LED照明设备驱动器及驱动方法技术

驱动器用于驱动照明负载。取决于输入电压来控制开关模式功率转换器，特别是使得在第一标称操作电压(Vr/2)处通过预设(固定)开关模式并且在第二标称操作电压(Vr)处通过反馈(动态)开关模式来传递相同的电流。第一操作电压对应于在电源输入两端串联连接两个驱动器时的电压预设，第二操作电压对应于连接一个驱动器时的电压预设。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED照明设备驱动器及驱动方法
本专利技术涉及LED照明设备，尤其涉及一种LED照明设备驱动器。
技术介绍
固态照明单元、尤其是基于LED的(改型)灯被越来越多地用于家庭建筑物和办公室中。除了其高效率以外，它们还因新颖的设计特征、不同的色温、具有调光能力等而吸引消费者。为了将LED照明设备安装到现有的市电照明灯具上，每个LED照明单元都使用一个转换器电路，用于将AC市电转换为DC驱动信号，并且还用于降低电压水平。转换器电路通常包括整流器和开关模式功率转换器。开关模式功率转换器有多种可能的设计。低成本开关模式功率转换器是单级转换器，例如降压转换器或降压-升压转换器。在这两种情况下，都有一个主电感器，该电感器控制来自输入的能量的存储以及所存储的能量向负载的传递。主电源开关控制从输入到主电感器的能量供应。主电源开关的操作定时、尤其是占空比控制着能量的传输。通过反馈控制信号、特别是代表流经LED负载的电流的信号，可以控制定时。为此，许多转换器通过电流感测电阻器进行电流感测，该电流感测电阻器放置在要感测的电流路径中。流经电流感测电阻器的电流会产生一个电压，一旦该电压达到期望值，主电源开关就会闭合。这是峰值电流控制模式。主电源开关接通的时间是直到达到峰值电流的时间。这种类型的电流模式控制开关取决于直流总线电压，因为总线电压越高，达到峰值电流的速度就越快。可替代地，可以使用电流感测电阻器感测至负载的平均电流，并且根据平均电流来控制主电源开关的占空比。这是平均电流控制模式。这些模式在本领域中是众所周知的。如果转换器的输出负载恒定，则存在闭环反馈控制，其中主电源开关的接通时间由感测到的电流控制。当两个转换器、例如降压转换器串联连接到单个电源电压时，系统输入电流相同，并且因此每个降压转换器的输入电压都必须相同。在闭环反馈转换器中，输入电流和输入电压之间存在反比关系(以定义恒定的功率曲线)。如果两个闭环转换器上的输入电压不同，则较高的输入电压趋于增加，而较低的输入电压趋于降低，从而将导致不稳定。因此，应确保每个降压转换器接收总系统电压的一半。WO2016/008943公开了一种具有两种操作模式的驱动器；一个用于单个驱动器，并且一个用于两个驱动器的串联连接。存在预设的驱动模式(用于与另一驱动器串联的驱动器)和反馈控制模式(用于单个驱动器)。然而，该现有技术通过专用发电机来实现预设的驱动模式，并且通过另一个比较器电路来实现反馈控制模式。进一步的研究表明，在一些现有技术中，不同的输出电流在不同的模式中出现，从而产生不同的光输出。这是由于在不同模式之间转换期间存在未对准。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于驱动照明负载的驱动器，其中取决于输入电压来控制开关模式功率转换器，特别是使得在第一操作电压(Vr/2)处通过预设(固定)开关模式并且在第二操作电压(Vr)处通过反馈(动态)开关模式来传递相同的电流。第一操作电压对应于在电源输入两端串联连接两个驱动器时的电压预设，第二操作电压对应于连接一个驱动器时的电压预设。本专利技术由权利要求限定。根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种用于驱动照明负载的驱动器，该驱动器包括：开关模式功率转换器，适于在功率输入处接收输入电压并在功率输出处向照明负载提供能量；电压感测装置，适于感测输入电压；电流感测装置，适于感测流经照明负载的电流并提供电流感测信号，以及控制电路，适于按照以下模式配置所述开关模式功率转换器：在输入电压低于阈值水平时的预设开关模式，其中预设开关模式适于在低于阈值水平的第一标称操作电压处输送第一输出电流，其中随着输入电压从第一标称操作电压增加到阈值水平，预设开关模式适于将输出电流增加到高于第一输出电流，以及在输入电压高于阈值水平时的反馈开关模式，其中反馈开关模式适用于在处于或高于阈值水平处的第二标称操作电压处输送基本相同的所述第一输出电流，而不允许输出电流高于第一输出电流。该驱动器取决于输入电压有两种操作模式。输入电压例如将取决于驱动器是否单独连接到电源(例如市电)或者是否与另一个类似的驱动器串联。预设开关模式涉及开环控制，通过该开环控制来固定开关模式功率转换器的设置，从而避免了任何不稳定性问题。反馈开关模式涉及闭环电流控制，利用开关模式功率转换器的可变设置(即，可变的接通时间控制)以实现期望的输出电流。模式之间的切换在两个输入电压水平之间进行。每种模式都会导致电流和电压之间的关系不同。分别设计相应的关系，以使存在两个操作电压(每种模式一个)，在该操作电压处输出相同的输出电流。因此，在不同的模式中可以确保相同的光输出，并且尽管安装方式不同，但灯仍以更统一的方式工作。第一标称操作电压例如是第二标称操作电压的一半，其中当驱动器与另一个驱动器串联连接到电源时，第一标称操作电压是标称输入电压，并且当所述驱动器被单独连接到电源时，第二标称操作电压是标称输入电压。因此，对于单个驱动器和作为串联连接中的一对驱动器之一的驱动器，存在相等的电流输出。控制电路可以包括：操作电路，耦接至所述电流感测装置，并且所述操作电路适于获取电流感测信号并基于该电流感测信号来控制开关模式功率转换器的接通时间；以及配置电路，用于利用感测到的电流与由所述操作电路获得的电流感测信号之间的关系来配置所述电流感测装置；其中配置电路适于配置：第一关系，用于设置所述操作电路以提供第一接通时间控制，以在所述第一操作电压处在所述预设开关模式中提供所述第一电流；和与第一关系不同的第二关系，用于设置操作电路以提供第二接通时间控制，以在第二操作电压处在反馈开关模式中提供基本相同的第一电流。操作电路例如是IC。电流感测装置提供电流水平和输出信号(例如电压)之间的映射。通过改变此映射，可以更改开关模式功率转换器的当前设置。不同的映射引起不同的时间控制方法。特别是，通过使用配置电路更改映射，开关模式功率转换器被强制进入预设开关模式，因为电流感测信号指示永远无法达到参考电流的低电流水平，从而实现了最大的接通时间控制(如上所述)，因为开关模式电源正在努力提供开关模式电源所能承受的最大电流。该操作电路可以适于：当输入电压低于阈值水平时，通过在第一关系下接收电流感测信号而被饱和并输出固定的最大接通时间，从而进入作为预设开关模式的开环模式；以及当输入电压处于或高于第二操作电压时，通过在第二关系下接收电流感测信号而未被饱和并且输出取决于电流感测信号而变化的接通时间，从而进入电流反馈控制模式，其中第二关系具有比第一关系大的增益，并且操作电路在负比较输入处获得电流感测信号。因此，单个操作电路可以用于不同的模式，而不是具有用于不同模式的两个不同的控制部件。与操作电路相关联的增益控制用于将操作电路设置为两种模式中的任何一种。操作电路是饱和的，即，不管输入电压如何都传递恒定的控制信号，从而在第一关系有效时启用预设模式，而比较器是未被饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱动照明负载的驱动器，包括：/n开关模式功率转换器，适于在功率输入处接收输入电压，并在功率输出处向所述照明负载提供能量；/n电压感测装置，适于感测所述输入电压；/n电流感测装置，适于感测流经所述照明负载的电流，并提供电流感测信号，以及/n控制电路(80)，适于按照以下模式配置所述开关模式功率转换器：/n在所述输入电压低于阈值水平(Vb)时的预设开关模式，其中所述预设开关模式适于在低于所述阈值水平(Vb)的第一标称操作电压(Vr/2)处，输送第一输出电流，其中随着所述输入电压从所述第一标称操作电压(Vr/2)增加到所述阈值水平(Vb)，所述预设开关模式适于将输出电流增加到高于所述第一输出电流，以及/n在所述输入电压高于所述阈值水平(Vb)时的反馈开关模式，其中所述反馈开关模式适于在处于或高于所述阈值水平(Vb)处的第二标称操作电压(Vr)处，输送基本相同的所述第一输出电流，而不允许输出电流高于所述第一输出电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 EP 18213961.8;20181029 CN PCT/CN2018/11241.一种用于驱动照明负载的驱动器，包括：
开关模式功率转换器，适于在功率输入处接收输入电压，并在功率输出处向所述照明负载提供能量；
电压感测装置，适于感测所述输入电压；
电流感测装置，适于感测流经所述照明负载的电流，并提供电流感测信号，以及
控制电路(80)，适于按照以下模式配置所述开关模式功率转换器：
在所述输入电压低于阈值水平(Vb)时的预设开关模式，其中所述预设开关模式适于在低于所述阈值水平(Vb)的第一标称操作电压(Vr/2)处，输送第一输出电流，其中随着所述输入电压从所述第一标称操作电压(Vr/2)增加到所述阈值水平(Vb)，所述预设开关模式适于将输出电流增加到高于所述第一输出电流，以及
在所述输入电压高于所述阈值水平(Vb)时的反馈开关模式，其中所述反馈开关模式适于在处于或高于所述阈值水平(Vb)处的第二标称操作电压(Vr)处，输送基本相同的所述第一输出电流，而不允许输出电流高于所述第一输出电流。


2.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述第一标称操作电压(Vr/2)是所述第二标称操作电压(Vr)的一半，其中：
当所述驱动器与另一驱动器串联连接到电源时，所述第一标称操作电压(Vr/2)是标称输入电压；以及
当所述驱动器被单独连接到所述电源时，所述第二标称操作电压是标称输入电压。


3.根据权利要求1或2所述的驱动器，其中所述控制电路(80)包括：
操作电路(82)，耦接至所述电流感测装置，并且所述操作电路适于获取所述电流感测信号，并基于所述电流感测信号来控制所述开关模式功率转换器的接通时间；以及
配置电路(84)，用于利用所感测到的电流与由所述操作电路获得的所述电流感测信号之间的关系，来配置所述电流感测装置；
其中所述配置电路适于配置：
第一关系，用于设置所述操作电路以提供第一接通时间控制，以在所述第一标称操作电压处在所述预设开关模式中提供所述第一电流；和
与所述第一关系不同的第二关系，用于设置所述操作电路以提供第二接通时间控制，以在所述第二标称操作电压处在所述反馈开关模式中提供基本相同的所述第一电流。


4.根据权利要求3所述的驱动器，其中所述操作电路适于：
当所述输入电压低于所述阈值水平(Vb)时，通过在所述第一关系下接收所述电流感测信号而被饱和并且输出固定的最大接通时间，从而进入作为所述预设开关模式的开环模式；以及
当所述输入电压在处于或高于所述第二标称操作电压(Vr)时，通过在所述第二关系下接收所述电流感测信号而未被饱和并且输出取决于所述电流感测信号而变化的接通时间，从而进入电流反馈控制模式，
其中所述第二关系具有比所述第一关系大的增益，并且所述操作电路在负比较输入处获得所述电流感测信号。


5.根据权利要求4所述的驱动器，其中所述配置电路适于在高于所述阈值水平(Vb)的操作电压处，以所述第二关系来配置所述电流感测装置。


6.根据权利要求4所述的驱动器，其中：
所述配置电路适于：随着所述输入电压从所述阈值水平(Vb)增加到小于所述第二标称操作电压(Vr)的第三阈值水平(Vc)，配置从所述第一关系到所述第二关系的变化关系；以及
所述操作电路适于：当所述输入电压在所述阈值水平(Vb)与所述第三阈值水平(Vc)之间时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金高先，R·德赫尔加利斯特奥，刘静，P·R·维尔德曼，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL