专利名称：具有开关电源的灯驱动器及灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及灯驱动器领域，更具体地，本实用新型涉及具有开关电源的灯驱动器，并涉及包括该灯驱动器的灯。
背景技术：
通常，将具有红、绿、蓝色三个单色发光器的、颜色和亮度可调的灯称为情趣灯。目前正致力于研发用于情趣灯的高效、低功耗的灯驱动器。这种驱动器通常由具有功率因数校正功能的预处理器、分别给红、绿、蓝色发光管供电的三个功率级、用于接口RF远程控制并提供所需要的功率电平的微处理器以及为微处理器供电的转换器构成。
为了使具有灯驱动器的情趣灯广泛地用在使用110-120V供电电压和使用220-240V供电电压的国家，通常借助具有通用有源功率因素控制的灯驱动器来覆盖上述整个电压范围。但是，这意味着灯驱动器必须工作在50-60Hz的供电频率、108V至254V的宽电压范围上。
同时，灯驱动器中对灯进行遥控的功能不仅包括将各色的发光器调节到所需的亮度的选项并且还包括将各发光器全部关断的选项。能够实现上述功能的常规灯驱动器通常具有高的功率损耗。
图1示出了现有技术的情趣灯的驱动电路的示意图。该驱动电路包括桥式整流器D1-D4，滤波电容器C1，基于ST.L6562的带有升压电感、升压FET和升压二极管的PFC支路，缓冲电容器C3，三个基于ST.L6574IC的功率级以及为微处理器提供5V电源的基于ST.LE50CD的转换器。在该驱动电路的启动过程中，用于L6562、3个L6574和LE50CD的电源电流必须由电阻器R1表示的分压器提供。
在该驱动电路的启动过程中，各部件典型的启动电流分别为L656290uA，L6574250uA，LE50CD2mA。当上述5个级同时开始启动时，由分压器R1提供的电源电流将为0.09+3×0.25+2＝2.84mA。在启动电压为90V供电电压的设计条件下，分压电阻器R1所需具有的阻值约为32k0hm。在这种情况下，分压电阻器R1在90V的功耗将为256mW。当如此得到的驱动电路在最高可能的254V供电电压情况下启动时，分压电阻器R1的功耗将为2W。
图3示出了现有技术的另一种灯驱动电路的示意图，该驱动电路对于减小功耗是一种较好的情况，但对微处理器而言进行系统控制是麻烦的。该驱动电路与图1所示驱动电路的区别在于，直到用于灯的三个功率级和PFC电路启动后再启动微处理器，并且LE50CD的电源电流可以由借助图2示出的dV/dt电源的电荷泵馈给。例如为微处理器提供电源的LE50CD支路的启动延迟可以是非常简单的800ms的时间延迟，800ms后全部发光器工作，同时dV/dt电源工作。在此情况下，将由分压电阻器R1提供的总启动电流为0.84mA。在启动电压为90V供电电压的设计条件下，分压电阻器R1的阻值为107k0hm。该分压电阻器在90V和254V供电电压下的功耗分别为76mW和602mW。该驱动电路与图1所示的驱动电路相比功耗明显降低。
通过延迟启动而实现进一步的优化是不可能的，因为为了防止“无负载”的问题或A点处的DC电压过低，必须同时启动功率级和PFC。
由此可知，启动过程中分压电阻器的大的功耗是现有技术灯驱动电路存在的主要问题。
此外，在情趣灯工作中，还存在例如用户通过遥控将灯关闭，即功率级被关断的情形。在此情况下，所需的电源电流是PFC IC的“待机”电流，和用于微处理器的转换器的电源电流，PFC IC的待机电流例如对于L6562为2.5mA，用于微处理器的转换器的电源电流例如对于LE50CD为2mA。
图4示出了具有这种功能的灯驱动电路。如果该待机电流必须由分压电阻器R1提供，dV/dt电源由于功率级被关闭而不工作，则在90V供电电压的设计条件下，电阻器R1需要具有20k0hm的阻值来提供4.5mA的电流。此时，该电阻器R1在90V供电电压下的功耗为405mW，而在254V电源电压下其功耗将为3.2W。实际上这种情况是不希望出现的，因为在由遥控实现关断的情况下，驱动电路的“待机”功耗必须尽可能地低。
表1和表2对上述说明进行了归纳。
表1灯驱动电路中各功能模块的电流值
表2以90V供电电压为设计条件的驱动电路中电阻器的功率损耗
因此，需要提供一种能够在各种工作状态下具有小的功率损耗的情趣灯驱动电路。
实用新型内容当用于不同颜色的发光器的功率级被关断时，各功率级所要求的工作电压15V被下拉到零。此时，L6562所要求的工作电压应保持为15V而微处理器的电压应为5V。为了实现具有低功耗的驱动电路，可以采用单独的开关电源用于为微处理器的转换器和PFC供电。
电荷泵现有的元件数为每个功率级5个元件，三个功率级共计15个元件。通过在设计中增加一个电阻器和一个齐纳二极管或增加两个电阻器，用于微处理器和PFC的单独的开关电源可以扩展用于完全低电压电源。
通过将该开关电源用于完全低电压电源，可以实现对所有元件的供电电流的控制。
例如当采用ST的VIPER12A IC用于开关电源时，可以在170℃实现热关断。当开关电源由于温度过高而关断时，整个系统关断。这是根据本实用新型的具有开关电源的灯驱动器的另一个优点。
本实用新型的目的是提供一种具有开关电源的灯驱动器，该灯驱动器在各种工作状态下具有小的功率损耗。
本实用新型的目的是提供一种具有开关电源的灯驱动器，该灯驱动器可以在开关电源由于温度过高而关断时，将整个系统关断。
根据本实用新型，提供一种具有开关电源的灯驱动器，包括一个整流电路；一个功率因数校正电路；多个功率级，用于为多个发光器供电；一个微处理器，包括on/off开关，用于接口RF遥控并控制所需要的功率等级；用于为微处理器供电的转换器；其特征在于，该灯驱动电路进一步包括一个开关电源，其输入端与整流电路的输出连接，其输出端与功率因数校正电路和微处理器的转换器的输入连接。
根据本实用新型，提供一种灯，该灯包括根据本实用新型的具有开关电源的灯驱动器。
图1示出根据现有技术的情趣灯驱动电路的示意图。
图2示出dv/dt电源电荷泵电路的示意图。
图3示出根据现有技术另一种情趣灯驱动电路的示意图。
图4示出根据现有技术再一种情趣灯驱动电路的示意图。
图5示出根据本实用新型的第一实施例的驱动电路的示意图。
图6示出根据本实用新型的第二实施例的驱动电路的示意图。
图7示出根据本实用新型的第三实施例的驱动电路的示意图。
图8示出根据本实用新型的第四实施例的驱动电路的示意图。
具体实施方式
图5示出根据本实用新型的第一实施例的驱动电路100的示意图。该驱动电路100包括一个整流电路D1-D4、缓冲电容器C1、一个开关电源、PFC电路、电阻器R4、用于三种不同颜色的发光器的三个功率级、以及用于为微处理器提供电源电压的转换器。开关电源是例如基于ST.Microelectronics Corporation的VIPER 12A的IC芯片，其两个输入端与缓冲电容器C1的两端并联，其输出连接到用于PFC支路的例如L6562IC的输入端以及例如用于微处理器的转换器例如LE50CD的输入端。分压电阻器R4在缓冲电容器C3后连接在A点的DC干线处。在该驱动电路中，待机功耗由分压电阻器R4提供。当以200V启动功率级时，电阻器R4的阻值为270k0hm。DC干线稳态为400V的条件下，分压电阻器R4的稳态功耗将为592mW。此时微处理器所需的功耗大致为5V×2mA＝10mW，工作电流为4mA的L6562的功耗大致为15V×4mA＝60mW，总计功耗约为660mW。
通过由自身功耗很低VIPER向PFC和微处理器供电，该电路的共功耗可约为660mW，电荷泵电源每个功率级为5个元件。与现有的3W的待机功耗相比该驱动电路的待机功耗有显著降低。
图6示出了根据本实用新型的第二实施例的驱动电路200的示意图。该驱动电路200包括一个整流电路D1-D4、缓冲电容器C1、一个开关电源、PFC支路、电阻器R10、用于三种不同颜色的发光器的三个功率级、以及用于微处理器的转换器。开关电源是例如基于ST的VIPER12A的IC芯片，其两个输入端与缓冲电容器C1的两端并联，其输出连接到用于PFC电路的L6562IC的输入端以及例如LE50CD的用于微处理器转换器的输入端。在该驱动电路中，PFC和微处理器直接从viper获取电能。三个功率级借助连接在viper的输出和L6574IC之间的电阻器R10获取所需的能量。可以注意到，此时的电阻器R10不是分压电阻器。Viper的输出电压为15V。在R10上的最大电压降允许为3V以保持各功率级的正常工作。每个功率级在正常工作时的电流为3mA，则R10的阻值为330Ohm。当on/off开关被激活时，电源电流将流过R10和该开关而功率级上的电源电压为0，即各发光器被关断。此时，流过R10的电流为15/330＝45mA，R10的功耗为681mW，其与图5所示电路相比没有丝毫改善。
图7示出了根据本实用新型的第三实施例的驱动电路300的示意图。该驱动电路300与图6所示驱动电路200的区别在于，在电阻器R10和on/off开关的电流路径中增加了齐纳二极管Dz。根据该实施例的驱动电路可以有效地减少电阻器R10功耗。
当功率级的电源电压下降到8V以下时，功率级将关断。借助例如使用7.5V的齐纳二极管以小于8V的电压激活开关时，有可能降低L6574的供电端子处的电压。此时，流过电阻器R10的电流为(15-7.5)/330＝23mA，电阻器R10和齐纳二极管的功耗分别约为175mW和173mW，共计约348mW。所述损耗加上PFC和微处理器的损耗，驱动电路的损耗将约为418mW。同时该驱动电路增加了两个元件。与第一实施例中的驱动电路100的660mW功耗和15个元件相比，该驱动电路300借助增加较少的元件进一步降低了功耗。
图8示出了根据本实用新型第四实施例的驱动电路400的示意图。该驱动电路400与图7所示的驱动电路300的不同之处在于用另一个阻值为330Ohm的电阻器R11替换7.5V的齐纳二极管。在此实施例中，流过电阻器的电流为15/660＝23mA，两个电阻器R10的功耗约为350mW。所述损耗加上PFC和微处理器的损耗，驱动电路的损耗将约为420mW。与第一实施例中的驱动电路100的660mW功耗相比，该驱动电路400仅增加了两个元件而降低了功耗。与使用齐纳二极管的驱动电路300相比，电阻器成本更低而效果与齐纳二极管效果相同，因而驱动电路400是更优选实施例。
在本实用新型的优选实施例中，将基于ST的VIPER12A IC用作开关电源，该VIPER12A IC在170℃时实现热关闭。当开关电源由于温度的原因被热关闭时，整个驱动电路由于没有电源而被热关闭。
虽然通过上述优选实施例对本实用新型进行了说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型不限于上述优选实施例。例如可以用Samsung的KA7526IC替换ST的L6562IC用于PFC电路。可以用Philips的2014IC替换ST的L6574IC用于各种不同颜色发光器的功率级。虽然本实用新型以红、绿、蓝三种颜色的发光器为例进行了说明，本领域技术人员可以理解，可以根据需要采用其他不同颜色、不同数量的发光器来构成情趣灯。本实用新型可用于具有微处理器和有效功率因数校正功能的灯驱动器领域。根据本实用新型的驱动电路不仅可应用于荧光灯，而且可实现在高强度放电灯(HID)和汽车照明灯应用中。
尽管前面参照具体实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应该理解在不偏离所附权利要求的精神和范畴的情况下可以对其进行各种修改。
权利要求1.一种具有开关电源的灯驱动器，包括一个整流电路，一个功率因数校正电路，一个或多个功率级，用于为一个或多个发光器供电，一个微处理器，包括on/off开关，用于接口RF遥控并控制所需要的功率等级，用于为微处理器供电的转换器，其特征在于，该灯驱动电路进一步包括一个开关电源，其输入端与整流电路的输出连接，其输出端与功率因数校正电路和微处理器的转换器的输入连接。
2.如权利要求1的具有开关电源的灯驱动器，进一步包括连接在功率因数校正电路的输出和所述一个或多个功率级的输入之间的电阻器。
3.如权利要求1的具有开关电源的灯驱动器，进一步包括连接在开关电源的输出和所述一个或多个功率级的输入之间的第一电阻器。
4.如权利要求3的具有开关电源的灯驱动器，进一步包括连接在所述第一电阻器和所述开关电路之间的齐纳二极管。
5.如权利要求3的具有开关电源的灯驱动器，进一步包括连接在第一电阻器和所述开关电路之间的第二电阻器。
6.如权利要求5的具有开关电源的灯驱动器，其中所述第二电阻器与所述第一电阻器具有相同的电阻值。
7.如权利要求4的具有开关电源的灯驱动器，其中所述齐纳二极管的电压小于功率级支路的启动电压。
8.一种灯，其特征在于，包括根据上述权利要求之一的具有开关电源的灯驱动器。
专利摘要本实用新型提供一种具有开关电源的灯驱动器，其包括一个整流电路；一个功率因数校正电路；多个功率级，用于为多个发光器供电；一个微处理器，包括on/off开关，用于接口RF遥控并控制所需要的功率等级；用于为微处理器供电的转换器；其特征在于，该灯驱动电路进一步包括一个开关电源，其输入端与整流电路的输出连接，其输出端与功率因数校正电路和微处理器的转换器的输入连接。根据本实用新型的灯驱动电路具有显著降低的功耗。
文档编号H05B41/36GK2891576SQ20052010522
公开日2007年4月18日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者艾蒂安埃伯松 申请人:飞利浦(中国)投资有限公司