LED照明设备驱动器及驱动方法与流程

文档序号:25543729发布日期:2021-06-18 20:40
LED照明设备驱动器及驱动方法与流程

本发明涉及led照明设备,尤其涉及一种led照明设备驱动器。



背景技术:

固态照明单元、尤其是基于led的(改型)灯被越来越多地用于家庭建筑物和办公室中。除了其高效率以外,它们还因新颖的设计特征、不同的色温、具有调光能力等而吸引消费者。

为了将led照明设备安装到现有的市电照明灯具上,每个led照明单元都使用一个转换器电路,用于将ac市电转换为dc驱动信号,并且还用于降低电压水平。

转换器电路通常包括整流器和开关模式功率转换器。

开关模式功率转换器有多种可能的设计。低成本开关模式功率转换器是单级转换器,例如降压转换器或降压-升压转换器。在这两种情况下,都有一个主电感器,该电感器控制来自输入的能量的存储以及所存储的能量向负载的传递。主电源开关控制从输入到主电感器的能量供应。主电源开关的操作定时、尤其是占空比控制着能量的传输。

通过反馈控制信号、特别是代表流经led负载的电流的信号,可以控制定时。为此,许多转换器通过电流感测电阻器进行电流感测,该电流感测电阻器放置在要感测的电流路径中。

流经电流感测电阻器的电流会产生一个电压,一旦该电压达到期望值,主电源开关就会闭合。这是峰值电流控制模式。主电源开关接通的时间是直到达到峰值电流的时间。这种类型的电流模式控制开关取决于直流总线电压,因为总线电压越高,达到峰值电流的速度就越快。可替代地,可以使用电流感测电阻器感测至负载的平均电流,并且根据平均电流来控制主电源开关的占空比。这是平均电流控制模式。这些模式在本领域中是众所周知的。

如果转换器的输出负载恒定,则存在闭环反馈控制,其中主电源开关的接通时间由感测到的电流控制。

当两个转换器、例如降压转换器串联连接到单个电源电压时,系统输入电流相同,并且因此每个降压转换器的输入电压都必须相同。在闭环反馈转换器中,输入电流和输入电压之间存在反比关系(以定义恒定的功率曲线)。如果两个闭环转换器上的输入电压不同,则较高的输入电压趋于增加,而较低的输入电压趋于降低,从而将导致不稳定。

因此,应确保每个降压转换器接收总系统电压的一半。

wo2016/008943公开了一种具有两种操作模式的驱动器;一个用于单个驱动器,并且一个用于两个驱动器的串联连接。存在预设的驱动模式(用于与另一驱动器串联的驱动器)和反馈控制模式(用于单个驱动器)。然而,该现有技术通过专用发电机来实现预设的驱动模式,并且通过另一个比较器电路来实现反馈控制模式。

进一步的研究表明,在一些现有技术中,不同的输出电流在不同的模式中出现,从而产生不同的光输出。这是由于在不同模式之间转换期间存在未对准。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种用于驱动照明负载的驱动器,其中取决于输入电压来控制开关模式功率转换器,特别是使得在第一操作电压(vr/2)处通过预设(固定)开关模式并且在第二操作电压(vr)处通过反馈(动态)开关模式来传递相同的电流。第一操作电压对应于在电源输入两端串联连接两个驱动器时的电压预设,第二操作电压对应于连接一个驱动器时的电压预设。

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面的示例,提供了一种用于驱动照明负载的驱动器,该驱动器包括:

开关模式功率转换器,适于在功率输入处接收输入电压并在功率输出处向照明负载提供能量;

电压感测装置,适于感测输入电压;

电流感测装置,适于感测流经照明负载的电流并提供电流感测信号,以及

控制电路,适于按照以下模式配置所述开关模式功率转换器:

在输入电压低于阈值水平时的预设开关模式,其中预设开关模式适于在低于阈值水平的第一标称操作电压处输送第一输出电流,其中随着输入电压从第一标称操作电压增加到阈值水平,预设开关模式适于将输出电流增加到高于第一输出电流,以及

在输入电压高于阈值水平时的反馈开关模式,其中反馈开关模式适用于在处于或高于阈值水平处的第二标称操作电压处输送基本相同的所述第一输出电流,而不允许输出电流高于第一输出电流。

该驱动器取决于输入电压有两种操作模式。输入电压例如将取决于驱动器是否单独连接到电源(例如市电)或者是否与另一个类似的驱动器串联。预设开关模式涉及开环控制,通过该开环控制来固定开关模式功率转换器的设置,从而避免了任何不稳定性问题。反馈开关模式涉及闭环电流控制,利用开关模式功率转换器的可变设置(即,可变的接通时间控制)以实现期望的输出电流。模式之间的切换在两个输入电压水平之间进行。每种模式都会导致电流和电压之间的关系不同。分别设计相应的关系,以使存在两个操作电压(每种模式一个),在该操作电压处输出相同的输出电流。因此,在不同的模式中可以确保相同的光输出,并且尽管安装方式不同,但灯仍以更统一的方式工作。

第一标称操作电压例如是第二标称操作电压的一半,其中当驱动器与另一个驱动器串联连接到电源时,第一标称操作电压是标称输入电压,并且当所述驱动器被单独连接到电源时,第二标称操作电压是标称输入电压。

因此,对于单个驱动器和作为串联连接中的一对驱动器之一的驱动器,存在相等的电流输出。

控制电路可以包括:

操作电路,耦接至所述电流感测装置,并且所述操作电路适于获取电流感测信号并基于该电流感测信号来控制开关模式功率转换器的接通时间;以及

配置电路,用于利用感测到的电流与由所述操作电路获得的电流感测信号之间的关系来配置所述电流感测装置;

其中配置电路适于配置:

第一关系,用于设置所述操作电路以提供第一接通时间控制,以在所述第一操作电压处在所述预设开关模式中提供所述第一电流;和

与第一关系不同的第二关系,用于设置操作电路以提供第二接通时间控制,以在第二操作电压处在反馈开关模式中提供基本相同的第一电流。

操作电路例如是ic。电流感测装置提供电流水平和输出信号(例如电压)之间的映射。通过改变此映射,可以更改开关模式功率转换器的当前设置。不同的映射引起不同的时间控制方法。

特别是,通过使用配置电路更改映射,开关模式功率转换器被强制进入预设开关模式,因为电流感测信号指示永远无法达到参考电流的低电流水平,从而实现了最大的接通时间控制(如上所述),因为开关模式电源正在努力提供开关模式电源所能承受的最大电流。

该操作电路可以适于:

当输入电压低于阈值水平时,通过在第一关系下接收电流感测信号而被饱和并输出固定的最大接通时间,从而进入作为预设开关模式的开环模式;以及

当输入电压处于或高于第二操作电压时,通过在第二关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而进入电流反馈控制模式,

其中第二关系具有比第一关系大的增益,并且操作电路在负比较输入处获得电流感测信号。

因此,单个操作电路可以用于不同的模式,而不是具有用于不同模式的两个不同的控制部件。与操作电路相关联的增益控制用于将操作电路设置为两种模式中的任何一种。操作电路是饱和的,即,不管输入电压如何都传递恒定的控制信号,从而在第一关系有效时启用预设模式,而比较器是未被饱和的,即,根据输出电流传递变化的控制信号,从而在第二种关系有效时启用反馈模式。

在一个示例中,配置电路可以适于在高于所述阈值水平的操作电压处(立即)以第二关系来配置电流感测装置。

在此示例中,存在单个阈值,其中预设模式低于该阈值,而反馈模式高于该阈值。这是最简单的实现方式。电流可能会跨阈值水平突然改变。但是,由于灯的操作电压在安装后不会跨阈值水平动态改变,因此在日常使用中不太可能发生这种突然改变。

在另一示例中,配置电路适于:随着输入电压从阈值水平增加到小于第二操作电压的第三阈值水平,配置从第一关系到第二关系的变化关系;并且操作电路适于:当输入电压在阈值水平与第三阈值水平之间时,通过在变化关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而进入电流反馈控制模式。

在该示例中,在阈值水平和第二操作电压之间存在额外的反馈模式。这种额外的反馈模式具有随电压变化而变化的基准。因此,存在两个阈值水平,并且在这些水平之间,在预设模式和最终反馈模式之间存在逐渐的且受反馈控制的过渡。

在另一示例中,配置电路适于:当输入电压在阈值水平与小于第二操作电压的第二阈值水平之间时,配置第一关系,并且操作电路适于:当输入电压在阈值水平与第二阈值水平之间时,通过在第一关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而进入电流反馈控制模式。

在此示例中,再次具有两个阈值。还有另一种额外的反馈模式,该模式具有第一区域(在阈值水平与第二阈值水平之间),对此区域实施了峰值电流控制却具有(比第一电流水平)较高的电流,如阈值水平处的第一关系所示。因此,电流对电压的曲线的一部分具有恒定的调节电流。

除了该另一种额外的反馈模式之外,配置电路适于:随着输入电压从第二阈值水平增加到小于第二操作电压的第三阈值水平,配置从第一关系到第二关系的变化关系;并且操作电路适于:当输入电压在第二阈值水平与第三阈值水平之间时,通过在变化关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而进入电流反馈控制模式。

在调节第一和第二关系之间关系的这些示例中,可以使用占空比控制来创建输入电压的区域,针对该区域,以模拟方式在第一和第二关系之间对电流感测装置进行调节,以提供到标准反馈模式的逐渐过渡和受控的电流减小。例如,当驾驶员最初通电时遵循该曲线。

对于使用第三阈值的两个示例,配置电路适于:当所述输入电压高于所述第三阈值水平时,以第二关系配置电流感测装置,并且操作电路适于:当输入电压高于第三阈值水平时,通过在第二关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而进入电流反馈控制模式。

具有变化关系的那些实施例提供了逐渐过渡,其可以为用户提供更好的输出特性。

当输入电压达到第二操作电压(其大于第二和第三阈值水平)时,电流回到第一电流水平。

电流感测装置可包括主电流感测电阻器、旁路电阻器和旁路开关,旁路电阻器和旁路开关与主电流感测电阻器并联,其中配置电路适于控制旁路开关以配置关系。

旁路开关用于将电流从主电流感测电阻器转移出去,以便给定电流引起产生不同的电压。这提供了一种简单的方法来实现所需的重新配置,从而迫使开关模式电源进入其预设的峰值控制模式。

配置电路例如适于:

闭合旁路开关以配置第一关系;和

关断旁路开关以配置第二种关系。

在可替代的装置中,代替配置电流感测,控制器可以包括:

操作电路,耦合至电流感测装置并且适于获得电流感测信号,并基于操作电路的负比较输入处的电流感测信号和操作电路的正比较输入处的参考信号来控制开关模式功率转换器;以及

可配置电路,用于配置参考信号,其中可配置电路适于配置:第一参考信号以设置操作电路,用于提供第一接通时间控制来实现预设开关模式;以及第二参考信号以设置操作电路,用于提供第二个接通时间控制来实现反馈开关模式。

这是实现可调电流感测的另一种方法。适配参考值而不是适配电流感测电路本身的增益。如果开关模式电源的控制器(例如ic)具有合适的接口来调整参考值,这将很有用。

在所有示例中,预设开关模式可以包括开关模式功率转换器的固定接通时间控制模式,并且反馈开关模式包括随电流感测信号变化的接通时间变化,以将电流感测信号调节为设定值。

在固定接通时间控制模式中,输出电流线性地(或几乎线性地)取决于输入电压。因此,第一操作电压和第一电流水平在沿着该线性曲线的一点处。

预设开关模式可以适于增加流经保护带中的照明负载的电流,从而从第一操作电压增加到阈值水平;和/或减小流经子带中的照明负载的电流,从而从第一操作电压减小。反馈开关模式可以适于随着电压从阈值水平增加到第二操作电压而减小流经照明负载的电流。

之所以使用此保护带,是因为在启动期间电压可能会不均匀地升高,尤其是在安装双灯的情况下。即使电压超出操作电压适当的容差,也要保持灯处于预设模式,这对于最终实现双灯的平衡更好。这也意味着对应于阈值的电流水平高于第一电流水平。反馈开关模式需要使电流水平回到阈值水平之后。反馈开关模式的输出电流遵循功率曲线。第二操作电压和第一电流水平在沿着该功率曲线的一点处。

开关模式功率转换器例如包括降压转换器。

本发明还提供了一种驱动器装置,该驱动器装置包括两个串联的驱动器,每个驱动器用于驱动相关联的照明负载,其中每个驱动器如上所定义。

本发明还提供一种驱动照明负载的方法,包括:

接收输入电压;

感测输入电压;

使用开关模式功率转换器将输入电压转换为输出电压,从而将电流传递至照明负载;

感测通过照明负载的电流以传递电流感测信号;

将开关模式功率转换器配置为模式:

预设开关模式,当输入电压低于阈值水平vb时,其中预设开关模式适于在低于阈值水平vb的第一操作电压vr/2处传递第一输出电流;和

反馈开关模式,当输入电压高于阈值水平vb时,其中反馈开关模式适于在高于阈值水平的第二操作电压vr处传递第一电流输出。

该方法可以包括配置感测到的电流和电流感测信号之间的关系,以提供用于预设开关模式的第一关系和在第二操作电压处的第二关系。

参考下文描述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例,其中:

图1示出了低功率因数降压转换器电路的示例。

图2示出了可替代的降压转换器电路。

图3示出了图1中所示各个类型的两个降压转换器,每个降压转换器跨系统电压v1串联连接。

图4示出了图2中所示各个类型的两个降压转换器,每个降压转换器跨系统电压v1串联连接。

图5a-c示出了对于灯设计所期望的连接选项;

图6示出了灯的电流(y轴)对电压(x轴)的关系,可以在开环控制(具有预设的开关功能)和闭环控制(具有基于电流感测和反馈的开关)之间进行切换;

图7a-c示出了可能的电流对电压特性的三个示例;

图8示出了基于图1的降压转换器用于实现图7a-c的特征的第一电路示例;

图9示出了基于图2的降压转换器用于实现图7a-c的特征的第二电路示例。

具体实施方式

将参考附图描述本发明。

应该理解的是,详细描述和具体示例虽然指示了装置,系统和方法的示例性实施例,但是仅意图用于说明的目的,而不意图限制本发明的范围。从以下描述、所附权利要求书和附图,将更好地理解本发明的设备、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解,附图仅是示意性的,并且没有按比例绘制。还应当理解,在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

本发明提供了一种用于驱动照明负载的驱动器,该驱动器使用取决于输入电压来控制的开关模式功率转换器。通过在第一操作电压(vr/2)处的预设(固定)开关模式和在第二操作电压(vr)处的反馈(动态)开关模式来传递相同的电流。这意味着该驱动器可以用作单个驱动器,也可以用作一对串联驱动器之一。

图1示出了一个低功率因数降压转换器电路的示例。dc总线供给全都串联的负载r2(可以是线性或非线性负载)、电感器l1、主电源开关m1和电流感测电阻器r1。续流二极管d1跨负载和电感器连接。在此示例中,电流感测发生在主电源开关的底侧。

控制主电源开关m1的占空比以调节电路从输入到电感器以及从电感器到负载的功率传输比。例如,取决于感测到的电流来控制该功率传输。

图2示出了可替换的降压转换器电路,其具有高侧开关和感应功能。dc总线供给全都串联的主电源开关m1、电流感测电阻器r1、电感器l1和负载r2。续流二极管d1跨负载、电感器和感测电阻器连接,并且有一个与负载r2并联的平滑电容器c2。

在这些电路中,每当主开关m1接通时,都会感测流经电流感测电阻器r1的电流。流经电流感测电阻器r1的电流产生跨电阻器r1的电压,一旦跨r1的电压达到希望值,主开关便会关断。这被称为峰值电流模式控制开关,并在最基本的降压转换器中使用。开关频率取决于dc总线电压。

只要降压转换器的输出负载r2不变,就存在系统的闭环控制,在此主开关m1的接通时间由与dc总线电压无关的感测电流控制。

图3示出了图1中所示各个类型的两个降压转换器30、32,每个降压转换器跨系统电压v1串联连接。每个转换器附加地具有二极管桥式整流器和输入电容器。

图4示出了图1中所示各个类型的两个降压转换器40、42,每个降压转换器跨系统电压v1串联连接。每个转换器又附加地具有二极管桥式整流器。

在这种串联配置中,每个降压转换器的输入电压应处于相同的水平,以防止失衡和不稳定。但是,如果降压转换器工作在上述反馈模式中,则很难确保输入电压相等。

在此需要一种可以单独放置、或与另一灯串联组合放置的灯。如果以闭环控制操作的灯在串联连接中操作,则电压可能会不均匀地升高。如上所述,wo2016/008943公开了一种技术,当灯是单个灯时在闭环控制模式中操作该灯,而当灯与另一灯串联时在开环控制模式中操作该灯。

图5a-c示出了对于灯设计所期望的连接选项。在图5a中,灯50直接连接至市电。在图5b中,灯50经由电磁镇流器52连接至市电。在图5c中,两个灯50串联连接至市电且与电磁镇流器52串联。可选地,开关54被示出为绕过镇流器。

图6示出了灯的电流(y轴)对电压(x轴)的关系,可以在开环控制(具有预设的开关功能)和闭环控制(具有基于电流感测和反馈的开关)之间进行切换。模式切换在140v的输入电压处进行,当输入电压低于140v时进行开环预设切换,而当输入电压高于140v时进行闭环反馈切换。

在开环控制期间,由于占空比是恒定的(因此与输出电流无关),所以转换器以固定的接通持续时间、即固定的占空比来操作电源开关,并且当输入电压增加时,输出电流会增加。开环控制用于串联放置的灯。

在单个灯和两个串联灯之间进行区分的理想阈值可能是市电电压的一半。然而,优选地使用保护带,以使得市电电压的任何干扰或灯的操作都不会对灯产生误触发以进入闭环控制。例如,在欧洲,rms电压为230v,因此,假设干扰为10%,则最大rms电压可能为254v,而在单灯安装或串联/双灯安装之间进行区分的理想电压可能为127v。

灯的组件(例如电感器,ic等)具有公差,并且输出电流可能有10%的差异。即使两个灯在开环控制模式中工作,这也可能导致两个灯之间的电压变化。因此,可以将阈值设置得较高,例如设置在140v。如果输入电压达到或超过140v阈值,则灯进入闭环控制模式,该模式将电流恒定地保持在与140v处预设的值相同的值。

这就引起了一个问题,即在标称的一半市电电压(工作点60)处在开环控制模式中工作的灯具有与闭环控制(工作点62)不同的输出电流。对于具有两种不同安装方式的某些应用,灯可能会发出不同的输出流明,并且不会给出均匀的输出外观。

本发明提供了一种驱动器,其也可以在开关模式功率转换器(例如降压转换器)的预设开关和反馈开关操作模式之间切换,但是其中在第一和第二操作电压处提供相同的输出电流。

图7a-c示出了可能的电流对电压特性的三个示例。

在每种情况下,当输入电压低于阈值水平vb时,开关模式功率转换器可在预设开关模式中操作,并且在低于阈值水平vb的第一操作电压vr/2处传递第一输出电流io_rated。当输入电压高于阈值水平vb(或者刚好高于vb、或在略高于vb的电压处开始)时,开关模式功率转换器也可以在反馈开关模式中工作。反馈开关模式在处于或高于阈值水平vb的第二操作电压vr处传递基本相同的第一电流输出io_rated。

当驱动器与另一驱动器串联连接至电源时,第一操作电压vr/2是第二操作电压vr的一半,并且是标称输入电压。当驱动器单独连接到电源时,第二操作电压vr是标称输入电压。

图7a示出了第一可能特征。

在开环控制期间,电流随电压线性增加。在输入电压vr/2处,得到期望的输出电流io_rated。开关阈值vb高于输入电压vr/2,因此电流已增加高于期望值直至io_h。在输入电压vb处具有至闭环反馈控制的阶跃,并且输出电流或多或少立即下降到期望的电流io_rated。

图7b示出了第二种可能的特性。

在开环控制期间,电流随电压线性增加。在输入电压vr/2处,得到期望的输出电流io_rated。开关阈值vb高于输入电压vr/2,因此电流已增加高于期望值io_rated。

在此具有至闭环反馈控制的、在输入电压vb处的变化。与图7a中的实施例不同,电流不会立即下降到期望值io_h,而是缓慢地滑到期望值。电流可以例如遵循开关模式功率转换器的功率曲线,通过该曲线保持电流和电压的乘积恒定。结果,电流没有阶跃减小,而是在电压增加到仍然小于第二操作电压vr的第三阈值水平vc时遵循曲线。当输入电压在阈值vb和vc之间时,利用可变电流设置以反馈方式控制电流。在电压达到第三阈值vc之后,输出电流已降至期望电流io_rated,然后保持恒定。

图7c示出了第三种可能的特性。

在这种情况下,存在第二阈值水平va,其大于第一阈值水平vb,并且小于第二操作电压。

在此具有至闭环反馈控制的、在输入电压vb处的变化。在输入电压从vb增大到va的初始阶段,电流保持恒定。这部分类似于图6所示的解决方案。当电压从第二阈值va增大到仍小于第二操作电压vr的第三阈值vc时,则存在功率曲线。当输入电压在阈值vb和vc之间时,首先利用固定电流设置然后利用可变电流设置以反馈方式控制电流。一旦电压达到第三阈值vc,输出电流再次下降至期望电流io_rated,然后保持恒定。

将参考图8解释获得这些电流与电压特性的方式,图8示出了基于图1的降压转换器的第一电路示例。

该驱动器包括控制电路80,该控制电路适于将开关模式功率转换器配置成不同的操作模式。代替单个电流感测电阻器r1,存在可以以不同方式配置的电流感测装置。

控制电路包括操作电路82,其耦合至电流感测装置,并且适于获得电流感测信号并基于电流感测信号来控制开关模式功率转换器的接通时间。例如,这可以包括驱动器的标准控制器ic。它在其输入处包括比较器83,该比较器将(在负输入处的)电流感测信号与(在正输入处的)参考进行比较。原则上,如果负输入上的信号超过正输入上的信号,则比较器的输出将变为低并关断主开关m1;否则,它为高,并且主开关m1仍然允许输入电流斜升倾斜上升。开关功率转换器的主开关取决于比较结果受控。

配置电路84用于利用感测的电流和提供给操作电路82的电流感测信号之间的关系来配置电流感测装置。

换句话说,当电流感测装置被不同地配置时,对于流过的相同电流,提供给操作电路82的信号将是不同的。因此,驱动器的操作将取决于电流感测装置的配置。

电流感测装置包括常规(主)电流感测电阻器r1、旁路电阻器r4、和与主电流感测电阻器r1并联的旁路开关m2。配置电路适于控制旁路开关m2以配置电流流动和提供给操作电路82的电流感测信号之间的关系。

当旁路开关m2闭合时,建立第一关系。感测电阻器r1和r4并联连接,因此减小了电流感测电阻器的有效电阻,从而减小了提供给操作电路82的感测到的电压。电流感测装置具有相对较低的增益。因此,使操作电路相信有低电流在流过,因此它保持输出高电压以接通主开关m1,即接通时间长。通常,开关模式功率转换器或ic具有在接通时间达到最大值时闭合主开关的机制。因此,在每次切换中都使用最大值。第一关系用于将操作电路82设置为提供第一接通时间控制,以在第一操作电压vr/2处在预设开关模式中提供第一电流。

因此,操作电路可以被认为是被饱和的(因为比较器82一直在传送高信号,即饱和输出),并且使用固定的最大接通时间,从而在输入电压输入低于阈值水平vb时进入开环模式作为预设开关模式。

当旁路开关m2关断时,建立第二关系,其中仅主电流传感器电阻器r1运行。与第一关系不同,第二关系用于设置操作电路以提供第二接通时间控制,以在第二操作电压vr处在反馈开关模式中提供基本相同的第一电流,如图7a-c中所示。这是常规的闭环反馈控制。电流感测装置具有相对较大的增益(大于第一关系的增益)。比较器的负输入上的信号能够达到正输入上的电压,并且比较器可以输出低电平以关断主开关m1。

然后,可以将操作电路(尤其是其比较器)视为未被饱和,并输出取决于电流感测信号而变化的接通时间,从而在输入电压处于或高于第二操作电压vr时进入电流反馈控制模式。

由于操作电路在负比较输入处获得电流感测信号,因此在第一关系期间接收到的低电流感测信号通过比较功能转换为较大的接通时间。

图8的电路包括电阻器r5、r6和r7的分压器,该分压器跟随dc总线电压。电容器c2与电阻器r7并联,并且需要对其充电,以为跨电阻器r7的电压特性提供蓄意延迟/缓冲,以作为平均dc总线电压的函数。跨电阻器r7的电压是第一操作电压。

齐纳二极管d2用于检测跨电阻器r7的电压水平。如果dc总线电压太低,则跨r7的电压不会达到齐纳电压,因此晶体管q1将被关断。

第二分压器r3和r8限定跨电阻器r3的第二操作电压。当晶体管q1关断时,该第二操作电压使晶体管m2接通。第二齐纳二极管d3用于确保r3上的电压足够高。当晶体管m2接通时,第二感测电阻器r4与主感测电阻器r1并联放置。因此,该电路响应于低的dc总线电压而操作,以接通晶体管m2并且将两个电流感测电阻器并联放置,限定了电流和电流感测信号之间的第一关系。

如果dc总线电压足够高以达到齐纳二极管d2的齐纳电压,则晶体管q1将接通。这使电阻器r3短路,因此拉低了第二操作电压。电压不足以达到齐纳二极管d3的阈值,并且晶体管m2的栅极电压保持较低。因此,晶体管m2关断并且电流感测装置仅是主电流感测电阻器r1。这定义了电流和电流感测信号之间的第二关系。

在图7a-c的示例中,对于低于vb的输入电压存在第一关系,对于高于vb的输入电压存在第二关系。

第二关系用于在图7a中达到电压vb时立即提供固定电流,或在图7b中提供vb与vc之间的电流逐渐下降,或提供图7c中从vb到va的恒定电流,然后在va和vc之间电流逐渐下降。

在第一和第二关系之间的过渡在图7b和7c中是逐渐的(即,存在变化的关系)。这可以通过利用占空比控制操作晶体管m2来实现。

现在将解释图8的电路用于实现图7c的轮廓的方式:

当vin<vb时,电路在最大接通时间控制模式中运行,并且m2接通。由于r1和r4的并联连接,感测到的电流很小,因此操作电路会自动进入最大ton模式。电压vr/2是串联装置的平均值。提供有从vr/2到vb的保护带,因为在启动过程中,电压可能会不均匀地发展。因此,只要电压小于vb,灯就可以在开环中工作。因此,与在vr/2处的输出相比,vb处的输出更大。

当vb≤vin≤va时,电路在峰值电流控制模式(但是是闭环控制模式,而不是先前的开环最大电流控制模式)中运行。m2接通,并且仍然由主感测电阻器r1与旁路电阻器和电阻器r4并联来感测电流。由于输入电压增加,所以输入电流也增加,并且跨r1和r4的并联连接的电压可以在比较器82的正输入上达到参考值。操作电路离开最大ton模式,而接通时间改为在闭环中进行调整以保持电流。

当va≤vin≤vc时,电路在峰值电流控制模式(闭环模式)中运行。m2基于斩波方法(脉冲宽度调制,pwm)运行。更具体地,q1被以高频率交替地接通和关断,并且m2被依次交替地关断和接通。感测到的有效电流基于与r4并联的主感测电阻器r1乘以d,d是从0到1的占空比。

当vin>vc时,电路在峰值电流控制模式(闭环模式)中运行,q1始终接通,m2始终关断,并且单独通过主电流感测电阻器r1进行电流感测。这将使vb/va处的较大电流恢复为与在vr/2处相同的电流。

通常,选择最大接通时间和主电流感测电阻器r1,以便将在额定电压vr一半处的输出电流设置为与在额定电压处的电流相同,因此以一个灯和两个双灯串联可以实现每个灯相同的流明输出。例如,对于230v的市电,vb设置为在140v至150v之间,va设置为大于vb,vc设置为低于200v。

图9示出了基于图2降压转换器的第二个电路示例。这是高侧降压电路。

代替使用直接连接到dc总线的电压检测器,辅助绕组l1b用于感应跨主电感器l1的电压,即感应输入电压。l1b是变压器的辅助绕组,其与dc总线电压呈线性关系。

类似于图8的电路,感测到的电压被提供给为晶体管q1提供基极电压电阻器分压器r5,r6。

电容器c2充电,会延迟r5和r6的电压特性。如果dc总线电压太低,则r6上的电压不能达到晶体管q1接通所需的齐纳二极管zd1的齐纳电压。当晶体管q1接通时,晶体管m2可以被接通,这又意味着第二感测电阻器r4与主感测电阻器r1并联放置。降压转换器充电阶段的峰值电流流经m1、r1和r4的并联、电感器l1、和负载r2。该峰值电流被感测为反馈线90。

如果直流总线电压高到足以达到齐纳二极管zd1的齐纳电压,晶体管q1将关断,并且晶体管m2的栅极保持低,因此仅r1用作电流感测电阻器。

因此,该电路通常以与图8相同的方式工作。

本发明还提供一种驱动照明负载的方法,包括:

接收输入电压;

感应输入电压;

使用开关模式功率转换器将输入电压转换为输出电压,从而将电流传递至照明负载;

感测流经照明负载的电流以传递电流感测信号;

将开关模式功率转换器配置为以下模式:

预设开关模式,当输入电压低于阈值水平vb时,其中预设开关模式适于在低于阈值水平vb的第一操作电压vr/2处传递第一输出电流;和

反馈开关模式,当输入电压高于阈值水平vb时,其中反馈开关模式适于在高于阈值水平的第二操作电压vr处传递第一电流输出。

该方法可以包括配置感测到的电流和电流感测信号之间的关系,以提供用于预设开关模式的第一关系和在第二操作电压处的第二关系。

在上面的示例中,电流感测是可配置的。取而代之的是,例如可以通过根据输入电压来适配参考值(与感测到的电流进行比较),从而使得可在操作电路内解释不可配置电流信号的方式可被配置。

上面示出了两个电路示例。但是,可以使用其他电路。基本上,电流感测电路的传递函数是可调的,或者基于当前的输入电压,与电流感测信号进行比较的基准是可调的。因此,基本上有输入电压感测,并且有电流感测功能的配置。这些目标可以通过许多不同的方式来实现。

通过研究附图,公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中,单词“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

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