CN110662323A - 驱动器、用于控制驱动器的方法以及照明模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于照明模块的驱动器(100)、用于控制这种驱动器的方法以及具有这种驱动器(100)和发光元件的照明模块。所述驱动器具有输入(101,102)，其用于从输入单元(200)接收电源电压，以及驱动器输出(301,302)，其用于供应电力以使得发光元件发光。另外，所述驱动器具有功率开关晶体管(135)，其用于控制供应给驱动器输出(301,302)的电力。所述驱动器内的控制器(130)控制所述功率开关晶体管(135)，使得耦接到所述驱动器(100)的所述输入单元(200)可以是AC电源或电子控制器(ECG)。

Description

驱动器、用于控制驱动器的方法以及照明模块

技术领域

本发明涉及用于照明模块的驱动器、用于控制驱动器的方法以及包括所述驱动器的照明模块。

背景技术

随着发光二极管(LED)灯的出现，可以使用比白炽灯和荧光灯更高效且寿命更长的照明装置。与荧光灯相比，因为例如不需要汞，LED灯的材料更安全。因此，存在使现有的用于荧光灯和白炽灯的灯具适于容纳LED灯(优选地，无需更换整个照明设备或灯具)的需求。

目前可用的灯具可以简单地包括交流(AC)电源(main)，用于为容纳在灯具中的白炽灯供电。其他当前可用的灯具可以包括电子镇流器(也称为电子控制器，缩写为ECG)，用于对容纳在灯具中的荧光灯供电。这种ECG可以调节和限制提供给荧光灯的电流。

LED改装灯是用来替代白炽灯、荧光灯或卤素灯的LED灯。因此，LED改装灯可以不同地需要与设置在发光器具内的AC电源或ECG兼容。

图1示出现有技术中已知的用于ECG照明模块的改装驱动器。

驱动器100包括用于从ECG接收电源电压的电压输入端101、102。ECG产生一对输出201、202。每对输出连线到相应的灯丝电路220A、220B。灯丝电路220A产生第一驱动器输入101。灯丝电路220B产生第二驱动器输入102。

驱动器100的驱动器输入101、102被提供给电桥(可替换地称为升压转换器)，其包括用于对驱动器输入101、102上提供的电压进行转换或整流的电桥二极管112、114、116、118。具体地，第一驱动器输入101连接在二极管118和114之间，而第二驱动器输入102连接在二极管112和116之间。电桥110用于实现ECG兼容性。

驱动器100还包括经由电阻器125耦接到第二驱动器输入102的电压检测电路130'。电压检测电路130'有助于确保由驱动器100提供给发光元件的电流相对恒定并且可控。

电桥产生第一驱动器输出301。发光元件(不是驱动器100的一部分)连接在第一驱动器输出301和第二驱动器输出302之间。第二驱动器输出302经由功率开关135将发光元件连接回驱动器100的电压检测电路130'。

在第一驱动器输出301和第二驱动器输出302之间，设置电阻器184和滤波电容器180。这些稳定了提供给发光元件的电压。

图1所示的现有技术的第一个缺点是：一些ECG检测驱动器输出301、302上的负载电压，并且如果该负载电压太低，则ECG进入故障状态。第二个缺点是：驱动器输出两端301、302的输出电流由ECG确定，所以输出电流可能超过发光元件所需的容差。第三个缺点是：它与AC电源不兼容(即，驱动器输入必须是ECG)。

发明内容

如关于现有技术所描述的，仅将AC电源或ECG的输出连接到诸如LED的发光元件会损坏或毁坏LED。与荧光灯不同，LED灯管不需要高的启动电压；事实上，使LED承受由ECG产生的高启动电压会损坏或毁坏LED。此外，AC电流波动以及由不同制造商生产的ECG可能输出不同的电流，而LED在特定于LED的有限电流范围内的操作是最佳的。

鉴于当前可用的照明模块的缺点，目的在于提供一种用于LED灯的驱动器，用于改装现有的照明模块(例如，安装至AC电源的当前可用的白炽灯具或包括ECG的当前可用的荧光灯具)，以使现有的照明模块与LED灯兼容。

驱动器被设计为提供至少一个以下好处：与两种类型的电源良好的兼容性和/或稳定地调节通过发光元件的电流。

根据独立权利要求的用于照明模块的驱动器提供上述益处中的一者或两者。优选实施例由从属权利要求、说明书和附图给出。

因此，提供用于照明模块的驱动器，包括：输入，其用于从输入单元接收电源电压，以及驱动器输出，其用于供应电力以使得发光元件发光。所述驱动器包括功率开关晶体管，其用于控制供应给驱动器输出的电力。并且所述驱动器包括控制器，其用于控制所述功率开关晶体管，使得耦接到所述驱动器的所述输入单元能够是交流电源或电子控制器。

所述驱动器可以用于驱动LED照明模块。所述LED照明模块可以是改装LED灯管，例如T5LED改装灯管。

在第一方面，提出了一种驱动器，其还包括连接到功率开关晶体管和驱动器输出的变压器。这样，功率开关晶体管控制由变压器提供给驱动器输出的电力。

根据另一方面，提出了一种驱动器，其还包括正反馈网络。当所述输入单元是ECG时，所述正反馈网络被激活。当被激活时，所述正反馈网络提供COMP信号给所述控制器，并且所述控制器使用所述COMP信号来控制所述功率开关晶体管。根据该方面，当所述输入单元不是ECG时，所述正反馈网络可以可选地保持不激活。

提供单独的正反馈网络(该正反馈网络仅在输入单元是ECG时被激活)使得驱动器能够在例如AC模式(即，当输入单元是AC电源时)的其他模式下有效地操作。这是因为当驱动器不在ECG模式下操作时正反馈网络被有效断开，因此驱动器在这种情况下仅消耗最少量的电力或不消耗电力。

根据另一方面，提出了一种驱动器，其中，所述控制器包括差分放大器集成电路(IC)，其提供用于控制所述功率开关晶体管的控制信号。

根据该方面，所述差分放大器IC可以包括感测电流的FB引脚。当所述正反馈网络不激活时，所述差分放大器IC然后可以在负反馈回路中使用感测到的电流来产生所述控制信号。

还根据该方面，所述差分放大器IC可以包括COMP引脚，其接收由所述正反馈网络产生的COMP信号。在所述正反馈网络被激活时，所述差分放大器IC然后可以使用所述COMP信号来产生所述控制信号。

这样，上述方面确保当驱动器在AC模式下操作时，负反馈回路限制通过发光元件的电流，而当驱动器在ECG模式下操作时，正反馈网络能够提供正反馈以控制驱动器输出。

本发明的另一个目的是提供一种用于控制用于发光元件的驱动器的方法。在第一步骤中，提供耦合到驱动器的输入单元。输入单元是以下类型之一：AC电源或ECG。在第二步骤中，根据所提供的输入单元的类型，控制功率开关晶体管以控制从输入单元提供给发光元件的电力。

根据该方法，可以控制设置在发光灯具内的单个驱动器，以确保与改装LED的兼容性。对驱动器的控制适用于响应于所提供的输入单元的类型而改变，以实现兼容性。

在该方法的另一方面，执行检测输入单元是否是ECG的另一步骤。如果是，则激活正反馈网络以产生COMP信号，并将COMP信号提供给控制器。控制器产生用于控制功率开关晶体管的控制信号。

这个方面可以在输入单元是ECG时，允许以正反馈网络的形式提供的单独的控制被激活。此外，这个方面可以在输入单元不是ECG时(即，当输入单元是AC电源时)，防止正反馈网络不必要地抽取电力。

本发明的另一个目的是提供一种照明模块，该照明模块包括根据前述任一方面的驱动器和发光元件。发光元件耦接到驱动器的驱动器输出。

驱动器优选地是如上所述的驱动器。也就是说，结合驱动器公开的所有特征也与照明模块相关地被公开，反之亦然。

发光元件优选地包括发光二极管(LED)或者是发光二极管。照明模块可以适合于放置在LED灯中。

附图说明

通过参考以下结合附图的详细描述，本公开将更容易理解，其中：

图1是现有技术中已知的用于照明模块的改装驱动器的示意图，所述改装驱动器仅包括无源部件，

图2是示出用于照明模块的驱动器的示例性实施例的电路图，并且

图3是示出图2的驱动器的示例性实施例的更多细节的电路图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地解释驱动器和照明模块的示例性实施例。相同或相似的元件或具有相同效果的元件由相同的参考标号表示，并且为了避免冗余，可以省略对这些元件的重复描述。附图以及附图中示出的元件相互间的尺寸关系不应该视为是等比例的。相反，可以用夸大的尺寸来示出单个元件以便更好地说明和/或更好地理解。

在图2中，示出用于发光元件的驱动器100的示例性实施例。驱动器100包括用于从单元200接收电源电压的电压输入101、102，单元200可以是AC电源或电子控制器(ECG)。

驱动器100可以用于驱动LED照明模块形式的发光元件。LED照明模块可以是改装LED灯管，例如T5LED改装灯管。

单元200可以简单地是诸如在230V AC下工作的标准AC电源的电源。

可替代地，单元200可以是ECG和灯丝电路。灯丝电路可以输出到电磁兼容(EMC)电路，其向驱动器100提供输入101、102。可替代地，可以省略EMC电路，并且可以直接从灯丝电路提供驱动器输入101、102。ECG可以由工作在230V的标准AC电源供电。可替代地，可以将ECG设计为不同类型的电源，例如DC电源或以另一电压和/或频率工作的AC电源。

当驱动器100连接到作为AC电源的单元200时，驱动器100被称为在AC模式下操作。当驱动器100连接到作为ECG和灯丝电路的单元200时，驱动器100被称为在ECG模式下操作。

在任何一种情况下，单元200都产生一对驱动器输入101、102。驱动器100的驱动器输入101、102被提供给电桥110。由电桥110在电桥输出110A、110B两端输出的整流电压由输入滤波电容器120滤波。

驱动器100还包括变压器132、功率开关晶体管135和集成电路(IC)控制器130。功率开关晶体管135的栅极连接到IC控制器130输出的控制信号137并由其控制。IC控制器130调节功率开关晶体管135以控制变压器132的导通时间。这样，IC控制器130调节由变压器132提供给附接到驱动器100的发光元件的电流。

无论驱动器100是在AC模式还是ECG模式下操作，驱动器100都使用相同的IC控制器130、变压器132和功率开关晶体管135来向连接到驱动器100的发光元件供电。这简化了整体电路设计，并且具有不需要重复这些部件就能够以两种不同模式操作的益处。

发光元件经由第一驱动器输出301和第二驱动器输出302连接到驱动器100。优选地，发光元件被设置为可移除部件，其可以在第一驱动器输出301和第二驱动器输出302处与驱动器100分离以及附接到驱动器100。

第一驱动器输出301连接到滤波电容器180，所述滤波电容器180连接在续流二极管185和地之间。滤波电容器180和续流二极管185有助于稳定提供给发光元件的电压。当变压器132放电时，电流通过续流二极管185流向滤波电容器180和发光元件。当变压器停止放电时，滤波电容器180为发光元件供电，同时续流二极管185防止来自滤波电容器180的电荷流回功率开关晶体管135。通过这种方式，当驱动器100在ECG模式下操作时，滤波电容器180与变压器132和发光元件协同工作以抑制由输入单元200产生的高电压。

来自第二驱动器输出302的电流同时由正反馈网络150采样，并经由电阻器138由IC控制器130的FB引脚134采样。

IC控制器130用作升压控制器。FB引脚134是电流感测引脚，该电流感测引脚是IC控制器内的差分放大器131的输入。差分放大器131将FB引脚134与第一参考电压133进行比较，并产生连接到功率开关晶体管的栅极的控制信号137。这样，差分放大器131的该部分用作负反馈控制。

当激活时，正反馈网络150向IC控制器130的COMP引脚136提供COMP信号。COMP信号用作正反馈控制。

作为差分放大器131(负反馈)和正反馈网络150提供的两个反馈回路由反馈隔离电路160分开。反馈隔离电路160改进了ECG模式下驱动器100的动态响应，并且还可以改善驱动器100与不同类型的ECG的兼容性。

提供检测电路140以确定驱动器100的操作模式。检测电路140提供输出以激活或去激活正反馈网络150。当驱动器100处于AC模式时，正反馈网络150不激活，并且IC控制器130仅使用其差分放大器131来控制功率开关晶体管135。当驱动器100处于ECG模式时，正反馈网络150激活，并且IC控制器130另外使用COMP引脚136上的COMP信号来控制功率开关晶体管135。

当驱动器100在AC模式下操作时，如果功率开关晶体管135的导通时间增加，则这导致驱动器100的整体系统阻抗降低。导通时间近似与COMP引脚136上的电压成比例：电压越高，导通时间越长。该关系近似线性。

另一方面，当驱动器100在ECG模式下操作时，导通时间和输入电力之间的关系与AC模式的关系相反。

转向图3，更详细地示出驱动器100。

如图3所示，差分放大器131可以被提供为IC。在该实施例中，FB引脚134被设置在差分放大器131的引脚6上，并且感测通过电阻器138和电阻器R8的电流。COMP引脚136是输出。这些与补偿电容器C5一起组成负反馈网络。

图2中的正反馈网络150在图3中对应于设置为IC的双放大器控制器151。在该实施例中，双放大器控制器151的MV引脚151-8是正输入，MC引脚151-7是负输入，并且OUT引脚151-6是放大器的输出。MC引脚151-7连接到第二参考电压，这将确定当驱动器100处于ECG模式时提供给发光元件的电流。MV引脚151-8感测通过R7和R8的电流，其组成正反馈网络。在引脚6和引脚7之间提供包括R6和C3的补偿电路。这在ECG模式下影响驱动器100的动态响应。

模式检测电路140输出信号A、B和C。在AC模式中，信号140-A为低，信号140-B也为低，信号140-C为高。在ECG模式下，信号140-A为高，140-B也为高，140-C为低。

结果，当驱动器100处于AC模式时，正反馈晶体管155关断(由于低信号140-A)，反馈隔离晶体管关断(由于低信号140-B)，并且晶体管145导通(由于高信号140-C)。因此，负反馈将确定差分放大器131的COMP引脚136上的电压，并由此调节通过发光元件的电流。由于正反馈晶体管155的关断状态，正反馈网络150被断开。

当驱动器100处于ECG模式时，正反馈晶体管155导通(由于高信号140-A)，反馈隔离晶体管165导通(由于高信号140-B)，并且晶体管145关断(由于低信号140-C)。因此，来自双放大器控制器151的正反馈将确定差分放大器131的COMP引脚136上的电压，并由此调节通过发光元件的电流。

因为反馈隔离晶体管165导通，反馈隔离电路以如下方式操作。电流从漏极到源极流过反馈隔离晶体管165，导致电容器C5充电。一旦电容器C5上的电压超过差分放大器131的FB引脚134上的电压，电流将以相反的方向流过反馈隔离晶体管165，即从源极流向漏极，导致反馈隔离晶体管165充当寄生二极管。

在一些实施例中，驱动器100内的晶体管(包括功率开关晶体管135、反馈隔离晶体管165、正反馈晶体管155和晶体管145)可以被设置为诸如n沟道MOSFET之类的MOSFET。然而，替代设计可以使用诸如双极结晶体管(BJT)的其他类型的晶体管来实现这些开关。

在所示的实施例中，IC控制器130和正反馈网络150使用IC来实现，但是在替代实施例中，可以附加地或替代IC使用模拟电路部件。例如，包括作为模拟组件的运算放大器或差分放大器的网络可以替代所示实施例的IC。

虽然图2和图3示出驱动器100包括用于连接到发光元件的第一驱动器输出301和第二驱动器输出302，但是发光元件可以跨第一驱动器输出301和第二驱动器输出302与驱动器100一体地提供。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，所示实施例仅描绘了多种可能性的一个示例。因此，这里讨论的实施例不应被理解为形成这些特征和构造的限制。可以根据本发明的范围来选择所描述的特征的任何可能的组合和构造。

参考标号列表

100 用于照明模块的驱动器

101,102 第一驱动器输出和第二驱动器输出

110 电桥

110A,110B 电桥输出

112,114,116,118 电桥二极管

120 输入滤波电容器

130 集成电路(IC)控制器

131 差分放大器

132 变压器

133 第一参考电压

134 FB引脚

135 功率开关晶体管

136 COMP引脚

137 控制信号

138 电阻器

140 模式检测电路

145 晶体管

150 正反馈网络

151 双放大器控制器

155 正反馈晶体管

160 反馈隔离电路

165 反馈隔离晶体管

180 滤波电容器

185 续流二极管

200 单元(AC电源或ECG和灯丝电路)

201,202 ECG输出

220A,220B 灯丝电路

301 第一驱动器输出

302 第二驱动器输出

R1-R4 电阻器

C3-C6 电容器

Claims (10)

1.一种用于照明模块的驱动器(100)，包括：

输入(101,102)，其用于从输入单元(200)接收电源电压；

驱动器输出(301,302)，其用于供应电力以使得发光元件发光；

功率开关晶体管(135)，其用于控制供应给所述驱动器输出(301,302)的电力；

所述驱动器的特征在于：

控制器(130)，其用于控制所述功率开关晶体管(135)，使得耦接到所述驱动器(100)的所述输入单元(200)能够是交流电源或电子控制器。

2.根据权利要求1所述的驱动器(100)，还包括变压器(132)，其连接到所述功率开关晶体管(135)并连接到所述驱动器输出(301,302)，使得所述功率开关晶体管(135)控制由所述变压器(132)提供给所述驱动器输出(301，302)的电力。

3.根据权利要求1或2所述的驱动器(100)，还包括正反馈网络(150)，

其中，当所述输入单元(200)是电子控制器时，所述正反馈网络(150)被激活，并且

其中，当所述正反馈网络(150)被激活时，所述正反馈网络(150)提供COMP信号给所述控制器(130)，并且所述控制器(130)使用所述COMP信号来控制所述功率开关晶体管(135)。

4.根据权利要求1所述的驱动器(100)，其中，当所述输入单元不是电子控制器时，所述正反馈网络(150)保持不激活。

5.根据任一前述权利要求所述的驱动器(100)，其中，所述控制器(130)包括差分放大器集成电路(131)，其提供用于控制所述功率开关晶体管(135)的控制信号(137)。

6.根据权利要求5所述的驱动器(100)，其中，所述差分放大器集成电路(131)包括感测电流的FB引脚(134)，并且其中，当所述正反馈网络(150)不激活时，所述差分放大器集成电路(131)在负反馈回路中使用感测到的电流来产生所述控制信号(137)。

7.根据权利要求5或6所述的驱动器(100)，其中，所述差分放大器集成电路(131)包括COMP引脚(136)，其在所述正反馈网络(150)激活时接收所述COMP信号并使用所述COMP信号来产生所述控制信号(137)。

8.一种用于控制用于发光元件的驱动器(100)的方法，所述方法包括：

提供耦接到所述驱动器(100)的输入单元(200)，所述输入单元(200)是以下类型中的一种：交流电源或电子控制器；以及

根据所提供的输入单元(200)的类型，控制功率开关晶体管(135)以控制从所述输入单元(200)提供至所述发光元件的电力。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

检测所述输入单元(200)是否是电子控制器，如果是，则

激活正反馈网络(150)以产生COMP信号，并且

将所述COMP信号提供至控制器(130)；以及

在所述控制器(130)中产生用于控制所述功率开关晶体管(135)的控制信号(137)。

10.包括根据权利要求1至7中任一项所述的驱动器(100)和发光元件的照明模块，其中，所述发光元件耦接到所述驱动器(100)的驱动器输出(301,302)。

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