CN105474758B - 用于光源的驱动器电路和在电力线上发送数据的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于光源(20)的驱动器电路(21)包括被配置用于联接至电力线(19)的输入端。控制设备(24)被配置成控制至少一个可控开关(23)以控制驱动器电路(21)的输出电流或者输出电压。控制设备(24)被配置成通过根据将由驱动器电路(21；121、131)在电力线(19)上发送的数据设置至少一个可控开关(23)的切换频率来将信号调制到电力线(19)上。

Description

用于光源的驱动器电路和在电力线上发送数据的方法

技术领域

本发明涉及用于光源的驱动器电路和在电力线上进行通信的方法。具体地，本发明涉及用于光源的驱动器电路，所述驱动器电路可操作以使用电力线通信(PLC)发送数据。

背景技术

诸如基于发光二极管(LED)或放电灯的光源的新型光源变得越来越普及。用于这样的光源的驱动器电路可操作以将输出电流或输出电压提供给光源的发光装置。驱动器电路还可以被配置成执行附加功能，附加功能包括控制功能和/或通信功能。为了说明而不是限制，用于光源的驱动器电路与主单元之间的通信可以便于在具有一个或多个光源并且要求光源将数据报告至主单元的照明系统中的自动监测过程的实现(其中，光源的正确操作受到主单元监测、主单元对光源的自动控制)和/或反馈控制环路的实现。

电力线通信(PLC)是有吸引力的，这是因为不要求连接至光源的单独的专用通信线路。PLC可以按照多种形式实现。在一些形式中，PLC可以被实现为单向通信。直流(DC)电源的供电中断和/或反转可以被用于将数据从主单元发送到从单元。这些技术的优点在于花费不多。然而，这些技术可能导致对电源的主要中断，并且在涉及对连接至同一电力线的多个从单元中的一个单独寻址时可能具有严重的限制。

在PLC的其它形式中，调制信号被施加至电源。这样的技术还可以实现从单元可以进行答复以将通信发送回主单元的双向通信。按照惯例，专用PLC调制器设置在从单元中以为了向主单元通信而将信号调制到电力线上。这对于以成本有效方式实现从单元的PLC调制器是相当大的挑战。由PLC调制器导致的功率消耗也可能是问题。为了说明，可以在从单元中使用提供接收器和发送器的芯片集。发送器的功率耗散和对发送器的供电产生必须例如通过使用用于向发送器的放大器供电的专用元件和/或通过提供专用散热器来解决的问题。这可能增加系统的成本，这对于很多应用是没有吸引力的。

发明内容

在本领域中一直需要能够以成本有效方式实现电力线通信(PLC)的设备、系统和方法。具体地，需要允许从单元经由电力线向主单元发送数据并同时减轻传统技术的与功率消耗和成本相关的问题的设备、系统和方法。

根据实施方式，通过控制驱动器电路的至少一个可控开关的切换频率来实现在电力线上从驱动器电路向另一个设备的通信。驱动器电路的切换电路由此被用作被调制在电力线上的DC电源上的信号的源。不要求为此目的在驱动器电路中设置专用PLC调制器。例如，至少一个可控开关可以是变换器的电力开关。

根据实施方式，提供如由独立权利要求所限定的驱动器电路和方法。从属权利要求限定进一步实施方式的特征。

根据一个实施方式的驱动器电路包括被配置用于联接至电力线的输入端。该驱动器电路包括联接至所述输入端并且包括至少一个可控开关的切换电路。该驱动器电路包括被配置成控制所述至少一个可控开关以控制所述驱动器电路的输出电流或者输出电压的控制设备。该控制设备被配置成根据将由驱动器电路在电力线上发送的数据来设置所述至少一个可控开关的切换频率。

该控制设备可以被配置成通过根据将由所述驱动器电路在电力线上发送的数据设置所述至少一个可控开关的切换频率，将信号调制到电力线上。

该驱动器电路控制所述至少一个可控开关的切换频率以发送数据。这将信号调制到电力线上的电源。该信号可以被主单元接收并处理。非专用PLC调制器与所述至少一个可控开关分立，并且其控制设备必须提供在所述驱动器电路中以将数据从驱动器电路发送到主单元。

该控制设备可以被配置成通过将所述切换频率设置成作为所述驱动器电路的目标输出电流与将要发送的数据二者的函数的至少一个频率来控制驱动器电路的输出电流。

该控制设备可以被配置成通过将所述切换频率依次设置成作为所述驱动器电路的目标输出电流与将要发送的数据二者的函数的多个频率来控制所述驱动器电路的输出电流。

所述多个频率可以包括谐波相关的第一频率和第二频率。第一频率和第二频率可以具有大于预定阈值的最大公约数。

所述第一频率和第二频率中的一个可以是所述第一频率和第二频率中的另一个的整数倍。

所述控制设备可以被配置成使得为了发送具有第一逻辑值的数据比特，将所述多个频率包括在第一组频率中。

所述控制设备可以被配置成使得为了发送具有第二逻辑值的数据比特，将所述多个频率包括在第二组频率中。

所述第一组频率和第二组频率可以彼此不同。所述第一组频率和第二组频率可以不相交。

所述控制设备可以被配置成使得当没有数据将被发送时，将所述多个频率包括在第三组频率中。该第三组频率可以不同于所述第一组频率和第二组频率。该第三组频率可以与所述第一组频率和第二组频率不相交。

所述控制设备可以被配置成通过使切换频率在所述多个频率之间交替来控制所述驱动器电路的输出电流或者输出电压。所述切换频率可以在一个数据比特被发送时交替。

所述控制设备可以被配置成根据没有数据、具有第一逻辑值的数据比特、还是具有第二逻辑值的数据比特将被发送来选择切换频率在其间交替的所述多个频率。

所述控制设备可以被配置成根据所述驱动器电路的目标输出电流或者目标输出电压来调节在所述多个频率之间交替切换频率的定时。所述控制设备可以被配置成根据目标输出电流或者目标输出电压来调节以第一切换频率切换所述至少一个可控开关的第一时间间隔与以第二切换频率切换所述至少一个可控开关的第二时间间隔的比率。

所述控制设备可以被配置成执行所述驱动器电路的输出电流或者输出电压的反馈控制。所述控制设备可以被配置成根据输出电流与目标输出电流的比较来调节切换频率交替的定时。

所述控制设备可以被配置成检测电力线上的具有预定义频率的电压纹波，以在电力线上从主单元接收其它数据。可以以此方式实现在电力线上从主单元向所述驱动器电路的通信。

所述至少一个可控开关可以包括第一开关和第二开关。所述第一开关和第二开关可以是半桥变换器的第一开关和第二开关。

所述驱动器电路可以被配置为DC/DC变换器。

所述驱动器电路可以被配置为恒流源。

根据另一个实施方式，提供一种光源。该光源包括根据实施方式的驱动器电路和连接至所述驱动器电路的输出端的发光装置。

该发光装置可以包括至少一个发光二极管(LED)。所述至少一个LED可以包括无机LED和/或有机LED。

根据另一个实施方式，提供一种系统，该系统包括根据任一实施方式的驱动器电路和被配置成经由电力线向驱动器电路供电的主单元。该主单元可以包括联接至电力线的电力线解调器，并且可以被配置成检测电力线上从驱动器电路发送的数据。

发光装置可以连接至所述驱动器电路的输出端。

所述电力线解调器可以被配置成如果电力线上的电压纹波的频率是包括在第一组频率中的多个频率中的任一个频率，则检测具有第一逻辑值的数据比特。

所述电力线解调器可以被配置成如果电力线上的电压纹波的频率是包括在第二组频率中的多个频率中的任一个频率，则检测具有第二逻辑值的数据比特。所述第一组频率和第二组频率可以不相交。

所述主单元可以被配置成基于电压纹波的频率来识别发送数据的驱动器电路。

所述主单元可以包括用于向驱动器电路发送其它数据的PLC调制器。

该系统可以包括连接至电力线的至少另一个驱动器电路。所述主单元可以被配置成通过根据驱动器电路中的哪一个将被寻址选择被调制到电力线上的电源电压的另一信号的频率，对驱动器电路和至少另一个驱动器电路中的一个进行单独寻址。

根据另一个实施方式，提供一种控制用于光源的至少一个驱动器电路的主单元。该主单元可以包括PLC解调器，该PLC解调器被配置成确定电力线上的信号的频率，如果该频率包括在第一组频率中，则检测具有第一逻辑值的数据比特的发送，并且如果该频率包括在不同于第一组频率的第二组频率中，则检测具有第二逻辑值的数据比特的发送。

所述PLC解调器可以被配置成如果电力线上的信号的频率未包括在第一组频率中并且不包括在第二组频率中，则检测到没有数据被发送。

根据另一个实施方式，提供一种在电力线上发送数据的方法。该方法由用于光源的驱动器电路执行。该驱动器电路具有包括至少一个可控开关的切换电路。所述至少一个可控开关被控制以控制所述驱动器电路的输出电流或者输出电压。该方法包括根据将在电力线上发送的数据来设置所述至少一个可控开关的切换频率。

可以在实施方式中实现的方法的附加特征和由此获得的效果对应于实施方式的设备的特征和效果。

切换频率可以在多个频率之间交替。可以根据是否要发送具有第一逻辑值的数据比特、是否要发送具有第二逻辑值的数据比特、还是是否没有数据将被发送来选择多个频率。

可以根据驱动器电路的目标输出电流或者目标输出电压来调节切换频率交替的定时。

该方法可以由根据任一实施方式的驱动器电路来执行。

在多种实施方式中的任一个中，所述至少一个可控开关可以分别包括可控电力开关。所述至少一个可控开关可以包括具有隔离栅电极的半导体开关。所述至少一个可控开关可以包括场效应晶体管(FET)。所述至少一个可控开关可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

在多种实施方式中的任一个中，可控开关的切换频率可以被限定为可控开关的两个连续接通操作之间或者两个连续断开操作之间的时间间隔的倒数。

在根据实施方式的设备、方法和系统中，驱动器电路的切换电路被用作被调制到电力线上的总线电压上以发送数据的信号的源。这允许以成本有效方式实现从驱动器电路到主单元的通信。

通过使切换频率在多个不同频率之间交替，可以使数据的发送与驱动器电路的输出电流或者输出电压的控制容易地结合。在主单元处的不正确解调的风险可以被降低，和/或可以通过限定多组频率来改进驱动器电路的可寻址性。

当根据多个频率是否谐波相关而将多个频率组合到一组中时，可以降低传输误差的风险。当以第一频率执行切换时，包括在同一组频率中的第一频率的谐波可能仍然与主单元处的正确逻辑值相关。

附图说明

将参考附图详细地描述本发明的实施方式，其中，类似参考标号指示类似元件。

图1是根据实施方式的具有驱动器电路的系统的视图。

图2是根据实施方式的驱动器电路的框图。

图3示出根据实施方式的通过驱动器电路实现数据发送的切换频率的时间相关控制。

图4示出根据实施方式的通过驱动器电路实现数据发送的切换频率的时间相关控制。

图5示出通过根据实施方式的驱动器电路使切换频率交替的处理。

图6示出针对图5的交替的切换频率得到的驱动器电路的输出电流。

图7示出根据实施方式的针对在驱动器电路中生成的可控开关以实现图5的交替的切换频率的控制信号。

图8示出针对图5的交替的切换频率得到的电力线上的电压纹波。

图9示出根据实施方式的通过驱动器电路执行的状态控制。

图10示出根据实施方式的用于在主单元与一个或多个驱动器电路之间的通信的多组频率的限定。

图11是根据另一实施方式的系统的视图。

图12是根据实施方式的驱动器电路的电路图。

图13是根据另一实施方式的驱动器电路的电路图。

具体实施方式

现在将参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式。

根据本发明的实施方式，驱动器电路被配置成在电力线上发送数据。驱动器电路具有至少一个可控开关。所述至少一个可控开关被配置成设置驱动器电路的输出电流或者输出电压。例如，至少一个可控开关可以控制电感的充电或者放电。根据将被发送到主单元的数据控制至少一个可控开关的切换频率。为了说明，可以根据不发送数据送、发送对应于逻辑“0”的数据比特还是发送对应于逻辑“1”的数据比特来使用不同频率。

图1是根据一个实施方式的系统1的视图。系统1包括主单元10和光源20。主单元10可以被配置为远离光源20的中央控制单元。主单元10可以监测一个或多个光源的操作。主单元10还可以向一个或多个光源发布命令，控制一个或多个光源的操作。系统1例如可以是建筑物的照明系统。

光源20具有驱动器电路21。驱动器电路21的输出电流被馈送到发光装置。发光装置可以包括一个发光二极管(LED)或者多个LED 29。一个或多个LED 29可以是无机LED和/或有机LED。驱动器电路21可以操作为(多个)LED 29的光源。

主单元10可以用作AC/DC变换器。主单元10可以在其输入端接收AC电压。主单元10可以执行AC/DC变换，并且可以将电源(还被称为总线电压)提供给光源20的驱动器电路21的输入端。

驱动器电路21经由电力线19连接至主单元10。电力线19可以包括两根电线。

主单元10和驱动器电路21被配置成执行电力线通信(PLC)。驱动器电路21被配置成生成AC信号，该AC信号被叠加在连接至驱动器电路21的输入端的电力线19上的电源上。该AC信号可以是由驱动器电路21生成的电压纹波。主单元10具有检测由驱动器电路21生成的AC信号的PLC解调器12。

具有可控开关23的切换电路由驱动器电路21用作用于AC信号的源。可控开关23的切换频率被设置以将驱动器电路21的输出电流和/或输出电压调节至期望值。另外，根据将被发送的数据来控制可控开关23的切换频率。可控开关23例如可以是DC/DC变换器的电力开关。可控开关23可以连接在驱动器电路21的输入端与电感之间。可控开关23可以是晶体管。可控开关23可以是具有隔离栅电极的晶体管。

驱动器电路21具有控制可控开关23的控制设备24。控制设备24可以是集成电路。控制设备24可以是微处理器、处理器、微控制器、控制器或者专用集成电路(ASIC)，其可操作以根据要在电力线上发送的数据来控制可控开关23的切换频率。控制设备24可以被配置成通过根据将由驱动器电路21在电力线19上发送的数据设置可控开关23的切换频率，将信号调制到电力线19上。

为了发送具有第一逻辑值(例如，逻辑“0”)的数据比特，控制设备24可以控制可控开关23，使得可控开关23以预定义的切换频率切换。

为了发送具有第二逻辑值(例如，逻辑“0”)的数据比特，控制设备24可以控制可控开关23，使得可控开关23以另一个预定义的切换频率切换。当没有数据将被发送时，控制设备24可以控制可控开关23，使得可控开关23可以以另外一个预定义的切换频率切换。

电力线19上的电压纹波的频率取决于可控开关23的相应切换频率。以此方式，驱动器电路21可以将交替的信号分量(例如，高频信号)调制到电力线19上的电源电压上。主单元10的PLC解调器12可操作以基于电力线19上的电压纹波的频率来检测是否在电力线上发送具有第一逻辑值或第二逻辑值的数据比特。

还可以在电力线19上执行从主单元10到驱动器电路21的通信。主单元10的PLC调制器11可以将调制后的信号施加在电力线19上的总线电压上，以向驱动器电路21发送其它数据。PLC调制器11可以将AC电压信号调制到总线电压上，以向驱动器电路21发送其它数据，其中AC电压信号的频率取决于所述其它数据。驱动器电路21可以包括联接至电力线的接收器以检测由主单元10生成的AC电压信号。驱动器电路21的接收器或者控制设备24可以处理从主单元10接收到的其它数据。主单元10可以向驱动器电路21发送命令。所述命令可以包括一连串数据比特。响应于接收到该命令，驱动器电路21可以通过将可控开关23的切换频率调整为将被发送的数据的函数来向主单元10发送数据。

虽然图1中仅示出了联接至电力线19的一个驱动器电路21，但是该系统可以包括联接至同一电力线19的多个驱动器电路21。主单元10和多种驱动器电路可操作以在电力线19上执行双向PLC。

具有不同调制频率的AC信号可以被主单元10施加以向不同驱动器电路发送数据。这允许主单元10对不同的驱动器电路单独寻址。可以使得连接到同一电力线19的不同驱动器电路在主单元10发送寻址到一个个别的驱动器电路的命令时不同地操作。主单元10可以分别选择被唯一地分配给多个驱动器电路中的一个驱动器电路的AC信号的调制频率，以向该驱动器电路发送命令。

另外地或者另选地，不同的驱动器电路中的每一个都可以被配置成使用与由连接至电力线19的所有其它驱动器电路使用的切换频率不同的切换频率来切换其可控开关23。这允许当向主单元10发送数据时，主单元10唯一地识别进行发送的驱动器电路。

另外地或者另选地，主单元10可以使用两个不同频率向不同的驱动器电路发送数据。两个频率中的一个频率可以被用于发送对应于逻辑“0”的数据比特，而另一个频率可以被用于发送将被发送的对应于逻辑“1”的数据比特。通过这样的数据比特的选择性发送，可以发送标识符，并且由于在开始时可以以标识符数据发送每个命令，因此可以发送被寻址到一个个别驱动器电路的命令。

由此，系统1可以具有一个主单元10，该主单元10使用两个不同频率向不同驱动器电路21发送数据，由此驱动器电路21可利用额外频率将数据发送回主单元10。

光源20和连接到电力线19的任何其它光源的操作不需要被中断以发送数据。当数据从驱动器电路21发送到主单元10时并且当其它数据从主单元10发送到驱动器电路21时，驱动器电路21可以继续向(多个)LED 29馈送电流。

图2是示出根据实施方式的驱动器电路21的视图。驱动器电路21具有用于将驱动器电路21连接至电力线19的输入端22。驱动器电路21具有用于向发光装置馈送电流的输出端27。发光装置可以包括多个LED。

驱动器电路21可以被配置成在输入端22处接收DC电源。驱动器电路21可以包括DC/DC变换器25，DC/DC变换器25包括可控开关23。DC/DC变换器25可以包括多个可控开关，例如，开关23和以半桥结构串联连接的又一开关(未示出)。能量存储元件(例如，电感或者电容)可以联接至开关23，并且可以根据开关23被接通还是断开而被充电或者放电。

驱动器电路21还可以可选地包括滤波器26，滤波器26使通过开关可控开关23使调制到电力线上的电源上的电压纹波的振幅衰减。滤波器26具有低通特性。滤波器26例如可以是低通滤波器。可以根据光源的功率选择性地设置滤波器26。为了说明，如果多个光源均连接至同一电力线19，则滤波器26可以根据光源和相关驱动器电路的功率被选择性地设置在仅一些光源的驱动器电路中。滤波器26可以被选择性地设置在具有功率大于阈值的驱动器电路的光源中，但是不设置在具有功率小于阈值的驱动器电路的光源中。

参考图3至图13，将更详细地说明根据实施方式的驱动器电路的操作。通常，可控开关23可以根据是否将要发送数据而以不同的切换频率操作。在发送数据的时间段内，可以根据被发送的数据来设置切换频率。可以根据发送具有第一逻辑值(例如，“0”)的数据比特还是发送具有不同于第一逻辑值的第二逻辑值(例如，“1”)的数据比特来使用不同的切换频率。

图3是示出根据实施方式的如何使可控开关23的切换频率作为驱动器电路中的时间的函数改变的曲线图。

在时间段41、45期间，没有数据被发送。可控开关23被这样操作，即，切换频率具有被分配给没有数据发送的值f_ND，如在32处所示。

在时间段42、44中的每个时间段期间，分别发送具有第二逻辑值(例如，“1”)的数据比特。可控开关23被这样操作，即，切换频率具有分配给具有第二逻辑值的数据比特的发送的值f₁，如在31处所示。

在时间段43期间，发送具有第一逻辑值(例如，“0”)的数据比特。可控开关23被这样操作，即，切换频率具有分配给具有第一逻辑值的数据比特的发送的值f₀，如30处所示。

虽然在图3中示出了针对从驱动器电路到主单元的无数据发送的专用切换频率32，但是驱动器不需要给没有数据将被发送的信号提供这样的专用切换频率。为了说明，在没有数据发送的时间段内，切换频率可以在与逻辑“0”或者逻辑“1”相关的频率30、31中的一个处保持不变。数据发送的开始和结束可以通过预定义的数据比特序列以信号方式表示。

频率30-32可以均被选择为使得由驱动器电路提供的输出电流保持在驱动器电路的目标输出电流的预定义容限内。在其它实现中，可以存在多个频率，每个频率都与相同数据(例如，对应于逻辑“0”或者“1”的数据比特)相关。控制设备24可以选择多个频率中与将被发送的数据相关联的一个频率，对于该频率，驱动器电路的输出电流与目标值匹配。

另选地或者另外地，可以使得切换频率在多个频率之间交替，所述多个频率均与相同数据相关或者与没有数据发送相关。由此，按照时间平均值，驱动器电路的输出电流可以被设置为目标输出电流。

为了说明，当没有数据被发送时，可控开关23的切换频率可以在至少两个频率之间交替。主单元10的PLC解调器12可以将这至少两个频率中的任一个频率识别为表示没有数据发送。控制设备24可以控制在至少两个频率之间的发生转换的时间。可以根据驱动器电路21的目标输出电流设置所述时间。当执行反馈控制时，可以根据驱动器电路的时间平均输出电流与目标输出电流的比较来设置切换频率在至少两个频率之间进行转换的时间。

另选地或者另外地，当数据将被发送时，可以使切换频率在至少两个其它频率之间交替。可以使得切换频率在发送具有第一逻辑值(例如，“0”)的数据比特的同时在至少两个其它频率之间交替。主单元10的PLC解调器12可以将这至少两个其它频率中的任一个识别为表示具有第一逻辑值的数据比特。控制设备24可以在发送一个数据比特的同时控制在至少两个其它频率之间的发生转换的时间。可以根据驱动器电路21的目标输出电流设置所述时间。当执行反馈控制时，可以根据驱动器电路的时间平均输出电流与目标输出电流的比较来设置切换频率在至少两个其它频率之间进行转换的时间。

另选地或者另外地，当发送具有第二逻辑值(例如，“1”)的数据比特时，可以使得切换频率在至少两个另外的其它频率之间交替。

主单元10的PLC解调器12可以将至少两个另外的其它频率中的任一个识别为表示具有第二逻辑值的数据比特。控制设备24可以在发送一个数据比特的同时控制在至少两个另外的其他频率之间的发生转换的时间。可以根据驱动器电路21的目标输出电流设置所述时间。当执行反馈控制时，可以根据驱动器电路的时间平均输出电流与目标输出电流的比较来设置切换频率在至少两个另外的其它频率之间进行转换的时间。

不要求但是切换频率可能在多个发送状态(没有数据发送、具有值“0”的数据比特以及具有值“1”的数据比特)中的每一个发送状态下在不同频率之间交替。

在使得切换频率在至少两个不同频率之间交替的任何状态下，所述至少两个不同频率可以是谐波相关的。为了说明，其中一个切换频率可以是在相同发送状态下使用的另一个切换频率的整数倍。

图4是示出根据实施方式的如何使可控开关23的切换频率在驱动器电路中作为时间的函数改变的曲线图。在图4中所示的实现中，可控开关的切换频率被这样控制，即，在发送一个数据比特的同时，切换频率在第一频率与第二频率之间交替。

在时间段42、44中的每一个时间段期间，分别发送具有第二逻辑值(例如，“1”)的数据比特。可控开关23被这样操作，即，在时间段42期间并且在时间段44期间，切换频率在第一频率34与第二频率33之间交替，即，在一个数据比特正在被发送的同时。第一频率34和第二频率33被分配给具有第二逻辑值的数据比特的发送。

主单元10的PLC解调器12将第一频率34识别为表示从驱动器电路21发送具有第二逻辑值的数据比特。另外，主单元10的PLC解调器12还将第二频率33识别为表示从驱动器电路21发送具有第二逻辑值的数据比特。

在时间段43期间，发送具有第一逻辑值(例如，“0”)的数据比特。可控开关23被操作为使得在时间段43期间，切换频率在另一个第一频率36与另一个第二频率35之间交替，即，在一个数据比特正在被发送的同时。该另一个第一频率36和该另一个第二频率35都被分配给具有第一逻辑值的数据比特的发送。主单元10的PLC解调器12将该另一个第一频率36识别为表示从驱动器电路21发送具有第一逻辑值的数据比特。另外，主单元10的PLC解调器12还将该另一个第二频率35识别为表示从驱动器电路21发送具有第二逻辑值的数据比特。

虽然未在图4中示出，但是切换频率还可以可选地在没有数据发送被执行的时间段41、45内在至少两个频率之间交替。

驱动器电路21的输出电流分别作为切换频率的函数而改变。当切换频率在多个不同频率之间交替时，输出电流也改变。可控开关23可以被控制为使得按照时间平均值将输出电流设置为期望的目标输出电流值。

图5至图8示出在驱动器电路21保持在相同发送状态下的同时可控开关23的切换频率的交替行为。在没有数据被发送和/或在分别发送一个数据比特的同时，参考图5至图8说明的行为可以被实现。

图5示出作为时间的函数的可控开关的切换频率。该切换频率在驱动器电路21保持在相同发送状态(例如，没有数据发送或者一个数据比特的发送)下的时间段50期间被设置为至少两个不同值。

在时间段50期间的时间间隔54内，将切换频率设置为第一频率51。在时间段50期间的另一个时间间隔55内，将切换频率设置为第二频率52。第二频率52和第一频率51可以是谐波相关的。为了说明，第二频率52可以是第一频率51的整数倍。为了进一步说明，并且如参考图7更详细解释的，用于以第一频率51和第二频率52切换的切换周期的周期时间可以具有比控制设备24的时钟周期大的最大公约数。

切换频率被设置为第一频率51的时间间隔54的长度和/或切换频率被设置为第二频率52的时间间隔55的长度可以被确定为要被馈送到连接至驱动器电路21的输出端的(多个)LED的目标输出电流的函数。

图6示出在时间段50期间的驱动器电路21的输出电流。在该时间段50期间，驱动器电路21保持在相同发送状态(例如，没有数据发送或发送一个数据比特)。

切换频率在至少两个频率51、52之间的改变导致输出电流的相应改变。当可控开关23被操作以具有等于第一频率51的切换频率时，驱动器电路21具有第一输出电流57。当可控开关23被操作以具有等于第二频率52的切换频率时，驱动器电路21具有第二输出电流58。平均地，在时间段50内获得对应于期望目标输出电流的输出电流59。

可以通过调节切换频率被设置为第一频率51的时间间隔54的长度和/或切换频率被设置为第二频率52的时间间隔55的长度来调节输出电流59。

图7示出由控制设备24生成以控制可控开关23的控制信号电平。在时间间隔53期间，生成控制信号62，使得以第二切换频率52将可控开关23接通或断开。第二切换频率52的切换周期的周期时间64可以被限定为控制信号62的两个连续上升沿之间或者两个连续下降沿之间的时间间隔。第二切换频率52可以是周期时间64的倒数。

在时间间隔54期间，生成控制信号61，使得以第一切换频率51将可控开关23接通或者断开。第一切换频率51的切换周期的周期时间63可以被限定为控制信号61的两个连续上升沿之间或者两个连续下降沿之间的时间间隔。第一切换频率51可以是周期时间63的倒数。

对于被实现为数字处理器或者数字控制器的控制设备24来说，可以通过使时钟周期(此后可控开关23被分别接通或断开)的数量递增或者递减来获得用于可控开关23的不同切换频率。在驱动器电路保持在相同发送状态的同时，当切换频率在多个不同频率之间交替时，与相同发送状态相关的多个不同频率可以彼此谐波相关。为了说明，与第二切换频率相关的周期时间64以及与第一切换频率相关的周期时间63可以具有比控制设备24的时钟周期时间大的最大公约数。在所示的实现中，周期时间63是周期时间64的两倍。周期时间63、64的比率还可以是不为整数的有理数，例如，3/2或者5/2。

如果驱动器电路的切换电路包括超过一个可控开关，则可以针对每一个开关生成类似于图7中所示的控制信号的控制信号。用于不同开关的控制信号可以彼此相对相移，例如，以确保串联连接的两个开关中的至多一个在任何给定时间处于接通状态。

图8示出当可控开关23的切换频率被控制以发送数据时的电力线19上的总线电压。可控开关23的切换产生叠加在电力线上的DC电源上的AC信号。该AC信号的频率不需要与可控开关23的切换频率相同，但是以唯一方式与可控开关23的切换频率相关。为了说明，对于为串联结构的两个可控开关，电力线19上的电压纹波可以具有这样的频率，即，该频率是每个可控开关的切换频率的两倍。

图8示出以第一切换频率51切换可控开关产生电压纹波71。以第二切换频率52切换可控开关产生电压纹波72。电力线上的电压纹波71、72的频率与切换频率51、52相关。为了说明，电力线上的电压纹波可以包括具有等于切换频率或者为切换频率的整数倍的频率的AC分量。

对于其它发送状态(例如，从驱动器电路21向主单元10发送具有另一个逻辑值的数据比特和/或没有数据被发送的发送状态)，使用可控开关23的其它切换频率。从而，主单元10的PLC解调器12将基于电力线上的电压纹波的频谱来识别驱动器电路的发送状态。

还可以引入切换频率的谐波。这样的谐波可以例如从驱动器电路21的实现得到。谐波的振幅可以取决于驱动器电路21的特定结构。

通过按照将谐波相关频率分配给相同发送状态(例如，没有数据发送或者具有值“0”的数据比特的发送或者具有值“1”的数据比特的发送)的方式对用于切换可控开关23的切换频率进行分组，使得与相同发送状态相关的多个频率的谐波谱至少部分地重叠。为了说明，多个频率中的一个频率的第二谐波可以是多个频率中的另一个频率的第一谐波。由此可以便于通过主单元10的PLC解调器12识别发送状态。

驱动器电路21的控制设备24可以实现状态控制。可控开关23的切换频率可以根据发送状态(例如，根据哪个数据将被发送或者根据是否没有数据将被发送)来设置。多个不同发送状态中的至少一个可以与超过一个切换频率相关。可以例如根据切换频率的谐波谱是否重叠来对切换频率进行分组。控制设备24可以根据发送状态来选择多组频率中的一组频率。控制设备24可以例如选择包括在该组中的一个或多个频率以用于操作可控开关23以控制输出电流。

图9示出可以在驱动器电路中实现的状态控制的概念。发送状态81对应于没有数据发送。至少一个其它发送状态82、83对应于数据发送。可以存在分别与具有第一逻辑值和第二逻辑值的数据比特的发送相关的两个发送状态82、83。例如，可以限定超过两个发送状态82、83以在切换频率中将数值编码。

当从驱动器电路21到主单元10的数据发送开始或者终止和/或发送一系列数据比特时，可以进行发送状态81-83之间的转换84-86。

当数据发送开始时，可以进行从发送状态81到对应于数据发送的发送状态82、83中的一个的转换84、85。驱动器电路21的数据发送可以通过电力线19上从主单元10发送到驱动器电路21的其它数据被触发。反之亦然，当数据发送终止时，可以进行从发送状态82、83中的一个到对应于没有数据发送的发送状态81的转换。可以进行在对应于具有第一逻辑值的数据比特的发送的发送状态82与对应于具有第二逻辑值的数据比特的发送的发送状态83之间的转换，以发送一系列数据比特。

对应于没有数据发送的发送状态81与用于切换可控开关的至少一个频率91-93相关。多个频率91-93可以被分配给发送状态81。多个频率91-93中的至少两个可以是谐波相关的。多个频率91-93中的每一个频率都可以与分配给发送状态81的频率91-93彼此谐波相关。

类似地，对应于数据发送的发送状态82与用于切换可控开关的至少一个频率94-96相关。多个频率94-96可以被分配给发送状态82。多个频率94-96中的至少两个可以是谐波相关的。多个频率94-96中的每个频率都可以与分配给发送状态82的频率94-96彼此谐波相关。

可在不同发送状态下使用的切换频率可以这样选择，即，一个发送状态的切换频率不同于可以在其它发送状态下使用的所有切换频率。为了说明，多个频率91-93中的任一个均不可以包括在针对其它发送状态82、83限定的多组频率中。

可以在不同发送状态下使用的切换频率可以这样选择，即，一个发送状态的切换频率不与不同发送状态的切换频率谐波相关。用于以切换频率91-93中的一个来切换可控开关的周期时间(即，相应切换频率91-93的倒数)和用于以切换频率94-96中的一个来切换可控开关的另一个周期时间(即，相应切换频率94-96的倒数)可以将控制设备24的时钟周期作为最大公约数。

发送状态83可以与一个或者超过一个频率97、98相关。如图9中所示，不同数量的切换频率可以被分配给不同的发送状态。

如果发送状态与超过一个切换频率相关，则切换频率的选择以及在适当时使切换频率交替的定时可以取决于驱动器电路21的目标输出电流。

还可以限定超过三组频率。这允许针对一个驱动器电路限定超过三个发送状态。另选地或者可选地，连接至同一电力线的多个不同的驱动器电路可以被分别分配至少两组频率，以限定至少两个不同的发送状态。这允许多个驱动器电路在同一电力线19与一个主单元10通信。

图10示意性地示出如何将频率分组为十个不同系列(series)。一些系列可以仅包括一个频率。其它系列可以包括超过一个频率。可以这样执行分组，即，谐波相关的频率被分配给同一个系列。

一系列频率101可以被分配给连接至电力线19的第一驱动器电路。

第一驱动器电路的可控开关23可以在发送状态中的一个状态下(例如，当没有数据被发送时或者当具有第一逻辑值的数据比特被发送时)以任一个频率101操作。主单元10的PLC解调器12可以被配置成使得其将从以任一个频率101切换开关23得到的电压纹波识别为第一驱动器电路的相应发送状态。

一系列其它频率102可以被分配给连接至电力线19的第二驱动器电路。一系列另外的其它频率103可以被分配给连接至电力线的第三驱动器电路。主单元10的PLC解调器12可以基于电力线19上的电压纹波的频谱来识别发起数据发送的驱动器电路和由该驱动器电路发送的相应数据。

被分配给多个驱动器电路中的一个的切换频率还可以由主单元使用，以向相应的驱动器电路发送数据。为了说明，当第二驱动器电路使用频率102中的至少一个以向主单元10发送具有第一逻辑值的数据比特时，主单元的PLC调制器11可以以相同频率生成电源的AC调制以向第二驱动器电路发送数据。第一驱动器电路可以被配置成检测出该调制信号不寻址到第一驱动器电路。第三驱动器电路可以被配置成检测出该调制信号不寻址到第三驱动器电路。主单元的PLC调制器11可以使用不同的调制频率将数据单个地寻址到连接至电力线19的多个驱动器电路中的一个。

图11示出实施方式的系统110。该系统包括主单元10。主单元10可以包括AC/DC变换器15。主单元10可以向连接至电力线19的多个光源20、111、112提供DC电源。主单元10可以具有如参考图1至图10说明的那样操作的PLC调制器11和PLC解调器。

光源20具有驱动器电路21。驱动器电路21的输出电流取决于可控开关23的切换频率。该切换频率根据将被发送的数据来设置，如参考图1至图10所说明的。驱动器电路21还具有PLC解调器28，PLC解调器28被配置成在电力线19上检测寻址到驱动器电路21的调制信号。PLC解调器28可以包括带通滤波器或多个带通滤波器以识别在电力线19上施加的AC信号，该AC信号具有为主单元与驱动器电路21之间的通信而保留的频率。

光源111、112还分别具有驱动器电路121、131以将电流馈送到发光装置129、139。驱动器电路121、131具有可控开关123、133。驱动器电路121、131的输出电流被馈送到发光装置129、139，并且取决于可控开关123、133的切换频率。可控开关被用作电力线19上的AC信号的源，以从驱动器电路121、131向主单元10发送数据。

连接至同一电力线19的驱动器电路21、121、131可以将不同的切换频率用于它们的相应开关23、123、133，如参考图10所说明的。用于从驱动器电路21到主单元10的数据发送的可控开关23的切换频率或多个切换频率可以不同于操作连接至电力线19的任何其它驱动器电路121、131的可控开关123、133的各种切换频率。当没有数据被发送时的驱动器电路21的可控开关23的切换频率或者多个切换频率可以不同于操作连接至电力线19的任何其它驱动器电路121、131的可控开关123、133的各种切换频率。

如果针对不同功率设计驱动器电路21、121、131，则驱动器电路21、121、131中的至少一个可以包括滤波器。该滤波器可以使由相应的驱动器电路的可控开关在电力线19上生成的电压纹波的振幅衰减。

如图11中所示，驱动器电路21、121、131不具有专用PLC调制器，而是使用可控开关23、123、133作为用于被调制到电力线19上的DC电源上的AC信号的源。换句话说，驱动器电路的切换电路结合其控制逻辑单元用作PLC调制器。根据实施方式的驱动器电路还可以被配置成使得其不包括连接在输入端与可控开关23、123、133之间的功率因数校正(PFC)。PFC可以由主单元10提供。

在此公开的技术可以由广泛多种驱动器电路结构利用。为了说明，驱动器电路可以包括具有可控开关的谐振变换器。驱动器电路可以包括具有半桥结构的两个可控开关的谐振变换器。半桥的两个可控开关可以以交替方式接通和断开。两个可控开关可以连接至能量存储装置(例如，电感或电容)，该能量存储装置可以根据开关的状态选择性地充电或者放电。

图12和图13示出驱动器电路的可控开关被用作电力线上的AC信号分量的源的两个示例性变换器拓扑。

图12示出根据实施方式的驱动器电路21。该驱动器电路包括串联结构的第一可控开关23a和第二可控开关23b。第一电容器141与第一可控开关23a并联连接。第二电容器142与第二可控开关23b并联连接。第一可控开关23a和第二可控开关23b连接至驱动器电路21的输入端子22a、22b。

驱动器电路21包括串联连接的第一二极管144和第二二极管145。第二二极管145的阴极连接至第一二极管144的阳极。第三电容器146与第一二极管144并联连接。第四电容器147与第二二极管145并联连接。

驱动器电路21包括电感143。电感143的一个端子连接至第一可控开关23a与第二可控开关23b之间的节点。电感143的另一个端子连接至第二二极管145的阴极和第一二极管144的阳极。

第一二极管144的阴极连接至驱动器电路21的输出管脚27a。驱动器电路21包括连接在输入端子22a与输出管脚27a之间的第五电容器148。

第二二极管145的阳极连接至驱动器电路21的另一个输出管脚27b。驱动器电路21包括连接在另一个输入端子22b与另一个输出管脚27b之间的第六电容器148。

驱动器电路21包括连接至输出管脚27a、27b二者的电容器150。

驱动器电路21包括控制设备24以控制第一可控开关23a和第二可控开关23b。控制设备24可以被配置为集成电路。控制设备24可以按照第一可控开关23a和第二可控开关23b中的至多一个在任何时间处于接通状态的方式来控制所述第一可控开关23a和第二可控开关23b。

如上所述，控制设备24被配置成根据将被发送的数据来设置第一可控开关23a和第二可控开关23b的切换频率。这在连接至输入端子22a、22b的电力线上产生电压纹波。电压纹波被主单元检测到并解码。

图13示出根据另一实施方式的驱动器电路21。图13的驱动器电路21总体上具有类似于图12的驱动器电路21的结构和操作。然而，在图13的驱动器电路21中，电容器160连接在输入端子160之间。电容器160可以用作使由第一可控开关23a和第二可控开关23b在电力线上生成的电压纹波的振幅衰减的滤波器。

根据在此描述的任一个实施方式的驱动器电路和主单元可以使用任何合适的协议来执行PLC。为了说明，可以使用数字可寻址照明接口(DALI)协议。驱动器电路可以被配置成在电力线上发送数据，其中所述数据根据DALI协议生成。驱动器电路可以被配置成在电力线上从主单元接收其它数据，所述其它数据根据DALI协议生成。在主单元与驱动器电路之间发送的数据可以包括关于驱动器电路的操作状态的信息、关于调光水平的信息、关于光色的信息或其它信息。

虽然已经参考附图详细地描述了实施方式，但是可以在其它实施方式中实现变型。为了说明而不是限制，可以使得切换频率在均与相同发送状态相关的多个频率之间交替。另外地或者另选地，可控开关的操作在多个切换周期之后可以在短时间段内被中断，由此控制时间平均输出电流。

虽然已经描述了数据可以被发送作为一系列具有两个逻辑值中的一个的数据比特的实施方式，但是还可以以其它方式对数据编码。为了说明，切换频率可以被设置为模拟而不是数字的数值的值。

可以在照明系统使用本发明的实施方式。具体地，本发明的实施方式可以用于向LED馈送电流的驱动器电路，但是不限于此。

Claims (14)

1.一种驱动器电路，所述驱动器电路用于光源(20；111、112)，所述驱动器电路包括：

输入端(22；22a、22b)，其被配置用于联接至电力线(19)；

切换电路(23a、23b、141-150；23a、23b、141-149、160)，其联接至所述输入端(22；22a、22b)并且包括至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)；以及

控制设备(24)，其被配置成控制所述至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)以控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流或者输出电压，

所述控制设备(24)被配置成通过根据将由所述驱动器电路(21；121、131)在所述电力线(19)上发送的数据设置所述至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)的切换频率，将信号调制到所述电力线(19)上，并且

其中，所述控制设备(24)被配置成通过将所述切换频率设置为至少一个频率(30-32；33-36；51、52；91-93；94-96；97、98)来控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流，所述至少一个频率(30-32；33-36；51、52；91-93；94-96；97、98)是所述驱动器电路(21；121、131)的目标输出电流和将被发送的数据二者的函数。

2.根据权利要求1所述的驱动器电路，

其中，所述控制设备(24)被配置成通过将所述切换频率依次设置为多个频率(33、34；35、36；51、52；91-93；94-96；97、98)来控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流，所述多个频率(33、34；35、36；51、52；91-93；94-96；97、98)是所述驱动器电路(21；121、131)的所述目标输出电流(59)和将被发送的数据二者的函数。

3.根据权利要求2所述的驱动器电路，

其中，

-为了发送具有第一逻辑值的数据比特，所述多个频率被包括在第一组频率(35、36；94-96)中，并且

-为了发送具有第二逻辑值的数据比特，所述多个频率被包括在第二组频率(33、34；97、98)中，

其中，所述第一组频率(35、36；94-96)和所述第二组频率(33、34；97、98)不相交。

4.根据权利要求2或3所述的驱动器电路，

其中，当没有数据将被发送时，所述多个频率被包括在第三组频率(91-93)中。

5.根据权利要求2所述的驱动器电路，

其中，所述控制设备(24)被配置成通过使所述切换频率在所述多个频率(33、34；35、36；51、52；91-93；94-96；97、98)之间交替来控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流。

6.根据权利要求1所述的驱动器电路，

其中，所述控制设备(24)被配置成检测所述电力线(19)上的具有预定义频率的电压纹波，以在所述电力线(19)上从主单元(10)接收其它数据。

7.根据权利要求1所述的驱动器电路，

其中，所述至少一个可控开关包括第一开关(23a)和第二开关(23b)。

8.一种光源(20；111、112)，所述光源包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的驱动器电路；以及

至少一个发光二极管(29；119、129)LED，其连接至所述驱动器电路(21；121、131)的输出端(27；27a、27b)。

9.一种系统，所述系统包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的驱动器电路(21；121、131)；以及

主单元(10)，其被配置成经由电力线(19)向所述驱动器电路(21；121、131)供电，

其中，所述主单元(10)包括电力线解调器(12)，所述电力线解调器(12)联接至所述电力线(19)并且被配置成检测所述电力线(19)上从所述驱动器电路(21；121、131)发送的数据。

10.根据权利要求9所述的系统，

其中，所述电力线解调器(12)被配置成，如果所述电力线(19)上的电压纹波(72)的频率是包括在第一组频率中的多个频率中的任一个频率，则检测具有第一逻辑值的数据比特。

11.根据权利要求10所述的系统，

其中，所述电力线解调器(12)被配置成，如果所述电力线(19)上的所述电压纹波(71)的频率是包括在第二组频率中的多个频率中的任一个频率，则检测具有第二逻辑值的数据比特，所述第一组和所述第二组不相交。

12.根据权利要求10或11所述的系统，

其中，所述主单元(10)被配置成基于所述电压纹波(71、72)的频率来识别发送所述数据的所述驱动器电路(21、121、131)。

13.一种在电力线(19)上发送数据的方法，所述方法由用于光源(20；111、112)的驱动器电路(21；121、131)执行，其中，所述驱动器电路(21；121、131)包括至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)，所述至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)被控制以控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流或者输出电压，其中，所述方法包括：

通过根据将在所述电力线(19)上发送的数据设置所述至少一个可控开关(23；123、133；23a、23b)的切换频率，将信号调制到所述电力线(19)上，

其中，通过将所述切换频率设置为至少一个频率(30-32；33-36；51、52；91-93；94-96；97、98)来控制所述驱动器电路(21；121、131)的输出电流，所述至少一个频率(30-32；33-36；51、52；91-93；94-96；97、98)是所述驱动器电路(21；121、131)的目标输出电流和将被发送的数据二者的函数。

14.根据权利要求13所述的方法，

所述方法由根据权利要求1至7中任一项所述的驱动器电路(21；121、131)执行。