CN102652464B - 用于驱动负载电路的驱动电路 - Google Patents

Abstract

用于驱动负载电路(2，3)的驱动电路(1)从电源接收电源信号并提供馈送信号给负载电路(2，3)和提供充电信号给电容电路(21)。除了馈送信号，这些电容电路(21)提供支持信号给负载电路(2，3)。通过向驱动电路(1)提供控制电路(22)来控制支持信号，电容电路(21)可以变得较不笨重/耗费成本和/或将更小程度地限制驱动电路(1)的寿命。进一步，这些驱动电路(1)可以提高效率。所述控制可以包括控制支持信号供给或不供给至负载电路(2，3)的时间，和/或可以包括控制支持信号的大小，和/或可以响应于用于探测一个或多个信号的参数的探测器(23)的探测结果来实现控制。所述控制可包括通过开关(24)的开关。

Description

用于驱动负载电路的驱动电路

技术领域

本发明涉及一种用于驱动负载电路的驱动电路。本发明还涉及一种包括驱动电路的装置、一种用于通过驱动电路来驱动负载电路的方法、一种计算机程序产品、以及一种介质。

这样驱动电路的例子是驱动器。这样负载电路的例子是像电子灯和耦合至一个或多个电子灯的转换器那样的负载。

背景技术

通常，用于驱动负载的驱动器的输入与电源连接，而驱动器的输出与负载连接。电容器用于补偿(整流)电源电压的低振幅和/或用于平滑(整流)电源电压的振幅变化。

这种电容器相对的缺点是它笨重，耗费成本，并且限制了驱动器的寿命。

WO96/19036公开了一种功率整流器电路。FR2742010公开了一种功率因子校正电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于驱动负载电路的驱动电路、一种包括驱动电路的装置、一种用于通过驱动电路来驱动负载电路的方法、一种计算机程序产品、和一种介质，这些都是相对有优势的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于驱动负载电路的驱动电路，该驱动电路包括：

-输入端，用于接收来自电源的电源信号，并用于提供馈送信号和充电信号；

-电容电路，用于接收充电信号并用于提供支持信号；

-输出端，用于接收馈送信号和支持信号并用于提供馈送信号和支持信号给负载电路，

-探测器，用于探测参数，所述参数是电源信号的振幅和/或馈送信号的振幅，以及

-控制电路，用于响应于来自所述探测器的探测结果控制支持信号。

驱动电路的输入端接收来自电源的电源信号，并提供目的地为负载电路的馈送信号，和提供目的地为电容电路的充电信号。电容电路接收充电信号来给电容电路中的一个或多个电容器充电，并提供目的地为负载电路的支持信号来补偿和/或平滑馈送信号。输出端接收该馈送信号和该支持信号并将它们提供给负载电路。通过向驱动电路提供控制电路来控制支持信号(例如，控制支持信号供给或不供给负载电路的时间，和/或例如控制支持信号的大小)，电容电路中的一个或多个电容器可以变得较不笨重和/或低廉和/或将更少程度地限制驱动电路的寿命。更进一步，驱动电路可具有提高的效率。这种驱动电路相对具有优势。

通过向控制电路提供探测器，支持信号能够根据一个或多个探测结果而受控。电源信号和/或馈送信号是最适合用于提供一个或多个参数来有利地控制支持信号。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，所述控制包括开关，控制电路包括用于执行所述开关的开关。这是一个相对简单的实施例，因为是开关可以是很容易实现的。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，驱动电路进一步包括：

-分压电路，其响应于所述探测结果或响应于来自探测器的进一步探测结果，提供分压电流。

这是一个相对高效率的实施例，原因是探测器被用于控制支持电流和分压电流。分压电路允许使用要求连续和/或最小(非零)的电流流动的基础调光器。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，电源信号是电压信号，馈送信号和充电信号和支持信号是电流信号，所述参数是电源信号的电压振幅和/或所述馈送信号的电流振幅。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，仅在电源信号的电压振幅的值小于阈值时提供所述支持信号。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，适于产生具有相对长且相对低峰值的输入电流。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，其进一步包括：

-另一输入端，输入端被设计用于与电源的一端耦合，而另一输入端被设计用于与电源的另一端耦合；以及

-另一输出端，输出端被设计用于与负载电路的一端耦合，而另一输出端被设计用于与负载电路的另一端耦合。

另一输入端或另一输出端均可接地或者不接地。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，驱动电路进一步包括：

-限流电路，其将电容电路耦合到端之一。

该限流电路限制从电源流至电容电路的充电电流，以避免电容电路汲取太大电流振幅的充电电流。与过去的限流电路位于电源和驱动电路之间的情况相比，目前的情况更为有利，因为在目前位置的限流电路不再限制馈送电流(减少的功率消耗)。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，输入端通过第一二极管与输出端耦合以及通过第二二极管与另一输出端耦合，另一输入端通过第三二极管与输出端耦合以及通过第四二极管与另一输出端耦合，限流电路包括串联的电阻器和第五二极管。这是一个相对简单的驱动电路基于整流桥的实施例。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，探测器适于探测电源信号的振幅，探测器包括串联的两个电阻，探测器的一端通过第六二极管与输入端耦合以及通过第七晶体管与另一输入端耦合，探测器的另一端与另一输出端耦合，探测器进一步包括晶体管，晶体管的控制电极通过另一电阻与串联的两个电阻之间的互联处耦合，晶体管的第一主电极与另一输出端耦合，以及晶体管的第二主电极形成探测器的输出，并通过互相串联的另外电阻与探测器的一端耦合。这是一个探测器基于分压器的相对简单实施例。

根据一个实施例，驱动电路的特征在于，端中的所述一个是另一输出端，所述控制包括开关，控制电路包括用于执行所述开关的开关，所述开关包括第一晶体管，第二晶体管和第三晶体管，第一晶体管的控制电极耦合至探测器的输出，第一晶体管的第一主电极通过第一电阻与另一输出端耦合，也与第二晶体管的第一主电极耦合，第一晶体管的第二主电极与互相串联的另外电阻之间的互联处耦合，第二晶体管的控制电极通过第二电阻与另一输出端耦合，第二晶体管的第二主电极与另一探测器的一端耦合，该另一探测器包括另一串联的两个电阻，另一探测器的另一端与电阻和限流电路的第五二极管之间的连接处耦合，也和第三晶体管的第一主电极耦合，第三晶体管的控制电极与另一探测器的输出耦合，第三晶体管的第二主电极与另一输出端耦合。第三晶体管可以包括达林顿型结构的两个晶体管。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括上面所述的驱动电路和进一步包括负载电路的装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于通过驱动电路驱动负载电路的方法，驱动电路包括：输入端，用于接收来自电源的电源信号，并用于提供馈送信号和充电信号；电容电路，用于接收充电信号并用于提供支持信号；以及输出端，用于接收馈送信号和支持信号并用于提供馈送信号和支持信号给负载电路，该方法包括探测参数的步骤，所述参数是电源信号的振幅和/或馈送信号的振幅，以及响应于来自所述探测的探测结果控制支持信号的步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序产品，用于当在计算机上运行时，执行上述方法的步骤。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于存储和包含上述的计算机程序产品的介质。

本发明是基于这样一种洞察力，即用于补偿(整流)电源电压的低振幅和/或平滑(整流)电源电压的振幅波动的电容器是相对不利的，原因是它笨重、耗费成本并限制了驱动电路的寿命。本发明是基于这样一种基本思想，即向驱动电路提供用于控制由电容器传递的支持信号的控制电路。

本发明解决了提供相对具有优势的驱动电路的问题。本发明进一步的优势在于电容电路中的一个或多个电容器可以变得较不笨重和/或低廉和/或将更少程度地限制驱动电路的寿命，和/或在于这些驱动电路可以具有提高的效率。其他优点可能在于这样的事实，即当电容电路与负载电路不连续连接时，电流从电源流向负载电路的时间被最大化了。这对于调光器的兼容性来说很重要，因为这使得在没有附加分压电路的情况下或在流经分压电路的短期电流下操作成为可能，短期电流导致分压电路的损耗减小。

本发明的这些和其他方面参考下文描述的实施例会变得明显和将被阐明。

附图说明

在附图中：

图1示出了包含驱动电路和负载电路的装置；

图2更加详细示出了驱动电路的实施例；

图3示出了第一模拟结果；

图4示出了第二模拟结果；以及

图5示出了第三模拟结果。

具体实施方式

在图1中，示出的装置100包括驱动电路1和负载电路2，3。这里，负载电路2，3包括转换器电路2，转换器电路后跟随发光二极管电路3。可选择的，负载电路2，3可仅包括发光二极管电路3，或带有或不带有转换器2或者带有另一电路的电子灯电路等。

驱动电路1例如可以包括输入端11和另一输入端13。输入端11适于耦合至电源的一端，以及另一输入端13适于耦合至电源的另一端。驱动电路1例如可以包括输出端12和另一输出端14。输出端12适于耦合至负载电路2，3的一端，而另一输出端14适于耦合至负载电路2，3的另一端。驱动电路1可以进一步例如包括电容电路21、具有探测器23和开关24的控制电路22、分压电路25和限流电路26。

输入端11通过二极管31和二极管36耦合至输出端12，并通过二极管31耦合至限流电路26的一端、探测器23的一端以及分压电路25的一端，以及通过二极管32耦合至另一输出端14。限流电路26的另一端耦合至电容电路21的一端。

输出端12耦合至开关24的一端。开关24的另一端与电容电路21的一端耦合。

另一输入端13通过二极管34耦合至另一输出端14，电容电路21的另一端、探测器23的另一端、和分压电路25的另一端，以及通过二极管33耦合至限流电路26、探测器23以及分压电路25的一端。

探测器23的输出耦合至开关24和分压电路25的控制输入。电容电路21例如包括一个或多个(电解或箔或陶瓷的)电容器。限流电路26例如包括串联的电阻器51和二极管35。

输入端11接收来自电源的电源信号，并提供馈送信号至输出端12，和充电信号至电容电路21。电容电路21提供支持信号至输出端12。输出端12提供馈送信号和支持信号给负载电路2，3。控制电路22控制支持信号，例如通过探测器23探测至少一个信号的参数，以及通过控制支持信号来响应来自探测器23的探测结果。所述控制例如可以包括开关，在这种情况下，该控制电路22可通过开关24来执行所述开关。

分压电路25可以响应于所述探测结果，或者响应于来自探测器23的另一探测结果，来提供分压电流。通过探测器23探测的至少一个信号的参数可以是电源信号的参数和/或馈送信号的参数。电源信号可以是电压信号，馈送信号和充电信号和支持信号可以是电流信号，电源信号的参数可以是电压振幅，馈送信号的参数可以是电流振幅。

通过使电容电路21仅在部分时间(例如仅在电源信号的电压振幅的值低于阈值时)内提供支持信号，从而电容电路21中的一个或更多的电容器器可以变得不笨重和/或较不耗费成本/或将更少程度的限制驱动电路1的寿命。这样，现有技术中的电解电容器可以由寿命更长的箔或陶瓷电容器取代。

可选择地和/或此外，探测器23可以探测电流振幅形式的馈送信号参数，并响应于该电流振幅控制开关24，从而使得电容电路21仅在部分时间(例如仅在馈送信号的电流振幅的值低于另一阈值时)内提供支持信号。可选择地和/或此外，探测器23可形成负载电路2，3的一部分。

在图2中，更详细地示出了驱动电路1的实施方式。如已经在图1中所示的，驱动电路1例如可以包括输入端11，另一输入端13，输出端12，另一输出端14，电容电路21，包括探测器23的控制电路22，以及限流电路26。

输入端11通过二极管41耦合至输出端12和电容电路21的一端，通过二极管42耦合至另一输出端14，以及通过二极管46耦合至探测器23的一端。电容电路21的另一端与限流电路26的一端耦合。

另一输入端13通过二极管44耦合至另一输出端14，限流电路26的另一端，以及探测器23的另一端，以及通过二极管43耦合至电容电路21的一端，以及通过二极管47与探测器23的另一端耦合。

探测器23例如包括串联的两个电阻52和53。探测器23例如进一步包括晶体管60。晶体管60的控制电极通过另一电阻76耦合至串联的两个电阻52与53之间的互联处。晶体管60的第一主电极耦合至另一输出端14，晶体管60的第二主电极形成探测器23的输出，并通过互相串联的另外电阻75和77与探测器23的一端耦合。另外电阻75和77之间的互联处例如通过并联连接的齐纳二极管78和电容器83与另一输出端14耦合。限流电路26例如包括串联的电阻51和二极管45，二极管81与电阻51反向并联。

控制电路22例如包括基于第一晶体管，第二晶体管，和第三晶体管61-63的开关。第一晶体管61的控制电极耦合至探测器23的输出。第一晶体管61的第一主电极通过第一电阻71耦合至另一输出端14，也与第二晶体管62的第一主电极耦合。第一晶体管61的第二主电极耦合至互相串联的另外电阻75和77之间的互联处。第二晶体管62的控制电极通过与电容器82并联耦合的第二电阻72耦合至另一输出端14，以及第二晶体管62的第二主电极耦合至另一探测器27的一端。该另一探测器27可以包括另一串联的两个电阻73和74。另一探测器27的另一端耦合至电阻51与限流电路26的第五二极管45之间的连接处，也和第三晶体管63的第一主电极耦合。第三晶体管63的控制电极耦合至另一探测器27的输出，以及第三晶体管63的第二主电极耦合至另一输出端14。第三晶体管63可以包括达林顿结构的两个晶体管。

在图3中，示出了第一模拟结果(负载电路＝晶体管)。其中，从顶到底示出了基于整流二极管桥和非受控支持信号(非开关的电容电路)的现有技术的驱动电路的输入电压、输出电压和输入电流随时间的函数。输入电流显示该驱动电路产生相对短而强的峰值电流，并要求使用相对笨重和/或耗费成本和/或更高程度地限制驱动电路的寿命的电容电路。

在图4中，示出了第二模拟结果(负载电路＝电阻，包括分压电路)。其中，从顶到底示出了基于整流二极管桥和受控支持信号(开关的电容电路)的驱动电路的输入电压、输出电压和输入电流随时间的函数。输入电流显示驱动电路产生相对长而减少的峰值电流，并允许使用较不笨重和/或较不耗费成本和/或更少程度地限制驱动电路的寿命的电容电路。与图3相比，图4中的电容电路在相同功率水平时的电容要小6倍。

在图5中，示出了第三模拟结果(负载电路＝电阻，包括分压电路)。从顶到底，示出了基于整流二极管桥和受控支持信号(开关电容电路)的驱动电路的输入电压，输出电压，和输入电流随时间的函数。输入电流显示该驱动电路产生相对长而减少的峰值电流，并允许使用相对不笨重和/或较不耗费成本和/或更少程度地限制驱动电路的寿命的电容电路。

对于图3中所述的现有技术的驱动电路来说，电子灯的一个问题是由交流市电电压汲取的非恒定输入功率而导致的闪烁。为使这种闪烁降低到可接受的程度，通常必须使用足够大小的电解电容器(el-cap)。这些电容器笨重、耗费成本，并且造成这类电子元件寿命有限的主要原因。另一个问题是电子灯与家中或办公室中安装使用的遗留调光器的兼容性问题。大部分这些调光器需要连接的负载电路(例如电子灯)汲取连续的输入电流，但对于使用el-cap的现有技术的结构而言却不是这样的。

用于简单灯驱动电路的现有技术结构使用了市电整流器和电解滤波电容器。通过选择滤波电容器的值以及在输入端和电源之间的附加输入电阻，可以实现谐波、功率因数和市电电流形状的最低要求。为了实现该输入电流，需根据特定(公司内部)的表选择电容器大小和输入电阻。为了确保调光器对这种结构的兼容性，就必须增加连续的基本电流水平。因为现有技术的驱动电路仅从例如半周期的54°到108°汲取电流，增加的电流则需要用于0°…54°和108°…180°，这占了时间的大约70％。这样的损失是不可接受的。特别重要的是现有技术的结构的市电电流在电压开始从其最大值减小之后很快就停止了。

图1，图2，图4和图5中所述的驱动电路实现了所需的滤波电容器尺寸的减小和由电子灯汲取电流的时间的最大化。当结合分压电路使用时，这种构思实现了具有最小附加功率消耗的最大的调光器的兼容性。

根据图1，图2，图4和图5，电容电路不再始终直接连接至两个输出端。只要瞬时市电电压足够用于直接操作负载电路，则它直接从市电输入获得供给。在瞬时电压水平降至最低水平后，电容电路中的电荷就被用于填补差值，并保持电流流过负载电路。

词语“提供”和“接收”可定义为直接提供和接收，也可以定义为通过一个或多个元件的间接提供和接收。词语“耦合”可以定义为直接耦合或可以定义为通过一个或多个元件的间接耦合。

综上所述，用于驱动负载电路2，3的驱动电路1从电源接收电源信号并提供馈送信号至负载信号2，3，以及提供充电信号至电容电路21。除了馈送信号，这些电容电路21提供支持信号给负载电路2，3。通过提供具有控制电路22的驱动电路1来控制支持信号，电容电路21以可变得较不笨重和/或较不耗费成本和/或将更小程度地限制驱动电路1的寿命。进一步，这些驱动电路1可以提高效率。所述控制可以包括控制支持信号供给或不供给至负载电路2，3的时间，和/或可以包括控制支持信号的大小，和/或可以响应于用于探测一个或多个信号的参数的探测器23的探测结果来实现所述控制。所述控制可以包括通过开关24的开关。

虽然已经在附图和前面描述中详细阐明和描述了本发明，这些阐明和描述应视为说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。例如，在其中将所公开的不同实施例的不同部分组合成一个新实施例的实施例中操作本发明也是可能的。

通过对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，本领域技术人员在实践所要求发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变化。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或者其他单元可以完成权利要求书中记载的若干项的功能。仅在互相不同从属权利要求中记载的特定措施的事实，并不表示这些措施的组合不能够有利地利用。权利要求书中的任何参考标记不应解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于驱动负载电路(2，3)的驱动电路(1)，所述驱动电路(1)包括：

-输入端(11)，用于接收来自电源的电源信号，并用于提供馈送信号和充电信号，

-电容电路(21)，用于接收所述充电信号并用于提供支持信号，所述支持信号是电流信号，

-输出端(12)，用于接收所述馈送信号和所述支持信号并用于提供所述馈送信号和所述支持信号给所述负载电路(2，3)，

-探测器(23)，用于探测参数，所述参数是馈送信号的振幅，以及

-控制电路(22)，用于响应于来自所述探测器(23)的探测结果控制所述支持信号。

2.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，所述控制包括开关，所述控制电路(22)包括用于执行所述开关的开关(24)。

3.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，其中所述参数进一步包括电源信号的振幅。

4.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，所述驱动电路(1)进一步包括：

-分压电路(25)，用于响应于所述探测结果或响应于所述探测器(23)的另一探测结果而提供分压电流，其中所述另一探测结果表示时间信息形式的电源信号参数。

5.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，所述电源信号是电压信号，所述馈送信号和所述充电信号是电流信号，所述参数是所述电源信号的电压振幅和/或所述馈送信号的电流振幅。

6.根据权利要求5所述的驱动电路(1)，仅在所述电源信号的电压振幅的值小于阈值时提供所述支持信号。

7.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，适于产生具有相对长且相对低峰值的输入电流。

8.根据权利要求1所述的驱动电路(1)，所述驱动电路(1)进一步包括：

-另一输入端(13)，所述输入端(11)被设计成与所述电源的一端耦合，而所述另一输入端(13)被设计成与所述电源的另一端耦合；

-另一输出端(14)，所述输出端(12)被设计成与所述负载电路(2，3)的一端耦合，而所述另一输出端(14)被设计成与所述负载电路(2，3)的另一端耦合。

9.根据权利要求8所述的驱动电路(1)，所述驱动电路(1)进一步包括：

-限流电路(26)，用于将所述电容电路(21)耦合至所述输入端(11)、所述输出端(12)、所述另一输入端(13)和所述另一输出端(14)之一。

10.根据权利要求9所述的驱动电路(1)，所述输入端(11)通过第一二极管(31，41)耦合至所述输出端(12)，以及通过第二二极管(32，42)耦合至另一输出端(14)；所述另一输入端(13)通过第三二极管(33，43)耦合至所述输出端(12)，以及通过第四二极管(34，44)耦合至所述另一输出端(14)，以及所述限流电路(26)包括串联的电阻器(51)和第五二极管(35，45)。

11.根据权利要求10所述的驱动电路(1)，所述探测器(23)适于探测所述电源信号的振幅，所述探测器(23)包括串联的两个电阻(52，53)，所述探测器(23)的一端通过第六二极管(46)耦合至所述输入端(11)，以及通过第七二极管(47)耦合至所述另一输入端(13)，所述探测器(23)的另一端耦合至所述另一输出端(14)，所述探测器(23)进一步包括晶体管(60)，所述晶体管(60)的控制电极通过另一电阻(76)耦合至串联的两个电阻(52，53)之间的互联处，所述晶体管(60)的第一主电极耦合至所述另一输出端(14)，所述晶体管(60)的第二主电极形成所述探测器(23)的输出，并通过互相串联的另外电阻(75，77)耦合至所述探测器(23)的一端。

12.根据权利要求11所述的驱动电路(1)，所述输入端(11)、所述输出端(12)、所述另一输入端(13)和所述另一输出端(14)之一是所述另一输出端(14)，所述控制包括开关，所述控制电路(22)包括用于执行所述开关的开关，所述开关包括第一晶体管，第二晶体管和第三晶体管(61-63)，所述第一晶体管(61)的控制电极耦合至所述探测器(23)的输出，所述第一晶体管(61)的第一主电极通过第一电阻(71)耦合至所述另一输出端(14)，以及耦合至所述第二晶体管(62)的第一主电极，所述第一晶体管(61)的第二主电极耦合至互相串联的另外电阻(75，77)之间的互联处，所述第二晶体管(62)的控制电极通过第二电阻(72)耦合至所述另一输出端(14)，所述第二晶体管(62)的第二主电极耦合至另一探测器(27)的一端，所述另一探测器(27)包括另一串联的两个电阻(73，74)，所述另一探测器(27)的另一端耦合至所述电阻(51)与所述限流电路(26)的第五二极管(45)之间的连接处，并耦合至所述第三晶体管(63)的第一主电极，所述第三晶体管(63)的控制电极耦合至所述另一探测器(27)的输出，以及所述第三晶体管(63)的第二主电极耦合至所述另一输出端(14)。

13.一种电路装置(100)，包括权利要求1中所述的驱动电路(1)以及还包括负载电路(2，3)。

14.一种用于通过驱动电路(1)驱动负载电路(2，3)的方法，所述驱动电路(1)包括：输入端(11)，用于接收来自电源的电源信号，并用于提供馈送信号和充电信号；电容电路(21)，用于接收所述充电信号并用于提供支持信号，所述支持信号是电流信号；以及输出端(12)，用于接收所述馈送信号和所述支持信号并用于提供所述馈送信号和所述支持信号至所述负载电路(2，3)；所述方法包括探测参数的步骤，所述参数是馈送信号的振幅，以及响应于来自所述探测的探测结果控制所述支持信号的步骤。