[發明專利]功率轉換設備

有效

• 申請號: 201580072674.5
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN107112894B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: E-J·阿拉肯-科特;J·德羅斯艾倫;T·洛佩斯;R·埃爾弗里奇;H·J·G·拉德馬赫;M·A·M·亨德里克斯
• 申請（專利權）人: 飛利浦照明控股有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

一種用于對負載供電的系統，包括：被配置為接收輸入電壓的輸入電感器、經由開關節點連接到電感器的選擇模塊、以及包括多個半橋級的多電平半橋級，每個半橋級包括連接在開關節點之間的一對開關；功率組合級，其使用從多電平半橋級輸出的并聯母線電壓線路而耦合到每個半橋級，功率組合級被配置為向負載輸出電壓；以及控制器，其被配置為基于輸入電壓來選擇性地控制半橋級操作在半橋模式中，以提供母線電壓線路上的逐步升高的電壓，其中控制器進一步被配置為控制功率組合級提供母線電壓線路之間的電壓，并且這些電壓的總和高于輸入電壓的峰值。

技術領域

本發明涉及集成功率轉換器領域。本發明可以特別地應用到用于發光二極管(LED)光源的驅動電路。更特別地，本發明涉及緊湊且高效的功率轉換設備。

背景技術

已知的AC-DC轉換器體系結構包括接收交流(AC)整流電壓的第一升壓功率因數校正(PFC)轉換器級、和第二DC-DC電壓轉換器級，由此兩個級通過直流(DC)鏈路電容器而相互連接。通常，中間母線電壓(在兩個級之間)被固定為足夠高的400V，以保證針對考慮到線路變化(最壞情況下365V)的歐盟(EU)市電電壓的升壓操作。

例如使用開關模式電源(SMPS)的要求功率轉換模塊的高水平集成的應用可以訴諸于功率轉換器，諸如用于DC-DC電壓轉換器級的開關電容轉換器(SCC)，其可以僅通過使用與電感輸出濾波器組合的電容器和開關來提供非常高效的DC-DC電壓轉換。

特別是，固態照明(SSL)工業對用于LED的小且緊湊的功率管理單元的需求正在增加。LED要求以恒定電流的形式盡可能高效地輸送功率供應。理想上，尺寸上與LED本身可比較的LED驅動器將表示實現新的照明概念的顯著突破。這樣的解決方案將要求具有高水平的可靠性和效率的系統，以便符合壽命、尺寸及散熱的要求。

LED驅動器可以基于SMPS。SMPS可以包括SCC，其允許高水平集成并實現大的功率轉換比率，但具有提供多個離散的轉換比率的缺點，這使得SCC不適合于其中要求精細調節輸出功率的應用。

SMPS還可以包括常規電感轉換器，其包括多個電感器和開關。電感轉換器允許輸出功率的精細調節，并且可以高效地提供任意的轉換比率，但電感轉換器的一個缺點是它們不能容易地集成在緊湊結構中。

混合式開關電容轉換器(H-SCC)使用與濾波電感器組合的SCC的內部節點中可獲得的脈寬調制電壓，以延伸轉換范圍并提高SCC的效率。

發明內容

本發明人已認識到由于中間母線電壓處于400V處，DC-DC電壓轉換器級的開關必須是額定的，以處理這一電壓。本發明人已標識定用在現有技術的離線AC/DC轉換器中的高電壓(HV)開關具有以下缺點：(i)高電壓固態開關設備的高的漏極-源極電容、柵極-源極電容限制操作的頻率，(ii)開關損耗與阻斷電壓的平方成比例，(iii)受限的開關頻率制約濾波器元件的減少，(iv)低成本HV開關對于超大規模集成(VLSI)的受限的可用性，抑制了芯片上的功率集成和/或合算的集成。