專利名稱：Led電源和dc-dc轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED電源和DC-DC轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)在照明和信令應(yīng)用中變得越來越普遍，其中多個LED組成陣列， 并且被加電以發(fā)光。通常提供給LED陣列DC電流，其中所供應(yīng)電力量控制陣列亮度。在許多應(yīng)用中，希望例如在安裝人員可將LED陣列接地到大地的情況下保持LED陣列與輸入電源之間的電隔離。此外，希望避免LED電源的熱過度。因此，存在對于提供隔離以及針對過熱的自保護的改進的LED電源和DC-DC轉(zhuǎn)換器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
提供LED電源連同能夠用于操作LED陣列的自激振蕩DC-DC轉(zhuǎn)換器。電源包括輸入整流器，輸入整流器接收輸入AC電壓信號并且產(chǎn)生由DC-DC轉(zhuǎn)換器接收的初始DC電壓。 在一個實施例中，電源包括操作地耦合在輸入整流器與DC-DC轉(zhuǎn)換器之間的升壓轉(zhuǎn)換器， 升壓轉(zhuǎn)換器可具有控制電源的功率因數(shù)的功率因數(shù)校正控制器。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有隔離的電源側(cè)和負載側(cè)地連接以及自激振蕩逆變器和輸出整流器。逆變器與電源側(cè)地連接耦合， 直接或間接地從輸入整流器接收初始DC電壓，并且產(chǎn)生中間AC信號。輸出整流器與負載側(cè)地連接耦合，并且接收中間AC信號，從其中產(chǎn)生輸出DC電壓以便向LED陣列供應(yīng)電力。 DC-DC轉(zhuǎn)換器還可包括逆變器控制器，逆變器控制器至少部分基于所感測的被抽取的輸出功率來修改逆變器頻率以控制所供應(yīng)電力，其中在一些實施例中逆變器控制器與逆變器電隔離?？墒褂镁哂胁僮鞯伛詈系侥孀兤骺刂破鞑⑶矣赡孀兤骺刂破骺刂频囊淮卫@組以及控制逆變器開關(guān)頻率的二次繞組的控制變壓器來控制DC-DC轉(zhuǎn)換器。在一些實施例中，變壓器具有由具有與電源中的組件的最大工作溫度關(guān)聯(lián)的居里溫度的材料制成的鐵芯，其中控制變壓器在鐵芯溫度超過居里溫度時降低二次繞組的電感以防止電源過熱。


在以下詳細描述和附圖中陳述一個或更多示范實施例，附圖包括圖1是示出示范LED電源的示意圖，其中示范LED電源具有用于為LED陣列供電的自激振蕩隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器；圖2是示出示范自激振蕩隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器的細節(jié)的示意圖；以及圖3是示出具有鐵芯的示范控制變壓器的側(cè)視圖，其中鐵芯具有設(shè)置用于對圖1 和圖2的系統(tǒng)及DC-DC轉(zhuǎn)換器的熱保護的居里溫度Tc。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中相似參考標記通篇用于指示相似元件，并且其中各種特征不一定按規(guī)定比例繪制。圖1示出包括從AC輸入端104接收輸入電力的整流器110的LED電源102，其中整流器能夠是有源或無源的，或者備選地能夠在省略整流器的情況下提供給電源102DC輸入電力。整流器110具有向開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器120提供經(jīng)整流的DC電壓的輸出112，其中開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器120包括各種通過適當控制信號來操作的開關(guān)裝置 (未示出)。在一個實施例中，轉(zhuǎn)換器120是升壓轉(zhuǎn)換器，其中具有控制鎮(zhèn)流器102的功率因數(shù)的功率因數(shù)控制(PFC)組件121。在某些實施例中，可省略初始轉(zhuǎn)換器120，其中整流器(或外部DC電源)提供DC電壓122。LED電源102還包括自激振蕩隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器200，自激振蕩隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器 200由接收DC電壓122并且生成中間AC的逆變器210以及控制逆變器210的控制器220 來組成。逆變器210是被耦合以向輸出整流器230提供隔離的AC電力的變壓器。輸出整流器轉(zhuǎn)換中間AC，以便提供用于驅(qū)動LED陣列負載130的DC電力輸出202，其中LED陣列負載130可包括按照任何適當?shù)拇?lián)和/或并聯(lián)配置而布置的任何數(shù)量的LED 132。示范控制器220感測在輸出整流器230的一個或更多條件，并且相應(yīng)地有選擇地修改逆變器210 的操作。又參照圖2，示出自激振蕩隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器210的一實施例的進一步的細節(jié)。圖 2的示范DC-DC轉(zhuǎn)換器200可方便地在上述圖1的LED電源102中使用，并且可在其中要求隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換的任何系統(tǒng)中使用。如圖2所示，DC-DC轉(zhuǎn)換器200包括具有從升壓轉(zhuǎn)換器120或者其他前導(dǎo)DC電源接收DC電力的端子210a和210b的逆變器210。此外，逆變器210包括諧振電路213以及一對諧振控制的開關(guān)裝置Ql和Q2、在一個示例中為η型 M0SFET，但是可采用任何適當?shù)拈_關(guān)裝置。逆變器經(jīng)由端子210a和210b來接收DC輸入電壓，并且這個輸入DC由開關(guān)裝置Ql和Q2有選擇地開/關(guān)，其中開關(guān)裝置Ql和Q2串聯(lián)耦合在正電壓結(jié)點DC+與耦合到第一電路地GNDl的負結(jié)點之間。在操作中，開關(guān)Ql和Q2的選擇性開關(guān)進行操作以在逆變器輸出結(jié)點211處生成方波，該方波又激勵諧振電路213，由此驅(qū)動高頻總線212。轉(zhuǎn)換器200包括用于電力和控制隔離以及用于自激振蕩的變壓器。它們包括第一變壓器Tl，具有諧振電路213中的繞組TlA和輸出整流器電路230中的繞組TlB ；第二變壓器T2，具有與諧振電路213中的繞組TlA串聯(lián)的第一繞組T2A以及分別與第一和第二開關(guān)裝置Ql和Q2關(guān)聯(lián)的開關(guān)控制電路中的第二和第三繞組T2B和T2C ；以及第三變壓器T3， 具有控制器220中的第一繞組T3A以及與Ql和Q2關(guān)聯(lián)的開關(guān)控制電路中的第二和第三繞組BB和T3C。在操作中，第一變壓器Tl將AC電力從高頻總線212提供給輸出整流器230 的二次繞組T1B，并且來自TlB的二次電流經(jīng)過整流以便在端子20 和202b提供用于驅(qū)動 LED陣列130的輸出電力，其中電力與第一電路地GNDl隔離，其中，負輸出端子202b提供經(jīng)由第一變壓器Tl而與第一電路地GNDl隔離的輸出地GND2。第二變壓器的第一繞組T2A 作為諧振電路213中的一次繞組進行操作，以及二次繞組T2B和T2C連接在Ql和Q2的柵極驅(qū)動電路中，分別用于按照電路213的諧振的開關(guān)的振蕩起動。第三變壓器T3由控制器 220用于為轉(zhuǎn)換器200的閉環(huán)操作而有選擇地控制柵極驅(qū)動電路的電感，在一個示例中以便控制LED陣列輸出電流。高頻總線由逆變器210和諧振電路213在結(jié)點212處生成，其中諧振電路213包括諧振電感(例如串聯(lián)連接繞組TlA和T2A)以及包括在DC+與GNDl結(jié)點之間串聯(lián)連接的電容器Cl和C2的等效體的等效諧振電容，其中中心結(jié)點處于高頻總線212處。逆變器210還包括由分別與電容Cl和C2單獨并聯(lián)耦合的鉗位二極管Dl和D2所形成的鉗位電路。交替激活開關(guān)Ql和Q2，以便在公共逆變器輸出結(jié)點211提供幅度VDC/2的方波(例如跨端子 122a和122b的DC總線電壓的一半)。逆變器210的方波輸出激勵諧振電路213。柵極或控制線214、216包括用于分別向逆變器開關(guān)Ql和Q2的柵極提供控制信號的電阻Rl和R2。開關(guān)選通信號分別使用第一和第二柵極驅(qū)動電路221、222來生成，其中第一驅(qū)動電路221耦合在逆變器輸出結(jié)點211與第一電路結(jié)點218之間，并且第二驅(qū)動電路222耦合在電路地GNDl與結(jié)點216之間。驅(qū)動電路221和222分別包括第一和第二驅(qū)動電感器 T2B、T2C，它們是互耦合到諧振電路213的諧振電感器T2A的二次繞組，以便在驅(qū)動電感器 T2B和T2C中感應(yīng)與諧振電路213中的電流的瞬時變化率成比例的電壓，供逆變器210的自激振蕩操作。另外，驅(qū)動電路221和222包括串聯(lián)連接到相應(yīng)的第一和第二驅(qū)動電感器 T2B、T2C以及柵極控制線214、216的二次電感器T3B、T3C，其中控制器220能夠通過下列步驟來改變逆變器210的振蕩頻率通過控制經(jīng)過一次繞組T3A的電流來改變繞組BB和 T3C的電感。在操作中，柵極驅(qū)動電路221和222在第一個半周期將Ql保持在“導(dǎo)通”狀態(tài)并且在第二個半周期將開關(guān)Q2保持為“導(dǎo)通”，以便在輸出結(jié)點211生成用于激勵諧振電路213 的一般方波。在一個實施例中，開關(guān)裝置Ql和Q2的柵極-源極電壓Vgs由耦合在相應(yīng)的開關(guān)源與柵極控制線214、216之間的雙向電壓鉗Zl、Z2和Z3、Z4(例如背對背齊納二極管) 來限制。在本實施例中，單獨雙向電壓鉗Zl、Z2和^3、Z4與相應(yīng)的電感器BB和T3C合作以控制跨諧振電路213的電壓的基頻分量與諧振電感器T2A中的AC電流之間的相位角。為了啟動轉(zhuǎn)換器200，跨輸入端子12 和122b的串聯(lián)耦合電阻器R3、R4與電阻器 R6(耦合在逆變器輸出結(jié)點211與電路GNDl之間)合作以發(fā)起柵極驅(qū)動電路221、222的再生操作。另外，逆變器開關(guān)控制電路包括分別與繞組T3B、T3C串聯(lián)耦合的電容器C3、C4。 在施加DC電力時，經(jīng)由R3、R4和R6從正DC輸入對C3無電。在這個時間期間，電阻器R5 使電容器C4旁路以便防止C4充電，并且由此防止同時激活Ql和Q2。由于C3兩端的電壓最初為零，所以由于對電容器C3的充電的較長時間常數(shù)，串聯(lián)連接的電感器DB和BB充當短路。一旦C3充電到Ql的Vgs的閾值電壓(例如，在一個實施例中為2-3伏)，Q1導(dǎo)通并且小偏流流經(jīng)Q1。這個電流在公共漏極使Ql偏置。A類放大器配置具有充分增益，以便允許諧振電路213和柵極控制電路221的組合以產(chǎn)生再生動作，從而在包括C3、T!3B和T2B 的網(wǎng)絡(luò)的高于諧振電路213的自然共振頻率的共振頻率處或附近開始逆變器210的振蕩。 因此，在高頻總線結(jié)點212所看到的諧振電壓滯后于結(jié)點211處的逆變器輸出電壓的基頻， 由此便于逆變器210的軟開關(guān)(soft-switch)操作。因此，逆變器210在啟動時以線性模式開始工作，然后轉(zhuǎn)變?yōu)镈類開關(guān)模式。在LED電源102電路的穩(wěn)態(tài)操作期間，逆變器輸出結(jié)點211處的方波電壓的幅度大約為正極端子12 的電壓的一半(例如Vdc/2)，并且C3兩端的初始偏壓下降。在所示逆變器中，包括電容器C3和電感器T3B的第一網(wǎng)絡(luò)224以及包括電容器C4和電感器T3C 的第二網(wǎng)絡(luò)2 與高于第一和第二網(wǎng)絡(luò)224、226的共振頻率的工作頻率是等效感應(yīng)的。在穩(wěn)態(tài)振蕩操作中，這引起柵極電路的相移，以便允許流經(jīng)電感器T2A的電流滯后于逆變器輸出結(jié)點211處產(chǎn)生的電壓的基頻，因而便于穩(wěn)態(tài)操作期間的逆變器210的軟開關(guān)。在一個實施例中，逆變器210的輸出電壓由串聯(lián)連接的鉗位二極管D1、D2來鉗位，以便限制電容器Cl和C2所經(jīng)歷的高電壓。隨著結(jié)點211處的逆變器輸出電壓增加，鉗位二極管Dl、D2 開始進行鉗制，從而防止電容器Cl和C2兩端的電壓改變符號，并且將輸出電壓限制到防止對逆變器210的組件的熱損壞的值。因此，在穩(wěn)態(tài)操作中，逆變器在公共結(jié)點211處提供高頻總線，同時保持Ql和Q2 的軟開關(guān)條件。流經(jīng)諧振電路213的一次繞組TlA的高頻電流經(jīng)變壓器耦合到二次繞組 TlB, 二次繞組TlB驅(qū)動包括輸出整流器230中的二極管D7、D8、D9和DlO的無源全波整流器橋。能夠使用其他形式的輸出整流器，包括有源或無源、全波或半波整流器、帶有或沒有濾波組件。示范輸出整流器230包括可操作以平滑來自二極管橋D7-D10的經(jīng)整流的DC電壓的輸出濾波器電容C8，并且所產(chǎn)生DC輸出電壓在整流器輸出端子20 和202b來提供， 其中負極輸出端子202b形成輸出地GND2，如圖2所示。輸出整流器230還包括耦合在整流器D7-D10的下支路與負極輸出端子202b之間的讀出電阻R11，其中Rll兩端的電壓與提供給連接到輸出端子202的LED陣列130(或其他負載)的DC電流成比例。控制器電路220感測這個負載電流信號，并且進行操作以通過改變?nèi)卫@組 (tertiary winding) T3A所經(jīng)歷的負載，來改變/控制逆變器繞組BB和T3C的電感并且因此改變逆變器210的工作頻率。具體來說，隨著逆變器210的頻率降低，提供給LED的輸出電流(經(jīng)由電阻器Rll所感測)將增加，反過來也是一樣。此外，逆變器頻率隨T3A的降低負載而降低。因此，圖2的示范控制器220進行操作以增加或降低T3A上的負載，從而分別降低或升高LED電流?？刂破?20包括運算放大器(OP-AMP)Ul，其中具有耦合到輸出地 GND2的非反相輸入端以及經(jīng)由電阻器RlO從輸出整流器230接收LED電流感測信號的反相輸入端。電阻器R9和RlO基于由使用齊納Z8和電容C6所形成的穩(wěn)定的旁路調(diào)節(jié)器設(shè)置的電平向非反相輸入端提供參考，并且R9處的穩(wěn)定的參考結(jié)點經(jīng)由電阻器R8連接到與三次繞組T3A耦合的全橋整流器D3-D6的上端子。齊納Z6耦合于橋D3-D6，并且橋的負載由與齊納Z7串聯(lián)連接于橋輸出的MOSFET Q3來控制。放大器Ul驅(qū)動Q3的柵極，以便經(jīng)由連接在放大器輸出端與反相輸入端之間的積分器反饋電容C7和電阻器R7來執(zhí)行比例積分(PI)控制，從而降低所建立的參考電平與來自輸出整流器230的LED電流感測信號之間的任何差。一般來說，閉環(huán)控制器220因而增加負載(增加到Q3的選通信號)，以便降低變壓器繞組BB和T3C的電感，由此當所感測 LED電流電平高于參考電平時增加逆變器頻率并且因而降低LED輸出電流，而當所感測LED 電流電平低于參考電平時執(zhí)行相反操作。所示實施例示出一個示范控制器220，但是其中修改三次繞組T3A的負載以控制整流器230的輸出的其他實施例是可能的。因此，將變壓器Tl用于對輸出負載的隔離電力傳輸，連同經(jīng)由T3的變壓器繞組的隔離控制以及使用經(jīng)由T2耦合的諧振電路213和柵極驅(qū)動電路的自激振蕩操作，DC-DC轉(zhuǎn)換器200提供電隔離的逆變器輸入和整流器輸出電路210、230。在一個實施例中，逆變器210在端子122處提供有大約450伏的輸入DC總線電平，并且以大約63伏的標稱電壓來驅(qū)動LED陣列，其中逆變器頻率在大約120-160kHz的范圍之內(nèi)控制。在這個示例中，可使用如下示范組件和值R1和R2 10 Ω ；R3和R4 2ΜΩ ；R5 IOOQk ；R6 IM Ω ；R7 100 Ω ；R8 IOkQ ；R9 143k Ω ；RlO 20k Ω ；Rl 0. 1 Ω ；Cl 禾口 C2 6. 8nF ； C3 禾口 C4 3. 3nF ；C5 InF ;C6 禾口 C7 1 μ F ;C8 2x47 μ F ；TlA 2mH ； T IB 320 μ H ；T2A 150μ H ； Τ2Β 和 T2C 1. 0μ H ；Τ3Α ImH ;Τ3Β 和 T3C 500yH;DlfPD2 EDlF ；D3-D6 1N4148 ;Z1 和 DTZM52399. IV ；Z2 和 Z4 TZM525020V ；Z6 TZM526251V ；Z7 TZM52315. IV ；Z8 2. 5V ；Ql 和 Q2 BSS165 ；Q3 BSS138;以及Ul LMV931。通過使用隔離變壓器Tl和T3，所安裝LED陣列能夠在需要時使其負極端子連接到大地，并且這與逆變器210的供電干線和電路地完全隔離， 而無需用于隔離的獨立電源。此外，逆變器210的自激振蕩特征允許穩(wěn)健啟動和穩(wěn)態(tài)操作， 而無需脈寬調(diào)制(PWM)或頻率控制器。又參照圖3，DC-DC轉(zhuǎn)換器還可包括如上所述加入隔離控制配置中的整體熱保護。 在某些實施例中，變壓器T3具有鐵磁芯300，其中居里溫度Tc設(shè)置在與DC-DC轉(zhuǎn)換器200 的預(yù)期熱停機安全等級對應(yīng)的溫度閾值等級。例如，閾值等級可設(shè)置成100攝氏度或125 攝氏度或者與在其之上轉(zhuǎn)換器200的一個或更多組件可受到熱故障或降級的極限對應(yīng)的其他等級。在本實施例中，一旦T3的鐵芯的溫度超過閾值Tc，則鐵芯材料變?yōu)轫槾判缘模?并且逆變器柵極控制電路繞組BB和T3C的電感因居里效應(yīng)而降低，由此增加逆變器頻率。 這會降低輸出功率級，從而又降低T3的溫度，并且閉環(huán)控制將穩(wěn)定在足以防止DC-DC轉(zhuǎn)換器200的熱降級的降低的功率操作點。因此，甚至在高環(huán)境溫度操作條件下，本實施例中的 DC-DC轉(zhuǎn)換器200也提供熱自保護。上述示例只是說明本公開的各個方面的若干可能實施例，其中等效變更和/或修改將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀和理解本說明書及附圖時將會想到的。具體關(guān)于由上述組件(部件、裝置、系統(tǒng)、電路等等)所執(zhí)行的各種功能，除非另加說明，否則用于描述這類組件的術(shù)語(包括提到“部件”)預(yù)計對應(yīng)于諸如硬件、軟件之類的任何組件或者它們的組合， 執(zhí)行所述組件的指定功能(即，是功能等效的)，即使與執(zhí)行本公開的所示實現(xiàn)的功能的所公開結(jié)構(gòu)不是結(jié)構(gòu)等效的。另外，雖然可能僅針對若干實現(xiàn)其中之一示出和/或描述了本公開的具體特征，但是，這種特征可與對于任何給定或特定應(yīng)用可能是預(yù)期或有利的其他實現(xiàn)的一個或更多其他特征相結(jié)合。此外，除非另加說明，否則提到單數(shù)組件或項預(yù)計包含兩個或更多這類組件或項。另外，在術(shù)語“包括”、“具有”、“帶有”或者其變體用于詳細描述和/或權(quán)利要求書的方面，這類術(shù)語預(yù)計包含在內(nèi)，其方式與術(shù)語“包含”相似。參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。顯而易見，通過閱讀和理解前面的詳細描述，修改和變更將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會想到的。預(yù)計本發(fā)明被理解為包括所有這類修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于操作一個或更多LED的LED陣列的LED電源，所述電源包括 輸入整流器，可操作以接收輸入AC電壓信號，并且生成初始DC電壓；以及DC-DC轉(zhuǎn)換器，操作上耦合到所述輸入整流器以接收所述初始DC電壓，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器包括電源側(cè)地連接，與所述電源側(cè)地電隔離的負載側(cè)地連接，自激振蕩逆變器，操作上耦合到所述電源側(cè)地連接，并且接收所述初始DC電壓，所述逆變器可操作以產(chǎn)生中間AC信號，以及輸出整流器，操作上耦合以從所述逆變器接收所述中間AC信號，并且與所述負載側(cè)地連接耦合，所述輸出整流器可操作以產(chǎn)生輸出DC電壓，以便對所述LED陣列供應(yīng)電力。
2.如權(quán)利要求1所述的LED電源，還包括操作上耦合在所述輸入整流器與所述DC-DC 轉(zhuǎn)換器之間的升壓轉(zhuǎn)換器，所述升壓轉(zhuǎn)換器從所述輸入整流器接收所述初始DC電壓，并且放大所述初始DC電壓以提供中間DC電壓，所述逆變器轉(zhuǎn)換所述中間DC電壓以產(chǎn)生所述中間AC信號。
3.如權(quán)利要求2所述的LED電源，其中，所述升壓轉(zhuǎn)換器還包括控制所述電源的功率因數(shù)的功率因數(shù)校正控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的LED電源，其中，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器還包括逆變器控制器，操作上耦合到所述逆變器，以便至少部分基于所感測的由所述LED陣列抽取的功率來修改所述逆變器的開關(guān)頻率，控制所述中間AC信號的頻率以控制提供給所述LED陣列的電力。
5.如權(quán)利要求4所述的LED電源，其中，所述逆變器控制器與所述逆變器電隔離。
6.如權(quán)利要求4所述的LED電源，其中，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器還包括控制變壓器，所述控制變壓器包括一次繞組，操作上耦合到所述逆變器控制器并且由其來控制； 二次繞組，可操作以控制所述逆變器的開關(guān)頻率；以及操作上耦合到所述一次繞組和所述二次繞組的鐵芯，所述鐵芯包括具有與所述電源中的組件的最大工作結(jié)溫度關(guān)聯(lián)的居里溫度的鐵芯材料，可操作以在所述鐵芯的溫度超過所述鐵芯的居里溫度時變?yōu)轫槾判缘??？刂谱儔浩骺刹僮饕越档退龆卫@組的電感，以便降低提供給所述LED陣列的所述電力，從而防止所述電源的組件過熱。
7.如權(quán)利要求4所述的LED電源，其中，所述逆變器還包括 諧振電路，生成振蕩信號，包括諧振電感和諧振電容；第一和第二開關(guān)，操作上共同連接在公共結(jié)點，以便接收確定所述第一和第二開關(guān)的開關(guān)速率的所述振蕩信號；控制所述第一開關(guān)的第一柵極控制電路，所述第一柵極控制電路包括操作上連接在所述第一和第二開關(guān)的接點與所述第一開關(guān)的柵極之間的電感并且耦合到所述諧振電感；以及控制所述第二開關(guān)的第二柵極控制電路，所述第二柵極控制電路包括操作上連接在所述電源側(cè)地連接與所述第二開關(guān)的柵極之間的電感并且耦合到所述諧振電感； 其中所述第一和第二開關(guān)在所述諧振電路中感應(yīng)AC電流。
8.如權(quán)利要求1所述的LED電源，其中，所述逆變器還包括 反饋變壓器，包括一次繞組，以及第一和第二二次繞組，操作上連接到所述反饋變壓器的所述一次繞組； 諧振電路，包括信號-中心電容，操作上連接到所述初始DC電壓的正軌跡線， 中心-地電容，操作上連接在所述信號-中心電容與所述電源側(cè)地連接之間，以及組成所述反饋變壓器的一次繞組的電感，操作上連接到所述信號-中心電容和所述中心-地電容的接點；第一柵極控制電路，包括組成所述反饋變壓器的第一二次繞組的電感，操作上連接到所述諧振電路的電感， 操作上連接到所述第一柵極控制電路的電感的電容，以及操作上連接到所述第一柵極驅(qū)動電路的電容的電阻； 第二柵極控制電路，包括組成所述反饋變壓器的第二二次繞組的電感，操作上連接到所述電源側(cè)地連接， 操作上并聯(lián)連接到所述第二柵極控制電路的電感的電容和電阻，以及操作上連接到所述第二柵極驅(qū)動電路的并聯(lián)電容-電阻的電阻；以及第一和第二開關(guān)，操作上串聯(lián)連接在所述DC電壓的正軌跡線與所述電源側(cè)地連接之間，并且所述第一和第二開關(guān)的接點連接到所述諧振電路的電感，所述第一和第二開關(guān)分別由所述第一和第二柵極控制電路來控制；其中所述反饋變壓器的一次繞組在所述第一和第二柵極控制電路的電感中感應(yīng)與所述諧振電路中的電流的瞬時變化率成比例的電壓，所述第一和第二柵極控制電路交替開/ 關(guān)進行操作以激勵所述諧振電路的所述第一和第二開關(guān)。
9.一種隔離自激振蕩DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括 電源側(cè)地連接；與所述電源側(cè)地連接電隔離的負載側(cè)地連接；自激振蕩逆變器，操作上耦合到所述電源側(cè)地連接，并且接收所述初始DC電壓，所述逆變器可操作以產(chǎn)生中間AC信號；以及輸出整流器，操作上耦合以從所述逆變器接收所述中間AC信號，并且與所述負載側(cè)地連接耦合，所述輸出整流器可操作以產(chǎn)生輸出DC電壓，以便對負載供應(yīng)電力。
10.如權(quán)利要求9所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，還包括逆變器控制器，所述逆變器控制器操作上耦合到所述逆變器，以便至少部分基于所感測的由所述負載抽取的功率來修改所述逆變器的開關(guān)頻率，控制所述中間AC信號的頻率以控制提供給負載的電力。
11.如權(quán)利要求9所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中，所述逆變器控制器與所述逆變器電隔離。
12.如權(quán)利要求9所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，還包括控制變壓器，包括 一次繞組，操作上耦合到所述逆變器控制器并且由其來控制； 二次繞組，可操作以控制所述逆變器的開關(guān)頻率；以及操作上耦合到所述一次繞組和所述二次繞組的鐵芯，所述鐵芯包括具有與所述電源中的至少一個組件的最大工作結(jié)溫度關(guān)聯(lián)的居里溫度的鐵芯材料，所述鐵芯可操作以在所述鐵芯的溫度超過所述鐵芯的居里溫度時變?yōu)轫槾判缘?；控制變壓器可操作以降低所述二次繞組的電感，以便降低提供給所述LED陣列的所述電力，從而防止所述電源的組件過熱。
13.如權(quán)利要求9所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，還包括 諧振電路，生成振蕩信號，包括諧振電感和諧振電容；第一和第二開關(guān)，操作上共同連接在公共結(jié)點，以便接收確定所述第一和第二開關(guān)的開關(guān)速率的所述振蕩信號；控制所述第一開關(guān)的第一柵極控制電路，所述第一柵極控制電路包括操作上連接在所述第一和第二開關(guān)的接點與所述第一開關(guān)的柵極之間并且耦合到所述諧振電感的電感； 以及控制所述第二開關(guān)的第二柵極控制電路，所述第二柵極控制電路包括操作上連接在所述電源側(cè)地連接與所述第二開關(guān)的柵極之間并且耦合到所述諧振電感的電感； 其中所述第一和第二開關(guān)在所述諧振電路中感應(yīng)AC電流。
14.一種自激振蕩DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括接收所述初始DC電壓的自激振蕩逆變器，所述逆變器可操作以產(chǎn)生中間AC信號， 輸出整流器，操作上耦合以從所述逆變器接收所述中間AC信號，所述輸出整流器可操作以產(chǎn)生輸出DC電壓，以便對負載供應(yīng)電力；以及控制變壓器，包括一次繞組，操作上耦合到所述逆變器控制器并且由其來控制； 二次繞組，可操作以控制所述逆變器的開關(guān)頻率；以及操作上耦合到所述一次繞組和所述二次繞組的鐵芯，所述鐵芯包括具有與所述逆變器中的至少一個組件的最大工作結(jié)溫度關(guān)聯(lián)的居里溫度的鐵芯材料，并且可操作以在所述鐵芯的溫度超過所述鐵芯的居里溫度時變?yōu)轫槾判缘?；控制變壓器可操作以降低所述二次繞組的電感，以便降低提供給所述LED陣列的所述電力，從而防止所述電源的組件過熱。
15.如權(quán)利要求14所述的自激振蕩DC-DC轉(zhuǎn)換器，還包括逆變器控制器，所述逆變器控制器操作上耦合到所述逆變器，以便至少部分基于所感測的由所述LED陣列抽取的功率來修改所述逆變器的開關(guān)頻率，控制所述中間AC信號的頻率以控制提供給所述LED陣列的電力。
16.如權(quán)利要求14所述的自激振蕩DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中，所述逆變器還包括 諧振電路，生成振蕩信號，包括諧振電感和諧振電容；第一和第二開關(guān)，操作上共同連接在公共結(jié)點，以便接收確定所述第一和第二開關(guān)的開關(guān)速率的所述振蕩信號；控制所述第一開關(guān)的第一柵極控制電路，所述第一柵極控制電路包括操作上連接在所述第一和第二開關(guān)的接點與所述第一開關(guān)的柵極之間的電感并且耦合到所述諧振電感；以及控制所述第二開關(guān)的第二柵極控制電路，所述第二柵極控制電路包括操作上連接在所述電源側(cè)地連接與所述第二開關(guān)的柵極之間的電感并且耦合到所述諧振電感； 其中所述第一和第二開關(guān)在所述諧振電路中感應(yīng)AC電流。
全文摘要
因此，提供隔離的LED電源和DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器包括驅(qū)動輸出整流器以操作一個或更多LED的LED陣列的自激振蕩逆變器。其中所述逆變器使用具有使居里溫度設(shè)置成一個或更多電源組件的最大工作溫度的鐵芯的控制變壓器，來降低逆變器振蕩電路中的二次繞組的電感，從而降低提供給負載的電力，以便防止逆變器過熱。
文檔編號H02M1/42GK102460920SQ201080025850
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者L·R·內(nèi)羅涅 申請人:通用電氣公司