有源电容器电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在驱动负载(22)的驱动器器件中使用的有源电容器电路(40)，该负载(22)特别是包括一个或多个LED(23)的LED单元。进一步，本发明专利技术涉及包括这种有源电容器电路的驱动器器件。所提出的有源电容器电路包括：耦合端子(41、42)，用于提供驱动被耦合在所述耦合端子(41、42)之间的负载的驱动电压(vD)和/或驱动电流(iD)；输出功率级(50)，被耦合在所述耦合端子(41、42)之间，以用于将所述周期性电流(iA)转换为所述驱动电流(iD)；低频电容器(46)，被耦合在所述输出功率级(50)的电容器输出端子(48)和耦合端子(42)之间；和控制单元(60)，用于通过使用从驱动电压(vD)、跨所述低频电容器(46)的电容器电压(vC)和/或通过所述低频电容器(46)的电容器电流(iC)的反馈获得的控制信号(Sd)，来控制所述输出功率级(50)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源电容器电路
本专利技术涉及供用于驱动负载的驱动器器件中使用的有源电容器电路，该负载特别是包括一个或多个LED的LED单元。本专利技术还涉及用于驱动负载的驱动器器件。更进一步，本专利技术涉及灯装置。
技术介绍
在用于诸如改装灯的离线应用的LED驱动器领域中，需要解决方案应对高效率、大功率密度、长寿命、高功率因子和低成本，以及其他相关特征。尽管实际上全部现有解决方案折中一个或其他要求，但是必须的是，所提出的驱动电路将市电功率适当地调节到LED所需要的形式，而同时维持符合现在和将来的功率市电规范。至关重要的是，当功率因子被维持在某一限值以上时确保可察觉光闪烁不超过最大值(优选地为零)。进一步，在离线转换器中，来自功率市电的能量通常需要与被供给电压波形同步地汲取，以便实现高功率因子和低谐波失真。具有独立的预调节器级的功率转换器架构通常被用于最佳地完成这个任务，而未折中将被供给给负载的能量的恰当形式。通常，两个串联连接的功率级被用于获得高功率因子，而在整个市电周期(或供给周期，即市电电压或供给电压的周期)保持输出功率恒定。在这些架构中，第一级对市电电流整形，并且第二级执行到负载的功率转换。尽管如此，出于与复杂性和成本有关的原因，简化的动力系解决方案通常已知被采用为单级，其中可以实质地不并入两个级的任一级。由于这个简化，上述要求可以大大地折中和/或转换器性能被极大地降低，特别是在尺寸、可靠性和寿命方面。后者主要归因于当将确保恒定输出功率传送时，对使用与负载并联的大型低频存储电容器的需要。单级解决方案在文献中普遍。在RobertErickson和MichaelMadigan的标题为“Designofasimplehigh-power-factorrectifierbasedontheflybackconverter”，IEEEProceedingsoftheAppliedPowerElectronicsConferencesandExpositions，1990，pp.792-801的著作中给出了一个参考示例。在两级和单级方法之间的半途的中间解决方案是具有积分预调节器的单级转换器。这些解决方案能够以减少的部件计数和大功率密度，而同时保持符合负载和功率市电要求为特征。具有单个功率转换器级的其他实施例借助集成在不连续传导模式中操作的升压转换器而允许高功率因子(HPF)。这些转换器事实上结合了上述的两个功率转换级。典型地，即使使用大滤波电容器，用于驱动诸如包括一个或多个LED的LED单元的负载的驱动器器件的高功率因子操作也产生强的100Hz输出电流波纹。这些滤波器在与具有陡峭的IV(电流对电压)特性(也称作“二极管特性”)的LED负载并联应用时，几乎无效。从电动汽车和光伏系统已知，负载和电容器之间的dc/dc转换器改善了(超)电容器的运用。Q.Hu和R.Zane的“A0.9PFLEDDriverwithSmallLEDCurrentRippleBasedonSeries-inputDigitally-controlledConverter”，ProceedingoftheAPEC2010，pp.2314-2320描述了使用双向降压转换器作为第二功率级的两级LED驱动器，其将120Hz电容器连接到LED负载，而该LED负载也被连接到第一功率级的输出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个用于驱动器器件中的有源电容器电路，该驱动器器件用于驱动特别是包括一个或多个LED的LED单元的负载，这避免了使用如通常与离线驱动的LED负载并联采用的甚至更加大型的电解电容器，并且即便在现代功率LED的低动态电阻下这实质上也不会产生100/120Hz的波纹/闪烁(例如＜1％)。本专利技术的另一目的是提供用于驱动负载的驱动器器件和灯装置。根据本专利技术的第一方面，存在有源电容器电路，其包括耦合端子，用于提供驱动被耦合在所述耦合端子之间的负载的驱动电压和/或驱动电流，输出功率级，被耦合在所述耦合端子之间，以用于将所述周期电流转换为所述驱动电流，低频电容器，被耦合在所述输出功率级的电容器输出端子和耦合端子之间，和控制单元，用于通过利用从驱动电压、跨所述低频电容器的电容器电压和/或通过所述低频电容器的电容器电流的反馈获得的控制信号，来控制所述输出功率级。在本专利技术的另一方面中，提供了一种驱动器器件，其包括功率输入端子，用于从外部电源接收周期性电源电压，输入转换器级，被耦合到所述功率输入端子，以用于将所述周期电源电压转换为所述驱动电压并且用于在转换器输出端子处输出中间电流，和根据本专利技术的有源电容器电路，其被耦合到所述输入转换器级的所述转换器输出端子。在本专利技术的再一方面中，提供了一种灯装置，其包括灯组件，包括一个或多个发光单元，特别是包括一个或多个LED的LED单元，和所提出的驱动器器件，用于驱动所述灯组件。在从属权利要求中限定本专利技术的优选实施例。应当理解，所要求权利的驱动器器件和所要求权利的灯装置具有如从属权利要求中所限定的和作为所要求权利的有源电容器电路的类似和/或一致的优选实施例。所提出的有源电容器电路表示模块，其与负载(例如，一个或多个LED或LED封装)并联耦合或者被集成到该负载中，并且小电容器被连接于该模块，该小电容器也可能被集成到该负载中。相反，在大多数现有技术方法中，功率级被级联设置。进一步，所提出的有源电容器电路能够被认为是独立、非常紧凑、高阶低通滤波器元件(即，有效地从负载去除第一级的全部AC分量)。然而，在一个实施例中，可以通过光谱的一些波段，由此使得能够进行某些水平的负载调制。根据上面所引用的Q.Hu和R.Zane公开的驱动器，第一级和第二级两者都与负载并联。所提出的有源电容器电路关于现有技术的优势在于所提出的有源电容器电路能够独立工作，即像无源滤波器电路一样，但性能显著提高。这种工作便于模块化、集成化、和即插即用的用途，比如现有输出滤波器电路的轻易更换。进一步，既不需要测量负载电流或其他功率级电流，又不需要到任何功率级的信号连接。优选地，根据本专利技术提供了一个或多个反馈回路，特别是两个级联反馈回路，用于控制所述电容器电流和/或电容器电压。特别地，根据优选实施例，所述控制单元包括第一反馈回路，其用于控制所述电容器电流跟随参考电容器电流。优选地，所述控制单元被配置为通过高通滤波所述驱动电压并将高通滤波的驱动电压放大驱动电压放大因子，而从所述驱动电压确定所述参考电容器电流。更进一步，在实施例中，所述控制单元被配置为根据被耦合在所述耦合端子之间的所述负载的动态电阻的电压降，而确定所述驱动电压放大因子。假设，有源电容器电路在用于驱动一个或多个LED的驱动器器件中使用，那么根据LED技术(也被称作驱动电流)，LED可以被认为是由理想电压源和串联电阻组成的，后者被称作动态电阻。为了依据所述负载的动态电阻的电压降确定驱动电压放大因子，因此意味着该控制能够以某种方式，或者通过预定值(硬件或软件)或者自动地(自适应地)或者不通过任何方式，而适应于LED。根据另一个实施例，所述控制单元包括第二反馈回路，其用于控制所述电容器电压围绕参考电容器电压摆动。优选地，所述控制单元被配置为关于所述低频电容器的额定电压确定所述参考电容器电压。为了有效地过滤大部分或全部市电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在驱动负载(22)的驱动器器件中使用的有源电容器电路(40)，所述负载(22)特别是包括一个或多个LED(23)的LED单元，所述有源电容器电路包括：耦合端子(41、42)，用于提供驱动被耦合在所述耦合端子(41、42)之间的负载(22)的驱动电压(vD)和/或驱动电流(iD)，输出功率级(50)，被耦合在所述耦合端子(41、42)之间，以便将所述周期性电流(iA)转换为所述驱动电流(iD)，低频电容器(46)，被耦合在所述输出功率级(50)的电容器输出端子(48)和耦合端子(42)之间，以及控制单元(60)，用于通过使用从所述驱动电压(vD)、跨所述低频电容器(46)的电容器电压(vC)和/或通过所述低频电容器(46)的电容器电流(iC)的反馈获得的控制信号(Sd)，来控制所述输出功率级(50)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 US 61/541,3431.一种用于在驱动负载(22)的驱动器器件中使用的有源电容器电路(40)，所述有源电容器电路包括：耦合端子(41、42)，用于提供驱动被耦合在所述耦合端子(41、42)之间的负载(22)的驱动电压(vD)和驱动电流(iD)，输出功率级(50)，被耦合在所述耦合端子(41、42)之间，以便将周期性电流(iA)转换为所述驱动电流(iD)，低频电容器(46)，被耦合在所述输出功率级(50)的电容器输出端子(48)和所述耦合端子(42)之间，其中所述输出功率级(50)适于通过所述电容器输出端子(48)对所述低频电容器(46)进行充电，以及控制单元(60)，用于通过使用从所述驱动电压(vD)、和/或跨所述低频电容器(46)的电容器电压(vC)和/或通过所述低频电容器(46)的电容器电流(iC)的反馈获得的控制信号(Sd)，来控制所述输出功率级(50)。2.根据权利要求1所述的有源电容器电路(40)，用于所述驱动器器件以驱动作为所述负载的、包括一个或多个LED(23)的LED单元。3.根据权利要求1所述的有源电容器电路(40)，其中，所述控制单元(60b)包括第一反馈回路(61)，其用于控制所述电容器电流(iC)跟随参考电容器电流(iCref)。4.根据权利要求3所述的有源电容器电路(40)，其中，所述控制单元(60b)被配置为通过对所述驱动电压(vD)进行高通滤波并将所述高通滤波的驱动电压放大驱动电压放大因子，从所述驱动电压(vD)确定所述参考电容器电流(iCref)。5.根据权利要求4所述的有源电容器电路(40)，其中，所述控制单元(60b)被配置为根据将被耦合在所述耦合端子之间的所述负载的动态电阻的电压降，来确定所述驱动电压放大因子。6.根据权利要求3所述的有源电容器电路(40)，其中，所述控制单元(60b)还包括第二反馈回路(66)，其用于控制所述电容器电压(vC)围绕参考电容器电压(vCmean_ref)摆动。7.根据权利要求6所述的有源电容器电路(40)，其中，所述控制单元(60b)被配置为关于所述低频电容器(46)的额定电压确定所述参考电容器电压(vCmean_ref)。8.根据权利要求6所述的有源电容器电路(40)，其中，所述第一反馈回路(61)和所述第二反馈回路(66)级联，从而所述第一反馈回路(61)形成内部回路，以导出内部控制信号(Sd)，并且所述第二反馈回路(66)形成外部回路，以导出外部控制信号，其中通过高通滤波所述驱动电压(vD)、将所述高通滤波的驱动电压放大驱动电压放大因子、以及从经放大的高通滤波驱动电压减去所述外部控制信号，而从所述驱动电压(vD)确定所述参考电容器电流(iCref)。9.根据权利要求3所述的有源电容器电路(40)，其中所述控制单元(60c)被配置为在用于控制所述电容器电流(iC)的所述第一反馈回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·埃尔费瑞驰，T·洛佩斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL