電源電路的製作方法

2024-02-10 07:50:15 1

專利名稱：電源電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源電路，並且還涉及一種包括電源電路和負栽 電路的設備。
所述電源電路的例子包括開關模式電源，但是也不排除其他電源 電路。所述設備的例子包括消費產品和非消費產品。所述負載電路的 例子包括一個發光二極體、兩個或更多個串聯發光二極體以及兩個或 更多個並聯發光二極體，但是也不排除其他負載電路。
背景技術：
從WO 2005/048658中獲知一種現有技術電源電路，其公開了一種 具有亮度和顏色控制的諧振功率發光二極體控制電路。這種現有技術 電源電路包括橋接電路和諧振電路，其中所述橋接電路包括半橋或全 橋，所述諧振電路包括變壓器。所述變壓器的初級側通過電容器耦合 到所述橋接電路。所述電容器和所述變壓器的初級側一起形成定義諧 振頻率(或周期)和諧振阻抗的元件。所述變壓器的次級側耦合到負 載電路。
所述現有技術電源電路為所述負載電路提供取決於負載的輸出信 號(比如取決於負栽的輸出電流)，並且需要有反饋環路以便響應於 所檢測到的來自所述負載電路的光或者響應於所測量的流經所述負載 電路的電流來控制所述橋接電路。

發明內容
本發明的一個目的特別是提供一種能夠為不同的負載電路單獨供 電的電源電路。
本發明的另一個目的特別是提供一種包括能夠為不同的負栽電路 單獨供電的電源電路的設備。
根據本發明，所述電源電路包括橋接電路和諧振電路，所述諧振
路的次級部分，所述次級部分包括定義諧:頻率和諧振阻抗的元件。通過把定義諧振頻率(或周期)和諧振阻抗的元件放置在所述諧 振電路的次級側，可以通過同一個電源電路為不同的負栽電路單獨供
電，這是通過對於第一負載電路利用所述諧振電路的第一次級部分並 且對於第二負載電路利用所述諧振電路的第二次級部分而實現的。所
述諧振電路具有彼此並聯耦合的第一和第二初級部分，並且具有分別 耦合到其自身的負栽電路的第一和笫二次級部分。可替換地，可以把 同一個初級部分耦合到兩個或更多個次級部分。這樣做的結果是所述 電源電路能夠為不同的負載電路單獨供電。可以把完全相同的各負載 電路並聯耦合到所述諧振電路的同一個次級部分，或者可以通過所述
電路耦合到所述橋4l:。通常i過所述諧l電路的不完:相同的各 次級部分將不完全相同的各負載電路耦合到所述橋接電路。
根據本發明的電源電路的優點特別還在於其能夠為負載電路中的 不同負載單獨供電。如果將用另一個不同的負載來替換負載電路中的 某一個負栽，則可能需要用其他不同的元件來替換所述諧振電路的次 級部分中的各元件。由於這些元件被放置在所述諧振電路的次級部分 中，因此替換這種元件就可能變得更容易以及/或者更安全。
因此，提供一種能夠為不同的負栽電路單獨供電以及/或者能夠為 負栽電路中的不同負栽單獨供電的電源電路的問題就得到了解決。此 外，所述電源電路為每一個負栽電路提供獨立於負栽的輸出信號(比 如獨立於負載的輸出電流)，並且不需要用來控制所述橋接電路的反 饋環路。所述橋接電路的開關頻率例如被選擇成不高於所述元件的諧
振頻率的50%;優選地所述開關頻率恰好是該諧振頻率的50%。
所述諧振電路可以包括電感器。整個所述電感器或其一部分耦合 到所述橋接電路，並且整個所迷電感器或其一部分通過串聯電容器耦 合到所述負栽電路。在這種情況下，所述電感器和所述串聯電容器形 成定義諧振頻率(或周期)和諧振阻抗的元件。所述初級部分包括所 述電感器或其一部分，所述次級部分包括所述電感器或其一部分和所 述電容器。
所述諧振電路可以替換地包括變壓器。所述變壓器的初級側耦合 到所述橋接電路，並且所述變壓器的次級側通過串聯電容器耦合到所 述負載電路。在這種情況下，所述變壓器的次級側(以及/或者所述變壓器的漏電感)和所述串聯電容器形成定義諧振頻率(或周期)和諧 振阻抗的元件。所述初級部分包括初級繞組，所述次級部分包括次級 繞組和所述電容器。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義所述元件包括 電容器和電感器，所述諧振頻率定義將從所述橋接電路被提供到所述 諧振電路的初級信號的特徵，並且所述諧振阻抗定義將從所述諧振電 路被提供到所述負栽電路的次級信號的特徵。所述電感器可以是變壓 器的繞組和/或所述變壓器的漏電感和/或真實的電感器。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義所述初級信號 是電壓信號，並且所述初級信號的特徵是所述電壓信號的脈沖的脈衝 寬度和/或所述電壓信號的脈衝頻率；所述次級信號是電流信號，並且 所迷次級信號的特徵是所述電流信號的值和/或所述電流信號的平均 值。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義所述諧振電路 還包括將被耦合到另一個負載電路的另一個次級部分，所述另一個次 級部分包括定義另 一個諧振頻率和另 一個諧振阻抗的另外的元件。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義所述另 一個諧 振頻率基本上等於所述諧振頻率，並且所述另一個諧振阻抗與所述諧 振阻抗顯著不同。不同的諧振阻抗例如允許針對完全相同的各負載電 路設置不同的電流信號(平均)值，並且允許針對不同的負載電路設 置完全相同的電流信號(平均)值。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義其還包括用於 對所述負載電路的一組發光二極體進行調光的開關。這種開關例如可 以包括電晶體、閘流電晶體或三端雙向可控矽開關元件，其例如可以 在負載接收基本上恆定的電流信號的情況下與所述負栽並聯放置，並
聯放置。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義其還包括用於 與所述橋接電路同步地控制所述開關的控制器。通過在零電流下對所 述橋接電路以及所述開關進行開關，可以最小化電磁幹擾。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義其還包括用於 平滑針對所述負載電路的各發光二極體的輸入信號的平滑電容器。所述輸入信號例如是流經所述負載電路的發光二極體串的電流信號。
根據本發明的電源電路的一個實施例被如下定義其還包括用於 把所迷負載電路的兩組反並聯發光二極體彼此解耦的解耦二極體。
根據本發明的設備的各實施例對應於根據本發明的電源電路的各 實施例。
本發明特別是基於以下認識可能需要為不同的負載電路和/或負 栽電路中的不同負載單獨供電，並且在諧振電路中，定義諧振頻率和 諧振阻抗的元件的位置應當相對靠近負載電路並且相對遠離橋接電 路。
參照下面描述的(多個)實施例，本發明的上述和其他方面將變 得顯而易見。


在附圖中
圖1示意性地示出了根據本發明的一般電源電路，其包括橋接電 路和諧振電路；
圖2示意性地示出了耦合到源的所述橋接電路的第一實施例； 圖3示出了由圖2的橋接電路生成的電壓信號； 圖4示出了由圖2的橋接電路生成的電壓信號和電流信號； 圖5示意性地示出了耦合到源的所述橋接電路的第二實施例； 圖6示出了由圖5的橋接電路生成的電壓信號； 圖7示出了由圖5的橋接電路生成的電壓信號和電流信號； 圖8示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第一實施例； 圖9示出了耦合到源和負栽的所述電源電路的第二實施例； 圖IO示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第三實施例； 圖11示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第四實施例； 圖12示出了耦合到源和負栽的所述電源電路的第五實施例； 圖13示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第六實施例； 圖14示出了耦合到源和負栽的所述電源電路的第七實施例； 圖15示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第八實施例； 圖16示意性地示出了耦合到源的所述橋接電路的第三實施例； 圖17示意性地示出了耦合到源的所述橋接電路的第四實施例；圖18示意性地示出了所述諧振電路的第一實施例，其包括一般二 極管電容器網絡；
圖19示意性地示出了所述諧振電路的第二實施例，其包括用於電 壓倍增的特定二極體電容器網絡；
圖20示意性地示出了通過包括附加的各電容器和一個電感器的電 容性緩衝電路所擴展的橋接電路；以及
圖21示出了由所述緩衝電路所生成的附加電流Im。
具體實施例方式
圖1中所示出的根據本發明的電源電路6包括橋接電路2和諧振 電路3，所述橋接電路2耦合到源電路1的DC源並且由控制器5控制， 所述諧振電路3耦合到所述橋接電路2並且耦合到分別包括一個或更 多負載的負載電路4和4，。所述諧振電路3包括至少第一初級部分並 且包括至少第一次級部分，所述至少第一初級部分包括變壓器32的初 級繞組，所述至少第一次級部分包括串聯耦合到漏電感33和電容器34 的所述變壓器32的次級繞組。所述漏電感33和所述次級繞組可以被 看作一個電感器或兩個電感器。所述第一次級部分耦合到負栽電路4。 所述諧振電路3還可以包括至少第二初級部分並且包括至少第二次級 部分，所述至少笫二初級部分包括變壓器36的初級繞組，所迷至少第 二次級部分包括串聯耦合到漏電感37和電容器38的所述變壓器36的 次級繞組。所述漏電感37和所述次級繞組可以被看作一個電感器或兩 個電感器。所述第二次級部分耦合到另一個負載電路4，。所述第一變 壓器32的初級繞組通過耦合電容器31耦合到所述橋接電路2，所述第 二變壓器36的初級繞組通過耦合電容器35耦合到所述橋接電路2，或 者全部兩個初級繞組可以通過同一個耦合電容器耦合到所述橋接電路 2。此外還可替換地，每一個變壓器可以被一個電感器所替換，所述電 感器或其初級部分通過耦合電容器耦合到所述橋接電路，並且所述電 感器或其次級部分通過電容器耦合到其負栽電路，該電容器與所述電 感器(的次級部分) 一起定義所述諧振頻率和所述諧振阻抗。
圖2示意性地示出了耦合到DC源Uin的所述橋接電路2的第一實 施例(全橋)。
圖3示出了由圖2的橋接電路2生成並且被提供到所述諧振電路3的電壓信號Ul(t)，該電壓信號Ul(t)包括幅度為Uin的正脈衝、其後是 零脈衝、其後是幅度為Uin的負脈衝、其後是另一個零脈沖，每一個 脈衝的持續時間為tau，所述電壓信號Ul(t)的周期為4tau。
圖4示出了由圖2的橋接電路2生成並且被提供到所述諧振電路3 的電壓信號Ul(t)和電流信號Il(t)。
圖5示意性地示出了耦合到DC源Uin的所迷橋接電路(半橋)的 第二實施例。
圖6示出了由圖5的橋接電路生成並且被提供到所述諧振電路3 的電壓信號Ul(t)，該電壓信號Ul(t)包括幅度為Uin/2的正脈沖、其後 是幅度為Uin/2的負脈沖，每一個脈沖的持續時間為2tau，所述電壓信 號Ul(t)的周期為4tau。
圖7示出了由圖5的橋接電路2生成並且被提供到所述諧振電路3 的電壓信號Ul(t)和電流信號Il(t)。
圖8示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第一實施例。該電 源電路包括基於全橋的橋接電路和基於變壓器32的諧振電路，其中所 述變壓器32具有初級繞組Nl和次級繞組N2。該次級繞組N2通過漏 電感33和電容器34串聯耦合到兩條反並聯支路。第一支路包括耦合 到第一串發光二極體41的第一解耦二極體81，所述第一串與第一平滑 電容器71並聯耦合。第二支路包括耦合到第二串發光二極體42的第 二解耦二極體82，所述第二串與第二平滑電容器72並聯耦合。所述單 元71 - 72和81 - 82當中的每一個可以形成所述諧振電路3或所述負栽 電路4的一部分。所述平滑電容器71和72也可以被去除。在這種情 況下，所述各LED中的電流變為脈動的，但是其平均值不受影響。
圖9示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第二實施例。該電 源電路與圖8中所示出的電源電路的不同之處在於，所述平滑電容器 71 - 72被開關91 - 92所替換，其中所述開關91 - 92具有用於對所述 各串發光二極體進行調光的電晶體的形式。此外，優選地與所述橋接 電路同步地接通及關斷所述開關91-92，以便最小化電磁幹擾。在後 一種情況下，所述控制器5也可以被用來控制這些開關91-92。所述 開關的開關佔空比決定調光因數。
圖IO示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第三實施例。該電 源電路與圖9中所示出的電源電路的不同之處在於，開關93-94具有
8用於對所述各串發光二極體進行調光的閘流電晶體的形式。
圖11示出了耦合到源和負栽的所述電源電路的第四實施例。該電
源電路與圖9和10中所示出的電源電路的不同之處在於，所述各解耦 二極體被去除，並且全部兩個開關被一個開關95所替換，該開關95 具有用於對全部兩串發光二極體進行調光的三端雙向可控矽開關元件 的形式。
圖12示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第五實施例。該電 源電路所具有的諧振電路包括兩個變壓器32和36。前面已經討論了所 述變壓器32及其後面的電路。所述變壓器36具有初級繞組N3和次級 繞組N4。該次級繞組N4通過漏電感37和電容器38串聯耦合到兩條 反並聯支路。第三支路包括耦合到第三串發光二極體43的第三解耦二 極管83，所述第三串與第三平滑電容器73並聯耦合。第四支路包括耦 合到第四串發光二極體44的第四解耦二極體84，所述第四串與第四平 滑電容器74並聯耦合。所述單元73-74和83-84當中的每一個可以 形成所述諧振電路3或所述另一個負栽電路4，的一部分。Nl與N3可 以是等同或不同的，並且N2與N4可以是等同或不同的。
圖13示出了耦合到源和負載的所述電源電路的第六實施例。在該 例中，所述第一支路包括所述第一解耦二極體81,其耦合到第一開關 91與電路41、 71、 85的並聯電路。所述電路41、 71、 85包括另一個 第一解耦二極體85與包括前面已經討論過的第一平滑電容器71和第 一串41的並聯電路的串聯電路。所述第二支路包括所述第二解耦二極 管82，其耦合到第二開關92與電路42、 72、 86的並聯電路。所述電 路42、 72、 86包括另一個第二解耦二極體86與包括前面已經討論過 的第二平滑電容器72和第二串42的並聯電路的串聯電路。
圖14示出了耦合到源和負載的所述電源電路的笫七實施例。該電 源電路包括基於半橋的橋接電路以及基於耦合到前面所討論的電路41 -42、 71-72、 81 - 82的電容器34和電感器33的串聯電路的諧振電 路。
圖15示出了耦合到源和負載的所述電源電路的笫八實施例。該電 源電路包括基於半橋的橋接電路和與圖8中所示出的相符的諧振電路。
圖16示意性地示出了耦合到DC源Uin的所述橋接電路(半橋) 的第三實施例。圖17示意性地示出了耦合到DC源Uin的所述橋接電路(半橋) 的第四實施例。
圖18示意性地示出了所迷諧振電路的第一實施例，其包括與平滑 電容器71和串41並聯的一般二極體電容器網絡。所述一般二極體電 容器網絡還通過電感器33串聯耦合到未在這裡示出的橋接電路並且還 實現了一個電容，該電容與所述電感器33 —起形成定義諧振頻率和諧 振阻抗的元件。
圖19示意性地示出了所述諧振電路的第二實施例，其包括用於電
壓倍增的特定二極體電容器網絡。所述特定二極體電容器網絡包括電
容器101，該電容器101的一側耦合到所述電感器33，其另一側耦合
到電容器103的一側並且耦合到二極體104和105的一側。所述二極體
104的另一側耦合到電容器102的一側並且耦合到所述平滑電容器71
與所述串41的並聯電路的一側。所述電容器103的另一側耦合到二極
管106和107的一側。所述二極體107的另一側耦合到所述平滑電容器
71與所述串41的並聯電路的另一側。所述電容器102的另一側耦合到
所述二極體105和106的另一側。這一二極體電容器網絡具有電壓倍
增功能並且實現了一個電容，該電容與所述電感器33—起形成定義諧 振頻率和諧振阻抗的元件。
圖20示意性地示出了所述橋接電路2的另一個實施例，其包括緩 衝網絡以用來提供零電壓開關。該緩衝網絡包括與每一個半橋並聯的 電容器Cp以及連接到所述橋接電路的輸出端子的電感器Lm與電容器 Cm的串聯連接。所述電容器Cm表現出較大的電容，其僅僅被應用來 防止所述電感器Lm中的DC電流。
如圖21中所示，電源電壓Ul在所述電感器中生成特定電流Im。 該電流被用來在所述各半橋的緩衝電容器Cp中執行零電壓開關。在開 關過程中需要所有電晶體在短時間內處於關斷狀態。這 一 關斷時間必 須至少覆蓋所述電晶體電壓從Uin到零(或相反情況)的換向時間。 所述緩衝電容器還可以被連接到所述橋的上方電晶體，或者所述晶體 管的寄生電容可以被用作緩衝電容器。
換句話說，本發明可以涉及一種用於在多個發光二極體(或LED) 串中進行獨立電流控制的新穎的電隔離諧振操作驅動器拓樸。這種驅 動器拓樸可以由基本上穩定的DC電壓供電，該DC電壓例如由前置調節器電路從AC線生成。本發明的諧振驅動器拓樸可以包括一個主晶體 管H橋或者包括一個主電晶體半橋和多個LED負載。所述諧振拓樸可 以由變壓器的雜散電感和次級側的串聯電容器形成。可以利用固定的 頻率和佔空比對所述H橋進行開關，從而生成交替的正和負電壓脈衝 以及其間的零電壓狀態。所有電壓狀態都可以表現出相同的脈衝寬度， 其可以等於所述諧振周期的一半。
在電晶體半橋的情況下，可以設置50%的佔空比，並且所述開關 頻率可以是所述諧振頻率的一半。
為了進行調光，可以插入附加的電晶體以便旁路單一LED串。在 圖8和14中給出了基本拓樸和控制方案。不管有沒有所述平滑電容器 都可以進行操作。圖9示出了用於提供獨立的LED電流控制的所迷驅 動器的擴展版本。
通過添加如圖20和21中所示的電容性緩衝電路，還可以在零電
壓開關模式下操作所迷橋接電源電路。
本發明的諧振LED驅動器電路提供了以下特徵
-所述LED驅動器通過變壓器提供了電隔離，並且通過所述變壓 器匪數比而允許電壓適配。
-在電路操作中涉及到所述變壓器的寄生漏電感，因此其是所述 驅動器的一部分。
-不需要最小化所述漏電感。這對於所述隔離和繞組設計來說是 有利的，從而可以保持低成本。
-所述變換器中的電流總是按照正弦方式流動，並且只在零電流 下對所述變換器的電晶體進行開關。這對於所述主H橋或所述半橋的 所有電晶體以及可以與所述各LED串並聯以便進行單獨調光的電晶體 都成立。作為一個優點，所述驅動器電路的EMI貢獻可以被保持得非 常低。
-可以通過向所述供電橋或半橋提供電容性緩衝電路以執行零電 壓開關來進一步改進所述EMI行為。
-所述LED負栽中的平均電流被自動穩定化，並且由所述輸入電 壓Uin和所述諧振阻抗Zres決定。
—全部兩個LED串的平均電流都獨立於包括短路輸出的串聯連接 的LED的數目。因此，所有輸出都可以防短路。-全部兩個LED負載中的平均電流在非對稱負栽電壓(不同數目 的串聯連接的LED)的情況下也保持恆定。這也包括單一短路輸出的 情況。
-在非對稱輸出負載電壓的情況下，所述次級側的串聯電容器自 動防止所述變壓器處的DC偏移量。
-如果所述LED平均負栽電壓高於所述經過變換的輸入電壓，則 沒有電流流動。因此，所述變換器可以防無負載。
-可以通過附加的電容器把所述LED電流平滑成純DC而不影響 所述平均LED電流。
-所述LED驅動器系統不需要電流傳感器。
-所述主H橋或所述半橋的功率和控制單元可以被集成在智能功 率IC中。
-可以利用旁路電晶體來控制所述LED電流(圖9)。這樣允許 針對全部兩個輸出的獨立調光功能。
-此外，可以通過降低所述開關頻率來實現針對全部兩個輸出電 流的公共調光。
- 一個基本H橋或者一個基本半橋可以被用來為多個變壓器諧振 LED負載供電。
主功率部分包括由4個電晶體(Tl、 T2、 T3、 T4)所實現的一個 H橋。這些電晶體可以是MOSFET,但是也可以是任何其他半導體開 關。可以通過固定的控制方案對所述電晶體進行操作，所述固定的控 制方案在所述H橋輸出端處交替地生成正和負電壓脈沖以及所述脈衝 之間的零電壓狀態。所有電壓狀態所發生的持續時間都應當相同。在 圖3中示出了所述H橋所得到的輸出電壓Ul(t)。所迷H橋為一個變壓 器供電，該變壓器由初級側的匝數Nl、次級側的匝數N2以及漏電感 表徵。所述變壓器的漏電感可以被分配到初級側或次級側。對於本發 明來說，所述漏電感應當被分配到次級側。初級側的串聯電容器被用 來防止所述變壓器處的DC偏移量。由於所述H橋的輸出電壓在原理 上沒有偏移量，因此該串聯電容器處的電壓可以非常低。還可以通過 針對所述主H橋(T1、 T2、 T3、 T4)的任何經過適配的控制方案來防 止所述變壓器處的偏移量。所迷變壓器的漏電感和所述次級側的串聯
12200880008168.X說 ，所述 兩個LED串通過解耦二極體D1和D2解耦。為了平滑所述各LED串 中的電流，可以添加平滑電容器。所述H橋輸出電壓的脈衝時間應當等於所述諧振周期的一半，即 T=r ^/2。因此，所述H橋的開關頻率是所述諧振頻率的一半，即 fs=fres/2 。如果所述條件得到滿足，則對於每一個電壓脈衝從所述H橋吸取 兩個相繼的正弦半波電流脈沖。如果忽略掉磁化電流，則所述變壓器的刺激電流與初級電流成比例，即/2 = /1-竺。在圖4中對於特定操作點給出了所述特徵次級變壓器電流Il(t)。 其被所述二極體解耦二極體分成正負部分。正電流在所述LED串41 中流動，而所述負部分則在所述LED串42中流動。在所述給定條件下，全部兩個LED串中的平均電流都是恆定的。 所述平均電流可以由所述輸入電壓Uin、所述諧振阻抗Zres以及所述 變壓器的繞組匝數比設定 7 7 W" 1 iV2所述LED中的平均電流不受所述LED的電壓降的影響。因此有 可能為任意數目的LED供電。所述平均輸出電流對於由下式所給出的任意非對稱負載電壓分布 都保持恆定2 AH如果所述LED的數目導致相應的電壓降高於給定的上限"。,+"。2>邑,,則沒有電流流動。因此所述LED驅動器可以防短路2 AH並且可以防無負栽。所迷變換器還可以在沒有平滑電容器的情況下操作。在這種情況 下，所述電流Il(t)的正部分與LED電流Iol完全相同，而所述負部分則與LED電流l02完全相同。作為一個重要的特徵，所述平均電流不 受所述平滑電容器的影響。在所述脈衝期間，所述電流正弦波Il(t)的幅度可以由等式/,^i^來描述，而在空轉狀態期間的幅度則可以2 ■ Z服s由等式/,=^".竺-"。1 + "。2).丄來描述。VI 2 」圖4對於t/ol-竺.W".2和f/o2二竺.W".丄示出了所得到的電流Il(t)。AH4 AH 2由於所述平均電流獨立於包括短路輸出的負栽電壓，因此所述變 換器可以被擴展來執行獨立的調光功能。這在圖9中給出，其中插入了電晶體以替代所述平滑電容器。如 果這些電晶體處於接通狀態下，則所述電流Il(t)被旁路，從而所述LED 串中的電流變為零。通過反覆接通及關斷這些電晶體，可以把相應的 LED串中的平均電流控制在一個標稱值與零之間。可以通過任意控制方案來設定所述電晶體的接通和關斷時刻。但 是有利的是把這些時間與所述H橋的頻率同步。在這種情況下，可以 從所述變壓器的次級電壓導出所述控制信號，並且開關僅僅在零電流 下發生。所迷LED電流的有限解析度(其由所述開關周期r-2.T決定) 通常可以被容忍。如圖IO中所示，還可以通過兩個快速閘流電晶體來實現所述調光 功能。用來控制所述LED電流的另 一個替換組件是快速三端雙向可控矽 開關元件，其對全部兩個LED串執行所述調光功能(參見圖ll)。還可以對具有平滑電容器的LED負栽應用所述調光功能。在這種 情況下可能需要兩個附加的解耦二極體，正如圖13中所示出的那樣。先前給出的所述LED串模塊可以多重連接到一個H橋。這在圖 12中示出。其中每一個模塊具有其自身的變壓器。所述諧振元件分別 由所述電容和所述漏電感形成。可以通過改變所述變壓器的匝數比來 選擇不同的輸出電流。此外還有可能通過對於固定的諧振頻率改變所迷諧振電感和所述電容的屬性來改變所述平均輸出電流。所述LED變 壓器模塊對於單獨的調光操作可以採用平滑電容器、電晶體或閘流晶 體管。本發明的可能的修改如下橋整流器來為一個LED 串供電。-可以通過任何其他穩定的DC電壓來為所述驅動器供電。 -可以在沒有變壓器的情況下實現所述驅動器，其中利用串聯扼 流圏來形成所述諧振拓樸。-可以通過旁路開關對每一個LED單獨進行調光。 -另 一種可能的修改是使用電晶體半橋來替代電晶體H橋。這在 圖16和17中示出。在半橋的情況下，四個電晶體當中的兩個T3和T4可以被電容器 替代，所述電容器提供一個分壓器。為了對於所述LED負載實現類似 的行為，可以通過例如50%的固定佔空比以及例如等於所述諧振頻率 的一半的固定開關頻率fs=fRES/2來控制所述半橋。所得到的電壓Ul(t) 在圖6中示出。所述半橋拓樸可以被用來為與包括所有變壓器和調光選項的所述 H橋相同的負載供電。作為一個例子，圖14給出了對表現出電壓降Uol和Uo2的兩個已 解耦LED負栽的直接供電。按照與H橋情況相同的方式形成串聯諧振y腦-2.兀.VZ7^-r孤 z鵬仏在這些條件下，在每一個半周期中從所述半橋吸取兩個相繼的正 弦半波電流。這在圖7的曲線圖中給出，該曲線圖是對於Uol=Uin/4 和Uo2=0導出的。從所述輸入電壓吸取第一半波。可以利用下面的等式確定其幅度「rr1 "ol + "o2) 12 2乂第二電流半波被反饋到輸入電壓源。其幅度由下式給出1 ^ol + "o2) 1 7m------乂 22 J Zms全部兩個電流半波也為所述LED負栽饋電。這導致全部兩個LED負載中的獨立於電壓降的平均輸出電流formula see original document page 16應當注意到，可以為任意非對稱負載供電，其中包括在一個或全 部兩個輸出中的短路。所述電路的這種行為對於滿足以下條件的負栽電壓發生對於更高的輸出電壓降則沒有電流流動。在圖16和17中給出了所述半橋的另一種可能的配置。 在這些功率驅動器中省略了所述電容性分壓器。必須由所述串聯電容器來接管m(t)的相應的電壓偏移量。所得到的諧振電流u(t)和所 述負栽電流與具有電容性分壓器的驅動器的情況相同。在具有更多二極體和電容器的所述諧振電路的擴展中可以看到所述LED驅動器的另 一種可能的修改。基於所給出的全橋和半橋配置的 輸出端子(a，b)，可以插入一個串聯電感器以及一個二極體-電容器網 絡以便為所述LED負載饋電。這在圖18中示出。所述二極體電容器 網絡的行為類似於一個電壓倍增器電路，其允許高於所述輸入DC電壓 的負載電壓。圖19示出了通過二極體電容器網絡擴展的諧振驅動器的 一個例子。應當注意到，所述二極體電容器網絡的電容器可能會影響 所述電路的諧振頻率。這可以通過所述串聯電感器的電感來進行適配。 與前面的解釋類似，可以去除與所述LED負栽並聯連接的平滑電容器 而不會影響所述平均負載電流。潛在的應用例如有牆壁泛光(wall flooding) 、 LCD背光和一般照明。總而言之，在包括橋接電路2以及具有將被耦合到所述橋接電路2 的初級部分和將被耦合到負載電路4的次級部分的諧振電路3的電源 電路6中，所述次級部分配備有定義諧振頻率和諧振阻抗的元件32 -34，以便能夠為不同的負載電路4以及/或者每個負載電路4的不同負 載41 - 42單獨供電。所述元件32 - 34可以包括電容器34和電感器32 - 33。所述諧振頻率定義將被從所述橋接電路2提供到所述諧振電路3 的初級信號的特徵，比如電壓信號的脈衝的脈沖寬度和/或所述電壓信 號的脈衝頻率。所述諧振阻抗定義將被從所述諧振電路3提供到所述負載電路4的次級信號的特徵，比如電流信號的值或平均值。
術語"基本上等於，，定義了<30%的最大偏差，優選地<20%，更 為優選地<10%,最為優選地1%的最小偏差，優選 地>10%，更為優選地>20%，最為優選地>30%。換句話說，這樣的術 語定義了101%的區間，優選地是110%，更為 優選地是120%,最為優選地是130%。
應當注意到，上面提到的實施例說明而非限制本發明，並且在不 偏離所附權利要求書的範圍的情況下，本領域技術人員能夠設計許多 替換實施例。在權利要求書中，置於括號內的任何附圖標記不應被解 釋為限制該權利要求。"包括" 一詞不排除未在權利要求中闡述的其 他元件或步驟的存在。元件之前的"一個"不排除存在多個這種元件。 本發明可以通過包括幾個不同元件的硬體來實現，或者可以通過適當 編程的計算機來實現。在列舉幾個裝置的設備權利要求中，可以通過 同一項硬體來具體實現這些裝置當中的幾項。在互不相同的從屬權利 要求中闡述某些措施並不代表不能使用這些措施的組合來獲益。
1權利要求
1、包括橋接電路(2)和諧振電路(3)的電源電路(6)，所述諧振電路(3)包括將被耦合到所述橋接電路(2)的初級部分以及將被耦合到負載電路(4)的次級部分，所述次級部分包括定義諧振頻率和諧振阻抗的元件(32-34)。
2、 如權利要求1所限定的電源電路(6)，所述元件(32-34) 包括電容器(34)和電感器(32 - 33 )，所述諧振頻率定義將從所述 橋接電路(2)被提供到所述諧振電路(3)的初級信號的特徵，並且 所述諧振阻抗定義將從所述諧振電路(3)被提供到所述負栽電路(4) 的次級信號的特徵。
3、 如權利要求2所限定的電源電路(6)，所述初級信號是電壓 信號，並且所述初級信號的特徵是所述電壓信號的脈衝的脈衝寬度和/ 或所述電壓信號的脈衝頻率；所述次級信號是電流信號，並且所述次 級信號的特徵是所述電流信號的值和/或所述電流信號的平均值。
4、 如權利要求1所限定的電源電路(6)，所述諧振電路(3)還 包括將被耦合到另一個負栽電路(4，)的另一個次級部分，所述另一個 次級部分包括定義另一個諧振頻率和另一個諧振阻抗的另外的元件 (36-38)。
5、 如權利要求4所限定的電源電路(6)，所述另一個諧振頻率 基本上等於所述諧振頻率，並且所迷另一個諧振阻抗與所述諧振阻抗 顯著不同。
6、 如權利要求1所限定的電源電路(6)，其還包括用於對所述 負載電路(4 )的一組發光二極體(41 - 42 )進行調光的開關(91 - 95 )。
7、 如權利要求6所限定的電源電路(6)，其還包括用於與所述 橋接電路(2)同步地控制所述開關(91-95)的控制器。
8、 如權利要求1所限定的電源電路(6)，其還包括用於平滑針 對所述負載電路(4)的發光二極體(41-42)的輸入信號的平滑電容 器(71 - 72 )。
9、 如權利要求1所限定的電源電路(6)，其還包括用於把所述 負栽電路(4)的兩組反並聯發光二極體(41-42)彼此解耦的解耦二 極管(81 - 82 )。
10、 包括如權利要求1所限定的電源電路(6)並且還包括所述負 載電路(4)的設備。
全文摘要
在包括橋接電路(2)以及具有將被耦合到所述橋接電路(2)的初級部分和將被耦合到負載電路(4)的次級部分的諧振電路(3)的電源電路(6)中，所述次級部分配備有定義諧振頻率和諧振阻抗的元件(32-34)，以便能夠為不同的負載電路(4)以及/或者每個負載電路(4)的不同負載(41-42)單獨供電。所述元件(32-34)可以包括電容器(34)和電感器(32-33)。所述諧振頻率定義將被從所述橋接電路(2)提供到所述諧振電路(3)的初級信號的特徵，比如電壓信號的脈衝的脈衝寬度和/或所述電壓信號的脈衝頻率。所述諧振阻抗定義將被從所述諧振電路(3)提供到所述負載電路(4)的次級信號的特徵，比如電流信號的值或平均值。
文檔編號H05B33/08GK101647318SQ200880008168
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月10日 優先權日2007年3月13日
發明者G·索爾萊恩德, H·W·范德布羅克, M·溫特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司