[发明专利]供电电路

说明书

技术领域

本发明涉及供电电路，并且还涉及包括供电电路的设备。

背景技术

供电电路，特别是开关式电源在本领域中是公知的。此类供电电路例如被集成到消费产品或者非消费产品中。一种示例性应用是发光二极管(LED)和/或有机发光二极管(OLED)的供电，特别是用于车用LED/OLED照明以及通常的由电池供电的LED/OLED照明系统的LED/OLED串。

最为适合并因而优选地用于上述应用的供电电路具体地是非连续串联谐振转换器(Discontinuous Series Resonant Converter)，其具有恒定的平均电流输出I，在下文中将其表示为DSRC-I。在例如WO2008/110978中描述了这种类型的转换器。本领域技术人员完全理解这种类型的转换器的功能，因此不进行更为详细的说明。DSRC-I转换器提供的优点是恒定平均电流输出，此外，不要求电流感测和电流控制回路。因此，电流感测引起的损耗得以避免，而且与其他公知的串联谐振转换器相比DSRC-I提供了高效、紧凑和容易的设计。

基本的DSRC-I转换器的一个缺点是如果没有提供变压器或者诸如附加的倍压器电路之类的附加部件，则输出电压不得不低于输入电压。然而，这两种解决方案都需要空间并且增加了电路的成本。作为示例，包括串联连接的若干LED的汽车LED背光灯将需要多于12V的汽车电池，例如串联的5个LED需要5x 3.3V＝16.5V。因此，如果不得不将若干LED串联连接并且只有低电源电压可用(例如，在汽车的应用中)，则DSRC-I会引起问题。

电池供电的系统常常也串联堆叠电池以实现更高的输出电压。然而，由于缺少空间，在许多高电压应用中充足的电池堆叠是不可能的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种供电电路，通过该供电电路可以获得高于输入电压的输出电压。根据本发明的包括升压功能的供电电路可以使输入电压步进升高，即，提高输出电压并且因此减少电池的数量。

根据本发明的一个方面，提供了一种供电电路，该供电电路包括：

桥接电路，其包括可耦合至负载电路的至少两个串联连接的开关，

谐振电路，其在一端处可耦合至电源，在另一端处耦合至桥接电路的至少两个开关的互连，以及

至少两个二极管，其中二极管耦合在每个开关和电源之间。

这种转换器拓扑以高于输入电压的输出电压提供了恒定的平均电流输出。此外，其具有简单的电路设计并且不需要变压器或者别的附加部件。总而言之，该转换器提供的优点是不需要电流感测和电流控制，此外，提供了具有集成的电压升压的非常紧凑的电路设计。根据本发明的供电电路最重要的是易于设计、控制简单并且提供高效率。该供电电路的详细功能将在附图的上下文中进行说明。

在本发明的第一方面中，呈现了一种供电电路，其中一个二极管相对于所分配的开关极化，从而使得允许负(极化的)谐振电流的流动，并且另一二极管相对于所分配的开关极化，从而使得允许正(极化的)谐振电流的流动。这提供的优点是只有正电流流经输出。

在本发明的另一方面中，呈现了一种供电电路，其中谐振电路是包括电感和电容的串联谐振电路。以上的有利之处在于，其确保了零电流切换(ZCS)以及DSRC-I的有利功能，零电流切换(ZCS)在本领域中是公知的并且因此不进行进一步的说明。

在本发明的又一方面中，呈现了一种供电电路，其中谐振电路耦合至二极管和电源之间的互连。具体地，电容被划分为至少两个部分电容，每个部分电容包括谐振电容的一半，每个部分电容耦合至二极管和电源的互连。由于实现了升压功能并且此外维持了普通DSRC-I的主要优点，因此这种拓扑是有利的。

在本发明的再一方面中，呈现了一种供电电路，其中谐振电路的至少两个开关是MOSFET。由于MOSFET适合于上述应用并且此外易于控制，因此这是有利的。

在本发明的另一方面中，呈现了一种供电电路，该供电电路还包括控制单元，该控制单元适于提供桥接电路的最大开关频率，该最大开关频率在谐振电路的谐振频率的10％至50％的范围内，特别是在谐振电路的谐振频率的一半的范围内。

此外，该控制单元适于为桥接电路的开关的切换提供高达50％的占空比。实际上，虽然无法实现恰好50％的占空比，但是在高侧开关和低侧开关之间优选地必须实现短的停滞时间，该短的停滞时间优选地在从100ns到1μs的范围内。