节拍电子能量转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种节拍电子能量转换器，具有电子开关元件，至少两个电能存储器， 用于连接电源的接口，用于连接电能接收器的接口，用于在开关运行中控制和运行电子开 关元件的节拍发生器W及用于产生对于节拍发生器的第一信号的接通时间单元，该接通时 间单元配置用于在第一功率范围中通过第一信号调节能量转换器的待传输的功率。此外， 本发明还设及一种发光装置，其具有发光件和用于将发光装置连接至电源的电子接口。最 后，本发明设及一种方法，该方法用于通过节拍电子能量转换器调节待传输的电功率，为此 目的，电子能量转换器的电子开关元件在开关运行中运行，其中，在第一功率范围中，功率 根据用于电子开关元件的能调节的接通时间和通过电子能量转换器固有地给出的断开时 间调节，该断开时间跟随在接通时间之后。
【背景技术】
[0002] 在发光二极管应用中日益增多地需要具有大的输入和输出电压范围的可调光的 镇流器。因此，在发光二极管应用中需要可调节的功率范围，其明显地超过了用于巧光灯的 常见镇流器的可调节的功率范围。尽管在那里也给出了运样的镇流器，其能够将不同的负 载调光至大约1%的部分功率，然而该镇流器必须总是附加地施加用于巧光灯的电极线圈 的加热装置的基础功率，从而镇流器的转换级必须总是施加相应的最小功率，其很少小于 额定功率的10%。运在用于固体发光装置(英语= Solid-State Lighting,SSL)的镇流器的 情况中是不同的。在此，经常需要一个功率范围，其能够被调节直至IOOmW或者直至额定功 率的几个百分比。在运点上，US 2010/0286686 Al公开了一种用于固体光源的发光装置。
[0003] S化镇流器常常具有能量转换器或者转换器，其在开关运行中运行，也就是说，节 拍地运行。为了能够产生非常小的功率，转换器常常在非常高的频率中运行。运不仅仅产生 高的开关损失，而且也会导致电磁兼容性化MV)方面的问题。
[0004] 此外，高频的运行需要合适的功率组件W及必要时相应的电路技术措施，其导致 高的费用。出于运样原因，运种用于例如在升压运行中或者还有在降压运行中提供非常小 的功率的转换器，在预设的比较功率之下W所谓的巧发运行来运行。巧发运行的特征在于， 即转换器对于一些节拍周期保持接通并且之后对于较长的时间，也就是说，多个节拍周期 去激活。巧发运行因此被证明是有缺陷的，因为通过在可听范围中的频率导致了噪声，其由 一系列的巧发包给出，其能导致该结果并且运样的转换器的中间电路可能因为遵循2点调 节器的原理运行的原因而具有提高的纹波。
【发明内容】
[0005] 本发明由一种节拍电子能量转换器的形式的转换器出发，其例如能够设计成单级 转换电路。运种类型的能量转换器例如可W是升压调节器或者也可W是降压调节器。
[0006] 由此，本发明的目的在于，对能量转换器W及用于其运行的方法还有一种发光装 置进行改进，即改进对非常小的待传输功率的调节。
[0007] 作为解决方案，本发明提出了一种具有独立权利要求1的特征的节拍电子能量转 换器。相应地，本发明提出了一种根据另外的独立权利要求7的发光装置。在方法方面，提出 了了根据另外的独立权利要求8的方法。另外的优选的设计方案根据从属权利要求给出。
[0008] 本发明的益处在于，能够实现在功率调节时从过渡模式至断续模式的无缝过渡。 由此能够实现该优点，即在降低功率时首先频率总是较高的，从而在进一步降低功率时由 于向断续模式的转换的原因该功率再次变低。就此而言，无缝意味着，即传输函数不发生改 变并且首要是无级的、无转折的或者没有另外的非连续的位置。
[0009] 传输函数直接取决于能量转换器的电子开关元件的接通时间和断开时间。在过渡 模式中，通常从外部调节接通时间，并且通过硬件电路确保正确的断开时间或者基于电路 拓扑结构或者其功能固有地给出正确的断开时间。当应该补充地维持功率因数条件时，也 称为功率因数控制(PFC)时，通常恒定的开关时间是足够的。
[0010] 当在震荡的状态中接通时间和断开时间是恒定的时，从过渡模式到断续模式的过 渡应该根据该原因是没有问题的。根据本发明的一个方面，首先确定当前的断开时间。为了 转换模式，用于电流过零的检测电路被去激活。然后，确定的断开时间W与之前那样测定的 相同的长度被编程。模式转换本身仅仅通过对编程的断开时间的延长来发生。
[0011] 在较小的干扰的情况中，系统可W马上转换到连续模式中，紧接着能流过高电流。 运可W通过在过高的电流时断开的电流传感器和比较器来缓解。但是始终存在与前述一样 的两个缺点，即一方面电子开关元件和二极管被硬接通并且另一方面电流时间面积明显变 大，例如出现闪烁风险。
[0012] 可替换的是，对于模式转换设置对于所测定的断开时间的确定的时间间隔，然而 由此会导致跳跃。尽管该跳跃可W通过再次改变的接通时间来补充，然而，该跃阶式的过渡 还是被保持。可替换地或者附加的是，为了避免该振动为运样的跃阶式的过渡添加一个延 迟。
[0013] 因此本发明特别地提出，为此在能量转换器方面配置一个接通时间单元，在该第 二功率范围中，在该范围中功能能够调节为小于在第一功率范围中的功率，产生用于节拍 发生器的代表了固定地设置的接通时间的第一信号，并且节拍电子能量转换器具有断开时 间单元，其在第二功率范围中产生用于节拍发生器的第二信号，其取决于待传输的功率代 表补充断开时间。在此，电子能量转换器运样地配置，即通过唯一的第=信号共同地控制接 通时间和断开时间。
[0014] 因此通过本发明实现了一种混合模式，其具有接下来的特征：
[0015] -接通时间如至今为止那样进行计算，但是从确定的下限开始保持恒定。该下限通 过从第一功率范围到第二功率范围的过渡给出。在第二功率范围中，其中功率小于第二功 率范围中的功率，接通时间不进一步变化，
[0016] -保持硬件侧通过电流过零在电感处产生的断开时间，
[0017] -在断开时间之后或者在接通时间之前插入附加的补充断开时间，
[001引-简化交流电压运行。
[0019]传输功率的降低从接通时间的下限开始不再通过进一步地减少接通时间来实现， 而是通过提供断开时间实现。因此本发明避免了运样的运行，其可能导致在发光装置运行 时的噪声和可看到的效果。
[0020] 电能存储器在本发明的意义上例如是电感器，电容器，它们的组合，尤其是网络 和/或类似物。电源可W除了电池外，尤其是蓄电池，燃料电池，内燃机驱动的发电机组，风 车，太阳能电池，但是尤其是公共供电网，它们的组合和/或类似物。
[0021] 能量接收器通常通过电耗电器形成，其优选可W是发光件或者类似物。当然，本发 明并不限于发光件，当然也可W是另外的耗电器，例如加热装置，空调设备，通风机，他们的 组合和/或类似物。
[0022] 运种类型的单级能量转换器至少具有至少一个电子开关元件，尤其是晶体管，闽 流管或者类似物。运些开关元件常常与二极管组合，从而能够实现预期的转换效果。当然也 可W使用第二电子开关元件替代二极管。晶体管例如可W是双极晶体管，但也可W是场效 应晶体管，尤其是M0FET，IGBT或者类似物。根据该原因，晶闽管布置，尤其是GTO或者类似物 可W作为电子开关元件使用。
[0023] 在发光装置方面尤其提出，即发光装置具有根据本发明的节拍电子能量转换器， 其在功率上可控地将电能提供给在线路中作为耗电器的发光件。因此，根据本发明的发光 装置提供了如根据本发明的能量转换器一样的效果和优点。
[0024] 在方法方面尤其提出，即在第二功率范围中，在该功率范围中功率调节为小于第 一功率范围中的功率，接通时间基本上保持恒定并且断开时间被延长一个与待传输的功率 相关地设定的用于电子开关元件的补充断开时间。相应地，利用该方法实现了已经在能量 转换器方面提及的优点和效果。
[0025] 总体上保持，该控制能够从确定的接通时间开始无过渡地从过渡模式转换到断续 模式中。在此，从下面的最小接通时间开始，接通时间在第二功率范围中不再进一步减少， 取而代之的是，在正常的、通过空转阶段定义的断开时间之后添加附加的断开时间。在此， 最小接通时间不应该低于确定的界限。此外，补充断开时间应该示出为功率的函数地计算 出，即在整个系统的传输功能上不形成非连续性。因此，该调节可W稳定地工作并且例如避 免闪光。
[0026] 由此，本发明避免了类似的2点调节器W及由此导致的较低的频率，噪声问题可W 被消除。附加地，输出参数的纹波较小。
[0027] 通过借助于唯一的第=信号对接通时间单元和断开时间单元的整体控制获得了 运样的优点，即本发明能够尤其是简单地集成在现有的控制概念中。理想的方式是可W在 运种类型的情况中可W放弃例如对调节器参数或者类似物的匹配。
[0028] 根据本发明的另一个方面提出，接通时间单元和断开时间单元运样地设计，即在 功率范围的转换时传输的功率的变化连续地实现。运具有优点，即在控制或者调节节拍电 子能量转换器是能够进一步避免功率跳跃。尽管设置有两个在可调节的功率方面彼此分开 的区域，但是通过整体的、通过两个功率区域形成的区域能够基本上连续地调节该功率。运 对于节拍电子能量转换器的控制单元具有另外有利的效果，该转换器例如可W包括节拍发 生器。用于在开关运行中控制和运行电子开元件的节拍发生器自己包含控制信号，尤其是 接通时间单元的第一信号，W该第一信号为基础，节拍发生器为电子开关元件提供控制信 号。如果能量转换器具有多个电子开关元件，节拍发生器可W例如相应地为每个开关元件 产生一个自身的控制信号。运例如在节拍电子同步转换器的情况中是有意义的，该同步转 换器不仅能够W升压运行的模式运行而且也能W降压运行的模式运行并且为此目的具有 两个电子开关元件。
[0029] 该特征的另外一个优点在于，节拍发生器的控制信号进而还有节拍电子能量转换 器的频率是受限的。频率的最大值在从第一至第二功率范围的过渡中实现。在第二功率范 围中，频率不再提高，而是由于与固定的最小接通时间结合的补充断开时间而随着减少的 功率甚至进一步降低。此外，运允许基本上没有问题地转用数字控制。在对能量转换器的数 字控制或者调节时的难点因此可W通过本发明进一步地避免。
[0030] 在一个优选的改进方案中，断开时间单元运样地设计，即在第二功率范围中对补 充断开时间的测定在考虑到施加在第一接口上的电压和/或施加在第二接口上的电压的情 况下实施。
[0031] 由此获得运样的可能性，即基于施加在第一接口或者第二接口上的电压如此地在 第二功率范围中测定补充断开时间，即给出预期的传输行为。尤其是在调节电路中必要的 是实现