开关模式电力供应装置的制作方法

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明涉及开关模式电力供应装置。背景技术：2.逆变器是一种在接收商用交流电源并转换为直流(dc)后，再次将其转换为交流(ac)并提供给电动机的电力转换装置。这样的逆变器可以以各种形态使用于风扇(fan)、泵、电梯、移送装置、生产线等整个工业中。3.通常，逆变器不仅包括执行电力转换功能的电路，还包括用于通信、保护以及控制等的电路。其中，为了这些电路的动作，需要向各个电路稳定地供应符合额定的电压，为此，逆变器具备开关模式电力供应装置(switching mode power supply；smps)。4.如上所述，开关模式电力供应装置是向控制整个逆变器的控制部和执行其他主要功能的电路供应电力的装置，因此，当开关模式电力供应装置的动作发生问题时，也对逆变器的主动作产生影响。5.尤其，在开关模式电力供应装置发生故障时，输出电压可能过度上升而引起发热，从而逆变器可能会受到损伤。技术实现要素：6.发明所要解决的问题7.本发明的目的在于，提供一种开关模式电力供应装置，其通过在反馈电路部故障时切断控制部的电源，来防止输出电压过度上升，从而能够防止逆变器的损伤。8.本发明所要解决的技术课题不限于以上提及的技术课题，本发明所属技术领域的技术人员可以从以下记载明确理解未被提及的其他技术课题。9.解决问题的技术方案10.为了解决这样的课题，本发明提供一种开关模式电力供应装置，其包括：初级侧电路部，包括提供输入电压的输入电路和使输入电路通电或断开的半导体开关；变压器，包括与初级侧电路部连接的初级绕组和与初级绕组磁连接的复数个次级绕组；复数个次级侧电路部，分别与复数个次级绕组连接，供应复数个输出电压；反馈电路部，反馈接收复数个输出电压中的任一个，计算用于恒定地控制输出电压的补偿电压；控制部，根据补偿电压来控制半导体开关的接通断开占空比；以及保护电路部，反馈接收复数个输出电压中的任一个，判断反馈电路部有无故障，在反馈电路部故障时，切断所述控制部的电源。11.其中，变压器还包括与复数个次级绕组磁连接的偏置绕组。12.另外，控制部、反馈电路部以及保护电路部与偏置绕组电连接，并且将从次级绕组感应到偏置绕组的偏置电压作为电源接收。13.另外，在反馈电路部故障时，保护电路部将保护电路部的电源接地。14.另外，若反馈接收的输出电压为基准电压以上，则保护电路部判断为反馈电路部故障。15.另外，反馈电路部包括：第一感测部，检测反馈接收的输出电压；以及算出部，与第一感测部光连接，接收来自第一感测部的输出电压。16.另外，算出部计算与输出电压和目标电压之差相当的补偿电压。17.另外，控制部随着补偿电压增大而使接通断开占空比减小。18.另外，基准电压设定为大于所述目标电压。19.另外，保护电路部包括：第二感测部，检测反馈接收的输出电压；以及判断部，与第二感测部光连接，接收来自第二感测部的输出电压。20.发明效果21.根据本发明，具有通过在反馈电路部故障时切断控制部的电源，来防止输出电压过度上升，从而能够防止逆变器的损伤的效果。22.本发明的效果不限于以上提及的效果，本发明所属技术领域的技术人员可以从以下记载明确理解未被提及的其他效果。附图说明23.图1是现有的开关模式电力供应装置的示意性框图。24.图2是现有的开关模式电力供应装置的具体电路图。25.图3是示出图1和图2的反馈电路部故障时产生的反馈电压和偏置电压的变化的曲线图。26.图4是本发明实施例的开关模式电力供应装置的示意性框图。27.图5是本发明实施例的开关模式电力供应装置的具体电路图。28.图6是示出图4和图5的反馈电路部故障时产生的反馈电压和偏置电压的变化的曲线图。具体实施方式29.须了解本说明书和附加的权利要求书中所使用的术语不应理解为受限于通用的及字典中的含意，而是基于允许本发明人针对最佳解释适当地定义术语的原则以对应本发明的技术方式的含意及概念为基础加以解释。30.因此，本说明书所记载的实施例和附图中图示的构成仅是优选实施例，而非意欲限制本发明的技术思想，因此需要理解可以在不偏离本发明的范围的情况下作出其他的等同物及修改物。31.下面，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，以使本领域技术人员能够容易实施。32.图1是现有的开关模式电力供应装置的示意性框图，图2是现有的开关模式电力供应装置的具体电路图。33.如图1和图2所示，现有的开关模式电力供应装置可以包括初级侧电路部10、变压器20、复数个次级侧电路部30、反馈电路部40以及控制部50。34.初级侧电路部10包括：输入电路，提供输入电压vi；以及半导体开关sw，使输入电路通电或断开。35.输入电路可以包括：输入端，从商用交流电源接收输入电压vi；输出端，连接于变压器20的初级绕组；输入电容ci，连接于输入端；以及缓冲电路11，与变压器20的初级绕组并联连接。36.其中，当输入电压vi输入于输入端时，输入电压vi中包含的直流分量(dc)通过输入电容ci被整流并施加于变压器20的初级绕组。其中，通过半导体开关sw的接通或断开(on/off)来控制向变压器20的初级绕组施加或切断输入电压vi。此外，缓冲电路11起到防止半导体开关sw的开关时产生的过电压的作用。37.现有的开关模式电力供应装置采用反激式拓扑(fly-back topology)。具体而言，当半导体开关sw接通(turn-on)时，输入电路通电，当半导体开关sw断开(turn-off)时，输入电路被切断。此外，当半导体开关sw接通时，电能储存到变压器20的初级绕组，当半导体开关sw断开时，储存于变压器20的初级绕组的电能向变压器20的次级绕组传递。38.其中，变压器20可以作为耦合电感(coupling inductor)动作以获得稳定的输出电压。39.变压器20包括：初级绕组，与初级侧电路部10连接；以及复数个次级绕组，与初级绕组磁连接。其中，当输入电压vi施加于初级绕组时，在复数个次级绕组分别感应出感应电压。40.复数个次级侧电路部30与复数个次级绕组分别连接并供应复数个输出电压vo。其中，复数个输出电压vo可以是彼此不同的电压电平。41.具体而言，复数个次级侧电路部30包括：输出二极管do，与复数个次级绕组分别串联连接并整流感应电压；以及输出电容co，与次级绕组分别并联连接并平滑感应电压。其中，复数个次级侧电路部30独立动作而不彼此联动。42.反馈电路部40反馈接收复数个输出电压vo中的任一个，并计算用于恒定地控制输出电压vo的补偿电压。43.具体而言，反馈电路部40包括：感测部41，检测反馈接收的输出电压(以下，反馈电压vf)；以及算出部42，与感测部41光连接并接收来自感测部41的反馈电压vf。44.在反馈电路部40中，算出部42通过光连接来接收来自感测部41的反馈电压vf，从而能够去除噪声。45.算出部42可以计算与反馈电压vf和目标电压之差相当的补偿电压。其中，目标电压可以预设为负载所需的电压。46.控制部50根据由反馈电路部40计算的补偿电压来控制半导体开关sw的接通断开占空(duty)比。例如，在反馈电压vf低于目标电压的情况下，控制部50增加接通断开占空比，在反馈电压vf高于目标电压的情况下，控制部50减小接通断开占空比。47.由此，通过使输出电压vo追随目标电压，来能够恒定地保持输出电压vo。48.变压器20还包括与复数个次级绕组磁连接的偏置绕组。其中，控制部50将从次级绕组感应到偏置绕组的偏置电压vb作为电源接收。49.为此，现有的开关模式电力供应装置包括：二极管db，与偏置绕组串联连接，整流偏置电压vb；以及偏置电容cb，与偏置绕组并联连接，平滑偏置电压vb。50.其中，偏置电压vb可以作为电源向反馈电路部40供应。51.另一方面，当在反馈电路部40发生故障时，输出电压vo可能因无法追随目标电压而过度上升，并且逆变器可能因由此引起的发热而损伤。52.图3是示出图1和图2的反馈电路部故障时产生的反馈电压和偏置电压的变化的曲线图。其中，横轴表示时间t，纵轴表示电压v，t1表示在反馈电路部40发生故障的时间点。53.如图3所示，可以确认到，在反馈电路部40正常动作的t1之前，反馈电压vf(＝输出电压vo)追随目标电压vt并保持恒定，而在反馈电路部40发生故障的t1时间点，反馈电压vf上升。54.另外，可以确认到，在反馈电路部40正常动作的t1之前，由于输出电压vo恒定，因此偏置电压vb(＝控制部电源)也保持恒定，但是在反馈电路部40发生故障的t1时间点，由于输出电压vo上升，因此偏置电压vb也上升。55.如上所述，在反馈电路部40发生故障而使得输出电压vo过度上升的情况下，逆变器可能因由此引起的发热而损伤。56.图4是本发明实施例的开关模式电力供应装置的示意性框图，图5是本发明实施例的开关模式电力供应装置的具体电路图。57.如图4和图5所示，本发明实施例的开关模式电力供应装置可以包括初级侧电路部110、变压器120、复数个次级侧电路部130、反馈电路部140、控制部150以及保护电路部160。58.初级侧电路部110包括：输入电路，提供输入电压vi；以及半导体开关sw，使输入电路通电或断开。59.输入电路可以包括：输入端，从商用交流电源接收输入电压vi；输出端，连接于变压器120的初级绕组；输入电容ci，连接于输入端；以及缓冲电路111，与变压器120的初级绕组并联连接。60.其中，当输入电压vi输入于输入端时，输入电压vi中包含的直流分量(dc)通过输入电容ci被整流并施加于变压器120的初级绕组。其中，通过半导体开关sw的接通或断开(on/off)来控制向变压器120的初级绕组施加或切断输入电压vi。此外，缓冲电路111起到防止半导体开关sw的开关时产生的过电压的作用。61.本发明实施例的开关模式电力供应装置采用反激式拓扑(fly-back topology)。具体而言，当半导体开关sw接通(turn-on)时，输入电路通电，当半导体开关sw断开(turn-off)时，输入电路被切断。此外，当半导体开关sw接通时，电能储存到变压器120的初级绕组，当半导体开关sw断开时，储存于变压器120的初级绕组的电能向变压器120的次级绕组传递。62.其中，变压器120可以作为耦合电感(coupling inductor)动作以获得稳定的输出电压。63.变压器120包括：初级绕组，与初级侧电路部110连接；以及复数个次级绕组，与初级绕组磁连接。其中，当输入电压vi施加于初级绕组时，在复数个次级绕组分别感应出感应电压。64.复数个次级侧电路部130与复数个次级绕组分别连接并供应复数个输出电压vo。其中，复数个输出电压vo可以是彼此不同的电压电平。65.具体而言，复数个次级侧电路部130包括：输出二极管do，与复数个次级绕组分别串联连接并整流感应电压；以及输出电容co，与次级绕组分别并联连接并平滑感应电压。其中，复数个次级侧电路部130独立动作而不彼此联动。66.反馈电路部140反馈接收复数个输出电压vo中的任一个，并计算用于恒定地控制输出电压vo的补偿电压。67.具体而言，反馈电路部140包括：第一感测部141，检测反馈接收的输出电压(以下，反馈电压vf)；以及算出部142，与第一感测部141光连接并接收来自第一感测部141的反馈电压vf。68.在反馈电路部140中，算出部142通过光连接来接收来自第一感测部141的反馈电压vf，从而能够去除噪声(noise)。69.算出部142可以计算与反馈电压vf和目标电压之差相当的补偿电压。其中，目标电压可以预设为负载所需的电压。70.控制部150根据由反馈电路部140计算的补偿电压来控制半导体开关sw的接通断开占空(duty)比。例如，在反馈电压vf低于目标电压的情况下，控制部150增加接通断开占空比，在反馈电压vf高于目标电压的情况下，控制部50减小接通断开占空比。71.由此，通过使输出电压vo追随目标电压，来能够恒定地保持输出电压vo。72.变压器120还包括与复数个次级绕组磁连接的偏置绕组。其中，反馈电路部140、控制部150以及保护电路部160与偏置绕组电连接，并将从次级绕组感应到偏置绕组的偏置电压vb作为电源接收。73.为此，本发明实施例的开关模式电力供应装置包括：二极管db，与偏置绕组串联连接，整流偏置电压vb；以及偏置电容cb，与偏置绕组并联连接，平滑偏置电压vb。74.其中，偏置电压vb可以作为电源向反馈电路部140供应。75.另一方面，当在反馈电路部140发生故障时，输出电压vo可能因无法追随目标电压而过度上升，并且逆变器可能因由此引起的发热而损伤。76.为了解决如上所述的问题，保护电路部160反馈接收复数个输出电压中的任一个并判断反馈电路部140有无故障，在反馈电路部140故障时，切断控制部150的电源。即，当反馈电路部140故障时，保护电路部160通过使保护电路部160的电源接地来使控制部150的电源也接地。77.于是，控制部150的电源降低，使得控制部150断开，从而开关模式电力供应装置被关闭(shut down)。由此，防止输出电压过度上升，从而能够防止逆变器的损伤。78.具体而言，保护电路部160可以包括：第二感测部161，检测反馈电压vf；以及判断部162，与第二感测部161光连接，接收来自第二感测部161的反馈电压vf。79.在保护电路部160中，判断部162通过光连接来接收来自第二感测部161的反馈电压vf，从而能够去除噪声(noise)。80.若反馈电压vf为基准电压以上，则判断部162判断为反馈电路部140故障，若反馈电压vf小于基准电压，则判断部162判断为反馈电路部140正常。81.其中，优选地，在反馈电路部140正常的情况下，基准电压设定为大于目标电压，以免保护电路部160动作。82.图6是示出图4和图5的反馈电路部故障时产生的反馈电压和偏置电压的变化的曲线图。其中，横轴表示时间t，纵轴表示电压v，t1表示在反馈电路部40发生故障的时间点。83.如图6所示，可以确认到，在反馈电路部140正常动作的t1之前，反馈电压vf(＝输出电压vo)追随目标电压vt并保持恒定，而在反馈电路部140发生故障的t1时间点，反馈电压vf上升。84.另外，可以确认到，在反馈电路部140正常动作的t1之前，由于输出电压vo恒定，因此偏置电压vb(＝控制部150电源)也保持恒定，但是在反馈电路部140发生故障的t1时间点，由于输出电压vo上升，因此偏置电压vb也上升。85.之后，在反馈电压vf达到基准电压vr的t2时间点，保护电路部160动作。即，在t2时间点，保护电路部160使偏置电压vb向接地降低(sink)。于是，偏置电压vb逐渐降低并收敛到0v。在输出电容co的作用下，反馈电压vf不会在t2时间点直接降低，而是从偏置电压vb达到控制部150的切断电压voff的t3时间点降低并收敛到0v。86.如上所述，在反馈电路部140发生故障的情况下，通过使保护电路部160切断控制部150的电源，来防止输出电压vo过度上升，从而能够防止因发热引起的逆变器的损伤。87.以上的详细说明例示出本发明。另外，上述的内容仅用于示出并说明本发明的优选的实施方式，本发明可以使用在各种其他组合、变更以及环境。即，可以在本说明书中公开的发明的概念的范围和/或与前述的公开内容等同的范围和/或本领域技术或知识范围内进行变更或修正。上述的实施例用于说明实施本发明的最佳状态，在使用与本发明相同的其他发明时，可以以本领域已知的其他状态实施，并且还能够进行发明的具体应用领域和用途所需的各种变更。因此，以上发明的详细说明并非旨在以公开的实施状态限制本发明。另外，所附权利要求保护范围应被解释为还包括其他实施状态。88.产业上的可利用性89.本发明的开关模式电力供应装置可以应用于逆变器等各种工业领域中。









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