具有谐振变换器的LED转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种LED转换器，其用于操作包括具有至少一个LED、优选具有多个LED的至少一个LED线路的负载。该LED转换器在初级侧具有接受直流电压的谐振变换器。该谐振变换器具有用两个交替计时开关构成的半桥，该半桥通过连接于该半桥的中点的串联/并联谐振回路提供用于该LED线路的供电电压。控制单元被设定为，为了调节通过该LED转换器被传输给LED线路的功率而在每个接通周期中作为反馈的实际值直接确定或间接确定经过该半桥的低电势的开关的电流的峰值，并且作为控制参数来调节该半桥的时钟，即频率和/或占空比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有谐振变换器的LED转换器本专利技术总体涉及发光二极管(LED)的操作，其中发光二极管不仅是指无机发光二极管，也是指有机发光二极管(OLED)。以下将有代表性地采用术语LED。已经知道了 LED的光射出或者说亮度与流过LED的电流相关。因此为了亮度调节(调光)，LED优选以一种模式来操作，在该模式中，流过LED的电流被调节。原则上已经知道了可以具有一个或多个串联的LED的LED线路从恒流电源接受电功率。也知道了为了实现调光而采用脉冲宽度调制(PWM)，从而能在PWM脉冲群接通持续时间内执行恒流控制。因此在调光时改变PWM信号的占空比。为了提供恒流电源的供电电压，例如可以使用有源计时PFC电路(功率因数修正电路)。最后，还要在LED操作中关注其它要求。例如通常要求在LED线路和PFC供电电压(一般是电网电压)之间的电隔离。这些要求例如由具有计时恒流电源的LED转换器提供，例如和从DE102010031239A1中知道的那样。该文献所述的计时恒流电源也能以逆向变换器形式形成。还公开了这样的LED转换器，其能给可变负载即LED线路上的各种数量可变的LED或者不同类型的LED通电。尤其是，因此优选采用例如逆向变换器，因为这种变换器可以相对灵活地调节，并且能借此对LED转换器所操作的负载的变化作出良好反应(例如由加入或去除LED和/或由温度变化而引起)。此外，例如可以在I至16之间改变LED数量。因此，LED转换器例如必须能够针对(唯一的)LED例如提供3伏输出电压，而它对于例如16个串联LED必须提供48伏输出电压。但尤其在采用逆向变换器时，由其传输的能量受到限制，因为元器件尤其是初级侧绕组不能被无限增大。逆向变换器的另一个问题是，在初级侧设置用于控制或调整逆向变换器的开关的控制电路。为了该控制电路能进行所述的控制或调整，一般进行从逆向变换器的次级侧至控制电路的测量信号反馈(Feedback)，在这里，为了保持电隔离而也必须电隔离地进行该反馈。为了做到这一点，例如采用光耦合器，它允许测量信号被以电隔离的方式进行反馈。但光耦合器的使用造成与电路总成本相比相对高的成本。而且，使用寿命还有光耦合器的暂时组成部分受到限制。而且很长时间以来，例如从荧光灯镇流器领域知道了谐振变换器(谐振变换器)。在那里，谐振变换器例如被用于产生荧光灯操作所需要的高电压。谐振变换器尤其是一种直流电压变换器，其为了传输能量而以振荡回路工作。谐振变换器此时将直流电压转换为单相或多相的交流电压，并且为了最佳操作而一般以近似恒定的负载工作。谐振变换器在恒定运行时(即在以恒定负载运行时)在谐振曲线的预定频率工作点工作。但不利的是，在负载因LED线路变化(LED串联电路中的不同的LED或不同数量的LED)而变化时，谐振曲线上的频率工作点也位移，进而该谐振变换器不再最佳工作。但这意味着不仅电压过高(电压增益)，即总线电压与输出电压之比改变，而且相位角φ (电流IL和电压vbus之间角度，如图1所示)改变。因此，可能出现反应区域，即由相位位移造成的无功电流的增大，此时谐振变换器的功率降低。因此，谐振变换器的频率工作点在采用例如16个LED时与只是用一个LED时相比更加接近谐振峰点，在只使用一个LED时该频率工作点强烈上移即离开谐振峰点。因而，以一个LED运行时的效率显著降低。因此，本专利技术提出以下任务，提供一种LED转换器，其设计成具有谐振变换器并且容许在负载变化时的灵活可变的操作。同时，应该省掉实现电隔离的信号反馈。本专利技术利用根据独立权利要求的装置、方法和集成电路来完成该任务。本专利技术的其它有利实施方式是从属权利要求的主题。因此，本专利技术提供一种LED转换器，该转换器用于操作具有至少一个LED、优选具有多个LED的至少一个LED线路中的负载，其中该LED转换器在初级侧包括供应有直流电压的谐振变换器，该谐振变换器具有形成有两个交替计时开关的半桥，所述半桥通过连接于其中点的串联/并联谐振回路提供用于该LED线路的供电电压，其中一个控制单元被设定为，为了控制通过LED转换器被传给LED线路的功率而在每个接通周期内作为反馈实际值参数直接或间接地确定经过该半桥的低电势开关的电流的峰值，并且作为控制参数调节该半桥的节拍、即频率和/或占空比。控制单元可以通过对测量电阻上的电压/电流进行采样来确定该峰值。控制单元可以存储分别通过采样所获得的较大的值，即瞬时峰值。控制单元可以将存储值同步化回退给该半桥的低电势开关的电路。控制单元可以在所测定的峰值达到阈值时识别次级侧的故障状态，尤其是短路。控制单元可以在识别故障状态时改变半桥的时钟频率和/或占空比，由此减小所传输的功率和/或可以断开该LED转换器。控制单元可以通过控制一个PFC电路的开关来调节供给该谐振变换器的直流电压。控制单元可以将用于供给该谐振变换器的直流电压的理论值传输给一个PFC电路。串联/并联谐振回路可以给一变压器供电，该变压器在其输出端在次级侧提供用于该LED线路的供电电压。在次级侧，优选在变压器输出端，可以设置二极管电路，其给存储电容器馈电，该存储电容器提供用于LED线路的供电电压。在另一方面，本专利技术提供一种用于操作LED转换器的方法，该LED转换器用于操作具有至少一个LED、优选具有多个LED的至少一个LED线路中的负载，其中该LED转换器在初级侧包括供应有直流电压的谐振变换器，该谐振变换器具有形成有两个交替计时开关的半桥，该半桥通过连接于其中点的串联/并联谐振回路提供用于该LED线路的供电电压，其中一个控制单元为了调整通过LED变换器传输给LED线路的功率而在每个接通周期内，作为低电势开关的反馈实际值参数而直接或间接确定经过该半桥的低电势的开关的电流的峰值，并且作为控制参数来调节该半桥的时钟，即频率和/或占空比。最后，本专利技术在又一方面中提供一种集成电路且优选是微型控制器和/或ASIC或者其组合，其被构造和/或编程以执行如上所述的方法。现在，也参照附图来描述本专利技术。其中:图1示意性示出了总线电压、LED电流和相位角之间的关系。图2示出了本专利技术的LED转换器的框图。图3示意性示出了本专利技术的LED转换器的一个实施例。图4示出了根据本专利技术通过控制单元来实施的启动顺序的流程图。图5示意性示出了在谐振变换器中的反馈值的采样和电网电压变化以及谐振变换器半桥的时钟频率之间的关系。图6示出了用于描述根据本专利技术通过控制单元来实施的运行时间控制/调整的流程图。图7示意性示出了用于确定反馈值的峰值的本专利技术方法。现在，首先参照图2来描述本专利技术，图2示出了用于本专利技术的LED转换器10的框图。本专利技术尤其通过如下方式来解决上述问题，即，在谐振曲线上的谐振变换器I的频率工作点被限制到一个区域，尤其是至少一侧受限的频率通道f；pt，在该区域内该谐振变换器的效率高。该频率通道f；pt优选在出厂时被预置在控制单元2内。因此根据一个实施例，在频率通道f_内可以实现谐振变换器I的工作频率的改变。就是说，谐振变换器I的工作频率或者说操作频率fsw不是完全固定不变的。由此，可以允许谐振变换器I充分自适应于LED线路6上的不同的负载(例如不同类型的和/或不同数量的LED)。为了实现谐振变换器I的自适应性，当频率工作点超出频率通道界限时，即当谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED转换器(10)，其用于操作具有至少一个LED、优选具有多个LED的至少一个LED线路(6)的负载，其中所述LED转换器(10)在初级侧包含供应有直流电压(Vbus)的谐振变换器(1)，所述谐振变换器具有由两个交替计时开关(S1,S2)构成的半桥，所述半桥通过连接于其中点的串联/并联谐振回路提供用于该LED线路(6)的供电电压，其中控制单元(2)被设定为，为了调节由所述LED转换器(10)传输给LED线路的功率而在每个接通周期中，作为反馈的实际值直接确定或间接确定经过所述半桥的低电势的开关(S1)的电流(Isense)的峰值(Max)，并且作为控制参数来调节所述半桥的时钟，即频率(fsw)和/或占空比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.23 DE 102011089873.51.一种LED转换器(10)，其用于操作具有至少一个LED、优选具有多个LED的至少一个LED线路(6)的负载，其中所述LED转换器(10)在初级侧包含供应有直流电压(Vbus)的谐振变换器(I)，所述谐振变换器具有由两个交替计时开关(S1，S2)构成的半桥，所述半桥通过连接于其中点的串联/并联谐振回路提供用于该LED线路(6)的供电电压，其中控制单元(2)被设定为，为了调节由所述LED转换器(10)传输给LED线路的功率而在每个接通周期中，作为反馈的实际值直接确定或间接确定经过所述半桥的低电势的开关(SI)的电流(Isense)的峰值(Max)，并且作为控制参数来调节所述半桥的时钟，即频率(fsw)和/或占空比。2.根据权利要求1所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，通过对在测量电阻上的电压(Vshunt)/电流(IsmJ进行采样来确定所述峰值(Max)，其中所述控制单元(2)被设定为，存储分别通过采样所测定的较高的值，即:瞬时峰值。3.根据权利要求1或2所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，与所述半桥的低电势的开关(SI)的电路同步地重置已存储的数值。4.根据前述权利要求中的任一项所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，在所测定的峰值(Max)达到阈值时识别次级侧的故障状态，尤其是短路。5.根据权利要求5所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，在识别故障状态时改变所述半桥的时钟频率(fsw)和/或占空比并由此减小所传输的功率和/或断开所述LED转换器(10)。6.根据前述权利要 求中的任一项所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，通过控制PFC电路(4)的开关来调节供给所述谐振变换器(I)的直流电压(Vbus)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，将用于供给所述谐振变换器⑴的直流电压(Vbus)的额定值(Vbus*)传输给PFC电路⑷。8.根据前述权利要求中的任一项所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，通过控制PFC电路(4)的开关来调节供给所述谐振变换器(I)的直流电压(Vbus)。9.根据前述权利要求中的任一项所述的LED转换器，其中，所述控制单元(2)被设定为，将用于供给所述谐振变换器⑴的直流电压(Vbus)...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华多·佩雷拉，
申请(专利权)人：赤多尼科两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT