专利名称：例如用于光源的电源装置的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及一种电源装置。在各种实施方式中，所作描述可能涉及适于用于光源如发光二极管(LED)光源的电源装置。在各种实施方式中，所作描述可能涉及所谓的“双开关反激”类型的电源装置。
背景技术：
图I示意性地示出了双开关反激型电源装置的基本设计，该电源装置可以用来例如从恒定的供电电压Vin给负载L供电，该负载L包括例如LED光源，如所谓的LED串。根据众所周知的拓扑结构，由10整体地表示的电源装置围绕具有初级绕组Tl和次级绕组T2的变压器T构造。初级绕组Tl经由适于以相互交替的方式处于导通(“接通”)和非导通(“关断”) 的两个电子开关14a，14b连接到由12表示的输入线上的电压Vin ;换言之，当14a接通时， 14b关断，反之，当14a关断时，14b接通。在各种实施方式中，所述开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管。在布置中，每个开关14a，14b分别与二极管D3，D4相关联，其中开关14a(称作“高位”开关(high switch))置于输入线12和二极管D4的阴极之间，其中，二极管D4的阳极耦接到电路接地，开关14b (称作“低位”开关(low switch))置于接地和二极管D3的阳极之间，其中，二极管D3的阴极连接到输入线12，以及变压器T的初级绕组Tl的两端分别连接到高位开关14a与二极管D4之间的中间点以及二极管D3与低位开关14b之间的中间点。 变压器的次级绕组T2通常包括在此示意性地图示为二极管Dl和输出电容器C的整流/稳定网络，其中，电容器C两端呈现电压Vrat,该电压Vrat与负载L两端的电压对应， 其中，负载L被提供以强度为Itjut的电流。图I中的基本布置满足本领域中众所周知的操作要求，从而使得不需要在下面的描述中对其进行详细的说明。与单开关反激式变换器相比，图I中的双开关反激式变换器的布置示出的优点是，最大反射电压等于电源电压，电源电压在不向金属氧化物半导体场效应晶体管施加高压的情况下支持零电压切换(ZVS)。这是一个显著的优点，因为这使得能够使用具有较低的漏源电压值的金属氧化物半导体场效应晶体管，这更有效且更便宜。但是，图I中的布置具有缺点，高位开关14a具有相对于接地浮动的栅极，这可能导致驱动困难并因此导致可能的效率下降和更低的切换速度。发明者已经观察到，该问题至少在理论上可以借助于连接到电路的高端的辅助电源来解决。
但是，由于例如借助于能经受高达500-600V的电压的驱动器这样的部件虽然是可用的，但极有可能是相当昂贵的，该解决方案可能涉及到在同一电路中提供另外的电源， 从而带来不期望的额外的部件和更高的成本。这些因素与当前考虑的方案不一致，当前考虑的解决方案，特别对于消费者市场应用来说，必须具有尽可能低的成本和功率消耗。此外，发明者已经观察到，另一可能性可以涉及脉冲变压器的使用。这可能又会导致相当昂贵的方案，这是由于适于在脉冲变压器所要求的高电流的情况下操作的变压器和驱动器二者自然是非常昂贵的，并且，可能将这种方案的使用局限于专门的部门的高功率应用。此外，涉及提供脉冲变压器的方案也会对占空比强加约束(不能高于50%)。
发明内容
本发明的目的是提出对于在前概述的布置的缺点的解决方案。根据本发明，这样的目的通过具有后附的要求保护的技术方案中特别阐述的特征的装置来实现。本发明提出的技术方案包括一种双开关反激式电源装置，包括变压器，所述变压器具有初级绕组和次级绕组，以给负载供电；一对电子开关，所述一对电子开关能够交替地接通和关断，以将所述变压器的所述初级绕组连接到输入线，从而给所述变压器的所述初级绕组供电，其中，所述电子开关中的至少一个电子开关是具有相对于接地浮动的控制电极的电子开关，其特征在于，所述双开关反激式电源装置包括电容式分压器，所述电容式分压器布置在所述装置的所述接地和所述输入线之间，其中，所述电容式分压器的分界点连接到所述变压器的所述初级绕组的中间点，以及辅助次级绕组，所述辅助次级绕组在所述变压器中，所述辅助次级绕组给所述电子开关中的所述至少一个电子开关的所述控制电极供电。后附的要求保护的技术方案是本文中提供的发明的技术教导的组成部分。在各种实施方式中，可以取得与更昂贵的方案等同的速度性能。在各种实施方式中，在低功率应用中使用双开关反激式变换器的可能性使得能够取得好的效率，因为，对于每次切换，金属氧化物半导体场效应晶体管必须从比单开关情况下的电压更低的电压水平开始释放其容量。在各种实施方式中，可以使用少量的部件；在一些实施方式中，仅需要添加两个电容器。在各种实施方式中，取得了较低的泄漏，这是由于布置不需要可能需要被供电并因此可能发生泄漏的、任何额外的驱动器。
现在，参考附图、仅通过非限制性示例对本发明进行描述，其中图I已经在前面描述过；以及图2是实施方式的框图。
具体实施方式
在下面的描述中，给出了大量具体的细节，以提供对实施方式的透彻的理解。可以在没有一个或若干具体细节的情况下或在具有其他方法、部件、材料等的情况下实现实施方式。在其他实例中，没有详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免使实施方式的方面模糊不清。贯穿本详细说明书，参考“一个实施方式”或“实施方式”表示结合实施方式描述的具体特征、结构或特点包括在至少一个实施方式中。因此，贯穿本详细说明的各个位置处的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现不一定都指的是相同的实施方式。此外，可以在一个或更多个实施方式中以任意适当的方式组合具体的特征、结构或特点。本文中提供的标题仅是为了方便，而不是解释实施方式的范围或含义。图2中的框示了用于电源的双开关反激式变换器，该框图的基本布置与结合图I描述的总体框图对应。因此，在图2中用相同的附图标记表示与参考图I描述的相同的或等同的组件、元件和部件，并且，这使得在下面不需要重复对这类元件、组件或部件的特征和操作的详细描述。在各种实施方式中，“高位”开关(金属氧化物半导体场效应晶体管)14a可以说是自驱动的。输入线12和接地之间设置有包括两个电容器Cl，C2 (尽管这两个电容器不是必须具有相同的电容值，但是，可以假设这两个电容器具有相同的电容值)的电容式分压器，电容器Cl，C2的分界点或中间点连接到变压器T的初级绕组Tl的、由20表示的中间点。因此，可以认为该初级绕组Tl包括“高”端Tla和“低”端Tib。此外，变压器T的次级绕组T2侧设置有辅助次级绕组T2AUX(通常具有少量的匝数)，辅助次级绕组T2aux的一端连接到“高位”开关14a的栅极，并且，相对的端连接到例如二极管D4的阴极，即，连接到“低位”开关14b的漏源线，下面将假设该“低位”开关14b由已知种类的反激式控制器16驱动，该反激式控制器16根据已知的标准操作。为了理解图2中的布置的操作，作为开始点，可以假设如下情况，其中，“低位”开关 /金属氧化物半导体场效应晶体管14b开始导通，以从关断状态切换到接通状态，“高位”开关/金属氧化物半导体场效应晶体管14a处于关断状态。由电容器给出功率的第一部分，这是由于高位金属氧化物半导体场效应晶体管 14a是关断的。因此，电流开始首先从电容式分压器Cl，C2朝着TlB(初级绕组的低端)、然后通过金属氧化物半导体场效应晶体管14b和电源负极流动。在此点上，变压器的所有其他绕组都被极化。在这种情况下，尤其是在次级绕组上和特别是在辅助绕组T2aux上，呈现与匝数成比例的电压，并且该电压被引导以将“高位”开关14a从关断转换到接通。因此，由于绕组的极化(见标记)，辅助绕组T2aux两端的电压是正的。该电压可以保持“高位”开关14a处于导通状态。然后，电流从电源线12流过开关14a，随后流入变压器的绕组Tla，Tlb中，然后， 又流过14b而到达电源负极。在“低位”金属氧化物半导体场效应晶体管14b处于导通一定时间段之后，接着的是“断开”阶段，使得变压器与线断开并朝着次级绕组释放能量。为了这样做，关断“低位”金属氧化物半导体场效应晶体管14b，并且，存储在变压器中的漏能倾向于朝着布置在初级侧的二极管(即，二极管D3，D4)释放。这导致所有绕组反转他们的极性，并因此导致所有绕组的电压反转极性。该极性反转也由辅助绕组T2aux感测，并且，该极性反转具有促进“高位”开关14a 进入关断状态的另外的效果。因此，“高位”开关14a接着14b，因此，高位开关执行自驱动。现在，所有存储的能量通过二极管Dl、朝着次级绕组的方向传递，以给负载L供电。当然，在不违背本发明的基本原理并且不偏离如所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，相对于仅借助于示例已经描述的内容，可以对细节和实施方式进行变化甚至明显地变化。
权利要求
1.一种双开关(14a，14b)反激式电源装置，包括变压器(T)，所述变压器(T)具有初级绕组(Tl)和次级绕组(T2)，以给负载(L)供电，一对电子开关(14a，14b)，所述一对电子开关(14a，14b)能够交替地接通和关断，以将所述变压器(T)的所述初级绕组(Tl)连接到输入线(12)，从而给所述变压器(T)的所述初级绕组(Tl)供电，其中，所述电子开关(14a，14b)中的至少一个电子开关(14a)是具有相对于接地浮动的控制电极的电子开关，其特征在于，所述双开关(14a，14b)反激式电源装置包括电容式分压器(Cl，C2)，所述电容式分压器(Cl，C2)布置在所述装置的所述接地和所述输入线(12)之间，其中，所述电容式分压器(Cl，C2)的分界点连接到所述变压器(T)的所述初级绕组(Tl)的中间点(20)，以及辅助次级绕组(T2aux)，所述辅助次级绕组(T2aux)在所述变压器⑴中，所述辅助次级绕组(T2aux)给所述电子开关(14a，14b)中的所述至少一个电子开关(14a)的所述控制电极供电。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述电子开关(14a，14b)中的所述至少一个电子开关(14a)置于所述输入线(12)和所述变压器(T)的所述初级绕组(Tl)之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电子开关(14a，14b)中的另一个电子开关 (14b)置于所述电路的所述接地和所述变压器(T)的所述初级绕组(Tl)之间，其中，二极管 (D3)置于所述输入线(12)和所述另一个电子开关(14b)之间，其中，所述二极管(D3)的阴极朝着所述输入线(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括另外的二极管(D4)，所述另外的二极管(D4)置于所述装置的所述接地和所述辅助次级绕组(T2aux)之间，其中，所述另外的二极管(D4)的阳极朝着所述装置的所述接地。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述电子开关(14a，14b)中的所述至少一个电子开关(14a)是金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述负载(L)是光源，如发光二极管光源。
全文摘要
一种双开关(14a，14b)反激式电源装置，包括变压器(T)，该变压器具有初级绕组(T1)和次级绕组(T2)，以给负载(L)供电；一对电子开关(14a，14b)，这对电子开关能够交替地接通和关断，以将变压器的初级绕组连接到输入线(12)并给所述变压器的初级绕组供电，其中，所述电子开关中的至少一个电子开关具有相对于接地浮动的控制电极；电容式分压器(C1，C2)，该电容式分压器布置在电路的接地和输入线之间，其中，所述电容式分压器的分界点连接到所述变压器的所述初级绕组的中间点(20)，以及所述变压器中的辅助次级绕组(T2AUX)，该辅助次级绕组给电子开关中的所述至少一个电子开关的控制电极供电。
文档编号H02M3/335GK102594150SQ201210006090
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年1月11日
发明者达尼埃莱·卢卡托 申请人:欧司朗股份有限公司