[发明专利]谐振逆变器及转换方法

说明书

一种谐振逆变器具有开关网络，从该开关网络提供表示开关信号的相位的相位信号。谐振回路电路耦合到第一开关网络输出，并提供包括谐振回路电路的电路元件两端的谐振电压的反馈信号。设置要从输入节点汲取的参考电流，并基于参考电流设置参考相位。基于谐振电压和相位信号之间的相位差以及基于参考相位来控制开关网络的开关信号。该谐振逆变器采用相位调制方案作为谐振逆变器的开关网络的控制方案。该方法适用于谐振转换器的高频和非常高频操作，例如高达几十MHz。

技术领域

本发明涉及谐振逆变器领域，尤其涉及用于谐振转换器中的谐振逆变器。

背景技术

具有串联或并联谐振电路的谐振转换器是公知的。例如，在LED驱动器中使用的谐振LLC转换器是公知的。这样的转换器具有这样的优点：具有相对低的开关损耗的节能操作是可能的。

谐振转换器可以被配置或操作为恒流源或恒压源。恒流源可用于直接驱动LED装置，从而实现单级驱动器。恒压源可以用于例如具有另外的驱动器电子器件的LED模块，以便确保以从恒压源提供的输出电压导出的预定电流向LED提供相应的功率供应。

LLC转换器包括用于控制转换操作的开关装置(称为逆变器开关)，并且使用反馈或前馈控制来控制开关，以便产生所需的输出。

在市电(或其它AC)功率供电的功率转换器内实现的另一功能是功率因数校正(PFC)。AC电力系统的功率因数被定义为流向负载的实际功率与电路中的视在功率的比率。小于1的功率因数意味着电压和电流波形不同相，减少了两个波形的瞬时乘积。实际功率是用于在特定时间执行工作的电路的能力。视在功率是电路的电流和电压的乘积。由于能量存储在负载中并返回到源，或者由于非线性负载使从源汲取的电流的波形失真，视在功率将大于实际功率。

如果电源工作在低功率因数，则对于所传输的相同量的有用功率，负载将比对于较高功率因数而言汲取更多的电流。

可以使用功率因数校正来增加功率因数。对于线性负载，这可以包括使用电容器或电感器的无源网络。非线性负载通常需要有功功率因数校正以抵消失真并提高功率因数。

无源PFC通过提供相反符号的无功功率、增加用于抵消负载的电感或电容效应的电容器或电感器，使AC电源电路的功率因数更接近于1。

有源PFC利用功率电子器件来改变由负载汲取的电流的波形以改善功率因数。有源PFC电路可以例如基于降压、升压或降压－升压开关模式转换器拓扑。有源功率因数校正可以是单级或多级的。

在开关模式电源的情况下，PFC升压转换器例如插入在桥式整流器和市电存储电容器之间。升压转换器试图在其输出上保持恒定的DC总线电压，同时汲取总是与线电压同相并且频率与线电压相同的电流。电源内的另一开关模式转换器从DC总线产生期望的输出电压或电流。

功率因数校正可以在专用功率因数校正电路(称为预调节器)中实现，后者例如放置在(市电)电源和开关模式功率转换器之间，该开关模式功率转换器然后驱动负载。这形成双级系统，这是用于高功率LED应用(例如大于25W)的典型配置。

代替地，功率因数校正可以集成到开关模式功率转换器中，其然后形成单级系统。在这种情况下，存在单个谐振回路(resonant tank)和开关装置，该谐振回路和开关装置然后实现功率因数校正以及对输入和输出之间的转换比的控制，以便维持传递到负载的期望输出(在LED驱动器的情况下是电流)。

有源功率因数校正通常包括将输入电流和电压波形提供给控制器，使得它们的相对相位角可以通过调节负载来控制。

在US2014/0091718中已经提出使用在整流器之后的LLC DC/DC转换器作为PFC电路。LLC谐振转换器是频率控制的，为此使用振荡器。反馈控制系统的控制值是逆变器的开关频率。谐振功率转换器实际上典型地以用作操纵值的开关频率反馈控制。