[发明专利]具有自适应PFC和谐振变换器的LED转换器

说明书

本发明主要涉及对发光二极管(LEDs)的操作，其中，发光二极管被理解为无机发光二极管，也可以理解为有机发光二极管(OLEDs)。下面将有代表性地采用LED的概念。

公知的是，LED的光辐射以及亮度与通过该LED的电流有关。因此为了调节亮度(调光)，优选在一种模式中操作LED，在该模式中，通过该LED的电流被调节。

基本上已公知的是，具有一个或多个串联接通的LED的LED线路可以由恒流源来供应电功率。同样已知的是，使用脉冲宽度调制(PWM)来实现调光，使得在接通PWM-脉冲序列的时间线路中能够实现恒流调节。因此在调光时改变PWM-信号的占空比。

为了提供恒流源的供电电压，例如可以使用有源计时PFC电路(功率因数校正电路)。

最后，还要注意操作LED时的其它要求。例如在LED线路与PFC的供电电压(通常为电网电压)之间通常需要电隔离。

这些要求例如由具有计时恒流源的LED转换器来提供，如例如由德国文献DE102010031239AI中已知的。其中所描述的计时恒流电源也可以构造成反激式变换器。

还已知其它的LED转换器，它们能够供应可变负载，即：LED线路上的不同的、数量可变的LED或者不同类型的LED。因此尤其优先使用例如反激式变换器，这是因为此类变换器能够较灵活地设置，并且利用它们可以很好地对通过LED转换器所操作的负载变化作出反应(例如由LED的插入或移除和/或由温度变化引起的)。

其中LED的数量可以例如在1至16之间变化。因此LED转换器必须能够例如为一个(单个)LED提供例如大小为3伏特的输出电压，而该LED转换器必须为例如16个串联接通的LED提供大小为48伏特的输出电压。

然而，尤其是在使用反激式变换器时，由其传输的能量的大小被限制，因为尤其为初级侧线圈的构件不能无限地增大。

该反激式变换器的另一问题在于，在初级侧设置了用于控制或者调节该反激式变换器的开关的控制电路。因此，该控制电路能够实现控制和调节，通常实现测量信号从该反激式变换器的次级侧返回到控制电路(反馈)，其中该反馈过程也必须实现电隔离以保持电隔离状态。

为了达到这个目的使用例如光耦合器，该光耦合器允许测量信号以电隔离的方式反馈回来。然而光耦合器的使用导致了相对于电路的整体成本而言较高的成本。另外，光耦合器的使用寿命以及耐久性受到限制。

长时间以来，例如在用于荧光灯的镇流器的领域中已知其他的谐振的变换器(谐振变换器)。在那里例如使用谐振变换器以产生用于操作荧光灯所需的高电压。

谐振变换器(英语“LLC resonant Converter”)尤其指的是直流电压变换器的形式，该直流电压变换器利用振荡电路进行工作以传递能量。其中，该谐振变换器将直流电压转换为一相或多相交流电压，并且为了实现最佳操作通常借助近似恒定的负载来操作。谐振变换器在恒定操作时(即：在以恒定负载操作时)在谐振曲线上的预定频率工作点处工作。

此时存在的缺陷在于，在由于LED线路发生变化(在LED串联电路中的其它LED或者其它数量的LED)而引起负载变化时，谐振曲线上的频率工作点也发生移动，并且因此该谐振变换器不再以最佳状态工作。

然而这就意味着，不只是电压过高(“电压增益”)，即：总线电压与输出电压的比率发生变化，而且相位角Φ(如图1所示，为电流I_L与电压V_bus之间的角)也发生变化。

因此会出现反应区域，即：由相移而导致的无功电流的增大，其中谐振变换器的效率会减小。

因此在使用例如16个LED时，用于谐振变换器的频率工作点比只使用一个LED时更靠近谐振峰值，其中该频率工作点剧烈上移，即：谐振峰值的路线被移动。因此，在利用一个LED操作时，效率明显减小。

因此，本发明的任务在于，提供一种LED转换器，其设计成具有谐振变换器并且在负载变化时允许进行灵活可变的操作。同时应省去实现电隔离的信号反馈。

本发明将借助根据独立权利要求的装置、方法和集成电路来解决这个问题。本发明其它的有利实施方式是从属权利要求的主题。