降压转换器制造技术

本申请公开了降压转换器，用于将DC输入电压转换为DC输出电压，所述降压转换器包括：具有正输入端子(IN+)和负输入端子(IN‑)的DC输入电路，用于提供DC输入电压(Vi)；用于将DC输入电压(Vi)转换为DC输出电压(Vo)的转换器电路(30)；具有正输出端子(OUT+)、负输出端子(OUT‑)和连接在所述正输出端子(OUT+)与所述负输出端子(OUT‑)之间的输出电容器(C5)的DC输出电路；开关装置(IC)，具有与正输入端子(IN+)连接的第一开关接线端子(D)及经充电二极管(D1)与负输入端子(IN‑)连接的第二开关接线端子(CS)；充电电感器(L1)；及随频率而变的回流电路(33)，其使正输出端子(OUT+)与开关装置(IC)的电源端子(Vcc)连接以支持开关装置(IC)的供电。

Buck Converter

The application discloses a step-down converter for converting a DC input voltage to a DC output voltage. The step-down converter includes a DC input circuit with a positive input terminal (in -) and a negative input terminal (in \u2011 for providing a DC input voltage (VI); a converter circuit (30) for converting a DC input voltage (VI) to a DC output voltage (VO); a converter circuit with a positive output terminal (out -) and a negative output terminal (out A) and a DC output circuit of an output capacitor (C5) connected between the positive output terminal (out +) and the negative output terminal (out \u2011); a switching device (IC) having a first switch terminal (d) connected with the positive input terminal (in +) and a second switch terminal (CS) connected by the charging diode (D1) and the negative input terminal (in \u2011); a charging inductor (L1); and a return current varying with the frequency Circuit (33), which connects the positive output terminal (out +) with the power terminal (VCC) of the switching device (IC) to support the power supply of the switching device (IC).

【技术实现步骤摘要】
降压转换器
本申请总体上涉及降压转换器，尤其涉及高输出电压降压转换器。
技术介绍
越来越多的LED(发光二极管)产品如LED灯、LED管等要求高发光效率。因此，用于LED产品的驱动器电路也应具有高效率是符合需要的。增加LED产品的效率的一种方法是增大LED驱动器的输出电压。对于未针对高输出电压进行配置的降压转换器，增大输出电压可导致缺陷，恶化降压转换器的性能。
技术实现思路
本申请的目标在于提供高输出电压降压转换器及高输出电压降压转换器的运行方法。根据第一方面，提供用于将DC输入电压转换为DC输出电压的降压转换器，具体地，用于以所需或预定的DC电压对DC用电设备供电。该降压转换器包括具有正输入端子和负输入端子的DC输入电路，用于提供DC输入电压。该降压转换器还包括用于将DC输入电压转换为DC输出电压的转换器电路及具有正输出端子、负输出端子和连接在正输出端子与负输出端子之间的输出电容器的DC输出电路，具体地，用于将DC输出电压提供给分别连接到正输出端子和负输出端子的DC用电设备或负载。降压转换器还包括开关装置，具有与正输入端子连接的第一开关接线端子及经充电二极管与负输入端子连接的第二开关接线端子。此外，降压转换器包括充电电感器，其第一端子经充电电阻器与开关装置的第二开关接线端子连接，及其第二端子与正输出端子连接。开关装置配置成周期性地对充电电感器供电以提供用于输出电容器的充电电流。降压转换器还包括随频率而变的回流电路，其使正输出端子与开关装置的电源端子连接以支持开关装置的供电。在高输出电压情形下，尤其在DC输出电压接近DC输入电压时，回流电路可支持和稳定开关装置的供电，使得降压转换器即使在DC输出电压十分接近DC输入电压时仍能以适当的方式运行，否则，开关装置的电源将崩溃或者至少在开关装置的电源中将出现与缺陷相关联的谬误。在本说明书中，降压转换器的高输出电压意为，DC输出电压高达DC输入电压的90％甚至更高，即较接近DC输入电压。因此，该降压转换器使能增大输出电压并使得输出电压更接近输入电压，而不会导致转换器运行的不稳定。因此，降压转换器的输出DC电压的运行范围可增大，而不会引起不稳定或者闪烁，因而使该降压转换器能用于DC用电设备且DC输出电压接近于DC转换器的输入电压。DC用电设备可以是LED产品如LED灯、LED电灯泡、LED吊灯、LED管等中的LED阵列。具体地，降压转换器可配置为自供电降压转换器。具体地，降压转换器可按自供电拓扑结构提供。因而，降压转换器可由将被转换的输入DC电压供电。通过使用自供电拓扑结构，可避免另外的电源，导致简单且有成本效益的降压转换器。通过支持开关装置的供电，回流电路可确保自供电降压转换器在升高的输出电压时适当运行，即使没有另外的外部电源。因而，对于接近DC输入电压的DC输出电压(这可导致DC输出电压的降压扼流或崩溃、由降压转换器供电的LED灯的不稳定或闪烁)，降压转换器的运行的恶化可被有效避免或抑制。随频率而变的回流电路可配置成使得该随频率而变的回流电路的阻抗对于较快变化的电流较低及对于较慢变化的电流较高。具体地，随频率而变的回流电路可配置为高通滤波器，使得随频率而变的回流电路的阻抗随变化的电流的变化率增大而减小及随变化的电流的变化率减小而增大。因而，流过充电电感器的快速变化的充电电流相较充电电流的相对缓慢变化的部分对用于支持开关装置的供电的回流电流的贡献更大。这样，开关装置的电源的稳定可与降压转换器的高转换效率结合。由于高转换效率，基于这样的降压转换器的LED驱动器的效率也可增加，从而导致LED产品的总效率提高。回流电路可以是电容性回流电路。具体地，回流电路可包括提供在其中的一个或多个电容器。使用电容性回流电路，可容易地实现该回流电路想要的频率相关性。开关装置可包括至少一内部开关，配置成以可调节的工作比周期性地或者循环地连接和断开开关装置的第一端子和第二端子。通过闭合和断开开关装置中的开关，充电电感器可被供电以将输出电容器充电到所需输出电压。具体地，通过以可调节的、工作比或者一个周期内开时间段与该周期的整个时间段的比连接和断开开关装置的第一端子和第二端子，输出DC电压可容易地进行调节。开关装置的电源端子可配备使电源端子与地线连接的外部电源端子电容器。该电源端子电容器可用于保护开关装置免遭瞬变及用于进一步稳定开关装置的电源。随频率而变的回流电路可包括回流电阻器，其第一端连接到电源端子及第二端与回流二极管的阴极连接，回流二极管的阳极连接到正输出端子，其中回流电路还包括与回流电阻器并联连接的回流电容器。由于与回流电阻器并联连接的回流电容器的积分性质，对于较高频率或者快速变化的电流分量，回流电路的阻抗特别低，使得尤其对于开关周期的每一上升边，较快变化的充电电流相较较慢变化的充电电流对回流电流提供相对更多的贡献。当内部开关的开关状态从开状态变为关状态时，在正向偏压回流二极管的情形下，回流电路的阻抗可特别低，使能高效补偿电源下降。具体地，由于电容性积分特性，开关周期的上升边即使在回流电阻器的电阻率值较高时仍能提供高电流对电源端子电容器充电。回流电阻器用于限制回流电流，尤其在相对缓慢变化的充电电流情形下，同时回流二极管阻止来自开关装置的电源端子的电流。回流电容器的电容可小于200pF，尤其可小于150pF，及回流电阻器的电阻率可大于50kOhm，尤其可大于70kOhm。回流电容器和回流电阻器的电容和电阻率的这些范围可提供开关装置的电源下降的高效补偿，同时提供高水平的转换效率，尤其对于接近DC输入电压的DC输出电压值。降压转换器可包括连接在正输出端子与充电电感器的第一端子之间的反馈电路，用于在开关装置的反馈端子处提供反馈信号。具体地，反馈电路可包括具有串联连接的第一反馈电阻器和第二反馈电阻器的分压器，第一反馈电阻器和第二反馈电阻器的连接点与开关装置的反馈端子连接。反馈电路在开关装置的反馈端子处提供标示输出电压的反馈电压，用于DC转换器的自调节，从而确保输出电压对应于输出电压的预定值。根据另一方面，提供一种DC电源。该DC电源包括根据第一方面的降压转换器及包括用于对降压转换器提供DC输入电压的AC-DC转换器。AC-DC转换器可单独提供或者配置为降压转换器的输入电路的一部分。AC-DC转换器可包括桥式整流器和用于对降压转换器提供DC输入电压的平滑电容器。AC-DC转换器的特征在于，即使在升高的DC输出电压时，仍具有高转换效率和高可靠性。具体地，由于降压转换器的回流电路配置，尤其在输出电压值接近降压转换器的DC输入电压即AC-DC转换器的DC输出电压时，电源下降可被回流电流补偿同时保持高转换效率，其借助于回流电阻器增大的电阻率，尤其通过提供回流电容器使能。根据又一方面，提供将DC输入电压转换为DC输出电压的降压转换器的运行方法。该方法包括通过降压转换器的开关装置对充电电感器周期性地供电以对输出电容器提供充电电流。该方法还包括从流过充电电感器的充电电流分流一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于将DC输入电压转换为DC输出电压的降压转换器，所述降压转换器包括：/n具有正输入端子(IN+)和负输入端子(IN-)的DC输入电路，用于提供DC输入电压；/n用于将DC输入电压转换为DC输出电压的转换器电路(30)；/n具有正输出端子(OUT+)、负输出端子(OUT-)和连接在所述正输出端子(OUT+)与所述负输出端子(OUT-)之间的输出电容器(C5)的DC输出电路；/n开关装置(IC)，具有与正输入端子(IN+)连接的第一开关接线端子(D)及经充电二极管(D1)与负输入端子(IN-)连接的第二开关接线端子(CS)；/n充电电感器(L1)，其第一端子(P1)经充电电阻器(R2)与开关装置(IC)的第二开关接线端子(CS)连接，及其第二端子(P2)与正输出端子连接(OUT+)，其中所述开关装置(IC)配置成周期性地对充电电感器(L1)供电；及/n随频率而变的回流电路(33)，其使正输出端子(OUT+)与开关装置(IC)的电源端子(Vcc)连接以支持开关装置(IC)的供电。/n

【技术特征摘要】
1.用于将DC输入电压转换为DC输出电压的降压转换器，所述降压转换器包括：
具有正输入端子(IN+)和负输入端子(IN-)的DC输入电路，用于提供DC输入电压；
用于将DC输入电压转换为DC输出电压的转换器电路(30)；
具有正输出端子(OUT+)、负输出端子(OUT-)和连接在所述正输出端子(OUT+)与所述负输出端子(OUT-)之间的输出电容器(C5)的DC输出电路；
开关装置(IC)，具有与正输入端子(IN+)连接的第一开关接线端子(D)及经充电二极管(D1)与负输入端子(IN-)连接的第二开关接线端子(CS)；
充电电感器(L1)，其第一端子(P1)经充电电阻器(R2)与开关装置(IC)的第二开关接线端子(CS)连接，及其第二端子(P2)与正输出端子连接(OUT+)，其中所述开关装置(IC)配置成周期性地对充电电感器(L1)供电；及
随频率而变的回流电路(33)，其使正输出端子(OUT+)与开关装置(IC)的电源端子(Vcc)连接以支持开关装置(IC)的供电。


2.根据权利要求1所述的降压转换器，其中所述降压转换器(2)配置为自供电降压转换器。


3.根据权利要求1或2所述的降压转换器，其中所述随频率而变的回流电路(33)的阻抗对于较快变化的电流较低及对于较慢变化的电流较高。


4.根据权利要求1-3任一所述的降压转换器，其中所述随频率而变的回流电路(33)为电容性回流电路。


5.根据前面任一权利要求所述的降压转换器，其中所述开关装置(IC)包括至少一内部开关，配置成以可调节的工作比周期性地连接和断开开关装置的第一端子(D)和第二端子(CS)。

【专利技术属性】
技术研发人员：林胜叠，戴永昌，
申请(专利权)人：朗德万斯公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE