用于驅(qū)動(dòng)led燈的電源電路和供電方法及回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路和供電方法。該電源電路通過(guò)采用DCM-DCM且由AC-DC變換器構(gòu)成。而且，該電源電路采用填谷電路來(lái)減小輸出電流的紋波，并采用DCM-DCM來(lái)穩(wěn)定鏈電壓，從而實(shí)現(xiàn)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的功率因數(shù)校正電路。因而，可改善回掃變換器的輸入電壓，并可應(yīng)用高反向電壓。
【專利說(shuō)明】用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路和供電方法及回掃變壓器的初 級(jí)側(cè)控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路、用于 通過(guò)使用填谷電路為L(zhǎng)ED燈供電的方法以及執(zhí)行直流-直流變換的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控 制電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 最近，為了改善資源枯竭和環(huán)境問(wèn)題，用于提高電氣設(shè)備效率的各種方法受到關(guān) 注。
[0003] 在照明領(lǐng)域中，出于能量非效率性，使用熒光燈或水銀燈的現(xiàn)有的照明裝置正在 被LED燈替代。為了提高能量效率，LED燈需要具有高功率因數(shù)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，用于驅(qū)動(dòng)LED燈的傳統(tǒng)的AC-DC變換器可具有采用升壓變 換器和回掃變換器的二級(jí)結(jié)構(gòu)（Two-stage structure)構(gòu)成。升壓變換器是為了功率因數(shù) 校正而提供的，并且回掃變換器是為了直流-直流變換而提供的。
[0005] 具有上述二級(jí)結(jié)構(gòu)的AC-DC變換器根據(jù)各個(gè)步驟需要有源元件和控制回路。艮P， 由于二級(jí)結(jié)構(gòu)，上述AC-DC變換器要求使用大量的電路元件。因此，具有上述二級(jí)結(jié)構(gòu)的 AC-DC變換器在設(shè)計(jì)或成本方面并不適合于如室內(nèi)電燈的低功率應(yīng)用。
[0006] 為了解決上述問(wèn)題，可提出采用鏈電容器（link capacitor)的、具有單級(jí)結(jié)構(gòu) (Single-stage structure)的AC-DC變換器的使用。在單級(jí)結(jié)構(gòu)的AC-DC變換器中，可提 供一個(gè)控制器并且可減少所需電路元件的數(shù)目。因此，可以推薦將上述單級(jí)結(jié)構(gòu)的AC-DC 變換器應(yīng)用到如室內(nèi)電燈的低功率應(yīng)用。
[0007] 然而，上述單級(jí)結(jié)構(gòu)的AC-DC變換器在減小輸入電壓的紋波的能力方面不如二級(jí) 結(jié)構(gòu)的AC-DC變換器。因此，當(dāng)將上述單級(jí)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)變換器應(yīng)用到低功率應(yīng)用以驅(qū)動(dòng)LED 燈時(shí)，存在發(fā)生閃爍并引起顏色變化的問(wèn)題。
[0008] 單級(jí)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)變換器的上述問(wèn)題可通過(guò)使用具有大電容的鏈電容器來(lái)解決。然 而，為了使電容器具有大電容，不得不增大電容器的尺寸。因此，為了實(shí)現(xiàn)低功率應(yīng)用而采 用大尺寸的電容器來(lái)配置AC-DC變換器并不是優(yōu)選的。
[0009] 另外，待被采用到低功率應(yīng)用的AC-DC變換器還應(yīng)考慮能夠減小輸出電流的紋波 的方法。
[0010] 公開
[0011] 技術(shù)問(wèn)題
[0012] 本發(fā)明的目的在于，提供能夠通過(guò)采用填谷電路（Valley Fill Circuit)來(lái)減小 輸出電流的紋波的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路、供電方法以及回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電 路。
[0013] 此外，本發(fā)明的另一目的在于，提供能夠通過(guò)采用斷續(xù)導(dǎo)通模式（Discontinuous Conduction Mode ;在下文中稱為"DCM"）-DCM來(lái)構(gòu)成簡(jiǎn)單的電路并且能夠使鏈電壓穩(wěn)定的 用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路、供電方法以及回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路。
[0014] 此外，本發(fā)明的又一目的在于，提供紋波在具有由升壓功率因數(shù)校正變換器和回 掃變換器構(gòu)成的二級(jí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)能夠減小回掃變壓器的輸入電壓的紋波的用于驅(qū)動(dòng)LE D 燈的電源電路、供電方法以及回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路。
[0015] 此外，本發(fā)明的又一目的在于，提供能夠使用具有大電感的升壓電感器并且能夠 應(yīng)用高反向電壓的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路、供電方法以及回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電 路。
[0016] 技術(shù)方案
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路包括：整流電路，輸出整流電壓；升壓電 感器，輸出與上述整流電壓相對(duì)應(yīng)的升壓電流；回掃變壓器，從次級(jí)側(cè)輸出與初級(jí)側(cè)的輸入 電流相對(duì)應(yīng)的輸出電流；切換電路，根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以控制上述回掃變壓器的上 述初級(jí)側(cè)的上述輸入電流的流動(dòng)；填谷電路，根據(jù)上述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：通 過(guò)累積在上述填谷電路中的能量向上述回掃變壓器提供上述輸入電流、以及使用上述升壓 電流將上述能量累積在上述填谷電路中；以及升壓切換電路，根據(jù)上述切換電路的切換，選 擇性地執(zhí)行：將用于增大上述升壓電流的路徑提供給上述升壓電感器、以及將通過(guò)累積在 上述填谷電路中的能量來(lái)提供上述輸入電流的路徑提供給上述回掃變壓器的上述初級(jí)側(cè)。
[0018] 此外，根據(jù)本發(fā)明的電源電路包括：升壓功率因數(shù)校正變換器，以第一斷續(xù)導(dǎo)通模 式對(duì)整流電壓執(zhí)行第一功率因數(shù)校正并且提供用于形成鏈電壓的升壓電流；以及回掃直 流-直流變換器，以第二斷續(xù)導(dǎo)通模式對(duì)通過(guò)上述升壓電流形成的上述鏈電壓執(zhí)行第二功 率因數(shù)校正，其中上述回掃直流-直流變換器包括回掃變壓器、切換電路、填谷電路和升壓 切換電路，其中，上述回掃變壓器感應(yīng)初級(jí)側(cè)的輸入電流并且從次級(jí)側(cè)輸出輸出電流，上述 切換電路根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以控制上述回掃變壓器的上述初級(jí)側(cè)的上述輸入電流 的流動(dòng)，上述填谷電路根據(jù)上述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：通過(guò)累積在上述填谷電路 中的能量向上述回掃變壓器提供上述輸入電流、和使用上述升壓電流將上述能量累積在上 述填谷電路中，并且上述升壓切換電路根據(jù)上述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：將用于增 大上述升壓電流的路徑提供給上述升壓電感器、和將通過(guò)累積在上述填谷電路中的上述能 量提供上述輸入電流的路徑提供給上述回掃變壓器的上述初級(jí)側(cè)。
[0019] 此外，根據(jù)本發(fā)明的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，作為向執(zhí)行直流-直流變換 的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)提供輸入電流的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，其包括：升壓功率 因數(shù)校正變換器，提供對(duì)應(yīng)于整流電壓的升壓電流；切換電路，根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以 控制上述回掃變壓器的上述初級(jí)側(cè)的上述輸入電流的流動(dòng)；填谷電路，根據(jù)上述切換電路 的切換，選擇性地執(zhí)行通過(guò)累積在上述填谷電路內(nèi)部的能量向上述回掃變壓器提供上述輸 入電流、以及使用上述升壓電流將上述能量累積在上述填谷電路內(nèi)部；以及升壓切換電路， 根據(jù)上述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行將用于增大上述升壓電流的路徑提供給上述升壓 電感器、以及將通過(guò)累積在上述填谷電路中的上述能量提供上述輸入電流的路徑提供給上 述回掃變壓器的上述初級(jí)側(cè)。
[0020] 另外，根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的供電方法包括以下步驟：提供升壓電流，其 中上述升壓電流是升壓功率因數(shù)校正變換器以第一斷續(xù)導(dǎo)通模式對(duì)整流電壓執(zhí)行第一功 率因數(shù)校正而獲得的；導(dǎo)通連接至回掃變壓器的初級(jí)側(cè)的切換電路；根據(jù)上述切換電路的 導(dǎo)通，使填谷電路中的一對(duì)電容器等效并聯(lián)連接，并且通過(guò)使用累積在上述一對(duì)電容器中 的能量向上述回掃變壓器的初級(jí)側(cè)提供輸入電壓；根據(jù)上述切換電路的導(dǎo)通，形成用于累 積上述升壓功率因數(shù)校正變換器的上述升壓電流的路徑；關(guān)斷上述切換電路；以及根據(jù)上 述切換電路的關(guān)斷，使上述填谷電路中的上述一對(duì)電容器等效串聯(lián)連接，并且通過(guò)上述升 壓電流將上述能量累積在上述一對(duì)電容器中。
[0021] 有益效果
[0022] 因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)填谷電路減小存在于升壓功率因數(shù)校正變換器的輸 出中的紋波分量并且向回掃變換器的初級(jí)側(cè)提供紋波被減小的輸出電壓，所以具有減小回 掃變換器的輸出電流的紋波的效果。
[0023] 此外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)采用DCM-DCM，能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)電路并具有使得鏈電壓穩(wěn) 定的效果。
[0024] 此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠使用具有大電感的升壓電感器，能夠應(yīng)用高反向電壓，并 且具有分散電容器電壓應(yīng)力的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路的優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖。
[0026] 圖2至圖6是以各個(gè)模式區(qū)分開圖1的實(shí)施方式的操作并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明的電路 圖。
[0027] 圖7是圖1的實(shí)施方式的波形圖。
[0028] 圖8是考慮到設(shè)計(jì)點(diǎn)的電壓的波形圖。
[0029] 圖9是示出用于根據(jù)本發(fā)明的變換器的整個(gè)設(shè)計(jì)流程的流程圖。
[0030] 圖10至圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的波形圖。
[0031] 用于發(fā)明的模式
[0032] 下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。在本說(shuō)明書及權(quán)利要 求書的范圍內(nèi)所使用的措辭不應(yīng)解釋成受限于通用或詞典中所記載的含義，而是應(yīng)解釋成 符合本發(fā)明的技術(shù)事項(xiàng)的含義或概念。
[0033] 本說(shuō)明書中記載的實(shí)施方式和附圖中所示的配置僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式， 其并非限定本發(fā)明的技術(shù)思想，因此可以存在有在本申請(qǐng)的基礎(chǔ)上能夠用于替代其的多種 等同物和變型例。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式可具有如圖1所示的配置。圖1的實(shí)施方式大致具有二級(jí) 結(jié)構(gòu)，該二級(jí)結(jié)構(gòu)包括升壓功率因數(shù)校正變換器和回掃直流-直流變換器，其中，升壓功率 因數(shù)校正變換器以第一 DCM執(zhí)行第一功率因數(shù)校正并提供升壓電流ILB，回掃直流-直流變 換器以第二DCM執(zhí)行第二功率因數(shù)校正。
[0035] 此處，升壓功率因數(shù)校正變換器包括整流電路和升壓電感器Lboost，其中，整流電 路輸出整流電壓，升壓電感器Lboost接收整流電路的輸出并提供升壓電流ILB。
[0036] 上述整流電路包括交流電源Vac、濾波電感器Lf、濾波電容器Cf、橋式二極管DB1、 DB2、DB3、DB4和輸入電容器Cin，其中，濾波電感器Lf串聯(lián)連接至交流電源V a。，濾波電容器 Cf并聯(lián)連接至彼此串聯(lián)連接的交流電源Vac和濾波電感器Lf，橋式二極管DB1、DB2、DB3、 DB4配置成對(duì)交流電源V ac的正弦波輸出進(jìn)行全波整流，輸入電容器Cin施加有橋式二極管 DB1、DB2、DB3、DB4 的輸出。
[0037] 此外，回掃直流-直流變換器具有包括回掃變壓器10、切換電路Ml、填谷電路和升 壓切換電路的配置。
[0038] 此處，回掃變壓器10被配置成通過(guò)回掃操作將電流供給到初級(jí)側(cè)LM，并且從次級(jí) 側(cè)輸出由初級(jí)側(cè)LM的電流所感應(yīng)的電流，從而執(zhí)行直流-直流變換?；貟咦儔浩?0還可 包括輸出二極管Do和輸出電容器Co,其中，輸出二極管Do施加有次級(jí)側(cè)的輸出電流，輸出 電容器Co施加有輸出電壓Vo。在圖1中，與輸出電容器Co并聯(lián)連接的電阻器Ro表示作為 負(fù)載的LED燈。
[0039] 此外，回掃變壓器10可為反轉(zhuǎn)式，并且反轉(zhuǎn)式的回掃變壓器10是指在與初級(jí)側(cè)的 電流流動(dòng)相反的方向上電流被感應(yīng)到次級(jí)側(cè)的變壓器。
[0040] 此外，回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間的匝數(shù)比可定義為n: 1 (此處，η為自 然數(shù)）。
[0041] 另外，切換電路Ml可包括連接至回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)LM的NMOS晶體管。當(dāng) 施加了脈沖寬度調(diào)制信號(hào)（即，具有預(yù)定占空比的脈沖信號(hào)）作為柵極信號(hào)Ggate Sigjj 換電路Ml執(zhí)行切換操作。在圖1中，與切換電路Ml并聯(lián)連接的二極管Dos用于防止由寄 生電流造成的反向電流，并且電容器Cos接收切換電路Ml的兩個(gè)端子之間的電壓V ds，并充 電有基于寄生電流的能量。
[0042] 此外，升壓切換電路在升壓電感器Lboost處包括并聯(lián)連接的二極管Dl、D2。二極 管Dl以正向方向連接至上述填谷電路與回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的一個(gè)端部相連接的 節(jié)點(diǎn)，二極管D2以正向方向連接至回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm與切換電路Ml之間的節(jié)點(diǎn)。 [0043] 具有上述配置的升壓切換電路選擇性地提供以下路徑，即，包括升壓電感器 Lboost和切換電路Ml以增大升壓電感器Lboost的升壓電流L的路徑，以及將升壓電流 傳輸至填谷電路的電容器Ccfl、Cvf2的路徑。如上所述，升壓切換電路的操作是根據(jù)切換 電路Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。
[0044] 此外，填谷電路包括一對(duì)電容器Cvf 1、Cvf2和三個(gè)二極管Dvf 1、Dvf2、Dvf3。
[0045] 在填谷電路中，二極管Dvfl和電容器Cvf2并聯(lián)連接到回掃變壓器10的一個(gè)端 部，并且電容器Cvfl串聯(lián)連接到二極管Dvfl。此處，二極管Dvfl被配置成允許正向電流從 電容器Cvf 1流至回掃變壓器10。另外，二極管Dvf3被配置成允許正向電流從接地端流至 電容器Cvf2。另外，二極管Dvf2被配置成允許正向電流從電容器Cvf2流至電容器Cvfl。
[0046] 根據(jù)上述配置，填谷電路提供對(duì)應(yīng)于切換電路Ml的導(dǎo)通狀態(tài)的、供等效并聯(lián)連接 的一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2向初級(jí)側(cè)Lm供給回掃變壓器10的輸入電壓的路徑，或者提供對(duì) 應(yīng)于切換電路Ml的關(guān)斷狀態(tài)的、供升壓電感器Lboost的升壓電流L傳輸至等效串聯(lián)連接 的一對(duì)電容器Cvf l、Cvf2的路徑。換言之，填谷電路根據(jù)切換電路Ml的切換狀態(tài)選擇性地 執(zhí)行以下操作，即將累積在一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2中的能量供給至回掃變壓器10的操作以 及使用升壓電流L將能量累積在一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2中的操作。
[0047] 在上述圖1中，L表示流經(jīng)升壓電感器Lboost的升壓電流，Ida表示流經(jīng)二極管Dl 的電流，Iph表示被引導(dǎo)至回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的電流,Vlink(Vis)表示鏈電壓（link voltage)，V evfl表示施加在電容器Cvfl上的電壓，Vevf2表示施加在電容器Cvf2上的電壓， Vds表不施加在電容器Cos上的電壓，Vo表不施加在負(fù)載Ro或電容器Co上的回掃變壓器10 的輸出電壓。此處，鏈電壓Vlink表示在連接至二極管Dl和回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的節(jié) 點(diǎn)（+)與接地端（_)之間的電壓。
[0048] 下面將參照?qǐng)D2至圖6對(duì)如上所述配置的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作進(jìn)行描 述。圖2至圖6示出了圖1的實(shí)施方式的部分激活狀態(tài)根據(jù)模式變化而依次變化。根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施方式的操作可參照?qǐng)D7的波形圖進(jìn)行描述。為了方便起見，將圖2中的狀態(tài)定 義為模式1，將圖3中的狀態(tài)定義為模式2,將圖4中的狀態(tài)定義為模式3,將圖5中的狀態(tài) 定義為模式4,將圖6中的狀態(tài)定義為模式5。
[0049] 當(dāng)切換電路Ml在時(shí)間點(diǎn)TO導(dǎo)通時(shí)，開始圖2中的模式1。
[0050] 在切換電路Ml被導(dǎo)通的時(shí)間點(diǎn)，升壓電感器Lboost處于不累積能量的狀態(tài)，當(dāng)切 換電路Ml導(dǎo)通時(shí)，填谷電路的二極管Dvf2處于反向偏置狀態(tài)而被關(guān)斷。
[0051] 因此，相對(duì)于回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)LM，一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2等效并聯(lián)連接。
[0052] 在模式1狀態(tài)下，等效并聯(lián)連接的一對(duì)電容器Cvf UCvf2的電壓Vcvf UVcvf2彼 此相等，并且用作回掃變壓器10的輸入電壓的鏈電壓Vlink等于一對(duì)電容器Cvn、Cvf2的 電壓 Vcvfl、Vcvf2。
[0053] 另外，回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的電流Ipri通過(guò)鏈電壓Vlink開始增大。
[0054] 即，在模式1中，等效并聯(lián)連接的一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2的電壓Vcvfl、Vcvf2被供 給到初級(jí)側(cè)Lm作為回掃變壓器10的輸入電壓。結(jié)果，一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2的電壓Vcvfl、 Vcvf2減少，并且能量累積到回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm。
[0055] 在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，因?yàn)樵谀Ｊ?中通過(guò)等效并聯(lián)連接的一對(duì)電容器 Cvfl、Cvf2提供回掃變壓器10的輸入電壓，所以具有減小輸出電流紋波分量的效果。
[0056] 更詳細(xì)地，施加到回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的輸入電壓的紋波在整流電路中經(jīng) 過(guò)第一功率因數(shù)校正后輸出的電壓的紋波的半個(gè)周期處形成。這是因?yàn)樵谡麟娐分薪?jīng)過(guò) 第一功率因數(shù)校正后輸出的電壓的紋波會(huì)通過(guò)并聯(lián)連接的一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2分割成 半個(gè)周期。
[0057] 因此，在模式1中，對(duì)于施加到回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的輸入電壓的第二功率 因數(shù)校正可通過(guò)填谷電路的等效并聯(lián)連接的一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2執(zhí)行，并且回掃變壓器 10的輸入電壓可具有商占空比。
[0058] 另外，在模式1的狀態(tài)下，升壓電感器Lboost的升壓電流ILB流動(dòng)經(jīng)過(guò)的路徑包 括切換電路Ml以及包含在升壓切換電路中的二極管D2,由此升壓電流ILB開始增大，并且 開始將能量累積到升壓電感器Lboost中。
[0059] 在切換電路Ml的導(dǎo)通期間保持圖2中的上述模式1的操作。
[0060] 此外，在切換電路Ml關(guān)斷的時(shí)間點(diǎn)T1，圖2中的模式1轉(zhuǎn)換到圖3中的模式2。圖 3中的模式2在切換電路Ml保持關(guān)斷狀態(tài)的過(guò)程中結(jié)束在消耗完泄漏電流的時(shí)間點(diǎn)T2。
[0061] 圖3中的模式2表示從模式1轉(zhuǎn)換到模式3的臨時(shí)狀態(tài)。在模式2中，累積在由布 線形成的泄漏電感器（未示出）中的能量被傳輸至與切換電路Ml并聯(lián)連接的電容器Cos， 由此施加到電容器Cos的電壓具有峰值。
[0062] 在模式2中，二極管Dl和二極管Dvf2改變成正向偏置狀態(tài)而被導(dǎo)通，并且升壓電 感器Lboost的升壓電流ILB開始經(jīng)過(guò)等效串聯(lián)連接的電容器Cvfl、Cvf2流動(dòng)。
[0063] 圖3中的模式2在二極管D2改變成反向偏置狀態(tài)時(shí)T2結(jié)束，然后，圖3中的模式 2的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到圖4中的模式3的狀態(tài)。
[0064] 在模式3中，切換電路Ml保持關(guān)斷狀態(tài)，并且執(zhí)行回掃操作。通過(guò)回掃操作，存儲(chǔ) 在回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm中的能量傳輸至次級(jí)側(cè)。
[0065] 另外，在模式3中，累積在升壓電感器Lboost中的能量被傳輸至包括于填谷電路 中并且等效串聯(lián)連接的一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2,并且升壓電感器Lboost的升壓電流ILB減 小。
[0066] 即，在填谷電路中，通過(guò)改變成正向偏置狀態(tài)的二極管Dvf2的導(dǎo)通，一對(duì)電容器 Cvfl、Cvf2保持等效串聯(lián)連接的狀態(tài)，由此可形成累積在升壓電感器Lboost中的能量傳輸 至一對(duì)電容器Cvfl、Cvf2所經(jīng)過(guò)的路徑。
[0067] 等效串聯(lián)連接的電容器Cvfl、Cvf2的總和電壓用作反向偏置電壓。反向偏置電壓 需要具有比輸入源的峰值電壓高的值。
[0068] 因此，高電壓的反向偏置電壓可用作對(duì)電容器元件的應(yīng)力，但是在根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施方式中，反向偏置電壓通過(guò)串聯(lián)連接的兩個(gè)電容器Cvfl、Cvf2形成，因此可以分散電 壓應(yīng)力。
[0069] 因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，可使用具有低擊穿電壓的市售電容器獲得能 夠涵蓋電壓范圍為400V或400V以上的反向偏置電壓的效果，并且使得使用高反向偏置電 壓的電路配置變得可能。
[0070] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，可容易地保持通過(guò)升壓電感器Lboost的升壓 電流L進(jìn)行的DCM操作。
[0071] 圖4中的上述模式3可保持至升壓電感器Lboost的升壓電流L到達(dá)零電平的時(shí) 間點(diǎn)T3。
[0072] 在模式3之后，在切換電路Ml保持關(guān)斷的狀態(tài)下，開始圖5中的模式4。在圖5中 的模式4中，升壓電流Ι ?Β減小，并且切換電路Ml和所有二極管Dl、D2、Dcfl、Dcf2、Dcf3、 D〇s處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0073] 另外，回掃變壓器10的初級(jí)側(cè)Lm的電流繼續(xù)減小，并且模式4在感應(yīng)到回掃變壓 器10的次級(jí)側(cè)并流經(jīng)二極管Do的電流IDo到達(dá)零電平的時(shí)間點(diǎn)T4結(jié)束。
[0074] 在圖5中的模式4之后，在切換電路Ml保持關(guān)斷的狀態(tài)下，緊接著進(jìn)行圖6中的 模式5,圖6中的模式5是保持到切換電路Ml被導(dǎo)通之前的時(shí)間點(diǎn)T5的閑置周期。
[0075] 在如上所述的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，通過(guò)反復(fù)地進(jìn)行切換電路Ml的切換操 作（即，導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)），能夠反復(fù)地進(jìn)行圖2和圖4中的狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)低功率應(yīng)用，諸 如構(gòu)成為負(fù)載的室內(nèi)用LED燈。
[0076] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，通過(guò)采用填谷電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LED燈，能夠減小紋 波分量并穩(wěn)定鏈電壓，并且通過(guò)采用DCM-DCM能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電路。
[0077] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，能夠配置包括升壓功率因數(shù)校正變換器和回 掃變換器的二級(jí)結(jié)構(gòu)的電源電路，并且上述電源電路能夠驅(qū)動(dòng)低功率應(yīng)用，諸如LED燈。
[0078] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，可使用具有大電感的升壓電感器，并且可將反 向電壓的應(yīng)力分散到串聯(lián)連接的電容器，因此能夠應(yīng)用高反向電壓。
[0079]〈電壓傳輸函數(shù)〉
[0080] 根據(jù)本發(fā)明的上述的實(shí)施方式可分成兩個(gè)部分，并且可獨(dú)立地計(jì)算這兩個(gè)部分的 增益?zhèn)鬏敽瘮?shù)。
[0081] 當(dāng)切換電路Ml處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，累積在升壓電感器Lboost中的能量被傳輸至串 聯(lián)連接的電容器Cvfl、Cvf2。此時(shí)，如圖4所示，電容器Cvfl、Cvf2被用作升壓功率因數(shù)校 正變換器的輸出電容器。升壓功率因數(shù)校正變換器的輸出電壓為Vcvfl的兩倍。負(fù)載由作 為L(zhǎng)ED燈的電阻器Ro表示。
[0082] 通過(guò)電流IDA的波形，電荷平衡方程式（Charge Balance Equation)可表示為〈 方程式1>。
[0083] 方程式1

【權(quán)利要求】
1. 一種用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，包括： 整流電路，輸出整流電壓； 升壓電感器，輸出與所述整流電壓相對(duì)應(yīng)的升壓電流； 回掃變壓器，從次級(jí)側(cè)輸出與初級(jí)側(cè)的輸入電流相對(duì)應(yīng)的輸出電流； 切換電路，根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以控制所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)的所述輸入 電流的流動(dòng)； 填谷電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：通過(guò)累積在所述填谷電路中的能 量向所述回掃變壓器提供所述輸入電流、以及使用所述升壓電流將所述能量累積在所述填 谷電路中；以及 升壓切換電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：將用于增大所述升壓電流的 路徑提供給所述升壓電感器、以及將通過(guò)累積在所述填谷電路中的所述能量來(lái)提供所述輸 入電流的路徑提供給所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述整流電路和所述升壓 電感器以用于第一功率因數(shù)校正的第一斷續(xù)導(dǎo)通模式操作，所述填谷電路以用于對(duì)施加到 所述回掃變壓器的初級(jí)側(cè)的輸入電壓進(jìn)行第二功率因數(shù)校正的第二斷續(xù)導(dǎo)通模式操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述填谷電路提供用于所 述升壓電感器的輸出電容器，并且提供用于所述回掃變壓器的輸入電容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述填谷電路包括形成鏈 電壓的一對(duì)電容器，并且根據(jù)所述切換電路的操作，所述一對(duì)電容器等效并聯(lián)連接以提供 所述回掃變壓器的輸入電壓，或者與所述升壓電感器的升壓電流相對(duì)應(yīng)地等效串聯(lián)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述填谷電路對(duì)應(yīng)于所述 切換電路的導(dǎo)通提供等效并聯(lián)連接的所述一對(duì)電容器，并且對(duì)應(yīng)于所述切換電路的關(guān)斷提 供等效串聯(lián)連接的所述一對(duì)電容器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述填谷電路包括：平行地設(shè)置的第一電容器和第二電容器； 第一二極管，以正向方向從所述第二電容器連接至所述第一電容器； 第二二極管，以正向方向從所述第一電容器連接至所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)；以 及 第三二極管，以正向方向從接地端連接至所述第二電容器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，當(dāng)所述第一二極管關(guān)斷 時(shí)，所述第一電容器與所述第二電容器等效并聯(lián)連接；當(dāng)所述第一二極管導(dǎo)通時(shí)，所述第一 電容器與所述第二電容器通過(guò)所述第一二極管等效串聯(lián)連接；以及所述第一二極管的導(dǎo)通 和關(guān)斷是根據(jù)所述切換電路的操作來(lái)執(zhí)行的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電源電路，其中，所述升壓切換電路包括： 第一二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的導(dǎo)通提供用于電流在所述升壓電感器與所述第一 切換電路之間流動(dòng)以增大所述升壓電流的路徑；以及 第二二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的關(guān)斷提供用于將所述升壓電感器的所述升壓電流 傳輸?shù)剿鎏罟入娐返穆窂健?br> 9. 一種電源電路，包括： 升壓功率因數(shù)校正變換器，以第一斷續(xù)導(dǎo)通模式對(duì)整流電壓執(zhí)行第一功率因數(shù)校正并 且提供用于形成鏈電壓的升壓電流；以及 回掃直流-直流變換器，以第二斷續(xù)導(dǎo)通模式對(duì)通過(guò)所述升壓電流形成的所述鏈電壓 執(zhí)行第二功率因數(shù)校正， 其中，所述回掃直流-直流變換器包括： 回掃變壓器，感應(yīng)初級(jí)側(cè)的輸入電流并且從次級(jí)側(cè)輸出輸出電流； 切換電路，根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以控制所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)的所述輸入 電流的流動(dòng)； 填谷電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：通過(guò)累積在所述填谷電路中的能 量向所述回掃變壓器提供所述輸入電流、以及使用所述升壓電流將所述能量累積在所述填 谷電路中；以及 升壓切換電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：將用于增大所述升壓電流的 路徑提供給所述升壓電感器、以及將通過(guò)累積在所述填谷電路中的所述能量來(lái)提供所述輸 入電流的路徑提供給所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中，所述填谷電路提供用于所述升壓電流的輸 出電容器，并且提供用于所述回掃變壓器的輸入電容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中，所述填谷電路包括形成鏈電壓的一對(duì)電容 器，并且根據(jù)所述切換電路的操作，所述一對(duì)電容器等效并聯(lián)連接以提供所述回掃變壓器 的輸入電壓，或者與所述升壓電流相對(duì)應(yīng)地等效串聯(lián)連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源電路，其中，所述填谷電路對(duì)應(yīng)于所述切換電路的導(dǎo) 通提供等效并聯(lián)連接的所述一對(duì)電容器，并且對(duì)應(yīng)于所述切換電路的關(guān)斷提供等效串聯(lián)連 接的所述一對(duì)電容器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中，所述填谷電路包括： 平行地設(shè)置的第一電容器和第二電容器； 第一二極管，以正向方向從所述第二電容器連接至所述第一電容器； 第二二極管，以正向方向從所述第一電容器連接至所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)；以 及 第三二極管，以正向方向從接地端連接至所述第二電容器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源電路，其中，當(dāng)所述第一二極管關(guān)斷時(shí)，所述第一電容 器與所述第二電容器等效并聯(lián)連接；當(dāng)所述第一二極管導(dǎo)通時(shí)，所述第一電容器與所述第 二電容器通過(guò)所述第一二極管等效串聯(lián)連接；以及所述第一二極管的導(dǎo)通和關(guān)斷是根據(jù)所 述切換電路的操作來(lái)執(zhí)行的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中，所述升壓切換電路包括： 第一二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的導(dǎo)通提供用于電流在所述升壓功率因數(shù)校正變換 器與所述第一切換電路之間流動(dòng)以增大所述升壓電流的路徑；以及 第二二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的關(guān)斷提供用于將所述升壓電流傳輸?shù)剿鎏罟入?路的路徑。
16. -種回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)控制電路向執(zhí) 行直流-直流變換的所述回掃變壓器的初級(jí)側(cè)提供輸入電流，所述初級(jí)側(cè)控制電路包括： 升壓功率因數(shù)校正變換器，提供對(duì)應(yīng)于整流電壓的升壓電流； 切換電路，根據(jù)脈沖型信號(hào)進(jìn)行切換以控制所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)的所述輸入 電流的流動(dòng)； 填谷電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：通過(guò)累積在所述填谷電路中的能 量向所述回掃變壓器提供所述輸入電流、以及使用所述升壓電流將所述能量累積在所述填 谷電路中；以及 升壓切換電路，根據(jù)所述切換電路的切換，選擇性地執(zhí)行：將用于增大所述升壓電流的 路徑提供給所述升壓電感器、以及將通過(guò)累積在所述填谷電路中的所述能量來(lái)提供所述輸 入電流的路徑提供給所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，其中，所述填谷電路包括 一對(duì)電容器，并且根據(jù)所述切換電路的操作，所述一對(duì)電容器等效并聯(lián)連接以提供所述回 掃變壓器的輸入電壓，或者與所述升壓電流相對(duì)應(yīng)地等效串聯(lián)連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，其中，所述填谷電路包括： 平行地設(shè)置的第一電容器和第二電容器； 第一二極管，以正向方向從所述第二電容器連接至所述第一電容器； 第二二極管，以正向方向從所述第一電容器連接至所述回掃變壓器的所述初級(jí)側(cè)；以 及 第三二極管，以正向方向從接地端連接至所述第二電容器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的回掃變壓器的初級(jí)側(cè)控制電路，其中，所述升壓切換電路 包括： 第一二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的導(dǎo)通提供用于電流在所述升壓功率因數(shù)校正變換 器與所述第一切換電路之間流動(dòng)以增大所述升壓電流的路徑；以及 第二二極管，對(duì)應(yīng)于所述切換電路的關(guān)斷提供用于將所述升壓電流傳輸?shù)剿鎏罟入?路的路徑。
20. -種用于驅(qū)動(dòng)LED燈的供電方法，包括以下步驟： 升壓功率因數(shù)校正變換器提供升壓電流，其中所述升壓電流是通過(guò)所述升壓功率因數(shù) 校正變換器以第一斷續(xù)導(dǎo)通模式對(duì)整流電壓執(zhí)行第一功率因數(shù)校正而獲得的； 導(dǎo)通連接至回掃變壓器的初級(jí)側(cè)的切換電路； 根據(jù)所述切換電路的導(dǎo)通，使填谷電路中的一對(duì)電容器等效并聯(lián)連接，并且通過(guò)使用 累積在所述一對(duì)電容器中的能量向所述回掃變壓器的初級(jí)側(cè)提供輸入電壓； 根據(jù)所述切換電路的導(dǎo)通，形成用于累積所述升壓功率因數(shù)校正變換器的所述升壓電 流的路徑； 關(guān)斷所述切換電路；以及 根據(jù)所述切換電路的關(guān)斷，使所述填谷電路中的所述一對(duì)電容器等效串聯(lián)連接，并且 通過(guò)所述升壓電流將所述能量累積在所述一對(duì)電容器中。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104365183SQ201380028478
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】洪朱杓, 金俊鎬 申請(qǐng)人:硅工廠股份有限公司