CN107006091A

CN107006091A - 驱动电路和方法

Info

Publication number: CN107006091A
Application number: CN201580061460.8A
Authority: CN
Inventors: P·R·米什拉; R·潘古罗里
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: RU2697830C2; CN107006091B; US10397998B2; JP6704911B2; JP2017534155A; WO2016075079A1; US20170325306A1; RU2017120304A3; EP3219173B1; EP3219173A1; RU2017120304A

Abstract

驱动电路具有驱动单元(50)，其基于包括第一端子(10a)和第二端子(10b)的输入电压(10)提供用于负载(51)的电流。驱动单元(50)包括线性驱动器，其包括在输入和负载之间的电流调节元件(Q3)，所述元件具有可控电阻特性。与驱动单元(50)和输入电压串联的补偿单元(52)提供补偿电压。这用于根据输入电压和负载的操作条件来控制跨驱动单元的电压。补偿单元(52)包括开关模式功率转换器和作为开关模式功率转换器的能量源的第二电容器(C2)，其中电流调节元件(Q3)、负载(51)和第二电容器(C2)在第一端子(10a)和第二端子(10b)之间串联连接。以这种方式，可以减少驱动单元的操作范围，以减少驱动单元上的功率损耗，并且补偿电压还可以与能量采集系统一起使用，以提高整体系统效率。

Description

驱动电路和方法

技术领域

本发明涉及一种用于向负载传送电流的驱动电路。在优选实施例中，它涉及一种接收DC(直流)电压输入并且产生用于向负载应用的DC输出电压的驱动器。

背景技术

节能是任何系统或设备中最重要的要求之一。为此，在某些应用中，AC(交流)电网被本地DC电网所取代。

DC电网的一个优点是，它们为基于LED的照明提供了部署紧凑型的低成本高可靠性的线性驱动器的机会。

在实践中，为了降低能耗，LED驱动器中还采用了调光控制技术。需要宽的调光范围以适应不同的操作条件。通常，有不同类别的调光方法，包括模拟调光和脉宽调制(PWM)调光。

在模拟调光中，电流幅度调整固有地引起色温变化。在其中LED的颜色至关重要的应用中不推荐使用模拟调光。

在PWM调光中，用于驱动LED灯的LED电流的平均量通常基于PWM信号的脉冲宽度和周期来确定。当调光水平降低并且LED电流的导通周期缩短时，人眼可以察觉到光的闪烁。这限制了调光范围(特别是针对最小脉冲宽度的阈值)以实现来自LED设备的可预测和可接受的性能。此外，在低调光水平下，LED驱动器的效率在85％-90％的范围内。

已知用于LED调光的各种控制方法来控制颜色移位和闪烁。在一般照明应用(室内和室外照明)中，效率和闪烁的问题比颜色移位问题更为重要。因此，在室内和室外照明应用中可以考虑模拟调光。此外，在使用DC电网(其是本地电网)的应用中，母线电压变化(±2％)通常小于市电AC应用(±15％)，因此针对基于LED的照明可以使用简单的、低成本、高可靠性的线性驱动器，如图1所示。

图1所示的驱动电路包括诸如母线电压的DC输入10、LED串12形式的负载、和线性LED驱动器14。

线性LED驱动器14提供根据负载而变化的电阻，导致恒定的输出电压。它用作调节设备，使其作用类似于可变电阻器，连续调整分压器网络以保持恒定的输出电压，并且将输入电压和调节电压之差连续地耗散为废热。由于线性调节器的调节电压必须始终低于输入电压，因此效率受到限制，并且输入电压必须足够高，以便始终允许有源设备降低某一电压。

线性驱动器可以被放置在源和调节负载之间(串联调节器)，或者可以与负载并联放置(分流调节器)。简单的线性调节器可以例如仅包含齐纳二极管和串联电阻器，而更复杂的调节器包括分离的电压基准级、误差放大器和功率传输元件。发射极跟随级可以用于形成简单的串联电压调节器。

图2中示出了在各种DC母线电压下的线性LED驱动器的一个示例的测量的效率轮廓。受驱动的LED装置例如包括两个串联LED的两个并联串的配置，给出20W的LED负载。

D轴代表调光水平，E轴代表效率。图2示出了三个不同的输入母线电压：曲线20中的200V，曲线22中的210V和曲线24中的220V，并且图2示出了作为调光水平的函数的效率。从图2清楚的是，线性LED驱动器的效率对输入与输出电压差非常敏感。

图3示出了作为调光水平D的函数的、线性LED驱动器的高效操作所需的输入DC电压V_DC的性质。随着调光水平的增加(即，沿x轴的％驱动水平的降低)，跨LED和线性驱动器的所需的输入母线电压降低；这是由于LED串电压对LED电流水平的天然依赖。特别地，LED串电压随着LED电流的降低而降低。利用固定的DC电网电压，与更高效的开关模式LED驱动器相比，线性LED驱动器的效率显着下降。

可以通过提供如WO2014/080337中公开的自适应DC电网电压来解决线性驱动器的较低效率。该解决方案的问题是整个照明系统的效率数字恶化，因为它们中许多将由于LED特性的变化而未以其最大的效率操作，LED特性的变化是由于从一个批次到另一个批次的制造过程中的变化而引起的。为了避免这个问题，可以采用分仓。然而，这也将不足以顾及到大量灯具之间的温度和老化变化。

图4中示出了不同灯具的这种变化的图示，图4示出了针对三个不同灯具L1、L2和L3的电压与调光水平的不同曲线。在大型安装中(其中可以以菊花链模式连接灯具的集合)，每个灯具由于电缆电阻而经受不同的电压输入，并且DC母线从DC控制器开关盒的输出经受100Hz纹波。这些实际问题在所有可能的调光水平下都不会产生针对线性LED驱动器的非常高的效率。因此，需要一种解决方案，该解决方案使得线性LED驱动器能够在全调光范围内(即从100％至10％)以非常高的效率(诸如大于96％)操作，并且不需要使用分仓来表征LED。

已知的有源驱动器解决方案需要额定容量的组件，从而需要更高的占用空间和更高的成本。

US 8 710 752公开了一种驱动多个LED串的系统，其中确定用于每个串的最佳电流水平。它旨在减少LED驱动器的尺寸。该电路将升压转换器和线性转换器组合。

发明内容

基于图2所示的特性，在给定的调光水平下，在跨驱动器和LED的不同电压下，驱动器的效率是不同的。这是因为在该给定的调光水平下，LED串正向电压保持恒定，并且输入电压和LED串正向电压之差被跨线性驱动器施加，这产生功率损耗。差越大，效率越低。因此，不管输入电压如何变化，在给定的调光水平下，实现线性驱动器的最佳效率将是有利的。另外，如图2和图3所示，不同的调光水平需要跨驱动器和LED的不同电压来实现最佳效率，因此无论调光水平如何变化，实现线性驱动器的最佳效率也将是有利的。

US20120068626A1公开了电压供应、开关调节器和线性电流调节器与LED负载的级联连接。其中开关调节器是降压转换器，并且向电流调节器提供驱动电压Vdrive，这避免电流调节器中过量功率的显著耗散。

在这种现有技术中，降压转换器用于在线性开关上提供电压降以降低其功率损耗。

本申请的目的是提供一种替代方案来优化线性开关上的电压降，以减少功率损耗。至少为了解决上述问题，本发明由权利要求限定。

本发明的实施例的一个非常基本的思想是提供在输入端子之间与线性开关和负载串联连接的电容器，并且根据输入电压和跨LED的电压来调节电容器上的电压，以便调节跨线性开关的电压，以使跨线性开关的电压在线性开关的更高效的操作点处。跨LED的电压通常与其操作条件(诸如调光水平、老化和温度)有关。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于向负载递送电流的驱动电路，该驱动电路包括：

输入，用于接收输入电压，包括第一端子(10a)和第二端子(10b)；

驱动单元，用于从输入电压提供用于负载的电流，其中驱动单元(50)包括线性驱动器，线性驱动器包括在输入和负载之间的电流调节元件(Q3)，所述元件具有可控电阻特性；

与驱动单元和输入串联的补偿单元，用于提供补偿电压，从而根据输入电压和负载的操作条件来控制跨驱动单元的电压；

其中补偿单元(52)包括开关模式功率转换器和作为开关模式功率转换器的能量源的第二电容器(C2)，其中电流调节元件(Q3)、负载(51)和第二电容器(C2)串联连接在第一端子(10a)和第二端子(10b)之间。

这一布置将驱动单元与提供补偿电压的补偿单元组合。根据特定的操作条件和输入电压，补偿电压导致跨驱动器的特定电压，从而跨驱动器的特定电压不再仅由驱动单元确定。以这种方式，可以使驱动电路更高效地操作。例如，不同的输入电压和负载的不同操作条件可以影响驱动电路操纵跨驱动单元的电压，以高效地起作用。

输入电压优选为DC电压，并且驱动电路用于递送DC输出电压。然而，本发明构思还可以应用于AC系统。

通过使用补偿电压提供所需的电压阶跃，还可以从所需的电压阶跃收集能量。如果收集的能量被其他部件使用或者如果可以再次被馈送回输入，则该实施例可以进一步提高效率。

在一个示例中，不同的操作条件可以涉及负载的不同输出水平，例如照明系统的调光水平。备选地，不同的操作条件可以例如与不同的温度或与不同的老化程度相关联，但是针对相同的期望的输出水平。

驱动单元可以具有小的电压降，以减少驱动单元中的功率损耗。可以选择最大电压降，以给出期望的效率和供应/输入电压的例如1％至2％的变化的余量。对于约220V的高电压供应，该最大值可以低至4V，并且它甚至可以更低，例如低至1V。补偿单元提供输入供应电压与用于负载的期望最佳操作电压之差的主要部分。

补偿单元可以包括开关模式功率转换器，并且在这种情况下，可以通过改变补偿单元的操作的占空比来提供补偿电压。

补偿单元的作用在于：驱动单元不需要是全额定驱动器，因为补偿单元适应了负载变化，从而使得能够由驱动单元递送调节更多的供应。

驱动单元优选地包括线性驱动器，并且所述线性驱动器包括在输入和负载之间的电流调节元件，所述元件具有可控电阻特性。传统上，输入电压和负载电压之间的电压差被完全跨线性驱动器施加。由于线性驱动器具有固有的低效率，所以对跨驱动器的电压差敏感的缺点是，如果电压差大，则功率损耗大。然而，在本实施例中，通过引入补偿单元来减小跨线性驱动器的电压差。这降低了功率浪费，并且因此提高了效率。

补偿单元可以包括开关模式功率转换器，例如DC-DC升压转换器。在一个示例中，功率转换器可以产生可用于收集能量的输出。开关模式功率转换器具有高效率的固有优点，因此尽管输入电压和负载电压之间的传统电压差的大部分从线性驱动单元移动到补偿单元，但功率/电压的该大部分将不会导致大功率损耗。换句话说，传统上施加到线性驱动器(高功率损耗单元)的功率被重新定位到开关模式功率转换器(低功率损耗单元)。因此提高了整体效率。

输入优选地包括第一端子和第二端子，并且电路包括在第一端子和第二端子之间的第一电容器。补偿单元优选地包括作为功率转换器的能量源的第二电容器，其中驱动单元、负载和第二电容器串联在第一端子和第二端子之间。第二电容器被充电和放电以保持与期望的补偿电压对应的水平。对于LED装置形式的负载情况，针对特定的调光水平，通过LED装置的电流通常是固定的。功率转换器具有改变的占空比，以改变跨第二电容器的电压。

因此，第二电容器具有跨它的电压降，这然后指示跨驱动单元的剩余电压。

补偿单元的开关模式功率转换器可以包括电感式DC-DC升压转换器，其包括功率开关和电感器，所述功率开关适于交替地导通和关断以从第二电容器释放能量，以便将跨第二电容器的电压设置为所述补偿电压。该实施例提供了补偿单元的开关模式功率转换器的具体实现。由于补偿电压相对于输入电压相对小，所以这种升压转换器可以将补偿电压升高到更高的电压，以用于系统内的其它使用。注意，如果低电压部件要由补偿单元的收集能量供电，还可以使用降压转换器。

电感式DC-DC升压转换器优选地具有适于通过输出二极管连接到外部电压供应或输入的输出。这提供了由于为了驱动单元在期望的电压点处操作所需的电压降而消耗的能量的收集。

负载的操作条件可以包括以下中的任何一个或多个：

操作电流；

负载的老化；或者

负载的操作温度。

这些操作条件中的每一个可能导致特定负载电压。然后，补偿单元适于提供补偿电压，补偿电压设置跨驱动器的电压，以在特定负载电压和输入电压下实现期望的效率。

负载可以包括LED装置，并且电路还包括：

用于获得给定操作条件的LED装置的期望操作电压的第一单元；

用于获得输入电压的第二单元；

控制器适于：

设置补偿单元以提供补偿电压，该补偿电压具有输入电压和LED装置的期望操作电压之差的大部分的幅度。

以这种方式，使用控制器来根据操作条件和输入电压导出补偿电压。控制器控制跨补偿单元的电压，转而相应地控制跨驱动单元的电压。

电路例如适于接收LED装置的调光水平，然后第一单元适于：

将所述调光水平与用于提供所述调光水平的操作电流水平相关；以及

根据操作电流水平获得LED装置的所述期望操作电压，

其中所述驱动单元适于将所述操作电流水平递送到LED装置，并且控制器适于设置补偿单元以提供使跨驱动单元的电压最小化的补偿电压。

以这种方式，对于特定的调光水平，驱动单元以最高效的操作电压操作，并且高效地管理跨驱动单元所需的电压降。则特定的调光水平是考虑的主要操作特性，但是可以另外考虑诸如温度和老化的其他特性。

针对允许的操作条件的范围，控制器还可以适于将跨驱动单元的电压降配置为具有最大值，该最大值至多为k乘以针对允许操作条件范围的最大补偿电压，其中k＝0.5，更优选地k＝0.3，甚至更优选地k＝0.2；和/或其中最大补偿电压小于0.2乘以最大DC输入电压。

以这种方式，供应输入电压和负载电压之间的期望降低的大部分由补偿单元来处理。然而，补偿单元可以是小的低成本单元。

本发明的另一方面提供一种照明电路，该照明电路包括：

本发明实施例的驱动电路；以及

由驱动电路驱动的负载，其包括LED装置。

本发明的另一方面提供了一种用于向负载递送电流的驱动方法，该驱动方法包括：

接收输入电压；

经由驱动单元从输入电压提供用于负载的电流；

在输入电压和驱动单元之间提供补偿电压，从而根据输入电压和负载的操作条件来调整跨驱动单元的电压。

补偿电压设置跨驱动单元的电压，以在操作条件下实现期望的效率。

补偿电压具有输入电压与负载在给定的操作条件下的期望操作电压之差的大部分的幅度。因此，来自输入电压的电压差主要由补偿电压来处理。

提供电流例如包括使用线性电流调节器向负载提供电流，以及提供补偿电压包括操作诸如DC-DC升压转换器的开关模式功率转换器。以这种方式，线性调节器(诸如恒定电流线性调节器)与功率转换器组合。

来自开关模式功率转换器的输出可以通过输出二极管提供给输入或外部电压供应。这提供了能量收集。

当负载包括LED装置时，该方法可以包括：

接收LED装置的调光水平；

将所述调光水平与用于提供所述调光水平的操作电流水平相关；

根据操作电流水平获得期望操作电压；

将所述操作电流水平递送给LED装置；以及

提供补偿电压以控制跨驱动单元的电压，并使驱动单元在该电流水平下实现期望的效率。

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以阐明。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了已知的LED驱动电路；

图2示出了各种DC母线电压下线性LED驱动器的一个示例的效率轮廓；

图3示出了作为调光水平的函数的、线性LED驱动器的高效操作所需的输入DC电压的性质；

图4示出了电压与调光水平的曲线中不同灯具的变化；

图5以示意性形式示出了驱动电路的第一个示例；

图6示出了针对图5的电路的电路实现；

图7示出了针对图6的电路的电路仿真；

图8示出了在固定输入电压的情况下、在全亮度模式期间的仿真结果；

图9示出了在固定输入电压的情况下、在1/3亮度模式期间的仿真结果；

图10示出了在自适应输入电压的情况下、在1/3亮度模式期间的仿真结果；以及

图11示出了本发明的方法的一个示例。

具体实施方式

本发明的实施例提供一种驱动电路，其中驱动单元从输入电压提供用于负载的电流，并且与驱动单元串联的补偿单元提供补偿电压。该补偿电压用于根据输入电压和负载的操作条件来调整跨驱动单元的电压。以这种方式，可以降低驱动单元的操作范围，并且降低驱动单元的功率损耗。然而，期望的操作电压跨负载保持。优选地，补偿电压还可以与能量收集系统一起使用以提高整体系统效率。

将基于用于驱动LED装置的一个优选应用来描述本发明的实施例。

图5使用功能块示出了电路，其包括用于提供恒定的和期望的LED电流的主线性LED驱动器50。通常，电路功率耗散的95％至98％发生在驱动器50和LED装置51的组合中。线性驱动器可以提供调制的或未调制的电流输出。整个电路旨在便于宽的调光范围。

与主线性驱动器级联串联的是紧凑型微型升压转换器52形式的补偿单元。微型升压转换器52的尺寸远小于唯一的驱动器所需的尺寸，例如大约为通常使用的普通升压驱动器的容量的十分之一，并且这解释了术语“微型”的含义。微型升压转换器52处理约2％至5％的功率耗散。驱动器50/LED 51的功率耗散和补偿单元52的功率耗散一起构成总的100％功率。

由微型升压转换器52产生的功率可以可选地用于将功率馈送回DC电网或专用电源，例如专用电源用于对传感器或控制器供电。

如下所述，线性LED驱动器可以以95％-98％的效率操作，并且微型升压转换器可以以高于85％的效率操作。使用线性驱动器处理至少95％的功率意味着整体效率大于94％(0.95*0.95+0.85*0.05)。

图6示出了更详细的电路实现，其中LED串电压小于DC母线电压。

输入电源包括第一端子10a和第二端子10b，并且该电路包括在第一端子和第二端子之间的第一电容器C1。该第一电容器的功能是平滑输入电压的HF(高频)分量。

补偿单元52包括具有作为功率转换器的能量源的第二电容器C2的开关模式功率转换器。驱动单元50、负载51和第二电容器C2串联在第一端子10a和第二端子10b之间。

在所示的示例中，开关模式功率转换器包括电感式DC-DC升压转换器，其包括功率开关S1和电感器L1。第二电容器C2和电感器L1是与功率开关S1串联，该功率开关S1是与电感器L1和电容器C2的串联组合并联。功率开关S1适于交替地导通和关断以从第二电容器C2释放能量，以便设置跨第二电容器C2的电压，以限定补偿电压。

第二电容器C2有效地保持开关模式功率转换器的输入电压，并且由从线性驱动器50输出的调节电流对其进行充电。一个示例中的升压转换器将跨第二电容器C2的电压升高到DC母线电压，使能量可以回收到电路电源。补偿单元的输出可以替代地连接到外部电压供应(V_Aux)。示出了用于为能量收集供应电流的输出二极管D4。积聚在电容器C2上的能量可以被馈送回DC电网或者包括传感器的另一输入电源或本地监控电路。

该电路提供了：跨端子10a、10b的输入电压和跨LED串51的电压之差在线性驱动器50和补偿单元52之间共享。

因此，该电路配置将线性驱动器和LED串串联作为一个支路，其中两个电容器C1和C2串联作为第二并联支路。在图6的电路中，由线性驱动器50控制2％-4％的电压调节，而在此之外的电压调节由微型升压转换器52实现。

线性驱动器50和补偿单元由控制器54控制，以提供跨负载的期望的电流和电压，以及跨补偿单元和跨线性驱动器的电压降的期望共享。

控制器54接收LED装置的期望操作电压的指示。这由第一输入单元56提供。该单元处理信息“i”，信息“i”可以包括：

温度；

指示老化程度的信息；

所需的调光水平。

实际上，操作条件可能固有地导致LED装置的特定操作电压(该特定操作电压是LED串的正向电压)，使得不需要主动感测并且该信息可以与驱动条件相关。然而，还可以使用感测。例如，随着LED老化，流过LED装置的特定操作电流将产生对应的操作电压。因此，第一单元56可以检测跨LED装置的电压差，以便接收LED装置的期望操作电压的指示。备选地，还可以有在控制器54中的预先存储的数据集合，该数据集合指示在操作电压与诸如电流、老化和温度的操作条件之间的映射。可以经由LED附近的温度传感器来检测温度，控制器可以基于运行时间记录来取回老化时间，并且可以经由输入调光水平来获得电流。

第二单元58获得输入电压并将其提供给控制器54。控制器选择补偿电压，该补偿电压具有输入电压V_in与LED装置的期望操作电压V_desired之差的大部分的幅度。因此，大部分所需的电压降由补偿单元处理。如上所述，为了以输入电压的2％来提供跨驱动单元的电压，补偿电压的幅度是输入电压和LED操作电压之差减去输入电压的2％。

控制器还通过控制线性驱动器50来设置电流电平。电流电平是基于期望的调光水平来选择的，该期望的调光水平可以形成提供给第一单元56的信息的一部分。

备选地，调光水平可以与操作电流电平相关，以提供所述调光水平。然后可以使用参考图2和图3说明的关系，根据操作电流电平来发送LED和线性驱动器的期望操作电压，以实现线性驱动器的期望效率。然后线性驱动器50由控制器54控制以将操作电流电平递送给LED装置，并且控制器54还适于设置补偿单元以提供补偿电压，该补偿电压是输入电压与如图2和图3所示的LED和线性驱动器的期望操作电压之差，以使驱动单元在该电流电平下并且针对该输入电压实现期望的效率。

注意，为了便于说明，第一单元56和第二单元58仅被示出为单独的单元。实际上，它们可以形成控制器54的一部分，控制器54接收所需的输入并且递送用于控制线性驱动器和补偿单元的合适的信号。

图7示出了用于图6的电路的更具体的电路拓扑结构，其中微型升压转换器的输出连接到输入电源Vin。

它还示出了线性驱动器50的示例。

线性驱动器包括在输入和负载之间的发射极跟随功率晶体管Q3形式的电流调节元件。晶体管具有可控电阻特性。电阻由输入电压Vin1控制，输入电压Vin1通过基极电阻R5供应给晶体管Q1的基极。

电压Vin1控制线性驱动器。电压Vin1控制晶体管Q2的基极电流，晶体管Q2转而控制作为功率晶体管Q3的基极电流的晶体管Q2的集电极电流。功率晶体管Q3的基极电流改变通过线性驱动器流向负载的电流。

LED装置例如包括额定200V、100mA的LED串。整个电路因此是20W的LED驱动器，并且基于220V的DC电网。

图8示出了在全亮度模式(100mA)期间、220V的固定DC输入电压的仿真结果。图9示出了在1/3亮度模式(33mA)期间、220V的固定DC输入电压的仿真结果。

在每种情况下，图(a)示出了微型升压转换器的输出为线80，以及跨线性驱动器的电压降为线82。图(b)示出了微型升压转换器的电感器电流。图(c)示出了LED电流，并且图(d)示出了LED电压。

从结果看出，跨线性驱动器的电压降约为4V(220V DC的～2％)。该电流下的LED串电压为200V。输入DC电网电压和LED串电压之差减去上述电压降，由微型升压转换器52吸收，以实现良好的效率。在这种情况下，微型升压转换器的输出电压在全亮度模式期间为16V，并且在1/3亮度模式期间增加到25V，以吸收由于调光而导致的LED串电压的改变，因为在1/3亮度中，LED串电压降至191V。

这些结果基于220V的固定DC供应电压。

可以计算效率性能。

(i)全亮度模式

LED功率＝200V*100mA＝20W

跨线性驱动器的功率损耗＝4V*100mA＝0.4W

微型升压转换器处理的功率＝16V*100mA＝1.6W

假设微型升压转换器的效率为80％，此操作中的功率损耗＝1.6*0.2＝0.32W

输入功率＝20W+0.4W+0.32W＝20.72W

效率＝输出功率/输入功率＝20/20.72＝96.5％

(ii)1/3亮度模式

LED功率＝191V*33mA＝6.303W

跨线性驱动器的功率损耗＝4V*33mA＝0.132W

微型升压转换器处理的功率＝25V*33mA＝0.825W

假设微型升压转换器在30％调光水平下的效率为70％，此操作中的功率损耗＝0.825*0.3＝0.2475W

输入功率＝6.303W+0.132W+0.2475W＝6.682W

效率＝输出功率/输入功率＝6.303/6.682＝94.32％

在只有线性调节器的情况下，1/3亮度下的效率将为6.303W/(6.303W+29V*33mA)＝86.81％。数字29V是220V和191V之差，并且完全跨线性驱动器应用。

如上所述，还有一种应用自适应DC电网电压的系统，其中DC电网电压适于吸收LED串电压的改变(由于调光)。针对1/3亮度模式，对应的仿真结果如图10所示。可以看到跨微型升压转换器所需的较小的电压降。

LED功率＝191V*33mA＝6.303W

跨线性驱动器的功率损耗＝4V*33mA＝0.132W

微型升压转换器处理的功率＝5V*33mA＝0.165W(假设DC电网适于从220V靠近200V)

假设微型升压转换器在30％调光水平下的效率为70％，此操作中的功率损耗＝0.165*0.3＝0.0495W

输入功率＝6.303W+0.132W+0.05W＝6.485W

效率＝输出功率/输入功率＝6.303/6.485＝97.19％

从已经进行的仿真可以看出，利用正常的DC电网，灯具效率可以保持高于94％，并且利用适应性DC电网，灯具效率可以保持高于97％。

图11示出了根据本发明的一个示例的方法。该方法包括在步骤110中接收输入电压，在步骤112中经由驱动单元从输入电压提供用于负载的电流，以及在步骤114中提供补偿电压，从而根据输入电压和负载的操作条件来调整跨驱动单元的电压。

上面已经结合LED的驱动来描述了本发明。更一般地，本发明对于将受控电流递送给负载的驱动器是特别感兴趣的。

甚至更一般地，本发明可以用于驱动具有期望电压的负载，这使得能够以高效的方式实施来自初始供应的电压的逐步降低，并且这可以实现能量收集。

仅示出了线性调节器的一个示例。然而，可以采用其它类型的线性调节器。

系统利用控制器。可用于控制器的部件包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实现中，处理器或控制器可以与诸如易失性和非易失性计算机存储器(诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM)的一个或多个存储介质相关联。存储介质可以用一个或多个程序进行编码，该一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得其上存储的一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明中，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅凭在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实，并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种驱动电路，用于向负载递送电流，所述驱动电路包括：

输入(10a,10b)，用于接收输入电压，包括第一端子(10a)和第二端子(10b)；

驱动单元(50)，用于从所述输入电压提供用于所述负载的电流，其中所述驱动单元(50)包括线性驱动器，所述线性驱动器包括在所述输入和所述负载之间的电流调节元件(Q3)，所述元件具有可控电阻特性；

补偿单元(52)，与所述驱动单元和所述输入串联，用于提供补偿电压，从而根据所述输入电压和所述负载的操作条件来控制跨所述驱动单元的电压；

其中所述补偿单元(52)包括开关模式功率转换器和作为所述开关模式功率转换器的能量源的第二电容器(C2)，其中所述电流调节元件(Q3)、所述负载(51)和所述第二电容器(C2)串联连接在所述第一端子(10a)和所述第二端子(10b)之间。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路包括在所述第一端子和所述第二端子之间的第一电容器(C1)。

3.根据权利要求1所述的电路，其中所述开关模式功率转换器包括电感式DC-DC升压转换器，其中所述电感式升压转换器包括功率开关(S1)和电感器(L1)，其中所述功率开关适于交替地导通和关断以从所述第二电容器(C2)释放能量，以便将跨所述第二电容器的电压设置为所述补偿电压。

4.根据权利要求3所述的电路，其中所述DC-DC升压转换器具有适于通过输出二极管(D4)连接到外部电压供应或所述输入的输出。

5.根据前述任一项权利要求所述的电路，其中所述负载的所述操作条件包括以下中的任何一个或多个：

操作电流；

所述负载的老化；以及

所述负载的操作温度，

并且其中所述补偿单元(52)适于提供所述补偿电压，所述补偿电压设置跨所述驱动单元的电压，以在所述操作条件下实现期望的效率。

6.根据权利要求5所述的电路，其中所述负载(51)包括LED装置，并且所述电路还包括：

第一单元(56)，用于获得给定所述操作条件的所述LED装置的期望操作电压(V_desired)；

第二单元(58)，用于获得所述输入电压(V_in)；

控制器(54)，适于：

设置所述补偿单元(52)以提供所述补偿电压，所述补偿电压具有所述输入电压与所述LED装置的所述期望操作电压之差的大部分的幅度。

7.根据权利要求6所述的电路，其中所述电路适于接收所述LED装置的调光水平，并且所述第一单元(56)适于：

根据所述操作电流水平获得所述期望操作电压(V_desired)，

其中所述驱动单元(50)适于向所述LED装置递送所述操作电流水平，并且所述控制器适于设置所述补偿单元，以提供使跨所述驱动单元的电压最小化的所述补偿电压，以便使所述驱动单元在该操作电流水平下实现期望的效率。

8.根据权利要求6或7所述的电路，其中：

针对允许的操作条件的范围，所述控制器(54)还适于将跨所述驱动单元(50)的电压降配置为具有最大值，所述最大值至多为k乘以针对允许的操作条件的范围的最大补偿电压，其中k＝0.5，更优选地k＝0.3，甚至更优选地k＝0.2；和/或其中所述最大补偿电压小于0.2乘以最大DC输入电压。

9.一种照明电路，包括：

前述任一项权利要求所述的驱动电路；以及

由所述驱动电路驱动的所述负载(51)，所述负载(51)包括LED装置。