功率转换器制造技术

一种功率转换器，包括能量转移元件、功率开关、控制器和前沿调光检测电路。所述控制器被耦合以控制所述功率开关的切换从而通过控制经过所述能量转移元件的能量转移来调节所述功率转换器的输出。所述前沿调光检测电路被耦合以响应于在所述功率转换器的输入处检测前沿调光而生成控制信号。在一个方面，所述前沿调光检测电路检测前沿调光，然后生成控制信号以接合一个补偿器，该补偿器将所述功率转换器的输入电流维持为等于或大于最小电流。在另一个方面，所述前沿调光检测电路检测并且回收利用前沿调光器的接通电流尖峰能量。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参引本申请要求享有于2013年10月15日提交的第61/891,295号美国临时申请的权益。本申请还要求享有于2013年11月1日提交的第61/898,883号美国临时申请的权益。第61/891,295号和第61/898,883号美国临时申请通过引用的方式纳入本申请。
本公开内容涉及功率转换器，且更具体地，涉及用三端双向可控硅开关(Triac)调光电路系统驱动发光二极管(LED)照明的功率转换器。
技术介绍
发光二极管(LED)照明在业内已经变得非常普及，这是由于与其他照明技术(诸如紧凑型荧光灯(CFL)或白炽照明技术)相比，LED照明具有许多优势，包括较长的寿命、较少的危害以及增加的视觉吸引力。由LED照明提供的优势导致LED被引入到多种照明技术、电视、监视器和也可能需要调光的其他应用中。一种已知的用于调光的技术是使用三端双向可控硅开关或相角调光。三端双向可控硅开关电路通过去除交流(ac)电的每个半周期的一些开始部分或末尾部分(分别已知为“前沿相控或后沿相控”)而运行。通过消除每个半周期的一部分，递送给灯的功率的量被减少并且在人眼看来光输出变暗了。在大多数应用中，因为相控线路电压的变化和递送给灯的功率的变化发生得如此迅速，所以人眼不会察觉到每个半周期丢失的部分。虽然三端双向可控硅开关调光电路用于调光白炽灯泡时特别好地起作用，但是当三端双向可控硅开关电路用于调光LED灯时很可能产生不理想的结果，诸如闪烁、闪动、色移和输入波形失真。与LED灯一起使用三端双向可控硅开关调光电路的一个困难来自 于三端双向可控硅开关自身的特性。三端双向可控硅开关表现为受控的交流开关，该受控的交流开关是断开的直到它在控制端子处接收到触发信号，该触发信号导致开关闭合。只要通过该开关的电流在一个被称为“保持电流”的值以上，该开关就保持闭合。大多数白炽灯从交流电源容易地汲取多于最小保持电流的电流，以使三端双向可控硅开关能够可靠地且一致地运行。然而，由LED汲取的低的电流可能不足以维持三端双向可控硅开关导通从而可靠运行所需的最小保持电流。尽管基于三端双向可控硅开关的、前沿或后沿、相控调光器LED驱动器可以提供低成本的灯调光，但是由于LED灯串所汲取的电流可能容易地下降到三端双向可控硅开关调光电路的保持电流以下，它可能导致不期望的行为，包括受限的调光范围、闪烁和输入波形失真。由于LED串所汲取的低的电流，三端双向可控硅开关可能会不一致地发光。此外，由于给电路的输入电容充电的涌入电流和由于LED串呈现给线路的相对大的阻抗，每当三端双向可控硅开关接通时都会发生显著的振荡。此振荡可能会导致甚至更不期望的行为，比如三端双向可控硅开关电流可降到零并且关断LED串，导致闪烁。因此，LED驱动器可包括补偿电路(例如，泄放器、或假负载/预负载)或LED驱动器可依赖控制器本身以增加来自三端双向可控硅开关调光器的电流需求。泄放器电路实际上是假负载，除了LED之外该假负载由被添加在输入或输出处的无源或有源组件所组成，以获取足够多的额外电流从而在三端双向可控硅开关被触发之后保持它可靠地导通。低成本无源泄放器在LED驱动器电路中是常见且普及的，但它们具有相关联的效率和性能方面的不利之处。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的缺陷。为此，本技术提供一种功率转换器，包括：能量转移元件，被耦合在所述功率转换器的输入和输出之间；功率开关，被耦合到所述能量转移元件以控制能量在所述功率转换器的输入和输出之间的转移；控制器，被耦合以控制所述功率开关的切换以调节所述功率转换器的输出；以及前沿调光检测电路，被耦合以响应于在所述功率转换器的输入 处检测前沿调光而生成控制信号。本技术的功率转换器与现有技术相比，具有改进的性能。附图说明参考下列附图描述本公开内容的非限制性和非穷举性实施方案，其中在各个视图中，相似的参考数字指代相似的部分。图1A是根据本公开内容的教导的具有前沿补偿电路的功率转换器的一个示例示意图，该前沿补偿电路被耦合以检测功率转换器的返回电流中的前沿调光。图1B是根据本公开内容的教导的前沿补偿电路的一个示例示意图，该前沿补偿电路被耦合以检测功率转换器的返回电流中的前沿调光并生成控制信号以接合有源补偿器。图1C是根据本公开内容的教导的前沿补偿电路的一个示例示意图，该前沿补偿电路被耦合以检测功率转换器的输入电压中的前沿调光并生成控制信号以接合有源补偿器。图2A是例示了根据本公开内容的教导的具有电流吸收器或体电容器模块的前沿补偿电路的一个示例示意图。图2B是例示了根据本公开内容的教导的具有电流吸收器的前沿补偿电路的一个示例示意图。图3A是例示了根据本公开内容的教导的具有尖峰能量回收电路的功率转换器的一个示例示意图。图3B是例示了根据本公开内容的教导的被耦合以提供有源泄放器电路的前沿调光接合的尖峰能量回收电路的一个示例示意图。图4是例示了根据本公开内容的教导的具有前沿补偿电路的功率转换器的一个示例示意图。图5A是例示了根据本公开内容的教导的功率转换器和尖峰能量回收电路的进一步细节的一个示例示意图。图5B是根据本公开内容的教导的在有反馈补偿和没有反馈补偿的情况下功率转换器输出电流相对于调光相角的变化的一个示例波形。图6A例示了图2A和图2B的前沿补偿电路的接合操作的多种示例波形。图6B例示了图2A和图2B的前沿补偿电路的脱离接合操作的多种示例波形。图7A例示了根据本公开内容教导的当调光相角φ是大约30度(30°)时的三端双向可控硅开关输入电压、平均电容器电压、阻尼电阻器电压和二极管电压的示例波形。图7B例示了根据本公开内容教导的当调光相角φ是大约60度(60°)时的三端双向可控硅开关输入电压、平均电容器电压、阻尼电阻器电压和二极管电压的示例波形。在全部附图中，相应的参考字符可指示相应的组件。本领域技术人员将理解，图中的元件出于简化和清楚起见被示出并且未必按比例绘制。为了便于理解各个实施方案，通常没有描述在商业可行的实施方案中有用的或必须的那些普遍公知的元件。具体实施方式在下文的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，不必须采用所述具体细节来实现本专利技术。在其他情况下，为了避免使本专利技术模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。在本说明书全文中提到的“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指关于该实施方案或实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述特定特征、结构或特性可以通过任何合适的组合和/或子组合被结合在一个或多个实施方案或实施例中。特定特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述功能的其他合适的部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器，其特征在于，包括：能量转移元件，被耦合在所述功率转换器的输入和输出之间；功率开关，被耦合到所述能量转移元件以控制能量在所述功率转换器的输入和输出之间的转移；控制器，被耦合以控制所述功率开关的切换以调节所述功率转换器的输出；以及前沿调光检测电路，被耦合以响应于在所述功率转换器的输入处检测前沿调光而生成控制信号。

【技术特征摘要】
2013.10.15 US 61/891,295;2013.11.01 US 61/898,883;1.一种功率转换器，其特征在于，包括：
能量转移元件，被耦合在所述功率转换器的输入和输出之间；
功率开关，被耦合到所述能量转移元件以控制能量在所述功率转换器的输入和输出之间的转移；
控制器，被耦合以控制所述功率开关的切换以调节所述功率转换器的输出；以及
前沿调光检测电路，被耦合以响应于在所述功率转换器的输入处检测前沿调光而生成控制信号。
2.根据权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，进一步包括：
补偿器，被耦合到所述功率转换器的输入；以及
控制开关，被耦合以响应于指示检测前沿调光的所述控制信号而选择性地接合所述补偿器，其中，当所述补偿器被接合时，该补偿器被耦合以将所述功率转换器的输入电流维持为等于或大于最小电流。
3.根据权利要求1所述的功率转换器，其特征在于，进一步包括阻尼器电路，该阻尼器电路被耦合以抑制功率转换器的输入电流中的尖峰，其中，所述输入电流中的尖峰对应于通过待被耦合到所述功率转换器的输入的前沿调光电路接通所述功率转换器的输入电压的事件，其中，所述前沿调光检测电路还包括被耦合到所述阻尼器电路的尖峰能量回收电路，以存储由所述输入电流中的尖峰生成的能量并且响应于所存储的能量而生成所述控制信号。
4.根据权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，其中所述最小电流等于被耦合到所述功率转换器的输入的调光器电路的保持电流阈值。
5.根据权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，其中所述控制信号响应于后沿调光并且响应于在所述功率转换器的输入处不存在调光，从而保持所述补偿器脱离接合。
6.根据权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，其中所述补偿器被耦合以从所述功率转换器的输入汲取补偿电流，其中所述补偿器包括体电容模块。
7.根据权利要求6所述的功率转换器，其特征在于，其中所述体 电容模块由电容组成，该电容被耦合使得所述补偿电流流经该电容。
8.根据权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，其中所述补偿器被耦合以从所述功率转换器的输入汲取补偿电流，其中所述补偿器包括电流吸收器。
9.根据权利要求8所述的功率转换器，其特征在于，其中所述电流吸收器包括：
电阻；以及
电容，被耦合到所述电阻，使得所述补偿电流流经所述电阻并且流经所述电容。
10.根据权利要求8所述的功率转换器，其特征在于，其中所述电流吸收器包括：
电阻，其具有第一端子和第二端子；
第一电容，其具有第三端子和第四端子，其中，所述电阻的所述第二端子被耦合到所述第一电容的所述第三端子；以及
第二电容，其具有第五端子和第六端子，其中，所述电阻的所述第一端子被耦合到所述第二电容的所述第五端子，且所述第一电容的所述第四端子被耦合到所述第二电容的所述第六端子。
11.根据权利要求10所述的功率转换器，其特征在于，其中所述第二电容具有的电容值大于所述第一电容的电容值。
12.根据权利要求2所述的功率转换器，其特征在于，其中所述前沿调光检测电路被耦合以检测所述功率转换器的已整流的输入电流中的电流尖峰，并且响应于所检测的电流尖峰生成控制信号以接合所述补偿器，其中，所述电流尖峰对应于在前沿调光期间通过调光电路接通所述功率转换器的输入电压，且其中，所述前沿调光检测电路包括电流感测电阻，该电流感测电阻被耦合使得所述已整流的输入电流流经所述电流感测电阻以在所述电流感测电阻的两端形成第一电压。
13.根据权利要求12所述的功率转换器，其特征在于，其中所述补偿器被耦合到所述控制开关，使得当所述补偿器被接合时，补偿电流流经所述补偿器并流经在所述功率转换器的第一节点和第二节点之间的所述控制开关，其中，所述电流感测电阻被耦合在所述功率转换器的所述第二节点和输入电路之间。
14.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：小J·R·D·卡门，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：新型
国别省市：美国;US