CN102057751A - Led灯驱动器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED灯驱动器及方法，包括接收低压DC电力的LED灯驱动器，该LED驱动器包括：推挽变压器电路(24)，可操作连接用于接收所述低压DC电力(23)并产生变压器AC电力(27)，该推挽变压器电路(24)具有响应于控制信号(35)的开关(25)；自谐振控制电路(26)，可操作连接到推挽变压器电路(24)来生成控制信号(35)；电流控制器(28)，可操作连接用于接收变压器AC电力(27)并产生经控制的AC电力(29)；以及AC/DC转换器(30)，可操作连接用于接收经控制的AC电力(29)并产生高压DC电力(31)。

Description

LED灯驱动器及方法
技术领域
本发明总体上涉及基于LED的发光系统及其电源，尤其涉及用于LED灯的驱动器电路。
背景技术
如今数字发光技术(即基于半导体光源诸如发光二极管(LED)的照明)对传统的荧光灯、HID和白炽灯提供了切实可行的备选。LED技术中的最新进展以及其许多功能优势(诸如，高能量转换和光效率、耐用性以及较低操作成本)已经引起高效并鲁棒的全光谱光源的发展，该全光谱光源支持各种发光效果。新的高输出、节能和超紧凑LED光源将传统LED的寿命和可靠性优势与更高亮度结合，从而使得它们特别适合普通照明。
半导体光源(LED)越来越多地用于紧急发光系统，紧急发光系统因为电力中断导致的普通人造发光设备中的故障而激活。用于紧急发光设备的光源可以由紧急发光电源供电，该紧急发光电源使用来自电池、发电机组、特别保护的干线电源或其他替代能源的能量。国家防火协会生命安全法规(NFPA 101节5-9)要求“用于疏散途径的紧急发光设施……万一常规发光设备出现故障用于沿疏散路径提供照明。”
操作LED的电源(这里称作“LED灯驱动器”)有别于用来操作气体放电灯(诸如荧光灯)的称作镇流器的电源。镇流器服务许多功能，包括：启动具有高压点火的气体放电灯；由于这些灯具有负电压-电流特性而限制灯电流；以及以适当的电流和电压操作灯。LED的操作有所不同：不需要高压点火，并且LED串上的总电压比同光级荧光灯上的总电压低得多。然而，LED灯驱动器还必须提供电流限制以及某种程度的电流控制。
LED电流控制提出了两个问题：(1)电流限制，用于避免热失控；以及(2)电流调节，用于将LED电流保持在特定范围内。由于增加的LED温度，而可能发生热失控。通过LED的电流增加了LED温度，使得更多的电流通过LED，会进一步增加温度。要求电流限制来防止由于过热而产生的热失控和LED故障。要求电流调节来计入LED特性中的变化和/或LED灯驱动器的输入电压中的变化。
用于电流限制和调节的许多常规方法效率不高、复杂、不可靠和/或昂贵。一种方法是放置无源串联阻抗(诸如，电阻器)来与LED阵列串联。这种方法简单但是效率不高，这是由于电阻器发热耗散能量。另一种方法使用有源串联线性通过元件(诸如，晶体管)来与反馈结合。这种方法使用了复杂以及效率不高并且昂贵的线性电流调节器。还有另一种方法使用开关模式调节器，该开关模式调节器可以使用反馈，并且相对高效，但是复杂、昂贵并且不可靠。
使用用于紧急发光设备的LED灯驱动器提出了额外的问题。在紧急情况下，LED灯驱动器的输入电压经常由独立或低压的电源(诸如，电池或低压紧急电源)提供。然而，即便LED灯驱动器的输入电压被限制为低压，LED灯驱动器也必须产生足够驱动串联LED串的DC电流。该输入电压必须被提高到足够驱动LED的电压。
LED灯驱动器设计的一种方法是使用反激拓扑。遗憾地是，反激拓扑具有若干缺陷。第一，反激拓扑只包括一个有源开关元件，因此只能在一个象限上利用反激变压器磁芯。第二，反激拓扑进行操作，使得初级绕组和次级绕组以交替的阶段传导电流。在阶段一期间，初级绕组传导电流而次级绕组不传导电流，该次级绕组在反激变压器磁场中存储能量。在阶段二期间，该存储的能量经由变压器芯释放到次级绕组，使得次级电流流动而初级中没有电流流动。初级绕组和次级绕组不同时传导电流。因此，反激拓扑不能是自谐振类型电路，但必须包括另一装置来控制开关频率。第三，反激拓扑的次级绕组具有不连续的电流，从而限制了对电流限制和调节的选择。
LED灯驱动器设计的另一方法是使用具有反馈的脉宽调制来感测LED阵列电流并且主动控制LED阵列电流。虽然高效，但是这种方法对于许多应用而言比较昂贵。因此，期望提供能够解决至少某些上述劣势的LED灯驱动器及方法。
发明内容
因此，本发明的一个方面总体上关注于接收低压DC电力的LED灯驱动器，包括：推挽变压器电路，可操作连接用于接收低压DC电力并产生变压器AC电力，该推挽变压器电路具有响应于控制信号的开关；自谐振控制电路，可操作连接到推挽变压器电路来生成控制信号；电流控制器，可操作连接用于接收变压器AC电力并产生经控制的AC电力；以及AC/DC转换器，可操作连接用于接收经控制的AC电力并产生高压DC电力。
本发明的另一方面总体上关注于自谐振LED灯驱动器，包括：推挽变压器，其具有第一初级绕组、第二初级绕组、耦合到该第一初级绕组和该第二初级绕组的反馈绕组、以及耦合到该第一初级绕组和该第二初级绕组的次级绕组；第一开关，响应于来自反馈绕组第一端的第一控制信号；第二开关，响应于来自反馈绕组第二端的第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号可操作连接用于交替闭合第一开关与第二开关；电流控制器，可操作连接到次级绕组；以及AC/DC转换器，可操作连接到该电流控制器；其中当闭合第一开关时，电流以第一方向流过第一初级绕组，并且当闭合第二开关时，电流以与该第一方向相反的方向流过第二初级绕组。
本发明的另一方面关注从低压DC电力驱动LED灯的方法，包括：提供变压器，该变压器具有第一初级绕组、第二初级绕组以及耦合到该第一初级绕组和该第二初级绕组的次级绕组；在该变压器处接收低压DC电力；建立自谐振控制来在第一初级绕组与第二初级绕组之间交替开关电流，并且在次级绕组产生变压器AC电力；控制变压器AC电力来产生经控制的AC电力；以及将经控制的AC电力转换成高压DC电力。
通过以下当前优选实施方式的详细描述以及参考附图进行阅读，本发明的前述和其他特征及优势将变得更加明显。该详细描述和附图仅用于说明本发明，而不是限制由所附权利要求书及其等同物定义的本发明的范围。
如这里为了本公开的目的所使用的，术语“LED”应当理解为包括任意电致发光二极管或者其他类型的载流子注入/基于结的系统，其能够生成辐射来响应电信号。因此，术语LED包括但不限于：响应电流发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光条等。具体地，术语LED指的是所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)，其可以配置用于生成红外光谱、紫外光谱和可见光谱(通常包括波长从大约400纳米到大约700纳米的辐射)各种部分的一个或多个中的辐射。LED的某些例子包括但不限于：各种类型的红外光LED、紫外光LED、红光LED、蓝光LED、绿光LED和白光LED(下面进一步讨论)。还应当理解，LED可以配置和/或控制用于生成具有针对给定光谱(例如，窄带宽、宽带宽)的各种带宽(例如，半极大处全宽度，或FWHM)，以及给定通用颜色分类内的各种主波长的辐射。
例如，配置用于生成基本上白光的LED的一个实现(例如，白光LED)可以包括多个管芯，该些管芯分别发出不同的电致发光光谱，组合在一起混合形成基本上白色的光。在另一实现中，白光LED可以与荧光材料相关联，该荧光材料将具有第一光谱的电致发光转换成不同的第二光谱。在此实现的一个示例中，具有相对短波长和窄带宽光谱的电致发光“激励”荧光材料，该荧光材料反过来辐射具有略微更宽光谱的更长波长的辐射。
还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电封装类型。例如，如上文所讨论，LED可以指的是具有多个配置用于分别发出不同辐射光谱(例如，可以或者可以不独立控制)的管芯的单个发光器件。同样，LED可以与被认为是该LED(例如，某些类型的白光LED)组成部分的荧光剂相关联。通常，术语LED可以指的是：经封装的LED、未封装的LED、表面安装的LED、板载芯片LED、T-封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括某些类型的包装和/或光学元件(例如，漫射透镜)的LED等。
附图说明
在附图中，贯穿不同视图相同的附图标记通常指的是相同的部分。同样，附图没必要按比例绘制，而是总体上重点示出本发明的原理。
图1-图2分别是根据本发明许多实施方式的LED灯驱动器的框图和示意图；
图3是用于图1-图2中所示LED灯驱动器的过压保护电路的示意图；以及
图4是根据本发明各种实施方式从低压DC电力驱动LED灯的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，LED灯驱动器20从DC电源22接收低压DC电力23，并且在DC输出32产生用于LED阵列34的高压DC电力31。如这里所定义的，低压和高压是针对LED灯驱动器20的DC电力电压的相对术语，而不是针对电压的绝对值：DC电源22处的低压DC电力23的电压低于驱动DC输出32处的LED阵列34所需要的高压DC电力31的电压。LED阵列34要求DC电力用于操作。LED灯驱动器20包括：推挽变压器电路24，可操作连接用于从DC电源22接收低压DC电力23并产生变压器AC电力27；自谐振控制电路26，可操作连接到推挽变压器电路24来生成控制信号35；电流控制器28，可操作连接用于接收变压器AC电力27并产生经控制的AC电力29；以及AC/DC转换器30，可操作连接用于接收经控制的AC电力29并在DC输出32产生高压DC电力31。推挽变压器电路24包括响应于来自自谐振控制电路26的控制信号35的开关25。LED灯驱动器20还可以包括可选的过压保护电路36，可操作连接在DC输出32之间。
LED灯驱动器20使用推挽变压器电路24将来自低压DC电源22的电压提高到足够驱动LED阵列34中的串联LED串的水平。推挽变压器电路24是低成本、简单并且高效的装置，用来增加或提高来自低压DC电源的电压。这种推挽变压器电路24还可以被称作转换器或逆变器，因为它将推挽变压器电路24初级侧上的DC电源22的低压DC电力23转换成了推挽变压器电路24次级侧上的变压器AC电力27。推挽变压器电路24次级侧上的电压近似等于跨电流控制器28、AC/DC转换器30和LED阵列34的电压的总和。
电流控制器28接收变压器AC电力27并且发送经控制的AC电力29。在一个实施方式中，电流控制器28是可操作与LED阵列34串联连接的限流电容器。通过该电容器的电流是交流电，所以必须保持电容器安培-秒平衡(即，电容器电荷平衡)。因此，离开该电容器的电流还是交流电。AC/DC转换器30将经控制的AC电力29转换成高压DC电力31，该高压DC电力31可以用于给LED阵列34供电。
DC电源22可以是电池或其他低压DC电源。DC电源22的电压低于驱动LED阵列34需要的电压，该LED阵列34包括在DC输出32的串联LED串。当DC电源22是可操作连接用于产生低压DC电力23的电池并且LED阵列34可操作连接用于接收高压DC电力31时，LED灯驱动器20可以用作用于紧急发光设备的独立光源。
推挽变压器电路24包括开关25，用于转换流过推挽变压器电路24的电流的方向。在一个实施方式中，推挽变压器电路24包括两个开关，每个开关交替传导近似50％的周期T，该周期T是开关频率的倒数。一个开关传导电流通过推挽变压器电路24的一个初级绕组来引起在一个方向上的磁芯通量，然后另一开关在交替的半个周期进行传导，传导电流通过推挽变压器电路24的第二初级绕组来引起在交替方向上的磁芯通量。推挽拓扑很大程度上利用了可用的变压器磁能力。推挽拓扑还促进以自谐振模式进行操作，因为推挽变压器电路24的初级绕组和次级绕组同时传导电流。以自谐振模式操作允许使用简单、高效和有效的自谐振控制电路26。该自谐振控制电路26可以在推挽变压器电路24的内部或外部。
自谐振控制电路26向开关25提供了控制信号来启动正反馈并且建立再生振荡。开关频率由f＝(1/(2π√LC))给定，其中L和C分别是主要由次级电路决定的整个电路的电感和电容，并且略微包括变压器初级侧的总电感和电容。可以选择频率参数来促进对通过一系列电池电压向LED阵列传递足够的电压和电流所必须的电感值和大小、变压器大小和设计、以及电容器值和大小的选择，并考虑效率和成本。自谐振控制电路26以及其余LED灯驱动器中的部件值被选定用于高频开关，从而促进了非常小并且高效的电感器和变压器的使用。高频开关还允许小、便宜的电容器作为电流控制器28。
电流控制器28可以使用将简单电容器与LED阵列34串联放置的无源串联阻抗方法来提供电流调节。这为紧急发光设备提供了适当的电流限制和适合的电流调节。AC/DC转换器30可以是整流器，诸如全波二极管桥整流器。
图2是根据本发明各种实施方式的LED灯驱动器的示意图，其中相同的元件与图1共享相同的附图标记。LED灯驱动器使用推挽变压器电路，即，包括以推挽拓扑操作的变压器的电路。推挽变压器上的反馈绕组连接到该推挽变压器中两个开关中的每一个开关来向该两个开关提供控制信号。包括反馈绕组的自谐振控制电路实现了正反馈(再生反馈)功能，使得LED灯驱动器以自谐振模式进行操作。
推挽变压器电路24包括：推挽变压器T1、开关晶体管Q1、开关晶体管Q2、基极驱动电阻器RB和馈送电感器Lfeed。在此实施方式中，推挽变压器电路24进一步包括可选初级电容器CP和可选次级电容器CS。自谐振控制电路26包括变压器反馈绕组FB和基极驱动电阻器RB。电流控制元件28为镇流电容器CB。AC/DC转换器30包括形成全波整流器的二极管D1、D2、D3和D4，该全波整流器可以由分立的二极管装配而成，或者可以是集成电路(IC)封装。输入端子DC+和DC-连接低压DC电源(诸如，电池或其他DC电源)的相应+和-端子。LED灯驱动器20可以可选地包括DC输出32之间的滤波电容器Cout和/或DC输出32之间作为过压保护电路36的保护二极管Dout。
推挽变压器T1具有第一初级绕组Pri1、第二初级绕组Pri2、耦合到该第一初级绕组Pri1和该第二初级绕组Pri2的反馈绕组FB以及耦合到该第一初级绕组Pri1和该第二初级绕组Pri2的次级绕组Sec。开关晶体管(开关)Q1响应于来自反馈绕组FB一端的控制信号，并且开关晶体管(开关)Q2响应于来自反馈绕组FB另一端的另一控制信号。控制信号可操作连接来交替闭合一个开关晶体管(开关)Q1与另一开关晶体管(开关)Q2。当闭合一个开关晶体管(开关)Q1时，电流以第一方向流过第一初级绕组Pri1，而当闭合另一个开关晶体管(开关)Q2时，电流以与第一方向相反的方向流过第二初级绕组Pri2。利用第一初级绕组Pri1与第二初级绕组Pri2之间的中间分接头ct，当闭合开关晶体管(开关)Q1时提供了一个电路：从DC输入端子DC+到中间分接头ct，通过第一初级绕组Pri1，通过开关晶体管(开关)Q1，到达DC输入端子DC-；当闭合开关晶体管(开关)Q2时提供了另一电路：从DC输入端子DC+到中间分接头ct，通过第二初级绕组Pri2，通过开关晶体管(开关)Q2，到达DC输入端子DC-。当电池可操作连接在DC输入端子DC+与DC-之间来提供低压DC电力23并且LED阵列34可操作连接来接收高压DC电力31时，LED灯驱动器20可以用作用于紧急发光设备的独立光源。
馈送电感器Lfeed是将DC+输入端子连接到第一初级绕组Pri1和第二初级绕组Pri2的中间分接头ct的电感器，而DC-输入端子连接到开关晶体管Q1和开关晶体管Q2两者的发射极，从而提供了针对开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的电流返回路径。馈送电感器Lfeed向推挽变压器T1的初级绕组Pri1和初级绕组Pri2提供了电流源电源。变压器初级绕组(绕组Pri1和绕组Pri2)基本上相同并且以交替阶段布置在中间分接头ct处电连接。可以选择馈送电感器Lfeed的电感值来向初级绕组Pri1和初级绕组Pri2提供平均电流，使得通过初级绕组Pri1和初级绕组Pri2的峰到峰电流纹波为可接受的值。一旦电感器中建立了电流流动，那么平均电流便阻碍方向的突然变化。因此，针对短的开关周期T＝1/f，馈送电感器Lfeed用作初级绕组Pri1和初级绕组Pri2恒定值的电流源。本领域技术人员应当理解，按照特定应用所期望的，馈送电感器Lfeed的电感值可以是包括0在内的任意值。
分别将初级绕组Pri1和初级绕组Pri2电连接到开关晶体管Q1和开关晶体管Q2的集电极。开关晶体管Q1和开关晶体管Q2是有源固态开关，交替循环传导，并且使得电流传导交替循环通过相应的初级绕组Pri1和初级绕组Pri2。开关晶体管Q1和开关晶体管Q2响应于来自变压器反馈绕组FB两端的控制信号。可选初级电容器CP可以在变压器T1的初级绕组Pri1和初级绕组Pri2之间为晶体管Q1和晶体管Q2提供附加噪声过滤。初级绕组Pri1和初级绕组Pri2的两个半循环交替传导阶段产生流过变压器次级绕组Sec的连续全循环AC电流。
变压器反馈绕组FB连接到晶体管Q1和晶体管Q2的基极引线，并且在适当的阶段向晶体管Q1和晶体管Q2提供控制信号，用于启动正反馈并且建立再生振荡。基极驱动电阻器RB向开关晶体管Q1和开关晶体管Q2提供必要的基极电流，用于当每个开关晶体管Q1和开关晶体管Q2交替传导时，使开关晶体管Q1和开关晶体管Q2完全饱和。
由于变压器次级绕组Sec与变压器初级绕组Pri1之间的匝数比，而在变压器次级绕组Sec上建立了电势。变压器次级绕组Sec的AC电压还可以建立在可选电容器CS上，该可选电容器CS为次级电容器，用于：(1)在瞬变条件及开路负载条件下，过滤不需要的噪声信号；(2)作为附加设计参数来帮助设置谐振频率f；以及(3)假如操作期间LED阵列34两端的DC输出32变成开路，那么通过作为变压器次级绕组Sec的负载来防止高频失控情况或未预期的振荡情况。
镇流电容器CB针对LED阵列34起串联连接的电流控制元件28的作用。镇流电容器CB具有此推挽自谐振电路操作不可或缺的三个主要功能：(1)提供AC电流限制来防止LED阵列34的热失控；(2)当LED阵列特性变化发生时向LED阵列34提供电流调节；以及(3)向自谐振电路的振荡功能提供必要的主导电容。
镇流电容器CB向变压器AC电力电流提供了阻抗，使得供给AC/DC转换器30的经控制的AC电力被限制到所期望经计算的值，从而限制供给LED阵列34的高压DC电力。可以选择镇流电容器CB的电容器值，使得供给LED阵列34的高压DC电力电流被限制并且针对低压DC电源的恒定电压在LED电压中的很大变化上进行妥善调节。镇流电容器CB可以是高质量电容器，由于该电容器的有效串联电阻而几乎不耗散任何能量。高质量电容器包括具有高质量电介质(诸如薄膜或陶瓷电介质)的电容器。
镇流电容器CB交流耦合到包括二极管D1、D2、D3和D4的全波整流器电路布置。此整流器布置连接为使得二极管D1和D3在一半AC循环上传导而二极管D2和D4断开(没有正向偏置)因此不传导。交替地，二极管D2和D4在交替的一半AC循环上传导而二极管D1和D3断开(没有正向偏置)因此不传导。此动作产生用于驱动LED阵列34的DC电流来匹配针对LED阵列34的DC驱动要求。滤波电容器Cout是可选滤波电容器，用于平滑DC输出电流并减少通过LED阵列34的AC纹波电流的量。
可选保护二极管Dout是过压保护电路36：(1)保护LED阵列34免于AC/DC转换器30意外生成的高压；以及(2)假如在LED阵列34上由外部电源施加高压，那么保护二极管D1、D2、D3和D4免于过度高压。在DC输出32之间为开路、间歇连接到LED阵列34、在LED灯驱动器20与LED阵列34之间的开路连接、或者缺陷LED阵列34的情况下，可能存在高压。可选保护二极管Dout可以是齐纳二极管或瞬变电压抑制器(TVS)齐纳二极管。在一个示例中，如果LED负载在紧急模式中额定操作在15伏(DC)并且其绝对最大正向电压为21伏(DC)，那么可以使用18伏保护二极管Dout来防止过压情况。AC/DC转换器30将继续向保护二极管Dout供应电流，从而使得该二极管耗散功率由此生出热量。如果LED负载在紧急模式中额定操作在300mA(DC)并且使用的是18伏齐纳二极管，那么该齐纳二极管需要额定至少5.4瓦。齐纳二极管可以使用一个或多个散热器来耗散所生成的热量。本领域技术人员应当理解可以按需要省略过压保护电路36。
DC输出32的DC输出端子Out+与Out-连接LED阵列34的相应+和-端子。本领域技术人员应当理解，图2的电路为示例性的，并且针对特定应用可以按需要使用不同的电路。
图3是用于LED灯驱动器的过压保护电路的示意图，其中相同的元件与图1和图2共享相同的附图标记。在一个实施方式中，过压保护电路使用可控硅整流器(silicon controlled rectifier，SCR)来限制和/或箝位过压条件下的高压。过压保护电路40包括DC输出32之间与LED阵列34并联连接的可控硅整流器SCR1 42。过压保护电路40进一步包括连接到可控硅整流器SCR1 42栅极的SCR触发电路44。该SCR触发电路44具有二极管Z1、电阻器Rz、电阻器Rg和电容器Cg。可以是齐纳二极管、DIAC之类的二极管Z1与电阻器Rz串联连接，电阻器Rz与可控硅整流器SCR1 42并行。电阻器Rg从二极管Z1与电阻器Rz之间的接点连接到可控硅整流器SCR1 42的栅极。电容器Cg从可控硅整流器SCR1 42的栅极连接到可控硅整流器SCR142的阴极。
在常规操作期间，电流通过LED阵列34。二极管Dout2保证电流以正确的方向流过LED阵列34。可控硅整流器SCR1 42为断开，仅泄漏电流通过可控硅整流器SCR1 42。除了常规二极管的阳极和阴极，SCR还具有用于控制从阳极到阴极的电流传导的阈值的栅极。在故障条件下，SCR触发电路44向可控硅整流器SCR1 42的栅极施加电压来开启可控硅整流器SCR1 42，使得该可控硅整流器SCR1 42传导。SCR触发电路44的电阻器Rg与电容器Cg提供达到触发电压的时间延迟，从而防止虚假触动。电流流过可控硅整流器SCR1 42而不是LED阵列34，用于保护LED阵列34免于过流。一旦触发了可控硅整流器SCR1 42，只要从阳极到阴极的电流依然在保持电流之上，电流便流过可控硅整流器SCR1 42，所以不需要维持触发可控硅整流器SCR1 42所要求的通过二极管Z1的电流。当电流降到保持电流以下时，可控硅整流器SCR1 42停止传导并且重新开始常规操作。
过压保护电路40各种部件的值可以针对特定应用按需要进行选择。在一个示例中，给LED阵列34供电的DC输出32之间的常规操作电压为15伏(DC)并且绝对最大正向电压为21伏(DC)。通过LED阵列34的常规电流为300mA(DC)，所以可控硅整流器SCR142可以是额定为500mA(DC)的SCR，使得可控硅整流器SCR142能够处理故障电流。可以选择二极管Z1的值，用来在达到LED阵列34的临界电压之前触发可控硅整流器SCR1 42。如果在常规操作期间给LED阵列34供电的DC输出32额定操作在15伏(DC)并且LED阵列34的绝对最大正向电压为21伏(DC)，那么二极管Z1可以是具有18伏击穿电压的齐纳二极管。选择电阻器Rz的值来保证在过压条件下二极管Z1击穿时，必要的电流流过二极管Z1。如果过压条件下在电阻器Rz上加压2伏用来触发可控硅整流器SCR1 42，并且要求20mA通过二极管Z1，那么可以将电阻器Rz的值选为100Ohms。可以选择SCR触发电路44的电阻器Rg与电容器Cg的值来提供用于触发可控硅整流器SCR1 42所期望的时间常数，从而避免虚假触动。如果将电阻器Rg的值选为1000Ohms并且将电容器Cg的值选为0.1微法，那么SCR触发电路44便具有100微秒的时间常数。本领域技术人员应当理解，可以选择二极管Z1、电阻器Rg和电容器Cg的值来保证过压保护电路40只在故障条件下触动。
图4是根据本发明各种实施方式从低压DC电力驱动LED灯的方法的流程图。方法100包括：提供变压器102，其具有第一初级绕组、第二初级绕组以及耦合到该第一初级绕组和该第二初级绕组的次级绕组；在变压器104接收低压DC电力；建立自谐振控制106来在第一初级绕组与第二初级绕组之间交替开关电流，并且在次级绕组产生变压器AC电力；控制变压器AC电力108来产生经控制的AC电力；以及将该经控制的AC电力转换成高压DC电力110。方法100可以进一步包括：防止高压DC电力过压；过滤第一初级绕组与第二初级绕组上的噪声，和/或过滤次级绕组上的噪声。
虽然这里描述并说明了若干发明的实施方式，但是本领域的普通技术人员应当容易想到用于执行所述功能和/或获得所述结果和/或一个或多个所述优势的各种其他装置和/或结构，并且每个这种变化和/或修改被认为是在所述本发明实施方式的范围内。更通常地，本领域技术人员容易理解这里描述的所有参数、尺寸、材料和配置用意在于示例，因此实际参数、尺寸、材料和/或配置将依赖于本发明教导使用的特定应用。本领域技术人员应当认识到，或能够仅使用常规检查确定，这里所描述的特定发明实施方式的许多等同物。因此，应当理解前述实施方式仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求书及其等同物的范围内，除了特定描述与要求之外还可以实践发明实施方式。本公开的发明实施方式针对这里所描述的每个独立的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。另外，两个或多个这种特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合，如果这种特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互不一致，那么包括在本公开的发明范围内。
还应当理解，除非明确指示相反，在这里所要求的包括不止一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序没必要受限于所列举方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书中，以及在上文的说明书中，诸如“构成”、“包括”、“承载”、“具有”、“包含”、“涉及”、“持有”、“合成”之类的所有过渡词语应当理解为开放式的，即，意味着包括但又不进行限制。只有过渡词语“组成”和“主要组成”应当分别为封闭或半封闭的过渡词语。

Claims (20)

1.一种接收低压DC电力的LED灯驱动器，所述LED驱动器包括：
推挽变压器电路(24)，可操作连接用于接收所述低压DC电力(23)并产生变压器AC电力(27)，所述推挽变压器电路(24)具有响应于控制信号(35)的开关(25)；
自谐振控制电路(26)，可操作连接到所述推挽变压器电路(24)来生成所述控制信号(35)；
电流控制器(28)，可操作连接用于接收所述变压器AC电力(27)并产生经控制的AC电力(29)；以及
AC/DC转换器(30)，可操作连接用于接收所述经控制的AC电力(29)并产生高压DC电力(31)。
2.根据权利要求1所述的LED灯驱动器，其中所述高压DC电力(31)在DC输出(32)处产生，所述LED灯驱动器进一步包括可操作连接在所述DC输出(32)之间的过压保护电路(36)。
3.根据权利要求2所述的LED灯驱动器，其中所述过压保护电路(36)是二极管。
4.根据权利要求2所述的LED灯驱动器，其中所述过压保护电路(36)是可操作连接到SCR触发电路(44)的可控硅整流器(42)，所述SCR触发电路(44)响应于所述DC输出(32)之间的过压来开启所述可控硅整流器(42)。
5.根据权利要求1所述的LED灯驱动器，其中
所述开关(25)包括第一开关和第二开关；
所述控制信号(35)包括第一控制信号和第二控制信号；并且
所述推挽变压器电路(24)包括推挽变压器，其具有：
第一初级绕组；
第二初级绕组；
反馈绕组，耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组；以及
次级绕组，耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组；所述第一开关响应于来自所述反馈绕组第一端的所述第一控制信号；并且所述第二开关响应于来自所述反馈绕组第二端的所述第二控制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号可操作连接用于交替闭合所述第一开关与所述第二开关。
6.根据权利要求1所述的LED灯驱动器，进一步包括电池，可操作连接用于产生所述低压DC电力(23)；以及LED阵列(34)，可操作连接用于接收所述高压DC电力(31)，所述LED灯驱动器是用于紧急发光设备的光源。
7.根据权利要求1所述的LED灯驱动器，其中所述AC/DC转换器(30)是全波二极管桥整流器。
8.一种自谐振LED灯驱动器，包括：
推挽变压器，具有第一初级绕组；第二初级绕组；耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的反馈绕组；以及耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的次级绕组；
第一开关，响应于来自所述反馈绕组第一端的第一控制信号；
第二开关，响应于来自所述反馈绕组第二端的第二控制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号可操作连接用于交替闭合所述第一开关与所述第二开关；
电流控制器(28)，可操作连接到所述次级绕组；以及
AC/DC转换器(30)，可操作连接到所述电流控制器(28)；
其中当闭合所述第一开关时，电流以第一方向流过所述第一初级绕组，并且当闭合所述第二开关时，电流以与所述第一方向相反的方向流过所述第二初级绕组。
9.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，进一步包括可操作连接在所述AC/DC转换器(30)的DC输出(32)之间的过压保护电路(36)。
10.根据权利要求9所述的LED灯驱动器，其中所述过压保护电路(36)包括二极管。
11.根据权利要求9所述的LED灯驱动器，其中所述过压保护电路(36)包括可操作连接到SCR触发电路(44)的可控硅整流器(42)，其中所述SCR触发电路(44)响应于所述DC输出(32)之间的过压来开启所述可控硅整流器(42)。
12.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，其中所述变压器具有所述第一初级绕组与所述第二初级绕组之间的中间分接头，所述LED灯驱动器进一步包括：
当闭合所述第一开关时的第一DC电路，从第一DC输入端子到所述中间分接头，通过所述第一初级绕组，通过所述第一开关到所述第二DC输入端子；以及
当闭合所述第二开关时的第二DC电路，从第一DC输入端子到所述中间分接头，通过所述第二初级绕组，通过所述第二开关到所述第二DC输入端子。
13.根据权利要求12所述的LED灯驱动器，进一步包括可操作连接在所述第一DC输入端子与所述第一DC电路和所述第二DC电路中的所述中间分接头之间的馈送电感器。
14.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，进一步包括可操作连接在所述第一初级绕组与所述第二初级绕组上的噪声滤波器。
15.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，进一步包括可操作连接在所述次级绕组上的噪声滤波器。
16.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，进一步包括电池，可操作连接在所述第一初级绕组与所述第二初级绕组上，用于提供低压DC电力(23)，以及LED阵列(34)，可操作连接到所述AC/DC转换器(30)用于接收高压DC电力(31)，所述LED灯驱动器是用于紧急发光设备的光源。
17.根据权利要求8所述的LED灯驱动器，其中所述AC/DC转换器(30)是全波二极管桥整流器。
18.一种从低压DC电力驱动LED灯的方法，所述方法包括：
提供变压器，所述变压器具有第一初级绕组；第二初级绕组；以及耦合到所述第一初级绕组和所述第二初级绕组的次级绕组；
在所述变压器接收所述低压DC电力；
建立自谐振控制，用于在所述第一初级绕组与所述第二初级绕组之间交替开关电流，并且在所述次级绕组产生变压器AC电力；
控制所述变压器AC电力，用于产生经控制的AC电力；以及
将所述经控制的AC电力转换成高压DC电力。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括过滤所述第一初级绕组和所述第二初级绕组上的噪声。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括过滤所述次级绕组上的噪声。
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