[发明专利]用于减小电源中体电容所需体积的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及能量存储电路，并且更具体地，本发明涉及利用电容 器将能量存储在电源中的电路，所述电源连接到单相AC电力源。

背景技术

已知的AC-DC电源一般具有三个主要的执行不同功能的电路组：输 入整流、体能量存储(bulk energy storage)和DC-DC变换。执行输入整 流的电路将来自单相AC电力线的双向电流改变成仅仅在一个方向流动的 经过整流的输入电流。体能量存储功能一般是由形成通常所说的体电容 (bulk capacitance)的一个或多个电容器执行的。体电容接收经过整流的 输入电流，利用该经过整流的输入电流将能量以电压的形式存储在一个或 多个电容器中。体电容中的电压通常在大小上过高，并且其稳定性不足以 为电子设备中的精密电路供电。因此，DC-DC变换功能将来自体电容的经 过整流的电压改变成在电源的输出处更为适合的形式。DC-DC变换器通常 是可以高效产生所需输出的许多已知的开关电力变换器电路中的一种。

体电容器中的经过整流的电压一般以一频率在峰值和谷值之间变化， 所述频率依赖于整流的类型和AC电力线的频率。所述峰一般是AC输入 电压的周期的峰处的电压。所述谷由电容量和DC-DC变换器所需的功率 量来确定。所述峰和谷之间的差为波纹电压(ripple voltage)。波纹电压 在被指定用于电源的最小AC输入电压处不会变得过大是很重要的，这是 因为DC-DC变换器在其输入处需要最小的经过整流的电压以产生所需输 出。

另外所关心的是来自AC电力线的电压被除去时的谷电压的值。在 AC输入电压被除去之后，一般需要电源提供其正常输出一段短时间，以 便从该电源接收电力的电子电路可以在该电子电路断电之前执行必要的任 务。在AC输入被除去后电源继续操作的时间量被称为维持时间(holdup  time)。在维持时间期间，DC-DC变换器必须从体电容中获得其所有的能 量。从体电容中可获得的能量与电容值成正比，并且与电容中电压的平方 成正比。

构成体电容的电容器被选择以满足受电源的预期用途影响的若干需 求。电源的物理尺寸强烈地受到作为体电容的部分的电容器的值和额定电 压(单个电容器可以可靠地耐受的最大电压)的影响。体电容的成本也是 电源成本的一个重要部分。对于给定的电容值，额定电压越高，成本越 高。

额定电压是针对在电源的最大AC输入电压时的可靠操作而选择的， 而单个电容器的电容是基于电源的最小指定AC输入电压而选择的。总的 体电容值必须被选择以确保在电源根据最小的指定AC输入电压进行操作 时不会达到DC-DC变换器所要求的最小输入电压。

由于由最小AC输入电压所要求的高电容值和由最大AC输入电压所 要求的非常高的额定电压，被设计用于在大AC输入电压范围(一般在85 伏特AC到265伏特AC之间)进行操作的已知的AC-DC电源因此要求物 理上较大的电容器。

发明内容

本发明的一个技术方案提供了一种用于电源中的驱动器电路，所述电 源所具有的整流器被耦合用于响应于所述电源的输入处的单相AC电压而 生成经过整流的电压，所述驱动器电路包括驱动信号生成器和电压传感 器，所述驱动信号生成器用于生成将被耦合到可变阻抗元件的驱动信号， 所述可变阻抗元件将被耦合到低电压电容和高电压电容；所述电压传感器 被耦合到所述驱动信号生成器，并且将被耦合用于感测所述高电压电容两 端的电压，其中，所述驱动器电路将被耦合用于响应于所述电压传感器来 控制所述可变阻抗元件，以使得如果所述高电压电容两端的电压小于第二 阈值则允许所述低电压电容接收来自所述电源的所述输入的电流，并且如 果所述高电压电容两端的电压大于第一阈值则防止所述低电压电容接收来 自所述电源的所述输入的电流。

本发明的另一技术方案提供了一种根据经过整流的单相AC输入电压 控制电源操作的方法，该方法包括：在所述电源的DC-DC变换器的输入 处感测电压；如果所感测的电压小于第二阈值，则接通被耦合到所述电源 的输入的低电压电容；以及如果所感测的电压大于第一阈值，则断开所述 低电压电容。