CN109937612B - 用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器、相关联的方法及操作装置 - Google Patents

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Abstract

用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器(10)，其中反激变换器(10)具有变压器，该变压器设置在反激变换器(10)的初级侧与反激变换器(10)的次级侧之间，其中反激变换器(10)被配置，并且其中该反激变换器(10)具有电流检测电路(107)，该电流检测电路被配置成检测流过反激变换器(10)的次级侧的电流。电流检测电路(107)可以具有电流检测变压器(108、109)。反激变换器(10)可以被配置成，流过反激变换器(10)的次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。

Description

用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器、相关联的方 法及操作装置
技术领域
本发明涉及用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器、用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器的操作方法和用于操作一个或更多个照明用具的操作装置。所述一个或更多个照明用具例如包括一个或更多个发光二极管（LED）。
背景技术
反激变换器是众所周知的。它们通常被配置成将第一电压电平的直流电流（即输入电流）转换为第二电压电平的直流电流（即输出电流）。根据配置和应用领域的不同，输入电流可以低于或高于输出电流。反激变换器被用来操作负载或向负载供应电流。本发明针对作为负载的照明用具。
在反激变换器中重要的是使得能够实现尽量大的输出电流范围。这尤其在照明用具（如LED）领域是有重大意义的，因为照明用具的光特性在其工作期间可被改变（例如通过调光）。例如，输出电流的电平也根据照明用具是否被调亮或调暗而改变。
发明内容
因此，本发明的任务在于以尽可能大范围的提供给一个或更多个照明用具的电流实现对一个或更多个照明用具的操作。
根据本发明的一个方面，提供一种用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器，其中，该反激变换器具有变压器，该变压器设置在反激变换器的初级侧与反激变换器的次级侧之间，并且其中，该反激变换器具有电流检测电路，其被配置成检测流过反激变换器次级侧的电流。
根据本发明的一个方面，反激变换器可以被配置成，流过反激变换器次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。
该反激变换器可以被配置成以第一工作模式或以第二工作模式工作，其中，第一工作模式以导通相开始并以阻塞相结束，其中，在阻塞相中，流过反激变换器次级侧的电流向零方向降低，并且在反激变换器的第二工作模式下，流过反激变换器次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。
根据本发明的另一方面，提供一种用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器，其中，该反激变换器被配置成以第一工作模式或第二工作模式工作，其中，第一工作模式是临界导通模式，即BCM模式，并且在反激变换器的第二工作模式下，流过反激变换器次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。
根据一个实施方式，反激变换器具有变压器，该变压器设置在反激变换器的初级侧与反激变换器的次级侧之间。
根据一个实施方式，反激变换器具有电流检测电路，其被配置成检测流过反激变换器次级侧的电流。
根据一个实施方式，电流检测电路具有电流检测变压器，其优选被配置成电流互感器。
根据一个实施方式，反激变换器被配置成当流过反激变换器次级侧的电流达到零线时从第一工作模式切换至第二工作模式。
根据一个实施方式，反激变换器被配置成当流过反激变换器次级侧的电流达到零线时从第一工作模式切换至第三工作模式。
根据一个实施方式，在第三工作模式下，流过反激变换器次级侧的电流至少一次首先向负方向流动，随后，流过反激变换器次级侧的电流在第三工作模式下升高，接着向零方向降低。
根据一个实施方式，流过反激变换器次级侧的电流在第三工作模式下振荡。
根据一个实施方式，流过反激变换器次级侧的电流在第二工作模式下向负方向流动直至达到下限值和/或反激变换器在第二工作模式下工作了预定时间。
根据一个实施方式，反激变换器被配置成当在第三工作模式下工作了预定时间时和/或流过反激变换器次级侧的电流已达到预定振荡周期次数时从第三工作模式切换至第一工作模式。
根据一个实施方式，在一个振荡周期中，流过反激变换器次级侧的电流首先向负方向流动，随后流过反激变换器次级侧的电流升高，接着向零方向降低。
根据一个实施方式，反激变换器具有次级侧和初级侧，其中，初级侧具有初级侧开关，并且次级侧具有次级侧开关或二极管。
根据一个实施方式，反激变换器具有变压器，该变压器设置在反激变换器的初级侧与反激变换器的次级侧之间；该反激变换器被配置成，通过接通初级侧的初级侧开关并且断开次级侧开关或停用次级侧的二极管，电流从电压源或外部经由初级侧流到变压器并且该变压器被充电；并且该反激变换器被配置成，通过断开初级侧的初级侧开关并且接通次级侧开关或启用次级侧的二极管，从电压源或外部电流源经由初级侧至变压器的电流流动以及变压器的充电结束，并且在变压器中所充的电流流过次级侧。
根据一个实施方式，反激变换器被配置成，该反激变换器响应于反激变换器初级侧的初级侧开关接通地且还在次级侧开关的断开状态或者在反激变换器次级侧的二极管的停用状态下切换到第一工作模式。
根据一个实施方式，在第一工作模式下，流过反激变换器次级侧的电流向零线降低通过断开反激变换器初级侧的初级侧开关并且接通次级侧开关或停用反激变换器次级侧的二极管来实现。
根据一个实施方式，在第二或第三工作模式下，反激变换器初级侧的初级侧开关处于断开状态。
根据一个实施方式，反激变换器具有电流检测电路，其被配置成检测流过反激变换器次级侧的电流。
根据一个实施方式，电流检测电路被配置成在检测流过反激变换器次级侧的电流时馈入偏置电流并且在电流检测中加以考虑。
根据一个实施方式，反激变换器被配置成，流过反激变换器次级侧的电流用来操作一个或更多个照明用具。
根据一个实施方式，反激变换器的次级侧被配置成可连接至一个或更多个照明用具，并且在存在与所述一个或更多个照明用具的连接时，反激变换器的次级侧被配置成向所述一个或更多个照明用具供应流过反激变换器次级侧的电流。
根据一个实施方式，电流检测变压器被配置成，它在最大输出功率和/或流过照明用具的最大输出电流的情况下能以线性工作方式工作，而不会进入或接近饱和区。
根据一个实施方式，所述一个或更多个照明用具包括一个或更多个发光二极管LED。
根据本发明的一个方面，提供一种用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器的操作方法，其中，所述方法包括如下步骤，检测流过反激变换器（10）的次级侧的电流。
根据本发明的一个方面，流过反激变换器次级侧的电流可以至少在一段时间向负方向流动。
根据本发明的另一方面，提供一种用于操作被配置成操作一个或更多个照明用具的反激变换器的方法，其中，该方法包括在第一工作模式或第二模式或第三工作模式下操作该反激变换器，其中，第一工作模式是临界导通模式，即BCM模式，其中，在反激变换器的第二或第三工作模式下，流过反激变换器次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。该方法尤其包括本文所述的用于操作反激变换器的步骤中的至少一个步骤。
根据本发明的一个方面，提供一种用于操作一个或更多个照明用具的操作装置，其中，该操作装置具有用于操作所述一个或更多个照明用具的反激变换器。该反激变换器对应于本文所述的反激变换器。
根据一个实施方式，操作装置具有被配置成控制反激变换器的控制装置。
根据一个实施方式，该控制装置控制反激变换器以第一工作模式工作和以第二工作模式工作、反激变换器的工作从第一工作模式切换至第二工作模式、反激变换器的工作从第二工作模式切换至第一工作模式。
根据一个实施方式，该控制装置控制反激变换器以第一工作模式工作和以第三工作模式工作、反激变换器的工作从第一工作模式切换到第二工作模式，以及反激变换器的工作从第三工作模式切换到第一工作模式。
控制装置可以借助优选电位隔离配置的控制电路来控制次级侧开关的通断。
根据一个实施方式，具有第一绕组和第二绕组的电流检测变压器可以例如通过无芯变压器线圈构成。
附图说明
通过如上概述以及如下详述的本发明，使得能够实现以尽可能大范围的供给一个或更多个照明用具的电流来操作所述一个或更多个照明用具。另外，与通过反激变换器输出的电流范围相关的精度被提高。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于操作照明用具的操作装置的配置，
图2示出了根据本发明的一个实施方式的在反激变换器的两个工作模式下流过反激变换器的示例性电流曲线，
图3示出了根据本发明的一个实施方式的在反激变换器的两个工作模式下流过反激变换器的示例性电流曲线，
图4示出了根据本发明的一个实施方式的用于操作照明用具的操作装置的另一配置。
在下文中，具有相同或相似功能的组件在图中用相同的附图标记标示。此外要指出的是，本文所描述的实施方式可相互组合，除非明确排除组合。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于操作一个或更多个照明用具12的操作装置1的一个示例性配置。
所述一个或更多个照明用具12根据一个实施方式包括一个或更多个发光二极管（LED）。LED 12可以被配置成不同，本发明不局限于LED 12的特定设计。根据一个实施方式，LED 12包括无机的和/或有机的LED。LED 12的布置也能以不同方式进行设计。因此，这些LED 12根据一个实施方式串联，而根据另一实施方式，这些LED 12并联。根据另一实施方式，这些LED 12以更复杂的布置布线连接，例如以多个相互并联的串联电路形式。图1举例示出了三个照明用具12，例如LED 12。但本发明不局限于此示例，并且允许使用任何数量的照明用具12，例如LED 12，即使用至少一个照明用具12（如至少一个LED）。
操作装置1或操作电路1用于操作一个或更多个照明用具12（例如LED）。操作装置1尤其用于向所述一个或更多个照明用具12（例如LED）供应电流。从电压源11或外部电流源11向该操作装置1提供供电电压。该供电电压例如是直流电压或整流交流电压。根据一个实施方式，操作装置包括功率因数修正电路（未示出），其提供供电电压。
为了提供从电压源11或外部电流源11获得的电流，操作装置1或操作电路1具有作为转换器的反激变换器10（也称为“Flyback Converter”）。该反激变换器10被配置成将从电压源11或外部电流源11获得的且具有第一电压电平的输入电流转换为也在次级侧流动的具有第二电压电平的输出电流。输出电流被提供至所述一个或更多个照明用具12，所述一个或更多个照明用具12利用反激变换器10提供的输出电流工作。
反激变换器10可以具有各种不同的配置，例如它也可以是同步反激变换器。图1举例示出了反激变换器的通用电路，其也可以被理解为电路原理。由此表明根据本发明所用的反激变换器10的具体结构丰富多样，即根据需求能补充相应的其它组件。
总体上，反激变换器10根据本实施方式具有初级侧和次级侧。初级侧根据本实施方式包括被配置成控制流过初级侧的电流流动的初级侧（第一）开关101和初级侧绕组102。次级侧根据本实施方式包括另一个次级侧绕组104、被配置成控制流过次级侧的电流流动的次级侧（第二）开关105或二极管、电容器106和电流检测电路107。初级侧绕组102和次级侧绕组104与变压器铁芯103一起形成反激变换器的变压器，电流经此从初级侧被传输至次级侧。在此，初级侧绕组102和次级侧绕组104是电流隔离的且磁耦合（通过变压器铁芯103的磁耦合）。初级侧从电压源11或外部电流供应源11获得电流。次级侧的输出电流被提供至所述一个或更多个照明用具（例如LED）12。
反激变换器10在两个相中工作。在也称为导通相的第一相中，初级侧开关101被接通（即开关101闭合且导通）。因此，电流可以流过初级侧。对于次级侧，没有电流在第一相流过它，因为在第一相中，用于阻断次级侧的开关105被断开（即打开而不导通），或者当未采用开关105而是采用二极管来阻断次级侧时，该二极管被停用。在第一相中，次级侧绕组104是无电流的，并且在变压器铁芯103中并且在初级侧绕组102与次级侧绕组104之间的其气隙中形成磁电压。在第一相中不存在从初级侧到次级侧的能量传输。在第一相中被提供至反激变换器10的初级侧的电流在包括初级侧绕组102和次级侧绕组104的变压器中被存储。尤其是，能量或电流被存储在出现在两个绕组102、104之间的变压器铁芯103的磁场中。
在也称为阻塞相的第二相中，初级侧开关101被断开（即开关101打开而不导通）。即，初级侧未从电压源11或外部电流源11获得电流。取而代之，次级侧开关105被接通（即开关105闭合且导通），或当在次级侧未采用开关105而是采用二极管时，该二极管被启用。由此，事先存储在变压器铁芯103的磁场内的能量或者说存储在变压器铁芯103磁场中的能量作为电流经由次级侧放电。此时电流从变压器铁芯103利用次级绕组104的磁化开始流过次级侧，随后流至一个或更多个照明用具12。电容器106通过在次级侧的电流流动被充电至输出电压。如果第二相结束并且第一相重新开始，则如前所述，所述一个或更多个照明用具12通过电容器106所存储的电流供电。
为了尽量高效且有效地控制反激变换器10的工作，反激变换器10根据本实施方式还具有电流检测电路107。该电流检测电路107检测流过次级侧的电流。电流检测电路107根据本实施方式将所测得的电流信息进一步送至控制装置或控制电路13。控制装置或控制电路13根据本实施方式是操作装置1或操作电路1的组成部件。电流信息至控制装置13的传递在图1中由从电流检测电路107到控制装置13的箭头表示。控制装置13接着利用所获得的电流信号来控制反激变换器10的工作。
根据本实施方式，流过次级侧的电流在考虑可在电流检测电路107内被馈入的偏置电流112的情况下被检测。流过电流检测电路107的电流或由控制装置13获得且在反激变换器10工作中加以考虑的控制信息ISNS_PRIM于是例如对应于流过次级侧的电流的实际值，其被增大了偏置电流值。在到达控制装置13的流过次级侧的电流值中考虑偏置电流112使得能够实现使待测参数的数值范围匹配于控制装置13的检测范围，进而能够实现对反激变换器10的精确控制。
在图1中示出了电流检测电路107的示例性配置。根据图1，电流检测电路107例如具有电流检测变压器。其它另选实施方式容许电流检测电路107的其它合适配置。
根据本实施方式，电流检测电路107具有电流检测变压器，其具有第一绕组108和第二绕组109。提供电流检测变压器以检测流过次级侧的电流。电流检测变压器优选被配置成电流互感器。当在反激变换器的次级侧上的电流达到规定的最小值或最低值（如零值）时，相应最小量的电流从电流检测变压器的第一绕组108到达电流检测变压器的第二绕组109。即，当电流流过反激变换器的次级侧时，相应的电流量也到达电流检测电路107的电流检测变压器的第二绕组109。
根据本实施方式，电流检测电路107还具有第一谐振器110（也称为终端电阻或“burden resistor”），其与第二绕组109并联布置。当电流在第二绕组109上流动时，在第一谐振器110上生成电压曲线，其中，第一谐振器上的电压与流过第二绕组109的电流成比例地变化。通过第一谐振器110测得的电流值于是对应于流过反激变换器10的次级侧的实测电流。在关注第一绕组108与第二绕组109的绕组比的情况下，因此可以依据第一谐振器110上的电压推断出流过第一绕组108的电流。
因为根据本实施方式还考虑偏置电流，所以电流检测电路107具有第二谐振器111，其记录下偏置电流112的电压曲线并且将其提供给第一谐振器110，使得第一谐振器110将流过反激变换器10的次级侧的实测电流加至偏置电流112。偏置电流112例如可以由内部电流源产生，其将偏置电流112提供至第二谐振器111与第三谐振器113的中点，因此在第一谐振器110上测得的电流的幅值移动。通过这种方式可以实现更简单的电流检测，因为通过偏置电流使所测得的电流移至控制装置13的数值范围内。例如可以通过正偏置电流使得暂时负的电流移入正的数值范围。
另外，电流检测电路107根据本实施方式具有电容器114，其具有规定电容值以代表与噪音电压和/或纹波电压相关的低阻抗。电容器114和第三谐振器113可以形成低通滤波器，因此不必在测量流过反激变换器10的次级侧的电流时考虑噪音电压和/或纹波电压。在第一谐振器110上测得的表现流过反激变换器10的次级侧的电流的电流以电流信息ISNS_PRIM的形式被提供至控制装置13（参见图1中的从电流检测电路107到控制装置13的箭头）。
具有第一绕组108和第二绕组109的电流检测变压器例如也可以由无芯的变压器线圈构成。在此情况下，第一绕组108和第二绕组109被分别配置成相互磁耦合的空气线圈。
控制装置13利用提供给它的与流过反激变换器10的次级侧的电流相关的电流信息ISNS_PRIM来控制反激变换器10的工作。尤其通过控制装置13来确定反激变换器10以哪种工作模式工作。控制装置13根据本实施方式通过发送或传输相应控制信号至反激变换器10来执行对反激变换器10的控制。这在图1中通过从控制装置13到反激变换器10的箭头表示。控制装置13控制初级侧开关101的通断。此时实现初级侧开关101的高频切换，其中，初级侧开关101的导通相的持续时间（接通持续时间）和阻塞相的持续时间（断开持续时间）由控制装置13进行控制。另外，当代替开关105使用二极管来控制流过反激变换器10的次级侧的电流流动时，控制装置13控制次级侧开关105的通断或者次级侧二极管的启用和停用。控制装置13可以借助控制电路控制优选配置成电位隔离的次级侧开关105的通断。当控制装置13设置在初级侧并进而初级侧电位上时，该控制电路例如可以具有控制变压器，或者替代地具有电平转换级（Pegelversatzstufe）或至少一个电容器用于实现次级侧开关105的电位隔离控制。借助控制装置13进行的控制和进而次级侧开关105的通断完全就像次级侧开关105的通断控制那样以在例如50千赫至200千赫范围内的高频进行。
根据可与本文所述的实施方式组合的其它实施方式，反激变换器10的开关101、105中的至少一个开关例如被配置成晶体管（例如双极晶体管）、具有绝缘栅极的双极晶体管（IGBT）、场效晶体管（FET）或者金属氧化物半导体场效晶体管（MOSFET）。
与控制装置13配置相关地，本发明因此允许控制装置13的各不同配置。因此，控制装置13根据一个实施方式例如是集成半导体电路或者包括集成半导体电路。根据其它实施方式，控制装置13被配置成处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路（ASIC）或者所述单元的组合。
反激变换器10被配置成能以第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式工作。
反激变换器10的第一工作模式以导通相开始并且以阻塞相结束，其中，在阻塞相中，流过反激变换器10的次级侧的电流向零方向降低。该工作模式以下也称为临界导通模式（BCM）。BCM模式是众所周知的。在BCM模式中，当反激变换器10处于导通相时，电流值首先从零或者在反激变换器10的初级侧的所转换的先前电流值升高，因为初级侧被供给电流。例如当初级侧开关101首次接通时，即在第一导通相时，一开始还没有电流流动，即电流为零。在前一周期结束后，即在阻塞相结束后，流过反激变换器10的次级侧的电流可能不为零，因为还存在电流流动。在此情况下，因为存在变压器磁化而在初级侧开关101接通时的电流处于负值，该负值对应于与次级侧的所转换的在先电流相对应的绕组比。这在图2和图3中用所示的虚线表示。图2和图3的实线示出了在反激变换器10的次级侧的电流曲线。当初级侧开关101被断开并且在反激变换器的次级侧接通开关105或者启用二极管时，阻塞相开始，在该阻塞相中，电流流过反激变换器10的次级侧。在BCM模式中，次级侧的电流电平在阻塞相开始时是平均电流电平的两倍。因为在阻塞相中存储在变压器铁芯103磁场内的能量被耗用，故次级侧的电流电平降低。流过反激变换器10的次级侧的电流向零方向降低，如在图2和图3中从第一工作模式的实线箭头中看到的那样。
因此，作为反激变换器10的第一工作模式的BCM模式的特征在于，流过次级侧的电流在由一个导通相和一个阻塞相构成的每个周期中，在阻塞相中从平均电流电平的两倍变至或降至零方向，直到达到零值或零线，并且在导通相中处于零或为零。
在第一工作模式下，控制装置13在初级侧控制开关101的通断，并在次级侧控制开关105的通断或二极管的启用和停用。例如可以至少针对其中一个相（即对于导通相和/或阻塞相）规定一个预定持续时间。控制电路13于是根据各自预定持续时间切换所述相，从而反激变换器10在该相中工作，直到各自持续时间耗尽。
根据另一个实施方式，所述控制装置考虑在次级侧流动的电流应该达到的最大极限值或最大电流电平。为此，电路13例如一直持续处于导通相，直到在初级侧流动电流的电平达到小于或等于最大极限值的一半的值。阻塞相则在反激变换器10的次级侧以等于或小于最大极限值的电流电平开始，随后一直持续，直至流过次级侧的电流为零。
图2和图3示出了反激变换器10如上所述以第一工作模式或BCM模式工作。在图2和图3中，附图标记101表示被接通（开）或断开（关）的初级侧开关101。附图标记105在图2和图3中根据反激变换器10的配置代表次级侧开关105或次级侧二极管。通过关于附图标记105的说明“开”来表明次级侧开关105被接通或者次级侧二极管被启用。通过关于附图标记105的说明“关”来表明次级侧开关105被断开或次级侧二极管被停用。
第二以及第三工作模式被配置成，流过次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动，即，电流值低于零值或零线并且还降低。在图2和图3中，关于第二工作模式仅示出了流过次级侧的电流的曲线（见属于第二和第三工作模式的实线）。
反激变换器10例如可如此进行工作，在以第一工作模式或BCM模式工作的分别具有导通相和阻塞相的每个周期，分别跟随第二或第三工作模式。在图2和图3中，出于简单和更好概览考虑，只示出了一个具有所属的导通相和所属的阻塞相的、反激变换器10以第一工作模式工作的周期，接着是以第二或第三工作模式工作，接着又是以第一工作模式工作。根据一个实施方式，又跟随出于简单和更好概览考虑而未被示出的以第二或第三工作模式工作。从第一工作模式切换到第二工作模式例如通过控制装置13来控制，此时不需要初级侧开关101或次级侧开关105的切换。从第一工作模式切换至第三工作模式例如受到控制装置13的控制，此时进行次级侧开关105的断开。
为了弄清楚而应确定第一工作模式或BCM模式并非必须通过再接通初级侧开关101来结束。根据本发明，第一工作模式或BCM模式只涉及次级侧的电流在初级侧开关101断开阶段期间达到零值或零线情况下的反激变换器10的工作。根据本发明，可如此操作反激变换器，即在每次以第一工作模式或BCM模式工作时，针对每个周期总是可以实现以第二或第三工作模式工作。
反激变换器10以第一工作模式或BCM模式工作例如也可根据另一个实施方式持续预定数量的周期，各周期具有导通相和阻塞相。在图2和图3中，出于简单和更好概览考虑，只示出了一个具有所属的导通相和所属的阻塞相的、反激变换器10以第一工作模式工作的周期。若在第一工作模式或BCM模式下达到预定数量的周期，则可从第一工作模式切换到第二工作模式。从第一工作模式切换至第二工作模式例如由控制装置13来控制。为此，控制装置13被配置成确定在第一工作模式或BCM模式下是否达到了预定数量的周期。如果是，则控制装置13控制从第一工作模式切换到第二工作模式。
根据图2的实施方式，反激变换器10以第二工作模式如此工作，流过反激变换器10的次级侧的电流在下限值之前都一直向负方向流动。
根据图2的实施方式，控制装置13通过将初级侧开关101保持在断开状态并在次级侧通过将开关105保持在接通状态或通过将二极管保持在启用状态来控制反激变换器10以第二工作模式工作。为此，在第二工作模式下采取第一工作模式的阻塞相的一种延续。控制装置13获得与流过次级侧的电流相关的电流信息并且例如检查流过次级侧的电流是否已达到下限值。电流信息例如由电流检测电路107提供或者被提供至控制装置13。若控制装置13确定达到了下限值，则控制装置13控制从第二工作模式切换到第一工作模式。控制装置13也可以间接确定达到下限值，例如通过在一个或更多个确定时刻测量流过次级侧的电流，并由此推断出达到下限值的预期时刻。因此也可以进行从第二工作模式到第一工作模式的按时控制的切换，进而进行初级侧开关101的按时控制的再接通，例如根据借助电流检测电路107的电流测量，就像结合图4的例子所描述的那样。
第一工作模式以导通相开始并以阻塞相结束，如以上所述的那样。当第一工作模式在从第二工作模式起切换后投入使用时，即在阻塞相结束之后，流过反激变换器10的次级侧的电流不为零，因为还有电流流动。在此情况下，因为已有的变压器磁化，在接通初级侧开关101时的电流处于负值，该负值与对应于所转换的次级侧电流的绕组比相对应。
从第二工作模式切换到第一工作模式的控制根据图2的实施方式通过接通初级侧开关101并通过在反激变换器10的次级侧断开次级侧开关105或停用次级侧二极管来实现。如图2所示，反激变换器10的初级侧的电流的电流电平首先是负的，因为通过第二工作模式“延长”了阻塞相。
图3示出了代替图2的实施方式的、反激变换器10以第三工作模式工作。此时，根据图3的实施方式，反激变换器10以第三工作模式工作，使得流过反激变换器10的次级侧的电流振荡。即，流过反激变换器10的次级侧的电流首先向负方向流动，随后升高，其中，当电流升高时达到正值，并且接着向零方向降低。在此应该注意的是，次级侧电流在第三工作模式下很小，因为电流只能流过寄生元件。代替电流流动，在此工作模式下也可以监测在次级侧的某个点处的振荡电压。
也根据图3的实施方式，控制装置13控制反激变换器10以第三工作模式工作。为此，该控制装置控制初级侧开关101保持在断开状态并且在次级侧控制开关105断开或二极管停用。
根据图3的实施方式，反激变换器10一直以第三工作模式工作，直到预定持续时间走完或者达到振荡周期的规定状态，例如在第x个振荡周期后的电压过零或电流过零。所述预定持续时间根据另一实施方式例如通过预定数量的振动周期来预先确定。
因此，控制器13被配置成控制切换到第三工作模式并且检查预定持续时间是否走完。如果预定持续时间走完了，则控制装置13控制从第三工作模式切换至第一工作模式。
如果预定持续时间通过预定数量的振荡周期来预定，则控制装置13追踪流过次级侧的电流或其值。控制装置13例如从电流检测电路7获得所需的电流信息。控制装置13确定达到预定次数的振荡周期，则控制装置3控制从第三工作模式切换至第一工作模式。
从第三工作模式切换至第一工作模式的控制根据图3的实施方式通过接通初级侧开关101并通过在反激变换器10的次级侧将次级侧开关105保持在断开状态或将次级侧二极管保持在停用状态来实现。
当第一工作模式在从第三工作模式起切换之后启用时，即在阻塞相结束后，流过反激变换器10的次级侧的电流近似为零，因为如已经所述的那样几乎没有电流流动。在此情况下，在初级侧开关101接通时存在变压器磁化，并且在初级侧的电流以零开始，就像在图3中也针对第一工作模式的第二周期示出的那样。因为有寄生电容，故可能也在初级侧开关101接通时出现短暂电流峰值，但该电流峰值通常很短暂，因此为简单起见在图3中未被示出。在走过电流峰值后，初级侧电流流动沿着虚线升高。
根据另一个实施方式，反激变换器10对于较高的输出电流（例如对于比平均电流电平高的输出电流）以第一工作模式即BCM模式工作，对于较低的输出电流（例如对于比平均电流电平低的输出电流）以第二模式和/或第三工作模式工作。输出电流表示提供给照明用具（例如一个或更多个发光二极管）的电流。根据此实施方式，在存在低的或较低的输出电流的情况下实现从第一工作模式切换至第二和/或第三工作模式，在存在高的或较高的输出电流的情况下实现从第二和/或第三工作模式切换至第一工作模式。在此，反激变换器10以第一、第二或第三工作模式的工作如前所述地进行（具体参见图2和图3的实施方式）。
反激变换器也可以在所有三种工作模式的混合工作模式下工作。在负载很高时，例如只能选择以第一工作模式工作，在负载很低时，还可以选择第三工作模式（跟在第一工作模式后），在负载中等或在高负载和低负载之间的负载区域中时，可以选择第二工作模式（跟在第一工作模式后）。它可以
为此，本发明还涉及一种用于操作一个或更多个照明用具12的反激变换器10，其中，该反激变换器10被配置成以第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式工作，其中，第一工作模式是临界导通模式，即BCM模式，并且在反激变换器10的第二或第三工作模式下，流过反激变换器10的次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。本发明还涉及一种用于操作反激变换器10的方法以及一种具有反激变换器10的操作装置1。图4示出了根据本发明的一个实施方式的用于操作一个或更多个照明用具12的操作装置1的另一个示例性配置。该实施例就反激变换器10的配置而言对应于图1的实施例，除了电流检测电路127外。电流检测电路127如还将进一步说明的那样不同于电流检测电路107。在该示例中，反激变换器10的工作也对应于参照图1至图3所描述的示例。
电流检测电路127包括具有第一绕组108和第二绕组109的电流检测变压器。电流检测变压器的第一绕组108被配置成检测流过次级侧并且尤其流过照明用具12的电流。优选地，具有第一绕组108和第二绕组109的电流检测变压器被配置成它可以在次级侧的最大输出功率和/或最大输出电流情况下和照明用具12以线性工作模式工作并且不会进入或接近饱和区。
电流检测电路127的第一谐振器120（也称为终端电阻或“burden resistor”）在图4中作为附加元件与第二绕组109并联布置。当电流流过第二绕组109时，在第一谐振器120上产生电压曲线，其中，第一谐振器120上的电压与流过第二绕组109的电流成比例地变化。
在第一谐振器120上获得的电压和进而由第二绕组109获得的电流被供给采样保持电路（“Sample and Hold”电路），其由开关元件121和可通过电容器形成的保持元件124构成。优选地，开关元件121在初级侧开关101的接通相中被暂时闭合，由此在保持元件124上也加有加在第一谐振器120上的电压。因为优选还在初级侧开关101的断开阶段中保持元件121仅被暂时接通且随后又被打开，故保持获得加在保持元件124上的电压并且随后可作为采样保持电路的输出信号被分析。
因为在反激变换器10的次级侧中有直流电流流动，故通过具有电流检测变压器的电流检测电路107进行对自身变化的直流电流的测量。这样的直流电流测量不同于像例如可被用在谐振半桥变换器中那样的交流电流测量。因为在反激变换器10的次级侧中有自身变化的直流电流流动，故对于在次级侧绕组上测得的电流和进而对于在第一谐振器120上测得的电压就平均值而言出现偏差值，因为在第一谐振器120上的电压平均值不为零。该偏差值在关注电流检测电路107设计的情况下对应于次级侧的平均电流，进而对应于流过照明用具12的平均电流。
当从第二工作模式切换至第一工作模式时断开次级侧开关105。因为在次级侧开关105的接通阶段中电流检测变压器被磁化并且在次级侧开关105断开后不再存在磁化，故所述磁化只能在第一谐振器120上消解。当第一谐振器120的尺寸被设计得足够小时，电流检测变压器的磁化仅缓慢消解。此作用可以被用于在跟随在次级侧开关105断开之后的初级侧开关101接通相中用采样保持电路测量在第一谐振器120上的电压。因为在次级侧开关105接通相末尾的电流检测变压器的磁化对应于在次级侧的平均电流，故可通过借助采样保持电路的测量推断出平均电流。
采集保持电路的输出信号被提供至运算放大器125的正输入端。运算放大器125的负输入端通过第一放大器电阻122或另一个放大元件连接至运算放大器125的输出端。运算放大器125的负输入端还通过第二放大器电阻123接地。运算放大器125与第一放大器电阻122和第二放大器电阻123一起形成一个放大器电路。该放大器电路被配置成非反相放大器，在这里，这两个放大器电阻122和123形成一个分压器，其接入负反馈电路中。该分压器中的第一放大器电阻122和第二放大器电阻123之比决定了放大器电路的放大倍数。根据第一谐振器120的实际电阻值，可对放大器电路的放大倍数进行调节，以将第一谐振器120对电流检测的影响减至最小或进行优化。
带有开关元件121和保持元件124的采样保持电路以及带有运算放大器125的放大器电路优选可作为集成半导体电路（集成电路）的一部分布置并且例如共同集成到控制装置13中，尤其当控制装置13被配置成集成半导体电路时。
附图标记列表
1 操作装置
10 反激变换器
101 初级侧开关
102 初级侧绕组
103 变压器铁芯
104 次级侧绕组
105 次级侧开关或次级侧二极管
106 电容器
107 电流检测电路
108 电流检测电路的第一绕组
109 电流检测电路的第二绕组
110 电流检测电路的第一谐振器
111 电流检测电路的第二谐振器
112 偏置电流
113 电流检测电路的第三谐振器
114 电流检测电路的电容器
11 电压源或外部电流源
12 一个或更多个照明用具（例如LED）
13 控制装置
120 电流检测电路的第一谐振器
121 电流检测电路的开关元件
122 第一放大器电阻
123 第二放大器电阻
124 保持元件
125 运算放大器

Claims (17)

1.用于操作一个或更多个照明用具的反激变换器(10)，其中，所述反激变换器(10)具有变压器，并且所述变压器设置在所述反激变换器(10)的初级侧与所述反激变换器(10)的次级侧之间，其中，对所述反激变换器(10)进行配置，其中，所述反激变换器(10)具有电流检测电路(107)，所述电流检测电路(107)被配置成检测流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流，并且，所述电流检测电路(107)还被配置成在检测流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流时馈入偏置电流并且在电流检测中考虑所述偏置电流，其中，所述反激变换器(10)被配置成以第一工作模式或第二工作模式进行工作，或者以第一工作模式或第三工作模式进行工作，其中，所述第一工作模式以导通相开始并以阻塞相结束，其中，在所述阻塞相中，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流向零方向降低，其中，所述反激变换器(10)被配置成，当流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流达到零线时从所述第一工作模式切换至所述第二工作模式或所述第三工作模式，其中，在所述反激变换器(10)的所述第二工作模式下，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动，并且所述反激变换器(10)被配置成，当所述反激变换器(10)已经在所述第二工作模式下工作了预定时间时，从所述第二工作模式切换到所述第一工作模式，并且其中，在所述反激变换器(10)的所述第三工作模式下，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流振荡，并且所述反激变换器(10)被配置成，当所述反激变换器(10)已经在所述第三工作模式下工作了预定时间时或者达到振荡周期的规定状态时，从所述第三工作模式切换到所述第一工作模式。
2.根据权利要求1所述的反激变换器，其中，所述电流检测电路(107)具有电流检测变压器。
3.根据权利要求1或2所述的反激变换器(10)，其中，所述反激变换器(10)被配置成，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。
4.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，在所述第三工作模式下，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流至少一次首先向所述负方向流动，然后升高并接着向零方向降低。
5.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，在所述第二工作模式下，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流向所述负方向流动，直到下限值。
6.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，所述初级侧具有初级侧开关(101)，并且所述次级侧具有次级侧开关(105)或二极管。
7.根据权利要求6所述的反激变换器(10)，其中：
-所述反激变换器(10)被配置成，通过在所述初级侧接通所述初级侧开关(101)，电流从电压源(11)经所述初级侧流到所述变压器并且对所述变压器进行充电；
-所述反激变换器(10)被配置成，通过在所述初级侧断开所述初级侧开关(101)并且还在所述次级侧接通所述次级侧开关(105)或启用所述二极管，使电流从所述电压源(11)经所述初级侧到所述变压器的流动以及对所述变压器的充电结束，并且充电在所述变压器中的电流流过所述次级侧。
8.根据权利要求6所述的反激变换器(10)，其中，所述反激变换器被配置成，所述反激变换器通过接通所述反激变换器(10)的所述初级侧的所述初级侧开关(101)并且还断开所述反激变换器(10)的所述次级侧的所述次级侧开关(105)而切换到所述第一工作模式。
9.根据权利要求6所述的反激变换器(10)，其中，在所述第一工作模式下，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流向零线方向下降通过断开所述反激变换器(10)的所述初级侧的所述初级侧开关(101)并且还在所述反激变换器(10)的所述次级侧接通所述次级侧开关(105)或启用所述二极管来实现。
10.根据权利要求6所述的反激变换器(10)，其中，在所述第二工作模式下，所述反激变换器(10)的所述初级侧的所述初级侧开关(101)处于断开状态。
11.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，所述反激变换器(10)被配置成，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流被提供用于操作所述一个或更多个照明用具(12)。
12.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，所述反激变换器(10)的所述次级侧被配置成能够连接至所述一个或更多个照明用具(12)，并且当存在与所述一个或更多个照明用具(12)的连接时被配置成向所述一个或更多个照明用具(12)提供流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流。
13.根据权利要求1所述的反激变换器(10)，其中，所述一个或更多个照明用具(12)包括一个或更多个发光二极管LED。
14.用于操作反激变换器(10)的方法，其中，所述反激变换器(10)是根据权利要求1至13中的一项所述的反激变换器(10)，并且所述反激变换器(10)被配置成用于操作一个或更多个照明用具(12)，其中，对流过所述反激变换器(10)的次级侧的电流进行检测，并且其中，在检测流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流时馈入偏置电流并且在电流检测中考虑所述偏置电流。
15.根据权利要求14所述的方法，流过所述反激变换器(10)的所述次级侧的电流至少在一段时间向负方向流动。
16.用于操作一个或更多个照明用具(12)的操作装置(1)，其中，所述操作装置具有用于操作所述一个或更多个照明用具的反激变换器(10)，并且其中，所述反激变换器(10)是根据权利要求1至13中的一项所述的反激变换器(10)。
17.根据权利要求16所述的操作装置(1)，其中，所述操作装置具有控制装置(13)，所述控制装置(13)被配置成用于控制所述反激变换器(10)。
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