專利名稱：例如用于光源的電源裝置的制作方法
技術領域：
本公開內容涉及一種電源裝置。在各種實施方式中，所作描述可能涉及適于用于光源如發光二極管(LED)光源的電源裝置。在各種實施方式中，所作描述可能涉及所謂的“雙開關反激”類型的電源裝置。
背景技術：
圖I示意性地示出了雙開關反激型電源裝置的基本設計，該電源裝置可以用來例如從恒定的供電電壓Vin給負載L供電，該負載L包括例如LED光源，如所謂的LED串。根據眾所周知的拓撲結構，由10整體地表示的電源裝置圍繞具有初級繞組Tl和次級繞組T2的變壓器T構造。初級繞組Tl經由適于以相互交替的方式處于導通(“接通”)和非導通(“關斷”) 的兩個電子開關14a，14b連接到由12表示的輸入線上的電壓Vin ;換言之，當14a接通時， 14b關斷，反之，當14a關斷時，14b接通。在各種實施方式中，所述開關包括金屬氧化物半導體場效應晶體管。在布置中，每個開關14a，14b分別與二極管D3，D4相關聯，其中開關14a(稱作“高位”開關(high switch))置于輸入線12和二極管D4的陰極之間，其中，二極管D4的陽極耦接到電路接地，開關14b (稱作“低位”開關(low switch))置于接地和二極管D3的陽極之間，其中，二極管D3的陰極連接到輸入線12，以及變壓器T的初級繞組Tl的兩端分別連接到高位開關14a與二極管D4之間的中間點以及二極管D3與低位開關14b之間的中間點。 變壓器的次級繞組T2通常包括在此示意性地圖示為二極管Dl和輸出電容器C的整流/穩定網絡，其中，電容器C兩端呈現電壓Vrat,該電壓Vrat與負載L兩端的電壓對應， 其中，負載L被提供以強度為Itjut的電流。圖I中的基本布置滿足本領域中眾所周知的操作要求，從而使得不需要在下面的描述中對其進行詳細的說明。與單開關反激式變換器相比，圖I中的雙開關反激式變換器的布置示出的優點是，最大反射電壓等于電源電壓，電源電壓在不向金屬氧化物半導體場效應晶體管施加高壓的情況下支持零電壓切換(ZVS)。這是一個顯著的優點，因為這使得能夠使用具有較低的漏源電壓值的金屬氧化物半導體場效應晶體管，這更有效且更便宜。但是，圖I中的布置具有缺點，高位開關14a具有相對于接地浮動的柵極，這可能導致驅動困難并因此導致可能的效率下降和更低的切換速度。發明者已經觀察到，該問題至少在理論上可以借助于連接到電路的高端的輔助電源來解決。
但是，由于例如借助于能經受高達500-600V的電壓的驅動器這樣的部件雖然是可用的，但極有可能是相當昂貴的，該解決方案可能涉及到在同一電路中提供另外的電源， 從而帶來不期望的額外的部件和更高的成本。這些因素與當前考慮的方案不一致，當前考慮的解決方案，特別對于消費者市場應用來說，必須具有盡可能低的成本和功率消耗。此外，發明者已經觀察到，另一可能性可以涉及脈沖變壓器的使用。這可能又會導致相當昂貴的方案，這是由于適于在脈沖變壓器所要求的高電流的情況下操作的變壓器和驅動器二者自然是非常昂貴的，并且，可能將這種方案的使用局限于專門的部門的高功率應用。此外，涉及提供脈沖變壓器的方案也會對占空比強加約束(不能高于50%)。

發明內容
本發明的目的是提出對于在前概述的布置的缺點的解決方案。根據本發明，這樣的目的通過具有后附的要求保護的技術方案中特別闡述的特征的裝置來實現。本發明提出的技術方案包括一種雙開關反激式電源裝置，包括變壓器，所述變壓器具有初級繞組和次級繞組，以給負載供電；一對電子開關，所述一對電子開關能夠交替地接通和關斷，以將所述變壓器的所述初級繞組連接到輸入線，從而給所述變壓器的所述初級繞組供電，其中，所述電子開關中的至少一個電子開關是具有相對于接地浮動的控制電極的電子開關，其特征在于，所述雙開關反激式電源裝置包括電容式分壓器，所述電容式分壓器布置在所述裝置的所述接地和所述輸入線之間，其中，所述電容式分壓器的分界點連接到所述變壓器的所述初級繞組的中間點，以及輔助次級繞組，所述輔助次級繞組在所述變壓器中，所述輔助次級繞組給所述電子開關中的所述至少一個電子開關的所述控制電極供電。后附的要求保護的技術方案是本文中提供的發明的技術教導的組成部分。在各種實施方式中，可以取得與更昂貴的方案等同的速度性能。在各種實施方式中，在低功率應用中使用雙開關反激式變換器的可能性使得能夠取得好的效率，因為，對于每次切換，金屬氧化物半導體場效應晶體管必須從比單開關情況下的電壓更低的電壓水平開始釋放其容量。在各種實施方式中，可以使用少量的部件；在一些實施方式中，僅需要添加兩個電容器。在各種實施方式中，取得了較低的泄漏，這是由于布置不需要可能需要被供電并因此可能發生泄漏的、任何額外的驅動器。


現在，參考附圖、僅通過非限制性示例對本發明進行描述，其中圖I已經在前面描述過；以及圖2是實施方式的框圖。
具體實施方式
在下面的描述中，給出了大量具體的細節，以提供對實施方式的透徹的理解。可以在沒有一個或若干具體細節的情況下或在具有其他方法、部件、材料等的情況下實現實施方式。在其他實例中，沒有詳細示出或描述眾所周知的結構、材料或操作，以避免使實施方式的方面模糊不清。貫穿本詳細說明書，參考“一個實施方式”或“實施方式”表示結合實施方式描述的具體特征、結構或特點包括在至少一個實施方式中。因此，貫穿本詳細說明的各個位置處的短語“在一個實施方式中”或“在實施方式中”的出現不一定都指的是相同的實施方式。此外，可以在一個或更多個實施方式中以任意適當的方式組合具體的特征、結構或特點。本文中提供的標題僅是為了方便，而不是解釋實施方式的范圍或含義。圖2中的框示了用于電源的雙開關反激式變換器，該框圖的基本布置與結合圖I描述的總體框圖對應。因此，在圖2中用相同的附圖標記表示與參考圖I描述的相同的或等同的組件、元件和部件，并且，這使得在下面不需要重復對這類元件、組件或部件的特征和操作的詳細描述。在各種實施方式中，“高位”開關(金屬氧化物半導體場效應晶體管)14a可以說是自驅動的。輸入線12和接地之間設置有包括兩個電容器Cl，C2 (盡管這兩個電容器不是必須具有相同的電容值，但是，可以假設這兩個電容器具有相同的電容值)的電容式分壓器，電容器Cl，C2的分界點或中間點連接到變壓器T的初級繞組Tl的、由20表示的中間點。因此，可以認為該初級繞組Tl包括“高”端Tla和“低”端Tib。此外，變壓器T的次級繞組T2側設置有輔助次級繞組T2AUX(通常具有少量的匝數)，輔助次級繞組T2aux的一端連接到“高位”開關14a的柵極，并且，相對的端連接到例如二極管D4的陰極，即，連接到“低位”開關14b的漏源線，下面將假設該“低位”開關14b由已知種類的反激式控制器16驅動，該反激式控制器16根據已知的標準操作。為了理解圖2中的布置的操作，作為開始點，可以假設如下情況，其中，“低位”開關 /金屬氧化物半導體場效應晶體管14b開始導通，以從關斷狀態切換到接通狀態，“高位”開關/金屬氧化物半導體場效應晶體管14a處于關斷狀態。由電容器給出功率的第一部分，這是由于高位金屬氧化物半導體場效應晶體管 14a是關斷的。因此，電流開始首先從電容式分壓器Cl，C2朝著TlB(初級繞組的低端)、然后通過金屬氧化物半導體場效應晶體管14b和電源負極流動。在此點上，變壓器的所有其他繞組都被極化。在這種情況下，尤其是在次級繞組上和特別是在輔助繞組T2aux上，呈現與匝數成比例的電壓，并且該電壓被引導以將“高位”開關14a從關斷轉換到接通。因此，由于繞組的極化(見標記)，輔助繞組T2aux兩端的電壓是正的。該電壓可以保持“高位”開關14a處于導通狀態。然后，電流從電源線12流過開關14a，隨后流入變壓器的繞組Tla，Tlb中，然后， 又流過14b而到達電源負極。在“低位”金屬氧化物半導體場效應晶體管14b處于導通一定時間段之后，接著的是“斷開”階段，使得變壓器與線斷開并朝著次級繞組釋放能量。為了這樣做，關斷“低位”金屬氧化物半導體場效應晶體管14b，并且，存儲在變壓器中的漏能傾向于朝著布置在初級側的二極管(即，二極管D3，D4)釋放。這導致所有繞組反轉他們的極性，并因此導致所有繞組的電壓反轉極性。該極性反轉也由輔助繞組T2aux感測，并且，該極性反轉具有促進“高位”開關14a 進入關斷狀態的另外的效果。因此，“高位”開關14a接著14b，因此，高位開關執行自驅動。現在，所有存儲的能量通過二極管Dl、朝著次級繞組的方向傳遞，以給負載L供電。當然，在不違背本發明的基本原理并且不偏離如所附權利要求書限定的本發明的范圍的情況下，相對于僅借助于示例已經描述的內容，可以對細節和實施方式進行變化甚至明顯地變化。
權利要求
1.一種雙開關(14a，14b)反激式電源裝置，包括變壓器(T)，所述變壓器(T)具有初級繞組(Tl)和次級繞組(T2)，以給負載(L)供電，一對電子開關(14a，14b)，所述一對電子開關(14a，14b)能夠交替地接通和關斷，以將所述變壓器(T)的所述初級繞組(Tl)連接到輸入線(12)，從而給所述變壓器(T)的所述初級繞組(Tl)供電，其中，所述電子開關(14a，14b)中的至少一個電子開關(14a)是具有相對于接地浮動的控制電極的電子開關，其特征在于，所述雙開關(14a，14b)反激式電源裝置包括電容式分壓器(Cl，C2)，所述電容式分壓器(Cl，C2)布置在所述裝置的所述接地和所述輸入線(12)之間，其中，所述電容式分壓器(Cl，C2)的分界點連接到所述變壓器(T)的所述初級繞組(Tl)的中間點(20)，以及輔助次級繞組(T2aux)，所述輔助次級繞組(T2aux)在所述變壓器⑴中，所述輔助次級繞組(T2aux)給所述電子開關(14a，14b)中的所述至少一個電子開關(14a)的所述控制電極供電。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中，所述電子開關(14a，14b)中的所述至少一個電子開關(14a)置于所述輸入線(12)和所述變壓器(T)的所述初級繞組(Tl)之間。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述電子開關(14a，14b)中的另一個電子開關 (14b)置于所述電路的所述接地和所述變壓器(T)的所述初級繞組(Tl)之間，其中，二極管 (D3)置于所述輸入線(12)和所述另一個電子開關(14b)之間，其中，所述二極管(D3)的陰極朝著所述輸入線(12)。
4.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，包括另外的二極管(D4)，所述另外的二極管(D4)置于所述裝置的所述接地和所述輔助次級繞組(T2aux)之間，其中，所述另外的二極管(D4)的陽極朝著所述裝置的所述接地。
5.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述電子開關(14a，14b)中的所述至少一個電子開關(14a)是金屬氧化物半導體場效應晶體管。
6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述負載(L)是光源，如發光二極管光源。
全文摘要
一種雙開關(14a，14b)反激式電源裝置，包括變壓器(T)，該變壓器具有初級繞組(T1)和次級繞組(T2)，以給負載(L)供電；一對電子開關(14a，14b)，這對電子開關能夠交替地接通和關斷，以將變壓器的初級繞組連接到輸入線(12)并給所述變壓器的初級繞組供電，其中，所述電子開關中的至少一個電子開關具有相對于接地浮動的控制電極；電容式分壓器(C1，C2)，該電容式分壓器布置在電路的接地和輸入線之間，其中，所述電容式分壓器的分界點連接到所述變壓器的所述初級繞組的中間點(20)，以及所述變壓器中的輔助次級繞組(T2AUX)，該輔助次級繞組給電子開關中的所述至少一個電子開關的控制電極供電。
文檔編號H02M3/335GK102594150SQ201210006090
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月10日 優先權日2011年1月11日
發明者達尼埃萊·盧卡托 申請人:歐司朗股份有限公司