[发明专利]多相转换器拓扑的方法及装置

说明书

基于多相降压转换器技术，提供轻薄及具有成本效益的电压模块方案，解决电感器厚度及使用过多磁性材料的技术问题。该电压模块方案利用多相恒流拓扑及相应的电子控制器以为不同的OLED照明应用提供恒流源。该多相恒流拓扑包括两个或两个以上电感和反激式二极管所构成的反馈回路，其中通过电流控制器可不同步地触发各电感和反激式二极管所构成的反馈回路的导通与截止，感测与估计提供至负载的平均电流，通过控制电感和反激式二极管所构成的反馈回路的导通时间来调整提供至所述负载的平均电流。

相关专利申请的交叉引用

本申请根据“巴黎公约”要求享有2016年4月26日提交的美国临时专利申请第62,327,999号的优先权。

技术领域

本发明涉及可适用于驱动发光装置的电流调节方法及装置；更加具体地，本发明涉及具有多相拓扑的电流调节方法及装置，适用于驱动发光二极管(LEDs)，包括有机发光二极管(OLEDs)。

背景技术

与钨丝灯泡、荧光管及LEDs等传统的照明技术相比，OLED具有体积纤薄、颜色多样及物理可弯曲等优点。这些特点使得OLED这项技术具有许多新的应用，例如用于装饰效果灯，这在过去是不可能实现的。例如，不带有电压转换器及机械支撑结构的OLED照明模块的厚度可小于1mm。然而，目前OLED相对高昂的价格限制了其在实现普遍照明作用中的应用。

与钨丝灯泡及荧光管不同的是，OLED类似于LED，需要通过电流驱动来进行亮度控制及电源开关。因此，需要电压转换器来提供可控制的电流。在装饰性的OLED照明应用中，电源通常为12-48V的直流电压源。电压转换器用于将恒压转换成可控制的恒流。传统电压转换器采用如图1所示的单相降压电流转换器，通过其将直流(DC)电压转换成可控制的恒流。

为了保持OLED照明面板的轻薄度及可弯曲性(例如，在具有机械支撑结构的基础上，厚度在1.5mm以内)，电压转换器也必须做到轻薄。否则电压模块无法整合到OLED面板中，需要单独安装并通过长电线连接到OLED面板。由于在传输过程中会有大量的能量损耗，通过长电线来传输电流并不可取。更重要的是，每个面板的电线都需要基于其恒流的性质进行分隔，无法整合以节省空间和成本。

为了构建厚度为1.5mm的电压模块，由于有0.5mm的厚度通常是预留给印刷电路板(PCB)及机械装嵌，所有元件的厚度都需要等于或小于1mm。在电压模块的这些部件中，纤薄外型的电感器是最难取得的元件。例如，电感量为15uH，额定电流为0.6A的表面贴装电感器的厚度已经达到1mm。又例如，具纤薄外型的电感量为60μH，额定电流为1.2A的电感器的厚度为5mm，而相同属性的具普通外型的电感器则更厚。

另一方面，OLED照明面板的面积通常较大(例如，常见的100mm*100mm规格，以及后续开发的300mm*100mm的规格)以致很容易遮盖隐藏其后的电源模块。这意味着在长度和宽度上有较多的空间可用于安装电源模块，而在高度上的空间则非常有限。因此，电感器的厚度是其中的关键因素；受普通电感器的厚度这一关键因素所制约，目前在本领域中并没有实际可行的方案实现用于OLED照明的轻薄电源模块。

一个可行但不可取的方案是将多个更小更薄的电感器来替换所用的单个厚的电感器，从而可在增加长度及宽度上的占用面积的代价上，减少电压转换器的厚度。例如，如图2所示，将电感量为60μH，额定电流为1.2A的单个电感器替换为16个电感量为15μH，额定电流为0.6A的电感器。由于每个电感量为15μH，额定电流为0.6A的电感器的高度仅有1.0mm，具有替换后的电感器的电压转换器的厚度可达到要求。但是，相比起只采用单个电感量为60μH，额定电流为1.2A的电感器而言，该电压转换器所用到的磁性材料就加倍了。并且，这大幅增加的部件总数导致材料成本及组装成本的明显增加。所使用的磁性材料的数量是影响这些电感器体积的主要因素。

发明内容