专利名称：用于驱动至少一个led的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动至少一个LED的电路装置，所述电路装置具有输入端，所述输入端具有用于与供电电压耦合的第一和第二输入端子；输出端，所述输出端具有用于将直流输出电压提供给至少一个LED的第一出端子和第二输出端子；逆变器，所述逆变器具有至少带有第一电子开关和第二电子开关的桥式电路，其中所述第一电子开关和第二电子开关分别包括控制电极、参考电极和工作电极，其中所述第一电子开关和第二电子开关在构成第一桥中点的情况下串联耦合在第一输入端子和第二输入端子之间；第一电感器，所述第一电感器串联耦合在第一桥中点和输出端子之一之间；以及激励电路，其至少带有第一输出端子和第二输出端子，其中第一输出端子与第一电子开关的控制电极耦合，并且第二输出端子与第二电子开关的控制电极耦合。
背景技术：
这种电路装置由WO 2007/065815A1已知。在这种已知的电路装置中，通过相对复杂的激励装置来激励逆变器的开关，所述激励装置包括两个集成电路。除了具有集成振荡器的半桥驱动器之外，所述电路还包含调节放大器(AMP)，以便补偿器件公差和作用于LED电流的电网电压变化。由此，电路是相对耗费且昂贵的。此外，激励装置的直流电压供电是必需的。
发明内容
因此，本发明基于以下任务，S卩，改进常规电路装置，使得其可以在无集成电路的情况下并且用尽可能少的标准器件来实现。该任务通过具有权利要求I特征的电路装置来解决。本发明基于以下知识，即，当电路装置设计为自由振荡器时，该任务能够以特别简单的方式解决。因此激励电路包括第一和第二控制装置，其中第一控制装置包括与第一电感器磁耦合的第二电感器，并且其中第二控制装置包括与第一电感器磁耦合的第三电感器。通过这个措施取消了集成电路的必要性。由此取消了在现有技术中对于从整流过的电网电压中引出用于集成电路的供电电压的必要性。此外，该电路的特征在于高效率和对称地磁激励第一电感器。—种优选实施方式特征在于，在第二电感器和第一电子开关之间稱合有第一关断装置，该第一关断装置设计成，当通过第一电子开关的电流达到可预设的最大值时，将第一电子开关切换成截止。替选或附加地，在第三电感器和第二电子开关之间耦合有第二关断装置，该第二关断装置设计成，当通过第二电子开关的电流达到可预设的最大值时，将第二电子开关切换成截止。因为在给出的电流波形中，通过峰值限定算术平均值，所以由此实现LED的非常好的电流调节。就此而言优选设置的是，第一关断装置和第二关断装置分别包括用于测量通过相应的电子开关的电流的电流测量装置，和具有接通输入端和关断输入端的晶闸管模拟部，其中，所述接通输入端与相应的电流测量装置耦合，并且关断输入端与相应的电感器耦合。晶闸管模拟部的使用实现了逆变器的相应开关的控制电极的快速清空。由此，可以非常精确地调节提供给LED的电流。如果将分路器用作电流测量装置来测量通过逆变器的相应开关的电流，那么在分路上降落的电压可直接用于触发相应的晶闸管模拟部，进而关断相应的晶闸管模拟部。在此，术语接通表示晶闸管模拟部的接通，由此，这引起相应电子开关的关断。就此而论优选在相应的电流测量装置和相应的接通输入端之间分别耦合有第一滤波装置。优选的是，此外在相应的电感器和相应的晶闸管模拟部之间分别耦合时间继电器(Zeitglied)。此外优选的是，在相应的时间继电器和相应的关断输入端之间分别耦合第二滤波装置。第一滤波装置和第二滤波装置用于避免可能会引起晶闸管模拟部意外触发的电容性耦合。如果考虑电压在第一桥中点上的电压变化率dU/dt典型为300V/y S，那么电容性耦合的恰当性是明显的。通过将时间继电器使用在相应的电感器和相应的晶闸管模拟部的相应的关断输入端之间，能够以特别简单的方式调整死时间，在死时间中逆变器的开关断开，也就是说截止。因为逆变器的电子开关在所述操作方式中在达到可预设的最大值之后才断开，所以电路的抗无线电干扰可借助非常简单的机构实现。在使用脉冲的直流电压作为供电电压的情况下，获得逆变器的频率调制的工作，因为根据供电电压的瞬时的振幅，需要直至达到相应的最大电流值的不同时长。优选的是，在相应的电感器和相应的晶闸管模拟部之间耦合有相应的二极管。这负责仅将相应希望的控制电压导引到逆变器的相应开关上。优选地，相应的晶闸管模拟部分别包括PNP晶体管和NPN晶体管，其中PNP晶体管的工作电极与相应的晶闸管模拟部的关断输入端耦合，并且NPN晶体管的控制电极与接通输入端耦合。以这种方式能够以非常低的材料耗费对晶闸管进行模拟，其相对于真实的晶闸管提供以下优点，即，可通过其外部的布线精确且按照期望地调整静态的和动态的特性。优选的是，第一和第二电子开关构造为MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。这借助于小的电压和在几乎无电流的情况下实现了接通和断开。在一种优选实施方式中，并联于两个电子开关中的至少一个地耦合有梯形电容器。这实现了防止所谓的“硬”开关。换而言之，由此以简单的方式实现了逆变器开关的无开关负载的切换。这引起无线电干扰的进一步降低。优选地，根据本发明的电路装置此外包括起动电路，所述起动电路耦合在第一输入端子和第二电子开关的控制电极之间。因为第二电子开关借助其参考电极与地电位耦合，所以能以这种方式非常简单地实现自由振荡器的起动。在一种优选实施方式中设置有存储电容器，所述存储电容器稱合在第一和第二输入端子之间，其中所述存储电容器与并联于其的负载回路相结合地设计为，使得供电电压包括相对其峰值直至50%的交流部分。通过供电电压的这种脉冲如所提及的那样设置频率 调制，这就是说依据供电电压通过桥式电路的相应开关来改变直至达到最大电流的持续时间。由此无线电干扰分布在更大的频带上，由此明显使得遵循相应的电磁型兼容标准变得容易。优选的是，在电路装置的第一电感器和输出端之间耦合有整流器。该整流器确保了将直流电提供给LED。然而，LED也可在不改变电路的主要功能的情况下通过独立的变压器来耦合，所述变压器的初级绕组串联耦合于第一电感器，并且在所述变压器的次级绕组上连接有整流器。由此，可建立LED的电位自由性。可替选设置的是，此外电路装置包括第四电感器和整流器，其中，所述第四电感器与第一、第二和第三电感器磁耦合，其中，所述整流器耦合在电路装置的所述第四电感器和输出端之间。同样由此确保了 LED的电位自由性，其中以特别节省空间的方式将第四电感器与其它电感器中的至少一个在空间上耦合。这可以通过如下方式实现第四电感器是辅助绕组，也就是说，第二、第三和第四电感器是辅助绕组，并且四个电感器均卷绕在同一个芯上。其它有利的实施方式由从属权利要求获得。
现在，在下面参考附图进一步介绍实施例。附图以示意图示出了根据本发明的电路装置的实施例。
具体实施例方式唯一的图以示意图示出了根据本发明的电路装置的实施例。在具有第一和第二输入端子的输入端上接有供电电压Uzw，所述供电电压尤其可以为所谓的中间电路电压。为了稳定这个电压而设置有电容器C2。通过电容器C2的尺寸可以影响施加在输入端上的电压Uzw的交流部分。电压Uzw的交流部分与直流部分的比例影响由电路装置造成的无线电干扰。电路包括逆变器，所述逆变器具有半桥布置中的两个晶体管VI、V2。相应的晶体管VI、V2连接源电阻器Rl、R2，所述源电阻器用于通过相应的晶体管VI、V2测量电流。在一方面在VI、Rl和另一方面V2、R2之间构成电路装置的第一半桥中点HBMl。此外，电路装置包括输出端，所述输出端具有用于将直流输出电压提供到至少一个LED上的第一输出端子Al和第二输出端子A2。当前,在电路装置的第一半桥中点HBMl和输出端Al、A2之间首先设置有电感线圈LI，其中串联于电感线圈LI耦合有整流器GR0电感线圈LI与整流器的第一输入端耦合。整流器的第二输入端一方面通过电容器ClO与输入端子El耦合，且另一方面通过电容器Cll与输入端子E2耦合。在电容器ClO和Cll之间构成有第二半桥中点HBM2。在整流器的输出端降落的电压是电压，该电压借助于电容器C4来稳定。电路装置此外包括第二电感器L2和第三电感器L3，这些电感器与电感线圈LI磁耦合。在第二电感器L2和开关Vl之间耦合有第一关断装置10，所述第一关断装置设计成，当通过开关Vl的电流Ipvl达到可预设的最大值Imaxl时，将开关Vl切换成截止。以相应的方式，在第三电感器L3和开关V2之间耦合有第二关断装置12，所述第二关断装置设计成，当通过第二电子开关V2的电流Ipv2达到值Imax2时，将开关V2切换成截止。第一关断装置10和第二关断装置12使用相应的源电阻器R1、R2来测量通过相应开关VI、V2的电流IPvl、IPv2。此外，每个关断装置10、12包括分别具有接通输入端Et和关断输入端At的晶闸管模拟部14、16。相应的接通输入端Et与相应的电流测量装置Rl、R2耦合，而相应的关断输入端~与相应的电感器L2、L3耦合。相应的晶闸管模拟部14、16包括两个晶体管晶闸管模拟部14包括晶体管V5、V6，而晶闸管模拟部16包括晶体管V3、V4。在电流测量装置Rl和晶闸管模拟部14的输入端Et之间耦合有滤波装置，所述滤波装置包括欧姆电阻器Rll和电容器CS。这些使得电容性耦合不意外触发晶闸管模拟部14。欧姆电阻器R4和电容器C5对晶闸管模拟部16执行相应功能。相应的滤波装置设置为用于相应晶闸管模拟部14、16的相应的另一个的晶体管V5、V3的控制端子。关于晶闸管模拟部14，这是欧姆电阻器R12和电容器C9，而对于晶闸管模拟部16而言，该功能由电容器C6和欧姆电阻器R6承担。此外，每个关断装置包括时间继电器，借助所述时间继电器可调整死时间，在所述死时间中，半桥布置的两个开关VI、V2断开，也就是说切换成截止。对于关断装置10，该任务由欧姆电阻器R14、R13以及电容器C12承担。对于关断装置12而言，该功能由欧姆电阻器R9、R7以及电容器C7实现。在开关Vl的控制电极和晶体管V5的发射极之间耦合有欧姆电阻器R10。相应地，在开关V2的控制电极和晶体管V3的发射极之间耦合有电阻器R3。
耦合在相应的电感器L2、L3和相应的晶闸管模拟部14、16之间的相应的二极管D5、D2确保了仅相应电感器L2、L3的电压的相应希望的极性用于激励相应的开关VI、V2。与开关Vl和欧姆电阻器Rl的布置并联地耦合有梯形电容器Cl。此外，设置有RC-Diac (二端交流开关元件)起动电路，所述起动电路包括欧姆电阻器R5、电容器C3、二极管D4、Diac Dl以及欧姆电阻器R8。对于工作原理自由振荡器借助于所提到的起动电路来激励至振荡，并且然后借助于经由辅助绕组L2、L3至限流电感线圈LI上的反馈来自由振荡。辅助绕组L2、L3生成足够的次级电压，以便可靠地接通构造为MOSFET的开关V1、V2。接通通过所提到的时间继电器以及MOSFET V1、V2的相应待充电的栅极来以限定方式延缓，以便在开关V1、V2的有源激励中实现死时间。在第一阶段中关闭开关VI，电流Ipvl升高，并且在回路VI、R1、LI中流动，并且一方面通过电容器C10，另一方面通过电容器Cll和C2流回开关VI。如果在电阻Rl处的电压降达到可预设的、通过晶闸管模拟部14的晶体管V6的基极-发射极正向电压Ubef确定的值，那么晶闸管模拟部14被触发，也就是说其被导通，由此清空开关Vl的栅极。由此，开关Vl转换到截止状态中。通过电感器L3的相应的耦合，接着在死时间结束之后通过开关V2完成相应的开关过程。这重复，使得电路装置自由振荡。因为在给定的电流波形中峰值与算术平均值有关，也就是说提供到LED的电流通过峰值来限定，所以电路产生了良好的电流调节。因为基极-发射极正向电压的温度系数是负的，所以电路装置也是热稳定的。可通过例如借助于NTC电阻器或肖特基二极管实现源电阻器Rl、R2的温度补偿来减少热击穿。如上所述，电路装置的驱动频率是可变的，并且与输入电压、电感器LI和待关断的峰值电流有关
Γ0032] I -"-(「6)啦 U4)
LULMZ」 imaxl - 尺 ^Xi^max2 — 尬 。如果在对称的驱动中Imaxl等于Imax2，那么获得近似于/ = 4·^=^的频率。
U Zw由此，电路装置具有用于简单抗无线电干扰的非常好的前提，因为开关由于梯形电容器Cl而不硬切换，并且通过输入电压Uzw的频率相关性在脉冲直流电压的情况下进行频率调制。在图中所示的实施例中，LED依据电位地与剩余的电路装置耦合。通过在电感器LI上的附加的绕组或独立的变压器，可以毫无问题地建立至少一个LED的电位自由性。在实际的实现例子中，电网电压的+/-10%的变化导致LED电流的仅在+2. 6%和-3. 7%之间的变化。
权利要求
1.用于驱动至少一个LED的电路装置，具有 _输入端，所述输入端具有用于与供电电压(Uzw)稱合的第一输入端子(El)和第二输入端子(E2)； _输出端，所述输出端具有用于将直流输出电压(UfIliii)提供给至少一个LED的第一输出端子(Al)和第二输出端子(A2)； -逆变器，所述逆变器具有带有至少一个第一电子开关(Vl)和第二电子开关(V2)的桥式电路，其中所述第一电子开关(Vl)和所述第二电子开关(V2)分别包括控制电极、参考电极和工作电极，其中所述第一电子开关(Vl)和所述第二电子开关(V2)在构成第一桥中点(HBMl)的情况下串联耦合在所述第一输入端子(El)和所述第二输入端子(E2)之间； -第一电感器(LI)，所述第一电感器串联f禹合在所述第一桥中点(HBMl)和所述输出端子(Al ；A2)之一之间；以及 -激励电路，所述激励电路具有至少一个第一输出端子和第二输出端子，其中所述第一输出端子与所述第一电子开关(Vl)的所述控制电极耦合，并且所述第二输出端子与所述第二电子开关(V2)的所述控制电极耦合， 其特征在于， 所述激励电路包括第一控制装置(L2、10、D5)和第二控制装置(L3、12、D2)，其中所述第一控制装置(L2、10、D5)包括与所述第一电感器(LI)磁耦合的第二电感器(L2)，并且其中所述第二控制装置(L3、12、D2)包括与所述第一电感器(LI)磁耦合的第三电感器(L3)。
2.根据权利要求I所述的电路装置，其特征在于，在所述第二电感器(L2)和所述第一电子开关(Vl)之间耦合有第一关断装置(10)，所述第一关断装置设计成，当通过所述第一电子开关(Vl)的电流(Ipvl)达到能预设的最大值(Imaxl)时，将所述第一电子开关(Vl)切换成截止。
3.根据权利要求I或2之一所述的电路装置，其特征在于，在所述第三电感器(L3)和所述第二电子开关(V2)之间耦合有第二关断装置(12)，所述第二关断装置设计成，当通过所述第二电子开关(V2)的电流(Ipv2)达到能预设的最大值(Imax2)时，将所述第二电子开关(V2)切换成截止。
4.根据权利要求2或3之一所述的电路装置，其特征在于，至少一个关断装置(10；12)包括用于测量通过相应的所述电子开关(VI ；V2)的电流(Ipvl ；IPv2)的相应的电流测量装置(R1 ；R2);以及带有接通输入端(ET)和关断输入端(At)的相应的晶闸管模拟部(14 ；16)，其中所述接通输入端(Et)与相应的所述电流测量装置(R1 ；R2)耦合，并且所述关断输入端(At)与相应的所述电感器(LI ；L2 ；L3)耦合。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，在相应的所述电流测量装置(R1；R2)和相应的所述接通输入端(Et)之间分别耦合有第一滤波装置(R11、C8 ;R4、C5)。
6.根据权利要求4或5之一所述的电路装置，其特征在于，在相应的所述电感器(LI；L2 ；L3)和相应的所述晶闸管模拟部(14 ；16)之间分别耦合有时间继电器(R14、R13、C12 ；R9、R7、C7)。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，在相应的所述时间继电器(R14、R13、C12 ;R9、R7、C7)和相应的所述关断输入端(AT)之间分别耦合有第二滤波装置(C9、R12 ；C6、R6)。
8.根据权利要求4至7之一所述的电路装置，其特征在于，在相应的所述电感器(LI；L2 ；L3)和相应的所述晶闸管模拟部(14 ；16)之间耦合有相应的二极管(D5 ;D2)。
9.根据权利要求4至8之一所述的电路装置，其特征在于，相应的所述晶闸管模拟部(14 ；16)分别包括PNP晶体管(V5 ；V3)和NPN晶体管(V6 ;V4)，其中所述PNP晶体管(V5 ；V3)的工作电极与相应的所述晶闸管模拟部(14;16)的所述关断输入端(At)耦合，并且所述NPN晶体管(V6 ；V4)的控制电极与相应的所述晶闸管模拟部(14 ；16)的所述接通输入端(Et)耦合。
10.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，所述第一电子开关(Vl)和所述第二电子开关(V2)构造为金属氧化物半导体场效应晶体管。
11.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，两个所述电子开关(VI；V2)中的至少一个并联耦合有梯形电容器(Cl)。
12.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，所述电路装置此外包括起动电路(C1、R5、D4、D1、R8)，所述起动电路耦合在所述第一输入端子(El)和所述第二电子开关(V2)的所述控制电极之间。
13.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，所述电路装置包括存储电容器，所述存储电容器耦合在所述第一输入端子(El)和所述第二输入端子(E2)之间，其中所述存储电容器(C2)与并联于其的负载回路相结合地设计成使得所述供电电压(Uzw)包括关于其峰值的直至50%的交流部分。
14.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，在所述第一电感器(LI)和所述电路装置的所述输出端之间耦合有整流器(GR)。
15.根据前述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，串联于所述第一电感器(LI)地耦合有变压器的第一绕组，其中所述变压器包括第二绕组，其中所述第二绕组耦合有整流器与所述电路装置的所述输出端。
16.根据权利要求I至14之一所述的电路装置，其特征在于，所述电路装置此外包括第四电感器和整流器(GR)，其中所述第四电感器与所述第一电感器(LI)、所述第二电感器(L2)和所述第三电感器(L3)磁耦合，其中所述整流器(GR)耦合在所述第四电感器和所述电路装置的所述输出端之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动至少一个LED的电路装置，具有输入端，所述输入端具有用于与供电电压(UZw)耦合的第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)；输出端，所述输出端具有用于将直流输出电压(U输出)提供给至少一个LED的第一输出端子(A1)和第二输出端子(A2)；逆变器，所述逆变器具有至少带有第一电子开关(V1)和第二电子开关(V2)的桥式电路，其中所述第一电子开关(V1)和第二电子开关(V2)分别包括控制电极、参考电极和工作电极，其中所述第一电子开关(V1)和第二电子开关(V2)在构成第一桥中点(HBM1)的情况下串联耦合在第一输入端子(E1)和第二输入端子(E2)之间；第一电感器(L1)，所述第一电感器串联耦合在第一桥中点(HBM1)和输出端子(A1；A2)之一之间；和激励电路，所述激励电路至少具有第一输出端子和第二输出端子，其中所述第一输出端子与第一电子开关(V1)的控制电极耦合，并且所述第二输出端子与所述第二电子开关(V2)的控制电极耦合，其中所述激励电路包括第一控制装置(L2、10、D5)和第二控制装置(L3、12、D2)，其中所述第一控制装置(L2、10、D5)包括与所述第一电感器(L1)磁耦合的第二电感器(L2)，并且其中所述第二控制装置(L3、12、D2)包括与所述第一电感器(L1)磁耦合的第三电感器(L3)。
文档编号H05B33/08GK102687589SQ201080042346
公开日2012年9月19日 申请日期2010年8月11日 优先权日2009年9月22日
发明者贝恩德·鲁道夫 申请人:欧司朗股份有限公司