專利名稱:用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)諧振逆變器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)電路，并且還涉及一 種包括初級(jí)電路的電源電路、 一種包括電源電路的設(shè)備、 一種方法、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及一種介質(zhì)。
所述初級(jí)電路的例子有耦合到諧振電路的半橋逆變器和全橋逆變 器，但是也不排除其他初級(jí)電路。所述電源電路的例子有切換模式電 源，但是也不排除其他電源電路。所述設(shè)備的例子有消費(fèi)產(chǎn)品和非消 費(fèi)產(chǎn)品，但是也不排除其他產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
US 5，719， 759公開了一種具有均等負(fù)載的開關(guān)的DC/AC變換器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的特別是提供一種用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)電 路，所述初級(jí)電路包括不需要從所述次級(jí)電路到該初級(jí)電路的反饋環(huán) 路的控制。
本發(fā)明的其他目的特別是提供一種包括初級(jí)電路的電源電路、一 種包括電源電路的設(shè)備、 一種方法、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及一種介 質(zhì)，其包括不需要從所述次級(jí)電路到所述初級(jí)電路的反饋環(huán)路的控制。
所述初級(jí)電路為所述次級(jí)電路饋電并且包括
-開關(guān)電路，其包括由控制電路控制的開關(guān)，以便把所述初級(jí)電 路至少帶到第一模式或者第二模式下；
-諧振電路，其用于在所述第一模式下通過(借助于)所述諧振 電路兩端的第一電壓和流經(jīng)該諧振電路的第一電流來提高從一個(gè)源到 所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)，其中所述第一電壓和第一電流彼此同相； 并且用于在所述第二模式下通過(借助于)所述諧振電路兩端的第二 電壓和流經(jīng)該諧振電路的第二電流不提高到所述次級(jí)電路的能量供 應(yīng)，其中所述第二電壓和第二電流彼此不同相；以及
-變換器電路，其用于把初級(jí)電路信號(hào)變換成用于所述控制電路的控制信號(hào)，以便根據(jù)所述控制信號(hào)把所述初級(jí)電路帶到所述第一模 式或者所述第二模式下。
所述開關(guān)電路例如包括一個(gè)逆變器。所述諧振電路例如包括電容 器和電感器的串聯(lián)電路。通過該電感器(其例如具有變壓器的形式)， 可以為負(fù)載供應(yīng)能量。所述控制電路控制所述開關(guān)電路的開關(guān)，以便 把所述初級(jí)電路帶到所述第一或第二模式下。
在所述第一模式下，所述開關(guān)電路把所述諧振電路耦合到所述源， 其中使得所述諧振電路兩端的第一電壓和流經(jīng)該諧振電路的第一電流 彼此同相。結(jié)果，提高了從所述源通過所述開關(guān)電路和所述諧振電路 到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)。在所述第二模式下，所述開關(guān)電路把所 述諧振電路耦合到所述源，其中使得所述諧振電路兩端的第二電壓和 流經(jīng)該諧振電路的第二電流彼此不同相。結(jié)果，沒有提高從所述源通 過所述開關(guān)電路和所述諧振電路到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)。所述變 換器電路把所述初級(jí)電路信號(hào)變換成用于(設(shè)置)所述控制電路的控 制信號(hào)。
因此，所述初級(jí)電路的一個(gè)內(nèi)部信號(hào)(比如所述開關(guān)電路中的一 個(gè)信號(hào)或者所述諧振電路中的一個(gè)信號(hào))被用于定義所述初級(jí)電路的 模式，并且該初級(jí)電路的模式定義流經(jīng)該初級(jí)電路的能量。結(jié)果，從 所述負(fù)載到所述初級(jí)電路的不利的反饋環(huán)路不再是必要的，并且可以 被避免。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
2限定。在所述 第二模式下，根據(jù)第一選項(xiàng)，所述開關(guān)電路把所述諧振電路耦合到所 述源，其中使得所述諧振電路兩端的第二電壓和流經(jīng)該諧振電路的第 二電流彼此反相(不同相的特殊情況)。結(jié)果，把能量從所述諧振電 路供應(yīng)回所述源(不提高從所述源到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)的特殊 情況)。在所述第二模式下，根據(jù)第二選項(xiàng)，所述開關(guān)電路把所述諧 振電路耦合到所述源，其中使得在所述諧振電路兩端存在諸如零電壓 的固定電壓(與流經(jīng)所述諧振電路的電流不同相的特殊情況)。結(jié)果， 從所述源到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)以及/或者回到所述源的能量供 應(yīng)被阻斷(不提高從所述源到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)的特殊情況)。
為了優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)策略以便減少損耗和電磁干擾，從所 述開關(guān)電路流到所述諧振電路的電流在所述開關(guān)電路的開關(guān)的開關(guān)時(shí)刻應(yīng)當(dāng)是零。此外，所述諧振電路兩端的電壓和流經(jīng)所述諧振電路的 電流應(yīng)當(dāng)彼此同相，或者應(yīng)當(dāng)彼此反相，或者不應(yīng)當(dāng)具有任何相位關(guān) 系(這例如是通過為該電壓給出諸如零值的固定值而實(shí)現(xiàn)的)。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
3限定。所述開 關(guān)電路可以是全橋逆變器，所述第一模式可以是所述全橋逆變器的能 量供應(yīng)狀態(tài)，并且所述第二模式可以是所述全橋逆變器的空閑狀態(tài)或 者是所述全橋逆變器的能量獲取(retrieve)狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
4限定。所述初 級(jí)電路信號(hào)可以是流經(jīng)所述諧振電路的電流，所述控制信號(hào)的例如處 于第一閾值以下的第一組值可以導(dǎo)致所述能量供應(yīng)狀態(tài)，所述控制信 號(hào)的例如處于所述第一閾值與第二閾值之間的第二組值可以導(dǎo)致所述 空閑狀態(tài)，并且所述控制信號(hào)的例如處于所述第二閾值以上的第三組 值可以導(dǎo)致所述能量獲取狀態(tài)。也不應(yīng)當(dāng)排除其他初級(jí)電路信號(hào)，比 如位于所述初級(jí)電路內(nèi)或者位于其附近某處的電場(chǎng)和/或磁場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
5限定。所述開 關(guān)電路可以是半橋逆變器，所述第一模式可以是所述半橋逆變器的能 量供應(yīng)狀態(tài)，并且所述第二模式可以是所述半橋逆變器的能量獲取狀 態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
6限定。所述初 級(jí)電路信號(hào)可以是流經(jīng)所述諧振電路的電流，所述控制信號(hào)的例如處 于第三閾值以下的第四組值可以導(dǎo)致所述能量供應(yīng)狀態(tài)，并且所述控 制信號(hào)的例如處于所述第三閾值以上的第五組值可以導(dǎo)致所述能量獲 取狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路的一個(gè)實(shí)施例由權(quán)利要求
7限定。優(yōu)選地 (但非排他地)，所述控制信號(hào)是流經(jīng)所述諧振電路的電流的經(jīng)過低通 濾波(可能還經(jīng)過加權(quán))的絕對(duì)值。
所述電源電路由權(quán)利要求
8限定。所述電源電路的一個(gè)實(shí)施例由 權(quán)利要求
9限定。所述次級(jí)電路為負(fù)栽提供輸出信號(hào)，并且所述平均 輸出信號(hào)取決于第一狀態(tài)的數(shù)目與第二狀態(tài)的數(shù)目的對(duì)比關(guān)系 (versus )。
所述設(shè)備由權(quán)利要求
IO限定。所述負(fù)載例如包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 二極管以及/或者一串或多串發(fā)光二極管。
6所述方法由權(quán)利要求
11限定。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品由權(quán)利要求
l2
限定。所述介質(zhì)(比如存儲(chǔ)器、盤或棒)由權(quán)利要求
13限定。
所述電源電路、所述設(shè)備、所述方法、所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及 所述介質(zhì)的實(shí)施例對(duì)應(yīng)于所述初級(jí)電路的實(shí)施例。
特別可以認(rèn)識(shí)到，在用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)電路中，所述初 級(jí)電路內(nèi)的一個(gè)信號(hào)可以被用于控制該初級(jí)電路并且用于避免通過從 所述次級(jí)電路到所述初級(jí)電路的反饋環(huán)路來控制所述初級(jí)電路。
一個(gè)基本的想法特別在于，對(duì)于初級(jí)電路的不同模式可以有不同 的能量流經(jīng)所述初級(jí)電路，并且將響應(yīng)于來自所述初級(jí)電路的信號(hào)選 擇所述不同的模式。
特別針對(duì)提供一種用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)電路的問題得到了 解決，所述初級(jí)電路包括不需要從所述次級(jí)電路到該初級(jí)電路的反饋 環(huán)路的控制。
參照下面描述的(多個(gè))實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他方面將變 得顯而易見。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明的電源電路， 所述電源電路包括根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路和次級(jí)電路；
圖2更加詳細(xì)地圖示了根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)電路，其包括開關(guān)電路、 諧振電路、變換器電路以及控制電路；
圖3更加詳細(xì)地圖示了開關(guān)電路和諧振電路；
圖4示出了所述諧振電路的各元件兩端的電壓和流經(jīng)其中的電流；
以及
圖5更加詳細(xì)地圖示了變換器電路。
具體實(shí)施方式
圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備5包括源4，其例如是用于提供 DC電壓的電池或者是用于把AC電壓整流成經(jīng)過整流的AC電壓的整流 器。所述源4的輸出端被耦合到初級(jí)電路1的輸入端，以便為次級(jí)電 路2饋電。所述次級(jí)電路2的輸出端耦合到負(fù)載3，所述負(fù)載比如是一 個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管以及/或者一串或多串發(fā)光二極管。能量例如是通過在圖1中部分地示出并且在圖2中部分地示出的變壓器23、 24來輸 送的?；蛘?，可以把單一電感器用于該輸送，其中例如整個(gè)所述電感 器形成所述初級(jí)電路1的一部分，并且僅有該電感器的位于該電感器 的一側(cè)與該電感器的一個(gè)抽頭之間的一部分形成所述次級(jí)電路2的一 部分。
所述負(fù)載3可以直接耦合到所述變壓器23、 24，或者通過一個(gè)或 多個(gè)整流二極管以及/或者通過一個(gè)或多個(gè)電阻器間接耦合到所述變 壓器23、 24,以便允許單獨(dú)地控制不同的發(fā)光二極管(串)。
在圖2中更加詳細(xì)地示出的初級(jí)電路1包括開關(guān)電路10，其例如 是在圖3中更加詳細(xì)地示出的半橋逆變器或全橋逆變器。所述開關(guān)電 路10的輸入端形成所述初級(jí)電路1的輸入端，所述開關(guān)電路10的輸 出端耦合到諧振電路20的輸入端。所述諧振電路20例如包括電容器 22與電感器21、 23的串聯(lián)電路。該電感器21、 23例如包括所述變壓 器23、 24的雜散電感和可選的電感器21。所述初級(jí)電路1還包括變換 器電路30和控制電路40。
所述變換器電路30通過兩個(gè)連接55、 56的至少其中之一或者通 過連接57接收初級(jí)電路信號(hào)，其通過連接58接收參考值，并且通過 連接59向所述控制電路40供應(yīng)控制信號(hào)。如果所述開關(guān)電路IO包括 4個(gè)開關(guān)(全橋)，則所述控制電路40通過連接51-54向該開關(guān)電路 IO供應(yīng)4個(gè)開關(guān)信號(hào)；或者如果所述開關(guān)電路10包括兩個(gè)開關(guān)(半橋)， 則所述控制電路40通過連接51在圖3中更加詳細(xì)地示出的開關(guān)電路10和諧振電路20包括例如 耦合到所述源4的正輸出端的正電壓軌以及例如耦合到所述源4的負(fù) 輸出端的負(fù)電壓軌。所述正電壓軌耦合到開關(guān)11、 13(比如晶體管) 的第一側(cè)并且耦合到二極管15、 17的陰極。所述負(fù)電壓軌在現(xiàn)有技術(shù) 的情況下耦合到開關(guān)12、 14 (比如晶體管)的第二側(cè)并且耦合到二極 管16、 18的陽(yáng)極。開關(guān)11的第二側(cè)耦合到開關(guān)12的第一側(cè)、二極管 15的陽(yáng)極、二極管16的陰極以及串聯(lián)電路21所述控制電路40控制所述開關(guān)電路10的開關(guān)118述初級(jí)電路1帶到所述第一或第二模式下。在所述第一模式(所述全
橋逆變器或所述半橋逆變器的能量供應(yīng)狀態(tài))下，所述開關(guān)電路io把
所述諧振電路20耦合到所述源4，其中使得所述諧振電路20兩端的第 一電壓和流經(jīng)該諧振電路20的第一電流彼此同相。結(jié)果，提高了從所 述源4通過所述開關(guān)電路10和所述諧振電路20到所述次級(jí)電路2的 能量供應(yīng)。在所述第二模式(所述全橋逆變器的空閑狀態(tài)或者所述全 橋逆變器或所述半橋逆變器的能量獲取狀態(tài))下，所述開關(guān)電路10把 所述諧振電路20耦合到所述源4，其中使得所述諧振電路20兩端的第 二電壓和流經(jīng)該諧振電路20的第二電流彼此不同相。結(jié)果，沒有提高 從所述源4通過所述開關(guān)電路10和所述諧振電路20到所述次級(jí)電路2 的能量供應(yīng)。所述變換器電路30把所述初級(jí)電路信號(hào)變換成用于(設(shè) 置)所述控制電路40的控制信號(hào)。
因此，所述初級(jí)電路1的一個(gè)內(nèi)部信號(hào)(比如所述開關(guān)電路10中 的一個(gè)信號(hào)或者所述諧振電路20中的一個(gè)信號(hào))被用于定義所述初級(jí) 電路1的模式，并且該初級(jí)電路1的模式定義流經(jīng)該初級(jí)電路1的能 量。結(jié)果，從所述負(fù)載3到所述初級(jí)電路1的不利的反饋環(huán)路不再是 必要的，并且可以被避免。
對(duì)于所述第二模式，下面的選項(xiàng)是可能的。根據(jù)第一選項(xiàng)(所述 全橋逆變器或所述半橋逆變器的能量獲取狀態(tài))，所述開關(guān)電路10把 所述諧振電路20耦合到所述源4，其中使得所述諧振電路20兩端的第 二電壓和流經(jīng)該諧振電路20的第二電流彼此反相(不同相的特殊情 況)。結(jié)果，把能量從所述諧振電路20供應(yīng)回所述源4 (不提高從所 述源4到所述次級(jí)電路2的能量供應(yīng)的特殊情況)。根據(jù)第二選項(xiàng)(所 述全橋逆變器的空閑狀態(tài))，所述開關(guān)電路10把所述諧振電路20耦 合到所述源4,其中使得在所述諧振電路20兩端存在諸如零電壓的固 定電壓(與流經(jīng)所述諧振電路20的電流不同相的特殊情況)。結(jié)果， 從所述源4到所述次級(jí)電路2的能量供應(yīng)以及/或者回到所述源4的能 量供應(yīng)被阻斷(不提高從所述源4到所述次級(jí)電路2的能量供應(yīng)的特 殊情況)。
為了優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)策略以便減少損耗和電磁干擾，從所 述開關(guān)電路10流到所述諧振電路20的電流在所述開關(guān)電路10的開關(guān) 119經(jīng)所述諧振電路20的電流應(yīng)當(dāng)彼此同相，或者應(yīng)當(dāng)彼此反相，或者不 應(yīng)當(dāng)具有任何相位關(guān)系(這例如是通過為該電壓給出諸如零值的固定 值而實(shí)現(xiàn)的)。
所述初級(jí)電路信號(hào)例如是流經(jīng)所述諧振電路20的電流。所述控制 信號(hào)例如可以是該電流的經(jīng)過低通濾波的絕對(duì)值或者是該電流的經(jīng)過 低通濾波的加權(quán)絕對(duì)值，但是也不排除其他可能性。例如把所述控制 信號(hào)的值與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較。在全橋逆變器的情況下，所述 控制信號(hào)的例如處于第一閾值以下的第一組值可以導(dǎo)致所述能量供應(yīng) 狀態(tài)，所述控制信號(hào)的例如處于所述第一閾值與第二閾值之間的第二 組值可以導(dǎo)致所述空閑狀態(tài)，并且所述控制信號(hào)的例如處于所述第二 閾值以上的第三組值可以導(dǎo)致所述能量獲取狀態(tài)。在半橋逆變器的情 況下，所述控制信夸的例如處于第三閾值以下的第四組值可以導(dǎo)致所 述能量供應(yīng)狀態(tài)，并且所述控制信號(hào)的例如處于所述第三閾值以上的 第五組值可以導(dǎo)致所述能量獲取狀態(tài)。
根據(jù)第一種可能性(全橋)，為了從所述開關(guān)電路10導(dǎo)出所述電 流，將把所述負(fù)電壓軌通過第一電阻器25耦合到開關(guān)12和二極管16， 并且通過第二電阻器26耦合到開關(guān)14和二極管18。所述第一電阻器 25與開關(guān)12和二極管16之間的所述耦合隨后將被耦合到所述連接55, 并且所述第二電阻器26與開關(guān)14和二極管18之間的耦合隨后將被耦 合到所述連接56。根據(jù)第二種可能性(半橋)，僅僅將使用所述電阻 器25和26的其中之一以及所述連接55和56的其中之一。根據(jù)第三 種可能性，將通過耦合到所述連接57的測(cè)量環(huán)路27來測(cè)量在所述開 關(guān)電路10與諧振電路20之間流動(dòng)的電流。不應(yīng)當(dāng)排除其他可能性。
在圖4中示出了所述諧振電路20的元件21在所述第一狀態(tài)(能量從所述源4流到所述諧振電路20)下，為 了實(shí)現(xiàn)所述正電壓脈沖，開關(guān)11和14被帶到導(dǎo)通狀態(tài)下，并且開關(guān) 12和13被帶到非導(dǎo)通狀態(tài)下。在所述第一狀態(tài)下，為了實(shí)現(xiàn)所述負(fù)電 壓脈沖，開關(guān)11和14被帶到非導(dǎo)通狀態(tài)下，并且開關(guān)12和13被帶 到導(dǎo)通狀態(tài)下。在這種情況下，把能量從所述源4通過所述初級(jí)電路1 供應(yīng)到所述次級(jí)電路2。在所述第二狀態(tài)(空閑狀態(tài))下，為了實(shí)現(xiàn)所 述零電壓信號(hào)，開關(guān)ll被帶到導(dǎo)通狀態(tài)下，并且其他開關(guān)被帶到非導(dǎo) 通狀態(tài)下，從而通過導(dǎo)通的開關(guān)11、所述串聯(lián)電路21所述電源電路1、 2包括所述初級(jí)電路1和所述次級(jí)電路2以便向 負(fù)載3提供輸出信號(hào)。所述平均輸出信號(hào)可以取決于第一狀態(tài)的數(shù)目 與第二狀態(tài)的數(shù)目的對(duì)比關(guān)系，其中每一個(gè)狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)模式 以及/或者對(duì)應(yīng)于逆變器的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)。
在圖5中更加詳細(xì)地示出的變換器電路30包括第一處理塊31、第 二處理塊32和第三處理塊32。所述變換器電路30通過所述連接55 -57的至少其中之一接收所述初級(jí)電路信號(hào)，并且可以通過連接60向所 述第二處理塊32供應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)，該第二處理塊32處理這些信號(hào)并且 把結(jié)果信號(hào)供應(yīng)到所述第一處理塊31。所述變換器電路30通過連接 58接收所述一個(gè)或多個(gè)閾值，并且可以通過連接61向所述第三處理塊 33供應(yīng)調(diào)節(jié)值，該第三處理塊33處理這些值并且把另一個(gè)結(jié)果信號(hào)供 應(yīng)到所述第一處理塊31。所述第一處理塊31處理所述結(jié)果信號(hào)，并且 作為響應(yīng)生成將通過連接59供應(yīng)到所述控制電路40等的控制信號(hào)。 從通過連接59供應(yīng)的所述控制信號(hào)生成將通過連接51、 52、 53和54供應(yīng)給所述半橋或所述全橋的各開關(guān)的信號(hào)。優(yōu)選地，控制方案確保 所有開關(guān)內(nèi)的相等的平均電流負(fù)載，以便在所有開關(guān)內(nèi)提供完全相同 的導(dǎo)通損耗。
本發(fā)明描述了一種新穎的諧振驅(qū)動(dòng)器拓樸，其例如為各LED提供 電隔離并且基于適當(dāng)?shù)目刂品桨?。所述變壓器用于進(jìn)行電隔離并且適 配電壓電平，例如從300V適配到30V。通過所述變壓器的雜散電感、 可選的電感以及串聯(lián)電容器形成諧振拓樸。因此，所述變壓器的寄生 泄漏電感是所述驅(qū)動(dòng)器的一部分。與基于脈沖寬度調(diào)制的變換器(比 如正向或回掃拓樸)不同，所述泄漏電感不需要被最小化。這對(duì)于所 述隔離和繞組設(shè)計(jì)來說是有利的，從而可以保持低成本?？梢陨山?替的正負(fù)電壓脈沖。所述電壓的極性可以與所述電流的極性完全相同。 其頻率取決于所述諧振元件的諧振頻率。利用零電流開關(guān)策略來控制 所述LED中的電流(從而也控制LED光輸出)，以便減少損耗和電磁 干擾。結(jié)果，可以在高頻基礎(chǔ)上決定把能量從初級(jí)側(cè)輸送到次級(jí)側(cè)(接 通狀態(tài))或者決定不這樣做(關(guān)斷狀態(tài))。每一個(gè)所述LED串的平均 光輸出可以取決于接通狀態(tài)的數(shù)目與關(guān)斷狀態(tài)的數(shù)目的關(guān)系。
這提供了下面的優(yōu)點(diǎn)
-所述驅(qū)動(dòng)器中的電流變?yōu)檎?，并且其在開關(guān)時(shí)刻為零。這樣 就避免了開關(guān)損耗并且使得電磁干擾最小化。
-所述電流控制是在初級(jí)側(cè)進(jìn)行的，從而在電隔離的次級(jí)側(cè)不需 要進(jìn)行附加的測(cè)量。
-可以通過所述變壓器的匝數(shù)比來設(shè)置標(biāo)稱輸出電壓。
-所述照明系統(tǒng)非常適用于市電電源。
-可以很容易地安裝用于所述LED的亮度的調(diào)光功能。這樣就允 許在具有多于一種LED顏色(串)的系統(tǒng)中進(jìn)行顏色控制。
所描述的系統(tǒng)用于為包括一種或多種不同LED顏色的LED燈供應(yīng) 并調(diào)節(jié)功率。所述諧振電源包括一個(gè)高頻ac逆變器，其在輸出端子處 提供矩形電壓波形。所述諧振逆變器可以借助于半橋或全橋逆變器來 實(shí)現(xiàn)。所述矩形輸出電壓與輸出電流同相，或者是零，或者與輸出電 流反相。為了保持所述輸出電壓與輸出電流同相，例如測(cè)量所述電流 并且檢測(cè)其過零。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述受控變量可以是所述諧振電流的經(jīng)過低通
12濾波的絕對(duì)值。如果該變量低于所述設(shè)置點(diǎn)，則將施加與所述諧振電 流同相的輸出電壓，從而將向所述諧振電路供應(yīng)能量。如果所述受控 變量高于所述設(shè)置點(diǎn)，則將不再向所述諧振電路供應(yīng)能量。這例如可 以通過向所述系統(tǒng)施加零電壓來實(shí)現(xiàn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所述受控變量可以是所述諧振電流的經(jīng)過低 通濾波的加權(quán)絕對(duì)值。有利地，所述加權(quán)函數(shù)可以是所述電流與光輸 出的相關(guān)性。在這種情況下，所述受控變量將近似地是真實(shí)的光輸出。
借助于參考信號(hào)或數(shù)字信息來設(shè)置對(duì)應(yīng)于所期望的光輸出的參考 值。在對(duì)所述諧振逆變器內(nèi)的各開關(guān)進(jìn)行開關(guān)時(shí)實(shí)現(xiàn)了具有低開關(guān)損 耗的操作，這是因?yàn)樗鲩_關(guān)在接近零電流下?lián)Q向。因此，所述諧振 頻率可以非常高。所述諧振頻率由所述諧振電容器和總的諧振電感決
定。所述諧振電路的諧振阻抗充當(dāng)一個(gè)串聯(lián)電抗，并且限制所述變壓 器中的初級(jí)和次級(jí)繞組電流。在一個(gè)實(shí)施例中，把一個(gè)整流器電路連
接到所述變壓器次級(jí)側(cè)。經(jīng)過整流的輸出電壓為一個(gè)或多個(gè)LED陣列 供電。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述LED本身充當(dāng)整流器電路。
關(guān)于所述LED陣列的不同的電流和電壓需求，可以為每一條分支 提供一個(gè)附加的串聯(lián)電阻器。每一條分支的光輸出由接通循環(huán)的數(shù)目 與關(guān)斷循環(huán)的數(shù)目的對(duì)比關(guān)系決定。由于所有的分支都可以被控制， 因此可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)設(shè)置所述LED的亮度。圖4示出了每一 條分支內(nèi)的電流的一個(gè)例子。當(dāng)實(shí)際的電流小于所述參考電流時(shí)，所 述控制方法施加與所述電流同相的變換器電壓。如果實(shí)際的電流高于 所述參考值，則所述控制方法施加零(或者異相)變換器電壓。該方 法確保僅僅在所述諧振電流接近零時(shí)才發(fā)生開關(guān)事件，從而使得開關(guān) 損耗最小化。
可以從一個(gè)dc電壓源為所述諧振逆變器供電。所述變壓器匝數(shù)比 取決于所述dc輸入電壓和串聯(lián)連接的LED的數(shù)目。隨著更多的LED被 串聯(lián)，總的正向電壓降將更高，并且需要不同的變壓器匝數(shù)比。在從 市電或者從不同的ac電壓操作時(shí)，可以借助于橋整流器把所述逆變器 連接到所述ac電壓端子?？蛇x地，可以借助于一個(gè)dc平滑電容器來 平滑所述經(jīng)過整流的ac電壓。在更高的功率電平下，由市電供電的電 源必須滿足市電電流規(guī)范。這可以借助于主動(dòng)市電濾波來解決。所述 主動(dòng)市電濾波器在輸出端子處提供恒定的dc電壓。此外，所述諧振逆變器可以與所述變壓器和所述諧振電路的剩余部分機(jī)械分離，這對(duì)于 可移動(dòng)的市電供電的照明產(chǎn)品來說可能是有用的。
總而言之，用于為次級(jí)電路2饋電的初級(jí)電路1包括開關(guān)電路 10，其具有由控制電路40控制的開關(guān)11應(yīng)當(dāng)注意到，上面提到的實(shí)施例說明而非限制本發(fā)明，在不偏離 所附權(quán)利要求
書的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出許多 替換實(shí)施例。在權(quán)利要求
書中，置于括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被 理解成限制該權(quán)利要求
。"包括，， 一詞不排除未在權(quán)利要求
中闡述的 其他元件或步驟的存在。元件前面的"一個(gè)"不排除多個(gè)這種元件的 存在。本發(fā)明可以通過包括幾個(gè)不同元件的硬件來實(shí)現(xiàn)，或者可以通 過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在枚舉幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求
中，可 以用同一項(xiàng)硬件來具體實(shí)現(xiàn)這些裝置當(dāng)中的幾項(xiàng)。在互不相同的從屬 權(quán)利要求
中引述某些措施并不表示不能使用這些措施的組合來獲益。
權(quán)利要求
1、用于為次級(jí)電路(2)饋電的初級(jí)電路(1)，該初級(jí)電路(1)包括開關(guān)電路(10)，其包括由控制電路(40)控制的開關(guān)(11-14)，以便把所述初級(jí)電路(1)至少帶到第一模式或者第二模式下；諧振電路(20)，其用于在所述第一模式下通過所述諧振電路(20)兩端的第一電壓和流經(jīng)該諧振電路(20)的第一電流來提高從源(4)到所述次級(jí)電路(2)的能量供應(yīng)，其中所述第一電壓和第一電流彼此同相；并且用于在所述第二模式下通過所述諧振電路(20)兩端的第二電壓和流經(jīng)該諧振電路(20)的第二電流不提高到所述次級(jí)電路(2)的能量供應(yīng)，其中所述第二電壓和第二電流彼此不同相；以及變換器電路(30)，其用于把初級(jí)電路信號(hào)變換成用于所述控制電路(40)的控制信號(hào)，以便根據(jù)所述控制信號(hào)把所述初級(jí)電路(10)帶到所述第一模式或者所述第二模式下。
2、 如權(quán)利要求
1所述的初級(jí)電路(1)，所述諧振電路(20)被 設(shè)置成在所述第二模式下通過彼此反相的所述諧振電路(20)兩端的 第二電壓和流經(jīng)該諧振電路(20)的第二電流把能量供應(yīng)回所述源(4) 并且/或者通過所述諧振電路(20)兩端的固定電壓阻斷能量輸送。
3、 如權(quán)利要求
2所述的初級(jí)電路(1)，所述開關(guān)電路(10)是全橋逆變器，所述第一模式是所述全橋逆變器的能量供應(yīng)狀態(tài)，并且 所述第二模式是所述全橋逆變器的空閑狀態(tài)或者所述全橋逆變器的能量獲取狀態(tài)。 、
4、 如權(quán)利要求
3所述的初級(jí)電路(1)，所述初級(jí)電路信號(hào)是流 經(jīng)所述諧振電路(20)的電流，所述控制信號(hào)的第一組值導(dǎo)致所述能 量供應(yīng)狀態(tài)，所述控制信號(hào)的第二組值導(dǎo)致所述空閑狀態(tài)，所述控制 信號(hào)的第三組值導(dǎo)致所述能量獲取狀態(tài)。
5、 如權(quán)利要求
2所述的初級(jí)電路(1),所述開關(guān)電路(10)是半橋逆變器，所述第一模式是所述半橋逆變器的能量供應(yīng)狀態(tài)，并且 所述第二模式是所述半橋逆變器的能量獲取狀態(tài)。
6、 如權(quán)利要求
5所述的初級(jí)電路(1)，所述初級(jí)電路信號(hào)是流 經(jīng)所述諧振電路(20)的電流，所述控制信號(hào)的第四組值導(dǎo)致所述能 量供應(yīng)狀態(tài)，所述控制信號(hào)的第五組值導(dǎo)致所述能量獲取狀態(tài)。
7、 如權(quán)利要求
4或6所述的初級(jí)電路(1 )，所述控制信號(hào)是流 經(jīng)所述諧振電路(20)的電流的經(jīng)過低通濾波的絕對(duì)值或者經(jīng)過低通 濾波的加權(quán)絕對(duì)值。
8、 包括如權(quán)利要求
l所述的初級(jí)電路(1)的電源電路(1， 2)。
9、 如權(quán)利要求
8所述的電源電路(1, 2)，其還包括用于向負(fù)載 (3)提供輸出信號(hào)的次級(jí)電路(2)，所述平均輸出信號(hào)取決于第一狀 態(tài)的數(shù)目與第二狀態(tài)的數(shù)目的對(duì)比關(guān)系。
10、 包括如權(quán)利要求
8所述的電源電路(1， 2)的設(shè)備(5)，其 還包括耦合到所述次級(jí)電路(2)的負(fù)載(3)。
11、 用于通過初級(jí)電路(1)為次級(jí)電路(2)饋電的方法，該初 級(jí)電路(1 )包括開關(guān)電路(10)和諧振電路(20)，所述開關(guān)電路(IO) 包括由控制電路(40)控制的開關(guān)(11-14)，以便把所述初級(jí)電路 (1)至少帶到第一模式或者第二模式下，所述諧振電路(20)用于在 所述第一模式下通過所述諧振電路(20)兩端的第一電壓和流經(jīng)該諧 振電路(20)的第一電流來提高從源(4)到所述次級(jí)電路(2)的能 量供應(yīng)，其中所述第一電壓和第一電流彼此同相；并且用于在所述第 二模式下通過所述諧振電路(20)兩端的第二電壓和流經(jīng)該諧振電路 (20)的第二電流不提高到所述次級(jí)電路(2)的能量供應(yīng)，其中所述 第二電壓和第二電流彼此不同相，所述方法包括以下步驟把初級(jí)電路信號(hào)變換成用于所述控制電路(40)的控制信號(hào)，以便根據(jù)所述控制信號(hào)把所述初級(jí)電路(10)帶到所述第一模式或者所 述第二模式下。
12、 用于執(zhí)行如權(quán)利要求
11所述的方法步驟的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。，
13、 用于存儲(chǔ)并且包括如權(quán)利要求
12所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的介質(zhì)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于為次級(jí)電路饋電的初級(jí)電路(1)，其包括開關(guān)電路(10)，其具有由控制電路(40)控制的開關(guān)，以便把所述初級(jí)電路(1)帶到第一或第二模式下；諧振電路(20)，其用于在所述第一模式下通過同相的諧振電路電壓和電流提高從源到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)，并且用于在所述第二模式下通過不同相的諧振電路電壓和電流不提高到所述次級(jí)電路的能量供應(yīng)；以及變換器電路(30)，其用于把初級(jí)電路信號(hào)變換成用于所述控制電路(40)的控制信號(hào)，以便根據(jù)所述控制信號(hào)把所述初級(jí)電路(1)帶到所述第一模式或所述第二模式下，其中依照零電流開關(guān)策略以便減少損耗和電磁干擾。
文檔編號(hào)GKCN101523715SQ200780038248
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年10月9日
發(fā)明者C·哈特魯普, C·洛夫, T·希爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan