连续的和脉冲形式的输出参量的调节方法和相关电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于运行时钟触发和调节的电子功率转换器的方法，该功率转换器包含在发光二极管的运行设备中。功率转换器应以电源形式产生调节后的输出功率。如果调节后的输出功率应具有周期性的脉冲模式的形式，则可以利用该脉冲模式调整其调节回路的设定值。该脉冲模式的设定值可以与连续的输出功率的设定值无关地输入到调节装置中。本发明专利技术涉及一种相关的调节电路，包括至少一个具有至少两个调节输入端的调节放大器，负反馈网络从其输出端延伸到其调节输入端之一；第一输入端，用于待调节的输出功率平均值的设定值的信号；和第二输入端，将用于待调节的输出功率的波形或脉冲模式的设定值的信号经由直流阻隔的高通滤波器路传递到调节输入端之一。传递到调节输入端之一。传递到调节输入端之一。

【技术实现步骤摘要】
连续的和脉冲形式的输出参量的调节方法和相关电路装置


[0001]本专利技术涉及一种用于电子功率转换器的方法和相关的调节电路，以便能够在该转换器的输出端提供连续的或脉冲形式的电气参量，或两者被共同提供。电子功率转换器在此可以是用于发光二极管的驱动设备。脉冲形式的参量在发光二极管的低亮度下是特别有利的，其中，发光二极管的电流应以脉冲形式放出。利用同样的方法，也可以在这种功率转换器或运行设备内实现周期性的模式切换。

技术介绍

[0002]从实践中已知，用于一般照明技术的功率发光二极管通常具有取决于其电流的颜色漂移，并且特别是在较差散热的情况下具有同样取决于其电流的高度波动的效率。后者会使通过光测量或亮度测量引导的调节回路变得离奇或不稳定。为了避免者两者，但仍然能够控制发光二极管的亮度，流过发光二极管的电流通常保持在100％电平上，但为了降低亮度，相应地进行脉宽调制。
[0003]这种方法针对低亮度带来非常短的电流脉冲，因此带来闪烁和/或频闪效应的风险。此外，对此合适的电子功率转换器必须在其输出端实现非常短的脉冲，能够非常快速地开关非常高的信号边沿，并且还始终提供其额定电流。因此，在例如EP
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A1中提出，除其他外，从一定的亮度开始，为了进一步降低亮度，不再进一步减小脉宽调制的占空比，而是保持恒定，并取而代之降低脉冲内的电流水平。
[0004]随着时间的推移，所述的颜色漂移变得越来越小，脉宽调制的照明在电影和电视拍摄中产生了很大的问题。因此，在此期间，通过不断降低发光二极管的电流来降低发光二极管的亮度已经成为标准，并且通常甚至不再进行脉宽调制。发光二极管电流的残余纹波越来越成为相应照明系统中的质量特征。然而，在非常低的亮度下，除了在调节针对精度问题设置的电子功率转换器的情况下的精度问题外，还暴露出由于发光二极管的晶体中的其他不相关的缺陷而产生的其他影响：每个单个发光二极管都具有稍微不同的最小电流，在这个最小电流中产生光。如果其中更多数量的发光二极管同时调得很暗，则有些发光二极管是首先完全变暗的，并且也许只有一个发光二极管一直亮到最后。安装了许多发光二极管并以这种方式运行的照明装置的光学表现受到了相当大的影响。
[0005]这种影响可以通过以下方式来消除，即在非常低的亮度下，例如在低于额定亮度的5％的情况下，故意使发光二极管电流再次变得更波动。因此，参与同一照明装置的所有发光二极管发出几乎相同的亮度，但可以说是微脉冲的，并且如前面所述通过降低占空比来实现进一步变暗，该占空比被眼睛平滑为不断降低的亮度。由于相对于前面明显较低的边沿高度，微脉冲的频率可以明显更高，例如超过1kHz或优选地超过10kHz，以可靠地避免任何频闪效应，或者甚至在为所考虑的发光二极管供电的电子功率转换器的时钟频率上是特别有利的。后者在DE
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A1、WO
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A1和WO
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A1三个申请中提出。在亮度刻度的下端，指示的对连续的和脉冲形式的输出参量的调节以及相关的电路也起作用。它们大大简化了开销，特别是在电子功率转换器的至少一个时钟触发
功率级的硬件的范围中以及在其控制IC的软件方面。如果所考虑的功率转换器应通过离散构建的小信号电路进行模拟控制，则后者也比不应用所提出的调节(包括相关电路在内)要简单得多。
[0006]为了对电子功率转换器的输出进行脉宽调制，到目前为止存在两种方法。一种方法是，附加的电子断路器与可能的输出电流串联地安装在转换器中，该断路器根据为此设置的脉宽调制(也另外被称为PWM)进行控制。在该PWM的高电平期间，所述附加的开关被完全接通，即在最小可能的损耗下导电，并且在同一PWM的低电平期间完全关断。在逆逻辑的情况下，这种对应正好相反。该PWM的频率通常在1kHz与10kHz之间。这分别包括占空比(duty cycle)。两者一起也被称为脉冲模式，因此只描述了该脉冲模式的一种可能波形，即矩形波形的脉冲模式。
[0007]另一种方法是，电子功率转换器中的至少一个时钟触发功率晶体管的控制被周期性中断，使得转换器在PWM低电平期间不传输功率，而在PWM高电平期间传输功率。在此，省去了上述附加的断路器。前提条件是输出端处的边沿斜率不重要，和/或电子功率转换器本身相对快速。
[0008]这两种方法的缺点是，针对调节所考虑的电子功率转换器的输出参量而实际设置的调节回路被周期性地中断，该调节回路通常是关于要由所述电子功率转换器调节的参量的重复性、分辨率和恒定性而优化。这首先导致这个调节回路每次都必须重新振荡，即每秒至少振荡一千次，并且其次导致它测量错误。通过周期性地从外部强制分离，测量的参量比没有PWM的情况下通过相同调节器的相同的输出信号产生的参量要少。因此，调节器通过抵消通过输出端PWM实际期望的功率降低来欺骗PWM。因此，必须根据PWM的占空比校正其设定值。然而，即使在这种情况下，调节仍然是非常不精确的，因为上述瞬态过程是周期性的，并且因此，如果调节回路的固有频率与PWM的频率相似或匹配，则不仅会导致输出参量的同样周期性的波动，而且还会由于许多同相的过冲导致偏移误差甚至导致完全的不稳定。
[0009]用于防止调节器欺骗从调节器角度来自外部的强加的PWM的另一种方法是，在每个关断时间段的开始时“冻结”所有的调节状态参量，并在每个接通时间段的开始时重新释放，这有利地只能以数字方式实现。这在EP
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B1中示例性地示出，在那里甚至有两个这样的调节器相互交替地工作。那里的负载(高压放电灯)应该利用矩形电流运行，其中两个方向上的瞬时功率必须相等。然而，根据电流方向，这种灯产生略有不同的燃烧电压，这反过来又导致每个方向的灯电流略有不同。不是使中央功率调节器每次振荡到较小的燃烧电压并且因此振荡到较大的灯电流或者反之，而是设置了两个功率调节器，一个用于正的燃烧电压和正的灯电流，另一个用于负的燃烧电压和负的灯电流。根据灯的相位，两个调节器交替工作，其中，在这两个调节器的两侧都使用“冻结释放”过程。仅针对两个相位或两个调节器中央地设置相同的设定功率，并且该设定值仅缓慢变化，从而确保整个系统的全局稳定性。通过这种方式，时钟触发的电子功率转换器(具有四个有源功率晶体管的全桥)能够突然改变其输出电流，尽管相关的设定值是均匀的。这有效地防止了小型高压灯(20瓦，35瓦)在改变其电流方向时的自发熄灭。
[0010]另一方面，对于发光二极管的运行有利的是，在PWM低电平期间将输出信号保持在剩余值，即所谓的煨电平(Simmerpegel)，而不是完全为零。上述两种方法，串联到输出端的附加断路器或至少一个功率晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调节时钟触发的功率转换器的方法，其中所述功率转换器具有：
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输入端，用于输入输入功率，
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输出端，用于输出调节后的输出功率，
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调节回路，所述调节回路为了调节到预先给定的连续的输出功率而进行优化；和
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用于输入设定值的至少一个第一输入端和第二输入端以及调节器(6)，其中，至少一个第一设定值(1)预先给定连续的输出功率的值，其中，能够输入至少一个第二设定值(2)，其预先给定波形，并且其中，输入端处的所有设定值之和形成总和设定值(9)，所述总和设定值被输入到所述调节器(6)中，其特征在于以下步骤：
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将所述第一设定值(1)输入到所述第一输入端，
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将具有波形的第二设定值(2)输入到所述第二输入端，
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借助直流阻隔的高通滤波器(3)调整所述第二设定值，使得所述总和设定值(9)的平均值相应于所述第一设定值(1)的值，
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将所述第一设定值(1)和第二设定值(2)相加为所述总和设定值(9)，
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将所述总和设定值(9)输入到所述调节回路中，以便在所述功率转换器的输出端处输出具有与所述第二设定值(2)定性地相当的波形的输出功率，其中，所述输出功率的平均值相应于由所述第一设定值(1)预先给定的、连续的输出功率的值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无论所述输出功率是连续的还是利用波形调整的，所述输出功率的平均值都保持恒定。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第二输入端处输入用于波形的第二设定值是可选的，其中所述第一设定值以连续的电压的形式输入，并且其中所述第二设定值能够以相应的波浪形的电压的形式输入。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在没有将用于波形的第二设定值(2)输入到第二输入端时，所述功率转换器产生连续的输出功率。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二设定值(2)具有时间极小值(U_L)，所述时间极小值相对于其波形的平均值偏差了小于所述第一设定值(1)的量的量，其中所述时间极小值的量优选为所述第一设定值(1)的量的80％至98％，并且所述时间极小值的量特别优选地为所述第一设定值(1)的量的90％至96％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，波形基本上是矩形的，所述第二设定值(2)是针对波形的设定值，并且调节后的输出功率的边沿高度取决于第二设定值的边沿高度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，调节后的输出功率的边沿高度取决于该调节后的输出功率的平均值并且取决于脉冲模式的占空比。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，待调节的输出功率的边沿高度是恒定的。9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，波形或脉冲模式的频率在500Hz至10kHz之间的范围内，特别优选地在1kHz至5kHz之间的范围内。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述调节后的输出功率
来调节所述电子功率转...

【专利技术属性】
技术研发人员：J穆尔施莱格，M赫克曼，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：