[发明专利]低成本电源电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路和方法的领域，并且更具体地涉及在照明应用中向包括多个发光二极管LED的负载供应功率。

背景技术

在电源领域中，LLC变换器的使用是已知的。LLC变换器包括第一开关与第一二极管的第一并联布置和第二开关与第二二极管的第二并联布置的串联布置。该串联布置被耦合在第一输入端子和第二输入端子之间以便接收DC输入电压。第一端子上的电压相对于第二端子上的电压是正的。第一二极管的阴极和第二二极管的阴极指向第一端子。第一二极管可以是第一开关非固有的，或者可以是其固有的。同样地，第二二极管可以是第二开关非固有的，或者可以是其固有的。电容器、第一电感器和第二电感器的串联布置被并联地耦合到第一二极管或第二二极管。第一电感器和第二电感器中的一个可以是变压器。整流器和滤波器被耦合到第一电感器或第二电感器以便供应已滤波DC输出电压。控制电路包括用于控制第一开关和第二开关的接通和关断的频率的开关控制装置。

LLC变换器的拓扑结构具有许多优点，诸如低电磁干扰EMI和高效率。通常地由开关的开关频率的反馈控制来控制LLC变换器的输出电压。在谐振频率以上驱动LLC变换器以便避免硬开关。在此所谓的软开关模式下，通过关断的第一开关的电流刚好在关断的时刻之前是正的。结果，第一和第二开关之间的连接节点上的电压换向，并且与第二开关并联的第二二极管换向，并且与第二开关并联的第二二极管开始传导电流。可以在第二二极管进行传导的时刻接通第二开关，因此，实际上不发生开关损耗。在此类工作条件下，使用MOSFET、即金属氧化物半导体场效应晶体管作为包括固有二极管的开关是最适当的。

对于接近于LLC变换器的谐振频率的稳定控制行为而言，将针对工作条件的每次变化来修改控制电路。然而，对于大多数应用而言，这不是可行的解决方案。另一方面，可以在工作频率不接近于谐振频率时使用频率控制。然而，在这种情况下，所需的扫频将是大的，以便覆盖所有输入和输出电压变化。因此，当使用LLC变换器时，需要通常地广泛的(且因此昂贵的)控制电路以获得期望的性能，例如当在电源电路中将使用LLC变换器以便在一个或多个颜色通道中驱动包含多个LED(诸如一串或多串LED)的LED照明模块时。

发明内容

以低成本来提供具有良好性能的电源电路将是期望的。

为了更好地解决这些问题中的一个或多个，在本发明的第一方面，提供了被配置为供应稳定DC电流输出的电源电路。在实施例中，电源电路包括用于将DC电压输入转换成DC电压输出的LLC变换器级和具有被耦合到LLC变换器级的DC电压输出端的DC电压输入端且具有DC电流输出端的至少一个滞后变换器级。LLC变换器级缺少反馈控制。

在本发明的实施例中，将LLC变换器级配置为在预定频率下操作。更特别地，将LLC变换器级配置为在其负载独立点处工作，具有等于1的电压增益。

在本发明的另一方面，提供了一种照明设备，其包括本发明的电源电路。可以将电源电路的每个DC电流输出端耦合到LED照明模块。

在本发明的另一方面，提供了向至少一个负载供应稳定DC电流的方法。该方法包括：由在预定频率下工作的LLC变换器级将DC电压输入转换成DC电压输出；由相应的滞后变换器级将LLC变换器级的DC电压输出转换成至少一个DC电流输出；以及将所述至少一个DC电流输出供应给所述至少一个负载。

LLC变换器级在负载独立点处工作，并且不需要任何精密的控制电路。每个滞后变换器级产生独立于输入电压的稳定输出电流，因此，不受控制的LLC变换器级的DC电压输出端上的电压变化将对滞后变换器级电流输出不具有任何影响。

换言之，本发明提出使用没有任何反馈装置的不受控制的电压源(LLC变换器级)以便提供稳态输出电压，与不受LLC变换器级的输出电压上的脉动和公差的影响的一个或多个负载电流驱动器组合。这将导致具有良好性能的低成本系统，进一步提供高效率和良好的电磁兼容性EMC性质。

将更容易认识到本发明的这些及其它方面，因为通过参考以下详细说明并结合附图来考虑，其将被更好地理解，在附图中，相同的附图标记指示相同部分。

附图说明

图1描绘被连接到负载的本发明的电源电路的实施例的方框图。

图2描绘用于本发明的电源电路的LLC变换器级的实施例的电路图。

图3描绘用于图2的LLC变换器级的不同负载的跨越频率范围的LLC变换器级增益的图。

图4描绘用于本发明的电源电路的滞后变换器级的实施例的电路图。

图5描绘图4的滞后变换器的输出电流的时序图。