專(zhuān)利名稱(chēng)：絕緣型ac-dc轉(zhuǎn)換器及使用該轉(zhuǎn)換器的led用直流電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將來(lái)自商用電源的輸入電流轉(zhuǎn)換為高頻而獲得直流電流的與商用電 源絕緣的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器及使用該轉(zhuǎn)換器的LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二 極管)用直流電源裝置，特別涉及一種高效率的功率因數(shù)(powerfactor)改善型轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
從商用電源獲得所需直流電力的AC-DC轉(zhuǎn)換器，可通過(guò)增大開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)變壓器 (transformer)或感應(yīng)器(inductance)等的小型化，但伴隨著高頻化，存在開(kāi)關(guān)損耗等電路 損耗增大的問(wèn)題，因此，為了提高效率而需要在電路方面進(jìn)行各種鉆研。
對(duì)此，對(duì)于上述高頻化也能抑制開(kāi)關(guān)損耗的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有技術(shù)，眾所 周之有日本專(zhuān)利公報(bào)特許第3371595號(hào)(以下稱(chēng)作"專(zhuān)利文獻(xiàn)1")等中所公開(kāi)的電流諧振 (復(fù)諧振)型AC-DC轉(zhuǎn)換器。圖10是表示上述復(fù)諧振型AC-DC轉(zhuǎn)換器1的電結(jié)構(gòu)的方 框圖。該轉(zhuǎn)換器1主要包括二極管橋db、平滑電容器cl以及DC-DC轉(zhuǎn)換器2。來(lái)自商 用電源3的正弦波交流Vac經(jīng)由電流保險(xiǎn)絲f被輸入到上述二極管橋db及平滑電容器cl， 經(jīng)整流、平滑后的直流電壓成為上述DC-DC轉(zhuǎn)換器2的電源電壓。
在DC-DC轉(zhuǎn)換器2中，上述電源電壓被施加于兩段串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件ql、 q2中，且 包括扼流圈11、絕緣變壓器t的初級(jí)線(xiàn)圈tl和電容器c2的串聯(lián)諧振電路以及電容器c3 與其中一個(gè)開(kāi)關(guān)元件q2并聯(lián)連接。上述絕緣變壓器t的次級(jí)線(xiàn)圈t2，其兩端分別經(jīng)由二 極管dl、 d2而連接于平滑電容器c4的高側(cè)端子，其中間抽頭(center tap)連接于上述平 滑電容器c4的低側(cè)端子。如此，經(jīng)DODC轉(zhuǎn)換器2整流、平滑后的所需直流電壓被供應(yīng) 至直流負(fù)載4。
圖11是用于說(shuō)明上述現(xiàn)有電路的動(dòng)作的各部波形圖。Vgl、 Vg2表示的是從控制電路 5提供給作為開(kāi)關(guān)元件的MOSFET (meta卜oxide-semiconductor field-effect transistor, 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)ql、 q2的柵極信號(hào)。開(kāi)關(guān)元件ql、 q2響應(yīng)上述柵極信 號(hào)Vgl、 Vg2，交替進(jìn)行導(dǎo)通-斷開(kāi)(ON-OFF)動(dòng)作，其漏極-源極間電壓和漏極電流分 別為Vql、 Iql和Vq2、 Iq2所示的波形。Vc2是電容器c2的施加電壓，通過(guò)對(duì)上述串聯(lián)電路針對(duì)開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定成適當(dāng)?shù)腖C串聯(lián)諧振條件，呈大致正弦波的電流諧振狀態(tài)。
另外，Idl、 Id2表示絕緣變壓器t的次級(jí)側(cè)的二極管dl、 d2的電流波形，因絕緣變 壓器t的次級(jí)側(cè)感應(yīng)電壓與平滑電容器c4的直流電壓之間的差異，在如圖所示的時(shí)間會(huì)存 在導(dǎo)通期間和非導(dǎo)通期間。在二極管dl或d2導(dǎo)通的期間，該絕緣變壓器t的次級(jí)側(cè)介于 二極管dl或d2處于短路的狀態(tài)。簡(jiǎn)便起見(jiàn)，當(dāng)絕緣變壓器t為無(wú)間隙(noirgap)的變壓 器(初級(jí)線(xiàn)圈tl與次級(jí)線(xiàn)圈t2之間緊密耦合(close coupling))時(shí)，絕緣變壓器t的初級(jí)勵(lì)磁 感應(yīng)器也會(huì)大致短路，因此，感應(yīng)器ll與電容器c3串聯(lián)諧振。與此相對(duì)，在二極管dl、 d2均為非導(dǎo)通的期間，絕緣變壓器t的次級(jí)側(cè)處于開(kāi)放的狀態(tài)，感應(yīng)器ll和變壓器勵(lì)磁 感應(yīng)器(10)的合成值與電容器c3串聯(lián)諧振。
因此，在二極管dl或d2導(dǎo)通的期間Wl，電路的諧振頻率fl為1/2 3i (UXc3) 1/2， 而非導(dǎo)通的期間W2的諧振頻率f2為1/2it ( (11+10) Xc3) "2。因此，諧振頻率f2要 低于諧振頻率fl。在圖11中，td為開(kāi)關(guān)元件ql、 q2均為非導(dǎo)通的期間(dead-offtime)， T為一個(gè)周期。
根據(jù)這些動(dòng)作波形，在開(kāi)關(guān)元件ql或q2導(dǎo)通的時(shí)刻，由于開(kāi)關(guān)電流呈稍微的負(fù)電流 (流經(jīng)MOSFET的內(nèi)置二極管)，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)(ZCS， zero current switching)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)損耗極小。而且，在開(kāi)關(guān)元件ql或q2斷開(kāi)的時(shí)刻，非導(dǎo)通的期 間內(nèi)與開(kāi)關(guān)元件q2并聯(lián)連接的電容器c3吸收感應(yīng)器11的諧振能量，施加電壓緩慢傾斜上 升，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS， zero voltage switching)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)損 耗極小。
如上，在復(fù)諧振型AC-DC轉(zhuǎn)換器1中，開(kāi)關(guān)高頻化中所擔(dān)心的開(kāi)關(guān)損耗的增大得到 了抑制，適于小型化。然而，在該轉(zhuǎn)換器l中，控制電路5經(jīng)由反饋電路6對(duì)輸出電壓進(jìn) 行監(jiān)控，當(dāng)產(chǎn)生負(fù)載變動(dòng)時(shí)，為了在維持復(fù)諧振的波形的情況下使輸出為一定，而改變開(kāi) 關(guān)頻率來(lái)進(jìn)行變動(dòng)補(bǔ)償。因此，當(dāng)想要對(duì)于大幅度的負(fù)載變動(dòng)或商用電源的電壓變動(dòng)等大 范圍的變動(dòng)而作出輸出補(bǔ)償時(shí)，復(fù)諧振波形的維持將變得極其困難，結(jié)果存在如下問(wèn)題 即、當(dāng)偏離了復(fù)諧振時(shí)的元件選擇或散熱措施必不可少。而且，存在會(huì)給來(lái)自商用電源3 的輸入電流帶來(lái)諧波畸變(harmomc distortion)的問(wèn)題。特別是在照明用途中，對(duì)于上述 諧波畸變的限制較為嚴(yán)格。
因此，為了解決上述問(wèn)題，在圖12中示出了實(shí)現(xiàn)改善功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)的AC-DC轉(zhuǎn)換 器11。該轉(zhuǎn)換器11大致在上述AC-DC轉(zhuǎn)換器1的結(jié)構(gòu)中，在二極管橋db的輸入側(cè)插入 包括感應(yīng)器12及電容器c5的濾波電路，同時(shí)，在升壓斬波電路12對(duì)在上述二極管橋db
5全波整流后的脈動(dòng)電流直接進(jìn)行升壓。而且，經(jīng)平滑電容器平滑后的直流電壓成為降壓的 DODC轉(zhuǎn)換器2的電源電壓。
上述升壓斬波電路12將來(lái)自上述二極管橋db的脈動(dòng)電流的輸出電壓施加于扼流圈 13、開(kāi)關(guān)元件(MOSFET) q3及其源極阻抗r的串聯(lián)電路。而且，通過(guò)控制電路13對(duì)上 述開(kāi)關(guān)元件q3進(jìn)行開(kāi)與關(guān)，從扼流圈13與開(kāi)關(guān)元件q3的連接點(diǎn)取出升壓后的電壓，并 經(jīng)由二極管d3施加于上述平滑電容器cl。上述控制電路13取入輸入電壓信號(hào)、輸出電壓 反饋信號(hào)、開(kāi)關(guān)電流信號(hào)、同步信號(hào)(扼流圈13的輔助線(xiàn)圈信號(hào))，并控制斬波用開(kāi)關(guān)元 件q3，以使開(kāi)關(guān)電流值與將輸入電壓信號(hào)和輸出電壓反饋信號(hào)的相乘而得到的基準(zhǔn)值一 致。其結(jié)果，與設(shè)置在商用電源3—側(cè)的由扼流圈12和電容器c5構(gòu)成的濾波電路一并， 被輸入有正弦波的輸入電流。
通過(guò)如上的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)將輸入到DC-DC轉(zhuǎn)換器2的輸入電壓增大，且抑制了對(duì) 于來(lái)自商用電源3的輸入交流Vac的諧波畸變的高功率因數(shù)的AODC轉(zhuǎn)換器。然而，存 在將兩個(gè)轉(zhuǎn)換器(12、 2)級(jí)聯(lián)(cascadeconnection)所造成的整個(gè)電路的損耗增加、伴隨 零件個(gè)數(shù)增加的成本上升及小型化優(yōu)勢(shì)縮小等問(wèn)題。另外，通過(guò)在DC-DC轉(zhuǎn)換器2的前 段設(shè)置升壓斬波電路12，輸入電壓得到穩(wěn)定，且不需要針對(duì)商用電源3的電壓變動(dòng)作出變 動(dòng)補(bǔ)償，從而相應(yīng)地在控制電路5的控制變得容易。
對(duì)此，圖13是替換了上述結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的AC-DC轉(zhuǎn)換器21。該 現(xiàn)有技術(shù)如日本專(zhuān)利公報(bào)特許第2514885號(hào)(以下稱(chēng)作"專(zhuān)利文獻(xiàn)2")所示。在該轉(zhuǎn)換 器21中，前段的轉(zhuǎn)換器22不對(duì)其輸出進(jìn)行平滑而輸入到第二段的轉(zhuǎn)換器(升壓斬波電路) 23。即、該AC-DC轉(zhuǎn)換器21，將利用二極管橋dbl對(duì)來(lái)自商用電源3的輸入交流Vac 進(jìn)行整流后的脈動(dòng)電流輸入到上述第一段的轉(zhuǎn)換器22，并通過(guò)開(kāi)關(guān)元件qll至q14的全 橋結(jié)構(gòu)的逆變器(mverter)開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓，并獲得通過(guò)絕緣變壓器t變壓后的 輸出，且利用二極管橋db2再次將該輸出整流后，經(jīng)由第二段的轉(zhuǎn)換器23獲得直流輸出。 該轉(zhuǎn)換器23的控制電路24以使交流輸入電流iac成為與輸入交流Vac相對(duì)應(yīng)的正弦波狀， 且使直流輸出電壓VA成為恒電壓的方式進(jìn)行控制。
轉(zhuǎn)換器23將來(lái)自上述二極管橋db2的高頻脈動(dòng)電流輸出電壓施加于扼流圈14和開(kāi)關(guān) 元件q3的串聯(lián)電路，由控制電路24對(duì)上述開(kāi)關(guān)元件q3進(jìn)行開(kāi)關(guān)，由此從扼流圈14與開(kāi) 關(guān)元件q3的連接點(diǎn)取出升壓后的電壓，并經(jīng)由二極管d3從上述電容器c6施加于直流負(fù) 載4。
圖13所示的AC-DC轉(zhuǎn)換器21的特征在于不需要諧波畸變對(duì)策，且可去除輸入側(cè)的高耐壓、大電容的平滑電容器cl，并且由此不需要電源接通時(shí)的沖擊電流(inrush current) 對(duì)策，且扼流圈14和電容器c6可共同用作第一段的轉(zhuǎn)換器22的平滑濾波器(smoothing filter)與第二段的轉(zhuǎn)換器23的平滑濾波器。
然而，存在如下問(wèn)題第一段的全橋的逆變器(22)中未設(shè)法降低損耗，且因與第二 段的轉(zhuǎn)換器23的級(jí)聯(lián)，綜合效率降低。而且，為了使輸入到第二段的轉(zhuǎn)換器23的輸入電 流成為正弦波，上述控制電路24與絕緣變壓器t的次級(jí)側(cè)的直流輸出電壓VA—起，還必 須監(jiān)控初級(jí)側(cè)的交流輸入電流iac和輸入交流Vac，需要電流變壓器或電壓變壓器等的絕 緣裝置，發(fā)生成本或形狀方面的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高綜合效率，并且能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的絕緣型AC-DC 轉(zhuǎn)換器及使用該轉(zhuǎn)換器的LED用直流電源裝置。
本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器包括對(duì)來(lái)自商用電源的輸入電流進(jìn)行全波整 流的全波整流單元；和設(shè)置在上述全波整流單元之后，采用具有絕緣變壓器的復(fù)諧振型半 橋DC-DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)換器；以及設(shè)置在上述第一轉(zhuǎn)換器之后，將以所期望的電 壓或電流加以穩(wěn)定的直流電力輸出至直流負(fù)載，采用具有用于改善功率因數(shù)的控制單元的 升壓斬波電路的第二轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)如上結(jié)構(gòu)，基于第一轉(zhuǎn)換器的復(fù)諧振動(dòng)作，即便增大開(kāi)關(guān)頻率，也能夠抑制開(kāi)關(guān) 損耗的增大。而且，對(duì)于商用電源的電壓變動(dòng)，能夠容易地以基本上能夠在輸出側(cè)的升壓 斬波電路的輸入部獲得與電源電壓的全波整流波形大致相似的電壓的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠 容易地進(jìn)行在第二轉(zhuǎn)換器中的功率因數(shù)改善動(dòng)作。此外，通過(guò)使用半橋電路，輸入到絕緣 變壓器的電壓，能夠低于使用單端電路等情況，因此，適于上述絕緣變壓器的小型化，而 且，用于該第一轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件也能夠低耐壓化，從而可選擇導(dǎo)通阻抗小的MOSFET 等?；诖朔N在損耗方面的優(yōu)越性，能夠提高整個(gè)電路的效率。
而且，除了上述效率方面的優(yōu)勢(shì)以外，該第一轉(zhuǎn)換器只要以能夠維持復(fù)諧振波形的范 圍內(nèi)的頻率或單一頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，而無(wú)需經(jīng)由絕緣變壓器的、來(lái)自負(fù)載側(cè)的反饋。 據(jù)此，可大幅度地縮小第一轉(zhuǎn)換器的控制功能，例如可進(jìn)行自激驅(qū)動(dòng)，從而可通過(guò)控制電 路用電源的簡(jiǎn)化、省略來(lái)降低損耗。
此外，對(duì)于作為第二段的轉(zhuǎn)換器的升壓斬波電路的輸入，可獲得與電源電壓的全波整 流波形大致相似的電壓，從而用于抑制諧波畸變所需的信號(hào)全部在第一段的轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)、也就是上述第二段的轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)獲得，因此，也無(wú)需跨越絕緣變壓器而設(shè)置從商 用電源一側(cè)向上述第二段轉(zhuǎn)換器的前饋電路(feed-forward circuit)。據(jù)此，可簡(jiǎn)化與該第 二轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)改善控制相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，并且，該第二轉(zhuǎn)換器的控制電源能夠容易 地從第一轉(zhuǎn)換器輸出獲得，因此不會(huì)造成較大的損耗。
此外，不需要如以往在具有絕緣變壓器的復(fù)諧振型半橋DODC轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)設(shè)置 高耐壓大電容的電解電容器，從而有利于小型、薄型化。
此外，本發(fā)明的LED用直流電源裝置不僅具有通用性，且具有特別適合用作輸入諧 波畸變的降低較為重要的照明器具用電源的上述絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，而且，作為該電 源裝置的負(fù)載采用直流點(diǎn)燈的LED負(fù)載。
通過(guò)如上結(jié)構(gòu)，可望發(fā)揮作為小型且薄型的LED照明用的效果。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器的一個(gè)示例的方框圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器的另一示例的方框圖。 圖3是用于說(shuō)明上述AC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的各部波形圖。
圖4是用于說(shuō)明上述AC-DC轉(zhuǎn)換器中的半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的各部波形圖。 圖5是用于說(shuō)明上述AC-DC轉(zhuǎn)換器中的半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的各部波形圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中的升壓斬波電路的電 結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7 (a)至(c)是用于說(shuō)明圖6中所示的升壓斬波電路的動(dòng)作的波形圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的絕緣型AODC轉(zhuǎn)換器中的半橋DC-DC轉(zhuǎn)換
器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例4所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中的半橋DC-DC轉(zhuǎn)換
器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是表示典型的現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)諧振型AODC轉(zhuǎn)換器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖ll是用于說(shuō)明圖10中所示的AC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的各部波形圖。 圖12是表示另一現(xiàn)有技術(shù)的AC-DC轉(zhuǎn)換器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。 圖13是表示又一現(xiàn)有技術(shù)的AC-DC轉(zhuǎn)換器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，各圖中附上相同符號(hào)的結(jié)構(gòu)表示的是相同的結(jié)構(gòu)，省略其說(shuō)明。 (實(shí)施例1)
圖1和圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器31、 31a的電結(jié) 構(gòu)的方框圖。轉(zhuǎn)換器31大致上包括作為全波整流單元的二極管橋(diodebridge)DB，對(duì) 來(lái)自商用電源32的輸入電流進(jìn)行全波整流；作為第一轉(zhuǎn)換器的復(fù)諧振型半橋DODC轉(zhuǎn)換 器(multi-resonance type half-bridge DODC converter)33，設(shè)置在上述二極管橋DB的 后段，且具有絕緣變壓器T;濾波電路34，介于上述商用電源32與半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器 33之間，對(duì)含有高頻成分的輸入電流進(jìn)行平滑；和作為第二轉(zhuǎn)換器的用于改善功率因數(shù)的 升壓斬波電路(boosting chopper circuit)36，設(shè)置在上述半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33的后段， 將以所需的電壓加以穩(wěn)定的直流電壓輸出至直流負(fù)載35。
來(lái)自上述商用電源32的正弦波交流Vac從電流保險(xiǎn)絲F經(jīng)過(guò)包括感應(yīng)器Lll和電容 器Cll的上述濾波電路34輸入到上述二極管橋DB，經(jīng)全波整流后，脈動(dòng)電流輸出至電 源線(xiàn)37、 38之間，且經(jīng)由用于確保再生電流回路(regenerative current loop)的電容器 C12，作為電源電壓輸入到上述半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33。
上述半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33包括第一及第二開(kāi)關(guān)元件Ql、 Q2的串聯(lián)電路，設(shè)置 在上述電源線(xiàn)37、 38之間，分別具有未圖示的反并聯(lián)(reverse-parallel)的二極管；串聯(lián) 諧振電路，與上述第-一及第二開(kāi)關(guān)元件Q1、 Q2的其中之一 (圖1和圖2中為Q2)并聯(lián) 連接，且包括第一扼流圈L1、上述絕緣變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈Tl、和第一電容器C1;電 容器C13，與上述第一及第二開(kāi)關(guān)元件Q1、 Q2的其中之一 (圖1和圖2中為Q2)并聯(lián) 連接；作為第一整流單元的兩個(gè)二極管Dll、 D12，陽(yáng)極(anode)分別連接于上述絕緣變壓 器T的次級(jí)線(xiàn)圈T2的兩端；第二電容器C2， 一端連接于上述二極管Dll、 D12的陰極 (cathode)，另一端連接于上述次級(jí)線(xiàn)圈T2的中間抽頭(center tap)，對(duì)來(lái)自上述二極管 Dll、 D12的脈動(dòng)電流輸出進(jìn)行包絡(luò)線(xiàn)檢波(envelope detection);和作為第一控制單元的 控制電路39，用于控制上述第一及第二開(kāi)關(guān)元件Q1、 Q2的開(kāi)關(guān)。
上述絕緣變壓器T的次級(jí)側(cè)，除了是使用如上所述的使用兩個(gè)二極管Dll、 D12的中 間抽頭的取出之外，還可以是使用了四個(gè)二極管的基于全波整流的取出。此時(shí)，無(wú)需次級(jí) 線(xiàn)圈T2的中間抽頭。
被施加上述第二電容器C2的端子電壓的升壓斬波電路36包括串聯(lián)電路，包括被施 加上述脈動(dòng)電流輸出的第二扼流圈L2、第三開(kāi)關(guān)元件Q3和檢測(cè)流經(jīng)上述第三開(kāi)關(guān)元件 Q3的電流的電流檢測(cè)阻抗Rl;作為第二整流單元的二極管D2和平滑電容器(smoothmgcondenser)C3的串聯(lián)電路，與上述第三開(kāi)關(guān)元件Q3和電流檢測(cè)阻抗Rl的串聯(lián)電路并聯(lián) 配置；和控制電路40，控制上述第三開(kāi)關(guān)元件Q3的開(kāi)關(guān)，并作為第二控制單元，且包括 PFC控制器?？刂齐娐?0中被輸入在上述電流檢測(cè)阻抗Rl獲得的流經(jīng)上述第三開(kāi)關(guān)元 件Q3的電流的電流值、和第二電容器C2的端子電壓，并且被輸入負(fù)載電壓。直流負(fù)載 35與上述平滑電容器C3并聯(lián)連接。
與此相對(duì)，圖2所示的AODC轉(zhuǎn)換器31a，在升壓斬波電路36a中，代替上述負(fù)載 電壓，由串聯(lián)地插入到負(fù)載線(xiàn)的電流檢測(cè)阻抗R2所檢測(cè)的負(fù)載電流被輸入至控制電路40a 的這一點(diǎn)不同，其他部分則與圖l所示的AC-DC轉(zhuǎn)換器31相同。
圖3是用于說(shuō)明如上構(gòu)成的AODC轉(zhuǎn)換器31、 31a的動(dòng)作的各部波形圖。當(dāng)用二極 管橋DB對(duì)來(lái)自商用電源32的正弦波交流Vac進(jìn)行全波整流時(shí)，以VC12所示的脈動(dòng)的 電壓作為半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33的未平滑電源電壓，從電容器C12輸出至電源線(xiàn)37、 38 之間。VQ2、 IQ2表示是開(kāi)關(guān)元件Q2的電壓-電流包絡(luò)線(xiàn)，VQ2包絡(luò)線(xiàn)與VC12—致， 而且對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率，將上述串聯(lián)諧振電路設(shè)定為適合的LC串聯(lián)諧振條件，且只要以可維 持復(fù)諧振波形的范圍內(nèi)的頻率或單一頻率來(lái)使開(kāi)關(guān)元件Q1、Q2動(dòng)作，則開(kāi)關(guān)電流波形IQ2 包絡(luò)線(xiàn)也成為與VC12相似的形狀。
而且，圖4和圖5中示出了半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33的輸入電壓VC12的峰部與谷部 的開(kāi)關(guān)元件Ql、 Q2的漏極-源極間電壓VQ1、 VQ2和電流IQ1、 IQ2，以及電容器Cl 的端子電壓VC1，次級(jí)側(cè)二極管D1、 D2的電流ID1、 ID2。如上述圖4和圖5所示，如 果流經(jīng)設(shè)置在絕緣變壓器T的次級(jí)側(cè)的二極管Dl、 D2的電流被由控制電路39控制為， 在每個(gè)高頻動(dòng)作的一個(gè)周期內(nèi)具有非導(dǎo)通期間，則在開(kāi)關(guān)元件Ql或Q2導(dǎo)通的時(shí)刻，由 于開(kāi)關(guān)電流為稍微的負(fù)電流(流經(jīng)MOSFET的內(nèi)置二極管)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)零電流開(kāi)關(guān) (ZCS)動(dòng)作。因此，開(kāi)關(guān)損耗變得極小。而且，在開(kāi)關(guān)元件Ql或Q2斷開(kāi)的時(shí)刻，非 導(dǎo)通的期間(dead-off interval)內(nèi)與開(kāi)關(guān)元件Q2并聯(lián)連接的電容器C13吸收感應(yīng)器Ll的 諧振能量，施加電壓緩慢傾斜地上升，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)軟開(kāi)關(guān)(softswitchnig)的零電壓開(kāi) 關(guān)(ZVS)動(dòng)作。因此，開(kāi)關(guān)損耗變得極小。另外，電容器C13的電容值，動(dòng)作頻率越高 則越小。也可利用開(kāi)關(guān)元件Ql、 Q2的結(jié)電容(junctum capacitance)來(lái)代替該電容器C13， 從而省略該電容器Cl3。
而且，如上所述，當(dāng)半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33處于諧振狀態(tài)時(shí)，通過(guò)上述電容器C2對(duì) 來(lái)自二極管D1、 D2的電壓進(jìn)行包絡(luò)線(xiàn)檢波后的電壓VC2，如圖3所示，會(huì)出現(xiàn)與輸入交 流電壓Vac相似的正弦波電壓。此外，流經(jīng)第三開(kāi)關(guān)元件Q3的電流成為IQ3，因此，平滑電容器C3的輸出電壓成為經(jīng)整流、平滑的所需直流電壓VC3。其結(jié)果，來(lái)自商用電源 32的輸入電流Iac成為正弦波，從而能夠抑制諧波畸變。
而且，控制電路40構(gòu)成PFC控制器，檢測(cè)負(fù)載電壓或負(fù)載電流(檢測(cè)單元未圖示)， 并基于將所述負(fù)載電壓或負(fù)載電流與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較而獲得的誤差放大器輸 出(error amplifier output)乘以上述電壓VC2的檢測(cè)結(jié)果所得的結(jié)果，來(lái)設(shè)定第三開(kāi)關(guān)元 件Q3的開(kāi)關(guān)電流值，且控制上述第三開(kāi)關(guān)元件Q3的開(kāi)與關(guān)以使經(jīng)電流檢測(cè)阻抗Rl所檢 測(cè)到的電流值達(dá)到設(shè)定的電流值。
如上，即便通過(guò)第一段的復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器33增大開(kāi)關(guān)頻率，也能抑制開(kāi) 關(guān)損耗的增大。而且，對(duì)于商用電源32的電壓Vac的變動(dòng)，雖然例如在輸入電壓Vac的 谷部施加用于維持復(fù)諧振波形的稍微的修正，但基本上以能夠在輸出側(cè)的升壓斬波電路36 的輸入部獲得與電源電壓Vac的全波整流波形VC12相似的電壓VC2的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 以此能夠抑制第一及第二開(kāi)關(guān)元件Q1、 Q2的開(kāi)關(guān)損耗，并且，經(jīng)設(shè)置在上述絕緣變壓器 T的次級(jí)側(cè)的二極管D1、 D2整流、并經(jīng)電容器C3包絡(luò)線(xiàn)檢波的電壓波形，能夠成為與 商用電源32的全波整流電壓波形大致相似的形狀。此外，通過(guò)使用半橋電路，與使用單 端電路(single-end circuit)等的情況相比，能夠降低輸入至絕緣變壓器T的電壓VQ1、 VQ2，因此適于變壓器T的小型化，而且用于該轉(zhuǎn)換器33的開(kāi)關(guān)元件Q1、 Q2也能夠低 耐壓化，可選擇導(dǎo)通阻抗小的MOSFET等。這樣，便可以提高綜合效率。
而且，如上所述，可使轉(zhuǎn)換器33低耐壓化，并且，該轉(zhuǎn)換器33只要以可維持復(fù)諧振 波形的范圍內(nèi)的頻率或單一頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，而無(wú)需經(jīng)由絕緣變壓器T的、來(lái)自負(fù) 載35側(cè)的反饋。據(jù)此，可大幅度地縮小控制電路39的功能，例如可進(jìn)行自激驅(qū)動(dòng)，從而 可通過(guò)用于該控制電路39的電源的簡(jiǎn)化、省略來(lái)進(jìn)一步降低損耗。
此外，如上所述，對(duì)于作為第二段的轉(zhuǎn)換器的升壓斬波電路36的輸入，可獲得與電 源電壓Vac的全波整流波形VC12大致相似的電壓VC2。而且，用于抑制諧波畸變所需 的信號(hào)全部在第一段的轉(zhuǎn)換器33的輸出側(cè)、也就是上述升壓斬波電路36的輸入側(cè)獲得， 因此，也無(wú)需跨越絕緣變壓器從商用電源側(cè)向該升壓斬波電路36的前饋電路。據(jù)此，可 簡(jiǎn)化上述升壓斬波電路36中的控制電路40的功率因數(shù)改善控制所需的電路結(jié)構(gòu)，并且， 能夠容易地從轉(zhuǎn)換器33的輸出獲得上述控制電路40的電源，因此不會(huì)有大的損耗。
此外，在圖10或圖12所示的現(xiàn)有技術(shù)中，在具有絕緣變壓器t的復(fù)諧振型半橋DC-DC 轉(zhuǎn)換器2的輸入側(cè)設(shè)置有高耐壓大電容的電解電容器cl，而與此相對(duì)，本發(fā)明的AC-DC 轉(zhuǎn)換器31、 31a中不需要上述電解電容器cl，從而有利于小型、薄型化。另外，如上所述的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器31、 31a當(dāng)然具有作為通用電源的有用性， 特別是最適合用作輸入諧波畸變的降低較為重要的照明器具用電源，作為小型、薄型的 LED照明用，可期待其效果。此時(shí)，對(duì)于圖1所示的恒壓控制與圖2所示的恒流控制中， 以能夠使亮度為一定的恒流控制為宜。
(實(shí)施例2)
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的絕緣型AODC轉(zhuǎn)換器的升壓斬波電路46的電 結(jié)構(gòu)的方框圖。在該AODC轉(zhuǎn)換器中，除了升壓斬波電路46以外的結(jié)構(gòu)，與上述圖1 或圖2所示的AODC轉(zhuǎn)換器31、 31a相同，因此省略。而且，升壓斬波電路46與上述 升壓斬波電路36類(lèi)似，對(duì)相對(duì)應(yīng)的部分附上相同的參考符號(hào)，并省略其說(shuō)明。需注意的 是，在上述升壓斬波電路46中，上述第二扼流圈L2包括變壓器T10的初級(jí)線(xiàn)圈T101， 其向輔助線(xiàn)圈T102的感應(yīng)電壓被輸入到控制電路50。而且，控制電路50檢測(cè)流經(jīng)作為 第二扼流圈的上述初級(jí)線(xiàn)圈T101的電流1101，在上述電流1101大致為0的時(shí)刻使上述 第三開(kāi)關(guān)元件Q3導(dǎo)通。
圖7 (a)表示第三開(kāi)關(guān)元件Q3的源極-漏極電壓VQ3，若將其加以放大則如圖7 (b) 或圖7 (c)所示。圖7 (b)表示實(shí)施例1中的扼流圈L2的線(xiàn)圈電流，該電流為連續(xù)的電 流，而與此相對(duì)，圖7 (c)表示實(shí)施例2中的線(xiàn)圈電流IIOI，該電流為非連續(xù)的電流。 后者適合驅(qū)動(dòng)比較小的負(fù)載，例如150W 300W。在圖7 (b)及圖7 (c)中，斜線(xiàn)部分 是第三開(kāi)關(guān)元件Q3導(dǎo)通時(shí)所流過(guò)的電流量。
此外，將開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)用的檢測(cè)阻抗Rl變更到輸入部，而該檢測(cè)阻抗R1的位置根 據(jù)用作控制電路50的通用PFC控制器IC的規(guī)格而決定即可。
(實(shí)施例3)
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中的半橋DODC轉(zhuǎn)換 器53的電結(jié)構(gòu)的方框圖。在該AC-DC轉(zhuǎn)換器中，除了 DC-DC轉(zhuǎn)換器53以外的結(jié)構(gòu)， 與上述圖l或圖2所示的AC-DC轉(zhuǎn)換器31、 31a相同，因此省略。而且，DODC轉(zhuǎn)換 器53與上述DC-DC轉(zhuǎn)換器33類(lèi)似，對(duì)相對(duì)應(yīng)的部分附上相同的參考符號(hào)，并省略其說(shuō) 明。需注意的是，在該DC-DC轉(zhuǎn)換器53中，利用一個(gè)漏磁變壓器(leakage transformer) T'來(lái)形成上述第一扼流圈Ll及絕緣變壓器T。
即、通過(guò)使上述絕緣變壓器T的線(xiàn)圈結(jié)合稀疏而產(chǎn)生漏電感(leakage inductance)，
12從而當(dāng)形成上述串聯(lián)諧振電路時(shí)，該漏磁變壓器T'的初級(jí)線(xiàn)圈Tr能夠一并實(shí)現(xiàn)上述第一
扼流圈L1的功能。據(jù)此，可省略第一扼流圈L1。
(實(shí)施例4)
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施4所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中的半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器 63的電結(jié)構(gòu)的方框圖。在該AC-DC轉(zhuǎn)換器中，除了 DC-DC轉(zhuǎn)換器63以外的結(jié)構(gòu)，與 上述圖l或圖2所示的AC-DC轉(zhuǎn)換器31、 31a相同，因此省略。而且，DODC轉(zhuǎn)換器 63與上述DC-DC轉(zhuǎn)換器33類(lèi)似，對(duì)相對(duì)應(yīng)的部分附上相同的參考符號(hào)，并省略其說(shuō)明。 需注意的是，在該DC-DC轉(zhuǎn)換器63中，代替上述第一及第二二極管Dll、 D12而使用 MOSFETQll、 Q12，進(jìn)行同步整流。
具體而言，將上述絕緣變壓器T"的次級(jí)線(xiàn)圈T2"的中間抽頭作為次級(jí)側(cè)電路的GND， 將次級(jí)線(xiàn)圈T2〃的兩端分別連接于上述M0SFETQ11、 Q12的源極端子，而將上述第二 電容器C2連接于上述MOSFETQll、 Q12的漏極端子與上述次級(jí)側(cè)GND之間。而且， 上述MOSFETQll、 Q12的柵極端子分別經(jīng)由驅(qū)動(dòng)阻抗Rll、 Rl2，連接于從上述次級(jí) 線(xiàn)圈T2"巻繞的線(xiàn)圈T31"、 T32〃。而且，與這些線(xiàn)圈T31"、 T32〃的感應(yīng)電壓分別在 MOSFETQll 、 Q12的源極-柵極間進(jìn)行的正向偏壓(forward biasing)同步，該 MOSFETQll、 Q12導(dǎo)通。作為上述MOSFETQll、 Q12若使用導(dǎo)通阻抗小的產(chǎn)品，則 與使用上述二極管Dll、 D12的情況相比，可大幅降低整流引起的損耗。
本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器包括對(duì)來(lái)自商用電源的輸入電流進(jìn)行全波整 流的全波整流單元；和設(shè)置在上述全波整流單元之后，采用具有絕緣變壓器的復(fù)諧振型半 橋DC-DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)換器；以及設(shè)置在上述第一轉(zhuǎn)換器之后，將以所期望的電 壓或電流加以穩(wěn)定后的直流電力輸出至直流負(fù)載，采用具有用于改善功率因數(shù)的控制單元 的升壓斬波電路的第二轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在將來(lái)自商用電源的輸入電流轉(zhuǎn)換為高頻而獲得直流電流的與商用電 源絕緣的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，首先，作為第一轉(zhuǎn)換器，采用具有絕緣變壓器的復(fù)諧 振型半橋DODC轉(zhuǎn)換器，而且，作為第二轉(zhuǎn)換器，采用用于改善功率因數(shù)的升壓斬波電 路。
因此，通過(guò)第一轉(zhuǎn)換器的復(fù)諧振動(dòng)作，即使增大開(kāi)關(guān)頻率，也能抑制因開(kāi)關(guān)造成的損 耗的增大。而且，對(duì)于商用電源的電壓變動(dòng)，雖然例如在輸入電壓的谷部施加用于維持復(fù) 諧振波形的一定程度的修正，但是以基本上能夠在輸出側(cè)的升壓斬波電路輸入部獲得與電源電壓的全波整流波形大致相似的電壓的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠容易地進(jìn)行在第二轉(zhuǎn)換器的 功率因數(shù)改善動(dòng)作。此外，通過(guò)使用半橋電路，與使用單端電路等情況相比，能夠降低輸 入到絕緣變壓器的電壓，因此，適于上述絕緣變壓器的小型化，而且，用于該第一轉(zhuǎn)換器
的開(kāi)關(guān)元件也能夠低耐壓化，從而可選擇導(dǎo)通阻抗小的MOSFET等。利用此種在損耗方 面的優(yōu)越性，可提高整個(gè)電路的效率。
而且，除了上述效率方面的優(yōu)勢(shì)以外，該第一轉(zhuǎn)換器只要以可維持復(fù)諧振波形的范圍 內(nèi)的頻率或單一頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，而無(wú)需經(jīng)由絕緣變壓器的來(lái)自負(fù)載側(cè)的反饋。由 此，可大幅度地縮小第一轉(zhuǎn)換器的控制功能，例如可進(jìn)行自激驅(qū)動(dòng)，從而可通過(guò)控制電路 用電源的簡(jiǎn)化、省略來(lái)降低損耗。
此外，如上所述，關(guān)于作為第二段的轉(zhuǎn)換器的升壓斬波電路的輸入，能夠獲得與電源 電壓的全波整流波形大致相似的電壓，從而用于抑制諧波畸變所需的信號(hào)全部在第一段的 轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)、也就是上述第二段的轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)獲得，因此，也無(wú)需跨越絕緣變壓 器從商用電源側(cè)向上述第二段轉(zhuǎn)換器的前饋電路。據(jù)此，可簡(jiǎn)化該第二轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù) 改善控制相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)，能夠容易地從第一轉(zhuǎn)換器輸出獲得該第二轉(zhuǎn)換器的控制 電源，因此不會(huì)造成較大的損耗。
此外，不需要像以前那樣在具有絕緣變壓器的復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè) 設(shè)置的高耐壓大電容的電解電容器，從而有利于小型、薄型化。
而且，在本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，上述第一轉(zhuǎn)換器包括上述復(fù)諧振 型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器，上述復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器包括設(shè)置在來(lái)自上述全波整 流單元的電源線(xiàn)之間的第一及第二開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)電路；與上述第一及第二開(kāi)關(guān)元件的其 中之一并聯(lián)連接，具備第一扼流圈、上述絕緣變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈、和第一電容器的串聯(lián)諧 振電路；設(shè)置在上述絕緣變壓器的次級(jí)一側(cè)的多個(gè)第一整流單元；對(duì)來(lái)自上述第一整流單 元的輸出進(jìn)行包絡(luò)檢波的第二電容器；用能維持上述復(fù)諧振波形的范圍內(nèi)的頻率或單一頻 率來(lái)控制上述第一及第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)與關(guān)的第一控制單元。
此外，本發(fā)明所涉及的絕緣型AODC轉(zhuǎn)換器中，上述第二轉(zhuǎn)換器包括具有上述功率 因數(shù)改善功能的升壓斬波電路，上述升壓斬波電路包括，連接于上述第二電容器的端子間 的具有第二扼流圈及第三開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)電路；連接于上述第三開(kāi)關(guān)元件的端子間，具備
并聯(lián)連接有直流負(fù)載的平滑電容器和第二整流單元的串聯(lián)電路；檢測(cè)上述第三開(kāi)關(guān)元件的 電流的第一檢測(cè)單元；檢測(cè)上述第二電容器的端子電壓的第二檢測(cè)單元；檢測(cè)負(fù)載電壓或 電流的第三檢測(cè)單元；和第二控制單元，基于上述第二檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果和第三檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來(lái)設(shè)定第三開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電流值，以使由上述第三檢測(cè)單元檢測(cè)的負(fù)載電 壓或電流為預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值，且控制上述第三開(kāi)關(guān)元件，以使上述第一檢測(cè)單元的檢測(cè) 結(jié)果為上述設(shè)定值。
上述結(jié)構(gòu)中，以在輸入第一轉(zhuǎn)換器的商用電源的全波整流波形的相位角或除去電壓谷 部的局部的大致全相位角，能夠維持包括第一扼流圈、絕緣變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈、和第一電 容器的串聯(lián)諧振電路的諧振狀態(tài)(以設(shè)置在絕緣變壓器的次級(jí)側(cè)的上述第一整流單元的電 流在高頻動(dòng)作的每一周期內(nèi)具有非導(dǎo)通期間)的方式使第一轉(zhuǎn)換器動(dòng)作，從而能夠抑制第 一及第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)損耗，并且，經(jīng)設(shè)置在上述絕緣變壓器的次級(jí)側(cè)的多個(gè)第一整流 單元整流、并經(jīng)第二電容器包絡(luò)檢波的電壓波形，能夠成為與商用電源的全波整流電壓波 形大致相似的形狀。在此，將第三檢測(cè)單元的負(fù)載電壓或電流的檢測(cè)結(jié)果與預(yù)定的基準(zhǔn)值 進(jìn)行比較而獲得誤差放大器輸出和第二檢測(cè)單元的上述第二電容器的端子電壓的檢測(cè)結(jié) 果相乘，來(lái)設(shè)定第三開(kāi)關(guān)元件的電流值，并通過(guò)第二控制單元對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，以使第一 檢測(cè)單元檢測(cè)的該第三開(kāi)關(guān)元件的電流值與設(shè)定值一致，從而能夠使輸入第二轉(zhuǎn)換器的輸 入電流的包絡(luò)線(xiàn)與作為其輸入電壓的第二電容器的端子電壓、也就是上述商用電源的全波 整流電壓波形相匹配，同時(shí)可以獲得所需的直流輸出。如上，通過(guò)使來(lái)自商用電源的輸入 電流波形大致成為正弦波，能夠抑制輸入電流諧波畸變。
而且，第二電容器的端子間電壓中出現(xiàn)與商用電源的全波整流波形大致相似的電壓波 形，由此，在絕緣變壓器的次級(jí)側(cè)便獲得第二轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)改善控制所需的信號(hào)，從 而不再需要從該絕緣變壓器的一次側(cè)發(fā)送信號(hào)時(shí)所需的信號(hào)用變壓器或光電耦合器 (Photocoupler)等絕緣單元，因此在形狀、成本方面均有利。
而且，本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，上述第二扼流圈為變壓器，上述第 二控制單元從上述第二扼流圈的輔助線(xiàn)圈檢測(cè)流經(jīng)上述第二扼流圈的電流，在上述電流大 致為O的時(shí)刻，導(dǎo)通上述第三開(kāi)關(guān)元件。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行適于驅(qū)動(dòng)電容較小的負(fù)載的非連續(xù)式的驅(qū)動(dòng)。
此外，本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，上述第一扼流圈和絕緣變壓器由--個(gè)漏磁變壓器形成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)使絕緣變壓器的線(xiàn)圈結(jié)合稀疏而產(chǎn)生漏電感，從而當(dāng)形成上述串 聯(lián)諧振電路時(shí)，可省略與該絕緣變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈串聯(lián)的第一扼流圈。
而且，本發(fā)明所涉及的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，上述第一整流單元采用具有 MOSFET的同步整流電路。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與使用二極管時(shí)相比，可大幅地降低因該第一整流單元的損耗。
此外，本發(fā)明所涉及的LED用直流電源裝置包括上述絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，作為該 電源裝置的負(fù)載采用直流點(diǎn)燈的LED負(fù)載。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，上述絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器當(dāng)然具有作為通用電源的有用性，特別是 最適合用作輸入諧波畸變的降低較為重要的照明器具用電源，從而可期待發(fā)揮小型、薄型 的用于LED照明的效果。
另外，本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中，作為達(dá)成某些功能的單元而記載的內(nèi)容，并不限定于達(dá)成這 些功能的說(shuō)明書(shū)所記載的結(jié)構(gòu)，也包括達(dá)成這些功能的單元(unit)、部分等結(jié)構(gòu)。
.產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，在絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，綜合效率得到提高且結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，同時(shí) 具有通用性，且能夠降低輸入諧波畸變，因此最適合用作照明器具用電源，從而可期待發(fā) 揮出小型、薄型的用于LED照明的效果。
1權(quán)利要求
1.一種絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括對(duì)來(lái)自商用電源的輸入電流進(jìn)行全波整流的全波整流單元；和設(shè)置在所述全波整流單元之后，采用具有絕緣變壓器的復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)換器；以及設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)換器之后，將以所期望的電壓或電流加以穩(wěn)定后的直流電力輸出至直流負(fù)載，采用具有用于改善功率因數(shù)的控制單元的升壓斬波電路的第二轉(zhuǎn)換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第一轉(zhuǎn)換器包括 所述復(fù)諧振型半橋DODC轉(zhuǎn)換器，所述復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器包括，設(shè)置在來(lái)自所述全波整流單元的電源線(xiàn)之間的第一及第二開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)電路； 與所述第一及第二開(kāi)關(guān)元件的其中之一并聯(lián)連接，具備第一扼流圈、所述絕緣變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈、和第一電容器的串聯(lián)諧振電路；設(shè)置在所述絕緣變壓器的次級(jí)一側(cè)的多個(gè)第一整流單元； 對(duì)來(lái)自所述第--整流單元的輸出進(jìn)行包絡(luò)線(xiàn)檢波的第二電容器；用能夠維持所述復(fù)諧振波形的范圍內(nèi)的頻率或單一頻率來(lái)控制所述第一及第二開(kāi)關(guān) 元件的開(kāi)與關(guān)的第一控制單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣型AODC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第二轉(zhuǎn)換器包括具有所述功率因數(shù)改善功能的升壓斬波電路，所述升壓斬波電路包括，連接于所述第二電容器的端子之間，具有第二扼流圈及第三開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)電路； 連接于所述第三開(kāi)關(guān)元件的端子之間，具備并聯(lián)連接有直流負(fù)載的平滑電容器和第二 整流單元的串聯(lián)電路；檢測(cè)所述第三開(kāi)關(guān)元件的電流的第一檢測(cè)單元；檢測(cè)所述第二電容器的端子電壓的第二檢測(cè)單元；檢測(cè)負(fù)載電壓或電流的第三檢測(cè)單元；基于所述第二檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果和第三檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果來(lái)設(shè)定第三開(kāi)關(guān)元件的 開(kāi)關(guān)電流值，以使由所述第三檢測(cè)單元檢測(cè)的負(fù)載電壓或電流為預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值，且控 制所述第三開(kāi)關(guān)元件，以使所述第一檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果為所述設(shè)定值的第二控制單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于 所述第二扼流圈為變壓器；所述第二控制單元從所述第二扼流圈的輔助線(xiàn)圈檢測(cè)流經(jīng)所述第二扼流圈的電流，在 所述電流大致為O的時(shí)刻，導(dǎo)通所述第三開(kāi)關(guān)元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第一扼流圈和絕緣變壓器由 一個(gè)漏磁變壓器形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的絕緣型AODC轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第 一整流單元采用具有MOSFET的同步整流電路。
7. —種LED用直流電源裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器，作為該電源裝置的負(fù)載采 用直流點(diǎn)燈的LED負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明提供一種絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器以及使用該絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器的LED用直流電源裝置。本發(fā)明在將來(lái)自商用電源的輸入電流轉(zhuǎn)換為高頻而獲得直流電流的與商用電源絕緣的絕緣型AC-DC轉(zhuǎn)換器中，提高綜合效率且簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。作為第一轉(zhuǎn)換器，采用具有絕緣變壓器(T)的復(fù)諧振型半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器，作為第二轉(zhuǎn)換器，采用用于改善功率因數(shù)的升壓斬波電路。因此，通過(guò)復(fù)諧振動(dòng)作，即便增大開(kāi)關(guān)頻率也能抑制損耗的增大，而且由于是半橋電路，所以能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)元件等的低耐壓化，能夠提高綜合效率。此外，關(guān)于從輸出的電容器向升壓斬波電路的輸入，能夠獲得與電源電壓的全波整流波形大致相似的電壓，不需要跨越絕緣變壓器而設(shè)置的前饋電路，也不需要設(shè)置在轉(zhuǎn)換器的輸入一側(cè)的電解電容器，有利于小型、薄型化。
文檔編號(hào)H02M3/155GK101601182SQ20088000348
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者鹽濱英二, 西野博之 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社