驱动设备和驱动方法技术

提供了一种驱动设备(10)，用于驱动负载(22)、尤其用于驱动包括一个或多个LED的LED单元。驱动设备包括：用于将驱动设备连接至电源(16)的输入端(12，14)，以接收来自电源的可变输入电压(V10)；转换单元(25)，用于将输入电压(V10)转换为输出电压(V12)，包括谐振转换器(40)和开关单元(26)，其中开关单元适于将作为驱动电压(V16)的输入电压的斩波电压提供给谐振转换器；以及控制单元(34)，连接至开关单元，用于控制斩波电压的脉冲频率(fP)，其中，控制单元适于基于可变输入电压的测量值通过控制斩波电压的脉冲频率来控制从电源汲取的输入电流(I10)。

Driving apparatus and driving method

A drive device (10) for driving a load (22), in particular for driving a LED unit comprising one or more LED. The driving device comprises a driving device used to be connected to the power supply (16) input (12, 14), to receive a variable input voltage from the power conversion unit (V10); (25), for the input voltage (V10) into output voltage (V12), including resonant converter and switch (40) unit (26), wherein the switch unit is adapted as the driving voltage (V16) provides a chopper voltage input voltage to the resonant converter; and a control unit (34), connected to the switch unit, pulse frequency control for chopper voltage (fP), the control unit for measuring the variable value of the input voltage to control input the current drawn from the power supply through the pulse frequency control based on chopper voltage (I10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及驱动设备和对应的驱动方法，它们用于驱动负载，尤用于驱动包括一个或多个LED的LED单元。此外，本专利技术涉及包括一个或多个照明设备，具体为一个或多个LED的灯装置。
技术介绍
在驱动设备的领域中，尤其在LED驱动器的领域中，需要高功率因子和安全隔离输出。这些驱动器可以采用具有隔离输出级的PFC前端级，或者可以使用在高功率因子下进行操作并且可以采用第二非隔离功率级的隔离输入级。例如，在WO2012/085759A2中已知用于驱动LED的对应驱动设备。隔离PFC级通常形成为反激转换器，其可以提供需要用于对应PFC操作的高增益比，然而，反激转换器的功率密度和效率太低而不能用于要求微型和/或高效驱动器的应用，这主要是由于开关和整流器中的半导体损耗。此外，利用反激转换器设计可实现的最大功率主要由于来自变压器的实际极限而受到限制。还用于隔离PFC级的谐振转换器(如LC并联谐振转换器和LCL转换器)在接近谐振或处于谐振下进行操作时具有与输出电压成比例的输入电流，这原则上能够被用于PFC操作，然而，另外要求的隔离要求高达三个电磁部件，这导致低功率密度和高成本。此外，E类转换器提供高功率因子操作，然而，功率晶体管不得不抵抗远超典型的低成本设备的极限的电压应力。作为隔离输出级，由于高效率和小尺寸，谐振LLC转换器被广泛例如用于专业LED驱动器或者用于消费者或办公电子设备中的电源，然而，LLC转换器具有受限的增益比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的驱动设备，其用于驱动负载(例如，恒定电压负载或恒定电流负载)、尤其用于驱动可用于PFC操作的包括一个或多个LED并且具有高效率和小尺寸的LED单元。本专利技术的又一目的在于提供对应的改进驱动方法，其用于驱动负载(例如，恒定电压负载或恒定电流负载)、尤其用于驱动包括一个或多个LED的LED单元。此外，本专利技术的目的在于提供一种对应的灯装置。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于驱动负载的驱动设备，包括：-输入端，用于将驱动设备连接至电源，以接收来自电源的可变输入电压，-转换单元，用于将输入电压转换为输出电压，包括谐振转换器和开关单元，开关单元适于向谐振转换器提供输入电压的斩波电压作为驱动电压，以及-控制单元，连接至开关单元，用于控制斩波电压的脉冲频率，其中控制单元适于基于可变输入电压的测量值通过控制斩波电压的脉冲频率来控制从电源汲取的输入电流。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于驱动负载的驱动方法，包括以下步骤：-通过包括谐振转换器的转换单元将可变输入电压转换为输出电压，以用于为负载供电，其中，通过开关单元向谐振转换器提供输入电压的斩波电压作为驱动电压，以及-通过控制斩波电压的脉冲频率，基于从电源接收的可变输入电压的测量值来控制从电源汲取的输入电流。根据本专利技术的另一方面，提供了一种照明装置，其包括一个或多个照明设备(特别地为一个或多个LED)以及用于驱动照明设备的这种种类的驱动设备。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中进行限定。应该理解，所要求的方法具有与所请求保护的设备以及从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。本专利技术基于以下构思：利用具有高效率和小尺寸的谐振转换器(如LLC转换器)的优势，并且控制输入电流，使得可以进行PFC操作。由于谐振转换器的功率因子取决于谐振频率，所以由转换单元汲取的电流和对应的功率因子取决于提供给谐振转换器的驱动电压的频率。因此，由电磁转换单元汲取的电流和功率因子可以通过控制提供给谐振转换器的斩波电压的脉冲频率来控制，使得可以根据对应驱动设备的输入电压的测量值通过控制由转换单元汲取的电流来实现转换单元的PFC操作。从而，可以利用谐振转换器的优势并操作用作PFC级，使得可以实现具有高效率和小尺寸的PFC操作。在优选实施例中，可变输入电压的测量值是输入电压的相位，并且其中控制单元适于基于输入电压的相位控制输入电流。这使得可能将从电源汲取的输入电流设置为与输入电压同相，从而可以实现PFC操作和高功率因子。在优选实施例中，驱动设备还包括连接至输入端的整流器，用于将输入电压整流为整流电压并且用于将整流电压或整流输入电压提供给转换单元，并且其中斩波电压的包络对应于整流电压或输入电压的绝对值。这使得可能利用低技术努力来驱动谐振转换器，因为驱动电压对应于由开关单元斩波的整流输入电压。换句话说，整流输入电压被直接提供给开关单元，用于提供斩波电压作为驱动电压。因此，可以避免滤波电容器或升压转换器的使用。在又一优选实施例中，斩波电压具有对应于整流电压的半正弦包络。换句话说，斩波电压的峰值与输入电压的对应绝对值相同。这使得可能利用低技术努力直接将整流和斩波正弦输入电压(诸如市电电压)提供给谐振转换器。特别地，斩波电压是输入电压的单级或整流斩波电压。在优选实施例中，转换单元包括连接至谐振转换器的电磁变压器。这使得可能利用低技术努力实现与输入端的安全隔离。在优选实施例中，谐振转换器是LLC转换器。这使得可能利用低技术努力增加转换单元的效率并减小尺寸。在优选实施例中，控制单元适于基于谐振转换器的测量状态变量控制脉冲频率。这使得可能将谐振转换器用作自振荡谐振转换器，后者可以基于测量变量利用低技术努力来控制。在优选实施例中，谐振转换器的测量变量是转换单元的电磁变压器的电容器的电压。这使得可能进一步减小用于控制自振荡谐振转换器的技术努力。在优选实施例中，开关单元进一步基于为转换单元的电容器或电磁变压器的电压限定的阈值来控制。在优选实施例中，开关单元包括两个可控开关，用于将输入电压转换为斩波驱动电压，其中，可控开关之间的节点直接连接至谐振转换器以将斩波驱动电压直接提供给谐振转换器。这使得可能向谐振转换器提供基于输入电压的斩波驱动电压，其中，可以利用低技术努力来控制斩波电压的频率。在优选实施例中，开关单元形成为半桥。这使得可能减小技术努力并且提供针对过电压具有增加电阻的开关单元。在优选实施例中，控制单元连接至用于确定驱动设备的输出功率的测量单元，并且其中控制单元适于基于测量的输出功率来控制输入电流。这使得可能控制输出电压或电流。在优选实施例中，控制单元连接至用于测量电磁转换单元的输出电流的电流测量单元，并且其中控制单元适于通过控制脉冲频率来控制输出电流。这使得可能提供用于驱动负载的期望驱动电流并实现驱动设备的高功率因子。在优选实施例中，控制单元连接至用于测量电磁转换单元的输出电压的电压测量单元，并且其中控制单元适于通过控制脉冲频率来控制输出电压。这使得可能将输出电压控制为期望值并实现高功率因子。在优选实施例中，控制单元适于基于预定的期望值来控制作为控制变量的输出电流或输出电压。这使得可能利用低技术努力精确地将输出电流或输出电压设置为预定值。在优选实施例中，控制单元适于通过控制开关单元的切换频率来控制斩波电压的脉冲频率。这使得可能利用低技术努力将斩波电压提供给电磁转换单元。在优选实施例中，控制单元适于在输入电压的每个周期内，将输入电流控制为至少分段恒定的值。这使得可能减少用于控制输入电流的技术努力，其中，输入电流可以设置为与输入电压同相，并且仍然可以实现高功率因子。特别地，输入电流被控制为与输入电压同相的方形或梯形。在可替换实施例中，控制单元适于将输入电流控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动设备(10)，用于驱动负载(22)，尤其用于驱动包括一个或多个LED的LED单元，所述驱动设备包括：‑输入端(12，14)，用于将所述驱动设备连接至电源(16)，以接收来自所述电源的作为可变电压的输入电压(V10)，‑转换单元(25)，用于将所述输入电压(V10)转换为输出电压(V12)，包括谐振转换器(40)和开关单元(26)，其中所述开关单元适于向所述谐振转换器提供所述输入电压的斩波电压作为驱动电压(V16)，以及‑控制单元(34)，连接至所述开关单元，用于控制所述斩波电压的脉冲频率(fP)，其中所述控制单元适于基于可变输入电压的测量值，通过控制所述斩波电压的脉冲频率，来控制从所述电源汲取的输入电流(I10)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.07 EP 14180140.71.一种驱动设备(10)，用于驱动负载(22)，尤其用于驱动包括一个或多个LED的LED单元，所述驱动设备包括：-输入端(12，14)，用于将所述驱动设备连接至电源(16)，以接收来自所述电源的作为可变电压的输入电压(V10)，-转换单元(25)，用于将所述输入电压(V10)转换为输出电压(V12)，包括谐振转换器(40)和开关单元(26)，其中所述开关单元适于向所述谐振转换器提供所述输入电压的斩波电压作为驱动电压(V16)，以及-控制单元(34)，连接至所述开关单元，用于控制所述斩波电压的脉冲频率(fP)，其中所述控制单元适于基于可变输入电压的测量值，通过控制所述斩波电压的脉冲频率，来控制从所述电源汲取的输入电流(I10)。2.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述测量值是所述输入电压的相位，并且其中所述控制单元适于基于所述输入电压的相位控制所述输入电流。3.根据权利要求1所述的驱动设备，还包括连接至所述输入端的整流器(24)，用于将所述输入电压整流为整流电压(V14)，并且用于将所述整流电压提供给所述转换单元，并且其中所述斩波电压的包络对应于所述整流电压。4.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述转换单元包括连接至所述谐振转换器的电磁变压器。5.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述谐振转换器是LLC转换器。6.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述控制单元适于基于所述谐振转换器的测量变量(Vc)控制所述脉冲频率。7.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，所述开关单元包括两个可控开关(36，38)，用于将所述输入电压转换为所述斩波电压，其中，所述可控开关之间的节点直接连接至所述谐振转换器，以将所述斩波电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·埃尔弗里奇，D·L·约翰，
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