[发明专利]使用开关功率变换器的次级侧传导时间参数向负载提供能量

说明书

相关申请的交叉引用

本申请在35U.S.C.§119(e)和37C.F.R.§1.78下要求2013年3月7日提交的美国临时专利申请第61/774,115号的权益，其全部内容通过引用被并入于此。

背景技术

技术领域

本发明总体上涉及电子技术领域，并且更具体地涉及用于使用开关功率变换器向负载提供能量的系统和方法。

相关技术的描述

很多电子系统使用开关功率变换器来将来自一个源的功率高效地变换成设备(本文中被称为“负载”)可用的功率。例如，电力公司通常提供具体的频率范围内的具体电压处的交流(AC)电。然而，很多负载使用不同于所提供的功率的电压和/或频率处的功率。例如，诸如基于发光二极管(LED)的灯等一些负载用直流(DC)来操作。“DC电流”也被称为“恒定电流”。“恒定”电流不表示电流不能随着时间变化。恒定电流的DC值可以变为另一DC值。另外，恒定电流可以具有引起电流的DC值波动的噪声或者其他较小波动。“恒定电流设备”具有取决于向设备供应的电流的DC值的稳态输出。

LED，作为主要光源，部分由于通过高效率光输出而实现的能量节省、长的寿命以及诸如水银的减少等的环境激励而正在变得特别有吸引力。LED是半导体设备并且最好由直流来驱动。LED的亮度直接与向LED供应的DC电流成正比地变化。因此，增加向LED供应的电流增大了LED的亮度，减小向LED供应的电流使得LED变暗。

图1描绘了将来自电压源102的功率变换成负载104可用的功率的功率分布系统100。负载104是任何类型的负载，诸如包括一个或多个LED的负载。控制器106控制功率变换过程。电压源102是任何电压源，诸如整流的交流(AC)输入电压或者DC电压源。在至少一个实施例中，电压源102例如是公用设施，并且AC电压V_IN例如在美国是60Hz/110V线路电压或者在欧洲是50Hz/220V线路电压。开关功率变换器110用作将AC电压V_X变换成DC链路电压V_LINK的电源。

控制器106提供控制信号CS₁以控制反激式开关功率变换器110的电流控制开关112的导通，以控制输入电压V_IN到次级电压V_S的变换。当控制信号CS₁引起开关112导通时，初级侧电流i_PRIMARY流到变压器116的初级线圈114中以磁化初级线圈114。当控制信号CS₁打开开关112时，主线圈114去磁化。主线圈114的磁化和去磁化感应出跨变压器116的次级线圈118的次级电压V_S。初级电压V_P是次级电压V_S的N倍，即V_P＝N·V_S，并且“N”是初级线圈114中的线圈匝数与次级线圈118中的线圈匝数之比。次级侧电流i_SECONDARY直接取决于次级电压V_S以及二极管120、电容器122和负载104的阻抗。二极管120使得允许次级侧电流i_SECONDARY沿着一个方向流动。次级侧电流i_SECONDARY对电容器122充电，并且电容器122维持跨负载104的近似DC电压V_LOAD。波形123描绘控制信号CS₁、初级侧电流i_PRIMARY和次级侧电流i_SECONDARY的示例。通常假定，次级侧电流i_SECONDARY在初级侧绕组114停止传导初级侧电流i_PRIMARY之后几乎立刻上升。

由于由控制器106生成的控制信号CS₁控制初级侧电流i_PRIMARY，并且初级侧电流i_PRIMARY控制跨初级线圈114的电压V_P，所以从初级线圈114到次级线圈118的能量传递由控制器106来控制。因此，控制器106控制次级侧电流i_SECONDARY。