[发明专利]具有电感器-电感器-电容器级的功率转换器以及对其进行操作的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及功率电子器件，并且尤其涉及一种包括电感器-电感器-电容器(LLC)级的功率转换器以及对其进行操作的方法。

背景技术

开关模式功率转换器(也被称作“功率转换器”或“调整器”)是将输入电压波形转换为指定输出电压或电流波形的电源或功率处理电路。与功率转换器相关联的控制器通过控制其中所采用的功率开关的导通周期和/或开关频率而对其操作进行管理。通常，控制器以反馈回路结构(也被称作“控制回路”或“闭合控制回路”)耦合在功率转换器的输入和输出之间。

通常，控制器对功率转换器的输出特性(例如，输出电压、输出电流或者输出电压和输出电流的组合)进行测量，并且基于输出特性来修改功率转换器的功率开关的占空比或开关频率。占空比“D”是由功率开关的导通周期对其开关周期所表示的比率。因此，如果功率开关在一半的开关周期导通，则该功率开关的占空比将为0.5(或50％)。此外，由于负载(例如，由功率转换器进行供电的发光二极管串)的电压或电流动态变化(例如，随着发光二极管串的温度发生变化)，所以控制器应当动态修改其中功率开关的占空比和/或开关频率以将输出特性(例如，输出电流)保持在期望值。

市场需求已经促进了用来对发光二极管串进行供电的功率转换器的功率转换效率的持续改进。用来生产诸如紧凑型荧光灯泡之类的高效光源的新技术是对于白炽灯技术的实质性改进。然而，新的光源可能引入新的危害，诸如在其设计中包括有毒元素(诸如当灯泡破碎或者被丢弃到垃圾填埋地时在环境中扩散的贡)。

因此，尽管发光二极管技术的发展提供了高效的照明源，但是还没有出现一种策略来提供功率转换器效率的实质性改进以提供直流(dc)电流来对在具有适当高的功率因数的灯泡中所形成的发光二极管串进行供电。因此，本领域需要一种针对用于发光二极管串的功率转换器的设计方法和相关方法，其能够有利地适应于对于市场所必需的高容量/低成本的制造技术。

发明内容

通过本发明的有益实施例，总体上解决或避免了这些和其它问题，并且总体上实现了技术优势，上述实施例包括一种包括电感器-电感器-电容器级的功率转换器以及对其进行操作的方法。在一个实施例中，该功率转换器包括耦合至该功率转换器的输入的电感器-电感器-电容器(LLC)级。该功率转换器还包括控制器，控制器被配置为对作为该功率转换器的输入电压的函数的该LLC级的开关频率进行控制。

以上已经相当宽泛地对本发明的特征和技术优势进行了概括，以便可以更好地对随后对本发明的详细描述加以理解。下文将对本发明的附加特征和优势进行描述，它们形成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当意识到的是，所公开的概念和具体实施例可以容易地被用作修改或设计其它结构或过程以实施本发明的相同目的的基础。本领域技术人员还应当意识到的是，这样的等同构造并不背离如所附权利要求中所给出的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更为全面地理解本发明，现在参考以下结合附图所进行的描述，其中：

图1图示了根据本发明的原理而构造的包括控制器的功率转换器的实施例的框图；

图2图示了根据本发明的原理而构造的利用耦合至LLC级的桥式整流器而形成的功率转换器的实施例的电路图；

图3图示了依据本发明的原理的作为开关频率的函数的图2中的LLC级的示例性电压增益的图形表示；

图4图示了依据本发明的原理的图2中的功率转换器的示例性输出电压和输入电流的图形表示；

图5图示了依据本发明的原理的图2中的LLC级的示例性开关频率的图形表示；

图6图示了依据本发明的原理的图2中的功率转换器的经整流的输入电压和输入电流之间的示例性关系的图形表示；以及

图7图示了根据本发明的原理而构造的图2中的功率转换器的控制器的一部分的实施例的框图。

除非另外指出，不同示图中相对应的数字和符号通常指代相对应的部分，并且出于简明的目的可能在第一实例之后不再进行描述。附图被绘制用于对示例性实施例的相关方面进行图示。

具体实施方式

以下对该示例性实施例的制造和使用进行详细讨论。然而，应当意识到的是，本发明提供了能够在各种具体环境中得以体现的许多可应用的发明概念。所讨论的具体实施例仅是制造和使用本发明的具体方式的说明，而并不对本发明的范围进行限制。