[發明專利]切換模式功率轉換器及轉換方法

在審

• 申請號: 201880073956.0
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN111357183A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: J·蒂特瑪;P·R·維爾德曼;B·C·范迪杰克
• 申請（專利權）人: 昕諾飛控股有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

一種切換模式功率轉換器具有用于隔離輸出的變壓器和用于提供電壓和電流反饋兩者的光電隔離器。光電隔離器的光源在第一和第二調整信號之間串聯，其中一個調整信號基于電流感測，并且另一調整信號基于電壓感測。光電隔離器的光檢測器提供用于控制轉換器的經隔離的反饋信號。

技術領域

本發明涉及切換模式功率轉換器，它們可以用于例如在初始AC到DC整流之后提供DC到DC的轉換，或者它們可以用于遞送AC輸出。

背景技術

切換模式功率轉換器廣泛應用于LED驅動器電路。

可控制的驅動器可以用于改變向負載提供的電壓和/或電流供電。這種可控制的驅動器的一種已知的用途是可控制地對LED輸出負載調光。在這種驅動器中，通常具有初級轉換器，該初級轉換器適于響應于來自控制電路的至少一個所需的供電信號而接收和轉換輸入供電。控制電路通常由至少一個輸入控制信號生成至少一個所需供電信號。初級轉換器和輸出負載通常通過一對磁耦合的繞組彼此隔離。

已知將生成至少一個所需的供電信號的控制電路與具有光電隔離器的初級轉換器隔離。

圖1示出了已知的驅動器10的示例性現有技術的拓撲。示出了反激轉換器拓撲，其已知用于AC/DC和DC/DC轉換，輸入和任意輸出之間采用電流隔離。反激轉換器是降壓-升壓轉換器，起點干分裂形成變壓器，因此結合了初級到輸出電壓可調的優點同時還實現了隔離。可控制的驅動器10包括初級轉換器12、控制電路14和光電隔離器16。

初級轉換器12使用發電機13接收和轉換輸入供電V_sup以生成用于向負載18提供的供電信號V_load。初級轉換器12和輸出負載18通過第一繞組20和第二繞組22彼此隔離，第一繞組20和第二繞組22由共享磁芯24耦合在一起。供電信號(電壓V_load和/或電流)的水平可以由發電機13響應調整信號V_ad進行調整。控制電路14從感測信號Ifb或Vfb(圖1中僅示意性示出)和參考信號生成誤差信號，并且使用比較電路從該誤差信號推導出調整信號Vad。在所示的示例中，調光接口26接收輸入電壓Vin并生成參考電壓，該參考電壓由控制電路14使用以生成誤差信號以及調整信號Vad。調整信號Vad被控制電路14經由光電隔離器16提供給初級轉換器12。因此，調整信號實現電流或電壓反饋控制。

在該示例中的感測信號Ifb或Vfb從第二繞組22(即，從向負載提供的經隔離的供電信號)直接連接到控制電路14，并且特別是控制電路的比較電路。

因此，驅動器向負載遞送可控制的輸出供電信號(電壓和/或電流)，同時確保負載與初級轉換器隔離。用于控制輸出供電的控制電路也與初級轉換器隔離。

由控制器14實現的反饋控制可以用于調節輸出電壓或電流。一些照明負載需要電流調節，并且其他照明負載需要電壓調節。因此，電流感測和反饋控制或電壓感測和反饋控制都是可能的。

需要能夠監測并控制電流和電壓兩者的照明驅動器。

例如，驅動器可以僅提供單個LED負載，并向該負載遞送控制電流。在一些情況下，驅動器可以在負載兩端電壓較低時遞送大電流，但是在負載兩端電壓較高時只遞送較低的電流，有效限制/最大化向負載遞送的功率。如果(單個)LED負載可以變為與驅動器斷開連接，那么啟動器輸出電壓必須被限制在安全的電平(即對驅動器本身安全，并且對其應用環境安全)。在其他情況下，多個LED負載可以并聯連接，每個LED負載具有其自己的本地DC-DC轉換器。在那些情況下，可能需要向所有并聯連接的負載遞送固定的電壓。

因此，存在如下情況，其中能夠實現電流調節控制回路或電壓調節控制回路是優選的。存在不同的已知方式來實現兩個反饋調節回路到一個整體控制器。