镇流器电路制造技术

本申请公开了一种适用于驱动LED或类似负载的镇流器电路，所述镇流器电路包括：初级开关模式转换器；用于测量在输入AC电源上的如用于对光水平进行调光的调制(诸如，切相)的装置；与负载串联定位的电流调节器；以及用于基于所测量的调制电平来控制开关模式控制器的操作的反馈控制器。如果检测到的调制电平导致镇流器以低于期望效率(深度调光)的效率工作，或者如果电流调节器两端的电压电平高于期望值，则反馈控制器适于中断开关模式转换器的正常切换。反馈控制器可具有用于在较低调制电平(浅调光)期间控制开关模式参数的进一步的反馈装置。该电路允许实现大的调光水平，而不在负载中生成可感知的光闪烁。

Ballast circuit

The invention discloses a suitable for driving LED or similar load ballast circuit, the ballast circuit includes a primary switch mode converter; for the measurement in the input AC power supply such as for modulation dimming the light level (such as cutting) device; and the current load series positioning regulator; and for the feedback controller to control the switch mode controller based on the measured modulation level of operation. If the modulation level detected in ballast to lower than expected efficiency (deep dimming) the efficiency of the work, or if the voltage level of the current regulator at both ends of the higher than expected value, the feedback controller is adapted to interrupt the normal switching switch mode converter. The feedback controller may have a further feedback device for controlling the switching mode parameters during a lower modulation level (dimming). The circuit allows for a large dimming level without generating a perceptible light flicker in the load.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通常用于驱动可变负载(诸如，可调光发光二极管(LED)照明布置)类型的镇流器和功率电路。更具体地，本专利技术涉及特别适用于供应负载(诸如LED，包括有机LED(OLED))的镇流器和驱动器，其具有减少可在调光过程期间发生的光学闪烁的装置。
技术介绍
LED照明开始成为低能耗照明的主流选择。为使LED技术在该领域中完全建立其凭证并且符合用户的当前期望，对于基于LED的照明系统来说，提供响应于由调光装置提供的“指令”或信号而对所发出的光强度进行调光的装置是非常有利的。根据照明系统的使用年限、目的和架构，此装置可采取几种形式中的一种。最常见的形式中的一种被称为相位调制方法，并且被应用于进入的AC电压。此过程包括在其正和负周期的一部分上的交替输入电压的中断，并且通常被称为“切相(phasecutting)”。中断程度表示为“切相角”-即期间输入电压为零的每个半周期的相位角。此过程基本上调制可用于镇流器或驱动器的RMS电压，镇流器或驱动器继而调制提供给光源的DC功率。因此，镇流器提供由调光器开关或滑动件提供的切相程度与光源的发光输出之间的传递函数。使用切相方法的调光器控制已经使用多年，并且最初被设计用于钨丝灯泡。因此，对于与替换的LED灯泡相关联的镇流器来说，能够与此类控制器一起工作是方便的。在LED照明中，作为半导体结器件的光源对高达非常高频率的电脉冲敏感。更具体地，从LED输出的光与流过它的电流直接相关。因此，LED对其敏感并且LED的光输出将响应于其进行改变的电脉冲为LED电流的任何变化。因此，如果LED电流波动，则光输出也出现波动。这是LED闪烁的基本原因。除此之外，供应到LED的电流的任何波动可在器件内引入额外的加热，从而减少其寿命。对于LED照明(从家庭照明和工业照明，到街道照明和标牌)，存在目前阻碍大规模技术应用的两个主要的性能缺陷。这些缺陷是寿命和闪烁。假定这两者均部分地与LED电流纹波相关，则期望开发出提供足够低水平的纹波的照明镇流器。然而，如稍后所解释，经常作为调光手段应用于LED的低频调制也可产生闪烁。在可调光LED照明的一般情况下，可存在两个主要的光度闪烁源。这些光度闪烁源中的第一个是在AC线路频率的二次谐波处的电流或电压的压调(tone)。该二次谐波的存在(在两倍的AC线路频率处)是由于进入干线的全波整流(通常使用二极管桥执行)而产生的。该波动(通常在100Hz到120Hz的频率范围内)如果未经滤波则将导致LED负载中的闪烁。用于从基于隔离拓扑的LED照明镇流器(诸如反激转换器)中过滤这种无益输出的最常见的方法是在镇流器的输出端处放置大值平滑电容器，其中所述电容器与LED负载并联。响应于正在通过LED负载提取DC电流的同时由镇流器向该电容器供应全波整流电流的事实，在该电容器两端产生电压纹波。在所有其他条件相等的情况下，该平滑电容器的值越高，在二次谐波频率处产生的电容器两端的电压纹波越低，并且因此，由此产生的LED负载中的电流纹波越低。然而，当使用该方法时，对电容的大小存在实际的限制。例如，如果LED照明镇流器与采用前沿切相的切相调光器结合使用，则镇流器输出端处的高电容值可导致调光器和/或镇流器的不稳定性。在LED调光的一般情况下可发生的第二闪烁源是出于调光的目的而使用脉冲宽度调制(PWM)。这包括通过本质上为时域选通的过程来导通和断开，或者几乎导通和断开LED电流，从而对导通状态电流进行采样。此过程通常引入闪烁机构，由此在PWM波形的频率处发生闪烁。在极端情况下，当断开状态电流为零时，闪烁具有100％的调制深度(通常称为“闪烁百分比”)。研究已经表明，观察者对此闪烁的敏感度与闪烁的频率密切相关，并且因此与PWM的频率密切相关。根据各种因素，包括其他光源的存在，已经确定，相当大比例的群体对由于LED灯闪烁而产生的频率高达至少1.25KHz，并且经常高达3KHz的频闪效应敏感。鉴于前述内容，出于最小化低频光度闪烁的目的，减小所述纹波电流，同时确保出于调光目的而施加到光的任何PWM处于高于至少1.25KHz，优选地高于3KHz的频率是有利的。参考图1和图2，可以示出在相位-可调光LED照明镇流器中产生纹波电流的过程。图1以示意形式示出可调光LED照明方案，其中，进入的AC干线电压Vac通过切相调光器(1)进行切相。参考LED负载电流(ILED)，在其通过以恒流模式操作的二极管桥(2)和反激转换器或类似的功率转换器电路(3)之后，全波整流电流被注入到输出电容器(4)和LED负载(5)的并联组合。图2示出进入所述并联组合的电流i(t)和其两端的电压v(t)的时域波形。电压波形施加在LED负载两端，LED负载继而通常包括一串串联连接的LED。相对容易理解的是，鉴于LED的低差分阻抗(即，电压与电流的变化率)，本身包含可感知的峰到峰纹波的任何此电压波形将在每个LED串中产生显著的电流纹波。此电流纹波继而将在由LED发射的光中导致闪烁。参考图1和图2，随着切相角φ在第一象限内增加(从0°到90°)，在干线的每个周期期间由功率转换器电路注入到电容器(4)中的电荷量减少。因此，如果在调光的第一阶段(从φ＝0到第一象限内的某个相位角)期间由负载(5)采取的电流保持恒定，则电容器(4)两端的峰到峰电压纹波(如图2中的粗线所示)将增加。这继而在不存在纹波抑制机构的情况下将引起LED负载中的电流纹波增加，并且因此使闪烁增加。这在镇流器在未切相(φ＝0)状态中表现出可感知的电流纹波的情况下提出了显著的挑战。该纹波在低角度切相期间的任何增加将加剧负载中的闪烁。这种情况的一种表现将在常规镇流器与具有未知或可变最小切相角的切相调光器结合使用的情况下出现。理想地，为提供平滑的电流调光分布(其中调光器的最小切相角被映射到镇流器的全开(未调光的)电流状态)，在未调光状态下的闪烁可在使用不同切相的调光器的安装之间变化。因此，为了便于自适应调光，由此可将镇流器的调光范围映射到调光器的切相范围上，镇流器应理想地包括一种机构，通过该机构，电流纹波至少在第一象限内的所有切相角φ的值处被抑制或充分减小。出于调光的目的，并且鉴于从LED输出的光与LED汲取的电流成比例，期望引入一种机构，经由该机构，通过LED负载的电流被良好地限定以用于任何给定的切相角，并且其中所述电流响应于切相角的增大而减小(被调光)。这可包括控制电路操作，其中切相角被转换成PWM信号(该PWM信号由全波整流输入电压触发，并且因此处于与全波整流输入电压相同的频率)。此方案在现有技术中是已知的，如Chu等人(美国专利No.8,193,738)所例示。这公开了LED电源或镇流器，其通过使用调制的电流控制单元与在干线变压器上的正向次级绕组一起，均减少了给定平滑电容的纹波电流，并且能够使用较大的平滑电容器。虽然该情况以及类似的方案代表纹波性能的显著改进并且因此代表闪烁性能的显著改进，但剩余纹波将仍产生可被相当大比例的观察者检测到的可感知的闪烁。此类方法的基本缺陷是它们在很大程度上继续依赖于电容器的平滑效果作为主要机构(通过该主要机构，纹波减少并且因此闪烁减少)。这尤其意味着虽然Chu等人的公开使平滑电容的值能够增大，但它保留了使用高输出电容值的电源所经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将整流的AC输入转换成驱动电流输出的镇流器，所述镇流器包括：初级开关模式转换器，被布置为向电容器提供电荷，所述转换器具有中断所述转换器的常规开关模式操作的中断装置，以及用于控制其内部脉宽调制参数的装置；电流调节器，在使用中与负载串联，所述调节器和所述负载与所述电容器并联；用于确定要被施加到所述驱动电流输出的功率调制的期望程度的装置监测系统，被布置为监测所述电流调节器两端的电压，以及中断反馈装置，用于向所述中断装置提供反馈信号，并且被布置为基于在所述电流调节器两端所监测的电压而中断所述初级开关模式转换器，其中所述中断反馈信号被布置为当要施加到驱动电流输出的调制程度达到给定阈值时中断所述初级开关模式转换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.18 GB 1414589.01.一种用于将整流的AC输入转换成驱动电流输出的镇流器，所述镇流器包括：初级开关模式转换器，被布置为向电容器提供电荷，所述转换器具有中断所述转换器的常规开关模式操作的中断装置，以及用于控制其内部脉宽调制参数的装置；电流调节器，在使用中与负载串联，所述调节器和所述负载与所述电容器并联；用于确定要被施加到所述驱动电流输出的功率调制的期望程度的装置监测系统，被布置为监测所述电流调节器两端的电压，以及中断反馈装置，用于向所述中断装置提供反馈信号，并且被布置为基于在所述电流调节器两端所监测的电压而中断所述初级开关模式转换器，其中所述中断反馈信号被布置为当要施加到驱动电流输出的调制程度达到给定阈值时中断所述初级开关模式转换器。2.根据权利要求1所述的镇流器，其中，通过施加到AC信号的功率调制来设置要施加到所述驱动电流输出的所期望的功率调制程度。3.根据权利要求1或2所述的镇流器，其中，所述中断反馈信号由控制电压生成系统产生，所述控制电压生成系统进一步被布置为产生浅模式反馈信号，所述浅模式反馈信号被布置为基于在所述电流调节器两端监测的电压来控制所述初级开关模式转换器的PWM开关参数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的镇流器，所述镇流器进一步包括负载调制器，用于基于施加到所述AC信号的调制程度来调制流过所述负载的所述电流。5.根据权利要求4所述的镇流器，其中，所述负载调制器为脉冲宽度调制器。6.根据权利要求5所述的镇流器，其中，所述中断反馈信号开始操作的所述阈值为当施加到所述负载调制器的PWM信号的占空比下降到50％和10％之间的水平时，并且更优选地当其下降到大约30％时。7.根据权利要求2至4中的任一项所述的镇流器，其中，所述控制电压生成系统被布置为向所述电流调节器提供模拟控制信号。8.根据上述权利要求中任一项所述的镇流器，其中，所述中断装置被布置为，当被馈送给适当的反馈信号时，切断所述初级转换器的所述常规开关模式操作。9.根据上述权利要求中任一项所述的镇流器，其中，所述中断反馈信号被调谐以试图将所述电流调节器两端的电压维持在预定的最小电压和最大电压之间，所述电压被选择为允许所述电流调节器将差分阻抗维持在高于预定最小值。10.根据上述权利要求中任一项所述的镇流器，其中，所述中断反馈信号采取在驻留于处理器内的软件内生成的逻辑反馈信号的形式，其中所述软件还生成用于所述初级开关模式转换器的PWM切换波形，并且其中所述PWM切换波形被所述中断反馈信号中断。11.根据上述权利要求中任一项所述的镇流器，其中所述电流调节器具有大于500Ω，并且更优选地大于1kΩ，甚至更优选地大于2kΩ的差分阻抗。12.根据上述权利要求中任一项所述的镇流器，其中，所述电流调节器具有在4V和4.5V之间，更优选地为大约4.2V的拐点电压。13.根据权利要求2至12中任一项所述的镇流器，其中，所述浅模式反馈信号被布置为根据施加到所述AC信号的所述调制来控制所述初级转换器的切换参数，以便使所述电流调节器两端的时间平均电压稳定。14.根据上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·查尔斯·班尼斯特，
申请(专利权)人：艾酷瑞克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB