CN102404908A - 用于电子变压器驱动led器件的稳定网络 - Google Patents

用于电子变压器驱动led器件的稳定网络 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稳定电路，其设置在电子变压器驱动电路的输出处，所述电子变压器驱动电路具有被馈送到反馈控制振荡器电路中的整流器，所述反馈控制振荡器电路驱动电子变压器驱动电路的输出处的隔离变压器。所述稳定电路包括：电流限制部分，其限制所述电子变压器驱动电路传送的电流的量。

Description

用于电子变压器驱动LED器件的稳定网络
相关申请的交叉参考
本中国申请要求于2010年9月8日提交的美国临时专利申请序列号为61/380,932的优先权，在此通过援引并入。
技术领域
本发明大体涉及一种用于稳定电子变压器驱动LED器件的电路。
背景技术
传统上，诸如MR 16多面反光灯的低压卤素灯或者铝反射器AR 111需要变压器来将来自110V或220V交流电源的低电压提供给这种灯。有两种类型的变压器可用于这种目的——磁性的和电子的。大部分卤素灯是由电子变压器驱动的，电子变压器与磁性变压器相比，更加便宜、小且轻。
图1示出了用于驱动卤素灯L1的传统类型的电子变压器5的典型示意图。在电路中，首先由二极管桥DB1的二极管对AC输入线路电压整流，随之产生的整流信号被馈送到振荡器中，这个振荡器驱动隔离变压器T2。在电路的输出处，变压器T2的次级输出绕组直接地连接到卤素灯L1。
该电路的振荡频率主要取决于用在反馈变压器T1内的芯的尺寸和最大通量密度。当RC电路启动振荡周期时，反馈变压器T1的电流一直增加，直到芯饱和。此时，有源晶体管TR2的反馈驱动被去除，TR2关断。在一般的应用中，振荡频率大约是30kHz到40kHz。诸如图1所示的电子变压器与卤素灯很好地配合，该卤素灯作为变压器的电阻负载工作。
图2示出了驱动卤素灯的电子变压器的输出电压波形。电压在整个半线路周期内连续。
改进的LED灯由于低的功耗和长的平均寿命而变得更受欢迎。这样的LED灯用于替代低电压卤素灯，它们需要嵌入式电路来在内部驱动LED。图3示出了LED灯的典型的嵌入式驱动器的示意图。
如图3中所示，由二极管D1至D4组成的二极管桥和大电容器C1形成LED驱动器电路6的输入级。LED驱动器电路6可以从可获得的、所属领域技术人员已知的标准LED驱动器电路中选择，例如图4所示的ZXLD 1356。ZXLD 1356连同电感器L1、二极管D1和电流感测电阻器Rs形成降压转换器。将来自电压源的用于驱动单个或多个串联的LED的驱动信号设计成比LED正向电压高。LED电流值由外部电阻器Rs设置。通过给′ADJ′引脚施加外部控制信号，可以将输出电流调整到高于或低于设置值。在典型的结构中，电子变压器耦合到图3所示的电路，以使它的输入连接到线路电压(110/220V交流电)，且它的输出是低的交流/直流电压，并且该电子变压器连接到LED驱动器的输入。然而，当这种LED灯与电子变压器连接时，就会造成两个问题。
第一，电容器C1的峰值充电电流大，并且这个电流可能会超出电子变压器的设计限值。这个大的充电电流能导致变压器电路的元件比如晶体管出现故障。
第二，电子变压器被设计成与具有特定功耗的电阻性负载一起工作。具有嵌入式驱动电路的LED灯(其是电容性负载)实际上牵引的平均电流比卤素灯的少很多(虽然峰值电流可能更高)。于是，当电子变压器与作为其负载的LED灯连接时，仅仅因为少量的电流或者甚至没有电流流过电子变压器的反馈电路来维持振荡，电子变压器的振荡电路就可能会就变得不稳定。
图5示出了当电子变压器正驱动LED灯时，电子变压器的输出电压波形。可以看出，电子变压器正不连续地工作，并且可能会导致看得见的闪烁。图6示出了当输出电压处于其峰值电平附近时才工作的输出电流。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种稳定电路，其设置在电子变压器驱动电路的输出处，所述电子变压器驱动电路具有被馈送到反馈控制振荡器电路中的整流器，所述反馈控制振荡器电路驱动电子变压器驱动电路的输出处的隔离变压器。所述稳定电路包括：电流限制部分，其限制所述电子变压器驱动电路传送的电流的量。
在另一方面，稳定电路还包括：旁路电流通路，其保持所述反馈控制振荡器的稳定操作，以调整流到电子变压器驱动电路的输出处的电流。
在另一方面，旁路电流通路包括与电容器串联的电阻器。
在另一方面，旁路电流通路包括串联的电阻器、电感器和电容器。
在另一方面，旁路电流通路包括与并联的电感器和电阻器串联的电容器。
在另一方面，旁路电流通路包括与并联的电感器和第二电阻器串联的电容器和电阻器。
在另一方面，旁路电流通路包括与电容器串联的电感器。
在另一方面，旁路电流通路包括电容器。
在再一方面，电流限制部分包括与电流限制电感器串联的电流限制电阻器。
在再一方面，电流限制部分包括电流限制电感器。
附图说明
附图仅出于图示的目的，没有必要按照比例绘制。但是，如果结合附图，参照下面的详细描述，可以更好地理解本发明本身，其中：
图1是用于提供功率给发光设备的传统电子变压器电路的示意图；
图2是示出图1的驱动卤素灯的传统电子变压器电路输出电压波形的视图；
图3是用于LED灯的典型的嵌入式驱动器的示意图；
图4是示出使用ZXLD 1356的LED驱动器的视图；
图5是示出驱动LED灯的电子变压器输出电压波形的视图；
图6是驱动LED灯的电子变压器输出电流波形的视图；
图7是根据本发明的实施例的使驱动LED灯的电子变压器稳定的电路的视图；
图8示出了电子变压器、根据本发明的实施例的稳定电路、以及LED驱动器的完整连接的视图；
图9是利用图7所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图10是利用图7所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图11A-11F是示出根据本发明的实施例的稳定电路的变型的视图；
图12是利用图11A所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图13是利用图11A所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图14是利用图11B所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图15是利用图11B所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图16是利用图11C所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图17是利用图11C所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图18是利用图11D所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图19是利用图11D所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图20是利用图11E所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；
图21是利用图11E所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图；
图22是利用图11F所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电压波形的视图；以及
图23是利用图11F所示的稳定电路驱动LED灯的电子变压器的输出电流波形的视图。
具体实施方式
图7是稳定电路10的视图，其以普通形式出现，克服了电子变压器的上述问题。该电路将被添加到LED驱动器6的桥式输入处。低电压LED灯一般由12V交流/直流电源供电。图8示出了电子变压器5、稳定电路10和LED驱动器6的完整连接。在稳定电路10中，电阻器Rs和电感器Ls串联设置，并且限制LED驱动器所牵引的电流。在电子变压器的振荡频率时，电感器Ls的感抗变大，并且LED驱动器牵引的电流受限。在电源频率(即，50/60Hz)或低于该频率(例如，当用磁性变压器或者直流电源/电池替代电子变压器时)时，Ls的感抗变小，并且LED驱动器的电流不会受到限制。
在图8的电路中，电阻器Rs、电感器Ls、电阻器Rp、电感器Lp、电阻器RLp和电容器Cp为电子变压器提供旁路电流通路，以保持振荡器运行。电感器Lp仅用来限制旁路电流。电阻器Rp和RLp用来使整个阻抗更具电阻性，这模拟了卤素灯的荷载。如果在电子变压器的振荡频率时操作，电容器Cp的阻抗是小的，并且旁路电流被允许流过。如果在电源频率时或者低于该频率时操作，Cp的阻抗是大的，且旁路电流是小的或者甚至被阻止，因此稳定网络的电阻器的功耗最小化。
图9示出了利用图7所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压波形。可以看出，输出电压在半线路周期内连续。图10示出了相应的输出电流波形。与图6相比，这个图中的峰值电流降低。在半线路周期内，输出电流也连续流过。
虽然图中所示的是在电子变压器的环境下，但是根据所公开的实施例的稳定电路也可以与磁性变压器一起使用，以及与直流电源/电池一起使用。具体地，当根据本发明的稳定电路与磁性变压器和直流电源/电池连接时，它将使功耗最小化。
图7示出了稳定电路的概括实施例。但是，可以使用该电路的其他变型，并且该电路可以简化到只使用电感器Ls的最简单形式。图11A-11F示出了稳定电路的变型。
图12示出了利用图11A所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压波形。在图11A的电路中，电路的旁路部分包括与电容器Cp串联的电阻器Rp。输出电压在半线路周期内连续。图13示出了相应的输出电流波形。从该图中可以看出，峰值电流降低。输出电流也在半线路周期内连续流过。
图14和15示出了利用图11B所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压和电流波形。因为在这个实施例中，旁路电流受到附加的电感器Lp的限制，所以在波形上有短暂的不连续阶段。此外，峰值电流降低。
图16和17示出了利用图11C所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压和电流波形。可以看出，峰值电流降低。在该实施例中，电路的旁路部分包括与电阻器RLp并联的电感器Lp。此外，还包括电容器Cp。与图7所示的实施例相似，在该实施例中，旁路电流受到并联的电感器Lp和电阻器RLp的限制，并且如图16和17中所示，在波形上有不连续阶段。
图18和19示出了利用图11D所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压和电流波形。在该实施例中，电路的旁路部分包括与电容器Cp串联的电感器Lp。此外，在该实施例中，旁路电流受到电感器Lp的限制，并目在波形上具有短暂的不连续阶段。峰值电流也被降低。
图20和21示出了利用图11E所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压和电流波形。在该实施例中，旁路电流不受限制，波形在半线路周期内连续。但是，因为旁路电流增加，所以峰值电流比其他实施例的高。
图22和23示出了利用图11F所示的稳定电路驱动LED器件的电子变压器的输出电压和电流波形。因为在该实施例中去除了旁路电流通路，所以在波形上具有不连续阶段。此外，峰值电流被降低。
根据上述讨论的优选实施例的稳定网络具有以下显著效果：在使用电子变压器驱动LED器件时，保持电子变压器适当工作并降低了输出峰值电流。
虽然这里已经图示和描述了具体的实施例，但是所属领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种变型和/或等同实现方式来替代示出和描述的具体实施例。该应用旨在覆盖这里讨论的具体实施例的任意适用或变型。因此，本发明仅由权利要求和其等同物限制。

Claims (10)

1.一种稳定电路，其设置在电子变压器驱动电路的输出处，所述电子变压器驱动电路具有被馈送到反馈控制振荡器电路中的整流器，所述反馈控制振荡器电路驱动电子变压器驱动电路的输出处的隔离变压器，所述稳定电路包括：
电流限制部分，其限制所述电子变压器驱动电路传送的电流的量。
2.根据权利要求1所述的稳定电路，还包括：
旁路电流通路，其保持所述反馈控制振荡器的稳定操作，以调整流到电子变压器驱动电路的输出处的电流。
3.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括与电容器串联的电阻器。
4.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括串联的电阻器、电感器和电容器。
5.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括与并联的电感器和电阻器串联的电容器。
6.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括与并联的电感器和第二电阻器串联的电容器和电阻器。
7.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括与电容器串联的电感器。
8.根据权利要求2所述的稳定电路，其中所述旁路电流通路包括电容器。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的稳定电路，其中所述电流限制部分包括与电流限制电感器串联的电流限制电阻器。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的稳定电路，其中所述电流限制部分包括电流限制电感器。
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