用于断续导电模式的PFC模块制造技术

本发明专利技术涉及一种智能PFC模块，其具有有源时钟PFC电路和控制单元，该控制单元以断续导电模式控制该有源时钟PFC电路。本发明专利技术还涉及一种具有这种智能PFC模块和用于操作LED段的至少一个变换器级的系统、具有这种PFC模块的照明装置、以及用于操作这种PFC模块和系统的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于断续导电模式的PFC模块
本专利技术涉及PFC模块，该PFC模块具有有源时钟PFC电路和控制单元，该控制单元以断续导电模式(Discontinousconductionmode)控制该有源时钟PFC电路，还涉及具有这种智能PFC模块和用于操作例如LED段的至少一个变换器级的系统、具有这种PFC模块的照明装置以及用于操作这种PFC模块和系统的系统和方法。
技术介绍
从现有技术中已知具有至少一个有源时钟开关的有源时钟PFC电路(功率因数修正电路)和通过控制单元来控制或调整这种PFC电路。这样的电路在用于灯具(例如具有一个或更多个LED的LED段)的操作装置中用于将供应的直流电压(DC电压)或交流电压(AC电压)转换至一定电压水平。同时，有源时钟PFC电路被用来当AC电压(例如电网交流电压)被供给PFC电路时以近似为1的功率因数(PowerFactor)呈现给用户。为了做到这一点，有源时钟PFC电路且尤其是有源时钟PFC电路的至少一个开关如此通过控制单元被控制或调整，即，所耗电流就像AC电压那样具有正弦时间曲线。由此可以减小供电网中的谐波电流，该谐波电流在PFC电路所耗用的电流的非正弦时间曲线情况下将会出现。就是说，控制单元控制或时钟控制所述有源时钟PFC电路的至少一个开关，从而使PFC电路所耗用的电流适应于正弦包络曲线，以便电流呈现与提供给PFC电路的AC电压的正弦时间曲线相对应的正弦时间曲线。存在各种不同的已知操作模式，控制单元可以以这些操作模式来操作PFC电路，例如非断续电流模式或非断续导电模式(CCM)、断续电流模式或断续导电模式(DCM)以及临界模式(BorderlineMode)。临界模式的特点是，当流过有源时钟PFC电路的线圈的电流降到零安培(0A)时，有源时钟PFC电路的至少一个开关被接通。这有以下缺点，必须测量流经线圈的电流的过零并将其提供给控制单元。与此不同，在断续导电模式下，以固定频率控制所述至少一个开关，即在固定周期或时间段之后接通所述至少一个开关，其中，在每个开关周期中存在无电流流经线圈的无用时间。关于有源时钟PFC电路和利用这种电路的功率因数修正的现有技术例如可以从以下出版物中得到：-美国专利5,777,866，-美国专利申请US2009/0141524A1，以及-国际专利申请WO2011/009717A2和WO2007/121944A2。PFC电路在用于灯具(例如LED)的操作装置中通常只形成第一变换器级。因此，通常将PFC电路与用于操作灯具的至少一个另外的变换器级相连接，其利用PFC电路的输出电压VBUS进行供电。所述至少一个变换器级于是是恒定电流源或恒定电压源，其在LED负载的情况下产生用于操作LED负载的相应的LED电流或相应的电压。所述至少一个变换器级可以是有源时钟电流源或线性电流源，其由自身的控制单元进行控制。为了保证适应于变化的输入电压条件或负载条件地操作PFC电路和至少一个变换器级，控制单元必须使这两个电路相互协调。现在，本专利技术的任务是提供一种智能PFC模块，该智能PFC模块具有有源时钟PFC电路以及作为控制单元的集成电路，其中该有源时钟PFC电路通过该集成电路以断续导电模式进行操作或控制。另外，本专利技术的任务是提供一种系统，该系统具有这样的智能PFC模块和连接于PFC模块的PFC电路的用于操作具有一个或更多个LED的LED段的至少一个另外的变换器级，其中，所述至少一个变换器级也通过该PFC模块的集成电路或集成控制电路进行控制。根据本专利技术，所述任务通过独立权利要求的特征来完成。从属权利要求以特别有利的方式改进本专利技术的中心构思。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种PFC模块，其具有：-具有至少一个受控开关的有源时钟PFC电路，和-作为控制单元的集成电路(优选微控制器)，其按断续导电模式以固定操作频率控制该有源时钟PFC电路的至少一个开关，其中该集成控制电路根据有源时钟PFC电路的输入电压的幅度来调整所述至少一个开关的接通时间(tON)，并且针对输入电压的半波内的至少两个连续的开关周期使该接通时间(tON)保持恒定。此外，根据本专利技术，所述集成电路可以根据有源时钟PFC电路的输出电压来调整所述至少一个开关的接通时间(tON)，使得该PFC电路的输出电压的实际值与额定值相对应。此外，根据本专利技术，所述集成控制电路可以具有至少一个输入引脚，其中该集成控制电路可以通过所述至少一个输入引脚来检测所述PFC电路的输入电压和输出电压。此外，根据本专利技术，所述集成控制电路可以具有至少两个输入引脚，其中该集成控制电路可以通过所述至少两个输入引脚中的第一输入引脚检测PFC电路的输入电压，并且通过所述至少两个输入引脚中的第二输入引脚检测PFC电路的输出电压。此外，根据本专利技术，可以直接或间接地将具有包括一个或更多个LED的LED段的负载电路连接至所述有源时钟PFC电路，其中所述集成电路可以适应用于基于负载电路的至少一个反馈变量来控制所述有源时钟PFC电路和/或所述负载电路。另外，根据本专利技术，所述集成电路可以适应用于以低于PFC电路输入电压的半波频率的频率改变PFC电路的操作频率，以适应于改变的输入电压条件和/或负载条件。此外，根据本专利技术，所述有源时钟PFC电路的输入电压可以是经整流的交流电压(优选是网络电压)。上述的这些可选特征可以根据本专利技术任意组合，以便得到根据本专利技术的PFC模块。根据本专利技术的第二方面，提供一种系统，该系统具有PFC模块(优选是如上所述的根据本专利技术的PFC模块)，该PFC模块具有包括至少一个第一开关的有源时钟PFC电路和集成电路(优选是微控制器)。根据本专利技术的系统还包括至少一个变换器级，所述至少一个变换器级具有用于操作包括一个或更多个LED的LED段的至少一个第二开关，其中，所述至少一个变换器级被直接或间接连接至所述PFC电路。在根据本专利技术的系统中，所述集成电路以断续导电模式控制所述有源时钟PFC电路的至少一个第一开关，其中所述集成电路根据输入电压条件和/或负载条件控制所述有源时钟PFC电路和所述至少一个变换器级，并且所述集成电路控制所述至少一个变换器级的所述至少一个第二开关以调节通过所述LED段输出的光功率。此外，在根据本专利技术的系统中，所述集成控制电路可以控制所述至少一个变换器级的时钟电元件组和/或非时钟电元件组。此外，在根据本专利技术的系统中，所述至少一个变换器级可以是用于操作LED段的时钟电流源或者用于操作LED段的非时钟电流源。此外，在根据本专利技术的系统中，所述集成控制电路可以检测来自所述至少一个变换器级的至少一个第一反馈变量和/或来自可由所述至少一个变换器级操作的LED段的至少一个第二反馈变量。另外，在根据本专利技术的系统中，所述集成控制电路可以根据有源时钟PFC电路的输入电压、所述至少一个第一反馈变量和/或所述至少一个第二反馈变量来控制所述有源时钟PFC电路(优选有源时钟PFC电路的操作频率)和所述至少一个变换器级。另外，在根据本专利技术的系统中，所述有源时钟PFC电路的输出电压可以对应于所述至少一个变换器级的输入电压，其中所述集成控制电路可以根据所述有源时钟PFC电路的输入电压、所述至少一个第一反馈变量和/或所述至少一个第二反馈变量来控制所述有源时钟PFC电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PFC模块(102)，该PFC模块(102)构造成具有：‑有源时钟PFC电路(104)，所述有源时钟PFC电路(104)具有至少一个受控开关(S1)，以及‑作为控制单元的集成电路(103)，所述集成电路(103)优选是微控制器，所述集成电路(103)按断续导电模式以固定的操作频率来控制所述有源时钟PFC电路(104)的所述至少一个开关(S1)，其中，所述集成控制电路(103)根据所述有源时钟PFC电路(104)的输入电压(VIN)的幅度来调节所述至少一个开关(S1)的接通时间(tON)并且针对所述输入电压(VIN)的半波内的至少两个连续的开关周期使所述接通时间(tON)保持恒定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.15 DE 102015217629.01.一种PFC模块(102)，该PFC模块(102)构造成具有：-有源时钟PFC电路(104)，所述有源时钟PFC电路(104)具有至少一个受控开关(S1)，以及-作为控制单元的集成电路(103)，所述集成电路(103)优选是微控制器，所述集成电路(103)按断续导电模式以固定的操作频率来控制所述有源时钟PFC电路(104)的所述至少一个开关(S1)，其中，所述集成控制电路(103)根据所述有源时钟PFC电路(104)的输入电压(VIN)的幅度来调节所述至少一个开关(S1)的接通时间(tON)并且针对所述输入电压(VIN)的半波内的至少两个连续的开关周期使所述接通时间(tON)保持恒定。2.根据权利要求1所述的PFC模块，其中，所述集成电路根据所述有源时钟PFC电路的输出电压来调节所述至少一个开关的所述接通时间(tON)，以使得所述PFC电路的所述输出电压的实际值对应于额定值。3.根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块，-其中，所述集成控制电路具有至少一个输入引脚，并且-其中，所述集成控制电路通过所述至少一个输入引脚来检测所述PFC电路的所述输入电压和所述输出电压。4.根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块，-其中，所述集成控制电路具有至少两个输入引脚，并且-其中，所述集成控制电路通过所述至少两个输入引脚中的第一输入引脚来检测所述PFC电路的所述输入电压，并且通过所述至少两个输入引脚中的第二输入引脚来检测所述PFC电路的所述输出电压。5.根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块，-其中，具有包括一个或更多个LED的LED段的负载电路能够直接或间接地连接至所述有源时钟PFC电路，并且-其中，所述集成电路适于基于来自所述负载电路的至少一个反馈变量来控制所述有源时钟PFC电路和/或所述负载电路。6.根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块，-其中，所述集成电路适于作为对改变的输入电压条件和/或负载条件的适应以低于所述PFC电路的所述输入电压的半波频率的频率来改变所述PFC电路的所述操作频率。7.根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块，-其中，所述有源时钟PFC电路的所述输入电压是经整流的交流电压，优选是网络电压。8.一种系统(101)，该系统(101)具有：-PFC模块(102)，优选是根据前述权利要求中任一项所述的PFC模块(102)，所述PFC模块(102)具有包括至少一个第一开关(S1)的有源时钟PFC电路(104)和集成电路(103)，所述集成电路(103)优选是微控制器，以及-至少一个变换器级(105)，所述至少一个变换器级(105)具有用于操作包括一个或更多个LED的LED段(106)的至少一个第二开关(S2)，-其中，所述至少一个变换器级(105)直接或间接地连接至所述PFC电路(104)，-其中，所述集成电路(103)以断续导电模式来控制所述有源时钟PFC电路的所述至少一个第一开关(S1)，-其中，所述集成电路根据输入电压条件和/或负载条件来控制所述有源时钟PFC电路(104)和所述至少一个变换器级(105)，并且-其中，所述集成电路(103)控制所述至少一个变换器级(105)的所述至少一个第二开关(S2)以调节通过所述LED段(106)输出的光功率。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述集成控制电路控制所述至少一个变换器级的时钟电元件组和/或非时钟电元件组。10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述至少一个变换器级是用...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·马恩特，T·翁德里谢克，
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