CN103428954B - 负载驱动器及包括该负载驱动器的灯具 - Google Patents

负载驱动器及包括该负载驱动器的灯具 Download PDF

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Abstract

提供一种负载驱动器和包括该负载驱动器的灯具。该负载驱动器包括限压电路，所述限压电路包括反向串联的第一极性电容器和第二极性电容器，所述第一和第二极性电容器分别与第一和第二制流元件并联，其中所述第一和第二制流元件用于限制电流的流动方向，使得在交流电源的正负半周期，电流流过不同的极性电容器。使用该负载驱动器，可以获得如下技术效果：节省了空间，降低了成本，提供更大的功率，等等。

Description

负载驱动器及包括该负载驱动器的灯具
技术领域
本申请涉及一种与交流电源耦合的负载驱动器，以及使用所述负载驱动器的灯具。
背景技术
通常，使用降压式（BUCK）或升压式（Boost）电路拓扑结构来设计LED驱动器，该电路设计较复杂，还存在较为严重的开关电源电磁干扰。还有一种解决方案是采用与交流电源耦合的非极性电容器。然而，受工艺限制，非极性电容器的值较小，驱动功率较低，如果要得到较好的驱动效果，需要把尺寸做得较大，这样会使得驱动器比较笨重，占用了较多的空间，而且还提高了制作成本。
发明内容
鉴于以上问题，作出了本发明。本发明意在提出一种负载驱动器。该负载驱动器能够获得以下效果中的至少一个：占用空间小，节省成本，提供更大的驱动功率，制作简单，等等。
根据本发明的一个方面，提供一种与交流电源耦合的负载驱动器，其特征在于，包括限压电路，所述限压电路包括反向串联的第一极性电容器和第二极性电容器，所述第一和第二极性电容器分别与第一和第二制流元件并联，其中所述第一和第二制流元件用于限制电流的流动方向，使得在交流电源的正负半周期，电流流过不同的极性电容器。
根据本发明另一方面，提供一种灯具，其特征在于，包括如上所述的负载驱动器以及至少一个LED灯作为该负载驱动器的至少一个负载。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型实施例，而不应看作是对本发明的范围的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，使其相对于在依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件变得更大。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的负载驱动器100的电路图；
图2示出了根据本发明另一实施例的负载驱动器200的电路图；
图3示出了将本发明实施例的负载驱动器应用于负载照明电路时的应用例子；
图4示出了将本发明实施例的负载驱动器应用于负载照明电路时的另一应用例子。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
另外，在本申请中，所谓的“连接”（包括“并联”、“串联”或者其它类似术语）包括直接的连接和间接的连接，即所连接的元件、电路或者模块之间可能有或者没有其他的元件、电路或者模块。
图1示出了根据本发明实施例的负载驱动器100的电路图。如图1所示，该负载驱动器100包括限压电路，所述限压电路包括反向串联的第一极性电容器C1和第二极性电容器C2。极性电容器可以采用铝电解电容器或钽电解电容器，或者其它极性电容器。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，本发明在此不受限制。
如图1所示，第一极性电容器C1和第二极性电容器C2各自并联有一个制流元件。在图1的例子中，将该制流元件示为二极管D1和D2，然而应理解本发明不限于此，稍后会示出采用二极管之外的其他制流元件的例子。
通过图1所示的负载驱动器100的电路结构，在交流电源的正半周期，电流会流过电容器C1、二极管D2，在交流电源的负半周期，电流会流过电容器C2、二极管D1。
图2示出了本发明另一实施例的负载驱动器200的示例。在该示例中，采用N沟道MOSFET（以下简称MOSFET）作为制流元件的例子。每个MOSFET的漏极和源极并联连接到所述第一极性电容器和第二极性电容器中不与该MOSFET同时导通的那个极性电容器的两端。即，如图2所示，MOSFET Q1的漏极、源极并联连接在电容器C1的两端，MOSFETQ2的漏极、源极并联连接在电容器C2的两端。
其中，根据器件特性，可以在MOSFET的栅极和源极之间连接有稳压二极管，起到钳位作用，防止MOSFET被烧坏。根据器件特性，还可以在MOSFET的栅极和与该MOSFET同时导通的那个极性电容器的正端之间连接有驱动电阻器R1和R2。其中电阻器R1控制MOSFET Q1的开通，电阻器R2控制MOSFET Q2的开通。例如在交流电的正半周，电阻器R2控制Q2导通，电流流过C1和Q2。在交流电的负半周，电阻器R1控制Q1导通，电流流过C2和Q1。可以根据交流电源的输入电压以及电路器件特性来决定电阻器R1和R2的阻值大小。电阻器R1和R2的连接关系不限于此，还可以例如连接在MOSFET的栅极和相应的稳压二极管之间，例如电阻器R1连接在MOSFET Q1的栅极和稳压管Z1之间，同理电阻器R2连接在MOSFET Q2的栅极和稳压管Z2之间。此时MOSFET Q1的栅极仍然通过电阻器R1连接到C2的正端，MOSFET Q2的栅极也仍然通过电阻器R2连接到C1的正端。以上示出了从电容器的正端接出用于控制栅极的信号的例子。电阻器的连接方式不限于此，还可以从包括与相应MOSFET同时导通的电容器的电路的其他位置接出控制栅极的信号，只要能够通过电阻器对MOSFET的栅极提供电压即可。当然也可以通过外部驱动经由电阻器来给MOSFET提供动力。本发明在此不受限制。
以上示出了使用二极管和MOSFET作为制流元件的例子，然而本发明不限于此。只要该制流元件能够限制电流的流动方向，使得在交流电源的正负半周期电流流过不同的极性电容器即可。
图1和图2所示的电路可用于将交流电源的电压限制到适于负载工作的范围，因此可被称为限压电路。负载驱动器还可以包括整流滤波电路。该整流滤波电路用于对来自限压电路的电压进行整流和滤波，从而为负载提供经过整流滤波的直流电流，使之符合负载照明的需要。本领域技术人员知道应该如何实现该整流滤波电路，此处不对其进行更多描述。
下面参考图3描述将图1的负载驱动器100应用于负载照明电路时的应用例子。如图3所示，电路包括三个部分A、B和C。电路A用于功率因数校正。电路B是参考图1描述的限压电路。电路C是整流滤波电路。LED1-LEDn是负载驱动器要驱动的负载。在此以LED灯作为负载的例子，然而本发明不限于此，只要是可以被直流电驱动的负载皆可作为本发明实施例的负载的例子。
在交流电源的正半周，电流流动方向为：交流电源L端-L1-C1-D2-D3-LED灯-D6-交流电源N端。在交流电源的负半周，电流流动方向为：交流电源N端-D4-LED灯-D5-C2-D1-L1-交流电源L端。
图4示出了将图2的负载驱动器200应用于负载照明电路的应用例子。如图4所示，该电路也包括三个部分A、B和C。在交流电源的正半周期，电流的流动方向为：交流电源L端-L1-C1-Q2-D3-LED灯-D6-交流电源N端。在交流电源的负半周期，电流的流动方向为：交流电源N端-D4-LED灯-D5-C2-Q1-L1-交流电源L端。
上述驱动器电路设计与BUCK或Boost电路拓扑结构相比，体积更小，从而节省了空间，且电路简单，易于制作。因为极性电容器的电容值比较大，所以可以获得比非极性电容器更高的驱动功率。使用较小的极性电容器就可以获得较大的驱动功率，节省了空间。且元件便宜，从而节省了成本。
本发明实施例还提供一种灯具，包括以上所述的负载驱动器，以及作为负载的LED灯。
最后，还需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素设备中还存在另外的相同要素。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种与交流电源耦合的负载驱动器，其特征在于，包括限压电路，所述限压电路包括反向串联的第一极性电容器和第二极性电容器，所述第一和第二极性电容器分别与第一和第二制流元件并联，其中所述第一和第二制流元件用于限制电流的流动方向，使得在交流电源的正负半周期，电流流过不同的极性电容器，
其中所述第一制流元件和第二制流元件中的至少一个是MOSFET，每个MOSFET的栅极连接到各自的驱动源，所述驱动源控制MOSFET，使得在交流电源的正负半周期，电流流过不同的极性电容器，
其中所述驱动源是内部驱动源，
其中所述内部驱动源包含从包括与MOSFET同时导通的相应极性电容器的电路中接出的用于控制相应MOSFET的栅极的信号。
2.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中所述第一制流元件和第二制流元件中的至少一个是二极管。
3.根据权利要求1所述的负载驱动器，每个MOSFET的栅极连接到所述第一极性电容器和第二极性电容器中与该MOSFET同时导通的那个极性电容器的正端。
4.根据权利要求1所述的负载驱动器，在MOSFET的栅极和源极之间连接有稳压二极管。
5.根据权利要求1所述的负载驱动器，其中，MOSFET的栅极连接有驱动电阻器。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的负载驱动器，其中所述第一极性电容器和第二极性电容器中的至少一个是铝电解电容器或钽电解电容器。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的负载驱动器，其中所述负载驱动器还包括连接到所述限压电路的整流滤波电路。
8.根据权利要求6所述的负载驱动器，其中所述负载驱动器还包括连接到所述限压电路的整流滤波电路。
9.一种灯具，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的负载驱动器以及至少一个LED灯作为该负载驱动器的至少一个负载。
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