高效率ac/dc電源電路及其控制方法與供電方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高效率AC/DC電源電路及其控制方法與供電方法，該AC/DC電源電路在交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和時(shí)，交流電源對(duì)中間儲(chǔ)能電路充電并向負(fù)載提供能量；在交流電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和的同時(shí)，交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓與中間儲(chǔ)能電路電壓之差時(shí)，交流電源與中間儲(chǔ)能電路共同向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電?？刂浦虚g儲(chǔ)能電路放電電流的幅值或放電時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)輸出恒流。本發(fā)明功率器件損耗極低，轉(zhuǎn)換效率極高，輕松擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)電源的功率應(yīng)用范圍；增加了整流橋的導(dǎo)通角，使電源電路的功率因數(shù)高于傳統(tǒng)整流電路；輸出電壓及電流紋波小，并有較好的抗擊雷擊浪涌的能力。
【專利說明】
高效率AC/DC電源電路及其控制方法與供電方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高效率AC/DC電源電路及其控制方法與供電方法，涉及AC/DC電源領(lǐng)域，且更特定來說，涉及非隔離的LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在越來越多的照明裝置中，發(fā)光二極管LED正在取代傳統(tǒng)照明光源，因?yàn)槠渚哂懈〉某叽?、低功耗、快速的發(fā)光操作、以及長(zhǎng)發(fā)光壽命。LED不能直接連接到交流電，需要配置相應(yīng)的限流驅(qū)動(dòng)電源，當(dāng)前LED驅(qū)動(dòng)使用的方案以傳統(tǒng)的高頻開關(guān)電源為主，電路復(fù)雜，成本高，使得眾多廠商轉(zhuǎn)用線性電源方案。
[0003]傳統(tǒng)線性電源電路如圖1所示:交流電經(jīng)由整流橋整流后給儲(chǔ)能電容Cl(或者沒有儲(chǔ)能電容Cl)充電，儲(chǔ)能電容Cl維持其兩端的電壓始終大于負(fù)載R_load兩端的電壓，限流功率器件Ml承擔(dān)儲(chǔ)能電容Cl上超出儲(chǔ)能電容C2電壓以維持負(fù)載1?_1 oad的電流恒定。
[0004]線性限流電路的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，限流功率器件Ml可以集成在一個(gè)專用IC內(nèi)部；該電路的缺點(diǎn)為:
[0005]—、是當(dāng)市電電壓偏高時(shí)，限流功率器件Ml的功耗非常大，限流功率器件Ml的溫升偏高，這限制了線性驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用功率范圍。
[0006]二、如果沒有儲(chǔ)能電容Cl或者Cl容量很小:當(dāng)輸入電壓瞬時(shí)值低于儲(chǔ)能電容C2兩端電壓時(shí)，儲(chǔ)能電容Cl不能維持其兩端電壓始終大于負(fù)載兩端的電壓，導(dǎo)致負(fù)載R_load在儲(chǔ)能電容C2放電后期沒有電流流過，紋波比較大，負(fù)載的利用率低；當(dāng)輸入電壓有效值比較低時(shí)，限流功率器件Ml無法達(dá)到恒流的目的，使得線性調(diào)整率低。
[0007]三、如果有較大的儲(chǔ)能電容Cl存在，因?yàn)檎鳂虻膶?dǎo)通角比較小，該線性電源電路功率因數(shù)較低。
[0008]上述問題是在AC/DC電源電路的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種高效率AC/DC電源電路及其控制方法與供電方法，從根本上避免了上述3種危害，尤其是顯著提高了驅(qū)動(dòng)電源的效率，擴(kuò)大了驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用功率范圍，并滿足對(duì)功率因素的要求，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0011]一種高效率AC/DC電源電路，包括:
[0012]一交流電源，提供交流電；
[0013]—整流電路，將交流電源提供交流電轉(zhuǎn)換為直流電；
[0014]—限流-恒流電路，包括開關(guān)器件與中間儲(chǔ)能電路，用于在交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和時(shí)，交流電源對(duì)中間儲(chǔ)能電路充電并向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路儲(chǔ)存能量并實(shí)現(xiàn)限流作用;且用于在交流電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和的同時(shí)，交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓與中間儲(chǔ)能電路電壓之差時(shí)，交流電源與中間儲(chǔ)能電路共同向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電；控制中間儲(chǔ)能電路放電電流的幅值或放電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)輸出恒流。
[0015]—負(fù)載電路，連接到整流電路與限流-恒流電路之間，將交流電源與限流-恒流電路提供的電能轉(zhuǎn)換為輸出能量。
[0016]進(jìn)一步地，限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過負(fù)載連接整流電路的負(fù)極輸出端；
[0017]開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào);開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步地，限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端通過負(fù)載連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極連接整流電路的負(fù)極輸出端；
[00?9]開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D5的正極的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào);開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在二極管D5的負(fù)極與整流電路的負(fù)極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。
[0020 ]進(jìn)一步地，還包括輸出濾波電容C2，輸出濾波電容C2與負(fù)載并聯(lián)。
[0021 ]進(jìn)一步地，中間儲(chǔ)能電路采用中間儲(chǔ)能電容Cl或中間儲(chǔ)能電路采用儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)，儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)的特征在于:在充電期間等效為兩個(gè)或兩個(gè)以上電容串聯(lián)，在放電期間等效為兩個(gè)或多個(gè)電容并聯(lián)。
[0022]進(jìn)一步的，儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)包括電容C3、電容C4、電容C5，電容C3的一端連接在二極管D7的負(fù)極與二級(jí)管D8的正極的交匯處，電容C3的另一端連接二極管D9的負(fù)極與二極管D12的負(fù)極的交匯處，電容C4 一端連接在二極管D8的負(fù)極與二級(jí)管D9的正極的交匯處，電容C4的另一端連接在二極管D1的負(fù)極與二級(jí)管D11的正極的交匯處，電容C5的一端連接在二極管Dll的負(fù)極與二級(jí)管D12的正極的交匯處，電容C5的另一端連接在二極管DlO的正極與二極管D7的正極的交匯處。
[0023]進(jìn)一步地，開關(guān)器件Ml采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。
[0024]進(jìn)一步地，開關(guān)器件M2采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。
[0025]進(jìn)一步的，開關(guān)器件Ml采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D5的正極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。
[0026]進(jìn)一步的，開關(guān)器件M2采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在整流電路負(fù)極輸出端與二極管D5的負(fù)極極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。
[0027]—種上述任一項(xiàng)所述高效率AC/DC電源電路的控制方法，開關(guān)器件Ml和開關(guān)器件M2被分別控制工作在線性狀態(tài)或開關(guān)狀態(tài)。
[0028]進(jìn)一步地，控制開關(guān)器件M2工作在開關(guān)狀態(tài)，并只在交流電源電壓幅值低于負(fù)載電壓時(shí)，開關(guān)器件M2導(dǎo)通，其余時(shí)間關(guān)斷開關(guān)器件M2;
[0029]控制開關(guān)器件Ml工作在開關(guān)狀態(tài)，在交流電源電壓幅值低于負(fù)載電壓和中間儲(chǔ)能電路電壓之差期間的某一時(shí)間開通開關(guān)器件Ml，根據(jù)需求控制開關(guān)器件Ml的關(guān)斷時(shí)間進(jìn)而控制傳遞到輸出端的能量;在交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓時(shí)強(qiáng)制關(guān)斷開關(guān)器件Ml。
[0030 ] 一種上述任一項(xiàng)所述高效率AC/DC電源電路的供電方法，交流電源通過中間儲(chǔ)能電路給負(fù)載提供能量:
[0031]供電方式一:交流電源經(jīng)由整流電路、二極管D5、中間儲(chǔ)能電路及二極管D6向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路充電；
[0032]供電方式二:交流電源經(jīng)由整流電路、開關(guān)器件M2、中間儲(chǔ)能電路及開關(guān)器件Ml向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電。
[0033 ] 進(jìn)一步地，交流電源還可分時(shí)或同時(shí)進(jìn)行供電方式三:交流電源經(jīng)由整流電路、二極管D5、開關(guān)器件Ml或是交流電源經(jīng)由整流電路、開關(guān)器件M2、二極管D6，向負(fù)載提供能量。
[0034]進(jìn)一步地，交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓和負(fù)載電壓之和時(shí)，進(jìn)入供電方式一；
[0035]交流電源電壓的幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓和負(fù)載電壓之和且高于中間儲(chǔ)能電路電壓和負(fù)載電壓之差時(shí)，進(jìn)入供電方式二；
[0036]交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓期間，可進(jìn)入供電方式三。
[0037]進(jìn)一步地，供電方式一、供電方式二、供電方式三外的其他時(shí)間段，整流電路、二極管D5、二極管D6、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2均不工作，只有輸出濾波電容C2放電給負(fù)載提供能量;若無輸出濾波電容C2，則負(fù)載電流斷續(xù)。
[0038]本發(fā)明的有益效果是:該種高效率AC/DC電源電路及其控制方法與供電方法，功率器件損耗極低，轉(zhuǎn)換效率極高，輕松擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)電源的功率應(yīng)用范圍。本發(fā)明增加了整流橋的導(dǎo)通角，從而使電源電路的功率因數(shù)高于傳統(tǒng)整流電路。且本發(fā)明的輸出電壓及電流紋波小，并有較好的抗擊雷擊浪涌的能力。
【附圖說明】
[0039]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)線性電源電路的連接示意圖。
[0040]圖2是本發(fā)明實(shí)施例高效率AC/DC電源電路的連接示意圖。
[0041]圖3是實(shí)施例高效率AC/DC電源電路中的中間儲(chǔ)能電容Cl的充電過程示意圖，其中(a)為交流電源的正半周，(b)是交流電源的負(fù)半周。
[0042]圖4是實(shí)施例高效率AC/DC電源電路中的中間儲(chǔ)能電容Cl的放電過程示意圖，其中(a)為交流電源的正半周，(b)是交流電源的負(fù)半周。
[0043]圖5是實(shí)施例高效率AC/DC電源電路的另一連接示意圖。
[0044]圖6是實(shí)施例中儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)的電路的一種連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0046]實(shí)施例
[0047]一種高效率AC/DC電源電路，包括:
[0048]一交流電源，提供交流電；
[0049]—整流電路，將交流電源提供交流電轉(zhuǎn)換為直流電；
[0050]—限流-恒流電路，可包含但不限于開關(guān)器件與中間儲(chǔ)能電路，用于在交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和時(shí)，交流電源對(duì)中間儲(chǔ)能電路充電并向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路儲(chǔ)存能量并實(shí)現(xiàn)限流作用;且用于在交流電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和的同時(shí)，交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓與中間儲(chǔ)能電路電壓之差時(shí)，交流電源與中間儲(chǔ)能電路共同向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電。控制中間儲(chǔ)能電路放電電流的幅值或放電時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)輸出恒流。
[0051]—負(fù)載電路，連接到整流電路與限流-恒流電路之間，將交流電源與限流-恒流電路提供的電能轉(zhuǎn)換為輸出能量。
[0052]如圖2，限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過負(fù)載連接整流電路的負(fù)極輸出端。
[0053]開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào);開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。
[0054]如圖5，限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端通過負(fù)載連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極連接整流電路的負(fù)極輸出端。
[0055]開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D5的正極的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào);開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在二極管D5的負(fù)極與整流電路的負(fù)極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。
[0056]該種高效率AC/DC電源電路，功率器件損耗極低，轉(zhuǎn)換效率極高，輕松擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)電源的功率應(yīng)用范圍。本發(fā)明增加了整流橋的導(dǎo)通角，從而使電源電路的功率因數(shù)高于傳統(tǒng)整流電路。且本發(fā)明的輸出電壓及電流紋波小，并有較好的抗擊雷擊浪涌的能力。
[0057]負(fù)載R_load可以是阻性負(fù)載，也可以是其它類型的負(fù)載，包括但不限于LED負(fù)載、開關(guān)電源負(fù)載或線性電源負(fù)載。還可包括輸出濾波電容C2，輸出濾波電容C2與負(fù)載并聯(lián)。輸出濾波電容C2的容值可根據(jù)性能要求選取。輸出濾波電容C2是一個(gè)可選器件，由輸出電流紋波要求決定。沒有輸出濾波電容C2，電路也能正常工作。
[0058]二極管D5、二極管D6為中間儲(chǔ)能電容Cl提供充電回路。開關(guān)器件M1、開關(guān)器件M2為功率器件，其功能為:給中間儲(chǔ)能電容Cl提供放電路徑并根據(jù)負(fù)載R_load需求控制傳遞到輸出能量的多少。不同的控制策略下，開關(guān)器件M1、開關(guān)器件M2可以分別工作在開關(guān)狀態(tài)或線性狀態(tài)。二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4為輸入整流橋。中間儲(chǔ)能電容Cl、輸出濾波電容C2的容量可根據(jù)實(shí)際性能要求選取。
[0059]中間儲(chǔ)能電路采用中間儲(chǔ)能電容Cl或中間儲(chǔ)能電路采用儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)，儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)的特征在于:在充電期間等效為兩個(gè)或兩個(gè)以上電容串聯(lián)，在放電期間等效為兩個(gè)或多個(gè)電容并聯(lián)。圖6為一種儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案，儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)包括電容C3、電容C4、電容C5，電容C3的一端連接在二極管D7的負(fù)極與二級(jí)管D8的正極的交匯處，電容C3的另一端連接二極管D9的負(fù)極與二極管D12的負(fù)極的交匯處，電容C4 一端連接在二極管D8的負(fù)極與二級(jí)管D9的正極的交匯處，電容C4的另一端連接在二極管DlO的負(fù)極與二級(jí)管Dll的正極的交匯處，電容C5的一端連接在二極管D11的負(fù)極與二級(jí)管D12的正極的交匯處，電容C5的另一端連接在二極管DlO的正極與二極管D7的正極的交匯處。
[0060]如圖2所示，開關(guān)器件Ml可采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。
[0061 ]如圖2所示，開關(guān)器件M2可采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。
[0062]如圖5所示，開關(guān)器件Ml可采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D5的正極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。
[0063]如圖5所示，開關(guān)器件M2可采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在整流電路負(fù)極輸出端與二極管D5的負(fù)極極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。
[0064]一種高效率AC/DC電源電路的控制方法，包括:
[0065]a)控制開關(guān)器件M2工作在開關(guān)狀態(tài)，并只在交流電源電壓幅值低于輸出濾波電容C2電壓，即I Vac| <V_C2時(shí)導(dǎo)通，其余時(shí)間關(guān)斷?？砷_環(huán)控制。
[0066]b)控制開關(guān)器件Ml工作在開關(guān)狀態(tài)，在交流電源電壓幅值低于輸出濾波電容C2和中間儲(chǔ)能電容Cl的電壓差，即I Vac I <V_C2-V_C1期間的某一時(shí)間開通。關(guān)斷時(shí)間可控，從而根據(jù)需求控制傳遞到輸出能量的多少。在輸入電源電壓瞬時(shí)值大于輸出濾波電容C2電壓，即|Vac|>V_C2時(shí)強(qiáng)制關(guān)斷。
[0067]該種高效率AC/DC電源電路的控制方法，開關(guān)器件Ml與開關(guān)器件M2都工作在開關(guān)狀態(tài)，施加在開關(guān)器件兩端之間的壓差很低，大幅降低了損耗。
[0068]該種高效率AC/DC電源電路的控制方法，交流電源總是經(jīng)由中間儲(chǔ)能電容Cl給輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量，不經(jīng)由路徑二極管D5-開關(guān)器件Ml或是開關(guān)器件M2-二極管D6向輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量。
[0069]該種高效率AC/DC電源電路的控制方法，中間儲(chǔ)能電容Cl通過輸入電源放電，有效增加了整流橋的導(dǎo)通角，從而提高功率因素。在中間儲(chǔ)能電容Cl放電期間，電源電壓上升，中間儲(chǔ)能電容Cl電壓下降，Vrec+V_Cl幅值變化極小，有效限制了放電電流，降低了輸出電壓及電流紋波。
[0070]除上述典型控制方案，本電源電路還適用多種控制策略。開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2根據(jù)需要可分別工作在開關(guān)狀態(tài)或是線性狀態(tài)。輸入電源可經(jīng)由中間儲(chǔ)能電容Cl向輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量，也可經(jīng)由路徑二極管D5-開關(guān)器件Ml或是開關(guān)器件M2-二極管D6向輸出濾波電容C2和負(fù)載R-road提供能量。這兩種提供能量的方式可以分時(shí)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行。
[0071]一種高效率AC/DC的供電方法，交流電源有以下三種供電方式:
[0072]供電方式一:交流電源經(jīng)由整流橋、二極管D5、中間儲(chǔ)能電容Cl及二極管D6向輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量，中間儲(chǔ)能電容Cl充電。
[0073]供電方式二:交流電源經(jīng)由整流橋、開關(guān)器件M2、中間儲(chǔ)能電容Cl及開關(guān)器件Ml向輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量，中間儲(chǔ)能電容Cl放電；
[0074]供電方式三:交流電源經(jīng)由整流橋、二極管D5、開關(guān)器件Ml或是交流電源經(jīng)由整流橋、開關(guān)器件M2、二極管D6，向輸出濾波電容C2和負(fù)載R_load提供能量。供電方式三可與供電方式一或供電方式二同時(shí)或分時(shí)進(jìn)行。在供電方式三下，開關(guān)器件Ml或開關(guān)器件M2被控制工作在線性狀態(tài)。供電方式三不是必要的，可根據(jù)不同的控制策略來決定是否采用供電方式三。
[0075]當(dāng)輸入電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電容Cl的電壓V_C1和輸出濾波電容C2的電壓V_C2之和時(shí)，輸入電源通過整流橋(二極管Dl和二極管D4或二極管D2和二極管D3)、二極管D5及二極管D6對(duì)中間儲(chǔ)能電容Cl和輸出濾波電容C2充電，如圖3(a)、圖3(b)實(shí)線所示。中間儲(chǔ)能電容Cl起限流作用。
[0076]當(dāng)輸入電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電容Cl和輸出濾波電容C2電壓和且大于輸出濾波電容C2和中間儲(chǔ)能電容Cl電壓差時(shí)，適當(dāng)控制開關(guān)器件Ml和開關(guān)器件M2，使得中間儲(chǔ)能電容Cl通過輸入電源、整流橋、開關(guān)器件M2及開關(guān)器件Ml對(duì)輸出放電，儲(chǔ)存在中間儲(chǔ)能電容Cl中的能量釋放到輸出端。如圖4(a)、圖4(b)所示。中間儲(chǔ)能電容Cl與輸入電源共同向輸出提供能量。開關(guān)器件Ml和開關(guān)器件M2可根據(jù)需要分別工作在線性狀態(tài)或是開關(guān)狀態(tài)。
[0077]在輸入電源電壓幅值高于輸出濾波電容C2電壓期間，即I Vac | >V_C2期間，也可適當(dāng)控制開關(guān)器件Ml或開關(guān)器件M2，使得輸入電源通過整流橋-二極管D5-開關(guān)器件Ml或是整流橋-開關(guān)器件M2-二極管D6給輸出濾波電容C2充電。其原理與傳統(tǒng)線性電源電路相同。同時(shí)可伴隨中間儲(chǔ)能電容Cl的充電或放電。
[0078]除上述三種工作模式的其他時(shí)間段，整流橋、二極管D5、二極管D6、開關(guān)器件M1、開關(guān)器件M2均不工作，只有輸出濾波電容C2放電給負(fù)載R_load提供能量。若無輸出濾波電容C2，則負(fù)載電流斷續(xù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效率AC/DC電源電路，其特征在于，包括: 一交流電源，提供交流電； 一整流電路，將交流電源提供交流電轉(zhuǎn)換為直流電； 一限流-恒流電路，包括開關(guān)器件與中間儲(chǔ)能電路，用于在交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和時(shí)，交流電源對(duì)中間儲(chǔ)能電路充電并向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路儲(chǔ)存能量并實(shí)現(xiàn)限流作用;且用于在交流電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓與負(fù)載電壓之和的同時(shí)，交流電源電壓幅值高于負(fù)載與中間儲(chǔ)能電路電壓之差時(shí)，交流電源與中間儲(chǔ)能電路共同向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電;控制開關(guān)器件，從而控制中間儲(chǔ)能電路放電電流的幅值或放電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)輸出恒流。 一負(fù)載電路，串聯(lián)在整流電路與限流-恒流電路之間，將交流電源與限流-恒流電路提供的電能轉(zhuǎn)換為輸出能量。2.如權(quán)利要求1所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件M1、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過負(fù)載連接整流電路的負(fù)極輸出端； 開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào);開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:限流-恒流電路包括中間儲(chǔ)能電路、開關(guān)器件M1、開關(guān)器件M2、二極管D5、二極管D6，整流電路的輸入端分別與交流電源相連，整流電路的正極輸出端通過負(fù)載連接二極管D6的正極，二極管D6的負(fù)極通過中間儲(chǔ)能電路連接二極管D5的正極，二極管D5的負(fù)極連接整流電路的負(fù)極輸出端； 開關(guān)器件Ml的一端連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，開關(guān)器件Ml的另一端連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D5的正極的交匯處，開關(guān)器件Ml的控制端接控制信號(hào)；開關(guān)器件M2的一端連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，開關(guān)器件M2的另一端連接在二極管D5的負(fù)極與整流電路的負(fù)極輸出端的交匯處，開關(guān)器件M2的控制端接控制信號(hào)。4.如權(quán)利要求2或3所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:負(fù)載電路還包括輸出濾波電容C2，輸出濾波電容C2與負(fù)載并聯(lián)。5.如權(quán)利要求2或3所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:中間儲(chǔ)能電路采用中間儲(chǔ)能電容Cl或中間儲(chǔ)能電路采用儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)，儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)在充電期間等效為兩個(gè)或兩個(gè)以上電容串聯(lián)，在放電期間等效為兩個(gè)或多個(gè)電容并聯(lián)。6.如權(quán)利要求2或3所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:儲(chǔ)能電容網(wǎng)絡(luò)包括電容C3、電容C4、電容C5，電容C3的一端連接在二極管D7的負(fù)極與二級(jí)管D8的正極的交匯處，電容C3的另一端連接二極管D9的負(fù)極與二極管D12的負(fù)極的交匯處，電容C4 一端連接在二極管D8的負(fù)極與二級(jí)管D9的正極的交匯處，電容C4的另一端連接在二極管DlO的負(fù)極與二級(jí)管Dll的正極的交匯處，電容C5的一端連接在二極管Dll的負(fù)極與二級(jí)管D12的正極的交匯處，電容C5的另一端連接在二極管DlO的正極與二極管D7的正極的交匯處。7.如權(quán)利要求2所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:開關(guān)器件Ml采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D5的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D6的負(fù)極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。8.如權(quán)利要求2所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:開關(guān)器件M2采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D5的正極與整流電路的正極輸出端的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在中間儲(chǔ)能電路與二極管D6的正極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。9.如權(quán)利要求3所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:開關(guān)器件Ml采用場(chǎng)效應(yīng)管Ml，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接在二極管D6的正極與負(fù)載的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極連接在二極管D5的正極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極外接控制信號(hào)。10.如權(quán)利要求3所述的高效率AC/DC電源電路，其特征在于:開關(guān)器件M2采用場(chǎng)效應(yīng)管M2，場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接在二極管D6的負(fù)極與中間儲(chǔ)能電路的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極連接在整流電路負(fù)極輸出端與二極管D5的負(fù)極極的交匯處，場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極外接控制信號(hào)。11.一種權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述高效率AC/DC電源電路的控制方法，其特征在于，開關(guān)器件Ml和開關(guān)器件M2被分別控制工作在線性狀態(tài)或開關(guān)狀態(tài)。12.如權(quán)利要求11所述的高效率AC/DC電源電路的控制方法，其特征在于， 控制開關(guān)器件M2工作在開關(guān)狀態(tài)，并只在交流電源電壓幅值低于負(fù)載電壓時(shí)，開關(guān)器件M2導(dǎo)通，其余時(shí)間關(guān)斷開關(guān)器件M2; 控制開關(guān)器件Ml工作在開關(guān)狀態(tài)，在交流電源電壓幅值低于負(fù)載電壓和中間儲(chǔ)能電路電壓之差期間的某一時(shí)間開通開關(guān)器件M1，根據(jù)需求控制開關(guān)器件Ml的關(guān)斷時(shí)間進(jìn)而控制傳遞到負(fù)載的能量;在交流電源電壓幅值大于負(fù)載電壓時(shí)強(qiáng)制關(guān)斷開關(guān)器件Ml。13.—種權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述高效率AC/DC電源電路的供電方法，其特征在于，交流電源通過中間儲(chǔ)能電路給負(fù)載提供能量: 供電方式一:交流電源經(jīng)由整流電路、二極管D5、中間儲(chǔ)能電路及二極管D6向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路充電； 供電方式二:交流電源經(jīng)由整流電路、開關(guān)器件M2、中間儲(chǔ)能電路及開關(guān)器件Ml向負(fù)載提供能量，中間儲(chǔ)能電路放電。14.如權(quán)利要求13所述的高效率AC/DC電源電路的供電方法，其特征在于:交流電源還可分時(shí)或同時(shí)進(jìn)行供電方式三:交流電源經(jīng)由整流電路、二極管D5、開關(guān)器件Ml或是交流電源經(jīng)由整流電路、開關(guān)器件M2、二極管D6，向負(fù)載提供能量。15.如權(quán)利要求14所述的高效率AC/DC電源電路的供電方法，其特征在于: 交流電源電壓幅值高于中間儲(chǔ)能電路電壓和負(fù)載電壓之和時(shí)，進(jìn)入供電方式一； 交流電源電壓幅值低于中間儲(chǔ)能電路電壓和負(fù)載電壓之和且高于負(fù)載電壓與中間儲(chǔ)能電路電壓之差時(shí)，進(jìn)入供電方式二； 交流電源電壓幅值高于負(fù)載電壓期間，可進(jìn)入供電方式三。16.如權(quán)利要求15所述的高效率AC/DC電源電路的供電方法，其特征在于:供電方式一、供電方式二、供電方式三外的其他時(shí)間段，整流電路、二極管D5、二極管D6、開關(guān)器件Ml、開關(guān)器件M2均不工作，只有輸出濾波電容C2放電給負(fù)載提供能量;若無輸出濾波電容C2，則負(fù)載電流斷續(xù)。
【文檔編號(hào)】H02M7/219GK105915086SQ201610236162
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】崔俊國(guó), 朱成花
【申請(qǐng)人】蕪湖銳芯電子科技有限公司