本發(fā)明的精神。因此，在 不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)如在實(shí)施方式中描述的本發(fā)明進(jìn)行許多變型 和/或修改。
[0048] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的供電裝置1000的框圖，以及圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方 式的供電裝置1000的圖。
[0049] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置1000可以用在需要使輸出電壓比輸入 電壓高的系統(tǒng)中，亦即用于電力升壓系統(tǒng)。
[0050] 例如，供電裝置1000可以用在電池、太陽(yáng)能板、整流器以及直流(DC)發(fā)電機(jī)中，并 且用作發(fā)光二極管(LED)板的電壓供給裝置或者用作用于對(duì)液晶顯示(LCD)板的柵極驅(qū)動(dòng) 電壓進(jìn)行升壓的裝置，但是不限于此。
[0051] 參照?qǐng)D2和圖3,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的供電裝置1000可以包括:具有整流器10 的電源11、第一放大單元20、第二放大單元30以及用作能量存儲(chǔ)元件的電感器40。
[0052]整流器10接收并且整流輸入其中的AC電力以輸出經(jīng)整流的電力。整流器10可以是 橋式整流器，并且包括第一至第四二極管D1至D4。
[0053]整流器100可以對(duì)通過第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)輸入的AC電力進(jìn)行接收并且整流以通 過第三節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)輸出經(jīng)整流的電力。
[0054]將描述整流器10的第一至第四二極管D1至D4的連接關(guān)系。
[0055]正極是連接至第一至第四二極管D1至D4中的每一個(gè)的P區(qū)的電極，而負(fù)極是連接 至每個(gè)二極管的N區(qū)的電極。
[0056]第一二極管D1的正極端子連接至第一節(jié)點(diǎn)N1，并且其負(fù)極端子連接至第三節(jié)點(diǎn)N3〇
[0057] 第二二極管D2的正極端子連接至第四節(jié)點(diǎn)N4,并且其負(fù)極端子連接至第二節(jié)點(diǎn) N2〇
[0058] 第三二極管D3的正極端子連接至第二節(jié)點(diǎn)N2,并且其負(fù)極端子連接至第三節(jié)點(diǎn) N3〇
[0059] 第四二極管D4的正極端子連接至第四節(jié)點(diǎn)N4