[发明专利]谐振转换器

说明书

技术领域

本公开涉及谐振转换器的领域。具体地而非排除地，本公开涉及用于可调光LED驱动器的谐振转换器。

背景技术

STMicrelectronic于2011年11月发布的Doc ID018991Rev1的“STEVAL-ILL042V1：基于L6562A和TSM101的高功率因子回扫LED驱动器(STEVAL-ILL042V1：high power factor flyback LED driver based on the L6562A and TSM101)”的操作说明书描述了用于驱动60W LED阵列的回扫转换器。所述结构使用具有光耦接器的隔离反馈。

Fairchild Semiconductor Corporation于2012年11月16日的Rev.1.0.1的“针对100W街道照明使用半桥LLC谐振转换器的LED应用设计指南：(LED Application Design Guide Using Half-Bridge LLC谐振转换器for100W Street Lighting)”描述了使用针对高功率LED照明应用(例如室外街景照明)的谐振转换器的LED驱动系统。谐振开关技术允许电源转换器在减小开关损耗的情况下操作。

在谐振转换器中，谐振回路(resonant tank)与开关变压器的初级绕组相关联。将方波输入施加至谐振回路和初级绕组。在谐振回路中浮置的电流是正弦波，因为方波的高次谐波不能通过电感器。因此在谐振转换器中，不存在初级绕组中没有浮置电流的时间段，与其中开关变压器具有初级绕组中没有电流的时间段的回扫转换器不同。谐振转换器典型地具有较低的开关损耗，并且产生比回扫转换器小的噪声，但是可以要求必须通过光耦接器将与开关变压器的次级侧的功率条件有关的信息反馈到初级侧。Fairchild申请说明书公开了脉冲频率调制控制器，所述脉冲频率调制控制器具有用于与光耦接器相连的管脚，耦接以控制开关频率以便调制输出电压／电流。

发明内容

根据本发明的一个方面，提出了一种谐振转换器，具有：初级侧，用于从输入电源接收DC电压；以及次级侧，用于提供DC输出电压，所述谐振转换器包括：

第一转换器开关；

第二转换器开关，与第一转换器开关串联耦接，其中所述第一和第二转换器开关设置在输入电源两端；

开关变压器，具有初级侧绕组和次级侧绕组，其中所述初级侧绕组与第二转换器开关并联耦接，所述开关变压器配置为将来自开关变压器的初级侧绕组的能量传送至开关变压器的次级侧绕组；

谐振回路，与开关变压器的初级侧绕组相关联；

信令变压器，具有初级侧绕组和次级侧绕组，其中所述信令变压器的次级侧绕组与所述开关变压器的次级侧绕组相连，并且配置为将来自信令变压器的次级侧绕组的信号传送至信令变压器的初级侧绕组；以及

初级侧控制器，配置为响应于在信令变压器的初级侧绕组处接收的信号来控制第一和第二转换器开关。

设置信令变压器以传送谐振转换器的隔离的信息可以提供比使用光耦接器和关联部件不太复杂和／或廉价的解决方案。谐振转换器与可比拟的光-隔离器反馈控制系统相比，不那么复杂、占用减小的PCB面积、并且得到更小的材料开销。

信令变压器的初级和／或次级绕组可以具有比开关变压器的初级和／或次级绕组实质上更低的电感。信令变压器的电感可以比开关变压器的电感量值低3个量级(例如，1000倍)。因为不必要求信令变压器传送实质上的功率，通过提供具有比开关变压器实质上更低电感(因此物理上更小)的信令变压器可以获得附加的尺寸和成本益处。

信令变压器可以与由开关变压器产生的磁场实质上隔离。信令变压器与开关变压器的隔离确保了利用开关变压器的恒定振荡电流不会与信令变压器传送的信号干扰。

初级侧控制器可以配置为控制第一和第二转换器开关，以便在输出电源处提供恒定的电流。这种结构可能特别适合于特定的应用，例如LED驱动器电路。

信令变压器的次级侧绕组可以与开关变压器的次级侧绕组串联耦接。这可以使得对输出电流加以表示的反馈信号能够传递至初级侧。

信令变压器的次级侧绕组可以与感测电阻器并联耦接。这可以使得对输出电压加以表示的反馈信号能够传递至初级侧。

谐振转换器可以包括平滑电容器。平滑电容器可以设置在谐振转换器的输出端子两端。平滑电容器可以耦接至开关变压器的次级侧绕组。平滑电容器可以辅助提供更加均匀的输出信号。