用于驱动负载的驱动器制造技术

用于驱动负载(L)的驱动器(1)，驱动器具有BiFRED拓扑结构并且包括：‑第一输入端子(5)和第二输入端子(6)；‑用于连接负载的一对输出端子(9a、9b)；‑耦合至输入端子的BiFRED转换器，包括：‑耦合至第一输入端子(5)的第一电感器(L1)；与第一电感器串联连接的第一电容器(C1)；‑在第一电感器和第一电容器的互连点与第二输入端子(6)之间的可控开关(S1)；‑耦合在第一电容器和第二输入端子之间的第二电感器(L2)；‑用于控制可控开关(S1)的控制设备(20、30)；其中所述控制设备(20、30)包括：‑第一感测元件(21)，其用于感测通过所述开关(S1)的电流并且提供与所述电流成比例的第一输出信号，所述电流是第一电感器(L1)的充电电流和第一电容器(C1)的放电电流之和；‑用于提供基准信号的基准器件(24)；‑比较元件，其用于比较所述第一输出信号与所述基准信号，并且用于当所述第一输出信号等于或高于所述基准信号时，在可控开关的振荡的每一个转变中，将所述开关切换至非导通状态；‑连接在所述输出端子(9a、9b)之间的输出电容器(C2)；‑与所述输出电容器(C2)串联连接的第二二极管(D2)；‑第二感测元件(25)，其用于感测通过所述第二二极管(D2)的电流，并且用于当通过所述第二二极管(D2)的所述电流到达零时，提供用于将所述开关切换至导通状态的第二输出信号；其中所述第二感测元件(25)包括感应地耦合至所述第二电感器(L2)的感测电感器(25)，其中感测电感器(25)的一端连接至第二输入端子(6)并且感测电感器的相对端耦合至可控开关(S1)的控制端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及照明领域，具体涉及LED照明。本专利技术更具体地涉及用于LED灯的驱动器，但是该驱动器还可以用于其它类型的负载。
技术介绍
LED照明技术迅速地发展。特别地，LED变得以降低的价格可得。对于LED照明设备中的使用，存在提供低成本LED驱动器的一般期望。例如，通过减少部件数目可以实现降低成本，并且单级驱动器架构是优选的。另一方面，随着LED功率的增加，驱动器必须满足关于线路电流的失真的更加严格的需求。尽管在单级架构情况下，低线路电流失真是可行的，但是经常存在负载调节和线路调节、线路电流失真和输出波纹(颤动)以及对应缓冲器尺寸和成本之间的权衡。熟知的单级驱动器拓扑结构是BiFRED拓扑结构(升压型集成回扫整流器/能量存储DC/DC转换器)。图1是示意性地示出BiFRED转换器1的框图，BiFRED转换器1由市电2供电以用于驱动LED负载L。附图标记3指示整流器，附图标记4指示EMI过滤器。实际转换器包括第一二极管D1、第一电感器L1、存储电容器C1和第二电感器L2的串联布置，该串联布置连接在第一输入端子5和第二输入端子6之间。输入端子5和6被连接至过滤器4的输出。注意第一二极管D1和第一电感器L1的顺序可以是不同的。另外注意存储电容器C1和第二电感器L2的顺序可以是不同的。另外注意第一二极管D1的方向确定电流流动的方向，并且因此确定输入端子的互相的极性。为便利，第一输入端子5将被称作“高”输入端子，同时第二输入端子6将被称作“低”输入端子。附图标记A指示第一电感器L1与存储电容器C1和第二电感器L2的串联布置之间的节点。可控开关S1连接在节点A和低输入端子6之间。转换器1还包括并联连接至第二电感器L2的，第二二极管D2与输出电容器C2和LED负载L的并联布置的串联布置。附图标记9a和9b指示用于连接负载的输出端子。注意转换器还可以用于其它类型的负载。附图标记8指示用于开关S1的控制设备。该控制设备控制开关S1为导通(第一状态)或非导通(第二状态)的，并且以某个重复频率在这两个状态之间交替。基本操作如下。在第一状态期间，开关是导通的，并且经由开关S1，第一电感器L1从整流市电进行充电。第一电感器L1中的能量是磁能，该磁能与电感器电流成比例。电感器电流增加。在第二阶段期间，开关是非导通的，电感器电流继续流动，第一电感器L1放电并且存储电容器C1充电。第一电感器L1中的电流减小，同时存储电容器C1上的电压增大。从L1到C1的充电电流还部分地流动通过第二电感器L2并且部分地经由第二二极管D2以向LED供电以及对输出电容器C2充电。在第一阶段期间，经由开关S1，存储电容器C1也在第二电感器L2上放电。在第二阶段期间，第二电感器L2中储存的能量将用于对输出电容器C2充电以及向LED供电。图1B是示出由附图标记11指示的转换器的备选实施例的示意图。在该备选实施例中，第二电感器L2是变压器T1的原绕组，变压器T1具有副绕组L3，副绕组L3连接至第二二极管D2。使用这样的变压器的优点是，原绕组和副绕组可以互相隔离以提供输入和输出之间的绝缘，并且相应匝数可以具有高于1的比率以在输出处提供电压的增加，但是在其它方面，操作与以上所述相同。对于转换器的正确操作，从第一状态到第二状态以及从第二状态到第一状态的切换时刻的定时是重要的。控制设备可以在任意高频率处操作，但是考虑到充电电流是从整流市电得到的事实，负载中的电流可以具有等于市电频率的两倍的频率分量(波纹)。通常地，例如市电频率是50Hz(欧洲)或60Hz(美国)，并且因此LED光输出可以具有100Hz或120Hz的波纹频率。这是可观察的，并且因此期望波纹电流的幅度尽可能的低。另外，从市电抽取的功率必须是与负载L消耗的功率成比例的，并且这通过适配切换控制的占空比来实现，其中第一状态的相对持续时间的增加对应于功率的增加。在现有技术的单级PFCLED驱动器中的典型方法是，在DC/DC转换器的输出处，放置缓冲或100Hz/120Hz的颤动过滤，这是因为在转换器的输入处放置显著缓冲将会贬低功率因数以及增加线路电流失真。输出缓冲器通常包括大输出电容器C2，大输出电容器C2与LED的动态电阻形成时间常数。为改进LED功效，在过去十年中，LED制造者一致地减小LED的动态电阻，这使得输出缓冲器尺寸和成本显著增加。
技术实现思路
本专利技术目的为提供开关控制设备8的新设计，开关控制设备8可以使用小数目的相对简单的部件来构造，并且因此具有低成本，而同时充分地并且可靠地提供输出电流波纹减少、输出电流调节、线路电流调节以及线路电流成形的功能，以减小线路电流失真，并且还提供高功率因数。一方面中，本专利技术提供用于驱动负载的驱动器，该驱动器具有BiFRED拓扑结构并且包括：第一输入端子和第二输入端子；用于连接负载的一对输出端子；-耦合至输入端子的BiFRED转换器，包括：-第一电感器，其耦合至第一输入端子；-与第一电感器串联连接的第一电容器；-在第一电感器和第一电容器的互连点与第二输入端子之间的可控开关；-耦合在第一电容器和第二输入端子之间的第二电感器；-用于控制可控开关的控制设备；其中所述控制设备包括：-第一感测元件，其用于感测通过所述开关的电流并且提供与所述电流成比例的第一输出信号，所述电流是第一电感器的充电电流和第一电容器的放电电流之和；-用于提供基准信号的基准器件；-比较元件，其用于比较所述第一输出信号与所述基准信号，并且用于当所述第一输出信号等于或高于所述基准信号时，在可控开关的振荡的每一个转变中，将所述开关切换至非导通状态；该方面的优点是输出电流波纹被大幅减小。在一个优选实施例中，BiFRED转换器包括：第一二极管和第一电感器的第一串联布置，该第一串联布置具有连接至第一输入端子的一端并且具有连接至第一节点的相对第二端；第一电容器和第二电感器的第二串联布置，该第二串联布置具有连接至第二输入端子的一端并且具有连接至第一节点的相对第二端；连接在第一节点和第二输入端子之间的可控开关，其中当开关导通时，第一电感器由输入端子充电，并且第一电容器放电以对第二电感器充电，并且当开关不导通时，第一电感器放电以对第一电容器充电，并且所述开关适于振荡以用于转换功率；连接在所述输出端子之间的输出电容器；与所述输出电容器串联连接的第二二极管；其中第二二极管和输出电容器的串联布置与所述第二电感器并联连接，或与感应地耦合至所述第二电感器的第三电感器并联连接；以及所述控制设备还包括：-第二感测元件，其用于感测通过所述第二二极管的电流，并且用于当通过所述第二二极管的所述电流到达零时，提供用于将所述开关切换至导通状态的第二输出信号。该设计的驱动器具有包括相对简单和低成本控制电路的优点，该控制电路在不需要附加的隔离反馈回路的情况下提供高性能，并且保证该电路的输出部分总是在边界导通模式工作。在一个优选实施例中，所述第一电感器具有选择的感应率，以便在所述开关的非导通状态中，所述第一电感器中的电流在第二感测元件将所述开关切换至导通状态之前到达零。这保证了该电路的输入部分总是在非连续模式工作。在一个特殊实施例中，所述第二感测元件包括感应地耦合至所述第二电感器的感测电感器。这提供了实施第二感测元件的简单并且低成本的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动负载(L)的驱动器(1)，所述驱动器具有BiFRED拓扑结构并且包括：第一输入端子(5)和第二输入端子(6)；用于连接所述负载的一对输出端子(9a、9b)；耦合至输入端子的BiFRED转换器，包括：第一电感器(L1)，其耦合至第一输入端子(5)；第一电容器(C1)，其与所述第一电感器(L1)串联连接；可控开关(S1)，在所述第一电感器(L1)和所述第一电容器(C1)的互连点与所述第二输入端子(6)之间；第二电感器(L2)，耦合在所述第一电容器(C1)和所述第二输入端子(6)之间；控制设备(20、30)，用于控制所述可控开关(S1)；其中所述控制设备(20、30)包括：第一感测元件(21)，其用于感测通过所述开关(S1)的电流并且提供与所述电流成比例的第一输出信号，所述电流是所述第一电感器(L1)的充电电流以及所述第一电容器(C1)的放电电流之和；用于提供基准信号的基准器件(24)；比较元件，用于将所述第一输出信号与所述基准信号进行比较，并且用于当所述第一输出信号等于或高于所述基准信号时，在所述可控开关的振荡的每一个转变中，将所述开关切换至非导通状态；连接在所述输出端子(9a、9b)之间的输出电容器(C2)；与所述输出电容器(C2)串联连接的第二二极管(D2)；第二感测元件(25)，用于感测通过所述第二二极管(D2)的电流，并且用于当通过所述第二二极管(D2)的所述电流到达零时，提供用于将所述可控开关(S1)切换至导通状态的第二输出信号；其中所述第二感测元件(25)包括感应地耦合至所述第二电感器(L2)的感测电感器(25)，其中所述感测电感器(25)的一端连接至所述第二输入端子(6)并且所述感测电感器的相对端耦合至所述可控开关(S1)的控制端子。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 EP 14187630.0;2014.05.30 CN PCT/CN2014/1.一种用于驱动负载(L)的驱动器(1)，所述驱动器具有BiFRED拓扑结构并且包括：第一输入端子(5)和第二输入端子(6)；用于连接所述负载的一对输出端子(9a、9b)；耦合至输入端子的BiFRED转换器，包括：第一电感器(L1)，其耦合至第一输入端子(5)；第一电容器(C1)，其与所述第一电感器(L1)串联连接；可控开关(S1)，在所述第一电感器(L1)和所述第一电容器(C1)的互连点与所述第二输入端子(6)之间；第二电感器(L2)，耦合在所述第一电容器(C1)和所述第二输入端子(6)之间；控制设备(20、30)，用于控制所述可控开关(S1)；其中所述控制设备(20、30)包括：第一感测元件(21)，其用于感测通过所述开关(S1)的电流并且提供与所述电流成比例的第一输出信号，所述电流是所述第一电感器(L1)的充电电流以及所述第一电容器(C1)的放电电流之和；用于提供基准信号的基准器件(24)；比较元件，用于将所述第一输出信号与所述基准信号进行比较，并且用于当所述第一输出信号等于或高于所述基准信号时，在所述可控开关的振荡的每一个转变中，将所述开关切换至非导通状态；连接在所述输出端子(9a、9b)之间的输出电容器(C2)；与所述输出电容器(C2)串联连接的第二二极管(D2)；第二感测元件(25)，用于感测通过所述第二二极管(D2)的电流，并且用于当通过所述第二二极管(D2)的所述电流到达零时，提供用于将所述可控开关(S1)切换至导通状态的第二输出信号；其中所述第二感测元件(25)包括感应地耦合至所述第二电感器(L2)的感测电感器(25)，其中所述感测电感器(25)的一端连接至所述第二输入端子(6)并且所述感测电感器的相对端耦合至所述可控开关(S1)的控制端子。2.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述BiFRED转换器包括：第一二极管(D1)和所述第一电感器(L1)的第一串联布置，所述第一串联布置具有连接至所述第一输入端子(5)的一端并且具有连接至第一节点(A)的相对第二端；所述第一电容器(C1)和所述第二电感器(L2)的第二串联布置，所述第二串联布置具有连接至所述第二输入端子(6)的一端并且具有连接至所述第一节点(A)的相对第二端；所述可控开关(S1)连接在所述第一节点(A)和所述第二输入端子(6)之间，其中当所述开关导通时，所述第一电感器(L1)由所述输入端子充电，并且所述第一电容器(C1)放电以对所述第二电感器充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朵，D·J·A·克莱森斯，张辉，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL