用于固态光源的谐振驱动器制造技术

本发明专利技术提供一种驱动器电路、包括所述驱动器电路的固态光（SSL）源组件和驱动所述固态光源组件的方法。所述驱动器电路包括整流器（202）、逆变器（206）、变压器（208）、PFC电路（204）和频率控制装置（218）。所述整流器接收AC电压并且提供未经调节的DC电压。所述逆变器包括两个开关，并且接收相应的控制信号以操作这些开关，用以从未经调节的DC电压生成谐振AC信号。所述变压器包括被耦合到所述逆变器的初级绕组（210）、要通过输出级耦合到SSL源的次级绕组（214）和反馈绕组（212）。所述PFC电路响应于代表未经调节的DC电压和逆变器电流的信号来控制所述逆变器。响应于代表输出级电流和反馈绕组电流的信号，所述频率控制装置生成控制信号以控制所述逆变器的开关频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子设备，并且更特别地涉及用于固态光源的驱动器。
技术介绍
诸如发光二极管（LED）等等的高亮度固态光源的发展已经导致在各种照明应用和装置中使用这样的设备。通常，使用固态光源的灯或器具以与使用白炽光源或气体放电光源的灯或器具基本上不同的方式操作。在操作方面的主要差别是具有固态光源的照明装置在驱动电路系统（贯穿全文也被称作驱动器和/或驱动器电路和/或驱动器电路系统）上操作，所述驱动电路系统被设计以驱动所使用的特定类型的固态光源，诸如但不限于一个或多个高功率LED。用于使用固态光源的照明装置的驱动器电路系统通常将诸如120V/60Hz线输入的交流（AC）输入转换成稳定直流（DC）电压。这样的电路系统通常包括整流器或等效电路系统以及DC-DC转换器电路或等效电路系统。所述整流器接收所述AC输入并且提供未经调节的DC输出。所述DC-DC转换器电路从所述整流器接收所述未经调节的DC输出并且向所述固态光源提供稳定、经调节的DC输出。各种DC-DC转换器电路配置在本领域中是众所周知的。诸如但不限于降压转换器、升压转换器、降压升压转换器等等的某些类型的已知DC-DC转换器电路配置通常被归类为开关式调节器（switching regulator）。这些设备包括例如晶体管的开关，所述开关被选择性地操作以允许能量被存储在例如电感器的能量存储设备中，并且然后被转移到一个或多个滤波电容器。所述一个或多个滤波电容器向负载（即固体光源）提供相对平滑的DC输出电压并且在能量存储循环之间向所述负载提供基本上连续的能量。专利技术内容常规的开关式调节器配置在未经调节的DC电压和经调节的DC输出电压之间通常没有保护性隔离。在一些配置中，未经调节的DC电压可以是400伏特或更多。未经调节的DC电压如果被不注意地施加到负载则可能是危险的（即引起损坏或破坏）。此外，常规开关式调节器配置通常包括以导致小于最优功率因数的方式从AC功率源中的脉冲电流抽运。系统的功率因数被定义为流至负载的有效功率与视在功率的比，并且是在0和1之间的数（或被表达为百分比，例如0.5pf=50%pf）。有效功率是由负载所抽运的实际功率。视在功率是被施加到负载的电流和电压的积。对于具有单纯电阻性负载的系统，电压和电流波形是同相的，在每个循环中在相同时刻改变极性。这样的系统具有1.0的功率因数，其通常被称作“单位功率因数（unity power factor）”。在存在电抗性负载的地方，诸如在包括电容器、电感器或变压器的负载的情况下，在负载中的能量存储导致在电流和电压波形之间的时差。该所存储的能量返回至所述源并且在负载处不可用于做功。具有电抗性负载的系统经常具有小于单位功率因数。具有低功率因数的电路将比具有高功率因数的电路使用更高的电流以转移给定量的有效功率。此外，在典型固态光源驱动器电路中，在输出波纹电流与电容之间有设计折衷。高输出波纹电流可能在负载（即一个固态光源或多个源）中导致值得注意的闪变，这特别地对于旨在用于恒定照度的照明装置是不期望的后果。该波纹电流可以通过增大输出大容量电容（bulk capacitance）而被减少。然而，增大输出大容量电容导致减小的功率效率以及更大的成本，这两者也是不期望的。通常，此处所描述的实施例通过为基于固态光源的照明装置提供驱动器电路系统而克服上述问题，其中所述驱动器电路系统提供具有低电流波纹的恒定电流输出、减小的大容量电容、以及功率因数校正。所述照明装置可以是灯和/或器具和/或其组合。所述固态光源可以是单一源或多个源，并且可以包括一个或多个发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、聚合物发光二极管（PLED）等等，包括其各种组合。所述驱动器电路系统被配置为谐振驱动器并且可以此外被配置为半桥谐振驱动器。可以通过经由来自输出级的反馈来控制所述半桥逆变器的开关频率和通过维持逆变器开关上的零电压开关来增大功率效率。在实施例中，提供了驱动器电路。所述驱动器电路包括：被配置以接收AC输入电压并且提供未经调节的DC电压的整流器电路；具有第一开关和第二开关的逆变器电路，所述逆变器电路被配置以接收第一门极控制信号（gate control signal）和第二门极控制信号以分别断开和闭合所述第一开关和第二开关，用以从所述未经调节的DC电压生成谐振AC信号；变压器，其包括：被耦合到所述逆变器电路的初级绕组、被配置以通过输出级电路被耦合到固态光源的次级绕组和反馈绕组；功率因数校正电路，其被配置以响应于代表未经调节的DC电压的第一信号和代表通过逆变器电路的电流的第二信号而控制所述逆变器电路；和频率控制电路，其被配置以响应于代表通过输出级电路的电流的第三信号和代表通过反馈绕组的电流的第四信号来生成所述第一门极控制信号和第二门极控制信号以控制所述逆变器电路的开关频率。在相关实施例中，所述驱动器电路此外可以包括零电压开关（ZVS）电路，其被配置以调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时，使得所述第一开关和第二开关在标称零漏极至源极电压（nominally zero drain to source voltage）时闭合。在此外的相关实施例中，ZVS电路可以此外被配置以响应于代表通过初级绕组的电流的第五信号而调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时。在另一个相关实施例中，所述第三信号可以从输出级电路被光学耦合到频率控制电路。在又一个相关实施例中，所述频率控制电路可以被配置以调整逆变器电路的开关频率以减少输出级电路中的电流波纹。在又另一个相关实施例中，输出级电路中的电流可以响应于开关频率的减小而增大并且输出级电路中的电流可以响应于开关频率的增大而减小。在另一个实施例中，提供了驱动固态光源的方法。所述方法包括：接收AC输入电压；在整流器电路内将所接收的AC输入电压转换成未经调节的DC电压；在逆变器电路内从未经调节的DC电压生成谐振AC信号，其中生成包括：接收第一门极控制信号和第二门极控制信号；和基于所接收的第一门极控制信号和所接收的第二门极控制信号来分别断开和闭合逆变器电路的第一开关和第二开关；响应于代表未经调节的DC电压的第一信号和代表通过逆变器电路的电流的第二信号而控制在逆变器电路内谐振AC信号的生成；将所述谐振AC信号耦合到变压器的初级绕组和次级绕组，其中所述变压器被连接到所述逆变器电路；将所耦合的谐振AC信号转换成经调节的DC输出；和经由输出级电路输出经调节的DC输出以驱动固态光源。在相关实施例中，所述方法可以此外包括经由零电压开关（ZVS）电路来调整第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时，使得所述第一开关和第二开关在标称零漏极至源极电压时闭合。在此外的相关实施例中，所述方法可以此外包括经由所述ZVS电路来响应于代表通过初级绕组的电流的第五信号而调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时。在另一个相关实施例中，所述方法可以此外包括：响应于代表通过输出级电路的电流的第三信号和代表通过变压器的反馈绕组的电流的第四信号，在频率控制电路中生成第一门极控制信号和第二门极控制信号，以便控制逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动器电路，包括：整流器电路，其被配置以接收AC输入电压并且提供未经调节的DC电压；具有第一开关和第二开关的逆变器电路，所述逆变器电路被配置以接收第一门极控制信号和第二门极控制信号以分别断开和闭合所述第一开关和第二开关，用以从未经调节的DC电压生成谐振AC信号；变压器，其包括：     被耦合到所述逆变器电路的初级绕组；     被配置以通过输出级电路被耦合到固态光源的次级绕组；和     反馈绕组；功率因数校正电路，其被配置以响应于代表未经调节的DC电压的第一信号和代表通过逆变器电路的电流的第二信号来控制所述逆变器电路；和频率控制电路，其被配置以响应于代表通过输出级电路的电流的第三信号和代表通过反馈绕组的电流的第四信号来生成所述第一门极控制信号和第二门极控制信号，用以控制所述逆变器电路的开关频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.15 US 13/183,5431.一种驱动器电路，包括：
整流器电路，其被配置以接收AC输入电压并且提供未经调节的DC电压；
具有第一开关和第二开关的逆变器电路，所述逆变器电路被配置以接收第一门极控制信号和第二门极控制信号以分别断开和闭合所述第一开关和第二开关，用以从未经调节的DC电压生成谐振AC信号；
变压器，其包括：
     被耦合到所述逆变器电路的初级绕组；
     被配置以通过输出级电路被耦合到固态光源的次级绕组；和
     反馈绕组；
功率因数校正电路，其被配置以响应于代表未经调节的DC电压的第一信号和代表通过逆变器电路的电流的第二信号来控制所述逆变器电路；和
频率控制电路，其被配置以响应于代表通过输出级电路的电流的第三信号和代表通过反馈绕组的电流的第四信号来生成所述第一门极控制信号和第二门极控制信号，用以控制所述逆变器电路的开关频率。
2.根据权利要求1所述的驱动器电路，此外包括零电压开关（ZVS）电路，所述零电压开关（ZVS）电路被配置以调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时，使得所述第一开关和第二开关在标称零漏极至源极电压时闭合。
3.根据权利要求2所述的驱动器电路，其中所述ZVS电路此外被配置以响应于代表通过初级绕组的电流的第五信号来调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时。
4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第三信号从输出级电路被光学耦合到所述频率控制电路。
5.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述频率控制电路被配置以调整所述逆变器电路的开关频率以减少输出级电路中的电流波纹。
6.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中输出级电路中的电流响应于开关频率的减小而增大并且输出级电路中的电流响应于开关频率的增大而减小。
7.一种驱动固态光源的方法，包括：
接收AC输入电压；
在整流器电路内将所接收的AC输入电压转换成未经调节的DC电压；
在逆变器电路内从未经调节的DC电压生成谐振AC信号，其中生成包括：
     接收第一门极控制信号和第二门极控制信号；和
     基于所接收的第一门极控制信号和所接收的第二门极控制信号来分别断开和闭合逆变器电路的第一开关和第二开关；
响应于代表未经调节的DC电压的第一信号和代表通过逆变器电路的电流的第二信号而控制在逆变器电路内谐振AC信号的生成；
将所述谐振AC信号耦合到变压器的初级绕组和次级绕组，其中所述变压器被连接到所述逆变器电路；
将所耦合的谐振AC信号转换成经调节的DC输出；和
经由输出级电路输出经调节的DC输出以驱动固态光源。
8.根据权利要求7所述的方法，此外包括：
经由零电压开关（ZVS）电路来调整所述第一门极控制信号和第二门极控制信号的定时，使得所述第一开关和第二开关在标称零漏极至源极电压时闭合。
9....

【专利技术属性】
技术研发人员：V西米，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US