转移路径从电压不同的输入提供到输出。方法也可W包括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。此外， 方法可W包括将可用的输入能量的第二部分递送到输出。另外，方法可W包括调整第一部 分和第二部分W促进输出实质上恒定输出和控制从输入汲取的能量。
[0084] 在一个实施方案中，控制可W包括控制包括多个能量路径的VHF功率变换器。此 夕h多个能量路径的一部分可W包括多个软开关功率变换器电池。功率因数校正可W包括 切换交错功率变换器电池中的至少一个。切换可W产生整功率因数。此外，多个能量路径的 一部分可W包括多个软开关叠层电池功率变换器。叠层电池功率变换器的一部分可W与共 同节点连接。在一个实施方案中，功率变换器可W操作高于5MHz。
[0085] 在本发明的又一方面，提供一种VHF开关功率变换器。VHF开关功率变换器可W包 括至少一个电池，其被配置成接收AC线输入信号W提供适合于供电L邸的输出。至少一个电 池中的每个可W单独控制。此外，可W用并行输出布置至少一个电池的一部分。VHF开关功 率变换器也可W包括控制器，其用于配置至少一个电池接收输入信号和用于促进在超过 5M化的频率下切换功率变换器。另外，VHF开关功率变换器可W包括输出级，其用于从至少 一个电池接收输出和用于将组合输出递送到LED。
[0086] 在一个实施方案中，VHF开关功率变换器可W进一步包括可W促进配置至少一个 电池的并行输出组合的输出级。至少一个电池可W包括一个或多个开关电容器。此外，至少 一个电池可W包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。可W与至少一个开关电容器 串联安置DC/DC调节变换器。控制器软切换至少一个电池。在一个实施方案中，最低效率阔 值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。此外，控制至少一个电池可W包括无 源开关电容器电压平衡。VHF开关功率变换器可W操作高于5MHz。另外，供电基于L邸的灯可 能不需要使用电解电容器。
[0087] 在本发明的另一方面，提供一种供电Lm)的方法。方法可W包括用至少一个VHF开 关电池接收AC线输入信号。方法可W进一步包括在超过5MHz的频率下操作电池 W提供适合 于供电Lm)的DC输出。方法也可W包括从至少一个VHF开关电池接收输出W提供组合输出。 另外，方法可W包括将组合输出递送到LED。至少一个电池中的每个可W单独控制。可W用 并行输出布置至少一个VHF开关电池的一部分。
[0088] 在一个实施方案中，方法可W进一步包括可W促进配置至少一个VHF开关电池的 并行输出组合的输出级。至少一个VHF开关电池可W包括一个或多个开关电容器。至少一个 VHF开关电池可W包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。可W与至少一个开关电容 器串联安置DC/DC调节变换器。
[0089] 在本发明的又一方面，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W包括柔性连接W接收AC输入信号和提供适合于供电L邸的输出的多个叠层电 池。叠层电池软开关功率变换器也可W包括用于配置电池和柔性连接W接收输入符号的控 制器。此外，叠层电池软开关功率变换器可W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的DC输出递送到LED。
[0090] 在一个实施方案中，多个叠层电池中的每个可W单独控制。此外，可W用并行输出 布置多个叠层电池的一部分。叠层电池软开关功率变换器可W进一步包括可W促进配置多 个叠层电池的并行输出组合的输出级。多个叠层电池可W包括一个或多个开关电容器。此 夕h多个叠层电池可W包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。可W与至少一个开关 电容器串联安置DC/DC调节变换器。
[0091] 在另一实施方案中，控制器可W操作至少一个电池的至少一个电池旁路功能。此 夕h控制器可W保持变换器效率高于最低效率阔值。最低效率阔值可W是百分之屯十、百分 之屯十五、百分之八十等。控制器可W被配置用于无源开关电容器电压平衡。此外，供电基 于Lm)的灯可W包括控制叠层电池中的至少一个电池的操作。供电可W包括脉冲宽度调制 叠层电池中的至少一个电池。此外，供电可W包括功率因数校正。
[0092] 在一个方面，本发明提供一种方法。方法可W包括接收施加于多个串联叠层甚高 频功率变换器电池的输入电压信号。多个串联叠层甚高频功率变换器电池用于产生输出电 压或电流。方法也可W包括确定输出电流。方法可W进一步包括通过脉冲宽度调制控制多 个串联叠层高频功率变换器电池的一部分W控制输出电流。多个串联叠层甚高频功率变换 器电池中的每个可W单独控制。可W用并行输出布置多个串联叠层甚高频功率变换器电池 的一部分。
[0093] 在一个实施方案中，方法可W包括可W促进配置多个串联叠层甚高频功率变换器 电池的并行输出组合的输出级。此外，多个串联叠层甚高频功率变换器电池中的至少一个 可W包括一个或多个开关电容器。多个串联叠层甚高频功率变换器电池中的至少一个可W 包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。可W与至少一个开关电容器串联安置DC/DC 调节变换器。控制多个串联叠层甚高频功率变换器电池可W包括软切换多个串联叠层甚高 频功率变换器电池。
[0094]此外，控制多个串联叠层甚高频功率变换器电池可W包括操作多个串联叠层甚高 频功率变换器电池的至少一个电池旁路功能。控制多个串联叠层甚高频功率变换器电池可 W包括保持变换器效率高于最低效率阔值。最低效率阔值可W是百分之屯十、百分之屯十 五、百分之八十等。此外，控制多个串联叠层甚高频功率变换器电池可W包括无源开关电容 器电压平衡。
[00M]在本发明的另一方面，提供一种系统，其用于在不大于五个美国四分之一元硬币 的包围盒内提供高隔离AC-DC功率变换。系统可W包括被安置W接收AC输入信号和提供DC 输出的电池。系统也可W包括用于配置电池 W接收输入信号的控制器。此外，系统可W包括 输出级，其用于从电池接收输出和用于将隔离的输出递送到负载。在一个实施方案中，控制 器可W软切换电池。此外，控制器可W操作电池的电池旁路功能。控制器可W保持变换器效 率高于最低效率阔值。最低效率阔值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。在 一个实施方案中，控制器可W被配置成无源开关电容器电压平衡。不大于五个美国四分之 一元硬币的包围盒可W包括小于4050立方毫米的立方体积。
[0096] 在又一方面，本发明可W包括一种系统，其用于在不大于五个美国四分之一元硬 币的包围盒内提供高隔离AC-DC功率变换。系统可W包括被安置W接收AC输入信号和提供 DC输出的软开关电池。系统可W进一步包括用于配置软开关电池 W接收输入信号的VHF速 度控制器。此外，系统可W包括变压器级，其用于从软开关电池接收输出和用于将隔离的输 出递送到负载。VHF速度控制器可W软切换软开关电池。此外，VHF速度控制器可W操作电池 的软开关电池旁路功能。VHF速度控制器可W保持变换器效率高于最低效率阔值。在一个实 施方案中，最低效率阔值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。另外，VHF速度 控制器可W被配置成无源开关电容器电压平衡。
[0097] 在另一方面，本发明提供一种系统，其用于在不大于五个美国四分之一元硬币的 包围盒内提供高隔离AC-DC功率变换。系统可W包括柔性连接W串联接收输入信号和提供 输出的多个软开关电池。系统也可W包括用于配置多个软开关电池和柔性连接W接收输入 信号的控制器。此外，系统可W包括变压器级，其用于从多个软开关电池的一部分接收输出 和用于将组合的隔离输出递送到负载。多个软开关电池中的每个可W单独控制。此外，可W 用并行输出布置多个软开关电池的一部分。
[0098] 在一个实施方案中，系统可W进一步包括可W促进配置多个软开关电池的并行输 出组合的输出级。多个软开关电池可W包括一个或多个开关电容器。多个软开关电池可W 包括至少一个开关电容器和DC/DC调节变换器。可W与至少一个开关电容器串联安置DC/DC 调节变换器。此外，控制器可W软切换软开关电池。控制器可W操作电池的软开关电池旁路 功能。控制器也可W保持变换器效率高于最低效率阔值。在一个实施方案中，最低效率阔值 可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。控制器可W被配置成无源开关电容器电 压平衡。此外，不大于五个美国四分之一元硬币的包围盒可W包括小于4050立方毫米的立 方体积。
[0099] 在另一方面，本发明提供一种功率变换器，其用于在不大于五个美国四分之一元 硬币的包围盒内提供DC输出，DC输出包括来自AC电源的任意小的纹波。功率变换器可W包 括被安置W接收输入信号和提供输出的电池。功率变换器也可W包括控制器，其用于控制 电池将输入信号变换为包括任意小的纹波的输出。此外，功率变换器可W包括反馈路径，其 用于将输出的表示提供到控制器W促进提供任意小的纹波。控制器可W软切换电池。控制 器可W操作电池的电池旁路功能。控制器可W保持变换器效率高于最低效率阔值。
[0100] 在一个实施方案中，最低效率阔值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十 等。控制器也可W被配置成无源开关电容器电压平衡。此外，不大于五个美国四分之一元硬 币的包围盒可W包括小于4050立方毫米的立方体积。
[0101] 本发明进一步提供一种VHF功率变换器，其用于在不大于五个美国四分之一元硬 币的包围盒内提供DC输出，DC输出包括来自AC电源的任意小的纹波。VHF功率变换器可W包 括被安置W接收输入信号和提供输出的软开关电池。VHF功率变换器可W进一步包括VHF频 率控制器，其用于控制电池将输入信号变换为包括任意小的纹波的输出。另外，VHF功率变 换器可W包括反馈路径，其用于将输出的表示提供到控制器W促进提供任意小的纹波。控 制器可W软切换电池。控制器可W操作电池的电池旁路功能。
[0102] 在一个实施方案中，控制器可W保持变换器效率高于最低效率阔值。最低效率阔 值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。此外，控制器可W被配置成无源开关 电容器电压平衡。在另一实施方案中，不大于五个美国四分之一元硬币的包围盒可W包括 小于4050立方毫米的立方体积。
[0103] 在本发明的另一方面，提供一种高效率VHF功率变换器，其用于在不大于五个美国 四分之一元硬币的包围盒内提供来自AC电源的至少二瓦特DC输出功率。高效率VHF功率变 换器可W包括安置在变换器中W接收输入信号和提供输出的软开关电池。高效率VHF功率 变换器可W进一步包括VHF频率控制器，其用于控制电池从输入信号产生至少二瓦特功率 并具有至少百分之屯十变换效率。控制器可W软切换电池。另外，控制器可W操作电池的电 池旁路功能。
[0104] 在一个实施方案中，控制器可W保持变换器效率高于最低效率阔值。最低效率阔 值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十等。控制器可W被配置成无源开关电容器 电压平衡。在一个实施方案中，不大于五个美国四分之一元硬币的包围盒可W包括小于 4050立方毫米的立方体积。
[0105] 在另一方面，本发明提供一种高效率VHF功率变换器，其用于在不大于五个美国四 分之一元硬币的包围盒内提供来自AC电源的至少二瓦特DC输出功率。高效率VHF功率变换 器可W包括安置在变换器中W接收输入信号和提供输出的软开关电池。高效率VHF功率变 换器可W包括VHF频率控制器，其用于控制电池从输入信号产生至少二瓦特功率并具有至 少百分之屯十五变换效率。控制器可W软切换电池。
[0106] 在一个实施方案中，控制器可W操作电池的电池旁路功能。控制器可W保持变换 器效率高于最低效率阔值。最低效率阔值可W是百分之屯十、百分之屯十五、百分之八十 等。控制器可W被配置成无源开关电容器电压平衡。在一个实施方案中，不大于五个美国四 分之一元硬币的包围盒可W包括小于4050立方毫米的立方体积。
[0107] 在本发明的另一方面，提供一种高效率VHF功率变换器，其用于在不大于=个美国 四分之一元硬币的包围盒内提供至少五十瓦特DC输出功率。高效率VHF功率变换器可W包 括多个串联叠层软开关电池，其被安置在变换器中W接收输入信号和将至少五十瓦特功率 提供到输出。高效率VHF功率变换器也可W包括VHF频率控制器，其用于控制多个电池从输 入信号产生至少五十瓦特功率。在一个实施方案中，不大于=个美国四分之一元硬币的包 围盒可W包括小于2430立方毫米的立方体积。
[0108] 在本发明的又一方面，提供一种高效率VHF功率变换器，其用于在不大于一个美国 四分之一元硬币的包围盒内提供至少十五瓦特输出功率。高效率VHF功率变换器可W包括 多个串联叠层软开关电池，其被安置在变换器中W接收输入信号和将至少十五瓦特功率提 供到输出。此外，高效率VHF功率变换器可W包括VHF频率控制器，其用于控制多个电池从输 入信号产生至少十五瓦特功率。在一个实施方案中，不大于一个美国四分之一元硬币的包 围盒可W包括小于810立方毫米的立方体积。
[0109] 在本文所述的方法和系统的一个方面，一种控制方法可W包括接收施加于多个串 联叠层高频功率变换器电池的不同的输入电压信号，功率变换器电池用于从不同的输入产 生输出；确定输入电压的平均值；W及基于确定的平均值同步控制多个串联叠层高频功率 变换器电池从不同的输入电压产生输出。
[0110] 在本文所述的方法和系统的一个方面，一种控制方法可W包括接收施加于多个串 联叠层高频功率变换器电池的不同的输入电压信号，功率变换器电池用于从不同的输入产 生输出；确定输入电流的平均值；W及基于确定的平均值同步控制多个串联叠层高频功率 变换器电池从不同的输入电压产生输出。
[0111] 在本文所述的方法和系统的一个方面，一种控制方法可W包括接收施加于多个串 联叠层高频功率变换器电池的不同的输入电压信号，功率变换器电池用于从不同的输入产 生输出；确定输出电流的平均值；W及基于确定的平均值同步控制多个串联叠层高频功率 变换器电池从不同的输入电压产生输出。
[0112] 在本文所述的方法和系统的一个方面，一种控制叠层电池 VHF功率变换器的方法 可W包括传感变换器的电压输入;基于传感的输入电压调整至少一个叠层电池的旁路功 能;传感输入电流;传感输出电流；W及至少部分地基于传感的输入电流和传感的输出电流 中的一个，调整至少一个叠层电池的操作W控制输入电流和输出电流。
[0113] 在本文所述的方法和系统的一个方面，一种控制叠层电池 VHF功率变换器的方法 可W包括传感变换器的电压输入;基于传感的输入电压调整至少一个叠层电池的旁路功 能;传感输入电流;传感输出电压和输出电流中的至少一个；W及至少部分地基于传感的输 入电压、传感的输入电流、输出电压和传感的输出电流中的一个，调整至少一个叠层电池的 操作W控制至少一个其他叠层电池的输入电压。
[0114] 本领域技术人员将从优选实施方案和图式的W下详细描述显而易见本发明的运 些和其他系统、方法、目的、特征和优点。本文提及的所有文件W引用的方式整体并入本文。
【附图说明】
[0115] 通过参考下图，可W理解本发明和本发明的某些实施方案的W下详细描述：
[0116] 图1描绘开关DC/DC变换器的基本结构；
[0117] 图2描绘与串联负载谐振整流器连接的E类反相器；
[0118] 图3描绘AC/DC变换器的电流和电压波形；
[0119] 图4描绘表示在负载减少时ZVS损耗的波形；
[0120] 图5描绘电阻压缩网络；
[0121] 图6描绘取2反相器的拓扑；
[0122] 图7描绘流过图6的电路开关的电压波形；
[0123] 图8描绘通断调制变换器示意图；
[0124] 图9示出多个输入电压的反相器和整流器电压；
[0125] 图10描绘连接到整流器对偶电路的E类反相器；
[01 %]图11描绘连接到整流器对偶电路的92反相器；
[0127] 图12描绘串联叠层电池实施方案的各种配置；
[0128] 图13描绘VHF变换器系统的两个实施方案；
[0129] 图14描绘基于开关电容器级后面跟着VHF级的开关电池；
[0130] 图15描绘串联叠层电池 VHF变换器；
[0131 ]图16描绘137.5V的AC输入的一个整流周期的时间线视图；
[0132] 图17描绘输入电流控制回路和输出电流控制回路；
[0133] 图18描绘示例性VHF变换器架构方块图；
[0134] 图19描绘可W适合于供MR 16照明应用使用的VHF变换器的实施方案；
[0135] 图20描绘双相辅助电源电路；
[0136] 图21描绘整流AC电压的波形和实现整功率因数的电流波形；
[0137] 图22描绘图示功率因数校正的一个实施方案的方块图；
[0138] 图23描绘对于图22的功率因数校正实施方案在单个AC线周期内的模拟波形；
[0139] 图24描绘功率因数校正电路的开关网络实施方案；
[0140] 图25描绘对于图24的实施方案在完整的AC周期内的示例性波形；
[0141] 图26描绘提供的示例性电流波形，其除含有基谐波之外还含有奇数谐波；
[0142] 图27描绘VHF变换器的多通道实施方案；W及
[0143] 图28描绘用于用多个L邸灯替换白识灯泡的VHF变换器的应用。
【具体实施方式】
[0144] 增加开关模式电源(SMPS)的开关频率是W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。本文描述新的功率变换器架构，其打破常规技艺的 界限，从而在递送增加的功率/变换器体积时启用有效的高频操作。
[0145] 已开发软开关谐振反相器用于高效率射频(RF)传输器应用。运些技艺已适合于在 大于IOOMHz的开关频率下形成有效的DC/DC变换器。在图1中示出运种类型的变换器的基本 结构。反相器级从输入获得DC功率和将RF AC功率递送到转换网络。转换网络使用无源部件 和/或变压器将AC信号扩展到适当的电平。整流器从转换网络获得AC功率并将其变换回到 DC。
[0146] 适合于在VHF下有效操作的反相器使用负载的谐振和特征W实现零电压开关。谐 振整流器拓扑经常被使用并且可W在描述函数的意义上被建模为阻抗。转换级用于在反相 器与整流器阻抗之间形成阻抗匹配，从而在必要时提供适当的电压和电流电平移位和隔 离。可W从无源转换网络、常规变压器、宽带或传输线变压器，或类似的装置获得转换级。通 过连接E类反相器与串联负载谐振整流器(如图2中所示)形成运种类型的变换器的实例。对 于在VHF下W高效率操作的运种变换器，必须克服随频率扩大的=个主要损耗机制：由于在 开关实例电压与电流的重叠和由于电容性放电造成的开关损耗、由于在每一个周期充电和 放电栅极电容器造成的选通损耗，W及磁性材料的损耗。通过用零电压开关(ZVS)操作来克 服开关损耗。如图3的波形中所示，特别地调谐电路中的谐振部件W使得在开关Si打开时， 流过开关的电压(VdU))将自然地上升，然后在稍后已知的时段回到零，从而在不产生损失 的情况下提供重新打开开关的机会。在克服开关损耗后，通过使用谐振的栅极驱动方案来 恢复存储在栅极中的能量的一部分，而不是放电栅极电容器到地面，或通过最优化晶体管 的尺寸W使得选通损耗是整体变换器损耗的一小部分，减轻起因于在每一个周期充电和放 电栅极电容器的选通损耗。最后，在最小化开关损耗和选通损耗后，通过在足够高的频率下 操作变换器W使得可W消除高磁导率磁忍材料和使用空忍磁材或低磁导率RF磁性材料，避 免磁性材料的损耗。
[0147] 尽管图2的电路克服阻止常规功率变换器电路在VHF下操作的所有主要的频率相 关损耗机制，但是图2的电路具有许多缺点。首先，开关Si必须经受得住约为输入电压的3.6 倍的峰值电压应力。众所周知，增加晶体管的击穿电压导致增加的导通状态电阻和增加的 寄生电容。运种类型的变换器的性能已被证明直接与导通状态电阻和装置的输出电容的平 方的乘积相关。因此，具有较低