用于LED照明的非隔离驱动器制造技术

一种非隔离LED驱动器具有转换器，该转换器递送第一和第二输出。感测电路在转换器和LED单元之间被耦合到第一输出端和第二输出端。第一输出端和第二输出端处的电流被比较，以获得它们之间的差值，并且泄漏故障基于该差值的交变分量而被确定。这通过检测泄漏故障并且然后采取适当的安全动作而避免了对隔离驱动器的需要。动器的需要。动器的需要。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于LED照明的非隔离驱动器


[0001]本专利技术涉及一种用于LED照明的非隔离驱动器。

技术介绍

[0002]隔离驱动器通常用在户外照明系统中，以便即使有水进入户外灯具也提供安全功能。当人刚刚触摸金属外壳时，这种进水可能会将驱动器的电气部件电连接到金属外壳。隔离例如涉及在驱动器的输出级使用变压器。通过使用隔离的驱动器，人不会经由进水口和外壳而电暴露于驱动器的输入，220VrmsAC电源等。
[0003]为了实现更小的尺寸和更高的效率，期望能够使用非隔离驱动器。然而，非隔离驱动器在输出和输入之间不具有固有的电气隔离，因此反而需要基于监测泄漏事件来解决安全问题。
[0004]非隔离驱动器通常用在所谓的1类灯具中，其需要在灯具电平上固体接地，以防止在泄漏的情况下电流流过人体。然而，在实际应用中，不能保证接地。如果有水泄漏到灯具中，诸如在驱动器的输出侧或在LED板处，使得LED输出被电耦合到灯具的金属外壳，则灯具将变得不安全，因为非隔离驱动器可以直接将来自输入端(诸如高电压220Vrms AC电源)的能够以电的方式递送到照明装置的金属外壳。这给触摸工作灯具的金属外壳的人带来了安全问题。
[0005]需要一种安全电路，该安全电路可以容忍不良的接地连接、并且在使用非隔离驱动器时对于触摸LED照明单元外壳的用户保持安全。
[0006]KR20150000647A公开了一种能够检测LED路灯中的泄漏的电路。一组差动线圈位于整个LED路灯的火线输入端和中性输入端。
[0007]US20160118784A1公开了一种用于LED的非隔离电源，其经由检测降压转换器(buck converter)和LED之间的电源线和返回线中的电流的电流差值ΔI来确定接地故障。

技术实现思路

[0008]本专利技术的概念是使用非隔离转换器来驱动使用第一输出端和第二输出端的LED照明单元。感测电路耦合到第一输出端和第二输出端两者，因此耦合在非隔离驱动器和LED单元之间，例如在灯具内。比较第一输出端和第二输出端处的电流以获得它们之间的差值，并基于该差值，确定故障。更具体地，检测差值的AC分量以确定故障。
[0009]由此能够使用非隔离驱动器，其中感测电路被集成在驱动器和LED照明单元之间，因此感测电路也可以驻留在驱动器盒内，并且由此驻留在灯具中。尽管已知使用差动线圈来检测电流泄漏，但是尚未考虑与非隔离驱动器结合使用，以解决其固有的非隔离缺陷以及由此产生的风险。通过使用本专利技术的实施例，灯具的成本被极大地降低，并且还确保了安全性。
[0010]本专利技术由权利要求限定。
[0011]根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种用于LED照明单元的非隔离驱动器，包
括：
[0012]非隔离转换器，其具有连接到电源的输入端、用于转换来自电源的功率的转换电路，以及连接到LED照明单元上的输出装置，其中所述输出装置包括用于递送电流的第一输出端和用于接收返回电流的第二输出端，其中非隔离驱动器的输出端在没有电气隔离器的情况下电耦合到电源上；
[0013]感测电路，所述感测电路耦合到第一输出端和第二输出端两者；
[0014]比较电路，用于比较第一输出端和第二输出端处的电流并获得它们之间的差值；以及
[0015]控制器，该控制器适于根据是否检测到差值的交变分量来确定是否存在接地故障。
[0016]该驱动器利用驱动器内的感测电路来启用泄漏电流，且因此启用接地故障检测。这可以用作安全措施，例如用于室外负载。它使得能够使用非隔离转换器电路(并且在电源和驱动器的输出之间没有隔离)，从而允许低成本和高效的转换器电路具有安全保护机制，而不需要变压器隔离。要检测的接地故障例如在输出端的外部，并且例如由通过人体的传导引起。具体地，该方面分析电流差值的AC分量以推断泄漏，因为零线处的电压电位是AC，因此LED板相对于零线的泄漏也具有AC分量。这减轻了感测元件中的变化可能产生差异的问题，即使输入和输出电流相同。
[0017]这里，术语“隔离的”以及因此的“隔离器”或“电气隔离器”是指防止直接的电功率电平传递的任何装置。电气隔离器例如是变压器，其中电力在电场和磁场之间以及磁场和电场之间的过渡中被传递。在这个意义上，“非隔离”驱动器例如是降压转换器、升压转换器、降压
‑
升压转换器、Cuk转换器、SEPIC转换器等，其中驱动器输出端可以例如经由电感器或甚至功率电平电容器(如在Cuk和SEPIC转换器中)直接获得输入电功率，以用于功率电平传递。如果人触摸到输出端，则AC电源的高功率或电压电平将流过人体并经由接地返回到输入端，即形成功率电平回路并因此对人构成危险。
[0018]通过比较，隔离驱动器例如是基于变压器的转换器，诸如回扫转换器(flyback converter)、升压集成回扫(BiFRED)转换器、LLC或LCC转换器等，其中驱动器输出端不能直接获得输入电功率。输入端反而连接到变压器的初级绕组，输出端连接到变压器的次级次绕组，并且两个绕组仅是磁耦合的用于功率电平电耦合(可以有非常小的Y形电容器连接在两个绕组上，但不允许功率电平能量传递，并且本申请不将这种电容器视为电气隔离器)。
[0019]如果人触摸隔离系统中的输出端，则具有LED的输出端本身是不涉及接地情况下的闭环，因此不可能有功率流从输入端通过人体并经由接地返回到输入端，因此避免了对人的风险。
[0020]感测电路耦合到第一和第二输出端。因此，可以使用标准非隔离驱动器而无需修改。类似地，感测电路可以在LED照明单元的输入端之前。因此，也可以使用标准LED板。
[0021]因为非隔离驱动器的输出端在没有隔离器的情况下、例如经由电感器或线性开关等被电耦合到电源，所以存在从电源到输出端的直接漏电的可能性。感测功能解决了这种可能的泄漏问题。
[0022]感测电路可以包括磁耦合到第一输出端和第二输出端的电感器装置。
[0023]电感器装置用于检测由不相等的递送电流和返回电流所产生的磁场。感测电路例
如包括零相电流变压器。
[0024]感测电路可以被设置在非隔离转换器的第一电路板与LED照明单元的第二电路板之间，并且控制器适于根据该差值来确定在LED照明单元处是否存在接地故障。因此，可以使用现有的第一和第二电路板设计。
[0025]如果电流差值高于下限阈值，则控制器可适于识别可能由人体传导引起的接地故障。下限阈值例如在1mA和10mA之间，例如5mA。
[0026]如果电流差值达到上限阈值，则控制器可以适于确定应当实现保护功能。上限阈值例如在5mA和50mA之间，例如20mA。
[0027]例如，如果电流差值低于下限阈值，则控制器适于识别没有接地故障。该下限阈值可以对应于驱动器或灯具的寄生泄漏水平。
[0028]驱动器还可以包括开关装置，如果控制器确定了需要保护功能的接地故障，该开关装置用于将第一输出端和第二输出端隔离，从而将LED照明单元与转换电路隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于LED照明单元的非隔离驱动器(14)，包括：非隔离转换器(15)，所述非隔离转换器(15)具有连接到电源的输入端、转换来自所述电源的功率的转换电路、以及连接到所述LED照明单元(16)的输出装置，其中所述输出装置包括用于递送电流的第一输出端(61)和用于接收返回电流的第二输出端(63)，其中所述非隔离驱动器(14)的所述输出端在没有电气隔离器的情况下耦合到所述电源；感测电路(40)，所述感测电路(40)耦合到所述第一输出端和所述第二输出端两者；比较电路(42)，所述比较电路(42)用于比较所述第一输出端和所述第二输出端处的电流，并获得它们之间的差值；以及控制器(44)，所述控制器(44)适于根据是否检测到所述差值的交变分量来确定是否存在接地故障。2.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述感测电路(40)包括磁耦合到所述第一输出端和所述第二输出端的电感器装置(60，62)。3.根据权利要求2所述的驱动器，其中所述感测电路(40)包括零相电流变压器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动器，其中所述感测电路(40)被设置在所述非隔离转换器(15)的第一电路板与所述LED照明单元(16)的第二电路板之间，并且所述控制器适于根据所述差值来确定在所述LED照明单元(16)处是否存在接地故障。5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动器，其中如果所述电流差值高于下限阈值，则所述控制器适于识别由人体传导引起的接地故障。6.根据权利要求5所述的驱动器，其中所述下限阈值在1mA和10mA之间，例如5mA。7.根据权利要求5或6所述的驱动器，其中如果所述电流差值达到上限阈值，则所述控制器适于确定保护功能应当被实施。8.根据权利要求7所述的驱动器，其中所述上限阈值在5mA和50mA之间，例如20mA。9.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器适于根据所述电流差值的所述交...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗光毅，石亮，李康，王刚，郑臻轶，蔡波，周磊，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：