[发明专利]AC/DC PFC转换器、转换方法和LED驱动器

说明书

AC/DC PFC转换器包括LLC PFC预调节器和DC/DC转换器输出级。输出级具有反馈单元，反馈单元被适配为根据输出功率和/或输入电流和电压向PFC预调节器的控制电路提供反馈信号(除了母线电压误差的常规反馈之外)，以调制PFC预调节器的受控输出电压。通过该方式，通过控制PFC预调节器中的栅极切换，可以减小转换器的输入的总谐波失真。

技术领域

本发明涉及半桥谐振转换器的使用。特别地，本发明涉及使用这种谐振转换器以形成功率转换器的一部分，以提供具有功率因子校正的AC/DC转换

背景技术

所谓的谐振转换器具有谐振电路，该谐振电路可以是串联谐振电路或并联谐振电路或串联-并联谐振电路。当配置转换器时，一个目标时保持低损耗。例如，包括具有两个电感和一个电容的LLC串联-并联谐振电路的谐振转换器是众所周知的。这种转换器的优点是具有相对低的切换损耗的节能操作是可能的。

谐振LLC转换器因在LED驱动器内使用而众所周知。转换器可以被配置为或者操作为恒流源或恒压源。恒流源可以用于直接驱动LED布置，从而使能单级驱动器。恒压源可以用于例如具有进一步的驱动器电子器件的LED模块，以便通过恒压源所提供的输出电压来确保以预定电流向LED供应对应的功率。

LLC转换器包括切换布置(切换布置连同栅极驱动布置一起通常被称作逆变器)，用于控制转换操作，并且切换是使用反馈控制或前馈控制来控制的，以便产生所需输出。

在功率转换器内实现的另一功能是功率因子校正(PFC)，功率转换器是由市电(或其它AC)功率来供电的。AC电功率系统的功率因子被定义为流向负载的实际功率与电路中的表观功率的比率。小于1的功率因子意味着电压和电流波形不是同相的，减少了两个波形的瞬时乘积。实际功率是电路在特计时间内执行工作的能力。表观功率是电路的电流和电压的乘积。由于存储在负载中并返回到源中的能量，或者由于使从源汲取的电流的波形失真的非线性负载，表观功率将大于实际功率。

如果供电电源以低功率因子来操作，那么与更高功率因子相比，对于所传输的相同量的有用功率而言，负载将汲取更多的电流。

功率因子可以通过功率因子校正来增加。对于线性负载，这可以涉及使用电容器或电感器的无源网络。非线性负载通常需要有源功率因子校正，来抵消失真并提高功率因子。功率因子校正通过提供相反符号的电抗功率、增加起到消除负载的电感或电容效应的电容器或电感器来使AC功率电路的功率因子更接近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，以增加功率因子。例如，有源PFC电路可以基于降压、升压或降压-升压开关模式转换器拓扑。有源功率因子校正可以是单级或多级的。

在开关模式供电电源的情况下，PFC升压转换器例如插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维持恒定的DC母线电压，同时汲取与线路电压始终处于同相和相同频率的电流。供电电源内部的另一开关模式转换器从DC母线产生期望的输出电压或电流。

由于其非常宽的输入电压范围，许多具有有源PFC的电源可以自动调节，以例如在从大约110V到277V的AC功率上操作。

功率因子校正可以在专用功率因子校正电路(称为预调节器)中实现，例如放置在(市电)供电电源和随后驱动负载的开关模式功率转换器之间。这形成双极系统，并且这是用于高功率LED应用(例如超过25W)的典型配置。功率因子校正可以代替地集成到开关模式功率转换器中，后者然后形成单级系统。

特别地，本发明涉及具有隔离PFC前端和非隔离后端输出级的两级电路。例如前端是谐振LLC转换器，并且输出级可以是降压转换器。如果功率转换轮廓基本上对应于高功率因子操作所要求的，那么LLC前端能够处理很宽的AC输入电压范围。

在图1中以一般形式示出谐振DC/DC转换器的一个示例。