用于照明装置电源中的高频隔离变压器的电荷泵效应补偿的制作方法

本发明总体上涉及用于照明装置(例如，发光二极管(LED)照明装置)的电源和其他开关模式电源，其中输入通过高频隔离变压器与输出隔离。更具体地，本文公开的各种发明方法和设备涉及用于照明装置(例如，LED照明装置)的电源和其他开关模式电源中的高频隔离变压器的电荷泵效应补偿的装置和方法。

背景技术：

出于安全考虑，在用于LED照明装置的许多或大多数电源和其他开关模式电源中，输入通过高频隔离变压器与输出隔离。该隔离变压器在其初级侧接收高频(例如40-100kHz)AC电功率，例如由逆变器产生的AC电功率，并且将AC电功率输出到其次级侧的整流器。通过提供跨整流器的输出的滤波电容器或平滑电容器，获得来自整流器的低纹波直流输出。

在隔离变压器的初级绕组和次级绕组之间存在杂散电容。该杂散电容以取决于隔离变压器结构(例如，隔离变压器如何被缠绕)的方式分布。

在一些情况下，该杂散电容能够产生电荷泵效应，这种效应导致当整流器的输出无负载或轻负载时整流器的输出电压的不期望的增加。

由这种电荷泵效应引起的这种高输出电压可能违反电源的最大输出电压规范。此外，当隔离变压器的其中一个绕组(初级绕组、次级绕组或其他辅助绕组)用于感测输出电压时，感测到的峰值电压将不再与实际输出电压成比例，因为次级绕组两端的电压由于电荷泵效应而小于输出电压。

对这个问题的传统解决方案是在输出端(即，整流器的输出端)使用假负载(dummy load)，该假负载足够大，使得由电荷泵电流引起的该假负载上的电压降小于所需的无负载(开路)输出电压。然而，这种方法导致大量浪费的功率耗散，并且可以对假负载施加相当大的热应力。

因此，本领域需要提供对用于照明装置(例如，LED照明装置)的电源或其他开关模式电源的输出端上的输出电压的增加(这是由于隔离变压器的寄生电容的电荷泵效应而导致的)的补偿。

技术实现要素：

本公开涉及一种用于补偿用于照明装置(例如，LED照明装置)的电源或其他开关模式电源的输出端上的输出电压的增加(这是由于隔离变压器的寄生电容的电荷泵效应而导致的)的本发明的方法和装置。

通常，在一个方面，一种用于向发光二极管(LED)负载供电的设备包括：隔离变压器、整流器、以及第一电容器和第二电容器。隔离变压器具有被配置为接收AC电功率的一对输入端子，并且还具有一对输出端子，并且隔离变压器在其初级侧的输入端子与其次级侧的输出端子之间提供DC隔离。整流器具有一对输入端子和一对输出端子。整流器的输入端子连接到隔离变压器的输出端子，并且整流器的输出端子连接在LED负载两端。整流器包括：第一二极管，其从整流器的输入端子中的第一输入端子连接到整流器的输出端子中的第一输出端子；第二二极管，其从整流器的输入端子中的第二输入端子连接到整流器的输出端子中的第一输出端子；第三二极管，其从整流器的输出端子中的第二输出端子连接到整流器的输入端子中的第一输入端子；以及第四二极管，其从整流器的输出端子中的第二输出端子连接到整流器的输入端子中的第二输入端子。第一电容器的第一电容与第二电容器的第二电容大致相同，并且第一电容器跨接在第一二极管两端，且第二电容器跨接在第二二极管两端，或者，第一电容器跨接在第三二极管两端，且第二电容器跨接在第四二极管两端。

一般而言，在另一方面，一种用于向LED负载供电的设备包括：隔离变压器、整流器和补偿电容器。隔离变压器具有被配置为接收AC电功率的一对输入端子，并且还具有一对输出端子。隔离变压器在其初级侧的输入端子和其次级侧的输出端子之间提供DC隔离。隔离变压器在其其中一个输入端子与其其中一个输出端子之间具有寄生电容。整流器具有一对输入端子和一对输出端子。整流器的输入端子连接到隔离变压器的输出端子，并且整流器的输出端子连接在LED负载两端。整流器包括以二极管桥连接的多个二极管。补偿电容器连接在二极管桥的其中一个二极管的两端，并且补偿电容器的电容大约与寄生电容相同。

一般来说，在又一方面，一种用于向输出端供电的设备包括隔离变压器和整流器。隔离变压器在其其中一个输入端子与其其中一个输出端子之间具有寄生电容。整流器具有一对输入端子和一对输出端子。整流器的输入端子连接到隔离变压器的输出端子，整流器的输出端子跨接在该设备的输出端上。整流器包括以桥的形式连接的多个二极管。该设备还包括补偿装置，该补偿装置用于补偿由于寄生电容的电荷泵效应而导致的设备的输出端上的输出电压的增加。补偿装置包括跨接在桥的其中一个二极管上的至少一个补偿电容器。

如此处出于本公开的目的所使用的，术语“LED”应当被理解为包括能够响应于电信号而产生辐射的任何电致发光二极管或其他类型的基于载流子注入/结的系统。因此，术语LED包括但不限于响应于电流而发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光带等。特别地，术语LED是指所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)，其可以被配置为产生红外光谱、紫外光谱和可见光谱(通常包括从约400纳米至约700纳米的辐射波长)的各种部分中的一个或多个的辐射。LED的一些示例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红光LED、蓝光LED、绿光LED、黄光LED、琥珀色光LED、橙光LED和白光LED(下面进一步讨论)。还应当理解，LED可以被配置和/或控制为产生具有对于给定光谱(例如，窄带宽、宽带宽)的各种带宽(例如，半高全宽或FWHM)以及在给定的一般颜色分类内的各种主波长的辐射。

例如，被配置为基本上产生白光的LED的一个实施方式(例如，白光LED)可以包括分别发射电致发光的不同光谱的多个裸片，这些光谱组合地混合以形成基本上白色的光。在另一实施方式中，白光LED可以与将具有第一光谱的电致发光转换为不同的第二光谱的磷光体材料相关联。在该实施方式的一个示例中，具有相对短的波长和窄带宽光谱的电致发光“泵浦”磷光体材料，磷光体材料则又辐射具有稍宽的光谱的更长波长的辐射。

还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如上所述，LED可以指具有被配置为分别发射辐射的不同光谱的多个裸片(例如，可以是单独可控或不是单独可控的)的单个发光装置。此外，LED可以与被认为是LED(例如，一些类型的白光LED)的整体部分的磷光体相关联。通常，术语LED可以指封装的LED、未封装的LED、表面安装的LED、板上芯片式LED、T封装安装的LED、径向封装的LED、功率封装的LED、包括某种类型的封套和/或光学元件(例如，漫射透镜)等的LED。

术语“光源”应当理解为指各种辐射源中的任何一种或多种，包括但不限于：基于LED的源(包括如上定义的一个或多个LED)、白炽光源(例如，白炽灯、卤素灯)、荧光源、磷光源、高强度放电源(例如钠蒸气、汞蒸气和金属卤化物灯)、激光器、其他类型的电致发光源、热发光源(例如火焰)、烛光源(例如气体罩、碳弧辐射源)、光致发光源(例如气体放电源)、使用电子饱和的阴极发光源、电致发光源、晶体发光源、运动发光源、热致发光源、摩擦发光源、声致发光源、放射性发光源和发光聚合物。

给定光源可以被配置为产生可见光谱内、可见光谱外或这两者的组合的电磁辐射。因此，术语“光”和“辐射”在本文中可互换地使用。另外，光源可包括一个或多个滤光器(例如，滤色器)、透镜或其他光学部件作为整体部件。此外，应当理解，光源可以被配置用于各种应用，包括但不限于指示、显示和/或照明。“照明源”是特别地被配置为产生具有足够强度的辐射以有效地照亮内部或外部空间的光源。在这种情况下，“足够强度”是指在空间或环境中产生的可见光谱中的足够的辐射功率(单位“流明”通常用于在辐射功率或“光通量”方面表示在所有方向上的来自光源的总的光输出)以提供环境照明(即，可被间接感知并且可以例如在被全部或部分感知之前从各种中间表面中的一个或多个反射的光)。

术语“光谱”应当被理解为指由一个或多个光源产生的辐射的任何一个或多个频率(或波长)。因此，术语“光谱”不仅指在可见光范围内的频率(或波长)，而且还指在红外、紫外和整个电磁谱的其他范围内的频率(或波长)。此外，给定光谱可以具有相对窄的带宽(例如，具有基本上较少的频率或波长分量的FWHM)或相对宽的带宽(具有各种相对强度的几个频率或波长分量)。还应当理解，给定光谱可以是两个或更多个其他光谱的混合的结果(例如，混合分别从多个光源发射的辐射)。

对于本公开的目的，术语“颜色”与术语“光谱”可互换地使用。然而，术语“颜色”通常主要用于指能够由观察者感知的辐射的性质(但此用法并不旨在限制该术语的范围)。因此，术语“不同颜色”隐含地指具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。还应当理解，术语“颜色”可以结合白色光(白光)和非白色光(非白光)两者来使用。

术语“色温”在本文中通常与白色光结合使用，但是这种用法不旨在限制该术语的范围。色温基本上是指白光的特定颜色含量或阴影(例如，浅红、浅蓝)。给定辐射样品的色温通常根据辐射与所讨论的辐射样品基本相同的光谱的黑体辐射体的开氏温度(K)来表征。黑体辐射体色温通常落入从大约700K度(通常被认为是首先对人眼可见的)到超过10,000K度的范围内；白光通常在高于1500-2000K度的色温下被感知。

较低的色温通常指示具有更显著的红色分量或“更暖的感觉”的白光，而较高的色温通常指示具有更显著的蓝色分量或“更冷的感觉”的白光。例如，火具有约1,800K度的色温，常规白炽灯泡具有约2848K度的色温，清晨日光具有约3,000K度的色温，而阴天中午天空具有约10,000K度的色温。在色温为约3000K度的白光下观察的彩色图像具有相对浅红的色调，而在色温为约10,000K度的白光下观察的相同颜色的图像具有相对浅蓝的色调。

术语“照明器材”在本文中用于指特定形状因子的一个或多个照明单元、组件或封装的实现或布置。术语“照明单元”在本文中用于指包括相同或不同类型的一个或多个光源的设备。给定的照明单元可以具有用于光源、外壳/壳体布置和形状和/或电气和机械连接构型的各种安装布置中的任何一种。另外，给定的照明单元可选地可以与涉及光源的操作的各种其他部件(例如，控制电路)相关联(例如包括：与其耦合和/或与其封装在一起)。“基于LED的照明单元”是指单独地或与其他非基于LED的光源组合地包括一个或多个如上所述的基于LED的光源的照明单元。“多通道”照明单元是指包括被配置为分别产生不同辐射光谱的至少两个光源的基于LED或非基于LED的照明单元，其中每个不同的源光谱可以被称为多通道照明单元的“通道”。

术语“控制器”在本文中一般用于描述与一个或多个光源的操作有关的各种设备。控制器可以以多种方式实现(例如，利用专用硬件来实现)以执行本文所讨论的各种功能。“处理器”是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，所述微处理器可以使用软件(例如，微代码)来编程以执行本文所讨论的各种功能。控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实现，并且还可以实现为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(这里统称为“存储器”，例如易失性和非易失性计算机存储器，例如RAM、PROM、EPROM和EEPROM，软盘，压缩盘，光盘，磁带等)相关联。在一些实现中，存储介质可以用一个或多个程序编码，所述编码当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，执行本文所讨论的功能中的至少一些。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可传输的，使得存储在其上的所述一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中，以便实现本文所讨论的本发明的各个方面。在本文中，术语“程序”或“计算机程序”在一般意义上用于指可以用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。

本文所用的术语“约”是指在标称值的+/-25％内。更具体地，当两个值被称为大约相同时，应当理解为意指它们在彼此的+/-25％内。类似地，当第一值被称为与第二值“大约相同”时，其意指第一值在第二值的+/-25％内。

本文所使用的术语“大致”是指在标称值的+/-10％内。更具体地，当两个值被称为大致相同时，应当理解为意指它们在彼此的10％内。类似地，当第一值被称为与第二值“大致相同”时，其意指第一值在第二值的+/-10％内。

应当理解，以下更详细地讨论的前述概念和附加概念的所有组合(只要这些概念不相互矛盾)被认为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地，出现在本公开的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文所公开的发明主题的一部分。还应当理解，也可能出现在通过引用并入的任何公开内容中的被本文明确使用的术语应当被赋予与本文公开的特定概念最一致的含义。

附图说明

在附图中，遍及不同视图，相同的附图标记通常指代相同的部分。此外，附图不一定是按比例绘制的，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。

图1示出了包括向发光二极管(LED)负载供电的隔离电源的设备的示例。

图2A示出了隔离电源的示例的一部分，其中注释图示了在由寄生电容产生的电荷泵效应的充电间隔期间的电流路径。

图2B示出了隔离电源的示例的一部分，其中注释图示了在由寄生电容产生的电荷泵效应的放电间隔期间的电流路径。

图3示出了在如图2A和2B所示由寄生电容产生的电荷泵效应的充电和放电间隔期间隔离电源的示例的所述一部分的电压和电流波形的模拟示例。

图4A-4D示出了具有补偿装置的隔离电源的电路的一些示例性实施例，该补偿装置用于补偿由于由寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加。

图5A-5B示出了具有补偿装置的隔离电源的电路的一些附加示例性实施例，该补偿装置用于补偿由于由寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加。

图6示出了具有如图4和5所示的补偿装置的隔离电源的示例性实施例的电压和电流波形的模拟示例，该补偿装置用于补偿由于由寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加。

图7示出了隔离电源的另一示例的一部分。

图8示出了包括具有补偿装置的隔离电源的设备的示例，该补偿装置用于补偿由于由寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加。

具体实施方式

如上所述，用于照明装置(例如，LED照明装置)的电源或其他开关模式电源的隔离变压器的杂散电容能够产生电荷泵效应，该效应导致当整流器的输出被卸载或轻载时，整流器的输出电压的不期望的增加。由这种电荷泵效应导致的高输出电压可能违反电源的最大输出电压规范。此外，当隔离变压器的其中一个绕组(初级绕组、次级绕组或其他辅助绕组)用于感测输出电压时，感测到的峰值电压将不再与实际输出电压成比例，因为跨次级绕组的电压由于电荷泵效应而小于输出电压。

更普遍地，申请人已经认识到并意识到，对跨照明装置(例如，LED照明装置)的电源或其他开关模式电源的输出端的输出电压的增加(其由于电源的隔离变压器的寄生电容的电荷泵效应而导致)进行补偿将是有益的。

鉴于以上所述，本发明的各种实施例和实施方式涉及用于补偿跨照明装置(例如，LED照明装置)的电源或其他开关模式电源的输出端的输出电压的增加(其由于隔离变压器的寄生电容的电荷泵效应而导致)的方法和设备。

图1示出了设备10的示例，设备10包括向发光二极管(LED)负载20供电的隔离电源100。这里，术语“隔离电源”被理解为下述电源：该电源被配置为在其输入侧接收电功率并且在其输出侧(例如，向LED负载)提供电功率，并且在没有寄生效应的情况下，例如为了安全原因，在输入侧和输出侧之间提供电隔离。这里，设备10可以包括照明单元，后者包括例如照明器材。

隔离电源100包括逆变器110、隔离变压器120、整流器130和滤波电容器或平滑电容器(Co)135。

在一些实施例中，逆变器110可以被另一AC电源替代，或者可以被去除—在这种情况下，隔离电源100从外部源或供应接收AC电功率。

隔离变压器120至少包括在其初级或输入侧的第一或初级绕组122以及在其次级或输出侧的第二或次级绕组124。在一些实施例中，隔离变压器120可以包括附加的辅助绕组，例如用于感测隔离电源100的一个或多个电流或电压的辅助绕组。

整流器130是被配置为二极管桥的全波整流器。整流器130具有一对输入端子和一对输出端子，其中整流器的输入端子连接到隔离变压器120的输出端子，并且整流器的输出端子跨接在LED负载20上。整流器包括：第一二极管D1，其从整流器130的输入端子中的第一输入端子连接到整流器130的输出端子中的第一输出端子；第二二极管D2，其从整流器130的输入端子中的第二输入端子连接到整流器130的输出端子中的第一输出端子；第三二极管D3，其从整流器130的输出端子中的第二输出端子连接到整流器130的输入端子中的第一输入端子；以及第四二极管D4，其从整流器130的输出端子中的第二输出端子连接到整流器130的输入端子中的第二输入端子。

在一些实施例中，LED负载20包括连接成一个或多个串的多个LED 22。LED 22可以包括白光LED和/或彩色LED的任何期望的组合，以产生具有期望强度的期望颜色的光。在LED负载20产生白光的情况下，可以通过对所采用的各种LED的适当选择而将色温选择为具有期望值。在替代实施例中，LED负载20可以被不同的负载代替，这些不同的负载除了LED之外例如还包括其他照明装置。

尽管图1中未示出，但在一些实施例中，设备10可以包括具有一个或多个处理器的控制器，所述处理器用于控制提供给LED负载20以产生期望的照明效果的电功率。在一些实施例中，设备10还可以包括一个或多个电流和/或电压传感器以用于感测设备10中的适当的电压和/或电流，从而为这种控制器提供反馈。在一些实施例中，这样的处理器可以设置在设备10的外部。

在操作中，逆变器110在其输入侧处接收DC电功率并将高频AC电功率输出到隔离变压器120的输入侧。在一些实施例中，由逆变器110接收的DC电功率具有大约460V的电压，而由逆变器输出的AC电功率则具有根据输出要求在一定水平调节的电压。在一些实施例中，高频AC电功率的频率为至少10kHz。在一些实施例中，高频AC电功率的频率在大约40kHz至大约100kHz之间。

隔离变压器120在初级绕组122处的其输入侧与在次级绕组124处的其次级侧之间提供电隔离。更具体地，隔离变压器120在逆变器110的输出侧与整流器130和LED负载20之间提供电隔离。

在隔离变压器120的初级侧，电压可以参考初级地102而言，而在隔离变压器120的次级侧，电压可以参考不同于初级地102的次级地104。在一些实施例中，设备100还可以包括在初级地102和大地之间的一个或多个安全电容器，以及在次级地104和大地之间的一个或多个附加的安全电容器。在一些其他实施例中，初级地102可以利用一个或多个安全电容器直接连接到次级地104。这些安全电容器为设备10提供电磁噪声降低。由这些安全电容器形成的电容由初级地102和次级地104之间的Cp-s表示，如图1所示。

此外，在隔离变压器120的初级绕组122和次级绕组124之间存在杂散电容。该杂散电容以取决于隔离变压器120的结构(例如，隔离变压器120如何缠绕)的方式分布。这样分布的杂散电容可以表示为如图1所示的单个电容Cp。该杂散电容Cp可以根据隔离变压器120被构造的方式(例如，隔离变压器120如何缠绕)而跨初级绕组122和次级绕组124连接在隔离变压器120的任何两个引脚之间，例如1S到2S、1F到2F等。应当理解，图1中所示的Cp从1F到2S的连接仅仅是一种代表性连接。

寄生电容Cp和CP-s与其他电路部件一起形成电荷泵，并且在隔离电源100被开路加载(例如由于部件故障而导致LED负载20丢失或者开路)或轻载时，提高跨平滑电容器135和整流器130的输出的输出电压Vout，如下面关于图2A、2B和图3所解释的，其中假设整流器130的输出是轻载的。

图2A示出了电路200，其为隔离电源100的示例的一部分，其中注释或箭头205示出了在由寄生电容Cp和Cp-s产生的电荷泵的充电间隔期间的电流路径。图2A中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。充电间隔表示(例如由逆变器110)供应给电路200的AC电功率的周期的一半。

在充电间隔期间，隔离变压器120的初级和次级绕组122的1S端和2S端(在图2A和2B中用点标记)为正，并且充电路径由图2A中的箭头205的方向来标记。由次级绕组124提供的充电电流流出次级绕组124的“2S”端并通过Cp、Cp-s、D3，并且返回到次级绕组124的“2F”端。如下面将参照图3更详细地解释的，由于Cp-s比Cp大得多，所以Cp被充电到接近次级绕组124两端的峰值电压(V2_pk)，并且Cp-s两端的电压几乎保持不变。由于将在下面的放电间隔中说明的电荷泵效应，输出电压Vout大于V2_pk，因此在充电间隔中没有电流流过平滑电容器135。

图2B示出了隔离电源100的电路200的行为，其中注释或箭头205示出了在由寄生电容Cp和Cp-s产生的电荷泵效应的放电间隔期间的电流路径。图2B中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。放电间隔表示(例如由逆变器110)供应给电路200的AC电功率的周期的一半。

在放电间隔期间，隔离变压器120的初级和次级绕组122的“非点”端(1F端和2F)为正，并且放电路径由图2B中的箭头205的方向来标记。放电电流流出Cp，并流过次级变压器绕组124、D1、平滑电容器135、Cp-s，并返回到Cp。同样，Cp-s两端的电压几乎保持不变，并且Cp中的电荷被放电到平滑电容器135。应当注意，在电路200轻载的情况下，电荷的一部分在放电间隔结束时保持在电容器Cp中。Cp仅在负载大于如下面的等式1中所给出的用于消除电荷泵效应的所需最小负载时完全放电。在该放电过程期间，Cp两端的电压为正，并且与次级变压器绕组124两端的电压方向相同。如将在下面关于图3更详细地解释的，由于开关周期中的变压器电压的对称性，次级变压器绕组124上的峰值电压仍然是V2_pk。因此，平滑电容器135看到的总电压为(V2_pk+Vcp)，并且峰值大于V2_pk。这导致大于V2_pk的输出电压Vout。如上所述，这是不期望的。

消除电荷泵效应所需的最小负载电流是：

(1)I(min_load)＝V2_pk*Cp*Fsw，其中Fsw是电路的开关频率；

只要输出电流小于该最小负载电流I(min_load)，输出电压Vout就将高于V2_pk。

图3示出了在由如图2A和2B所示的寄生电容Cp和Cp-s产生的电荷泵效应的充电间隔302和放电间隔304期间，电路120的电压波形和电流波形的模拟示例。在图3所示的示例中，假设提供给初级绕组122的输入AC电压的幅度为100V，频率为50kHz。还假设隔离变压器120在初级绕组122与次级绕组124之间具有1：1的匝数比。

图3示出了垂直堆叠并且在时间上同步的五个波形310、320、330、340和350。在图3中，横轴(x轴)表示时间，纵轴(y轴)取决于波形而表示电压或电流。为了以下的讨论，考虑AC电功率的全开关周期从19.97ms到19.99ms，包括从19.97ms到19.98ms的充电间隔和从19.98ms到19.99ms的放电间隔。

第一波形310示出了V2_pk，其为初级绕组122的反射电压。如上所述，可以看出，提供给初级绕组122的输入AC电压的幅度为100VAC，频率为50kHz。

第二波形320示出了Vcp，其为寄生电容Cp两端的电压。注意，放电间隔304期间的电压脉冲的较低电压不是零，而是大约65V。这是因为寄生电容Cp在放电间隔304期间没有完全放电。寄生电容Cp只能在放电间隔304期间放电到LED负载20。当LED负载20丢失、开路或太轻时(不是足够低到卸放掉在充电间隔302中积累在寄生电容Cp中的所有电荷的阻抗)，在放电间隔304结束时DC电压保持在寄生电容Cp两端。在V2_pk上添加的该DC电压使输出电压Vout在放电循环期间大于V2_pk。

第三波形330示出了通过寄生电容Cp的充电和放电电流。正脉冲表示充电电流，而负脉冲表示放电电流。在稳定状态下，充电电流等于放电电流。注意：当电路200尚未达到稳定状态时，寄生电容Cp两端的直流电压在瞬变时间期间被充电。

第四波形340示出了D3两端的电压，其为放电间隔304期间的V2_pk(100V)和Vcp之和。由于非零Vcp(大约65V)，在放电间隔304期间该电压为大约165V，结果，在AC电功率的整个开关周期期间，Vout(在第五波形350中示出)保持在约165V，远高于V2_pk(100V)。

图4A示出了隔离电源的电路400A的示例性实施例，其中电路400A包括用于补偿由于寄生电容产生的电荷泵效应而导致的输出电压的增加的补偿元件。图4A中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。

电路400A包括跨接在整流器130的二极管D3上(与二极管D3并联)的补偿电容器410。

图4A示出了电路400A的行为，其中注释或箭头205示出了在由寄生电容Cp和Cp-s产生的电荷泵效应的放电间隔期间的电流路径。从箭头205可以看出，在放电间隔期间，在充电间隔期间已经积累在寄生电容Cp中的电荷被卸放到补偿电容器410，并且因此没有电荷被转移到平滑电容器135。因此，平滑电容器135两端的电压等于绕组2的峰值电压(V2_pk)。

有利地，补偿电容器410的电容应当接近寄生电容Cp。如果补偿电容器410的电容小于寄生电容Cp，则寄生电容Cp中的电荷的一部分仍将被转移到平滑电容器135。如果补偿电容器410的电容大于寄生电容Cp，则等效电容C_Diff＝(补偿电容器410的电容)-(寄生电容Cp)将导致相同的电荷泵效应，不同之处在于充电间隔和放电间隔将反过来。

因此，在一些实施例中，补偿电容器410的电容大约与寄生电容Cp相同。在一些实施例中，补偿电容器410的电容大约与寄生电容Cp相同。在一些实施例中，补偿电容器410的电容将在补偿电容器410的组件公差值内等于寄生电容Cp。

由于电路400A的对称性，在替代实施例中，补偿电容器410可以跨接在二极管D1上(与二极管D1并联)。图4B示出了这种替代电路400B，其中电容器410跨接在二极管D1上。在图4B中，采用与图4A中相同的参考数字和符号。

然而，将补偿电容器410移动到整流器130的另一支路(即跨接在二极管D2或二极管D4上)将不会在图4A和4B所示的特定杂散电容配置(即，寄生电容Cp连接在1F和2S之间)下工作。

然而，在隔离变压器120的其他配置中，例如在初级绕组122和次级绕组124不同地缠绕的情况下，杂散电容器Cp将出现在隔离变压器120的不同的一对端子上。在这种情况下，补偿电容器将需要连接在整流器130的另一支路上(即，跨接在二极管D2或二极管D4上)以便工作。图4C和4D示出了替代电路400C和400D，其中电容器410在图4C中跨接在二极管D4上，并且在图4D中跨接在二极管D2上。在图4C和4D中，采用与图4A中相同的参考数字和符号。

因此，可以看出在补偿装置是跨接在整流器130的二极管之一上的补偿电容器的这些实施例中：(1)补偿电容器的电容应当合理地接近寄生电容Cp；和(2)取决于隔离变压器120的构造/配置，需要在整流器130的特定“支路”上提供补偿电容器。实际上，寄生电容Cp可能是未知的和/或可能在隔离变压器120与隔离变压器120之间显著地变化，或者在电路与电路之间显著地变化。因此，在一些情况下可能难以确保补偿电容器的电容合理地接近寄生电容Cp。

为了消除这两种状况，图5A和5B示出了在整流器130的每个支路上使用补偿电容器的附加实施例。

图5A示出了隔离电源的电路500A，电路500A包括用于补偿由于寄生电容产生的电荷泵效应而导致的输出电压的增加的补偿元件。图5中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。

电路500A包括作为补偿装置的第一补偿电容器510和第二补偿电容器520，第一补偿电容器510跨接在整流器130的二极管D3上(与二极管D3并联)，第二补偿电容器520跨接在整流器130的二极管D4上(与二极管D4并联)。

有利地，第一和第二补偿电容器510和520的电容值应当彼此接近并且远大于寄生电容Cp。在该解决方案中，根据隔离变压器120的配置/构造(例如，隔离变压器120如何缠绕)，取决于杂散电容Cp跨接在隔离变压器120的各个端子上的方式，寄生电容Cp中的电荷由较大的电容C3或C4吸收。结果，没有显著的电荷转移到平滑电容器135，并且输出电压Vout接近于次级绕组124的峰值电压V2_pk。

因此，在一些实施例中，第一补偿电容器510的电容与第二补偿电容器520的电容大约相同。在一些实施例中，第一补偿电容器510的电容与第二补偿电容器520的电容大致相同。在一些实施例中，第一补偿电容器510的电容在第一和第二补偿电容器510和520的组件公差值内等于第二补偿电容器520的电容。

此外，在一些实施例中，第一补偿电容器510的电容和第二补偿电容器520的电容均为寄生电容Cp的至少两倍。在一些实施例中，第一补偿电容器510的电容和第二补偿电容器520的电容均为寄生电容Cp的至少约十倍。

在如图5B所示的替代实施例中，第一补偿电容器510可以跨接在二极管D1上(与二极管D1并联)，并且第二补偿电容器520可以跨接在二极管D2上(与二极管D2并联)。

有利地，包括作为补偿装置的第一补偿电容器510和第二补偿电容器520的电路500A具有以下优点：其将补偿由寄生电容引起的电荷泵效应，而与隔离变压器120如何配置或构造无关。此外，不必知道并精确地匹配寄生电容Cp的值—只需要第一补偿电容器510的电容值和第二补偿电容器520的电容值应当彼此接近(优选地彼此相等)并且远大于寄生电容Cp。

图6示出了具有补偿装置的隔离电源的示例性实施例的电压波形和电流波形的模拟示例，其中补偿装置用于补偿由于由图4和5所示的寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加。

图6示出了垂直堆叠并且在时间上同步的五个波形310、620、630、640和650。在图6中，横轴(x轴)表示时间，纵轴(y轴)取决于波形而表示电压或电流。为了以下的讨论，考虑AC电功率的全开关周期从19.97ms到19.99ms，包括从19.97ms到19.98ms的充电间隔和从19.98ms到19.99ms的放电间隔。

在图6中，第一波形310示出了V2_pk(与图3中相同)，第二波形620示出了Vcp，第三波形630示出了通过寄生电容Cp的充电和放电电流，第四波形640示出了二极管D3两端的电压，并且第五波形650示出了输出电压Vout。

图6中所示的波形与图3中所示的对应波形之间的主要显著差异如下。

在第二波形620中，放电间隔304期间的电压VCP的底部水平为零。这是因为寄生电容Cp中的所有电荷在放电间隔304期间被卸放到第一补偿电容器510。

在第四波形640中，在放电间隔304期间，二极管D3两端的电压此时等于V2_pk，这是因为寄生电容Cp两端的电压被完全放电到零。

第五波形650，Vout，在100V处跟随V2_pk。因此，补偿了由寄生电容器Cp的电荷泵效应导致的输出电压的增加，并且输出电压不增加。

根据上面提供的分析，用于消除电荷泵效应的所需最小负载电流与隔离变压器的输出电压Vout、开关频率和杂散电容Cp成正比。输出电压Vout通常由设计要求确定并且不能改变，但是其他两个因素可以在一定程度上用于改善这种电荷泵效应。隔离变压器可以构造为最小化杂散电容Cp。开关频率可以设置得尽可能低。然而，由于其他设计约束，如变压器尺寸和功率损耗要求，这两种设计优化的限制确实存在。

隔离变压器120连接在电路中的方式也是关键的。为了最小化电荷泵效应，隔离变压器120的初级和次级绕组122和124应当以使得由充电路径中的这两个绕组产生的总电压处于最小值的方式连接。从这个观点来看，隔离变压器120的最差连接出现在来自初级和次级绕组两者的电压彼此增强的情况下。

图7示出了隔离电源的电路700。图7中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。

电路700和电路200之间的差异在于隔离变压器120连接在电路700中的初级侧上的方式。特别地，利用该连接，来自隔离变压器120的初级和次级绕组122和124的电压彼此增强。结果，由电路700产生的电荷泵效应比电路200的电荷泵效应差。

图8示出了设备80的示例，设备80包括具有电路800的隔离电源，电路800具有用于补偿由于寄生电容产生的电荷泵效应导致的输出电压的增加的补偿装置。图8中的与图1相同的参考数字和符号表示相同的元件和特征，将不重复其描述。

设备800的电路800类似于电路500A，具有以下显著差异。

首先，电路800包括代替逆变器100的AC电压源118。应当理解，逆变器110或AC电压源118可以与图4A-4D以及图5A-5B的电路一起使用。

此外，电路800包括如上文关于图4A-4D以及图5A-5B所讨论的补偿电容器810和/或812中的一个或两个作为补偿元件。

此外，在许多情况下，期望将来自隔离变压器120的次级侧的电流信息返回到初级侧，以由控制器进行控制。为此，电路800包括在次级AC电流路径中的(小)电流感测变压器820。

然而，有利地，所感测的电流不应包括由第一/第二补偿电容器810或812产生的电流，因为这将给出在涉及低输出电流时变得清楚可见的失真测量。

通过将电流感测变压器820布置在正确的位置，仍然可以通过所添加的补偿电容器810和/或812来补偿寄生电容Cp，并且保持精确的电流测量。这里，电流感测变压器820具有连接在隔离变压器120的其中一个输出端子与整流器130的其中一个输入端子之间的初级绕组，并且第二电容器812连接在隔离变压器120的所述其中一个输出端子与整流器130的其中一个输出端子之间。

尽管已经在此描述和图示了多个本发明的实施方式，但本领域普通技术人员将容易地想到用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或本文描述的优点中的一个或多个的多种其他装置和/或结构，并且每个这种变型和/或修改都应当被认为在本文描述的本发明实施方式的范围内。更一般地，本领域普通技术人员将容易地认识到，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的具体的一个或多个应用。本领域普通技术人员仅仅使用常规实验就将认识到或者能够确定本文描述的本发明具体实施方式的许多等同。因此，应当理解的是，前面的实施方式仅仅通过示例的方式提出，并且在所附权利要求及其等同形式的范围内，可以实现除具体描述和要求保护的实施方式以外的创新实施方式。本公开的创新实施方式涉及本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法。此外，两个或更多个这种特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法的任意组合——如果这些特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法不会相互不一致——都包括在本公开的发明范围内。

本文限定和使用的所有定义都应当被理解为涵盖词典定义、通过参引并入的文献中的定义、和/或定义的术语的普通含义。

在本文中的说明书和权利要求中使用的不定冠词“一”应当被理解为“至少一个”，除非明确地另有相反说明。

本文中的说明书和权利要求中使用的用语“和/或”应当理解为意指这样结合的元件中的“任一个或两个”，即，在一些情况下结合地存在的元件以及在其他情况下分开地存在的元件。用“和/或”列出的多个元件应当以同样的方式来理解，即，这样结合的元件中的“一个或多个”。除了由“和/或”语句具体指明的元件之外，其他元件可以可选地存在，无论这些元件与具体指明的那些元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，词语“A和/或B”当与诸如“包括”之类的开放式语言结合使用时，在一个实施例中可以仅指A(可选地，包括除B以外的元件)，在另一个实施例中可以仅指B(可选地，包括除A以外的元件)，并且在又一个实施例中可以指A和B两者(可选地，包括其他元件)，等等。

如在本文中的说明书和权利要求中使用，“或者”应当理解为具有与前面限定的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或者”或“和/或”应当理解为是包括性的，即包括多个元件或元件列表中的至少一个，但是还包括多于一个，并且可选地包括另外的未列出的项目。仅仅明确地相反说明的用语，例如“……中的仅仅一个”或“……中的明确仅仅一个”或者在权利要求中使用的“由……构成”才意指包括多个元件或元件列表中的仅仅一个元件。通常，本文使用的用语“或者”仅仅在前面有排他性的用语如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅仅一个”或“……中的明确仅仅一个”时才应当被理解为意指排他性的(即“一个或另一个，但不是两个”)。“基本上由……构成”当在权利要求中使用时将具有其在专利法领域中使用的普通含义。

如在本文中的说明书和权利要求中使用，关于一个或多个元件的列表的用语“至少一个”应当被理解为意指从元件列表中的任一个或多个元件中选择的至少一个元件，但是并不一定包括在元件列表中具体列出的每一个元件的至少一个，并且并不排除元件列表中的元件的任意组合。该定义还允许了可以可选地存在除用语“至少一个”所指的元件列表内具体指明的元件以外的元件，无论这些元件与具体指明的那些元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或者等同地“A或B中的至少一个”，或者等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以指至少一个A，可选地包括多于一个A，没有B存在(并且可选地包括除B以外的元件)，在另一个实施例中可以指至少一个B，可选地包括多于一个B，没有A存在(并且可选地包括除A以外的元件)，在又一个实施例中可以指至少一个A(可选地包括多于一个A)和至少一个B(可选地包括多于一个B)，并且可选地包括其他元件，等等。

还应当理解的是，除非明确地另有相反说明，否则，在包括多于一个步骤或动作的本文要求保护的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序并不一定局限于描述该方法的步骤或动作时的顺序。

在权利要求以及前面的说明书中，所有的过渡词例如“包括”、“包含”、“载有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等应当理解为是开放性的，即，意指包括但不限于。仅仅过渡词“由……构成”和“基本上由……构成”才应当分别是封闭的或半封闭的过渡词，如在美国专利局的专利审查程序手册的2111.03一节中所阐释的。