用于向照明设备供电的装置和方法
【专利摘要】一种用于为照明设备(3)供电的装置(2)，该装置可以配置用于不同的照明设备，其中可以通过所述装置(2)次级侧(8)上的电阻(15)来选择配置。初级侧(7)具有至少一个开关(21,22)和一个控制装置(14)。控制装置(14)被设置用于在操作阶段中对至少一个开关(21,22)的时钟控制切换起作用，以便根据在操作阶段中在初级侧(7)上检测到的取决于电阻(15)的测量参数(isns)来识别通过电阻(15)确定的配置。控制装置(14)被设置用于在另一操作阶段中根据识别到的规定配置来控制所述装置(2)。
【专利说明】用于向照明设备供电的装置和方法
[0001]本发明涉及一种用于向照明设备供电的装置和用于操作此类装置的方法。本发明尤其涉及这样的装置和方法，即，其中照明设备，尤其是包括一个或多个发光二极管的照明设备，利用所谓的SELV( “安全特低压”或“安全特低电压”)装置进行供电。
[0002]照明设备的操作装置(例如LED变换器)被设置用于为照明设备供电。设置有相应的电路，例如被供应电源电压作为输入电压的操作装置借助该电路利用特定的电压为照明设备供电、实现特定的电流或者特定的功率。通常理想的是可以如此配置操作装置，使得该操作装置可被用于不同的照明设备。为此可以提供用户自定义的设置可能性，操作装置利用该设置可能性可以在不同的输出电流和/或输出功率以及/或者输出电压之间进行切换。
[0003]出于安全原因考虑，照明设备的操作装置具有电位隔离，其中具有高电压的区域与具有低电压的区域之间的电去耦方式的能量传输以较低电压进行。电去耦方式的能量传输可以通过使用变压器或者其他转换器来实现。用于照明设备的操作装置出于安全原因考虑需要这种类型的电隔离或者电位隔离，以便通过所谓的电位势垒或者SELV势垒将SELV区域与具有较高供电电压、尤其是较高的电网电压的区域隔离。出于安全原因考虑通常要求将至少可由终端用户调节的元件设置在操作装置的SELV区域中。当出于安全原因考虑而在SELV区域中设置调节元件时，SELV区域可以具有用于确定由用户选择的调节的计算计算逻辑装置。这种调节可以由次级侧逻辑装置经由数字接口通过SELV势垒来传输，以便由控制逻辑装置在非SELV区域中使用。然而在SELV区域中的相应的逻辑装置的使用，也就是说，在传输装置的次级侧上的使用，与附加费用和附加成本有关。
[0004]LED模块本身可具有电阻，电阻作为用于所使用LED的所属等级的标志。电阻可以由被集成在LED模块中的逻辑装置来读取，并且用于控制LED模块中的开关。被集成在LED模块中的逻辑装置可以具有数据接口，以便向其他装置反馈数据。即使使用这种方法，也需要用于读取在SELV区域中、例如在LED模块中的标志的相应逻辑装置。
[0005]需要一种装置和一种方法来提供在所述目标方面的改进。尤其需要一种装置和一种方法，其中即使当不设置数据接口时也能够简单地实现操作的可调节性，例如调节至不同的输出电压。
[0006]根据本发明，提供一种具有在独立权利要求中给出特征的装置和方法。从属权利要求限定实施方式。
[0007]根据本发明的实施例，一种用于向照明设备供电的装置具有初级侧和次级侧，其中，初级侧与次级侧之间存在电位隔离。初级侧可以例如是装置的非SELV区域。次级侧可以例如是装置的SELV区域。在次级侧上设置有电阻，利用该电阻可以从多个配置中选取一个配置，用于操作装置。多个不同的电阻值中的每个电阻值例如可以属于多个可能的输出电流中的一个输出电流和/或操作装置的输出功率。通过选取相应的电阻值，例如通过操作Dip开关和/或操作电位器可以在次级侧以用户定义的方式来选取多个输出电流中的一个输出电流。
[0008]设置在装置初级侧上的控制装置在操作阶段基于在初级侧的测量点处检测到的测量参数进行识别，该配置通过设置在次级侧上的电阻来确定。为此，控制装置可以在操作阶段以时钟控制方式切换初级侧的至少一个开关。在使用操作中用于从初级侧向次级侧进行能量传输的变压器也可以被用作用来读取次级侧电阻的传输装置。
[0009]该装置基于在初级侧的测量点处，即，非SELV区域中检测到的测量参数实现对安置在次级侧的电阻的识别。用于控制该装置、且设置在非SELV区域中的控制装置可以识别例如由用户设定为一定值的次级侧电阻，并且对装置进行相应控制。
[0010]根据实施例的装置和方法不需要独立的逻辑装置来识别次级侧上设定的电阻和/或在初级侧上的次级侧逻辑装置与控制装置之间设置数据接口，以便经由SELV区域将数字数据反馈给设定的电阻。
[0011]用于识别电阻并且由此用于识别选定配置的测量参数而在初级侧被检测的测量参数例如可与变压器初级线圈中的电流成正比或者与该电流的峰值成正比。可以以不同的方式获取该电流，例如可以通过获得经由测量电阻而下降的电压来获取。
[0012]在控制装置基于检测到的测量参数已经识别到通过设置在次级侧的电阻而确定的配置之后，控制装置可以启动另一操作阶段。在另一操作阶段中，控制装置根据通过次级侧上的电阻所确定的识别到的配置来控制该装置。例如，控制装置可以在特征曲线的基础上求出与选定的配置相关的操作参数，并且根据该操作参数来控制初级侧元件。操作参数此时分别被如此确定，即提供与次级侧设定的电阻相关的所期望的输出电流和/或所期望的输出功率以及/或者所期望的输出电压。
[0013]可以如此设置该装置，使得次级侧上的电阻在一定时间段之后从变压器的一个次级线圈自动退耦，使得不再有电流从次级线圈流经电阻。该装置可以如此设置，使得电阻在预定时间之后自动从变压器的次级线圈相应退耦。可以设置第一开关装置，该开关装置在预定时间之后自动从接通状态切换到切断状态，以便使次级侧电阻从次级线圈退耦。由此可以避免，在初级侧的控制装置已经读取了经过变压器的电阻之后，还在其他操作阶段出现电阻的能量消耗。
[0014]该装置可被设置成，使得可与照明设备耦合的装置的输出端只有在完成操作阶段(其中对选取的配置进行识别)之后，才能耦合到次级侧上，使得电流能够从次级线圈流过照明设备。该装置能够被设置成使得，该输出端在预定时间之后自动与变压器的次级线圈耦合。可以设置第二开关装置，该开关装置在预定时间之后自动从切断状态切换到接通状态，以便在装置的输出端处提供用于照明设备的电能。由此可以避免，由于照明设备在操作阶段(在该阶段中应该求出选取的配置)期间耦合到次级线圈上，而阻碍或者扰乱对通过变压器的电阻的读取。
[0015]控制装置可以在特征曲线基础上求出用于该装置的操作参数，该参数对应于选取的配置。控制装置例如可以根据变压器的初级线圈中的电流峰值，通过表格问询来求出一个或多个操作参数。该装置可以包括功率因数校正电路或者具有半桥控制的谐振转换器。控制装置根据通过电阻选取的配置所确定的操作参数可以包括功率因数校正电路的至少一个操作参数。功率因数校正电路的至少一个操作参数可以包括功率因数校正电路的可控功率开关的切换频率、接通时间(“Ton-时间”)和/或切断时间(“Toff-时间”)。
[0016]作为替代或补充，控制装置可以根据通过电阻所选取的配置来选取用于功率因数校正电路的操作模式。例如可以根据设定的阻抗值如此控制功率因数校正电路，使得使用功率因数校正电路的CCM( “连续导电模式操作、BCM( “边界导电模式操作或者DCM(“断续导电模式”)-操作。控制装置根据通过电阻选取的配置所求出的操作参数可以包括谐振转换器的至少一个操作参数。该谐振转换器的至少一个操作参数可以包括由控制装置进行切换的半桥开关的切换频率、接通时间(“Ton-时间”)和/或切断时间(“Toff-时间”)和/或停用时间。作为替换或补充，控制装置可以根据通过电阻所选取的配置来选取用于谐振转换器的操作模式。例如可以根据设定的电阻值如此控制谐振转换器，使得有选择地进行半桥控制的脉冲操作或者非脉冲操作，在脉冲操作中，两个半桥的开关在切断状态下保持接通一段时间。
[0017]该装置的不同配置可以配属于不同的输出电流。根据通过电阻选取的配置，控制装置可以如此控制该装置，从而产生与所识别的电阻相关的输出电流。
[0018]次级侧上的电阻可以包括可由用户进行机械操作的元件。例如电阻可以包括一个或多个Dip开关，利用Dip开关可以选取多个单一电阻。还可以使用其他可调电阻，例如电位器，该电位器可以利用滑动件或者旋钮进行调节。
[0019]控制装置可以是集成半导体电路，尤其可以是特定应用的专用电路(ASIC，“专用集成电路“)控制装置可以具有接头。该接头与初级侧的测量点耦合，在该测量点上为了识别电阻而采集测量参数。控制装置的相应的接头实施为使得，接头处的输入信号在操作阶段中给出与次级侧上的电阻相关的信息，并且由控制装置进行计算，以便确定选取的配置。控制装置的接头可以被设置成使得，在其他操作阶段中，计算接头处的输入信号以用于进一步的控制调节功能。如果例如在接头处提供与流经变压器的初级线圈的电流相关的信息和/或与这种电流的峰值相关的信息来作为输入信号，在接下来的操作阶段中，即:使用操作中，可以监测输入信号，以便当识别到电流过载状态时，有选择地执行故障切断。
[0020]为了控制照明设备的操作装置而设置的集成半导体电路通常具有信号输入端，该信号代表转换器中的电流或峰值电流。该输入端也可以在根据实施例的装置和方法中用于在操作阶段(其中应该识别选取的配置)中通过在初级侧上的测量来识别次级侧电阻。不需要如此相应地改造集成半导体电路，使其包括其他的接头。
[0021]该装置可以是照明设备的操作装置。该装置可以是LED变换器。
[0022]该装置可以是用于照明设备以及由此用于相连的照明设备的操作装置的组合。该装置可以包括LED变换器，并且由此包括耦合的LED模块。次级侧电阻可以设置在LED变换器的次级侧上或者设置在LED模块中。
[0023]根据另一实施例，提供一种照明系统，该照明系统包括该装置和与其耦合的照明设备。该照明设备可以包括一个或多个发光二极管(LED)。这些发光二极管可以包括无机和/或有机LED。这些LED可以集成在LED模块中，该模块与LED变换器分开布置。照明系统还可以包括中央控制装置，该中央控制装置被设置用于向LED变换器传输调光指令，或者对从LED变换器传输的信号进行计算。
[0024]根据另一实施例，提供了用于控制照明设备的操作装置，尤其是用于控制LED变换器的控制装置。该控制装置包括用于接收输入信号的接头，该输入信号取决于在装置的非SELV区域中检测到的测量参数。该控制装置被设置用于根据在操作阶段中接收到的输入信号来识别设定在该装置的次级侧的电阻，并且因此识别以用户定义的方式选取的配置。这种操作阶段例如可以是启动LED变换器的阶段。
[0025]控制装置可以被设置用于在另一操作阶段(在该阶段中，控制装置根据识别的选取配置来控制控制信号)中进一步监测接头处的输入信号，以便监测故障状态，尤其是电流过载状态。该控制装置可以被设置用于在识别到电流过载状态时自动执行故障切断。
[0026]在另一实施例中，本发明还涉及一种用于对照明设备供电的装置，其中该装置可以配置用于不同的照明设备，其中可以通过装置输出端处的电阻来选取配置，并且其中该装置包括具有至少一个开关的DC/DC转换器和一个控制装置，其中该控制装置被设置用于在操作阶段中对至少一个开关的时钟控制切换起作用，以便根据在操作阶段过程中在DC/DC转换器内检测到的测量参数(取决于电阻)，来识别通过电阻确定的配置，并且用于在另一操作阶段中根据识别出的固定的配置来控制该装置。
[0027]用于操作根据实施例的装置的方法的设计以及由此分别实现的效果与参照装置描述的设计相对应。该方法可以借助根据一种实施例的装置来实现。
[0028]下面将参考附图借助优选的实施例更详细地描述本发明。
[0029]图1示出了具有根据一个实施例的装置的照明系统的示意图。
[0030]图2示出了根据一个实施例的装置的电路图。
[0031]图3示出了根据实施例的装置的次级侧上的电阻的实施方式。
[0032]图4示出了初级侧电流峰值与次级侧上的电阻的依赖关系。
[0033]图5示出了根据另一个实施例的装置的电路图。
[0034]图6示出了根据一个实施例的方法的流程图。
[0035]图7示出了可以在根据实施例的装置中使用的控制装置的框图；
[0036]图8示出了根据实施例的装置的次级侧的剖面的电路图，其与照明设备相连；
[0037]图9示出了在根据另一个实施例的装置的次级侧的剖面的电路图，其与照明设备相连。
[0038]下文所描述的不同实施例的特征可以相互结合，只要其未被排除以下的说明书之外。
[0039]图1示出了照明系统I，其中，根据一个实施例的操作装置2向照明设备3供电。该照明设备3可以包括多个发光二极管(LED)，这些发光二极管可以是无机和/或有机LED。该操作装置2可以被设计为LED变换器，并且根据实施例实现为用于向照明设备供电的装置。该LED变换器2可以被实施为使得其输出恒定电流，其电流强度通过具有用户定义的可设定为多个电阻值的电阻15的选取装置来选取。该LED变换器2可以包括用于与中央控制装置通信的接口，并且被设置用于通过该接口来接收指令和/或向总线4输出状态信肩、O
[0040]该LED变换器2可以被设计为SELV装置，其中非SELV区域7和SELV区域8通过SELV势垒9隔开。存在对应的电位隔离。非SELV区域7和SELV区域8可以电隔离。初级侦牝即非SELV区域7，可以包括AC/DC转换器10。该AC/DC转换器10可以被设置用于在输入侧与电源电压耦合。该AC/DC转换器10可以包括整流器和用于功率因数校正(PFC，功率因数校正)的电路。该AC/DC转换器10向DC/DC转换器提供总线电压Vbus，该转换器具有输入侧11和与其电隔离的输出侧13。电隔离通过变压器12或者其他转换器来实现。还可以将AC/DC转换器10集成在DC/DC转换器中，即DC/DC转换器同时承担AC/DC转换器10的功能。DC/DC转换器将在这种情况下接受具有正弦形振幅的直流电压作为输入电压，并且除了向次级侧供电的功能外，还承担功率因数校正的功能。在此情况下可以在DC/DC转换器之前在输入端处插设整流器。
[0041]LED变换器2具有控制装置14。该控制装置14可以是集成的半导体电路(ASlC‘专用集成电路”)。控制装置14设置在非SELV区域7中，即作为初级侧的部件。
[0042]LED变换器2被实施为，使得控制装置14根据在非SELV区域7中的测量点16处采集到的测量参数来识别选取了由次级侧8上的电阻15所选取的配置。可以使用多个用于电阻15的离散的电阻值，这些电阻值例如可以与不同的输出电流和/或输出功率相关。控制装置14根据识别的电阻15并且由此根据识别到的选取的配置自动控制LED变换器2，以便提供配属于由电阻15选取的配置的输出电流、输出电压和/或输出功率。
[0043]电阻15例如可以包括Dip开关，以便可以进行手动调节。为了对电阻15进行读取，控制装置14例如可以操作具有输入侧11的DC/DC转换器，以使变压器还用于读取电阻
15。对次级侧的电阻15的这种识别可以在启动LED变换器2之后的操作阶段中有选择地进行。在对应于使用操作的稍后的其他操作阶段中，次级侧8上的电阻15可以自动从变压器退耦。在该另一操作阶段中，控制装置14控制LED变换器2，从而向照明设备3提供电能。次级侧8可以被实施为，使得只有当电阻15从次级线圈退耦时，才有选择地向照明设备3供电。在使用操作中，即当向照明设备3供电时，控制装置14可以进一步监测在测量点16处检测到的信号，以便执行故障识别。
[0044]LED变换器2根据在初级侧7中的测量点16处检测到的测量参数来识别次级侧的设置在SELV区域8中的电阻15。不需要设置独立的逻辑装置来读取SELV区域8中的电阻15和/或设置用于经由SELV势垒9来传输相应数据的接口。
[0045]参照附图2至图9将更加详细地描述根据实施例的装置和方法。
[0046]图2示出了根据实施例的装置20的电路图。该装置20包括初级侧7和次级侧8。在初级侧7和次级侧8之间存在电位隔离。为了进行隔离，可以设置具有初级线圈28和次级线圈29的变压器。该装置20可以被设计为LED变换器。次级侧8可以是SELV区域，该区域通过SELV势垒9与初级侧7隔离开。该装置20还可以包含图2中未示出的组件，例如用于对交流电压(该电压可以是电网电压)进行整流的整流器，以及用于对整流后的交流电压进行滤波的功率因数校正电路。
[0047]初级侧7可以根据操作装置的设计而包括不同的组件，例如具有全桥或半桥控制的谐振转换器。该谐振转换器例如可以包括具有与半桥相连的谐振电路(例如LLC谐振电路)的半桥电路19。也可以是其他设计，例如使用全桥电路或者使用没有谐振电路的转换器。电路19将被供以供应电压Vbus，其例如可以由功率因数校正电路来提供。在操作中，控制装置14可以控制半桥电路19的开关。此时每个开关可以分别以相同的切换频率进行切换。控制装置14控制半桥电路的第一开关和第二开关，从而使得在任何时间，两个开关中的最多一个开关被导通。为了与用户定义选取的不同的输出电流相适应，该控制装置14例如可以改变切换频率，以便调节依赖于频率的传输功能的值或者增益值。
[0048]次级侧8可以具有在次级线圈29下游接通的整流器，该整流器例如可以是由第一二极管31和第二二极管32构成的。次级线圈29的中点可以与次级侧8的输出端耦合。次级线圈29的端部可以经由二极管31和32与输出端25耦合。为了对输出电流进行滤波，例如可以设置电感器元件33，例如线圈，通过该电感器元件为输出端35供应电流。输出端电容器34可以连接在整流器的输出端之间。
[0049]为了使得装置20可以由终端用户进行配置，次级侧设置有电阻15，该电阻可以具有多个不同的电阻值中的一个电阻值，以便可以从用于操作装置20的多个配置中选取一个配置。该电阻15与次级线圈29耦合。电阻15例如可以与输出端电容器34并耦合通。
[0050]控制装置14通常在两个不同的操作阶段中控制该装置。
[0051]在一个操作阶段中，控制装置14使用变压器，以便识别哪个电阻15设置在次级侦牝以便来识别被确定用于后续使用操作的配置。为此，控制装置14可以至少以时钟控制方式以预定的固定切换频率来切换电路19的至少一个开关。该切换频率可以接近具有最大传输功能的频率。用于该操作的其他参数，例如由控制装置14切换的开关的接通时间和切断时间，可以同样具有固定的预定值。控制装置根据测量参数(在该操作阶段中在初级侧7上的测量点16处被检测到)识别哪个电阻15设置在次级侧。次级侧8可以被实施为，使得在该操作阶段中不为输出端35处的照明设备3提供电流。
[0052]在为了识别电阻15而执行的操作阶段中，在变压器处的负载依赖于电阻15被设置为多个电阻值中的哪一个电阻值。相应地，电阻15所具有的电阻值可以在初级侧7中检测到的测量参数的基础上来识别。例如可以使用流经初级线圈28的电流isns或者流经初级线圈28的电流峰值作为测量参数。这可以作为通过初级线圈28下降的电压而在测量点16处检测。
[0053]根据在操作阶段中识别到的选择的配置(通过电阻15确定)，控制装置14可以确定用于后续进一步操作阶段的操作参数。基于特征曲线求出的操作参数例如可以包括电路19的开关切换频率、接通时间(“Ton-时间”)和/或切断时间(“Toff-时间”)。
[0054]其他的测量参数，如总线电压Vbus作为附加或替换也可以作为检测到的测量参数进行评价。例如在对流经初级线圈28的电流isns或者流经初级线圈28的电流峰值进行计算时，也考虑总线电压Vbus的实际值，这是因为通过获知流经开关22的电流或者流经初级线圈28的电流的实际值以及总线电压Vbus，可以得到由DC/DC转换器接收的功率，这是因为电流和电压相乘得到功率。
[0055]在另一操作阶段中，控制装置14以取决于选定的配置的切换频率来控制电路19的至少一个开关。通过根据配置来选择切换频率，可以利用变压器28，29来调节与频率相关的传输功能以及由此调节转换器的增益。用于其它操作阶段的其他参数，例如由控制装置14切换的开关的接通时间和/或切断时间，能够根据通过电阻15确定的配置来选择。次级侧8可以被实施为使得在该另一操作阶段中不再有电流流经电阻15。
[0056]控制装置14具有输入端41，以便在第一操作阶段中根据测量参数isns来识别次级侧8上的电阻15。控制装置14可以对输入端41接收到的信号进行计算，以便根据该信号来识别设置的电阻。这可以以不同方式来完成。例如控制装置14可以在进行第一操作阶段时来确定初级线圈28中的电流峰值。控制装置14可以根据该峰值基于特征曲线来确定操作参数，在此基础上操作装置14在随后的另一操作阶段中对初级侧的电路元件进行控制。根据初级侧检测到的测量参数isns，控制装置14可以经由至少一个其他接头42来输出控制信号，以便根据次级侧设置的电阻来控制操作装置。尤其是，控制装置14可以如此在另一操作阶段中控制初级侧7的元件，从而在次级侧8的输出端35处提供输出电流和/或输出功率，其配属于由此选定的配置。
[0057]控制装置14可以有选择地只在确定的操作阶段中或者时间间隔中来识别次级侧设置的电阻15，例如在启动装置2时。
[0058]电阻15可以包括一个或多个可以机械方式操作的元件，例如Dip开关，以便可以对电阻进行手动调节。
[0059]图3示出了电阻15的设计，该电阻可以在根据实施例的装置的次级侧上使用。电阻15可以包括多个开关51，53，55，57，利用该电阻可以选择不同的配置用于操作装置2。选取装置可以包括多个不同的单个电阻52，54，56，58，其中每个单个电阻分别与其中一个Dip开关51，53，55，57串联。Dip开关和相关电阻的多个串联电路可以调节多个离散的电阻值。相应的总电阻可以通过初级侧的测量点16处的变压器28，29来检测。单个电阻52，54，56，58可以如此选择，即，整个Dip开关51，53，55，57的每个不同的可能的电路调节分别准确配属于多个电阻值中的一个电阻值。就是说，单个电阻52，54, 56, 58可以如此选择，即，可以获得只用于Dip开关51，53，55，57的切换调节的每个可调电阻值。尤其是，单个电阻52，54，56，58可以具有彼此不同的电阻值。
[0060]也可以进行其他设计，以便在次级侧设置可调电阻来选取不同的配置。例如，可以使用电位器或者其他可调电阻。
[0061]图4示出了根据初级侧检测到的测量参数来确定选取的配置，该配置通过次级侧上的电阻15来确定。例如可以使用流经初级线圈28的电流峰值来作为测量参数，当电位较低的半桥电路开关被切换到接通状态中时。图4示出了基于次级侧上的电阻15的电阻值的电流峰值的曲线59。
[0062]当电位较低半桥电路开关被切换到接通状态中时，控制装置14可以被设置用于确定流经初级线圈28的电流峰值。通过电流峰值可以确定与变压器次级侧耦合的电阻15的电阻值。为此例如可以使用如图4所示的曲线，以便限定使用控制装置14所处的特征曲线。
[0063]装置20的初级侧7和/或次级侧8可以具有不同的设计，以确保针对照明设备3的有效的能量传输和/或以便较小地保持可能会因电阻15而产生的次级侧的耗散。次级侧8例如可以如此设计，使得照明设备3在操作阶段(其中，通过电阻15所选取的配置被确定)中不被供电。次级侧8可以实施为一旦照明设备被供电，电阻15不再被供电。可以在次级侧8上设置相应的开关机构。
[0064]图5示出了装置20的这种设计。在设计和功能上与已经参照图1至4进行描述的元件或装置相对应的元件或装置用同样的附图标记来表示。
[0065]装置20包括具有半桥控制的谐振转换器。当半桥的电位较低的开关处于接通状态时，可以使用与初级线圈28中流动的电流成正比的参数来作为初级侧检测到的测量参数，该测量参数能够对次级侧上的电阻15进行识别。
[0066]装置20可以包括(未在图5中示出的)整流器，该整流器对装置的输入电压，例如电源电压进行整流，并且整流后的交流电压Vin被提供给装置20的(未在图5中示出的)功率因数校正电路。功率因数校正电路的输入端与LLC谐振转换器的输入端相连，并且提供由功率因数校正电路产生的电压Vbus作为用于LLC谐振转换器的供应电压。
[0067]半桥电路具有两个可控开关21，22，这些开关可以由控制装置14来控制。开关21，22可以被构造成FET，尤其是MOSFET。在分流电阻23处可以监测在半桥的低电位侧中流动的电流isns，以便为了识别选取的配置而首先对次级侧电阻15进行识别，并且在接下来的使用操作中例如对电流过载情况进行识别。可以被设计为串联谐振电路的谐振电路可以与开关21，22之间的节点相连。谐振电路例如可以是LLC串联谐振电路，该电路包括两个电感器28，24和一个电容26。LLC谐振电路的电感器可以是变压器，利用该变压器，电能从初级侧7向次级侧8传输，以为照明设备供电。开关21，22由控制装置14交替地以时钟控制的方式进行切换。通过调节开关21，22的切换频率和/或接通时间(“Ton-时间”)和/或停用时间，可以在使用操作中对LLC谐振转换器的增益进行调节，以便提供配属于次级侧设置的电阻的输出电流、幸运的输出电压和/或相应的输出功率。
[0068]控制装置14具有输入端41，该输入端可以被供应电阻23处的电压。可以进行A/D转换。这种用于将控制装置与谐振转换器耦合的接头在常见的集成半导体电路中通常已经存在用于控制谐振转换器，以便识别故障状态。相应地，控制装置14不必设置附加的耦合销，以便能够在操作阶段中为了识别选择的配置而进行对次级侧布置的电阻15的识别。也不需要附加的隔离器来桥接SELV势鱼，以便能够由控制装置14来识别电阻15。具有线圈28，29的变压器还可以用作传输装置，以在第一操作阶段中识别电阻15。
[0069]如上所述还可以附加地或者另选地使其他测量参数，例如总线电压Vbus作为检测到的测量参数进行计算。在接通开关22 (在半桥的低电位侧)时流动的电流在该阶段中对应于初级线圈28中的电流。由此可以在分流电阻23处检测到在半桥低电位侧中流动的电流isns,以及由此检测到在初级线圈28中流动的电流。由此可以例如在对流经初级线圈28的电流isns或者流经初级线圈28的电流的峰值进行计算时，也考虑总线电压Vbus的实际值，这是因为通过获知流经开关22的电流或者流经初级线圈28的电流的实际值以及总线电压Vbus，可以得到由DC/DC转换器接收的功率，这是因为电流和电压相乘得到功率。
[0070]可以被设计为ASIC或者其他集成半导体电路的控制装置14可以根据识别到的电阻15来调节不同的操作参数，用于控制功率因数校正电路和/或LLC谐振转换器。控制装置根据设置的电阻所确定的、并且在其他操作阶段中用于对初级侧7的开关进行控制的操作参数可以包括功率因数校正电路的至少一个操作参数，例如功率因数校正电路的功率开关进行切换所用的切换频率。控制装置14根据识别到的电阻15所确定的、并且在其他操作阶段中用于对初级侧7的开关进行控制的操作参数可以包括LLC谐振转换器的至少一个操作参数。LLC谐振转换器的至少一个操作参数可以包括半桥开关21，22的切换频率、接通时间(“Ton-时间”)和/或切断时间(“Toff-时间”)和/或停用时间。作为替换或补充，控制装置可以根据识别到的电阻15来选取用于LLC谐振转换器的操作模式。例如可以根据识别的LLC谐振转换器的电阻15进行控制，从而有选择地进行半桥控制的脉冲操作或者非脉冲操作。控制装置14由此可以控制操作装置，从而向照明设备3提供与次级侧设置的电阻值相关的输出电流和/或与次级侧设置的电阻值相关的输出功率和/或与次级侧设置的电阻值相关的输出电压。
[0071]次级侧8具有第一开关装置36和第二开关装置37。第一开关装置36和第二开关装置37可以分别包括场效应管(FET)，尤其是MOSFET。次级侧8被实施为在应对电阻15进行识别的操作阶段中，第一开关装置36处于接通状态中。次级侧8可以被实施为在应对电阻15进行识别的操作阶段中，第二开关装置37处于切断状态中。通过这种方式可以减少例如可能会因流经照明设备3的电流流动而导致的在识别次级侧设置的电阻时出现错误的风险。次级侧8被实施为使得，在另一操作阶段中，即在使用阶段中，第二开关装置37处于接通状态。次级侧可以被实施为使得，在另一操作阶段中，即在使用阶段中，第一开关装置36处于切断状态。通过这种方式可以减少在使用操作过程中的电阻15中的耗散。次级侧8可以被实施为，使得第一开关装置36在第一时间段(其中控制装置14利用预定的操作参数来控制半桥电路，以便识别通过电阻15所确定的配置)之后，自动地从接通状态切换到切断状态中。为此可以使用相应的充电电容，如还将更具体说明的一样。次级侧8可以被实施为，使得第二开关装置37在至少与第一时间段等长的第二时间段之后，自动地从切断状态切换到接通状态中。为此可以使用相应的充电电容，如还将更具体说明的一样。
[0072]第一开关36、第二开关37和电阻15可以设置在用于照明设备的操作装置中。在另一设计中，第一开关36、第二开关37和电阻15例如可以集成在LED模块中。在又另一设计中，第一开关36和电阻15可以设置在操作装置中，第二开关装置37可以集成在LED模块中。在由另一设计中，只有电阻15能集成在LED模块中，第一开关36和第二开关37可以设置在照明设备的操作装置中。
[0073]同样能够使用根据实施例的操作装置的另一设计。例如可以布置另一种转换器。
[0074]图6是根据实施例的方法60的流程图。该方法能够利用根据实施例的装置自动执行，其中控制装置14执行相应的控制计算功能。
[0075]在步骤61中，启动该装置。在启动该装置之后，在步骤62中根据预定的操作参数来控制该装置。该参数例如包括用于半桥控制的预定的固定切换频率。在该操作阶段中，在该装置的初级侧上检测测量参数，该测量参数取决于与变压器的次级线圈耦合的电阻。
[0076]在步骤63中，计算测量参数，以便识别出通过次级侧电阻确定了装置的哪种配置。对选取配置的识别可以包括确定流经半桥电路支路的电流峰值。
[0077]在步骤64中，根据初级侧上检测到的测量参数来确定用于随后的另一操作阶段的装置的至少一个操作参数。这可以根据特征曲线来实现，例如通过至少一个表格查询来实现。可以使用至少一个特征曲线，其中装置的操作参数作为在步骤63中确定的电流峰值的函数进行存储。还可以使用多个特征曲线，例如将在步骤63中确定的电流峰值与多个电阻值中的一个电阻值关联起来的第一特征曲线以及将电阻值分别与操作参数进行关联的第二特征曲线。在步骤64中确定的操作参数可以如此选择，即该操作参数导致装置的不同的输出电流和/或输出功率和/或输出电压，它们分别与次级侧设置的电阻值有关。
[0078]在步骤65中，在次级侧上，电阻从次级线圈退耦，使得在随后的其他操作阶段中不再有电流流过电阻(利用该电阻可以针对操作来选取不同的配置)。在步骤65中，装置的输出端可以耦合在次级线圈处，以便能够在随后的其他操作阶段中对照明设备供电。
[0079]在步骤66中，控制装置根据在步骤64中确定的操作参数来控制该装置。该控制装置可以如此控制初级侧电路的至少一个功率开关，从而对多个可选输出电流中的一个输出电流进行调节，该输出电流对应于通过电阻所选取的配置。作为替代或者附加，控制装置可以如此控制初级侧电路的至少一个功率开关，从而对多个可选输出电压中的一个输出电压进行调节，该输出电压对应于通过电阻所选取的配置。对装置的控制在步骤66中可以包括对功率因数校正电路的控制和/或对具有半桥控制的谐振转换器的其中一个开关的控制。
[0080]图7是控制装置14的框图，该控制装置可以在根据实施例的装置中使用。该控制装置14可以被设计为集成半桥电路，尤其是特定应用的集成半导体电路(ASIC)。
[0081]控制装置14具有一个控制逻辑装置68，以便产生控制信号，并且经由输出端42至44进行输出，以便对装置的初级侧电路进行控制。例如可以经由输出端44来输出用于功率因数校正电路的功率开关的控制信号，该信号由控制逻辑装置68生成。经由输出端42，43例如能够输出用于半桥控制的控制信号，该信号由控制逻辑装置68生成。控制装置14可以具有输入端，以便对初级侧电路的不同参数进行监测。例如可以在输入端处监测由功率因数校正电路所提供的总线电压。
[0082]控制装置14的输入端41被设置用于接收测量参数，该测量参数例如对应于半桥电路的支路中的电流。当半桥的低电位侧的开关22被切换到接通状态中时，这种电流可以是初级线圈28中流动的电流。
[0083]控制逻辑装置68可以确定在启动装置之后的操作阶段中检测到的电流的峰值。在该操作阶段中，可以对电流进行监测，以便识别次级侧上的电阻25。根据电流峰值可以对特征曲线69进行特征曲线查询。由此可以确定至少一个操作参数，控制逻辑装置68在另一操作阶段中根据该参数生成控制信号，以便对操作装置的初级侧进行控制。
[0084]如参照图5所述，根据实施例的装置的次级侧8被实施为，使得在操作阶段(其中对通过电阻15所确定的配置进行识别)中，尚未向照明设备供电。次级侧8还可以被实施为，使得在另一操作阶段中，即在使用阶段中，不再有电流流过电阻15。参照图8和图9对可以在根据实施例的装置中使用的次级侧的实施方式进行描述。为了更好地进行说明，照明设备3此时总是示意性示出。
[0085]图8示出了根据实施例的装置的次级侧70的部分的电路图，该次级侧连接有照明设备3。该次级侧包括具有第一 MOSFET 75的第一开关装置和具有第二 M0SFET80的第二开关装置。第一 MOSFET 75可以是P信道MOSFET以便退耦电阻15，并且第二 MOSFET 80可以是η信道MOSFET以便耦合照明设备，或者反之。
[0086]为了使电阻15在预定时间之后自动退耦而设置有充电电容73，该充电电容与第一 MOSFET 75的栅极相连。充电电容73可以经由具有并联连通输出端电容34的电阻71、72的分压器进行充电。为了保护第一 MOSFET 75的栅极可以设置齐纳二极管74，该二极管与第一 MOSFET 75的栅极相连。
[0087]具有电阻71，72的分压器、充电电容73和第一 MOSFET 75此时可以实施为，当控制装置在操作阶段为了确定选择的配置而以预定的操作参数控制该装置时，MOSFET 75在第一时间段之后被切换到切断状态中。该第一时间段可以为几毫秒，例如10毫秒或者多于10毫秒。
[0088]为了在预定的时间之后才自动启动对照明设备3的供电而设置有另一充电电容78，该充电电容与第二 MOSFET 80的栅极相连。另一充电电容80可以通过分压器利用与输出端电容34并耦合通的电阻76，77进行充电。为了保护第二 MOSFET 80的栅极可以设置另一齐纳二极管79。
[0089]具有电阻76，77的分压器、另一充电电容78和第二 MOSFET 80此时实施为，当控制装置在操作阶段为了确定选择的配置而以预定的操作参数控制该装置时，第二 MOSFET80在第二时间段之后被切换到接通状态中。该第二时间段可以与第一时间段相同，或者大于第一时间段，在该时间段之后，第一 M0SFET75被切换到切断状态中。
[0090]该装置的初级侧上的控制装置14可以被实施为，使得该控制装置在完成第一时间段之后或者在完成第二时间段之后自动地开始对装置进行控制，该控制对应于通过电阻15选取的配置，并且使用针对该配置所确定的操作参数，例如切换频率。
[0091]在操作该装置的过程中，次级侧70的这种设计具有如此的效果，即在对通过电阻15被确定的配置进行确定的操作阶段中，第一部分81在变压器的次级侧处用作有效负载。照明设备3尚未被供电。在接下来的另一操作阶段中，即使用操作中，第一部分81被有效切断，并且实现在第二部分82中的照明设备3的电流供应。
[0092]次级侧的设计如参照图8描述的一样，不必设置逻辑装置来激活次级侧70上的电阻15的退耦。
[0093]图9示出了根据实施例的装置的次级侧90的部分的电路图，其连接有照明装置3。次级侧90包括具有第一 MOSFET 75的第一开关装置和具有第二 MOSFET 80的第二开关装置。第一 MOSFET 75可以是P信道MOSFET以便退耦电阻15，并且第二 MOSFET 80可以是η信道MOSFET以便耦合照明设备，或者反之。
[0094]为了使电阻15在预定时间之后自动退耦，并且第二开关装置被切换到接通状态中而设置有充电电容93，该充电电容与第一 MOSFET 75的栅极耦合，并且与第二 MOSFET 80的栅极耦合。充电电容93可以经由具有并联连通输出端电容34的电阻91、92的分压器进行充电。为了保护第一 MOSFET 75的栅极和第二 MOSFET 80的栅极可以设置齐纳二极管84。
[0095]具有电阻91，92的分压器、充电电容93和第一 MOSFET 75此时可以实施为，当控制装置在操作阶段为了确定选择的配置而以预定的操作参数控制该装置时，MOSFET 75在第一时间段之后被切换到切断状态中。该第一时间段可以为几毫秒，例如10毫秒或者多于10毫秒。具有电阻91，92的分压器、充电电容93和第二 M0SFET80此时实施为，当控制装置在操作阶段为了确定选择的配置而以预定的操作参数控制该装置时，第二 MOSFET 80在第二时间段之后被切换到接通状态中。该第二时间段可以与第一时间段相同，或者短于第一时间段或者大于第一时间段，在该时间段之后，第一 M0SFET75被切换到切断状态中。
[0096]该装置的次级侧设计如参照图8和图9描述的一样，可以在根据在此所描述的每个实施例的装置和方法中使用。第一 M0SFET、第二 MOSFET和在一定的时间段之后自动切换的相应的组件可以例如被集成在照明设备的操作装置中。
[0097]虽然参照附图对实施例进行了描述，但可以在其他实施例中实现修改。可以被调节为不同的电阻值的欧姆电阻可以设置在装置的次级侧上，但也可以使用相应的变化电阻(例如是可以进行用户定义调节的)，以便选择不同的配置用于装置的操作。
[0098]虽然半桥电路的支路中的峰值电流可以用于识别次级侧电阻，但其他测量参数也可以在初级侧检测到，以便识别次级侧电阻或者选择的配置。例如可以使用在半桥电路的支路中的电流平均值，以便在使用操作之前的操作阶段中来识别所选择的是哪种配置，例如，那个输出电流。
[0099]电感器和电容可以分别通过相应的电感器或电容元件，例如作为线圈或电容器来构成。然而还可以使得较小的电感器，例如谐振电路的电感器被构造成杂散电感器。类似地，较小的电容可以构造成杂散电容。
[0100]在实施例中借助具有半桥控制的示例性谐振转换器进行说明的DC/DC转换器也可以通过其他的时钟控制的转换器电路，例如隔离的反激式转换器、隔离推挽式转换器、隔离SEPIC转换器、隔离CUK转换器或者还通过非隔离转换器，如降压转换器、反激式转换器或者升压转换器来构成。这种DC/DC转换器基本上具有至少一个时钟控制开关和至少一个电感器，其中该电感器通过开关操作交替地磁化和去磁，其中在DC/DC转换器内通过控制装置来检测测量参数。该控制装置可以借助检测到的测量参数来识别通过该电阻被确定的配置，该测量参数取决于与DC/DC转换器的输出端相连的电阻。
[0101]本发明还涉及一种用于为照明设备3供电的装置，其中，该装置2可以进行配置，以用于不同的照明设备，其中可以通过在装置2的输出端处的电阻15来选取配置，并且该装置2包括具有至少一个开关21，22的DC/DC转换器和控制装置14，其中控制装置14被设置用于在操作阶段中以时钟控制的方式来切换至少一个开关21，22，以便根据在操作阶段过程中，识别通过电阻15确定的配置，并且用于在该装置2的另一操作阶段中根据被识别到的固定的配置进行控制。例如可以监测流经开关21或22的电流并且被计算为检测到的测量参数isns。还可以对其他测量参数(例如总线电压Vbus进行计算，附加地或者另选地作为检测到的测量参数。
[0102]根据实施例的装置可以被用作照明设备(例如LED变换器)的操作装置。
【权利要求】
1.一种用于为照明设备(3)供电的装置，其中，该装置(2)可以配置用于不同的照明设备，其中可以通过所述装置(2)的次级侧(8 ；70 ；90)上的电阻(15)来选择配置，并且其中所述装置⑵的初级侧(7)和所述次级侧(8 ；70 ；90)之间存在电位隔离，其中所述初级侧(7)具有至少一个开关(21，22)和一个控制装置(14)，其中所述控制装置(14)被设置用于在操作阶段中对至少一个开关(21，22)的时钟控制(质检注:此处的“时钟控制“也可以翻译成”节拍化的“，下同，请代理人确定)切换起作用，以便根据在操作阶段中在所述初级侧(7)上检测到的、取决于所述电阻(15)的测量参数(isns)来识别通过所述电阻(15)被确定的配置，以及用于在另一操作阶段中根据所识别的确定的配置来控制所述装置(2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置(2)被设置成使得在所述另一操作阶段中，所述电阻(15)自动从变压器(28，29)的次级线圈(29)退耦。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述次级侧(8;70;90)包括至少一个开关装置(36，37 ;75，80)，并且被设置成使得所述至少一个开关装置(36，37 ;75，80)的切换状态在所述操作阶段和所述另一操作阶段中是不同的。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述次级侧(8;70;90)包括至少一个电容器(73，78 ;93)，所述电容器与所述次级线圈(29)和至少一个开关装置(73 ;78，93)耦合，以便对所述至少一个开关装置(75，80)进行切换。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中所述次级侧(8；70 ；90)包括与所述电阻(15)耦合的第一开关装置(36 ；75)和与所述装置(2)的输出端(35)耦合的第二开关装置(37 ；80)，并且其中所述装置(2)被设置成使得所述第一开关装置(36 ；75)和所述第二开关装置(37 ；80)在从所述操作阶段过渡到所述另一操作阶段中时进行切换。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述控制装置(14)包括接头(41)，并且被设置成用于在操作阶段中为了识别通过所述电阻(15)确定的配置而对所述接头(41)处的输入信号(isns)进行处理，并且用于在另一操作阶段中为了执行至少一个控制或调节功能而对所述接头(41)处的输入信号(isns)进行处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述控制装置(14)设置成用于在所述另一操作阶段中根据所述接头(41)处的输入信号(isns)来识别故障状态，尤其是电流过载状态。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述装置(2)包括变压器(28，29)，并且所述控制装置(14)的所述接头(41)与所述变压器(28，29)的初级线圈(28)耦合。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述测量参数(isns)在操作阶段取决于所述初级线圈(28)中的电流，尤其是在操作阶段中取决于所述初级线圈(28)中的电流的峰值。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制装置(14)被设置成用于在所述操作阶段中根据预定的操作参数来对所述开关(21，22)进行时钟控制方式的切换，并且在所述另一操作阶段中根据取决于所识别的确定的配置的其他操作参数对所述开关(21，22)进行时钟控制方式的切换。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置(2)被实施为LED变换器，并且其中所述LED变换器的所述次级侧(8 ；70 ；90)上的所述电阻(15)可以被手动设定为多个不同的电阻值。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述电阻(15)可设定的每个电阻值与所述装置(2)的多个不同的输出电流中的一个输出电流和/或多个不同的输出电压中的一个输出电压和/或多个不同的输出功率中的一个输出功率相关联。
13.用于控制向照明设备(3)供电的装置(2)的方法，其中所述装置⑵在初级侧(7)和次级侧(8 ；70 ；90)之间具有电位隔离，并且其中所述次级侧(8 ；70 ；90)具有电阻(15)，以用于针对所述装置(2)的操作选取不同的配置，其中所述方法包括: 在操作阶段中检测所述初级侧(7)上的测量参数(isns)，其中所述测量参数(isns) 取决于所述次级侧(8 ；70 ；90)上的所述电阻(15)， 根据所述检测到的测量参数(isns)来识别通过所述电阻(15)所确定的用于操 作所述装置(2)的配置，以及 在另一操作阶段中根据所识别的确定的配置来控制所述装置(2)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电阻(15)在所述操作阶段结束时从变压器(28，29)的次级线圈(29)退耦，并且其中在另一操作阶段中才开始向所述照明设备(3)供电。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中控制装置(14)的接头(41)被供应输入信号(isns)，该输入信号在操作阶段中被计算以识别通过所述电阻(15)确定的配置，并且在所述另一操作阶段中被计算以用于至少一个控制或调节功能，尤其用于识别故障状态。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，该方法利用根据权利要求1至12中任一项所述的装置(2)来实现。
【文档编号】H05B33/08GK104255082SQ201380022151
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】C·瓦纳切 申请人:赤多尼科两合股份有限公司