调光器接口电路、固态照明设备及其驱动器、及相关方法技术

调光器接口电路、固态照明设备及其驱动器、及相关方法。具体涉及固态照明控制。接口电路包括：电压转换器，其提供转换器输出电压，且具有电感组件和电荷存储器，电荷存储器被可控地耦合成接收来自电感组件的电荷，将亮度控制电压转换成转换器输出电压；以及控制电路，包括：用于接收亮度控制电压的电压电平指示的输入；用于接收转换器输出电压的电压电平指示的输入；用于将接收到的亮度控制电压电平指示与接收到的转换器输出电压电平指示相比较的比较电路；以及用于检测亮度控制信号变换的变换检测器，该变换用于打开固态发光设备，其中控制电路被配置成依照亮度控制电压的第一个周期中的变换时间处接收的电平指示的比较来控制电压转换器。

【技术实现步骤摘要】
调光器接口电路、固态照明设备及其驱动器、及相关方法
本专利技术主要涉及固态照明控制，尤其涉及调光器接口电路、固态照明设备驱动器以及用于减小针对固态照明设备的驱动信号的振荡的方法。
技术介绍
当前，用高质量的LED灯替代白炽灯泡的需求非常旺盛。然而，虽然LED灯的能效得到广泛推崇，但是当前的LED灯同样存在很多缺陷，驱动器件在这其中产生了一定影响：-光质量差——虽然选择LED及其光学设计在此方面是非常适当的，但是驱动器电子器件限制了(i)可见闪烁，(ii)不可见闪烁，和/或(iii)调光性能。通常情况下，其光质量经常被认为是不如白炽灯的，在使用典型AC调光器控制的时候尤为如此。-成本高——质量好的替换LED灯的成本约为￡20，这对消费者来说是一个显著的抑制因素。虽然材料清单的主要部分由LED芯片和光学及机械部分构成，但是这些电子器件目前还是过于昂贵。-寿命令人失望——用于解释LED灯的高要价的主要论据在于其持久性是数倍于白炽灯的。该论据源于LED芯片自身所具有的超长寿命。然而，与LED相比，一些驱动器电子部件的寿命往往会相对较短。特别地，寿命超长的电解电容器——尤其是额定电压很高(～450V)的电容器——要么无法得到，要么非常昂贵，和/或-功率因数差——对电力质量的关注促使采纳了关于LED灯的最小功率因数的法规，例如EC1194/2012。由此可以有效地避免使用在初级(输入)侧的大型高压电容器中存储了可观能量的驱动器电路，而在很多功率因数差的电源和充电器中都会用到该电容器。以前在开发白炽灯、尤其是可调光的紧凑型白炽灯的过程中已经遇到过这其中的很多缺陷。然而，由于LED与白炽灯的驱动需求存在差异，因此还有一些缺陷尚函待解决。至于与AC调光器一起使用时的LED灯的性能，应该指出的是，大多数的现有调光控制器是为白炽灯设计的。LED灯呈现给调光器电路的负载与白炽灯呈现的负载有着很大的差异。需要特别注意的是通过基于三端双向可控硅的电路来使用前沿调相的最广为流行的调光器类型。关于这个方面，在将LED灯与调相调光器相结合的时候，以下现象值得关注：LED的可见脉冲、来自LED灯泡的听觉噪声、LED不会完全打开、在调光器关闭时打开LED、和/或三端双向可控硅接通时的大的浪涌电流，由此可能损坏三端双向可控硅以及LED驱动器。由此，有必要对固态驱动器电路、尤其是LED驱动进行改进，该改进涉及到了光质量、成本、功率因数和/或寿命等等，作为示例，该改进具体针对的是振荡。在这里参考了以下公开，以便用于理解本专利技术：Randet等人在PowerElectronicsSpecialistsConference(PESC)2007发表的Issues,ModelsandSolutionsforTriac-ModulatedPhaseDimmingofLEDLamps；US6,043,611(Philips)；US5,559,395(Philips)；美国专利申请11/445,473，公开号为US7,567,445；美国专利申请12/405,618，公开号为US7,944,722；以及美国专利申请12/752,611，公开号为US8,446,746。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，所提供的是一种用于控制固态发光设备的亮度的调光器接口电路，该接口电路具有一个用于接收来自调光器电路的亮度控制电压的输入，并且包括：电压转换器，用于提供转换器输出电压并且具有电感组件和电荷存储器，该电荷存储器被可控地耦合成接收来自电感组件的电荷，由此将亮度控制电压转换成转换器输出电压；以及控制电路，包括：用于接收亮度控制电压的电压电平指示的输入；用于接收转换器输出电压的电压电平指示的输入；用于将所述接收到的亮度控制电压电平指示与所述接收到的转换器输出电压电平指示相比较的比较电路；以及用于检测亮度控制信号变换的变换检测器，所述变换用于打开所述固态发光设备，其中该控制电路被配置成在亮度控制电压的第一个周期中依照对在所述变换时接收的所述电平指示的所述比较来控制电压转换器，从而在晚于所述周期的第二个周期，处于所述变换时间的亮度控制电压与转换器输出电压之间的差值与第一个周期中处于该变换时间的所述差值相比更接近于目标电压差值。非常有利的是，当调光器接口电路上的负载包括驱动固态发光设备(例如OLED之类的LED)的开关模式电源(SMPS)时，如果亮度控制电压发生变换，那么可以通过这种趋近于目标差值的控制来减小或者防止SMPS中的电抗组件和/或调光器中的电抗组件的谐振所造成的振荡，由此在一个实施例中有效地箝位/调整了转换器输出电压。这样做可以减小或者防止非预期地关闭此类调光器的三端双向可控硅。由此可以改进LED控制，例如减小SMPS和/或LED的闪烁和/或延长其寿命。作为示例，这种用于趋近于目标差值的控制可以包括：在确定亮度控制电压与转换器输出电压之间的差值大于目标差值的时候，增大已存储的定时器输入参数，和/或在确定亮度控制电压与转换器输出电压之间的差值小于目标差值的时候，减小已存储的定时器输入参数。然后，通过使用已存储的参数，可以在下一次此类变换之后控制与输入亮度控制电压相对的转换器输出电压的电压升压程度，优选地，所述已存储的参数确定了在变换之后执行多长时间的升压转换器切换。优选地，亮度控制电压(在具体实施方式中，其也被称为(输入)电源)被箝位到电荷存储器(Cboost)。在一个实施例中，其中进一步提供了调光器接口电路，包括：电压箝位电路(例如二极管Dsurge)，用于将亮度控制电压箝位到转换器输出电压以及将接收自输入的电流传导到电荷存储器，以便接收亮度控制电压。这种箝位处理有可能会增强对于如上所述的调光器和/或SMPS组件的谐振所导致的振荡的衰减。更进一步，在这里有可能提供调光器接口电路，其中比较电路被配置成通过执行所述比较来指示在第一个周期中的变换时间接收的电平指示之间的差值，以及该控制电路被配置成依照所指示的差值来执行转换器控制。更进一步，在这里有可能提供调光器接口电路，该控制电路被配置成在亮度控制电压的所述周期中控制从电感组件递送到电荷存储器的电荷量，由此执行所述转换器输出电压控制。该处理可以通过调整用于将输出电压升压的转换器工作时长来实现，例如对转换器开关Qboost的工作时长进行调整。已存储的定时器参数可以依照在每一个所述变换上测得的所述差值来调整，以便允许定时器控制此类切换的持续时间。此外还可以提供调光器接口电路，包括一个用于提供所述可控耦合的开关，该控制电路被配置成通过控制所述开关的至少一个切换周期(通-断，反之亦然)来控制电荷量，作为示例，所述控制包括确定允许将电荷递送至电荷存储器的一个或多个切换周期的数量，和/或一个或多个这样的周期或是其任何组合的频率或占空比。所述可控耦合可以包括一个开关(例如QBoost)，该开关的打开/闭合状态可以确定是否有电流流到电荷存储器(例如Cboost)。更进一步，在这里有可能提供调光器接口电路，其中控制电路被配置成对开关的多个切换周期进行控制，以便控制电荷存储器从电感组件接收的平均电流，由此控制所述电荷量。该处理可以通过转换器切换的脉冲宽度调制(PWM)和/或脉冲频率调制(PFM)来实现。通过控制三端双向可控硅消耗的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制固态发光设备的亮度的调光器接口电路，该接口电路具有一个用于接收来自调光器电路的亮度控制电压的输入，并且包括：电压转换器，用于提供转换器输出电压并且具有电感组件和电荷存储器，该电荷存储器被可控地耦合成接收来自电感组件的电荷，由此将亮度控制电压转换成转换器输出电压；以及控制电路，包括：用于接收亮度控制电压的电压电平指示的输入；用于接收转换器输出电压的电压电平指示的输入；用于将所述接收到的亮度控制电压电平指示与所述接收到的转换器输出电压电平指示相比较的比较电路；以及用于检测亮度控制信号变换的变换检测器，所述变换用于打开所述固态发光设备，其中该控制电路被配置成在亮度控制电压的第一个周期中依照对在所述变换时接收的所述电平指示的所述比较来控制电压转换器，由此，在晚于所述周期的第二个周期，处于所述变换时间的亮度控制电压与转换器输出电压之间的差值与第一个周期中处于该变换时间的所述差值相比更接近于目标电压差值。

【技术特征摘要】
2013.08.01 US 61/861,0471.一种用于控制固态发光设备的亮度的调光器接口电路，该调光器接口电路具有一个用于接收来自调光器电路的亮度控制电压的输入，并且包括：电压转换器，用于提供转换器输出电压并且具有电感组件和电荷存储器，该电荷存储器被可控地耦合成接收来自电感组件的电荷，由此将亮度控制电压转换成转换器输出电压；以及控制电路，包括：用于接收亮度控制电压的电压电平指示的输入；用于接收转换器输出电压的电压电平指示的输入；用于将接收到的亮度控制电压电平指示与接收到的转换器输出电压电平指示相比较的比较电路；以及用于检测亮度控制信号的变换的变换检测器，所述变换用于打开所述固态发光设备，其中该控制电路被配置成依照在亮度控制电压的第一个周期中的变换时间处接收的亮度控制电压电平指示与转换器输出电压电平指示的所述比较的结果来控制电压转换器，由此，在后面的第二个周期中的变换时间处的亮度控制电压与转换器输出电压之间的差值与第一个周期中的变换时间处的差值相比更接近于目标电压差值。2.权利要求1的调光器接口电路，包括：电压箝位电路，用于将亮度控制电压箝位到转换器输出电压以及将接收自输入的电流传导到电荷存储器，以便接收亮度控制电压。3.权利要求1或2的调光器接口电路，其中所述比较电路被配置成通过执行所述比较来指示在第一个周期中的变换时间处接收的电平指示之间的差值，以及所述控制电路被配置成依照所指示的差值来执行转换器控制。4.权利要求1或2的调光器接口电路，其中所述控制电路被配置成在亮度控制电压的周期中控制从电感组件递送到电荷存储器的电荷量，由此执行转换器输出电压控制。5.权利要求4的调光器接口电路，包括：用于提供可控耦合的开关，所述控制电路被配置成控制所述开关的至少一个切换周期，由此控制所述电荷量。6.权利要求5的调光器接口电路，所述控制电路被配置成对所述开关的多个切换周期进行控制，以便控制电荷存储器从电感组件接收的平均电流，由此控制所述电荷量。7.权利要求4的调光器接口电路，所述变换检测器被配置成触发向电荷存储器递送电荷的处理。8.权利要求4的调光器接口电路，被配置成控制电荷递送的持续时间，由此对所述电荷量进行控制。9.权利要求8的调光器接口电路，包括：被配置成在经过该持续时间时结束电荷递送的定时电路，该定时电路被配置成基于亮度控制电压来指示电源电流的零交叉点，并且对从所述零交叉点开始的持续时间进行计时。10.权利要求4的调光器接口电路，被配置成对电荷递送进行控制，以使整个亮度控制电压的峰值在所述电荷递送的持续时间段内。11.权利要求4的调光器接口电路，被配置成向电荷存储器递送第一平均电流，之后递送较低的第二平均电流，由此递送所述电荷量。12.权利要求1或2的调光器接口电路，被配置成对转换器输出电压的峰值电压进行控制，由此执行转换器输出电压控制。13.权利要求1或2的调光器接口电路，其中电荷存储器包括非电解质电容器。14.权利要求1或2的调光器接口电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼斯·杰克布斯·约翰内斯·沃纳，
申请(专利权)人：剑桥半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB