本發明涉及配置為在輸入端(42、44)接收高壓交流(AC)信號并據此從輸出級(58、60)提供低壓直流(DC)信號的功率轉換設備(40)。功率轉換設備(40)包括主要通路，其包括與輸入端串聯的高壓電容器(46)。功率轉換設備(40)還包括第一通路，其可操作以在高壓交流信號的正走向部分和負走向部分的至少之一中承載主要通路所承載的電流，以及第二通路，其可操作以在高壓交流信號的正走向部分和負走向部分承載主要通路所承載的電流。功率轉換設備還包括第一和第二開關(52、54)，其可操作以確定相應的第一和第二通路之一何時承載電流。在功率轉換設備中，輸出級(58、60)接收在第一通路中流動的電流，并且第一和第二開關(52、54)的至少之一能夠依據從低壓直流信號得到的控制信號來操作。

技術領域

本發明涉及功率轉換設備，該設備配置成在輸入端接收交流信號并據此從輸出級提供直流信號。本發明也涉及包括多個這樣的功率轉換設備的功率轉換布置。

背景技術

電子設備通常從市電電源獲得供電。這樣的電子設備包括功率轉換設備，其可操作以將高壓交流(AC)電源轉換為低壓直流(DC)電源。根據功率轉換設備是否包括變壓器可以認為功率轉換設備屬于兩種不同類型之一。變壓器提供隔離和相對無損的電壓電平轉換以及其它作用，但另一方面它們通常是大、重而貴的。無變壓器的功率轉換設備相對便宜而小，但是限制于低功率應用并且通常限制為小于40mW的直流輸出功率。目前無變壓器的功率轉換設備主要用于可在市電側操作的AC供電的應用中，例如在量電計、剩余電流檢測器、家用控制和監控、PIR控制的外部燈和火警報警器中。

可以認為無變壓器的功率轉換設備屬于兩種類型之一，即電阻式的無變壓器的功率轉換設備和電容式的無變壓器的功率轉換設備。電阻式的無變壓器的功率轉換設備通常浪費功率，因而僅限于少數低功率應用。電容式的無變壓器的功率轉換設備比電阻式的無變壓器的功率轉換設備浪費功率少，但仍可能浪費輸出功率的十到二十倍的功率。

圖1中示出了電容式的無變壓器的功率轉換設備10的一個簡單表示。功率轉換設備10包括分別連接到例如240V AC電源的電力供應的火線和零線導體的火線連接12和零線連接14。第一電容器16和電阻器18與火線連接串聯。第一電容器16是為了保障電源電壓電平的安全而設計的X型電容器。電阻器18是為了在功率轉換設備在市電周期上并非過零點的一點或者在市電涌浪(surge)事件中連接到市電時限制到第一電容器16的浪涌(inrush)電流而存在。功率轉換設備10還包括與第一電容器16和電阻器18串聯的二極管20，二極管20被定向為使得其陽極與電阻器18電連接。功率轉換設備10還包括齊納(Zener)二極管22和保持電容器24。齊納二極管22的陰極電連接在電阻器18和二極管20之間，而齊納二極管22的陽極電連接到零線連接14。保持電容器24電連接在二極管20的陰極和零線連接之間。功率轉換設備10還包括在保持電容器24靠二極管20一側的正電壓輸出連接26以及在保持電容器24靠零線一側的低電壓輸出連接28。正電壓輸出連接和低電壓輸出連接26、28構成從功率轉換設備10的輸出。齊納二極管22的擊穿電壓減去在二極管20兩端的壓降決定了保持電容器24兩端之間的電壓以及由此決定了從功率轉換設備10的輸出電壓。

本發明人認識到圖1中的功率轉換設備中的齊納二極管22無論功率轉換設備的功率輸出如何均帶來相同的功率消耗。這是由于消耗的功率包括被齊納管分流而未被負載使用的功率。當功率轉換設備在滿負載條件下操作時獲得最大功率轉換效率，同時隨著負載降低功率轉換效率逐漸降低。本發明人也認識到功率轉換設備的功率轉換效率受到浪涌電流限制電阻器18所消耗的功率和齊納二極管22兩端無論負載條件如何都有的壓降的連累。電阻器18消耗的功率是第一電容器16的電抗和電阻器18的電阻的函數。

已在上述認識的啟示下構想了本發明。因此本發明的目的是提供配置成在輸入端接收高壓交流信號并據此從輸出級提供低壓直流信號的改進的功率轉換設備。本發明的進一步目的是提供包括多個這樣的功率轉換設備的改進的功率轉換布置。

發明內容