CN102238782A - 用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路 - Google Patents

用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路 Download PDF

Info

Publication number
CN102238782A
CN102238782A CN2011101041787A CN201110104178A CN102238782A CN 102238782 A CN102238782 A CN 102238782A CN 2011101041787 A CN2011101041787 A CN 2011101041787A CN 201110104178 A CN201110104178 A CN 201110104178A CN 102238782 A CN102238782 A CN 102238782A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electronic switch
voltage
circuit
capacitor
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101041787A
Other languages
English (en)
Inventor
费德里科·卡拉罗
保罗·德安娜
米凯莱·梅内加齐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
PATRA Patent Treuhand Munich
Original Assignee
PATRA Patent Treuhand Munich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PATRA Patent Treuhand Munich filed Critical PATRA Patent Treuhand Munich
Publication of CN102238782A publication Critical patent/CN102238782A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/26—Circuit arrangements for protecting against earth faults
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于诸如照明发光二极管系统的光源(S)的供电电路(20)，该供电电路(20)包括引向光源(S)的接地线(22)和电流馈送线(24)。该电路包括介入电流馈送线(24)的输出电感(L)以及介入同一电流馈送线(24)的电子开关(30)。开关(30)能够在接通状态和关断状态之间切换，在该接通状态下确保该电流馈送线(24)的连通性，在该关断状态下将电流馈送线(24)断开。该电路还包括耦合到输出电感(L)以对该电感上的电压进行整流的整流器组(D1、R1、C1)。整流器组(D1、R1、C1)产生的电压允许将开关(30)维持在该接通状态。优选地，经由耦合电感(R2)和限制齐纳二极管(Z1)将电容器(C1)上的电压施加到开关(30)的控制电极(302，G)。

Description

用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路
技术领域
本公开涉及用于提供光源的电路。
以对本公开可能应用于提供照明发光二极管(LED)系统的特别关注来设计本公开。
背景技术
图1中的框图概括地示出用于向光源S，例如照明LED系统提供电力的解决方案。
具体地，图1涉及包括“智能”模块10的照明LED系统，其中，该“智能”模块10具有安装在板模块10上、位于光源S(包括一个或更多个LED)附近的控制逻辑电路12。
因此，以这样的方式来设计大体上由20表示的相关的供电电路：向LED模块10既提供用于光源S的LED的供电电流Iout，还提供用于逻辑电路12的供电电压+AUX。
在图1中所示的实施例中，这通过除提供接地端子22之外还提供电流(Iout)馈送端子/线24和电压(+AUX)馈送端子/线来实现。供电电路20可以是开关式转换器。在各种实施例中，LED模块10和供电电路20能够借助于模拟总线或数字总线进行通信。
在如图1中所示的“电流驱动”模块10中，取决于负载的运行条件，供电电路20的输出电压能够达到从0V到最大允许电压的范围内的值。因此，能够有用的是(或者甚至是强制的，为了符合安全性标准和故障安全要求)，供电电路的电力输出(即，图1中所示的示例中的端子/线24)能够从模块10“断开”，即能够借助于有源开关(例如，诸如功率MOSFET的电子固态开关)切断供电电路的电力输出。
为了满足该要求，可以在地线22中介入该开关。
该解决方案具有的缺点在于，当地线22被断开时，会发生不期望的逻辑电路12的反极化。此外，对于这样的设计，在经由线22向逻辑模块12提供电能的同时，无法断开向源S的LED的供电。
作为替代，该开关能够被移到线24，将该开关介入该线24，以使得开关能够在接通状态(导电)和关断状态(不导电)之间切换，在该接通状态下确保电力馈送线的连通性，而在该关断状态下，开关断开这样的电力馈送线。
为了提供如上所指出的可由电力MOSFET构成的开关，要求在供电电路20的“高侧”处存在辅助电压。
原理上，能够经由在开关式类型的供电电路20中所设置的电力变压器上的额外的辅助绕组来产生该辅助电压。然而，该解决方案并不适用于电路20的所有拓扑(例如，其不适用于降压转换器)。
另一个理论上可能的解决方案是使用PMOS开关。然而，尤其是在高操作电压(80V或更高)下，这样的元件与NMOS元件相比结果是非常昂贵。因此，该解决方案不适用于所有成本起重要作用的那些应用。
发明内容
本发明的目的是提出能够克服之前描述的缺点的解决方案。
根据本发明，通过具有下面权利要求中所具体阐述的特征的装置来实现这样的目的。上述权利要求是本文提供的本发明的技术教导的组成部分。
在各种实施例中，根据可应用于绝缘的和非绝缘的所有“前向”拓扑中的标准来解决为了驱动电子开关而产生高侧电压的问题，上述“前向”拓扑例如为降压(逐步降低电压)转换器、半桥、单个开关前向转换器以及从这样的基本拓扑派生的所有可能的拓扑。
在各种实施例中，借助于简单的电路，使用少数低成本元件并且无需在例如转换器中的变压器中设置额外绕组来实现这样的结果。
附图说明
现在将参考附图仅通过非限制的示例来描述本发明，其中：
图1已经在上文中描述过。
图2是实施例的框图。
具体实施方式
在下面的描述中，给出诸多具体细节以提供对实施例的透彻理解。可以在没有上述具体细节中的一个或更多个的情况下，或者利用其它的方法、组件、材料等，来实施上述实施例。在其它实例中，未示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免遮蔽实施例的方面。
贯穿本说明书所提及的“一个实施例”或“实施例”意味着关于该实施例而描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书中各处的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现并不必然都指同一实施例。此外，在一个或更多个实施例中，可以以任何适当的方式对特定的特征、结构或特性进行组合。
本文中设置的标题仅是为了方便，并不解释实施例的范围或意义。
在图2中，用相同的附图标记表示与已经参考图1而描述的部件、元件或组件相同或等同的部件、元件或组件；因此，下文中将不重复其描述。
图2涉及这样的实施例，其中，在参考图1所描述的、适于向LED模块10(或向类似光源)馈送供电电流Iout的电路中，将例如由NMOS功率晶体管构成的电子开关30介入电力馈送线24中。
如图1中所示的端子/线26并没有明确在图2中示出，因为其对于理解和实施本实施例并不重要。然而，在各种实施例中，端子/线26可能不得不出现。
各种实施例基于输出电感L的设置(如在之前提到的所有前向派生拓扑中的情况一样)，可假设将输出电感L介入线24，串联到开关30。附图标记302明确地表示电子开关30的相关控制端子(例如，NMOS晶体管的栅极G)。
图2中涉及的示例性实施例通过这样的电路来整流输出电感L上的电压：该电路将二极管D1、电阻R1和电容器C1包括在一组中，其中，该二极管D1经由其阳极连接到端子/线24(即连接到供电电路20的正输出)。
以这样的方式，在C1上产生“高”供电电压。随后通过耦合电阻R2和齐纳二极管Z1将该电压施加到NMOS晶体管30的源极S和栅极G之间，其中，该齐纳二极管Z1限制G和S之间的最大施加电压。
此外，在各种实施例中，可设置另一电子开关T1(例如，双极性或MOS，优选NMOS晶体管)，该电子开关T1工作于栅极G(即开关30的控制端子)与接地线20之间。因此，这样的布置使得当开关T1闭合(导电)时，将开关30的栅极或控制端子连接到接地端子20。
另一开关T1的控制端子(双极性晶体管中的基极或MOS晶体管中的栅极)实际上代表这样的端子：在该端子上(经由根据与本说明书不特别相关的已知标准而生成的外部命令)可接通(变成导电)或者关断(变成不导电)电力开关30。
图2中涉及的实施例是基于这样的事实：整流器组D1、R1、C1生成电感L上的电压的整流后的版本。
这样的整流后的电压对电容器C1进行充电以被镇流，并且用于驱动开关30的控制电极(栅极)。
在正常工作期间，利用流经模块10(光源S)的LED的电流对电容器C1进行充电，而且在电容器C1上的电压和在齐纳二极管Z1上的电压将电子开关30的栅极/源极电压保持在“高”电平，因此将电子开关30保持在闭合状态。
如果必须“断开”线24(例如如果移除负载S)，则关闭晶体管T1，使得晶体管T1将开关30的栅极G接地，并且将线24断开。
在这些情形下，能够经由另一电阻R3继续对电容器C1进行充电(即使当没有负载S时)，其中，该另一电阻R3连接在电容器C1相对于电阻R1的端子和地线22之间。
为了“重新连接”线24(例如如果将负载S再次耦合)，则打开晶体管T1，并且经由齐纳Z1再一次将电容器C1上的电压施加到开关30的栅极和源极(G-S)之间，以这种方式使开关30的线导电，并且将线24耦合到负载。
因此，各种实施例允许使用高侧的电子开关来连接和断开负载S，而不影响接地线22的物理连接，这允许保持图1中逻辑电路12的期望的供电状态。
如图2所示，各种实施例是基于简单的电路，其不要求电路20中的变压器(如果有的话)的辅助绕组。
此外，尤其是与可能使用PMOS组件相比，设想的解决方案通常非常经济。
当然，在不损害本发明基本原理的情况下，以及在不偏离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可相对于已经仅通过示例方式描述的那些内容，对细节和实施例进行甚至是相当大的变化。

Claims (8)

1.一种用于光源(S)的供电电路，所述供电电路包括引向所述光源(S)的电流(Iout)馈送线(24)和接地线(22)，其中，所述电路包括介入所述电流馈送线(24)的输出电感(L)，所述电路包括介入所述馈送线(24)、能够在接通状态和关断状态之间切换的电子开关(30)，在所述接通状态下所述电子开关(30)确保所述馈送线(24)的连通性，在所述关断状态下所述电子开关(30)断开所述电流馈送线(24)，所述电路还包括介于所述输出电感(L)和所述电子开关(30)之间以对所述输出电感(L)上的电压进行整流的整流器组(D1、R1、C1)，所述整流器组(D1、R1、C1)产生的电压构成将所述电子开关(30)维持在所述接通状态的驱动电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述整流器组(D1、R1、C1)包括电容器(C1)，所述电容器的充电电压驱动所述电子开关(30)的控制电极(302，G)。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，齐纳二极管(Z1)耦合到所述电容器(C1)以限制从所述电容器(C1)向所述电子开关(30)的控制电极(302，G)施加的电压。
4.根据权利要求2或3所述的电路，包括耦合电阻(R2)以将所述电容器(C1)的电压施加到所述电子开关的控制电极(302，G)。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的电路，还包括耦合到所述电容器(C1)的、介于所述电容器(C1)和所述接地线(22)之间的另一电阻(R3)，所述另一电阻(R3)允许在将所述电流馈送线(24)断开时加载所述电容器(C1)。
6.根据之前权利要求中的任意一项所述的电路，其中，所述电子开关(3)是NMOS晶体管。
7.根据之前权利要求中的任意一项所述的电路，包括另一电子开关(T1)以选择性地连接到所述接地线(22)以及所述电子开关(30)的所述控制电极(302，G)。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述另一电子开关(T1)选自双极性晶体管和MOS晶体管。
CN2011101041787A 2010-04-21 2011-04-20 用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路 Pending CN102238782A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITTO20100335 2010-04-21
ITTO2010A000335 2010-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102238782A true CN102238782A (zh) 2011-11-09

Family

ID=43034428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101041787A Pending CN102238782A (zh) 2010-04-21 2011-04-20 用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110260640A1 (zh)
EP (1) EP2384091A1 (zh)
KR (1) KR101228425B1 (zh)
CN (1) CN102238782A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108200692A (zh) * 2018-01-28 2018-06-22 程桂平 一种发光二极管驱动电路
TWI771992B (zh) * 2021-04-21 2022-07-21 台達電子工業股份有限公司 具有負載識別功能之led電力傳輸線及其負載識別方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371160A (zh) * 2001-02-12 2002-09-25 台达电子工业股份有限公司 非对称全桥dc/dc变换器
CN1619934A (zh) * 2003-11-04 2005-05-25 国际整流器公司 集成同步整流器组件
CN1758308A (zh) * 2004-10-08 2006-04-12 三星Sdi株式会社 像素电路和包括该像素电路的发光显示器
CN201213240Y (zh) * 2008-07-11 2009-03-25 丁峰 标准电源输出电路

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4581540A (en) * 1984-03-16 1986-04-08 Teledyne Industries, Inc. Current overload protected solid state relay
US4916572A (en) * 1989-02-27 1990-04-10 Teledyne Industries, Inc. Circuitry for protecting against load voltage transients in solid state relay circuits
US4924344A (en) * 1989-02-27 1990-05-08 Teledyne Industries, Inc. Circuitry for protection against electromotively-induced voltage transients in solid state relay circuits
US5006949A (en) * 1990-04-30 1991-04-09 Teledyne Industries, Inc. Temperature compensated overload trip level solid state relay
US6301133B1 (en) * 1999-04-07 2001-10-09 Astec International Limited Power supply system with ORing element and control circuit
JP2000324807A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Seiko Instruments Inc スイッチングレギュレータ
FR2864720B1 (fr) * 2003-12-30 2006-06-09 St Microelectronics Sa Gestion du court-circuit dans une inductance d'un convertisseur elevateur de tension

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371160A (zh) * 2001-02-12 2002-09-25 台达电子工业股份有限公司 非对称全桥dc/dc变换器
CN1619934A (zh) * 2003-11-04 2005-05-25 国际整流器公司 集成同步整流器组件
US7408796B2 (en) * 2003-11-04 2008-08-05 International Rectifier Corporation Integrated synchronous rectifier package
CN1758308A (zh) * 2004-10-08 2006-04-12 三星Sdi株式会社 像素电路和包括该像素电路的发光显示器
CN201213240Y (zh) * 2008-07-11 2009-03-25 丁峰 标准电源输出电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108200692A (zh) * 2018-01-28 2018-06-22 程桂平 一种发光二极管驱动电路
TWI771992B (zh) * 2021-04-21 2022-07-21 台達電子工業股份有限公司 具有負載識別功能之led電力傳輸線及其負載識別方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110260640A1 (en) 2011-10-27
EP2384091A1 (en) 2011-11-02
KR101228425B1 (ko) 2013-01-31
KR20110117630A (ko) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2661802B1 (en) Bidirectional buck-boost converter
US8558584B2 (en) System and method for bootstrapping a switch driver
US8130524B2 (en) Bi-directional DC to DC power converter having a neutral terminal
CN101888734B (zh) 带升/降压功率因数校正dc-dc转换器的电子镇流器
US9083189B2 (en) Device and method for equalizing voltages of energy-storage elements
CN105009430B (zh) Dc-dc高压转换器
TWI680634B (zh) 電源管理電路和移動終端
KR101730636B1 (ko) 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
US8502420B1 (en) Power supply architecture for controlling and monitoring isolated output modules
KR101734210B1 (ko) 양방향 직류-직류 컨버터
JP2015159711A (ja) スイッチング電源装置、電力変換装置
CN104796015B (zh) 用于对同步整流器驱动电路供电的系统和方法
US20120133398A1 (en) System and Method for Driving a Cascode Switch
CN103368403A (zh) 在开关电源系统中采用的控制设备
CN108566082B (zh) 一种支持多种输入电压的直流atx电源
KR20150040115A (ko) 모터 구동 장치
US20180034270A1 (en) Power switch with power harvesting for local controller
CN103269164A (zh) 原边恒流控制的准单级高功率因数电路及装置
CN104135144A (zh) 集成初级启动偏置和mosfet驱动器
WO2014119374A1 (ja) プリチャージ回路
KR102005880B1 (ko) Dc-dc 변환 시스템
TW200931778A (en) Asynchronous boost converter
CN108736748B (zh) 电源转换装置及其同步整流控制器
CN102238782A (zh) 用于诸如照明发光二极管系统的光源的供电电路
KR102108329B1 (ko) 출력 전원 변환 기능을 갖는 led 조명용 전원 공급 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111109