CN104429160B - 电磁镇流器与led之间的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

为了保护电磁镇流器(2)免受损坏，用于将所述电磁镇流器(2)耦合到包括发光二极管的光电路(3)的驱动电路(1)，设置有用于与所述电磁镇流器(2)交换第一电流信号并且用于为所述光电路(3)提供第二电流信号的整流桥(11‑14)，并且设置有用于保护所述电磁镇流器(3)以免第一电流信号的参数获得大于阈值的值的保护电路(21‑24，25‑27)。该参数可以是所述第一电流信号的直流分量，并且可以是所述第一电流信号的整流版本的平均值/所述第一电流信号的峰值。所述整流桥(11‑14)可包括第一二极管元件。所述保护电路(21‑24，25‑27)可以包括串联耦合到所述第一二极管元件的第二二极管元件。所述保护电路可包括平均值检测器(25)/峰值检测器(26)，并且可以包括用于响应于检测结果，中断所述第二电流信号的开关(27)。

Description

电磁镇流器与LED之间的驱动电路
技术领域
本发明涉及一种用于将电磁镇流器耦合到包括一个或多个发光二极管的光电路的驱动电路。本发明还涉及包括所述驱动电路，并且还包括电磁镇流器和/或所述光电路的装置。
这样的驱动电路的示例是整流桥。这种装置的示例是电磁镇流器、灯及其零件。
背景技术
当通过包括一个或多个发光二极管的光电路替换气体放电灯，例如荧光灯时，有时驱动气体放电灯所需要的电磁镇流器不能被替换或者移除，或不应该被替换或移除。在这种情况下，当驱动电路驱动包括一个或多个发光二极管的光电路时，驱动电路有可能会引起所述电磁镇流器的损坏。
WO2006/102355A2公开了一种用于驱动至少一个发光二极管的电源转换器。该电源转换器接收来自电源的交流电并且包括电磁干扰滤波器(EMI)、整流器和功率块。该功率块包括用于保护功率块避免过电流或短路情况的保护电路。保护电路不为电磁镇流器提供保护，该电磁镇流器可以连接至镇流器的输入或电磁干扰滤波器的输入。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的驱动电路。本发明的另一个目的是提供一种改进的装置。
根据第一方面，提供一种用于将电磁镇流器耦合到包括一个或多个发光二极管的光电路的驱动电路，所述驱动电路包括：
-整流桥，其具有用于与电磁镇流器交换第一电流信号的输入和用于向光电路提供第二电流信号的输出；
-保护电路，用于保护电磁镇流器以免第一电流信号的一个或多个参数获得大于阈值的值。
通过提供除了整流电路，还具有保护电路的驱动电路，电磁镇流器被保护以免第一电流信号参数获得大于阈值的值。
认知可以是，已获得大于阈值的值的第一电流信号的参数可能会导致电磁镇流器的损坏。
基本思想可以是，驱动电路待被设置有保护电路，该保护电路用于保护电磁镇流器以免第一电流信号的参数获得大于阈值的值。
光电路包括任何种类和任何组合的一个或多个发光二极管。
驱动电路的一个实施例是由为所述第一电流信号的直流分量的参数来限定的。第一电流信号中太大的直流分量或DC分量可能导致饱和并因此导致电磁镇流器的过热。这可能会导致对电磁镇流器及其环境的损坏。
驱动电路的一个实施例是由包括四个第一二极管元件的整流桥、包括四个第二二极管元件的保护电路限定的，各个第一二极管元件被串联耦合到各个第二二极管元件。由4×2个或更多个串联耦合的二极管元件组成的整流电路形成了良好的保护，防止二极管元件中的一个因所谓的短路失效。因为短路失效的二极管元件在其阻断方向上具有过低的阻抗值。串联连接的二极管元件中的一个一在其阻断方向上具有过低的阻抗值，该串联连接中的二极管元件中的另一个就将仍然会展示其正常阻抗行为并将仍然阻断反向电流。其结果是，整流桥和保护电路的组合将仍然具有整流功能。因此，第一和/或第二电流信号将由于失效的二极管元件的异常阻抗行为获得略微不对称的形状，并且结果，该电流信号中的DC分量将获得略大于零的值，但该值仍然足够小以避免对电磁镇流器的损坏。
二极管元件包括二极管或齐纳二极管或晶体管或者其一部分。在两个或更多个串联耦合的二极管元件的情况下，每一个二极管元件均可以包括二极管或齐纳二极管或晶体管或者其一部分。
驱动电路的一个实施例是由为所述第一电流信号的整流版本的平均值的参数来限定的。第一电流信号的整流版本的平均值太大，可能会导致电磁镇流器变得太热。这可能会导致对电磁镇流器及其环境的损坏。整流的第一电流信号的平均值可以代表该第一电流信号值的均方根值。
驱动电路的一个实施例是由保护电路限定的，所述保护电路包括用于检测第一电流信号的整流版本的平均值或第二电流信号的平均值的检测器，并且包括用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关。检测第二电流信号的平均值是检测第一电流信号的整流版本的平均值的替代方案。
驱动电路的一个实施例是由为所述第一电流信号的峰值的参数限定的。第一电流信号的峰值太大，可能会导致电磁镇流器变得太热。这可能会导致电磁镇流器及其环境的损坏。
驱动电路的一个实施例是由保护电路限定的，所述保护电路包括用于检测第一电流信号的峰值或第二电流信号的峰值的检测器，并且包括用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关。第一和/或第二电流信号的峰值太大，可能是因所谓开路而失效的二极管元件导致的。因开路而失效的二极管元件在其导通方向具有过大的阻抗值。检测第二电流信号的峰值是检测第一电流信号的峰值的一种替代方案。
驱动电路的一个实施例是由检测器限定的，所述检测器包括电阻器、二极管和电容器的串联联接，所述检测器还包括比较器，用于比较跨电容器存在的电压信号幅值和阈值电压值，并用于响应于比较结果，控制开关。这是一种简单、低成本并且稳健的峰值检测器。
驱动电路的一个实施例是由电阻器的电阻值和被布置成确定检测器的反应时间的电容器的电容值的组合来限定的。优选地，反应时间应低于预定的时间间隔，例如1秒或2秒或5秒或10秒等。
驱动电路的一个实施例是由包括第一参数、第二参数和第三参数的一个或多个参数限定的，第一参数是第一电流信号的直流分量，第二参数是第一电流信号的整流版本的平均值，第三参数是第一电流信号的峰值。
驱动电路的一个实施例是由包括四个第一二极管元件的整流桥，包括四个第二二极管元件的保护电路所限定的，各个第一二极管元件被串联耦合到各个第二二极管元件，保护电路还包括一个或多个检测器，用于检测第一电流信号的整流版本的平均值或第二电流信号的平均值，并且用于检测第一电流信号的峰值或第二电流信号的峰值，并且还包括用于响应于一个或多个检测结果，中断第二电流信号的开关。
驱动电路的一个实施例是由为所述第一电流信号的均方根值的参数来限定的。第一电流信号的均方根值太大，可能会导致饱和并因此导致电磁镇流器过热。这可能会导致对电磁镇流器及其环境的损坏。保护电路因此可设置有检测器，用于检测第一电流信号的均方根值或第二电流信号的均方根值，并且设置有用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关。
根据第二方面，提供一种包括驱动电路，并且还包括电磁镇流器和/或光电路的装置。
提供改进的驱动电路的问题已经解决。进一步的优点可以是，该驱动电路简单、低成本并且稳健。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并得到阐述。
附图说明
在附图中：
图1示出了驱动电路的一个实施例，
图2示出了峰值检测器的一个实施例，
图3示出了正常情况下的波形，以及
图4示出了错误情况下的波形。
具体实施方式
在图1中，驱动电路1的一个实施例被示出。驱动电路1被设置成用于将诸如包括例如串联电感器的无源镇流器之类的电磁镇流器2耦合到包括一个或多个发光二极管的光电路3。驱动电路1包括整流桥11-14，其具有用于与电磁镇流器2交换第一电流信号的输入，并且具有用于为光电路3提供第二电流信号的输出。驱动电路1还包括保护电路21-24，25-27，用于保护电磁镇流器2以免第一电流信号的参数获得大于阈值的值。
因此，驱动电路1的第一输入端子耦合到电磁镇流器2的第一输出端子，第一输出端子例如耦合到串联电感器。驱动电路1的第一输入端子被耦合到两个二极管元件21和11的第一串联连接(的阳极)，并且耦合到两个二极管元件23和13的第三串联连接(的阴极)。驱动电路1的第二输入端子耦合到电磁镇流器2的第二输出端子。驱动电路1的第二输入端子耦合到两个二极管元件22和12的第二串联连接(的阳极)，并且耦合到两个二极管元件24和14的第四串联连接(的阴极)。
二极管元件11和12(它们的阴极)彼此耦合，并耦合到开关27的第一主触点上，在这里是晶体管的第一主电极。二极管元件13和14(它们的阳极)彼此耦合，并耦合到电阻器29的第一侧且耦合到平均值检测器25及峰值检测器26的输入。电阻器29的另一侧耦合到接地。检测器25和26的输出耦合到组合电路28，例如或门的输入，所述或门为开关27的控制触点，这里是晶体管的控制电极提供控制信号。开关27的第二主触点，这里是晶体管的第二主电极，耦合到二极管32的阳极并且耦合到另一开关31的第一主触点，这里是另一晶体管的第一主电极。另一开关31的第二主触点，这里是另一晶体管的第二主电极耦合到接地。二极管32的阴极形成驱动电路1的第一输出端子，并且被耦合到电容器33的一侧及光电路3的第一输入端子。电容器33的另一侧形成驱动电路1的第二输出端子，并耦合到接地且耦合到光电路3的第二输入端子。
在第一种情况下，需要保护以免呈第一电流信号的直流分量的形式的参数获得大于阈值的值，在驱动电路1中存在二极管元件11-14和21-24，并且所有其他元件25-29可以被省去。如果二极管元件11-14中的一个在其阻断方向上具有太低的阻抗值(变成所谓的短路)，在相同的串联连接中二极管元件21-24中的另一个仍将展示其正常的阻抗行为，并且结果是整流桥11-14和保护电路21-24的组合将仍然具有其整流功能。因此，第一和/或第二电流信号将获得略微不对称的形状，并且其结果是该电流信号中的直流分量或DC分量将得到稍大于零的值，但该值仍足够小以避免电磁镇流器2的损坏。
该电流信号中的DC分量，例如，在8个二极管元件中的一个已经短路的情况，与在常规整流电路中4个二极管元件中的一个已变得短路时相比，将小100倍。
在第二种情况下，需要保护以免呈第一电流信号的整流版本的平均值的形式的参数获得大于阈值的值，在驱动电路1中存在二极管元件11-14(或21-24)，并且存在平均值检测器25、开关27和例如电阻器29。跨电阻器29存在电压信号，其允许平均值检测器25进行检测，但是本领域技术人员应该清楚的是，该电阻器有许多替代方案。所以，在此情况下，保护电路25、27包括检测器25，用于检测第二电流信号的平均值，该检测是第一电流信号的整流版本的平均值检测的一种替代方案，并包括用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关27。
在第三种情况下，需要保护以免呈第一电流信号的峰值的形式的参数获得大于阈值的值，在驱动电路1中存在二极管元件11-14(或21-24)，并且存在峰值检测器26、开关27和例如电阻器29。跨电阻器29存在电压信号，允许峰值检测器26进行检测，但是本领域技术人员应该清楚的是该电阻器有许多替代方案。所以，在此情况下，保护电路26、27包括检测器26，用于检测第二电流信号的峰值，该检测是第一电流信号的峰值检测的一种替代方案，并包括用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关27。
如果二极管元件中的一个在其导通方向上具有太高的阻抗值(已变成所谓的开路)，电流信号的峰值将变得过高。
另一开关31允许被供给到光电路3的功率量被控制。因此，在另一开关31的非导通模式中，第二电流信号经由二极管32流向光电路3，并进一步用于为电容器33充电。在另一开关31的导通模式中，第二电流信号流过该另一开关31至接地，并且光电路3仅从充电的电容器33获取其功率。二极管32防止该电容器33经由导通另一开关31放电。这样的另一开关31的控制对本领域技术人员将是清楚的。可替代地，元件31-33中的一些或全部可以形成光电路3的一部分。
作为检测第一电流信号的整流版本的平均值或第二电流信号的平均值的一种替代方案，第一或第二电流信号的均方根值可被检测。但是均方根检测器(在此刻)相对复杂且相对昂贵。平均值检测器，例如RC滤波器相对简单并且成本相对较低。
在图2中，峰值检测器26的一个实施例被示出。检测器26包括电阻器41、二极管42和电容器43的串联连接，并且还包括比较器44，用于比较跨电容器43存在的电压信号的幅值和由源45产生的阈值电压值，并且用于响应于比较结果，控制开关27。优选地，电阻器41的电阻值和电容器43的电容值的组合被设置以限定检测器26的反应时间。
二极管元件包括二极管或齐纳二极管或晶体管或者其一部分。两个或更多个串联耦合的二极管元件中的每一个均可以包括二极管或齐纳二极管或晶体管或者其一部分。每个开关27、31均可以是晶体管或任何其它种类的开关。检测器25和26可能通过组合电路28被组合。如果只有一个检测器25、26被使用，组合电路28将不是必需的。组合电路的许多替代方案和用于检测器25和26的许多实施例对本领域技术人员将是清楚的。
在图3中，示出了正常情况的波形。上图：第一电流信号。下图：第二电流信号。电流从-1到1安培被垂直标绘。时间从0到33.3毫秒被水平标绘。
在图4中，示出了错误情况的波形(一个二极管元件已经变成开路-峰值检测器26控制开关27以中断第二电流信号)。上图：第一电流信号。下图：第二电流信号。电流从-1到1安培被垂直标绘。时间从0到33.3毫秒被水平标绘。
总之，为了保护电磁镇流器2免受损坏，用于将电磁镇流器2耦合至包括发光二极管的光电路3的驱动电路1，设有用于与电磁镇流器2交换第一电流信号，并用于为光电路3提供第二电流信号的整流桥11-14；并设有用于保护电磁镇流器3以免第一电流信号的参数获得大于阈值的值的保护电路21-24，25-27。该参数可以是第一电流信号的直流分量，并且可以是第一电流信号的整流版本的平均值/第一电流信号的峰值。整流桥11-14可以包括第一二极管元件。保护电路21-24、25-27可包括串联耦合到第一二极管元件的第二二极管元件。保护电路可包括平均值检测器25/峰值检测器26，并且可以包括用于响应于检测结果，中断第二电流信号的开关27。
虽然在附图和前面的说明书中，本发明已经被说明并详细描述，这种说明和描述应被认为是说明性的或示范性的，而非限制性的；本发明不局限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，从附图、公开内容和所附权利要求的研究中能够理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。某些措施在相互不同的从属权利要求中被列举的单纯事实并不表示这些措施的组合不能利用。在权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种驱动电路(1)，用于将电磁镇流器(2)耦合到包括一个或多个发光二极管的光电路(3)，所述驱动电路(1)包括：
-整流桥(11-14)，其具有用于与所述电磁镇流器(2)交换第一电流信号的输入和用于为所述光电路(3)提供第二电流信号的输出，和
-保护电路(21-24，25-27)，用于保护所述电磁镇流器(2)以免所述第一电流信号的一个或多个参数获得大于阈值的值。
2.如权利要求1所限定的驱动电路(1)，参数是所述第一电流信号的直流分量。
3.如权利要求2所限定的驱动电路(1)，所述整流桥(11-14)包括四个第一二极管元件，所述保护电路(21-24)包括四个第二二极管元件，各个第一二极管元件串联耦合到各个的第二二极管元件。
4.如权利要求1所限定的驱动电路(1)，参数是所述第一电流信号的整流版本的平均值。
5.如权利要求4所限定的驱动电路(1)，所述保护电路(25，27)包括检测器(25)，用于检测所述第一电流信号的所述整流版本的所述平均值或所述第二电流信号的平均值，并包括用于响应于检测结果，中断所述第二电流信号的开关(27)。
6.如权利要求1所限定的驱动电路(1)，参数是所述第一电流信号的峰值。
7.如权利要求6所限定的驱动电路(1)，所述保护电路(26,27)包括用于检测所述第一电流信号的峰值或所述第二电流信号的峰值的检测器(26)，并且包括用于响应于检测结果，中断所述第二电流信号的开关(27)。
8.如权利要求7所限定的驱动电路，所述检测器(26)包括电阻器(41)、二极管(42)和电容器(43)的串联连接，所述检测器(26)进一步包括比较器(44)，用于比较跨所述电容器(43)存在的电压信号的幅值与阈值电压值，并且用于响应于比较结果，控制所述开关(27)。
9.如权利要求8所限定的驱动电路(1)，所述电阻器(41)的电阻值和所述电容器(43)的电容值的组合为的是确定所述检测器(26)的反应时间。
10.如权利要求1所限定的驱动电路(1)，所述一个或多个参数包括第一参数、第二参数和第三参数，所述第一参数是所述第一电流信号的直流分量，所述第二参数是所述第一电流信号的整流版本的平均值，并且所述第三参数是所述第一电流信号的峰值，并且所述阈值是使得所述第一电流信号在获得大于所述阈值的值时导致所述电磁镇流器的损坏的阈值。
11.如权利要求10所限定的驱动电路(1)，所述整流桥(11-14)包括四个第一二极管元件，所述保护电路(21-24，25-27)包括四个第二二极管元件，各个第一二极管元件串联耦合到各个第二二极管元件，所述保护电路(21-24，25-27)进一步包括一个或多个检测器(25，26)，用于检测所述第一电流信号的整流版本的平均值或所述第二电流信号的平均值，并用于检测所述第一电流信号的峰值或所述第二电流信号的峰值；并且进一步包括用于响应于一个或多个的检测结果，中断所述第二电流信号的开关(27)。
12.如权利要求1所限定的驱动电路(1)，参数是所述第一电流信号的均方根值。
13.一种驱动装置，包括如权利要求1所限定的驱动电路(1)，并且进一步包括所述电磁镇流器(2)。
14.一种照明装置，包括如权利要求1所限定的驱动电路(1)，并且进一步包括所述光电路(3)。
15.一种照明装置，包括如权利要求1所限定的驱动电路(1)，并且进一步包括所述电磁镇流器(2)和所述光电路(3)。
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