电源系统和使用该电源系统的方法和电路技术方案

电源系统使用DC‑DC功率转换器(28)来供给输出负载。补偿电路(40)连接在到DC‑DC转换器的输入和DC‑DC转换器的输出之间，并且该补偿电路响应于由输出负载中的浪涌引起的DC‑DC转换器的输出处的电压降而提供补偿路径。电源系统还包括作为输出负载的低压差调节器(30)，该低压差调节器(30)具有连接到DC‑DC功率转换器和补偿电路的输入，以及连接到输出端子(C)用以连接另外的输出负载的输出。这使得DC‑DC功率转换器能够具有低电流能力，因为DC‑DC转换器的DC供给可以满足大电流需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源系统和使用该电源系统的方法和电路
本专利技术涉及电源系统，特别地，用于供给具有电流需求中浪涌(surge)的负载的电源系统。
技术介绍
本专利技术对照明应用特别感兴趣。伴随着LED照明的市场增长，无线照明控制正受到欢迎。无线照明控制是通过将低功率RF模块集成到照明单元中以使无线连接成为可能而实现。例如，最近发布的飞利浦色度(hue)灯泡通过将ZigBee模块集成到灯泡中而为LED灯泡带来了无线连接。为了智能光控制，灯泡还含有控制RF模块和LED光源二者的微控制器。图1是具有RF连接的LED光点的示例的框图。主电源10是用于整个光点的相对高电压(例如20-30V)的DC电压源，所述整个光点包括LED光源12、控制器14、RF模块16(即，RF收发器18和可选的RF放大器20)、以及其它控制电路22(诸如逻辑电路、MOSFET驱动器等等)。如果电源由市电驱动，电源可以包括AC-DC转换器。LED光源12经由LED驱动器24从电源10接收功率。LED光点中的大多数控制电路通常在诸如5V(DC)的相对低的DC电压下操作，并且大多数控制器和RF模块在诸如3.3V(DC)的甚至更低的DC电压下操作。为了功率效率的目的，电源26在高电压电源10和控制器14以及其它电路之间使用。电源26的功能是将电压降低到适当的水平。电源26含有两个部件，DC-DC转换器28和调压器30，所述DC-DC转换器将来自电源的电压转换为5V(DC)，所述调压器将来自DC-DC转换器的电压进一步降低到3.3V(DC)。控制器14和RF模块16的RF收发器18可以在单个芯片上。例如，已经知晓ZigBee片上系统产品含有控制器和2.4GHzRF收发器。对于诸如MR16LED灯泡的光点而言(该灯泡通常具有几乎覆盖了器材的整个表面的金属散热器，并且其中所述光点安装到金属圆顶中)，RF放大器20对于确保足够的RF性能(诸如增加的发射功率(或工作距离))是必要的，并且为了改进的接收灵敏度，RF放大器包括低噪音放大器。对于电源26的重要要求是在恒定电压(例如3.3V(DC))下提供足够的电流，以确保控制器和RF模块的正常操作。存在三种典型操作模式，它们消耗不同水平的电流：非RF模式：只有控制器是有效的，并且不发生RF通信。操作电流例如小于10mA。接收模式：RF模块处于接收操作中。RF收发器的操作电流例如在20-30mA的范围内。RF放大器的操作电流例如小于5mA。因此，总电流要求是30-40mA。发射模式：RF模块处于发射操作中。RF收发器的操作电流例如在30-40mA的范围中。RF放大器的操作电流例如在80-180mA的范围中。因此，总电流要求是120-240mA。显然，发射操作比其它操作要求显著更高的电流。发射操作的另一特征是：其是具有低频率和极短持续时间的周期性操作。例如，平均每5-15秒就有一个持续时间少于10毫秒的发射。换句话说，控制器和RF模块在大部分时间里消耗10-40mA，但是在周期性的发射操作期间需要高的峰值(120-240mA)瞬时电流。对于设计用于无线连接的LED光点的电源26，存在两种通常采用的方案。第一方案是使用具有高电流供给能力和快速瞬时响应的DC-DC转换器以在发射时供应来自RF模块的高峰值瞬时电流需求。主要缺点是这样的转换器体积大且昂贵，这限制了在强制要求紧凑的空间和低成本的应用中的使用。第二方案是将正常的DC-DC转换器和大值存储电容器或电解质电容器一起使用。转换器可以容许RF模块的接收操作，而电容器可以在发射操作期间帮助吸收瞬时峰值电流。此方案与第一方案相比具有较低的成本，但是大值(例如100-200μF的范围内)电容器仍然是大体积的。考虑到针对具有紧凑尺寸的LED光点(诸如MR16或MR11灯泡)实现无线连接的需要，期望一种低成本且紧凑的电源解决方案。US5422562A1、US20060022653A1和“应用到开关电源以得到快速瞬时响应的线性-非线性控制”，10.1109/IECON.2002.1187556公开了在从第一电源到负载的功率不足的情况下，第二电源可以向负载提供功率。
技术实现思路
将有利的是，拥有一种可以满足电流需求中的浪涌并且还是低成本和小尺寸的电路。本专利技术由权利要求定义。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电源系统，包括：DC电源，其用于产生第一DC输出；DC-DC功率转换器，其用于从第一DC输出产生第二DC输出，并且向电源系统的供给端子提供该第二DC输出以供给输出负载；以及连接在该第一DC输出和供给端子之间的补偿电路，该补偿电路被适配成响应于第二DC输出中的电压降从第一DC输出向供给端子提供功率，其中该电源系统还包括作为输出负载的低压差调节器，该低压差调节器具有连接到该供给端子的输入，以及连接到用于连接另外的输出负载的输出端子的输出。例如，电压降由输出负载中的浪涌引起，该输出负载由该供给端子供给。此系统使第一DC输出能够用作针对输出负载的供给，所述输出负载一般地由第二DC输出(其具有比第一DC输出更低的电压)供给。这使得DC-DC功率转换器能够具有低的电流能力，因为来自输出的大的电流需求可以由第一DC供给满足。DC-DC转换器可以保持低成本和低尺寸，适合于在大多数时间内出现的输出负载特性，并且需求中的浪涌仍然可以被满足。最终的输出负载典型地是具有周期性的但是持续时间短的需求中的浪涌的电路。此装置避免了需要大储存电容器来应付浪涌，并且避免了对于尺寸过大的DC-DC转换器的需要。在一个实施例中，第一DC输出优选处于比第二DC输出的电压范围更高的电压范围中，并且DC电源可以包括AC-DC转换器。此实施例给出了将本专利技术的方面实施为具有AC-DC转换器和DC-DC转换器的广泛使用的功率结构。第一DC输出可以例如用于LED照明电路，并且第二DC输出可以用于诸如RF模块的辅助控制电路。当存在DC-DC转换器不能满足的需求方面的浪涌时，更高电压的第一DC输出于是用于供给辅助控制电路。DC电源可以由AC市电信号供给，并且因此包括AC-DC转换器。在一个实施例中，补偿电路可以包括第一DC输出和第二DC输出之间的开关，以及用于控制该开关操作的控制电路。该开关将第一DC输出耦合到该第二DC输出。当开关闭合时，更高电压的第一DC输出可以用于供给负载，并且一旦已经获得所期望的电流以使得能够满足负载需求，则该开关可以再次断开。此实施例的优势是部件数量较少。在一个实施例中，开关可以包括具有基极连接和发射极连接的晶体管装置，该基极连接和发射极连接一起控制开关状态，其中该控制电路包括电压产生电路，其产生用于应用到基极连接的电压，并且该发射极连接连接到第二DC输出。第二DC输出处的电压用作应用到晶体管发射极的第一晶体管控制参数，并且参考电压用作应用到晶体管基极的第二控制参数。如果DC-DC转换器不能够满足负载需求，则第二DC输出处的电压将下降，并且此电压中的下降可以用于控制补偿电路。替代地，该晶体管可以是场效应管，其具有对应于基极的栅极和对应于发射极的源极。在此情况中，栅-源电压响应于电压降而变化，以引起晶体管导通。优点是，感测电压降和控制开关的功能基于单个(双极型或场效应)晶体管实施，使得电路结构简单。在一个实施例中，电压产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源系统，包括：DC电源(10)，其用于产生第一DC输出(D)；DC‑DC功率转换器(28)，其用于从所述第一DC输出产生第二DC输出，并且向所述电源系统的供给端子(B)提供所述第二DC输出以供给输出负载；以及连接在所述第一DC输出和所述供给端子(B)之间的补偿电路(40)，所述补偿电路(40)被适配成响应于所述第二DC输出中的电压降从所述第一DC输出向所述供给端子(B)提供功率，其中所述电源系统还包括作为所述输出负载的低压差调节器(30)，所述低压差调节器(30)具有连接到所述供给端子(B)的输入，以及连接到用于连接另外的输出负载的输出端子(C)的输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 EP 14187656.5;2014.06.27 CN PCT/CN2014/1.一种电源系统，包括：DC电源(10)，其用于产生第一DC输出(D)；DC-DC功率转换器(28)，其用于从所述第一DC输出产生第二DC输出，并且向所述电源系统的供给端子(B)提供所述第二DC输出以供给输出负载；以及连接在所述第一DC输出和所述供给端子(B)之间的补偿电路(40)，所述补偿电路(40)被适配成响应于所述第二DC输出中的电压降从所述第一DC输出向所述供给端子(B)提供功率，其中所述电源系统还包括作为所述输出负载的低压差调节器(30)，所述低压差调节器(30)具有连接到所述供给端子(B)的输入，以及连接到用于连接另外的输出负载的输出端子(C)的输出。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压降由输出负载中的浪涌引起，所述输出负载由所述供给端子供给，所述第一DC输出处于比所述第二DC输出的电压范围更高的电压范围中，并且其中所述DC电源包括AC-DC转换器(10)。3.根据任意前述权利要求所述的系统，其中所述补偿电路(40)包括位于所述第一DC输出和所述供给端子(B)之间的开关(42)，以及用于控制所述开关的操作的控制电路。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述开关包括具有基极连接和发射极连接的晶体管装置(42)，所述基极连接和发射极连接一起控制所述晶体管的开关状态，其中所述控制电路包括产生应用于所述基极连接的电压的电压产生电路(44、D1、D2)，并且所述发射极连接连接到所述供给端子(B)。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述电压产生电路包括所述第一DC输出和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊，K·Q·田，王刚，
申请(专利权)人：飞利浦灯具控股公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL