CN112119578B - 电力供应电路、控制方法和电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力供应电路、控制方法和电设备。该电力供应电路包括：电压转换器电路，该电压转换器电路被配置为将输入电压转换成输出电压，该电压转换器电路具有初级侧和次级侧，该初级侧具有至少一个开关单元，该至少一个开关单元控制该初级侧以对该输入电压进行整流，该次级侧具有至少两个整流二极管，该至少两个整流二极管用于对从该初级侧耦接的电压进行整流；控制器，该控制器被配置为生成控制信号以控制该开关单元；以及电压生成器，该电压生成器被配置为耦接到该初级侧，用于在该至少两个整流二极管为正常状态时生成电压并将该电压提供给该控制器的电力供应端子，提供给该控制器的该电压是该控制器的操作电压，并且该控制器通过被提供该操作电压来生成该控制信号；当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压为关断电压，并且该控制器通过被提供该关断电压来停止生成该控制信号。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

Description

电力供应电路、控制方法和电设备

技术领域

本公开的实施方案整体涉及电压转换领域，并且更具体地涉及电力供应电路、控制方法和电设备。

背景技术

本部分介绍可有利于更好地理解本公开的方面。因此，本部分的陈述应从这个角度来阅读，并且不应理解为是对现有技术中的内容或不是相关领域中的内容的承认。

在电力转换领域中，开关元件和变压器可包括在电力供应电路中。该开关元件可被控制为接通或断开，在该变压器的初级绕组中生成的电压改变，并且在该变压器的次级绕组中生成感应电压。在次级绕组中生成的电压将被整流和滤波，以便生成输出电压。

因此，输入电压被转换成输出电压。该输出电压可根据控制该开关元件的控制信号的开关频率和占空比来改变。

该控制信号可由控制器生成和提供。该控制器可由与初级绕组耦接的辅助绕组供电。

图1是电力供应电路的图示。如图1所示，电力供应电路10包括开关元件S、变压器T、至少两个整流二极管D1和D2、辅助绕组L3以及控制器100。

开关元件S由控制器100控制。变压器T包括初级绕组L1和次级绕组L2。辅助绕组L3耦接到初级绕组L1，并且将在辅助绕组L3的一个端子处生成电压。控制器100由在辅助绕组L3的端子处生成的电压供电。

电力供应电路10的初级侧10a可具有LLC谐振电路、LC谐振电路或PWM(脉宽调制)电路的拓扑。

电力供应电路10的次级侧10b可包括至少两个整流二极管D1和D2，该两个整流二极管用于对在次级绕组L2上生成的电压进行整流。如图1所示，整流二极管D1和D2包含在半桥整流器中。电容器C可用于对输出电压Vout进行滤波。然而，在另一个示例中，整流二极管D1和D2可包含在全桥整流器中。

为了使单个故障测试中的电力供应电路10获得安全认证，D1和D2中的一个整流二极管将断开，另一个整流二极管变得非常热而超过极限，因为更多的电流流过另一个整流二极管。当一个整流二极管断开时，电力供应电路10仍可工作，另一个二极管将变热并在安全测试中失效。

在相关领域中，存在两种解决方案来解决一个整流二极管变热的问题。

第一解决方案是布置与D1或D2并联的附加二极管。图2示出一种解决方案。如图2所示，在电力供应电路10的次级侧，二极管D11与D1并联布置，二极管D21与D2并联布置。当二极管D1或D2断开时，与二极管D1或D2并联的二极管D11或D21仍可工作。因此，整流二极管将不会变热。

第二解决方案是使用低耐电压肖特基二极管作为整流二极管。当一个肖特基二极管断开时，另一个肖特基二极管将被高反向电压击穿。

发明内容

本公开的发明人发现，上述两种解决方案具有它们各自的缺点：对于第一解决方案，附加二极管D11和D21将带来附加成本；对于第二解决方案，肖特基二极管将带来更高的成本，此外，当负载条件改变时，第二解决方案将不能很好地工作，因此可靠性低。

一般来讲，本公开的实施方案提供了电力供应电路、控制方法和电设备。在实施方案中，当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压将为关断电压，使得该控制器停止生成该控制信号并且该电力供应电路停止工作。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

在第一方面，提供了一种电力供应电路，该电力供应电路包括：电压转换器电路，该电压转换器电路被配置为将输入电压转换成输出电压，该电压转换器电路具有初级侧和次级侧，该初级侧具有至少一个开关单元，该至少一个开关单元控制该初级侧以对该输入电压进行整流，该次级侧具有至少两个整流二极管，该至少两个整流二极管用于对从该初级侧耦接的电压进行整流；控制器，该控制器被配置为生成控制信号以控制该开关单元；以及电压生成器，该电压生成器被配置为耦接到该初级侧，用于在该至少两个整流二极管为正常状态时生成电压并将该电压提供给该控制器的电力供应端子，提供给该控制器的该电压是该控制器的操作电压，并且该控制器通过被提供该操作电压来生成该控制信号；当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压为关断电压，并且该控制器通过被提供该关断电压来停止生成该控制信号。

在一个实施方案中，该电压生成器包括：

辅助绕组，该辅助绕组布置在该初级侧上并布置在第一节点与第二节点之间，该辅助绕组耦接到该电压转换器电路的该初级侧的初级绕组；第一二极管(D32)，该第一二极管布置在连接该第一节点和该控制器的该电力供应端子的第一分支中；第二二极管(D34)，该第二二极管布置在连接该第一节点和该控制器的该电力供应端子的第二分支中；以及齐纳二极管(Z31)，该齐纳二极管布置在该第二分支中，该操作电压是通过该第一分支提供的，该关断电压是通过该第二分支提供的。

在一个实施方案中，该第二二极管的阴极耦接到该第一节点，该第二二极管的阳极耦接到该齐纳二极管的阳极。

在一个实施方案中，该电力供应电路还包括：电阻器，该电阻器与该第二二极管和该齐纳二极管串联布置在该第二分支中。

在一个实施方案中，该第一二极管的阳极耦接到该第一节点。

在一个实施方案中，该第二节点耦接到接地电位。

在第二方面，提供了电设备。该电设备包括根据上述实施方案中的任一实施方案的电力供应电路。

在第三方面，提供了一种电力供应电路的控制方法，该方法包括：电压转换器电路将输入电压转换成输出电压，该电压转换器电路具有初级侧和次级侧，该初级侧具有至少一个开关单元，该至少一个开关单元控制该初级侧以对该输入电压进行整流，该次级侧具有至少两个整流二极管，该至少两个整流二极管用于对从该初级侧耦接的电压进行整流；控制器生成控制信号以控制该开关单元；以及电压生成器生成电压并将该电压提供给该控制器的电力供应端子，该电压生成器被配置为耦接到该初级侧，用于在该至少两个整流二极管为正常时，提供给控制器的该电压为该控制器的操作电压，并且该控制器通过被提供该操作电压来生成该控制信号；当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压为关断电压，并且该控制器通过被提供该关断电压来停止生成该控制信号。

根据本公开的各种实施方案，当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压将为关断电压，使得该控制器停止生成该控制信号并且该电力供应电路停止工作。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

在另一方面，提供了一种照明装置驱动器，该照明装置驱动器包括根据本发明的电力供应电路。

附图说明

以举例的方式，通过以下参考附图的详细描述，本公开的各种实施方案的上述和其他方面、特征部和益处将变得更加显而易见，其中类似的附图标号或字母用于表示类似或等同的元件。附图是为了便于更好地理解本公开的实施方案而示出的并且未必按比例绘制，其中：

图1是相关领域的电力供应电路的图示；

图2示出了相关领域中的第一解决方案；

图3是根据本公开的实施方案的电力供应电路的图示；

图4是当电力供应电路处于正常操作时的输出电压VOUT的图示；

图5是当一个整流二极管断开时的输出电压VOUT的图示。

图6是该电力供应电路的控制方法600的流程图。

具体实施方式

现在将参考若干示例性实施方案来讨论本公开。应当理解，讨论这些实施方案的目的仅在于使得本领域的技术人员能够更好地理解本公开并因此实施本公开，而不是提出对本公开的范围的任何限制。

如本文所用，术语“第一”和“第二”是指不同的元件。除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”和“一种”旨在也包括复数形式。如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”指定所述特征部、元件和/或部件等的存在，但不排除一种或多种其他特征部、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施方案”和“实施方案”应被理解为“至少一个实施方案”。术语“另一个实施方案”应被理解为“至少一个其他实施方案”。下文可包括其他明确和隐含的定义。

在说明书和附图中，已将本公开的具体实施方案详细公开为指示本公开的原理可被应用的方式中的一些方式，但应当理解，本公开的范围不受相应限制。相反，本公开包括落入所附权利要求的实质和条款内的所有变化、修改和等同物。

相对于一个实施方案描述和/或例示的特征可在一个或多个其他实施方案中以相同的方式或以类似的方式使用，和/或与其他实施方案的特征组合或替代其他实施方案的特征。

应当强调的是，当用于本说明书中时，术语“包括/包含”用于指定所述特征、整数、步骤或组成的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数、步骤、组成或它们的组的存在或添加。

参考以下附图可更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件未必按比例绘制，而是将重点放在清楚地例示本公开的原理上。为了便于例示和描述本公开的一些部分，附图的对应部分的尺寸可能被夸大，例如，相对于其他部分比在根据本公开实际制造的示例性设备中更大。本公开的一个附图或实施方案中描绘的元件和特征可与一个或多个附加附图或实施方案中描绘的元件和特征组合。此外，在附图中，在多个视图中，类似的参考标号表示对应的部件，并且可用于在多于一个实施方案中表示类似或相似的部件。

实施方案的第一方面

在第一实施方案中，提供了一种电力供应电路。

图3是根据本公开的实施方案的电力供应电路的图示。如图3所示，电力供应电路300包括电压转换器电路301、控制器302和电压生成器303。

在该实施方案中，该电压转换器电路301被配置为将输入电压Vin转换成输出电压Vout。电压转换器电路301可具有初级侧301a和次级侧301b。电压转换器电路301还可被配置为提供限定的输出电流。

具有电压转换器电路301的电力供应电路300可形成照明装置驱动器的一部分。照明装置，例如一个或多个发光二极管(LED)，可连接到该输出电压Vout。在另选的实施方案中，另外的驱动器电路如降压转换器或升降压转换器可连接到该输出电压Vout并且可用于驱动照明装置。该输出电压Vout可由输出端子提供以便能够将灯装置连接到电力供应电路300。

电压转换器电路301还可被配置为以限定的输出电流来提供稳定的输出电压Vout。该输出电流可根据LED作为照明装置的预期用途来限定。

初级侧301a具有至少一个开关单元Q3，该开关单元控制初级侧301a以对输入电压Vin进行整流。次级侧301b具有至少两个整流二极管D80和D81，该两个整流二极管用于对从初级侧301b耦接的电压进行整流。

在该实施方案中，控制器302被配置为生成控制信号以控制开关单元Q3。

电压生成器303被配置为耦接到初级侧301a。电压生成器303用于生成电压，并向控制器302的电力供应端子VDD(引脚号6)提供该电压。

在该实施方案中，当至少两个整流二极管D80和D81为正常时，提供给控制器302的电压为控制器302的操作电压，并且控制器302通过被提供该操作电压来生成该控制信号。

在该实施方案中，当至少两个整流二极管D80和D81中的一个整流二极管断开时，提供给控制器302的电压为关断电压，并且控制器302通过被提供该关断电压来停止生成该控制信号。

根据该实施方案，当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，控制器302停止生成该控制信号，并且该电力供应电路300将停止工作。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

在该实施方案中，如图3所示，电压转换器电路301还可包括变压器T3，初级绕组T31-a包含在初级侧301a中，并且次级绕组T32-a和T32-b包含在次级侧301b中。

开关单元Q3可包括至少两个开关元件Q30和Q31，该至少两个开关元件可为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或BJT(双极结型晶体管)。

在该实施方案中，包含在初级侧301a中的其它元件未在图3中示出，这些元件可包括电容器C30、两个二极管D30和D31、以及电感器L30。这些元件的功能可参考相关领域。

电压转换器电路301的初级侧301a可具有带有变压器T3的半桥电路例如LLC谐振电路、LC谐振电路或PWM(脉宽调制)电路的拓扑。然而，该实施方案不限于此，初级侧301a可具有其他类型的拓扑。

输出电压或输出电流可根据由控制该开关元件Q30和Q31的控制器302提供的控制信号的开关频率和/或占空比来改变。

在该实施方案中，电压转换器电路301的次级侧301b可包括半桥整流器。该至少两个整流二极管D80和D81可包含在半桥整流器中。然而，该实施方案不限于此，电压转换器电路301的次级侧301b可包括全桥整流器，并且该至少两个整流二极管D80和D81可包含在该全桥整流器中。

在该实施方案中，该电压转换器电路301的次级侧301b还可包括电容器C80～C83和电阻器R80～R83。这些元件的功能可参考相关领域。

在图3所示的实施方案中，电压生成器303可包括：辅助绕组T31-b、第一二极管D32、第二二极管D34和齐纳二极管Z31。

在该实施方案中，辅助绕组T31-b可布置在初级侧301a上，并且布置在第一节点N1和第二节点N2之间。辅助绕组T31-b耦接到电压转换器电路301的初级侧301a的初级绕组T31-a。

第一二极管D32被布置在连接第一节点N1和控制器302的电力供应端子Vdd的第一分支B1中。

第二二极管D34被布置在连接第一节点N1和控制器302的电力供应端子Vdd的第二分支B2中。

齐纳二极管Z31被布置在第二分支B2中。

在该实施方案中，通过第一分支B1提供操作电压，并且通过第二分支B2提供关断电压。

如图3所示，第二二极管D34的阴极耦接到第一节点N1，第二二极管D34的阳极耦接到齐纳二极管Z31的阳极。

如图3所示，该电力供应电路还可包括电阻器R55。电阻器R55与第二二极管D34和齐纳二极管Z31串联布置在第二分支B2中。

如图3所示，第一二极管D32的阳极耦接到第一节点N1，并且第一二极管D32的阴极耦接到控制器302的电力供应端子Vdd。

如图3所示，第二节点N2可耦接到接地电位。

图4是当电力供应电路处于正常操作时的输出电压VOUT的图示。图5是当一个整流二极管断开时的输出电压VOUT的图示。

当该至少两个整流二极管D80和D81正常时，电力供应电路300在正常操作中工作。如图4所示，输出电压Vout在低电平中是对称的，例如，反向的最大Vout为-9.33V，正向的最大Vout为8.92V。

可在辅助绕组T31-b的第一节点N1处生成对应于正向Vout的操作电压。该操作电压可以是正向，并且第一二极管D32导通，使得该操作电压可以通过第一分支B1提供给电力供应端子Vdd。

此外，当电力供应电路300在正常操作中工作时，可在辅助绕组T31-b的第一节点N1处生成对应于反向Vout的电压。该反向电压不高于齐纳二极管Z31的击穿电压，因此，该反向电压将被齐纳二极管Z31阻断并且将不被提供给电力供应端子Vdd。

当该至少两个整流二极管D80和D81中的一个整流二极管断开时，例如D80断开时，电力供应电路300在异常操作中工作。如图5所示，输出电压Vout是不对称的，并且反向输出电压Vout远高于图4所示的反向输出电压。例如，图5的反向最大Vout为-53.5V，图5的正向最大Vout为14.45V。

根据图5，可在辅助绕组T31-b的第一节点N1处生成对应于反向Vout的关断电压。该关断电压可为反向的。反向最大Vout非常高，第一节点N1处的反向电压可高于齐纳二极管Z31的击穿电压，并且齐纳二极管Z31可处于击穿状态。

因此，第二二极管D34导通，该电力供应端子Vdd将通过电阻器R55、齐纳二极管Z31和第二二极管D34放电。换句话讲，在第一节点N1处生成的反向电压可以通过第二分支B2提供给电力供应端子Vdd。

在该实施方案中，如图3所示，控制器302可具有：端子Vs(引脚号1)、端子Comp(引脚号2)、端子Tx1(引脚号3)、端子Tx2(引脚号4)、端子Rc(引脚号5)、端子GND(引脚号7)和端子Cs(引脚号8)。

端子Vs被输入与辅助绕组处的电压对应的电压信号。该电压信号可由包括二极管D33、电容器C35、C40、C39和电阻器R49、R44、R46的网络生成。

端子Cs被输入与初级绕组上的电流对应的电流信号。该电流信号可由包括电阻器R32～R36、J3和电容器C35的网络生成。

端子Rc耦接到包括电阻器C38和电容器R40的外部网络。端子Rc用于设定控制信号的最小开关频率。

端子Tx1和Tx2可将控制信号输出到开关单元Q3，例如，端子Tx1和Tx2可分别输出第一控制信号SN1和第二控制信号SN2。端子Tx1和Tx2可耦接到控制变压器的初级绕组的两个端子，并且该控制变压器的次级绕组将用于接通或断开开关元件Q30和Q31。

如图3所示，图3中列出的其他元件的功能可参考相关领域。

在该实施方案中，可由电力供应电路300中的控制器302执行PSR(初级侧调节)。

根据该实施方案，当该次级侧处的该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，反向电压将被提供给该控制器的该电力供应端子，并且该控制器停止生成控制信号并且该电力供应电路将停止工作。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

实施方案的第二方面

在一个实施方案中，提供了实施方案的第一方面的电力供应电路的控制方法。省略了与实施方案的第一方面中的内容相同的那些内容。

图6示出了该电力供应电路的控制方法600的流程图。

如图6所示，方法600包括：

框601：电压转换器电路将输入电压转换为输出电压；

框602：控制器生成控制信号以控制开关单元；

框603：电压生成器生成电压并将该电压提供给控制器的电力供应端子。

在框603中，当该至少两个整流二极管为正常时，提供给该控制器的电压为该控制器的操作电压，并且该控制器通过被提供该操作电压来生成控制信号。当该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给该控制器的该电压为关断电压，并且该控制器通过被提供该关断电压来停止生成该控制信号。

从上述实施方案中可以看出，当该次级侧处的该至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，反向电压将被提供给该控制器的该电力供应端子，并且该控制器停止生成控制信号并且该电力供应电路将停止工作。因此，该整流二极管将不会变热，成本低并且可靠性高。

实施方案的第三方面

在一个实施方案中，提供了一种电设备。该电设备包括根据实施方案的第一方面的电力供应电路。

在该实施方案中，该电力供应电路被配置为根据控制信号将输入电压转换成输出电压，如在实施方案的第一方面中所述。该输出电压可被提供用于驱动连接到该输出电压的端子的照明装置或被提供至驱动照明装置的驱动器，该照明装置可为LED。

另外，虽然操作以特定次序示出，但不应将这种情况理解为需要以所示的特定次序或以相继次序来执行此类操作或者需要执行所有所示的操作才能实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样，虽然若干具体实施细节包含在上述讨论中，但这些具体实施细节不应被理解为对本公开的范围的限制，而是应被理解为可能特定于具体实施方案的特征部的描述。在单独实施方案的上下文中描述的某些特征部也可以在单个实施方案中组合地实现。相反，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征部也可单独地或者以任何合适的子组合的形式在多个实施方案中实现。

尽管以特定于结构特征部和/或方法动作的语言对本公开进行了描述，但应当理解，以所附权利要求书限定的本公开并不一定限于上述的特定特征部或动作。相反，上文所述的特定特征部和动作被公开为实现权利要求的示例性形式。

Claims (8)

1.一种电力供应电路，所述电力供应电路包括：

电压转换器电路，所述电压转换器电路被配置为将输入电压转换成输出电压，所述电压转换器电路具有初级侧和次级侧，所述初级侧具有至少一个开关单元，所述至少一个开关单元控制所述初级侧以对所述输入电压进行转换，所述次级侧具有至少两个整流二极管，所述至少两个整流二极管用于对从所述初级侧耦接的电压进行整流；

控制器，所述控制器被配置为生成控制信号以控制所述开关单元；以及

电压生成器，所述电压生成器被配置为耦接到所述初级侧，用于生成电压，并且将所述电压提供给所述控制器的电力供应端子，

当所述至少两个整流二极管为正常时，提供给所述控制器的所述电压为所述控制器的操作电压，并且所述控制器通过被提供所述操作电压来生成所述控制信号；

当所述至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给所述控制器的所述电压为关断电压，并且所述控制器通过被提供所述关断电压来停止生成所述控制信号，

其中，

所述电压生成器包括：

辅助绕组，所述辅助绕组布置在所述初级侧上并布置在第一节点与第二节点之间，所述辅助绕组耦接到所述电压转换器电路的所述初级侧的初级绕组；

第一二极管(D32)，所述第一二极管布置在连接所述第一节点和所述控制器的所述电力供应端子的第一分支中；

第二二极管(D34)，所述第二二极管布置在连接所述第一节点和所述控制器的所述电力供应端子的第二分支中；以及

齐纳二极管(Z31)，所述齐纳二极管布置在所述第二分支中，

所述操作电压是通过所述第一分支提供的，

所述关断电压是通过所述第二分支提供的。

2.根据权利要求1所述的电力供应电路，其中，

所述第二二极管的阴极耦接到所述第一节点，

所述第二二极管的阳极耦接到所述齐纳二极管的阳极。

3.根据权利要求1所述的电力供应电路，其中，所述电力供应电路还包括：

电阻器，所述电阻器与所述第二二极管和所述齐纳二极管串联布置在所述第二分支中。

4.根据权利要求1所述的电力供应电路，其中，

所述第一二极管的阳极耦接到所述第一节点。

5.根据权利要求1所述的电力供应电路，其中，

所述第二节点耦接到接地电位。

6.一种电设备，所述电设备包括根据权利要求1-5中的一项所述的电力供应电路。

7.一种照明装置驱动器，所述照明装置驱动器包括根据权利要求1-5中的一项所述的电力供应电路。

8.一种电力供应电路的控制方法，所述方法包括：

电压转换器电路将输入电压转换成输出电压，所述电压转换器电路具有初级侧和次级侧，所述初级侧具有至少一个开关单元，所述至少一个开关单元控制所述初级侧以对所述输入电压进行转换，所述次级侧具有至少两个整流二极管，所述至少两个整流二极管用于对从所述初级侧耦接的电压进行整流；

控制器生成控制信号以控制所述开关单元；以及

电压生成器生成电压并将所述电压提供给所述控制器的电力供应端子，所述电压生成器被配置为耦接到所述初级侧，

当所述至少两个整流二极管为正常时，提供给所述控制器的所述电压为所述控制器的操作电压，并且所述控制器通过被提供所述操作电压来生成所述控制信号；

当所述至少两个整流二极管中的一个整流二极管断开时，提供给所述控制器的所述电压为关断电压，并且所述控制器通过被提供所述关断电压来停止生成所述控制信号，

其中，

所述电压生成器包括：

辅助绕组，所述辅助绕组布置在所述初级侧上并布置在第一节点与第二节点之间，所述辅助绕组耦接到所述电压转换器电路的所述初级侧的初级绕组；

第一二极管(D32)，所述第一二极管布置在连接所述第一节点和所述控制器的所述电力供应端子的第一分支中；

第二二极管(D34)，所述第二二极管布置在连接所述第一节点和所述控制器的所述电力供应端子的第二分支中；以及

齐纳二极管(Z31)，所述齐纳二极管布置在所述第二分支中，

所述操作电压是通过所述第一分支提供的，

所述关断电压是通过所述第二分支提供的。