CN105766058B - 用于在led驱动器中提供补充功率的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种DC电流驱动器包含配置成提供DC供给电流并且接收DC返回电流的DC电流驱动电路。开关与DC返回电流串联耦合，并且补充功率供给与开关并联耦合并且配置成提供补充电压。断开开关使DC返回电流转向通过补充供给，并且闭合开关引起DC返回电流旁路补充供给。

Description

用于在LED驱动器中提供补充功率的方法和设备
技术领域
本公开的方面一般涉及LED光源，并且具体涉及用于LED灯的DC驱动电路。
背景技术
发光二极管(LED)是由半导体材料(常常是砷化镓和/或氮化镓)构建的电光源。如同其他二极管，发光二极管通过使用各种杂质掺杂半导体材料以创建p-n结来创建。在电流施加到LED时，电荷载流子流入p-n结中，其中带正电荷的空穴与带负电荷的电子结合，从而引起电子落到更低的能量级，由此作为光释放能量。如在所有二极管中，电流从装置的正的掺杂的p侧容易地流到负的掺杂的n侧，但是不以相反的方向。因此，LED通常由直流(DC)功率源驱动。
在许多应用，例如家用照明和街道发信号中，DC功率不可能是容易地可用的，并且驱动电路用来将本地可用的AC电网功率转换为所调节的DC功率以驱动LED灯。节能、尺寸小以及低成本对于这些驱动电路是重要的。在建筑物照明和街道发信号应用中所使用的驱动电路也服从政府管制，并且必须满足严格的要求，其连同其他因素一起，限制允许EMI发射。
上升的能源成本已经创建对符合与诸如构建在普遍存在的爱迪生螺丝灯座上的那些的更老的白炽电灯泡相同的形状因素和电要求的节能替代照明装置的需求。随着LED替代灯在瓦数方面越高，将冷却连同驱动线路和LED灯一起合并到封装中变得必要。子驱动器或补充供给常常添加到驱动线路以提供用于冷却系统或要求低电平功率的其他功能性的二次功率。例如，在使用升压型开关调节器来提供LED驱动电流的驱动电路中，附加绕组有时添加到储能电感器以汲取用于补充供给的功率。然而，驱动电路通常针对所要求的LED驱动电流来优化，并且补充供给的添加常常导致不可接受的性能，例如超过管理限制的EMI发射。因此，递送节省成本的、具有高电效率、小形状因素和可接受的EMI性能的驱动电流变得有挑战性。这个挑战通过合并诸如冷却系统或提供附加特征的其他低电平线路的二次负载的补充功率的需要来进一步复杂化。
因此，将会预期提供解决上面所识别的问题中的至少一些的LED驱动电路。
发明内容
如本文所描述，示范性实施例克服本领域中已知的上面的缺点或其他缺点中的一个或多个。
示范性实施例的一个方面涉及DC电流驱动器。在一个实施例中，DC电流驱动器包含配置成提供DC供给电流并且接收DC返回电流的DC电流驱动电路、与DC返回电流串联耦合的开关以及与开关并联耦合并且配置成提供补充电压的补充功率供给。断开开关使DC返回电流转向通过补充供给，并且闭合开关引起DC返回电流旁路补充供给。
示范性实施例的另一个方面涉及LED照明设备。在一个实施例中，LED照明设备包含具有一个或多个发光二极管的LED灯、耦合到LED灯并且配置成将LED供给电流提供到LED灯且从LED灯接收LED返回电流的驱动器电路、与LED返回电流串联耦合的开关以及配置成接收LED返回电流并且产生补充电压的补充供给。断开开关引起LED返回电流流过补充功率电路，并且闭合开关引起LED返回电流旁路补充功率电路。
示范性实施例的另一个方面涉及一种用于在DC电流驱动器中提供补充电压的方法。在一个实施例中，方法包含：使用DC电流驱动器产生DC供给电流；使用DC电流驱动器接收DC返回电流；将开关与DC返回电流串联放置；断开开关以使DC返回电流转向通过补充供给电路；闭合开关以使DC返回电流旁路补充供给电路；以及使用供给电路从DC返回电流生成补充电压。
从下面结合附图所考虑的详细描述，示范性实施例的这些及其他的方面和优点将变得显而易见。然而，要理解，附图被设计仅是为了说明的目的而不是作为本发明的限制的限定，对于限制应当参考所附权利要求书。本发明的附加的方面和优点将在随后的描述中阐述，并且部分地将根据描述是显然的，或者可以通过本发明的实施来认识到。此外，本发明的方面和优点可以通过在所附权利要求书中具体指出的工具和组合来实现并且获取。
附图说明
在附图中：
图1图示配置成使用储能电感器上的二次绕组提供补充功率的LED驱动电路的一个实施例的示意图。
图2图示包含本公开的方面的LED驱动电路的一个实施例的框图。
图3图示包含本公开的方面的补充功率供给的一个实施例的示意图。
图4图示包含本公开的方面的LED驱动电路的一个实施例的EMI性能的曲线图。
图5图示用于使用包含本公开的方面的LED驱动电流用于补充功率的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
图1图示示范性LED驱动电路或驱动器，通常由参考符号100所指示的，如可以用来将DC功率提供到LED型灯，的示意图。LED驱动电路100配置成接收跨输入端子J1和J2的AC输入功率，Vin，其中输入功率Vin可以是任意适合的AC功率，比如例如，本地可用的电网功率，通常在北美可用的120伏特(V)60赫兹(Hz)功率或者在许多欧洲国家可用的230V 50Hz功率或其他适合的AC功率源。AC输入功率Vin通过二极管电桥BR1转换为图示为的DC功率，二极管电桥BR1中一个电桥输入130通过串联连接的保险丝F1连接到AC输入端子J1，并且另一个电桥输入132通过串联连接的电感L1连接到另一个AC输入端子J2。保险丝F1保护LED驱动电路100免受过电流。跨电桥输入130和132所耦合的金属氧化物变阻器(MOV)RV1保护诸如二极管电桥BR1的线路免受能够以其他方式损坏LED驱动电路100的输入功率中的电涌。电感器L1用来降低EMI发射。进一步的EMI降低能够由通过浪涌电流保护或限制电路104跨DC功率所连接的滤波电容器C1来提供。浪涌电流保护电路104将滤波电容器C1的一侧连接到并且包含与电阻器R1串联耦合的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)M1B以将浪涌电流限制到安全量。MOSFET M1B的栅极电压由包含电阻器R18、双极结晶体管(BJT)Q4和电阻器R10的电路控制，其中MOSFET M1B的栅极连接到BJT Q4的集电极并且通过电阻器R10连接到控制电压Vcc。BJT Q4的基极连接到MOSFET M1B的源极并且连接到
LED驱动电流通过由与续流二极管(freewheeling diode)D1串联耦合的储能电感器T1A和将电感器T1A耦合到电路公共端134的升压开关的MOSFET M1A组成的升压型开关调节器来调节。LED驱动电路100提供跨端子J3和J4的DC功率，并且驱动功率通过跨端子J3和J4并联耦合的滤波电容器C3来稳定。在负载跨端子J3和J4连接由此完成电路时，DC电流将从端子J3当中流出，通过负载，并且流回端子J4中。使用标准电流极性约定，其中正电流限定为以电子流的相反方向流动，如本文所使用的，从端子J3当中流出的电流是DC供给电流Is，并且流入端子J4中的电流是DC返回电流IR。在某些实施例中，跨DC功率端子J3和J4所连接的负载包含适合的LED灯组合件(未示出)。在负载包含LED灯时，DC供给电流Is在本文中称为LED供给电流，并且DC返回电流称为LED返回电流。备选地，要求所调节的DC功率的其他类型的负载还可以有利地跨端子J3和J4连接。流入端子J4中的DC返回电流IR在返回到二极管电桥BR1之前通过电路公共端134流到电流感测电路108。DC返回电流IR通过一对彼此并联连接的称为感测电阻器的电阻器R2和R2A转换为电流感测电路108中的成比例电压。二极管VR1与感测电阻器R2和R2a并联耦合来为感测电阻器R2、R2A提供电压保护。在期望使用更低瓦数的LED灯组合件的某些实施例中，能够只使用一个感测电阻器R2，并且能够移除另一个感测电阻器R2A。
自激振荡开关控制电路106将开关驱动信号110供给到升压开关M1A的栅极。开关驱动信号110由包含一对互补双极结晶体管Q3A和Q3B的缓冲电路来生成。示出连接在控制电压Vcc和开关控制信号110之间的n-p-n晶体管Q3A，并且示出连接在开关控制信号110和电路公共端134之间的p-n-p晶体管Q3B。控制电流通过电阻R11施加到晶体管Q3A和晶体管Q3B两者的基极。设定点112由电阻器分压器网络生成，电阻器分压器网络包含串联耦合在控制电压Vcc和在下的负dc电压之间的互补晶体管Q18和电阻器R6以及R15。互补晶体管Q18与电阻器分压器R6、R15串联耦合以弥补跨晶体管Q1A的二极管压降。
在下的输入电压通过电阻器R16包含在设定点112中以改进LED驱动器电路100的总谐波失真。包含BJT Q1A、电阻器R13和电阻器R7的加法电路将设定点112和电路节点118上的感测电阻器电压118结合以在电路节点116处创建开关控制信号。感测电阻器电压118由流过感测电路108的LED返回电流IR创建。由分别通过电阻器R9和R10从控制电压Vcc各自接收其集电极电压的一对晶体管Q2A和Q2B形成的闭锁电路用来闭锁开关控制信号116。然后，在电路节点114处的所闭锁开关信号通过电阻器R11而提供到缓冲晶体管Q3A和Q3B。通过电阻器R17将设定点112与控制信号110结合维持开关控制电路106的自振荡行为。过电压保护通过将开关控制信号116通过与电阻器R8串联的一对齐纳二极管Z1和Z2耦合到在端子J3处的驱动器输出来提供。
控制电压Vcc在正常操作期间由电荷泵电路120生成，电荷泵电路120包含两个泵浦电容器C4和C2、一对串联连接的二极管D3和D4以及电阻器R5。电荷泵电路120从磁性耦合到升压电感器T1A的二次绕组T1B接收功率。齐纳二极管Z3将控制电压Vcc保持在稳定电平下。在LED驱动器电路100开动时，在电荷泵电路120开始供给控制电压Vcc之前存在时间段。包含启动电路122以在这个启动阶段期间提供控制电压Vcc直到电荷泵电路120接管。MOSFET M2通过串联连接的电阻器R4和R4A接收栅极电压并且允许在端子J3处的DC驱动功率通过电阻器R3流到控制电压Vcc。一旦控制电压Vcc达到其期望电平，FET M2关闭并且控制电压Vcc由电荷泵电路120提供。
在许多LED应用或其他DC驱动器应用中，期望使驱动器针对诸如可用来控制LED灯的温度的冷却装置的附加特征提供补充功率。在图1中所图示的示范性LED驱动电路100中，变压器绕组T1A用作升压储能元件，并且二次绕组T1B用来将功率提供到开关控制电路106。在这个配置中，在这个示例中称为升压电感器的变压器绕组T1A还充当EMI滤波器。补充功率通过添加磁性耦合到升压电感器T1A的第三绕组T1C来获取。然而，添加跨端子J5、J6所示的第三绕组T1C以给冷却系统或其他负载以动力，能够改变升压电感器T1A的特性，从而引起EMI滤波器频带变化，这能够不利于影响升压电感器T1A的EMI滤波特性。
现在参考图2，示意图图示使用诸如上面所描述并且图1中所示的示范性LED驱动器电路100的升压型调节器用于在LED驱动器中提供补充功率的一个实施例。在这个示例中，LED供给电流Is通过续流二极管D1和端子J3流到LED灯组合件204。LED返回电流IR通过端子J4从LED灯组合件204通过电流感测电路108流回到LED驱动器电路(未示出)中。开关214与LED返回电流IR串联放置，使得在开关214断开时，LED返回电流IR转向通过补充功率供给或电路222，并且在开关214闭合时，LED返回电流IR旁路补充功率电路222且直接流回到LED驱动器电路。参考图1，LED返回电流IR经过电流感测电路108。
开关214可以是能够根据要求有效开关LED返回电流IR以调节递送到补充功率电路222的功率的任意适合类型的半导体或机械开关。补充功率控制电路220通过电压感测信号208监测补充功率电路222并且提供断开或闭合开关214的开关控制信号218。开关控制信号218交替地断开和闭合，使得补充供给电压228保持在一般恒定电平下。备选地，开关控制信号218可适合于将补充供给电压228保持在包含变化电平的任意期望电平下。控制电压Vcc，在一个实施例中，能够是低电平控制电压，通过补充功率控制电路220来接收并且返回到电流感测电路108。图2图示所公开的补充功率生成方法和设备可以如何应用到升压型LED驱动器电路；然而本领域技术人员将容易地意识到，在不偏离所公开的实施例的精神和范围的情况下，所公开的方法和电路可应用在任意类型的LED驱动器电路或其他DC驱动器电路中。
图3图示通常由数字300所指示的用于在包含本公开的方面的诸如图1的LED驱动器电路100或者其他类型的DC电流驱动器的LED驱动器电路中提供补充功率的电路的一个实施例的示意图。在这个示例中，补充功率开关Q100与在电路节点312处接收的返回电流IR串联放置，使得在补充功率开关Q100接通时，返回电流IR经过补充功率开关Q100并且在电路节点302处退出，其中返回电流IR返回到诸如图1所示的示范性LED驱动器电路100的DC驱动器电路(未示出)。在图3中所图示的示范性电路中，补充功率开关Q100图示为n沟道MOSFET，然而能够以期望频率开关返回电流IR的任意适合类型的半导体或机械开关可以被有利地使用。补充功率控制电路306提供开关信号310以控制补充功率开关Q100，使得DC返回电流IR有选择性地转向到补充功率电路304中或者允许旁路补充功率电路304。在补充功率开关Q100断开时，LED返回电流IR转向到与补充开关Q100并联连接的补充功率电路304中，其中一对大容量电解电容器C101和C102与补充供给电压Vs并联连接，使得它们动作以保持并且稳定补充电压Vs。更低数值滤波电容器C103还与补充电压Vs并联连接，并且提供高频电压波动的滤波。二极管D101具有其连接到补充功率开关Q100的漏极的阳极以及其连接到补充电压Vs的正侧的阴极，因此在开关Q100断开时，防止补充电压通过开关Q100放电。在这个方式中，在不使补充供给电压放电的情况下，断开开关Q100引起返回电流旁路补充功率电路304或供给。在一个实施例中，第二二极管D102具有其连接到补充电压Vs的负侧的阳极以及其连接到补充电压Vs的正侧的阴极，由此保护补充供给电容器C101和C102免受负电压。输出电压Vs可通过有选择性地闭合和断开补充功率开关Q100来调节，使得DC返回电流IR转向以分别给电容器C101和C102充电或允许旁路补充功率开关304。
补充功率控制电路306监测跨补充功率电路304的电容器C101、C102所产生的补充电压Vs并且创建开关控制信号310以将补充电压Vs调节在一般恒定电平下。控制电压Vcc由控制电路306从任意适合的源接收，比如例如，由上面所描述并且图1所图示的示范性DC驱动器电路100所产生的控制电压Vcc。串联连接的电阻器R101和R105与连接到MOSFET Q100的栅极的中心节点310耦合在控制电压Vcc和电路公共端316之间来为开关信号310提供电流路径。施密特触发器由运算放大器(op-amp)U1A和反馈电阻器R106构建，并且op-amp U1A从控制电压Vcc接收其操作功率。参考电压创建在耦合在控制电压Vcc和电路公共端316之间的串联连接的电阻器R101和电容器C104的中心节点314处，并且施加到op-amp U1A的反相输入。二极管D103与电容器C104并联耦合。补充电压Vs由包含耦合在补充电压Vs和电路公共端316之间的电阻器R103和R104的电阻器分压器网络感测，使得反馈电压创建在电路节点308处。通过将电路节点308处的反馈电压施加到op-amp U1A的非反相输入，在补充电压Vs分别下降到由如参考电压314所确定的期望值以下或上升到由如参考电压314所确定的期望值以上时，开关信号310将接通或关闭。
二次绕组，例如如图1所图示的DC驱动器的升压电感器上的磁性耦合到储能电感器T1A的绕组T1C的使用，可以将EMI发射增加到由政府管理机构所允许的级别以上。在不将EMI发射增加到管理限制之上的情况下，通过将补充功率开关Q100与DC返回电流IR串联放置，使得LED返回电流IR能够有选择性地转向到如在图2和图3图示并且上面描述的补充功率电路222、306中，耦合到诸如图1的LED驱动器电路100的DC驱动器的补充功率源能够提供补充功率。
图4图示由图3中所图示的补充功率供给300在耦合到诸如图1的LED驱动电路100的示范性DC驱动器时创建的EMI发射的曲线图。曲线图400绘制相对于一个政府标准402的与以赫兹为单位的频率相对的以分贝微伏为单位的EMI发射404，该政府标准402称为由美国联邦政府的独立机构的联邦通信委员会(FCC)出版的第15部分B类。如能够在曲线图400中看出，在从150千赫到30兆赫的整个光谱中，由示范性补充功率供给300所产生的EMI发射404保持在由FCC所设定的限制以下。
除了满足管理限制之外，所公开的示范性补充功率供给300还产生具有期望性能特性的DC LED驱动器。表1提供包含耦合到如图3中所示的LED返回电流IR的补充供给300的示范性升压型LED驱动器的一些操作值。表1的示例驱动器中的补充供给用来驱动用来冷却LED灯的合成射流冷却装置。LED驱动器在119.98伏特(Vin)均方根(rms)和0.203安培(Iin)rms下接收23.96瓦特的AC功率(功率输入)。LED驱动器提供具有15.9％的低总谐波失真(THD)的0.985的高功率因数(PF输入)。LED驱动器在产生91.70％效率的191.04伏特(Vdc输出)和114.52毫安(Idc输出)下产生21.98瓦特的DC功率(功率输出)。使用合成射流冷却装置来冷却LED灯的优点能够在表2中看出。第一行提供在起动灯五分钟后在标准LED灯上所进行的测量，以及第二行示出在起动灯十分钟后在相同灯上所进行的测量。由灯使用的增加30毫安的电流导致功率使用从23.8瓦特到23.9瓦特的轻微增加，同时如通过流明、X颜色、Y颜色和CCT的测量所示的光输出保持稳定。
图5图示在包含本公开的方面的DC电流驱动器中生成补充电压的示范性方法的一个实施例。示范性方法可与诸如例如图1中所图示的示范性LED驱动电路的多种DC电流驱动器电路一起使用。方法包含使用图1的LED驱动电路100来生成502DC供给电流Is和DC返回电流IR。DC供给电路Is可用来驱动LED灯组合件或要求一般恒定DC电流的其他负载，并且从负载流回到DC驱动电路的电流在本文中称为DC返回电流IR。诸如图2的开关214的开关与DC返回电流IR串联放置504，并且可有利地放置在负载和DC电流驱动器之间，使得DC返回电流IR流过开关214。诸如图2的功率供给222的补充功率供给与开关214并联耦合506，使得在DC返回电流IR返回到DC电流驱动器之前，断开508开关214引起DC返回电流IR转向通过补充功率供给222。闭合510开关214引起DC返回电流IR旁路补充功率供给222并且直接返回到DC驱动器。然后，在开关214断开508时通过补充功率供给222转向的DC返回电流IR能够用来为由其他电路或装置使用提供512补充供给电压。例如，在示范性方法500用在诸如图1中所示的电路的LED驱动器电路100时，补充供给电压可用来给适合于降低LED灯的温度的合成射流冷却装置以动力。在某些实施例中，期望使用二极管来防止所提供的补充供给电压在开关214闭合510时放电。在一个实施例中，这能够通过将诸如图2的二极管D1的二极管放置在开关214的正侧和所提供的补充供给电压的正侧之间，在某些实施例中，开关214的正侧将会是n沟道MOSFET的漏极。在一些应用中，期望使用DC供给电流Is和DC返回电流IR来给LED灯以动力。在这些实施例中，DC供给电流Is提供到LED灯组合件，并且从LED灯组合件返回的电流是LED返回电流IR。
因此，虽然已示出、描述和指出如应用到本发明的示范性实施例的其基本新颖特征，但是将理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，所图示的方法和装置的形式和细节中以及其操作中的各种省略和替代以及改变，可由本领域技术人员进行。此外，明确意图是以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以实现相同的结果的那些元件的全部组合处于本发明的范围内。此外，应意识到，结合本发明的任意所公开形式或实施例所示的和/或所描述的结构和/或元件可包含在任意其他所公开或所描述或所建议的形式或实施例中，作为设计选择的通常事件。因此，意图是仅如由附加于此的权利要求书的范围所指示来限制。

Claims (20)

1.一种DC电流驱动器，包括：
DC电流驱动电路，配置成提供DC供给电流并且接收DC返回电流；
开关，与所述DC返回电流串联耦合；以及
补充功率供给，与所述开关并联耦合并且配置成提供补充电压，
其中断开所述开关使所述DC返回电流转向通过所述补充功率供给，并且闭合所述开关引起所述DC返回电流旁路所述补充功率供给。
2.如权利要求1所述的驱动器，其中所述补充功率供给包括耦合到所述补充电压的控制电路，所述控制电路配置成断开并且闭合所述开关以将所述补充电压保持在期望电平下。
3.如权利要求2所述的驱动器，其中所述控制电路配置成将所述补充电压保持在恒定的电平下。
4.如权利要求1所述的驱动器，其中所述补充功率供给包括配置成接收所转向的DC返回电流的电容，并且所述电容的电压保持成与所述补充电压成比例。
5.如权利要求4所述的驱动器，其中所述补充功率供给包括与所述电容串联连接的二极管，其中所述二极管配置成允许所述DC返回电流在所述开关断开时对所述电容充电并且在所述开关闭合时防止所述电容通过所述开关放电。
6.如权利要求1所述的驱动器，其中所述DC电流驱动电路包括配置成将所述DC供给电流保持在恒定电平下的升压型开关调节器。
7.如权利要求1所述的驱动器，其中所述DC供给电流包括LED供给电流，并且所述DC返回电流包括LED返回电流。
8.如权利要求1所述的驱动器，进一步包括与所述开关串联耦合并且配置成提供与所述DC返回电流的量相关的电流感测电压的电流感测电路。
9.一种LED照明设备，包括：
LED灯，包括一个或多个发光二极管；
驱动器电路，耦合到所述LED灯并且配置成将LED供给电流提供到所述LED灯且从所述LED灯接收LED返回电流；
开关，与所述LED返回电流串联耦合；以及
补充功率供给，配置成接收所述LED返回电流并且产生补充电压，
其中断开所述开关引起所述LED返回电流流过所述补充功率供给，并且闭合所述开关引起所述LED返回电流旁路所述补充功率供给。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述LED灯包括一个或多个LED元件。
11.如权利要求9所述的设备，包括电耦合到所述补充功率供给的冷却装置。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述冷却装置是合成射流冷却装置。
13.如权利要求9所述的设备，其中所述补充功率供给包括耦合到所述补充电压的控制电路，所述控制电路配置成断开并且闭合所述开关以将所述补充电压保持在期望电平下。
14.如权利要求9所述的设备，其中所述驱动器电路包括升压型开关调节器。
15.一种用于在DC电流驱动器中提供补充电压的方法，所述方法包括：
使用所述DC电流驱动器产生DC供给电流；
使用所述DC电流驱动器接收DC返回电流；
断开与所述DC返回电流串联的开关以使所述DC返回电流转向通过补充供给电路；
闭合所述开关以使所述DC返回电流旁路所述补充供给电路；以及
使用所述供给电路来从所述DC返回电流生成补充电压。
16.如权利要求15所述的方法，其中使用设置在开关的正侧和所提供的补充电压的正侧之间的二极管来防止所述补充电压通过所述开关放电。
17.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
监测所述补充电压并且断开且闭合所述开关以将所述补充电压保持在恒定电平下。
18.如权利要求15所述的方法，包括：
将所述DC供给电流提供到LED灯并且从所述LED灯接收所述DC返回电流。
19.如权利要求15所述的方法，其中产生DC供给电流包括使用升压型开关调节器来产生所述DC供给电流并且接收所述DC返回电流包括使用升压型开关调节器来接收所述DC返回电流。
20.如权利要求19所述的方法，其中接收所述DC返回电流包括使用电流感测电路来监测DC返回电流的量并且至少部分基于所监测的DC返回电流的量来操作所述升压型开关调节器，使得所述DC供给电流保持在恒定电平下。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015103713A1 (de) * 2015-02-02 2016-08-04 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Einschaltstrombegrenzung
US10375795B2 (en) 2016-05-27 2019-08-06 Abl Ip Holding Llc Powering an auxiliary circuit associated with a luminaire
CN109963380B (zh) * 2019-04-12 2024-04-19 德昊电子科技(深圳)有限公司 一种由机械开关切换记忆a，b路断电后状态的电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142111A (ja) * 2004-03-15 2010-06-24 Rohm Co Ltd 電源装置
CN102427638A (zh) * 2011-09-14 2012-04-25 杭州士兰微电子股份有限公司 一种恒流led驱动电路、led驱动装置及其控制方法
CN102695997A (zh) * 2010-01-05 2012-09-26 3M创新有限公司 将脉冲电流供应至负载的方法、设备和系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19838296B4 (de) * 1998-08-24 2009-06-04 Robert Bosch Gmbh Elektrisches Spannungsversorgungssystem
DE10025821A1 (de) * 2000-05-25 2002-07-25 Sickinger Monika Led-Lichtquelle
US6775162B2 (en) * 2001-12-11 2004-08-10 Cellex Power Products, Inc. Self-regulated cooling system for switching power supplies using parasitic effects of switching
US20060033482A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Stmicroelectronics S.A. Supply of several loads by A D.C./D.C. converter
TWI260953B (en) 2005-05-19 2006-08-21 Ligtek Electronics Co Ltd Constant power control circuit device and control method thereof
JP2006340471A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源保護装置
US7336486B2 (en) * 2005-09-30 2008-02-26 Intel Corporation Synthetic jet-based heat dissipation device
US8237372B2 (en) * 2006-12-04 2012-08-07 Nxp B.V. Electronic device for driving light emitting diodes
JP5337153B2 (ja) * 2007-07-02 2013-11-06 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 負荷のための駆動装置及びこのような駆動装置を用いて負荷を駆動させる方法
KR101614304B1 (ko) * 2007-11-16 2016-04-21 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 직렬 연결된 발광 다이오드 열들을 구동하는 전자 회로들
WO2011001369A2 (en) * 2009-07-03 2011-01-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Low cost power supply circuit and method
WO2011032149A2 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Bipolar solid state marx generator
DE102009052836A1 (de) * 2009-11-13 2011-05-19 Schott Ag Schaltungsanordnung für eine LED-Lichtquelle
JP2011150936A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ点灯装置及び照明装置
IES20100687A2 (en) * 2010-02-25 2011-05-11 Msemicon Taighde Teoranta An LED-based light fitting
JP5842090B2 (ja) * 2010-08-25 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明光通信装置
US9167651B2 (en) * 2011-06-21 2015-10-20 General Electric Company LED array auxiliary power supply
GB2492833A (en) * 2011-07-14 2013-01-16 Softkinetic Sensors Nv LED boost converter driver circuit for Time Of Flight light sources
US8680783B2 (en) * 2011-08-10 2014-03-25 Cree, Inc. Bias voltage generation using a load in series with a switch
US8866392B2 (en) * 2011-08-31 2014-10-21 Chia-Teh Chen Two-level LED security light with motion sensor
JP6243397B2 (ja) * 2012-03-20 2017-12-06 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ コンデンサのための充電制御ダイオードを含むｌｅｄストリング駆動回路
KR20140105658A (ko) * 2013-02-22 2014-09-02 주식회사 하이딥 안정기를 이용한 ｌｅｄ 조명 장치
US8884548B2 (en) * 2013-02-28 2014-11-11 Asahi Kasei Microdevices Corporation Power factor correction converter with current regulated output

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142111A (ja) * 2004-03-15 2010-06-24 Rohm Co Ltd 電源装置
CN102695997A (zh) * 2010-01-05 2012-09-26 3M创新有限公司 将脉冲电流供应至负载的方法、设备和系统
CN102427638A (zh) * 2011-09-14 2012-04-25 杭州士兰微电子股份有限公司 一种恒流led驱动电路、led驱动装置及其控制方法

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