隔离驱动器制造技术

本发明专利技术描述了隔离驱动器(2)，其包括：被实现为向负载(3)提供电压和电流输出的转换器模块(21)；被实现为在驱动器(2)的操作期间监测电压和/或电流的反馈装置(22)；以及用于向转换器模块(21)提供转换器控制信号(C1、CF、VCON)的转换器控制器(1)，并且其中转换器控制器(1)包括：通过输入端子而被连接到反馈装置(22)的单个光耦合器(10)；以及连接到光耦合器(10)的输出端子的开关电路装置(11)，开关电路装置(11)包括被布置为生成转换器控制信号(CI、CF、VCON)的多个半导体开关(Q20、...、Q25、Q30、…、Q34)，转换器控制信号(CI、CF、VCON)用于当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时将驱动器(2)的转换器模块(21)置于低输出模式(MLO)。本发明专利技术还描述了包括这样的隔离驱动器(2)的LED照明装置(5)，该隔离驱动器(2)用于从市电电源(4)来驱动LED照明负载(3)。本发明专利技术还描述了用于隔离驱动器(2)的转换器控制器(1)和操作隔离驱动器(2)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔离驱动器
本专利技术描述了隔离驱动器、用于隔离驱动器的转换器控制器以及操作隔离驱动器的方法。
技术介绍
诸如灯、小家电等的低压设备需要用于将市电功率转换成适合于设备的电压和电流的电源或“驱动器”。例如，LED光源可以由将市电AC功率转换成处于适当电平的DC输出的电源来驱动。在没有采取保护措施的情况下，电路中某处的部件故障可能会导致某一时刻的过电压和/或电流，这可能会存在火灾危险或者可能使用户冒着受电击的风险。因此，这样的驱动器通常被构造以使得初级侧(连接到市电)与次级侧(连接到负载)隔离或分离。这样的隔离驱动器也被称为市电分离驱动器。为了确保安全，隔离驱动器或电源必须确保输出电压和电流电平不超过一定的阈值。例如，美国保险商实验室标准UL1310针对用于室内和室外使用的2类功率单元。为了获得UL13102类认证，电源或驱动器必须确保：其输出电压从不超过60V，其输出电流从不超过2.5A；并且其输出功率从不超过100W。这些要求在电源或驱动器操作期间必须始终被满足，即使整体电路的部件发生了故障。因此，这样的电源或驱动器的制造商通常包括将驱动器的次级侧与初级侧隔离的某种保护电路。然而，现有技术的解决方案通常是复杂的并且需要很多部件，从而增加了电源产品的设计工作和成本。此外，一些故障情况可能检测不到，并且驱动器不能被认为完全符合。作为现有技术的示例，本领域技术人员可以参考US8,520,415或EP2284980或US2014/0328427。因此，本专利技术的目的是提供一种更经济的方式，以确保上述类型的隔离驱动器的输出在操作期间始终保持在安全水平内。专利技术内容本专利技术的目的通过权利要求1的隔离驱动器；通过权利要求11的转换器控制器；以及通过权利要求13的操作隔离驱动器的方法来实现。根据本专利技术的隔离驱动器包括：转换器模块，被实现为向负载提供电压和电流输出；反馈装置，被实现为在驱动器的操作期间监测电压和/或电流；以及转换器控制器，用于向转换器模块提供转换器控制信号，并且其中转换器控制器包括：单个光耦合器，通过一对输入端子而被连接到反馈装置，其中光耦合器的输出晶体管不导通以用于指示故障状态；以及开关电路装置，被连接到光耦合器的一对输出端子，该开关电路装置包括被布置为生成转换器控制信号的多个半导体开关，转换器控制信号用于当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时将驱动器的转换器模块置于低输出模式。根据本专利技术的隔离驱动器的一个优点在于：只要光耦合器输出电压“健康”，转换器控制信号就会使转换器保持在正常模式中操作，但是确保当在包括驱动器和负载的整体装置中的某处存在故障时，转换器模块会被置于低输出模式。“低输出模式”应当被理解为如下的操作模式，即，在该操作模式中输出电压和/或电流低于其在正常操作模式期间的电平。由于可以仅使用单个光耦合器和几个半导体开关来实现这种安全措施，因此根据本专利技术的隔离驱动器可以被非常经济地构造。根据本专利技术，一种用于隔离驱动器的转换器控制器包括：单个光耦合器，包括用于连接到隔离驱动器的反馈装置的输入端子，其中光耦合器的输出晶体管不导通以用于指示故障状态；以及开关电路装置，被连接到光耦合器的输出端子，该开关电路装置包括被布置为生成转换器控制信号的多个半导体开关，转换器控制信号用于当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时将驱动器的转换器模块置于低输出模式。根据本专利技术的转换器控制器的一个优点在于：其可以以各种驱动器类型来实现，以不管哪个部件发生故障，都会确保初级侧与次级侧之间的安全隔离。与常规的隔离保护电路相比，根据本专利技术的转换器控制器可以以更直接的方式且使用更少数目的部件来实现。由于根据本专利技术的转换器控制器通过确保当整体装置中的某处存在故障时转换器模块被置于安全的低输出模式来实现保护功能，所以术语“转换器控制器”和“保护电路”在下文中可以可互换地使用。隔离驱动器具有向负载提供电压和电流输出的转换器模块，根据本专利技术，一种操作该隔离驱动器的方法包括以下步骤：提供来自反馈装置的反馈信号，以在隔离驱动器的操作期间监测电压和/或电流；以及通过光耦合器向控制转换器模块的开关装置传送上述反馈信号；提供反馈信号，该反馈信号使得光耦合器的输出晶体管不导通，以用于指示故障状态；以及当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时，将驱动器的转换器模块置于低输出模式。根据本专利技术的方法的一个优点在于：转换器控制器或保护电路始终确保驱动器的输出处的电压和/或电流不超过允许的电平，并且以简单且成本高效的方式实现这种保护。从属权利要求和以下描述公开了本专利技术的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样适用于另一权利要求类别。在下文中，在不以任何方式限制本专利技术的情况下，可以假设转换器模块是用于向负载提供电压和电流的开关模式电源(SMPS)。转换器模块可以被实现为半桥式转换器、反激式转换器等。优选地，根据本专利技术的隔离驱动器被实现为其输出电压和电流从不超过上文提到的限制的UL2类驱动器。术语“隔离驱动器”和“市电分离驱动器”在下文中可以可互换地使用。隔离驱动器的反馈装置的目的是在操作期间监测电压和/或电流。优选地，反馈装置被布置在隔离驱动器的次级侧中，并且转换器控制器被布置在驱动器的初级侧中。在这一优选的布置中，在反馈装置、转换器控制器与转换器模块之间建立了控制回路，由此光耦合器有效地确保了驱动器的初级侧与次级侧之间的电流隔离(galvanicisolation)。如上文所指示，故障状态可能由整体装置中任何地方的任何部件的故障引起。故障状态将导致驱动器中某一时刻不正常地高或低的电压。反馈装置可以检测到这一点，并且在光耦合器输入端子处施加合适的电压电平。例如，在正常操作期间，到光耦合器的一个输入端子的反馈信号可以是“低”的，而另一端子被永久地钳位为“高”，使得电流流过光耦合器二极管，从而允许光耦合器晶体管导通。在驱动器的次级侧中、转换器模块中或负载中的电气故障期间，故障状态将被反馈装置检测到，并且被转换为在光耦合器输入端子处的“高”电压电平，使得二极管不再导通。以这种方式，反馈装置将“故障信息”转发到转换器控制器单元。转换器控制器单元将通过将转换器置于低输出操作模式来响应故障状态。于是，次级侧继续将反馈信号保持在其故障电平处，使得故障状态被有效“锁存”。即使故障本身具有瞬态性质，这种状态也将持续，直到驱动器从市电断开并且重新启动。永久性故障将阻止驱动器离开安全的“低输出”操作模式；然而，如果故障具有非永久的性质，或者如果故障的原因被去除，则驱动器可以在重新启动之后恢复正常操作。由于各种原因，电路中的电压和/或电流有时可能短暂偏离其“正确”电平，然后返回到该正确电平。这样的小毛刺(glitch)可能在任何时候出现，而不一定与故障相关联，例如作为电磁干扰(EMI)的结果。为了避免在发生这样的毛刺的情况下禁用转换器模块，即，为了避免在发生这样的毛刺的情况下将转换器模块置于低输出操作模式，开关电路装置优选地包括延迟电路部分，该延迟电路部分被实现为将故障状态响应延迟预定义的持续时间。以这种方式，只有真正的故障才将触发故障响应。存在将光耦合器连接在驱动器的初级侧与次级侧之间的各种方式。如上文所指示的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离驱动器(2)，包括：转换器模块(21)，被实现为向负载(3)提供电压和电流输出；反馈装置(22)，被实现为在所述驱动器(2)的操作期间监测电压和/或电流；以及转换器控制器(1)，用于向所述转换器模块(21)提供转换器控制信号(CI、CF、VCON)，并且其中所述转换器控制器(1)包括：‑单个光耦合器(10)，通过输入端子而被连接到所述反馈装置(22)，其中所述光耦合器的输出晶体管不导通以用于指示故障状态；以及‑开关电路装置(11)，被连接到所述光耦合器(10)的输出端子，所述开关电路装置(11)包括被布置为生成转换器控制信号(CI、CF、VCON)的多个半导体开关(Q20、...、Q25、Q30、…、Q34)，所述转换器控制信号(CI、CF、VCON)用于当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时将所述驱动器(2)的所述转换器模块(21)置于低输出模式(MLO)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 EP 15161585.31.一种隔离驱动器(2)，包括：转换器模块(21)，被实现为向负载(3)提供电压和电流输出；反馈装置(22)，被实现为在所述驱动器(2)的操作期间监测电压和/或电流；以及转换器控制器(1)，用于向所述转换器模块(21)提供转换器控制信号(CI、CF、VCON)，并且其中所述转换器控制器(1)包括：-单个光耦合器(10)，通过输入端子而被连接到所述反馈装置(22)，其中所述光耦合器的输出晶体管不导通以用于指示故障状态；以及-开关电路装置(11)，被连接到所述光耦合器(10)的输出端子，所述开关电路装置(11)包括被布置为生成转换器控制信号(CI、CF、VCON)的多个半导体开关(Q20、...、Q25、Q30、…、Q34)，所述转换器控制信号(CI、CF、VCON)用于当跨光耦合器输出端子的电压指示故障状态时将所述驱动器(2)的所述转换器模块(21)置于低输出模式(MLO)。2.根据权利要求1所述的隔离驱动器，其中所述反馈装置(22)被布置在所述隔离驱动器(2)的次级侧(SS)中，并且所述转换器控制器(1)被布置在所述隔离驱动器(2)的初级侧(PS)中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的隔离驱动器，其中所述开关电路装置(11)被实现为响应于故障状态而锁存转换器控制信号(CI、CF、VCON)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的隔离驱动器，其中所述开关电路装置(11)包括延迟元件(Cdelay)，所述延迟元件(Cdelay)被实现为将故障状态响应延迟预定义的持续时间(tdelay)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的隔离驱动器，其中所述光耦合器(10)被连接到所述反馈装置(22)，使得所述光耦合器(10)的第一输出端子在正常操作期间处于低电位并且在故障状态期间处于高电位。6.根据前述权利要求中的任一项所述的隔离驱动器，其中所述转换器模块(21)包括集成电路，并且所述开关电路装置(11)被实现为生成用于连接到所述集成电路的对应引脚的转换器控制信号(CI、CF、VCON)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的隔离驱动器，其中转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·C·范布德格拉文，
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