多路径功率因数校正的方法及功率变换器技术

本公开提供一种多路径功率因数校正的方法及功率变换器。在一个实施例中，该多路径功率因数校正的方法包括：将多个能量转移路径从电压不同的输入提供到输出；在多个能量转移路径中的至少一个的输入处将可用的输入能量的第一部分递送到一个或多个能量存储网络；将可用的输入能量的第二部分递送到输出；以及调整第一部分和第二部分以促进输出实质上恒定输出和控制从输入汲取的能量。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201180049526.3、申请日为2011年8月18日、名称为“基于电池的甚高频开关功率变换器”的PCT专利技术专利申请的分案申请。相关申请案本申请要求以下临时申请的权益，每个申请以引用的方式整体并入本文：2010年8月18日提交的美国序号61/374,993；2010年8月18日提交的美国序号61/374,998；以及2010年10月12日提交的美国序号61/392,329。
本文所述的方法和系统涉及甚高频功率变换技术、技艺、方法、应用和系统。
技术介绍
增加开关模式电源(SMPS)的开关频率是以后广泛寻求的目标作为一种增加功率密度和提高瞬态性能的手段。然而，使用常规功率变换器拓扑(增压、降压、反激等)增加开关频率导致显著降级的效率。另外，在开关频率增加时，功率密度只会增加直到达到最优的开关频率，此时功率密度开始再次减少。因此，常规解决方案似乎缺乏满足需求。
技术实现思路
本文所述的方法和系统可以包括使用芯片级部件的下一代甚高频(VHF，30-300MHz)电源架构。鉴于本文所述的方法和系统启用的几个增强作用，本文概述固态照明应用等的VHF变换的基础技术和方法以及示例性益处。在图式和相关联描述中列举核心VHF变换器架构(AC-DC和DC-DC)的其他应用。这些元件一起提供基本创新和方法的描述与那些创新的一系列有用的和有益的应用。在为一般照明应用的AC-DC变换器的线连接LED驱动器的情况下，有几个益处，包括大于10倍的体积减少、更低成本、更高可靠性、高度的集成、高效率和非常快的瞬态响应。这些特征一起形成适合于改装灯(例如，A19、MR16、GU10)和各种PAR形式以及固态灯具的LED驱动器系统的有用阵列的基础。然而，专利技术的甚高频芯片级电源架构的应用不限于LED和/或固态驱动器。这种技术可以用于可以受益于本文所述的几个益处的任何应用。本文所述的VHF电源架构的独特的特征使功率变换器能够在利用非常少的部件时具有非常高的功率密度、高性能和高瞬态响应。这使在许多空间的应用成为可能，例如，大小和成本是关键问题的固态照明和便携式移动装置，以及由于更简单和更少的部件引起的最高功率密度和改善的可靠性非常有用的军事和工业应用。一个示例性应用是雷达，特别是战斗机上的空中拦截雷达，其中大小、重量和瞬态性能是关键属性。目前的功率变换器系统需要大型和重型电容器组以维持在传输下的雷达要求的瞬态。通过利用本文所述的本专利技术，这些电容器不再需要由瞬态考虑测定大小，而是只需要纹波。这允许大容量能量存储的大幅度减少以及主要功率级的减少。这组特征将提供此类高性能军事应用的明显的优势。在改装灯空间中有几个需求：最重要的是对低成本的要求，几乎同样重要的是小尺寸，然而根据特定的灯类型和预期的目标市场，高性能(效率)、高可靠性和完整范围的功能性都是非常有用的。在每个情况下，现有的功率变换器技术达不到推进SSL灯取得商业成功必需的期望的特征。在这个领域本文中所述的专利技术技术解决每个这些不足并且为灯制造商提供引人注目的包装。在一个方面，本专利技术提供一种高频开关功率变换器。高频开关功率变换器可以包括柔性连接以串联接收输入信号和提供输出的多个软开关电池。高频开关功率变换器可以进一步包括用于配置柔性连接和用于控制电池以接收输入信号的控制器。在一个实施方案中，多个电池中的每个可以由控制器单独控制。此外，可以用并行输出布置多个电池的一部分。另外，多个电池中的至少一个可以包括一个或多个开关电容器。在另一实施方案中，多个电池中的至少一个可以包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。高频开关功率变换器也可以包括输出级，其用于从多个电池的部分接收输出以提供组合输出和用于将组合输出递送到负载。输出级可以包括具有多个一次绕组的至少一个变压器。此外，多个一次绕组中的每个可以从多个电池中的一个接收输出。输出级可以进一步包括多个电容器，每个电容器的输入可以连接到多个电池中的一个的输出。此外，可以并联连接多个电容器中的每个的输出以提供组合输出。在一个实施方案中，输出级可以促进配置多个电池的并行输出组合。可以将DC/DC调节变换器安置在至少一个开关电容器与输出级之间。在一个实施方案中，高频开关功率变换器可以包括多组叠层电池，每组提供至少一个输出。此外，多组叠层电池的一部分可以被配置成提供并行输出。高频开关功率变换器可以进一步包括具有或不具有磁芯材料的PCB蚀刻的电感器和/或变压器、变容二极管控制的网络调优、谐振开关等。在另一实施方案中，高频开关功率变换器可以适合于供膝上型计算机使用，可以集成到显示屏模块中，可以集成到AC线电源线组件中，可以适合于供移动电话使用，可以集成到无线基站中，可以集成到电动车中，可以适合于供机载雷达使用等。在另一方面，本专利技术提供一种叠层电池开关功率变换器。叠层电池开关功率变换器可以包括柔性连接以串联接收DC输入信号和可以提供DC输出的多个叠层电池。叠层电池开关功率变换器也可以包括用于配置柔性连接的控制器。控制器可以控制多个叠层电池以接收DC输入信号，并且可以促进谐振开关。此外，叠层电池开关功率变换器可以包括输出级，其用于组合来自多个叠层电池的一部分中的每个的输出以将组合的DC输出递送到负载。在一个实施方案中，叠层电池开关功率变换器可以包括具有或不具有磁芯材料的PCB蚀刻的电感器和/或变压器、变容二极管控制的网络调优、谐振开关等。在另一实施方案中，叠层电池开关功率变换器可以适合于供膝上型计算机使用，可以集成到显示屏模块中，可以集成到AC线电源线组件中，可以适合于供移动电话使用，可以集成到无线基站中，可以集成到电动车中，可以适合于供机载雷达使用等。在又一方面，本专利技术提供一种叠层电池软开关功率变换器。叠层电池软开关功率变换器可以包括柔性连接以接收输入信号和提供输出的多个叠层电池。此外，叠层电池软开关功率变换器可以包括用于配置柔性连接的控制器。控制器可以控制多个叠层电池以接收输入信号，并且可以促进电池软开关。叠层电池软开关功率变换器也可以包括输出级，其用于从多个叠层电池的一部分中的每个接收输出和用于将组合输出递送到负载。在一个实施方案中，叠层电池软开关功率变换器可以包括具有或不具有磁芯材料的PCB蚀刻的电感器和/或变压器、变容二极管控制的网络调优、谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路径功率因数校正的方法，其包括：将多个能量转移路径从电压不同的输入提供到输出；在所述多个能量转移路径中的至少一个的所述输入处将可用的输入能量的第一部分递送到一个或多个能量存储网络；将可用的输入能量的第二部分递送到所述输出；以及调整所述第一部分和所述第二部分以促进输出实质上恒定输出和控制从所述输入汲取的所述能量。

【技术特征摘要】
2010.08.18 US 61/374,998;2010.08.18 US 61/374,993;1.一种多路径功率因数校正的方法，其包括：
将多个能量转移路径从电压不同的输入提供到输出；
在所述多个能量转移路径中的至少一个的所述输入处将可用的
输入能量的第一部分递送到一个或多个能量存储网络；
将可用的输入能量的第二部分递送到所述输出；以及
调整所述第一部分和所述第二部分以促进输出实质上恒定输出
和控制从所述输入汲取的所述能量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，控制包括控制包括所述多
个能量转移路径的VHF功率变换器。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个能量转移路径的
部分包括多个软开关功率变换器电池。
4.如权利要求3所述的方法，其中，功率因数校正包括切换所
述软开关功率变换器电池中的至少一个。
5.如权利要求1所述的方法，其中，切换产生整功率因数。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个能量转移路径的
部分包括多个软开关叠层电池功率变换器。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述叠层电池功率变换器
的部分连接到共同节点。
8.如权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·D·萨涅里，才翁·乔治·黄，贾斯廷·迈克尔·布克哈特，弗雷德·陈，
申请(专利权)人：芬斯克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US