专利名称：电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于向至少一个负载输出供电的电源电路和方法。更具体地，本发明 涉及用于使用开关模式电源单元来以获得稳定的、精确的电流或电压输出的方式来驱动负 载的电路和方法，所述输出非常适合例如以脉冲方式驱动的负载。
背景技术：
多种开关模式电源拓扑为本领域技术人员已知，它们包括降压转换器、升压转换 器、回扫转换器、升降压转换器及其他。这些电路通过使用至少一个主切换元件(其可以以 本领域技术人员已知的多种方式来实现，例如以场效应晶体管FET实现)以及至少一个电 抗元件(即，可至少临时存储能量的电路元件，通常被实现为电感器)将DC(直流)输入电 压转换成期望的输出电压。在操作中，主切换 元件以可控方式不断切换，从而将输入电压转 换成期望电压电平的输出电压。 已知可使用开关模式电源来同时驱动多个负载。这些负载可例如以并联方式连接 到电源。在其中供应多个负载的应用的一个示例是例如用于显示屏和投影仪的、采用多个 光源的照明和显示应用。这些光源作为负载连接到电源电路，这些光源可以是例如LED(发 光二极管)、0LED(有机发光二极管)或激光二极管，其可以例如是不同颜色的。应该注意， 在本上下文中，光源可以是单个元件，诸如单个LED，但是术语“光源”还用于例如可串联或 并联连接的单个照明元件的任意阵列。已知通过以脉冲方式驱动光源来提供光源的准确调 光(dimming)。然而，适合在显示应用中使用的电源电路需要提供相当精确的脉冲形状，以 便获得相应精确的结果。这对于时序(time-sequential)显示应用尤其如此，在所述时序 显示应用中，以时序方式快速驱动光源以获得彩色和亮度控制、以及/或者光由显示设备 另外调制。对于以脉冲方式驱动光源，所需的电压或电流(脉冲高度)对于一个光源可以是 固定的，但是对于例如不同颜色的不同光源将是不同的。另外，对于一些显示应用，已知是 顺序地利用不同高度(即，电压或电流电平)的脉冲来驱动相同光源。为了如上所述驱动负载，有可能针对每个负载以及所需的每种电压输出电平提供 单个专用的开关模式电源。然而，对应的费用是庞大的。W0-A-2007-039862描述了一种用于驱动多个单独可切换的电子子系统(诸如LED 的布置)的驱动器电路布置。子系统全部并联连接到相同的开关模式电源转换器。每个子 系统由利用可控子开关并联连接到电容器的LED(负载)构成，其中所述可控子开关用于将 负载连接到电容器。此外，每个子系统包括负载开关，其将子系统连接到电源转换器或将子 系统从电源转换器断开。在操作中，外部控制单元通过关闭对应的负载开关来选择将被供 应能量的子系统。与电容器与负载之间不具有子开关的现有电路形成对比，其然后有可能 通过独立于负载开关地控制子开关来例如以脉冲宽度调制模式控制负载。如果需要不同电压电平的多个负载是由同一开关模式电源电路驱动的，或者如果至少一个负载在不同时间需要不同电压电平，那么可能出现电压不匹配的问题在供应针 对第一脉冲的第一电压电平之后，电路将需要一些时间来供应针对第二接下来的脉冲的不 同的电压电平。这将导致脉冲形状的失真和随后恶化的控制结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种非常适合于以具有精确的脉冲形状的脉冲驱动负载的用于供电的电源电路和方法。根据本发明，一方面通过根据权利要求1的电源电路和根据权利要求9的用于向 至少一个负载输出供电的方法解决了上述目的。本发明的此方面特别具有优势在于允许 使用单个开关模式转换器以不同输出电平驱动至少一个负载。另一方面，上述目的通过根据权利要求8的电源电路和根据权利要求10的用于向 多个负载输出供电的方法来解决。本发明的此方面允许将单个开关模式转换器用于多个负 载。因此，本发明的两个方面避免了以顺序脉冲方式驱动连接到转换器的负载时的电 压不匹配。尽管本发明的各个方面分别具有优势，但是应该强调的是，这些方面可以很好地 组合，例如，如果多个负载当中的一个(或几个)需要随后以不同的电压电平来驱动，就是 如此。根据本发明的第一方面，提供了主电源单元，其具有电压输入、至少一个主切换元 件和至少一个电抗元件。该主电源单元是开关模式转换器，其中切换元件可被控制以驱动 输出电压或电流。如本领域技术人员所已知的，主电源单元可包括任意已知的开关模式转 换器拓扑和操作模式中的任意一种。存在连接到主电源单元的至少一个输出单元。输出单元包括负载输出，诸如LED、 OLED或激光二极管的负载可连接到所述负载输出。输出单元还包括连接到负载输出的负载 切换元件，其用于将主电源单元连接到负载输出，即，接通或者切断由转换器递送的在负载 输出处的输出电压。尽管原则上可以使用其他配置，但优选的是，负载切换元件与负载输出 串联连接到主电源单元。根据本发明的第一方面，输出单元还包括第一和第二开关电容器单元。每个开关 电容器单元至少包括电容器和对应的切换元件。同样，尽管其他配置是可能的，但优选的 是，切换元件串联连接到电容器、并且开关电容器单元并联连接到负载输出和/或负载切 换元件。开关电容器单元允许如下操作模式当电容器不是活跃的，即，连接到负载输出 时，电容器保持基本充电到预定的电压电平。如果再次连接，被充电的电容器则可以用作负 载输出处的缓冲器元件，一旦输出单元被激活，被充电的电容器瞬间提供期望的电压电平。这对于以脉冲方式驱动例如显示应用中的诸如LED、OLED或激光二极管的负载是 特别具有优势的。预充电的电容器避免了在其他情况下脉冲开始处的必需的上升时间，并 且因此提供非常精确的控制，特别是在脉冲期间电压电平保持恒定的驱动方案中、或者至 少脉冲结束处的电压基本等于脉冲开始处的电压的驱动方案中。在本发明的第一方面，提供了至少两个开关电容器单元，它们优选地并联连接到 同一负载输出。由于各个电容器单元通过其电容器切换元件是可单独切换的，因此它们可被选择性地激活。因此，通过保持待用的电容器单元基本充电到不同电压电平处，相同的负 载输出可被如上所述操作，以便瞬时递送精确的脉冲输出，但是以两个不同的电压电平。应该注意，在本上下文中，术语“基本”充电以及“基本”恒定或等于涉及如下事实 电压中当然可出现微小变化，例如，在切换之后瞬间，但是优选的是至少当从负载断开时， 电容器保持充电到大于90%，并且特别优选地为操作期间(S卩，电压脉冲期间)的平均电压 的99%或更多。在根据本发明第一方面的发明方法中，切换元件被操作以提供具有所需输出电压 电平的负载输出。如果需要第一电压，那么第一电容器可并联连接到负载输出，并且如果需 要第二输出电压电平，那么第二电容器将并联连接到负载输出。同时，优选的是 ，操作主电 源单元以递送对应于期望输出电压电平的输出电流，以使得在脉冲的开始处电容器递送期 望电压，但是在最小的必需延迟后转换器接着继续递送电压。此外，优选的是，当前不连接到负载输出的电容器被切断以基本避免放电。根据本发明的第一方面，因此提供了非常适合于向负载输出递送不同电压电平的 精确的电流脉冲的电路和操作方法。独立权利要求的基本想法存在许多可能的具有优势的 开发，其与从属权利要求相关。可能将不仅一个、而是几个输出单元连接到主电源单元。一个或多个其它输出单 元可包括至少一个开关电容器单元，并且还可能提供具有两个或更多开关电容器单元的其 它输出单元。例如，可能总共给出以时序脉冲操作的、例如红色、绿色以及蓝色的不同颜色 的光源的三个负载，其中，用于三个光源的脉冲高度不同。另外，一个光源(利用两个开关 电容器单元连接到输出单元的光源)可以利用不同电压电平的时序脉冲驱动。将参考本发 明的优选实施例详细描述对应的驱动方案和电路。优选的是，该电路包括控制装置以控制切换元件，即主切换元件、负载切换元件以 及电容器切换元件。这样的控制装置可以是负责所有开关的单个单元，但是它还可能在几 个单元间划分控制装置的功能，例如，一个控制主切换元件并且另一个控制负载切换元件 和电容器切换元件。用作控制装置的单元可以是专用电子电路、或针对控制任务编程的微 控制器或微处理器。特别优选的是，负载切换元件和电容器切换元件被同步控制，即，一旦负载输出被 激活，对应的负载切换元件和电容器切换元件都被激活，以及一旦负载输出被去激活，负载 切换元件和电容器切换元件都被去激活。通过该操作，由于如果待用电容器在输出单元的 去激活期间被切断那么没有放电发生，因此待用电容器保持基本充电到期望的电压电平。 在每个输出单元具有多个开关电容器单元的情况下，负载切换元件与第一和第二电容器切 换元件中的所选之一(即，一个或另一个)被同步控制。根据本发明的第二方面，还提供了一种主电源单元，其具有电压输入、至少一个主 切换元件和至少一个电抗元件。该主电源单元是开关模式转换器，其中切换元件可被控制 以驱动输出电压或电流。如本领域技术人员所已知的，主电源单元可包括任意已知的开关 转换器拓扑和操作模式中的任意一种。根据第二方面，存在连接到主电源单元的多个输出单元。输出单元包括负载输出， 诸如例如LED、OLED或激光二极管的负载可连接到所述负载输出。每个输出单元还包括连 接到负载输出的负载切换元件，其用以将主电源单元连接到负载输出，即，接通或切断由转换器递送的在负载输出处的输出电压。尽管原则上能使用其他配置，但优选的是，负载切换 元件与负载输出串联连接到主电源单元。根据本发明的第二方面，每个输出单元还包括开关电容器单元。开关电容器单元 至少包括电容器和对应的切换元件。同样，尽管其他配置是可能的，但优选的是，切换元件 串联连接到电容器、并且开关电容器单元并联连接到负载输出和/或负载切换元件。
根据本发明的第二方面，电源电路包括控制装置以控制不同输出单元的负载切换 元件和电容器切换元件，以使得在每个输出单元中负载切换元件与电容器切换元件被同步 控制，即，一旦负载输出被激活，对应的负载切换元件和电容器切换元件都被激活，以及一 旦负载输出被去激活，负载切换元件和电容器切换元件都被去激活。通过该操作，由于如果 待用电容器在输出单元的去激活期间被切断那么没有放电发生，因此待用电容器保持基本 充电到期望的电压电平。这确保了在每个输出中，当负载激活时(通过将负载连接到从主电源单元递送的 输出电压)，即使主电源单元可能需要一段时间来调整到所期望的电压电平，电容器被连接 以缓冲输出电压并且瞬间递送所期望的输出电压电平的输出电压。另一方面，通过同时切 断两个切换元件，确保了电容器保持基本充电到所期望的电压电平。此外对于第二方面，如上所述，有可能将不仅一个、而是几个输出单元连接到主电 源单元。此外，可如上所述实现控制装置。根据本发明的第二方面，因此提供了非常适合于利用精确的电流脉冲来驱动多个 负载的电路以及操作方法。
根据优选实施例的以下描述，本发明的以上和其他目的、特性以及优点将变得明 显，其中图1示出作为本发明的第一实施例的具有连接到降压转换器的多个输出的电源 电路的电路图；图2示出根据本发明的第一实施例的电路的变形的电路图；图3示出作为本发明的第二实施例的具有连接到升压转换器的三个输出的电源 电路的电路图；图4示出作为本发明的第三实施例的具有连接到回扫转换器的三个输出的电源 电路的电路图；图5示出作为本发明的第四实施例的具有单个多电平输出的电源电路的电路图；图6示出根据图1的第四实施例的变体的电路图；图7示出作为本发明的第五实施例的具有三个负载输出的电源电路的电路图，其 中一个负载输出支持两电平输出；图8a是示出用于根据第一驱动方案(每个颜色是固定电平)以顺序电流脉冲驱 动红色、绿色以及蓝色光源的脉冲序列的定时图；图8b是示出根据第二驱动方案(脉冲电平调制)的脉冲序列的定时图；图8c是示出根据第三驱动方案(每个颜色是固定电平，其中一个颜色具有两电平 输出)的脉冲序列的定时图。
具体实施例方式图1示出电源电路10的电路图。电路10包括主电源单元12，其将在电压输入14 处接收的DC输入电压Vin转换成对应于输出16处的DC输出电压V。ut的输出电流I。ut。多个输出单元(在示出的示例中，三个输出单元20a、20b、20c)并联连接到电源单 元12的电压 输出16。电路还包括检测电路22，其用于检测电流并且向控制单元24提供对应的反馈信号。在第一示例中示出的主电源单元12是降压转换器。可选地，可以使用不同类型的 开关模式电源拓扑，诸如升压转换器12a(图3)、回扫转换器12b(图4)或另外的已知的开 关转换器的拓扑之一。在这样的开关转换器内，存在诸如图1示例中的主切换元件26的一个或多个开 关、以及诸如图1示例中的串联的电感器28的电抗元件。通过不断地接通或切断主切换元 件26，将DC输入电压Vin转换成输出电流I。ut，其值取决于主切换元件26的切换。应该注意，在降压转换器的本示例中，如将被解释的，在该转换器拓扑中通常存在 的输出电容器在这里被包括在输出单元中。因此，转换器12可被操作为递送输出电流I。ut， 其将根据转换器12的切换周期而随时间改变。转换器12的控制可作用为对电流I。ut的时 间平均值的控制，其中I。ut结合输出将产生输出电压V。ut。在图1的示例中，主切换元件26的切换是响应于从检测电路22接收的反馈信号 由中心控制单元24实现的。由于不同的开关转换器拓扑是本领域技术人员所熟知的，因此将不讨论关于主电 源单元12的不同的可能实现的操作和控制的进一步细节。在第一示例中，输出单元20a、20b、20c是相同的。辅助二极管Dl连接到转换器12 的输出16。与辅助二极管Dl连接的是负载输出36和负载切换元件38的串联连接与开关 电容器单元34的并联，在示出的示例中负载切换元件38实现为FET。开关电容器单元34由电容器C和电容器开关40的串联连接构成，在本示例中电 容器开关40也实现为FET。在本示例中，连接到负载输出36的是LED阵列。电路10是用于在例如显示屏或投影仪的显示应用中的这些LED阵的三个充当红 色、绿色以及蓝色光源的电源单元。该光源是以极短的连续脉冲来驱动的。图8a_图8c示出可能的驱动方案的三个示例。在图8a示出的驱动方案的第一示 例中，提供了用于红色、绿色以及蓝色光源的连续脉冲。光源之间，脉冲的脉冲高度(电压 /电流)不同，其可能是起因于不同类型颜色LED的不同的正向电压。在根据图8a的第一驱动方案中，每个颜色的脉冲电平是固定的。例如，一直以相 同的、恒定的电压驱动红色光源。然而，在用于红色光源的两个脉冲之间，需要以不同电压 递送一个用于绿色光源的脉冲和一个用于蓝色光源的脉冲。因此，在三个光源直接连接到 主电源单元12的情况下，在第一个脉冲的结束和第二个脉冲的开始处将出现电压不匹配 的问题，导致不精确的脉冲形状。为了对于作为负载连接到图1的电源电路10的光源实现图8a的驱动方案，按以下方式操作电路控制电路24接收指示当前应该选择哪个光源的“选择”信号以及指示用于该光源 的期望的电压电平的信息的“电平”信号作为输入信号。控制单元通过下述方式来选择对 应的输出单元发送第一控制信号来接通将被选择的输出单元的电容器开关40和负载开 关38、并且向剩余的输出单元发送第二控制信号来切断负载开关38和电容器开关40。此 夕卜，评估来自检测电路22的反馈信号，并且影响主切换元件26的控制使得达到所期望的脉 冲电平。在所选择的输出单元内，开关38、40现在被设置使得将主电源单元12的输出电流 Iout直接供应到负载输出36、并且因此供应到连接在其上的光源。电容器C并联连接到负 载并且用作降低输出电压纹波的缓冲器。在根据图8a以及稍后将解释的图8b和图8c的所有驱动方案中，每个脉冲结束处 的脉冲高度等于脉冲开始处的高度。因此，在脉冲的结束处，电容器C将被充电到对应的电 压。在脉冲结束之后，通过切断负载开关38和电容器开关40 二者来去激活(deactivate) 对应的输出单元20。因此，电容器C保持基本充电到先前的电压电平。这解释了为什么在 该负载的下一个脉冲的开始处，电容器C将总是被充电到正确的电压电平。因此，由控制单 元24控制的开关模式转换器12响应来自检测电路22的反馈信号的反应时间将不会导致 在输出36处递送的电压上升的显著延迟。替代地，将以非常精确的形状递送脉冲。
在图8a的驱动方案中，由脉冲的长度实现亮度和颜色控制。由于实际递送的脉冲 的非常精确的形状，因此可以非常精确地实现这样的控制。在图8b示出的替代驱动方案中，使用脉冲电平调制。因此，通过调制脉冲电平来 实现亮度和颜色控制。然而，仅通过改变脉冲中心的电平来调制脉冲电平，同时开始以及结 束处的脉冲电平保持在相等的、固定的值。如本领域技术人员将明白的，由于在每个脉冲的 开始处，这里每个输出单元20a、20b、20c中的电容器C也将自动被充电到正确的电压电平， 因此上述电源电路10还可应用于图8b的替代驱动方案。图2示出电源电路10a，其是上述第一实施例的变形。与第一实施例相比，替代电 路IOa不包括用于第一输出单元的辅助二极管Dl以及用于第三输出单元的电容器开关40。如果根据驱动方案确保第一输出单元的负载输出处的电压总是低于剩余两个输 出处的电压(例如，根据图8a的驱动方案中的“红色”输出)并且第三输出处的输出电压 电平总是高于剩余两个输出处的电压电平(例如，图8a中的“蓝色”)，那么可省略提到的 两个元件。如果FET 38被切断(则表现为类似二极管)，那么每个输出单元中的辅助二极 管Dl用于避免从输出单元向外(而不是进入输出单元)的传导。在具有最低电压的输出 单元处，不出现该问题并且因此这里可省略Dl。此外，如果去激活输出单元，电容器开关40 用于避免电容器C处的电压的任何变化(充电或放电)。如果通过驱动方案确保第三输出 单元的电容器C已经被充电到高于剩余两个输出单元上的电压的电压电平，那么不会出现 充电的问题，并且当取消选择对应的输出单元时，由于负载开关将被去激活，因此也不出现 放电的问题。因此，这里也可以省略电容器开关40。图5示出本发明第一方面的一个实施例的电源电路110。如本领域技术人员将明 白的，电路110大部分对应于图1中示出的电路10和以上讨论。如在第一实施例中，电路 110还包括主电源单元12、控制单元24和检测电路22。因此，关于这些元件以及它们的替代参考以上描述。
与图1的电路10对比，图5的电路110仅具有一个输出单元120，其连接到主电源 单元12的输出16。输出单元120具有负载输出36，LED阵列连接到该负载输出36。负载 开关38串联连接到负载。还提供了两个开关电容器单元134a、134b，它们每个均由电容器Ca、Cb和实现为 FET的电容器开关40a、40b的串联连接构成。开关电容器单元134a、134b每个均经由第一 辅助二极管Dla、Dlb连接到主电源单元12的输出16以及经由第二辅助二极管D2a、D2b连 接到负载输出36。在电路110的操作中，来自开关电容器单元134a、134b的电容器Ca、Cb用于将负 载输出36处供应的输出电压选择性地缓冲在不同电平。对应的电容器开关40a、40b由控 制单元24选择性地控制。再者，负载开关38用于通过将输出单元120连接到主电源单元12或将输出单元 120从主电源单元12断开而激活或去激活输出单元120。为了在负载输出36处供应不同电压电平的脉冲，负载开关38与第一电容器开关 40a或第二电容器开关40b同步操作。如果第一电容器开关40a和负载开关38被连接，那 么第一电容器Ca并联连接到负载。如果负载开关38和第二电容器开关40b被闭合，那么 第二电容器Cb并联连接到负载。在操作期间，控制单元24接收涉及输出单元120的通/断选择以及所期望的输出 电平的控制信号。根据该控制信息，负载开关38与第一电容器开关40a或第二电容器开关 40b被同步驱动。此外，根据反馈信号控制主电源单元12，其中所述反馈信号根据所期望的 电压电平从检测电路22获得。因此，在要递送的每个脉冲期间，主电源单元12被反馈控制 以递送产生负载输出处所期望的电压的相应的平均输出电流I。ut。当前所选择的电容器Ca 或Cb被充电到对应的电压电平，并且在通过负载开关38去激活负载之后，由于电容器开关 40a、40b也被断开，因此电容器Ca或Cb实质上保持被充电。由于经由电容器Ca、Cb缓冲 正确的电压电平，因此电源110能够以非常精确的方式在负载输出36处选择性地供应两个 不同电压电平的电压脉冲。对图5中示出的基本电路存在许多可能的变形。如本领域技术人员将明白的，如 果在负载36处需要较大数目的不同的电压电平，那么可能提供不止两个开关电容器单元 134a、134b。如图6进一步所示，在特定情况下还可省略辅助二极管Dla、Dlb、D2a、D2b。应该 明白，提供这些二极管是由于实现电容器开关40a、40b的FET不是理想开关而是在被断开 时表现为二极管。然而，通过仔细选择两个电容器处的电压电平(相差不超过用作二极管 的断开FET的正向电压)，允许如图6所示省略辅助二极管。应该记住，LED负载的电流/ 电压特性是非常陡峭的，使得电压电平中的较小差异可导致显著不同的电流以及由此导致 显著不同的光输出值。作为又一实施例，图7示出组合本发明第一和第二方面的电源电路210。电源电路 210大部分对应于如图1所示并结合其讨论的电源电路10。然而，电源电路210与第一实 施例的不同在于，第三输出单元是如图5所示并结合图5讨论的多电平输出单元。如技术人员通过关于图1和图5的以上描述的组合将明白的，如图7所示的电路210可用于实现如图8c所示的驱动方案，其中绿色光源连接到第三输出单元。在该驱动方案中，提供了用于红色、绿色以及蓝色的脉冲序列。在用于蓝色光源的脉冲之后，再向绿色 光源递送另一个更高电平的脉冲。然后，序列重新开始。为了实现对应的驱动方案，图7中电路210的控制单元接收关于输出单元的选择 以及所需脉冲高度的对应信息。根据该信息，控制单元如上所述选择对应的输出单元。对 于第三输出单元，控制单元选择用于递送“绿色低”脉冲的第一开关电容器单元或者用于递 送“绿色高”脉冲的第二开关电容器单元。在附图以及上述描述中详细说明并描述了本发明。这样的说明和描述将被认为是 说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。在权利要求书中，“包括” 一词不排除其他元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排 除多个。仅是在彼此不同的从属权利要求中记载某些特征的事实不表示这些特征的组合不 能被有利地使用。权利要求中的任何参考符号不应该被解释为限制其范围。
权利要求
一种电源电路，包括主电源单元(12)，其包括电压输入(14)、至少一个主切换元件(26)、以及至少一个电抗元件(28)，其中所述切换元件(26)可被控制以递送输出电压(Vout)和/或电流(Iout)；至少一个输出单元(120)，其连接到所述主电源单元(12)，其中所述输出单元(120)包括负载输出(36)；负载切换元件(38)，其连接到所述输出负载输出(36)以将所述主电源单元(12)连接到所述负载输出(36)或者将所述主电源单元(12)从所述负载输出(36)断开；连接到所述负载输出(36)的第一开关电容器单元(134a)，其包括第一电容器(Ca)和第一电容器切换元件(40a)；以及连接到所述负载输出(36)的第二开关电容器单元(134b)，其包括第二电容器(Cb)和第二电容器切换元件(40b)。
2.根据权利要求1所述的电路，其中每个所述开关电容器单元(134a、134b)由串联连接的所述电容器(Ca、Cb)和所述电容 器切换元件(40a、40b)构成。
3.根据以上权利要求之一所述的电路，其中所述开关电容器单元(134a、134b)与所述负载输出(36)和/或所述负载切换元件并 联连接到所述主电源单元(12)。
4.根据以上权利要求之一所述的电路，其中 多个输出单元并联连接到所述主电源单元。
5.根据以上权利要求之一所述的电路，其中控制装置(24)被提供以控制至少所述负载切换元件(38)以及所述第一和第二电容器 切换元件(40a、40b)；其中，同步地控制所述负载切换元件(38)与所述第一和所述第二电容器切换元件 (40a、40b)中的被选择的一个。
6.根据以上权利要求之一所述的电路，其中所述控制装置(24)被提供以控制所述主切换元件(26)、所述负载切换元件(38)以及 所述第一和第二电容器切换元件(40a、40b)。其中，所述切换元件(26、38、40a、40b)被控制以使得所述第一和所述第二电容器(Ca、 Cb)保持基本充电到不同的电压电平。
7.根据权利要求5或6所述的电路，其中所述切换元件(26、38、40a、40b)根据所需的负载输出电压电平进行控制以使得 如果需要第一输出电压电平，则所述第一电容器切换元件(40a)被激活以使得所述第 一电容器(Ca)并联连接到所述负载输出(36)；以及如果需要第二输出电压电平，则所述第二电容器切换元件(40b)被激活以使得所 述第二电容器(Cb)并联到所述负载输出(36)。
8.一种电源电路，包括主电源单元(12)，其包括电压输入(14)、至少一个主切换元件(26)以及至少一个电抗 元件(28)，其中所述主切换元件(26)可被控制以递送输出电压(V。ut)或电流(I。ut)；多个输出单元(20a、20b、20c)，其连接到所述主电源单元(12)，其中每个所述输出单 元(20a、20b、20c)均包括 负载输出(36)；连接到所述负载输出(36)的负载切换元件(38)，其用以将所述主电源单元(12)连接 到所述负载输出(36)或者将所述主电源单元(12)从所述负载输出(36)断开；连接到所述负载输出(36)的开关电容器单元(34)，其包括电容器(C)和电容器切换元 件(40)；以及控制装置(24)，其控制所述负载切换元件(38)以及所述电容器切换元件(40)，使 得在每个输出单元(20a、20b、20c)中同步地控制所述负载切换元件(38)与所述电容器切 换元件(40)。
9.一种用于向至少一个负载输出供电的方法，包括如下步骤提供主电源单元(12)，其包括电压输入(14)、至少一个主切换元件(26)以及至少一个 电抗元件(28)，其中所述主切换元件(26)可被控制以递送输出电压(V。ut)或电流(I。ut)； 提供至少一个输出单元(120)，其连接到所述主电源单元(12)，其中所述输出单元 (120)包括负载输出(36)；连接到所述负载输出(36)的负载切换元件(38)，其用以将所述主电源单元(12)连接 到所述负载输出(36)或者将所述主电源单元(12)从所述负载输出(36)断开；连接到所述负载输出(36)的第一开关电容器单元(134a)，其包括第一电容器(Ca)和 第一电容器切换元件(40a)；以及连接到所述负载输出(36)的第二开关电容器单元(134b)，其包括第二电容器 (Cb)和第二电容器切换元件(40b)；根据所需的负载输出电压电平控制所述主切换元件(26)、所述负载切换元件(38)以 及所述第一和第二电容器切换元件(40a、40b)，以使得如果需要第一输出电压电平，则所述 第一电容器切换元件(40a)被激活以使得所述第一电容器(Ca)并联连接到所述负载输出 (36)，并且如果需要第二输出电压电平，则所述第二电容器切换元件(40b)被激活以使得 所述第二电容器(Cb)并联连接到所述负载输出(36)。
10.一种用于向多个负载输出(36)供电的方法，包括如下步骤提供主电源单元(12)，其包括电压输入(14)、至少一个主切换元件(26)以及至少一个 电抗元件(28)，其中所述主切换元件(26)可被控制以递送输出电压(V。ut)或电流(I。ut)； 提供多个输出单元(20a、20b、20c)，其连接到所述主电源单元(12)，其中每个所述输 出单元(20a、20b、20c)均包括 所述负载输出(36)之一；连接到所述负载输出(36)的负载切换元件(38)，其用以将所述主电源单元(12)连接 到所述负载输出(36)或者将所述主电源单元(12)从所述负载输出(36)断开；连接到所述负载输出(36)的开关电容器单元(34)，其包括电容器(C)和电容器切换元 件(40)；控制所述负载切换元件(38)以及所述电容器切换元件(40)，以使得在每个输出单元 (20a.20b.20c)中所述负载切换元件(38)与所述电容器切换元件(40)被同步控制。
全文摘要
本发明涉及用于向至少一个负载输出供电的电源电路(10)和方法。电路包括主电源单元(12)，其具有电压输入(14)、主切换元件(26)以及电抗元件(28)。切换元件(26)可被控制以递送输出电压或电流(Iout)。具有负载输出的输出单元(20a、20b、20c)连接到主电源单元(12)。为了利用精确的脉冲驱动例如LED、OLED或激光二极管的、连接到负载输出的负载，每个输出单元(20a、20b、20c)具有负载切换元件(38)，其将主电源单元(12)连接到负载输出或者将主电源单元(12)从负载输出断开。还提供了开关电容器单元(34)，每个均具有电容器(C)和电容器切换元件(40)。电容器单元可被操作以使得电容器保持基本充电到不同电压电平。根据本发明的第二方面，每个输出单元(20a、20b、20c)具有连接到负载输出的开关电容器单元(34)，其中所述开关电容器单元(34)具有电容器(C)和电容器切换元件(40)。负载切换元件(38)和电容器切换元件(40)被同步控制。
文档编号H02M3/155GK101849431SQ200880114901
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月6日 优先权日2007年11月7日
发明者C·德佩, H·M·佩特斯, R·奥特, V·G·P·C·范登伯罗埃克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司