CN117044092A - Dali电源及其限流器 - Google Patents
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Abstract
公开了用于照明控制总线(6)的电源(2)的限流器(23)、用于该照明控制总线(6)的电源(2)以及照明控制系统。当该照明控制总线(6)的电流(I)受电路限制时，第一方面的限流器(23)避免高输出电流纹波。第二方面的限流器(23)实现该限流器(23)的第一开关(12)的过压保护。此外，获得了用于该照明控制总线(6)的成本和尺寸优化的电源。
Description
技术领域
本公开涉及照明技术，并且特别涉及一种用于照明控制总线的电源。
背景技术
根据数字可寻址照明接口(DALI)规范的照明控制总线使用单对导线进行通信和供电。通过短暂地将总线短路到低电压电平来发送信号，其中需要照明控制总线的电源容忍这种情况，借助于限流器电路将电流限制到250mA。
为了迅速响应总线的短路，此类限流器电路通常布置在照明控制总线和用于该照明控制总线的电源之间，并且包括模拟电路，该模拟电路包括用于低温漂移的参考二极管和用于在附接到照明控制总线的任何装置(例如，驱动器、传感器、控件)通信的情况下限制照明控制总线上的电流流动的场效应晶体管(FET)。
迅速响应可导致部分返回到高电压电平或振铃，这继而可影响照明控制总线上的通信。对于恰当通信，重要的是照明控制总线上的信号电平改变优选地是单调的。
然而，由于FET的数字开关特性，电源的控制回路可能表现为类似滞后的。因此，电源的输出电流的纹波可能是显著的。
诸如由数字照明接口联盟(DiiA)结合其D4i认证所规定的用于照明控制总线的电源的堆叠、即并联连接，引入了多个电源连接到照明控制总线的情况下相互反向极性的可能性。
在此类情况下，限流器的前述FET可能经受过量DC电压，这可能最终毁坏FET。
符合数字可寻址照明接口(DALI)规范的电源需要“基本隔离”以保护用户免受电击。此类电源通常基于反激(Flyback)概念，该反激概念将电源细分成通过流电隔离屏障隔开的电感耦合的初级侧和次级侧。反激转换器包括开关，该开关位于初级侧上以用于控制开关的切换周期的开启时段的持续时间，这继而确定初级侧峰值电流。
次级侧(即，输出端)电压的调节通常涉及次级侧电压测量。然而，跨隔离屏障将测量结果传达到控制电路是昂贵的。此外，由于诸如电感耦合、转换效率、温度漂移等因素，输出电压漂移是相当大的。
作为最大负载下的恒定电流源，更高输出电压因此导致电源内更高的功率损耗。
发明内容
因此，本公开寻求提供
-纹波降低限流器，
-过压保护限流器，以及
-用于照明控制总线的成本和尺寸优化的电源。
本发明由所附独立权利要求限定。优选实施方案在从属权利要求以及下面的说明书和附图中阐述。
本发明的第一方面涉及一种用于照明控制总线的电源的限流器。限流器包括串联布置在照明控制总线的电流路径中的电阻器和第一开关。第一开关被配置为根据照明控制总线的施加到第一开关的控制端子的电压来对照明控制总线的电流进行门控。电阻器被配置为将由第一开关门控的电流感测为电阻器两端的电压降。限流器还包括：参考二极管，该参考二极管被配置为根据电阻器两端的电压降来对施加到第一开关的控制端子的电压进行分流；和电容器，该电容器与参考二极管并联连接。
第一开关的控制端子可连接到照明控制总线的高侧轨；并且第一开关可插置在照明控制总线的低侧轨中。
参考二极管的控制端子可连接到电阻器和第一开关的公共端子；并且参考二极管可插置在电阻器的另一端子与第一开关的控制端子之间。
对于照明控制总线上的小于1μs内的单调信号电平改变，电容器可具有在3nF和20nF之间、并且优选地在5nF和15nF之间的电容。
照明控制总线可包括DALI总线。
第一开关可包括FET。
参考二极管可包括可调整分流调节器电路。
本发明的第二方面涉及一种用于照明控制总线的电源的限流器。限流器包括布置在照明控制总线的电流路径中的第一开关。第一开关被配置为根据照明控制总线的施加到第一开关的控制端子的电压来对照明控制总线的电流进行门控。限流器还包括与电流路径并联连接的分压器。限流器还包括插置在第一开关的控制端子和分压器的外部端子之间的第二开关。第二开关被配置为根据流入第二开关的控制端子的电流来对施加到第一开关的控制端子的电压进行分流。限流器还包括插置在第二开关的控制端子和分压器的内部端子之间的齐纳二极管。齐纳二极管被配置为根据分压器的内部端子和外部端子之间的电压降超过齐纳二极管的反向击穿电压而对进入第二开关的控制端子中的电流进行门控。
第一开关的控制端子可连接到照明控制总线的高侧轨；并且第一开关可插置在照明控制总线的低侧轨中。
照明控制总线可包括DALI总线。
第一开关可包括FET。
第二开关可包括NPN BJT。
齐纳二极管与第二开关的射极二极管可相反定向。
齐纳二极管可被设计用于至少9V的反向击穿电压。
本公开的第三方面涉及一种用于照明控制总线的电源。该电源包括：接口DC/DC(隔离电源)转换器，该接口DC/DC转换器被配置为从转换器的初级侧向转换器的次级侧感应地供应功率。次级侧包括能够连接到照明控制总线的输出端子。初级侧包括开关和控制电路，该控制电路被配置为在开关的第一导通模式下根据在初级侧上测量的电源的输出电压的变化来控制开关的占空比，并且被配置为在开关的第二导通模式下根据在初级侧上测量的电源的平均输出电流的变化来调整开关的切换时段的持续时间。
控制电路可被进一步配置为根据电源的估计输出功率来调整电源的输出电压的参考值。
控制电路可被进一步配置为根据电源的输出电压的实际值和电源的输入电流的实际值来估计电源的输出功率。
控制电路可被进一步配置为根据初级侧上的第一测量结果来测量电源的输出电压的实际值。
初级侧还可包括与开关并联布置的串联连接的二极管和电容器；和低通滤波器，该低通滤波器连接在二极管和电容器之间的中点的下游和控制电路的上游。控制电路可被进一步配置为当开关处于非导通状态时测量电容器两端的平均峰值电压降。平均峰值电压可指示电源的输出电压的实际值。
控制电路可被进一步配置为根据初级侧上的第二测量结果来测量电源的输入电流的实际值。
初级侧还可包括连接在开关下游的分流器。控制电路可被进一步配置为当开关处于导通状态时测量分流器两端的电压降，该电压指示电源的输出电流的实际值。
控制电路可被进一步配置为根据初级侧上的第三测量结果来测量电源的输出电流的过零点。
控制电路可被进一步配置为当开关处于导通状态时测量分流器两端的电压降的过零点，电压的过零点指示电源的输出电流的过零点。
控制电路可被进一步配置为根据电源的估计输出功率来执行开关的导通模式在第一导通模式和第二导通模式之间的转变。
控制电路可被进一步配置为根据电源的估计输出功率来调整当开关处于导通状态时经过开关的初级侧电流的峰值振幅，该峰值振幅指示电源的平均输出电流。
接口DC/DC转换器可包括反激转换器，和/或开关可包括MOSFET。
第一导通模式可包括不连续导通模式，并且第二导通模式可包括边界/边界线导通模式。
次级侧还可包括用于在输出端子短路的情况下将输出电流限制到标称值的过流保护件，和/或过压保护件。
本公开的第四方面涉及一种用于照明控制总线的电源，该电源包括
接口DC/DC转换器，该接口DC/DC转换器被配置为从外部提供的逻辑电源DC电压向照明控制总线供电；以及
第一方面或第二方面或它们的具体实施中的任何具体实施的限流器，该限流器插置在接口DC/DC转换器和照明控制总线之间。
电源还可包括被配置为操作接口DC/DC转换器的接口控制电路。
接口DC/DC转换器可包括流电隔离。
接口DC/DC转换器可包括反激转换器或谐振转换器。
本公开的第五方面涉及一种用于至少一个LED的驱动器。该驱动器包括：功率因数校正PFC AC/DC转换器，该PFC AC/DC转换器被配置为从AC市电电源向DC总线供电；第一DC/DC转换器，该第一DC/DC转换器被配置为从DC总线向至少一个LED供电；第二DC/DC转换器，该第二DC/DC转换器被配置为从DC总线提供逻辑电源DC电压；以及第三方面或第四方面或它们的具体实施中的任何具体实施的电源，该电源被配置为从由第二DC/DC转换器提供的逻辑电源DC电压向能够连接到驱动器的照明控制总线供电。
驱动器还可包括：通信接口实体，该通信接口实体被配置为经由照明控制总线进行通信；以及控制实体，该控制实体被配置为根据能够由通信接口实体接收的指令来操作第一DC/DC转换器。
本公开的第六方面涉及一种照明控制系统。该照明控制系统包括：第五方面或其具体实施中的任何具体实施的用于至少一个LED的驱动器；以及至少一个总线参与者。驱动器连接到照明控制总线并且被配置为根据能够经由照明控制总线接收的照明控制指令来驱动至少一个LED。至少一个总线参与者还连接到照明控制总线并且被配置为经由照明控制总线发出用于驱动器的照明控制指令。
至少一个总线参与者可包括以下中的至少一者：传感器和控件。
有益效果
本公开提供了一种用于照明控制总线、特别是DALI总线的电源的限流器，其中电容器被提供为与参考二极管的阳极端子和阴极端子并联，从而缓和FET的开关行为。这产生当电流受电路限制时(控制回路激活)大大减少的输出电流纹波、大大减少DALI总线上的电流峰值和振铃以及不稳定行为的鲁棒电流信号以及由于减少的纹波所得的更低损耗，这可延长DALI系统的寿命。
本公开进一步提供一种用于照明控制总线、特别是DALI总线的电源的过压保护限流器，其中用于过流保护件的第一FET型开关由第二BJT型开关进行过压保护。当照明控制总线上的过量DC电压触发连接到第二开关的控制端子的反向偏置齐纳二极管的反向击穿时，第二开关变为导通(闭合、开启、接通)。这对施加到第一开关的控制端子的电压(该电压从照明控制总线的高侧轨到第一开关的低侧轨导出)进行分流(短接、短路、热线)，使得第一开关变为非导通(断开、关断)。因此，第一FET型开关被第二BJT型晶体管关断/保护。
保护通常是防止过热/过载，不仅仅是防止电源的错误极性。
过压保护限流器可能产生较少的客户抱怨(当电源被错误地安装时)。
尽管采用了低成本BJT晶体管，该保护也是温度稳定的功能。
本发明提供了一种用于照明控制总线的电源，该电源
-通过初级侧输出电压测量相对于正常次级侧输出电压测量降低了成本例如，基于辅助变压器绕组等)，
-通过用于电压测量的峰值保持电路消除了在特定时间触发测量的需求，
-通过对初级侧输出电压测量的寄生效应和信号过冲进行滤波、进一步降低成本(控制电路可能不需要支持精确的信号触发)，
-通过输出电压漂移的负载依赖的补偿进一步降低成本(电流源最终损耗可保持为小)，
-通过负载依赖的DCM/BCM转变进一步降低成本(因为BCM模式需要更小变压器并且反激可在功率方面被充分利用，转换器设计并且特别是变压器尺寸可被最小化)，以及
-通过调整初级侧峰值电流振幅，在DCM与BCM之间转变时维持几乎恒定的功率。
上述与限流器相关的技术效果和优点同样适用于包括限流器的电源、包括电源的驱动器以及包括驱动器的照明控制系统。
附图说明
现在将参考附图来解释上述方面和具体实施，在附图中，相同或类似附图标号指代相同或类似元件。
除非另外特别说明，否则这些方面和具体实施的特征可彼此组合。
附图应被视为示意图，并且附图中示出的元件不一定按比例绘制。相反，各种元件被表示为使得它们的功能和一般目的对于本领域技术人员是显而易见的。
图1示出了根据本公开的用于至少一个LED的驱动器；
图2示出了根据本公开的用于照明控制总线的电源；
图3示出了根据本公开的用于图1的电源的限流器；
图4示出了用于图3的限流器的过压保护件。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的用于至少一个LED 5的驱动器3。
驱动器3包括：PFC AC/DC转换器31，该PFC AC/DC转换器被配置为从AC市电电源4向示意性示出的双轨DC总线32供应DC总线电压诸如400V；第一DC/DC转换器33，该第一DC/DC转换器被配置为从DC总线32向至少一个LED 5供应负载电源DC电压；第二DC/DC转换器34，该第二DC/DC转换器被配置为从DC总线32提供逻辑电源DC电压诸如12V；以及第三方面或第四方面或它们的任何具体实施的电源2。
电源2被配置为从由第二DC/DC转换器34提供的逻辑电源DC电压向能够连接到驱动器3的照明控制总线6诸如DALI总线供电。
驱动器3还可包括：通信接口实体35，诸如DALI通信接口，该DALI通信接口实体被配置为经由照明控制总线6双向通信；以及控制实体36，诸如微控制器，该微控制实体被配置为根据能够由通信接口实体接收的指令来操作第一DC/DC转换器33。例如，控制实体36可被配置为根据从一个或多个传感器7或者一个或多个控件8诸如串行调光器通信(S-DIM)控件或DALI控件接收的此类指令来使至少一个LED 5变暗。
更一般地，第六方面的照明控制系统包括第五方面或其具体实施中的任何具体实施的用于至少一个LED 5的驱动器3；和至少一个总线参与者7、8。驱动器3连接到照明控制总线6并且被配置为根据能够经由照明控制总线6接收的照明控制指令来驱动至少一个LED5。至少一个总线参与者7、8诸如传感器7和控件8中的至少一者连接到同一照明控制总线6并且被配置为经由照明控制总线6发出用于驱动器3的照明控制指令。
除了上述驱动器3之外，类似驱动器3可连接到同一照明控制总线6。
电源2包括接口DC/DC转换器22,1，该接口DC/DC转换器被配置为从外部提供的逻辑电源DC电压诸如由驱动器3的第二DC/DC转换器34提供的逻辑电源DC电压向照明控制总线6供电；以及它们的具体实施中的任何具体实施的插置在接口DC/DC转换器22,1和照明控制总线6之间的第一方面或第二方面的限流器23。
电源2还可包括被配置为操作接口DC/DC转换器22,1的接口控制电路21，106，诸如集成电路(IC)。
接口DC/DC转换器22,1可包括流电隔离，并且特别地包括反激转换器或谐振转换器。
驱动器控制实体36和接口控制电路21,106可被组合为执行两种功能的一个联合控制实体，例如，被组合为一个集成电路。
图2示出了根据本公开的用于照明控制总线6的电源2。
接口DC/DC转换器22,1(在本文中也称为隔离电源转换器)被配置为从接口DC/DC转换器22,1的初级侧102向接口DC/DC转换器22,1的次级侧103感应地供应功率。电感耦合可通过变压器131来实现，该变压器包括具有带间隙磁芯的耦合电感器。
次级侧103包括能够连接到照明控制总线6诸如数字可寻址照明接口(DALI)总线的输出端子104；整流二极管116；和平流电容器117。
如本文所用的“DALI”可指一系列技术标准(IEC 62386)，这些技术标准规定了对照明控制的联网使能产品的要求。
次级侧103还可包括用于在输出端子104短路的情况下将输出电流108限制到标称值的过流保护件(OCP)114，和/或过压保护件(OVP)115。例如，OCP可基于分流调节器来实现，并且OVP可使用齐纳二极管来实现。
初级侧102包括开关105，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极晶体管。
开关105周期性地操作。在每个切换周期期间，开关105在开启时段(即，开关105闭合/导通)的持续时间TON和关闭时段的持续时间TOFF之间交替。换句话讲，开关105可根据占空比D＝TON/(TON+TOFF)＝TON/T操作，其中T＝TON+TOFF表示切换周期的持续时间。
如本文所用的占空比是(重复的)时段的一部分，诸如切换周期的持续时间T，其中开关是活动的/导通的/闭合的/接通的。
在每个开启时段期间，由电压源124供应的输入电压(诸如12V DC)被施加到变压器131的初级绕组，并且能量被存储在磁芯的间隙中。绕组极性(由极性点标识)的组合使二极管116在相反方向上偏置以确保没有能量被传递到次级侧103。在切换周期的该部分中，初级侧电流随时间斜升以存储能量。在每个开启时段之后的关闭时段期间，该能量被传递到变压器131的次级绕组以向负载诸如照明控制总线6提供能量，该负载在图2中被表示为电阻器。当开关105断开时，输出电流108处于其峰值并且随着所存储的能量被传递到负载而斜坡向下。
开关105可进一步在第一导通模式诸如不连续导通模式(DCM)和第二导通模式诸如边界/边界线导通模式(BCM)中的一者下操作。
如本文所用的DCM和BCM可指功率转换器的操作模式，其中存储在功率转换器的能量存储元件(电感器)中的能量在每个切换周期中完全耗尽。
反激转换器根据输入电压Vin、次级绕组的线匝数Ns、初级绕组的线匝数Np和前述占空比D根据下式供应输出电压Vout 107：
给定恒定输入电压Vin和匝数Ns、Np，显而易见的是输出电压Vout 107可由占空比D或其组成部分(即，分别为开启时段的持续时间TON和切换周期的持续时间T)来控制。
初级侧102还包括接口控制电路21,106，该接口控制电路被配置为在开关105的第一导通模式(DCM)下根据在初级侧102上测量的电源1的输出电压Vout 107的变化来控制开关105的占空比D，并且被配置为在开关105的第二导通模式(BCM)下根据在初级侧102上测量的电源1的平均输入电流的变化来调整开关105的切换周期的持续时间T。
应当指出，所有测量是在初级侧102上提供的，即，与接口控制电路21，106共同定位。
出于调节的目的，接口控制电路21,106可特别地包括控制器128，诸如PID控制器，以及PWM信号发生器129，该PWM信号发生器用于根据切换周期的占空比D和/或持续时间T生成用于开关105的脉宽调制(PWM)驱动信号(在图2中表示为D)。
接口控制电路21,106可被进一步配置为根据初级侧102上的第一测量结果A来测量指示电源1的输出电压107,Vout的实际值的量Vsense。
为此，初级侧102还可包括与开关105并联布置的串联连接的二极管110和电容器111。二极管110和电容器111构成在初级侧102上实现的次级侧/输出电压107,Vout的“峰值跟踪器”(实际上是具有平均函数的峰值保持器)。这意味着次级侧/输出电压107,Vout的调节在没有次级侧103上的测量努力的情况下发生。二极管110和电容器111之间的中点的电势由分压器118、119分接。继而，低通滤波器112连接在分压器118、119的中点的下游，并且因此连接在二极管110和电容器111之间的中点的下游以及接口控制电路21,106的上游。基于该附加电路，接口控制电路21,106可被进一步配置为当开关105处于非导通状态时测量电容器111两端的平均峰值电压降。该平均峰值电压可指示电源1的输出电压107,Vout的实际值，并且可作为第一测量结果A被提供给接口控制电路21,106。
换句话讲，当开关105关闭时，次级侧/输出电压107,Vout被反映到初级侧中点电压(开关105的漏极-源极电压)。
接口控制电路21,106可被进一步配置为根据初级侧102上的第二测量结果B来测量指示电源1的输入电流的实际值的量Isense。
为此，初级侧102还可包括连接在开关105的下游的分流电阻器113。开关105和分流器113的中点的电势被分接，并且被提供给接口控制电路21,106。基于分接电势，接口控制电路21,106可被进一步配置为当开关105处于导通状态时测量分流器113两端的电压降。该电压可指示电源1的输入电压的实际值，并且可作为第二测量结果B被提供给接口控制电路21,106。
接口控制电路21,106可被进一步配置为根据电源1的估计输出功率Pout来调整电源1的输出电压107的参考值109，并且根据电源1的输出电压107,Vout和输入电流的实际值来估计电源1的输出功率Pout。更具体地，指示输出电压107,Vout和输入电流的实际值的量Vsense,Isense可根据以上解释来确定。接口控制电路21,106的模拟/数字转换(ADC)单元125可接收这些量，并且接口控制电路21,106的功率估计单元126可将这些量相乘以估计输出功率Pout。
该估计输出功率Pout的变化反映输出电压107,Vout的负载依赖的漂移。输出电压107,Vout的负载依赖性可通过输出电压107的参考值109的相反的负载依赖的调整来补偿。简单来说，使输出电压107,Vout的参考值109变为负载依赖的。为此，可提供补偿函数127，该补偿函数可被实现为例如查找表。因此，可根据标称参考值109和由功率估计单元126估计的输出功率Pout来检索/获得调整的参考值109'。因此，即使在接口DC/DC转换器22,1的初级侧102上进行第一测量A和第二测量B，输出电压107,Vout也可保持稳定。
通常利用的DCM导致相对大的变压器尺寸。这是由于变压器131的电感容差。例如，小电感和气隙经受高容差(大约15％高达25％)。为了在DCM中实现切换周期的持续时间Ton(开启时间)的理论最大值并且为了避免CCM的更高损耗，转换器设计必须反映不允许针对最小尺寸的优化的预留量(即，大的安全裕度)。这意味着变压器131必须设计得比理论所需更大。这可通过负载依赖的BCM到DCM模式转变来克服。
如本文所用的CCM(连续导通模式)可指功率转换器的操作模式，其中存储在功率转换器的能量存储元件中的能量在每个切换周期中不完全耗尽。
为此，接口控制电路21,106还可包括模式切换单元130，该模式切换单元被配置为根据电源1的输出功率Pout在第一导通模式(DCM)和第二导通模式(BCM)之间来回切换。接口控制电路21,106可被进一步配置为根据初级侧102上的第三测量结果C来测量电源1的输入电流的过零点。
特别地，输入电流的过零点指示不存在CCM，因为输入电流在开关105的切换周期的关断时段期间从其峰值电流倾斜下降到零，该关断时段的持续时间TOFF＝T-TON继而取决于开启时段的持续时间TON。当负载的功率需求进一步增加时，在某个点达到DCM操作中的切换周期的最大持续时间T。例如，如果输入电流的过零点随之发生，则可推断DCM操作已经结束并且CCM操作将要开始。在这一点上，可进行从DCM到BCM的模式切换，根据该模式切换，切换时段的持续时间(以及因此切换时段的持续时间T＝1/f)根据负载的功率需求而变化。
接口控制电路21、106可被进一步配置为当开关105处于导通状态时测量分流器113两端的电压降的过零点。电压的该过零点可指示电源1的输入电流的过零点。初级侧102还可包括分压器122、123，该分压器分接变压器131的初级绕组和开关105之间的中点的电势。继而，分压器122、123的中点的电势可被提供给接口控制电路21,106作为第三测量结果C。
因此，接口控制电路21,106可被进一步配置为根据电源1的估计输出功率Pout来执行开关105的导通模式在第一导通模式和第二导通模式之间的转变。就这一点而言，测量输入电流的过零点是第二导通模式的要求，并且电源1的估计输出功率Pout可与参考值诸如功率阈值进行比较。
当发生从DCM到BCM的转变时(或反之亦然)，这可能由于在模式改变期间开关105的变化的工作频率f＝1/T而导致输出功率过高或过冲。这可通过输入电流的峰值振幅的相反调整来补偿。为此，接口控制电路21,106可被进一步配置为根据电源1的估计输出功率来调整当开关105处于导通状态时经过开关105的初级侧电流的峰值振幅。该峰值振幅指示电源1的平均输出电流108,Iout。因此，当在DCM和BCM之间切换时，输出功率可实际上维持恒定。
图3示出了根据本公开的用于图1的电源2的限流器23。
在该具体实施中，限流器23包括串联布置在照明控制总线6的电流路径中的电阻器231和第一开关232。
第一开关232可包括FET。
第一开关232的控制端子可连接到照明控制总线6的高侧轨；并且第一开关232可插置在照明控制总线6的低侧轨中。
第一开关232被配置为根据照明控制总线6的施加到第一开关232的控制端子的电压V来对照明控制总线6的电流I进行门控。这也可指所述电压V的如可借助于设置在第一开关232的控制端子处的一个或多个电阻器(未示出)两端的电压降从电压V导出的一部分。
如本文所用，“栅极”可指根据某一其它参数用栅极(例如，晶体管的栅极)控制(电流/电压的)经过或流经。
如本文所用，高侧轨可指电源(诸如电源2)和负载(诸如连接到照明控制总线6的传感器7或控件8)之间的一对电连接中具有该对的更高电势的特定一个电连接，并且低侧轨可指该对中的具有该对的更低电势的另一个电连接。
电阻器231被配置为将由第一开关232门控的电流I感测为电阻器231两端的电压降。
限流器23还包括参考二极管233，诸如TL431可调整分流调节器电路。简单来说，参考二极管233被配置为充当温度补偿可变/可调整齐纳二极管。参考二极管233的控制端子可连接到电阻器231和第一开关232的公共端子；并且参考二极管233可插置在电阻器231的另一端子和第一开关232的控制端子之间。限流器23被配置为根据电阻器231两端的电压降来对施加到第一开关232的控制端子的电压V进行分流。
如本文所用，“分流”可指根据某一其它参数进行分接(电压)。例如，对电压进行分流可以是所述参数的渐变分接/函数。
因此，如果连接到照明控制总线6的装置(即，传感器7、控件8或驱动器3)中的任何装置通过短暂地将照明控制总线6的高侧轨和低侧轨短接到低电压电平进行通信，则电流I受限流器23限制。
限流器23还包括与参考二极管233并联连接的电容器234。对于照明控制总线6上的小于1μs内的单调信号电平改变，电容器234可具有在3nF和20nF之间、并且优选地在5nF和235nF之间的电容。也就是说，与参考二极管233的阳极端子和阴极端子并联提供的电容器234缓和了第一开关232的开关行为。
因此，当电流I受限流器23限制时，输出电流纹波大大减少，并且鲁棒电流信号高度减小DALI总线上的电流峰值和振铃以及不稳定行为。
图4示出了用于图3的限流器23的过压保护件。
在该具体实施中，限流器23包括布置在照明控制总线6的电流路径中的第一开关232。
第一开关232可包括FET。
第一开关232的控制端子可连接到照明控制总线6的高侧轨；并且第一开关232可插置在照明控制总线6的低侧轨中。
第一开关232被配置为根据照明控制总线6的施加到第一开关232的控制端子的电压V来对照明控制总线6的电流I进行门控。这也可指所述电压V的如可借助于设置在第一开关232的控制端子处的一个或多个电阻器(未示出)两端的电压降从电压V导出的一部分。
限流器23还可包括与第一开关232串联布置的电阻器231。电阻器231可被配置为将由第一开关232门控的电流I感测为电阻器231两端的电压降。
限流器23还可包括参考二极管233，诸如TL431可调整分流调节器电路。如前所述，参考二极管233被配置为充当温度补偿可变/可调整齐纳二极管。参考二极管233的控制端子可连接到电阻器231和第一开关232的公共端子；并且参考二极管233可插置在电阻器231的另一端子和开关232的控制端子之间。限流器23被配置为根据电阻器231两端的电压降来对施加到开关232的控制端子的电压V进行分流。
因此，如果连接到照明控制总线6的装置(即，传感器7、控件8或驱动器3)中的任何装置通过短暂地将照明控制总线6的高侧轨和低侧轨短接到低电压电平进行通信，则电流I受限流器23限制。
限流器23还可包括与参考二极管233并联连接以用于缓和第一开关232的开关行为的电容器234。
尤其如果包括相应电源2的多个驱动器3连接到照明控制总线6，则可能存在相互反向极性的可能性。在此类情况下，限流器23的第一开关232可经受如下过量DC电压：一个驱动器3的电源2可将总线供电电压调节到例如15V的值。如果另一驱动器3的电源2以15V的反向极性连接到照明控制总线6，则必须在第一开关232(以及串联的电阻器1)两端下降总共几乎30V。因此，第二开关232可能最终被毁坏。
可如下实现限流器23的过压保护(包括防止错误极性的保护)。
限流器23还包括与电流路径并联连接的分压器235、236。
限流器23还包括插置在第一开关232的控制端子和分压器235、236的外部端子之间的第二开关237。第二开关237可包括NPN BJT。第二开关237被配置为根据流入第二开关237的控制端子的电流IB来对施加到第一开关232的控制端子的电压进行分流。限流器23还包括插置在第二开关237的控制端子和分压器235、236的内部端子之间的齐纳二极管238。齐纳二极管238被配置为根据分压器235、236的内部端子和外部端子之间的电压降超过齐纳二极管238的反向击穿电压而对进入第二开关237的控制端子中的电流IB进行门控。
换句话讲，分压器235、236的电阻器235两端的电压降超过连接到第二开关237的控制端子的反向偏置齐纳二极管238的反向击穿电压触发齐纳二极管238的反向击穿。齐纳二极管238可被设计用于至少9V的反向击穿电压。
响应于齐纳二极管238的反向击穿，进入第二开关237的控制端子中的电流IB急剧增加，使得第二开关237变为导通(闭合、开启、接通)并且将从照明控制总线的高侧轨导出的施加到第一开关的控制端子的电压分流(短接、短路、热线)到照明控制总线的低侧轨，使得第一开关变为非导通(断开、关断)。因此，第一FET型开关232受第二BJT型晶体管237保护。
齐纳二极管238与第二开关237的射极二极管可相反定向。在此类情况下，齐纳二极管238的温度系数(TC)补偿BJT基极-发射极结的TC。因此，尽管部署了低成本BJT237，过压保护也是温度稳定的功能。
Claims (36)
1.一种用于照明控制总线(6)的电源(2)的限流器(23)，所述限流器(23)包括
电阻器(231)和第一开关(232)，所述电阻器和所述第一开关串联布置在所述照明控制总线(6)的电流路径中，所述第一开关(232)被配置为根据所述照明控制总线(6)的施加到所述第一开关(232)的控制端子的电压(V)来对所述照明控制总线(6)的电流(I)进行门控，并且所述电阻器(231)被配置为将由所述第一开关(232)门控的所述电流(I)感测为所述电阻器两端的电压降；
参考二极管(233)，所述参考二极管被配置为根据所述电阻器(231)两端的所述电压降来对施加到所述第一开关(232)的所述控制端子的所述电压(V)进行分流；和
电容器(234)，所述电容器与所述参考二极管(233)并联连接。
2.根据权利要求1所述的限流器(23)，
所述第一开关(232)的所述控制端子连接到所述照明控制总线(6)的高侧轨；并且
所述第一开关(232)插置在所述照明控制总线(6)的低侧轨中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的限流器(23)，
所述参考二极管(233)的控制端子连接到所述电阻器(231)和所述第一开关(232)的公共端子；并且
所述参考二极管(233)插置在所述电阻器(231)的另一端子和所述第一开关(232)的所述控制端子之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的限流器(23)，
对于所述照明控制总线(6)上的小于1μs内的单调信号电平改变，所述电容器(234)具有在3nF和20nF之间、并且优选地在5nF和15nF之间的电容。
5.根据前述权利要求中任一项所述的限流器(23)，
所述照明控制总线(6)包括DALI总线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的限流器(23)，
所述第一开关(232)包括FET。
7.根据前述权利要求中任一项所述的限流器(23)，
所述参考二极管(233)包括可调整分流调节器电路。
8.一种用于照明控制总线(6)的电源(2)的限流器(23)，所述限流器(23)包括
第一开关(232)，所述第一开关布置在所述照明控制总线(6)的电流路径中；所述第一开关(232)被配置为根据所述照明控制总线(6)的施加到所述第一开关(232)的控制端子的电压(V)来对所述照明控制总线(6)的电流(I)进行门控；
分压器(235,236)，所述分压器与所述电流路径并联连接；
第二开关(237)，所述第二开关插置在所述第一开关(232)的所述控制端子和所述分压器(235,236)的外部端子之间，所述第二开关(237)被配置为根据进入所述第二开关(237)的控制端子中的电流(IB)来对施加到所述第一开关(232)的所述控制端子的所述电压进行分流；和
齐纳二极管(238)，所述齐纳二极管插置在所述第二开关(237)的所述控制端子和所述分压器(235,236)的内部端子之间，所述齐纳二极管(238)被配置为根据所述分压器(235,236)的所述内部端子和所述外部端子之间的电压降超过所述齐纳二极管(238)的反向击穿电压而对进入所述第二开关(237)的所述控制端子中的所述电流(IB)进行门控。
9.根据权利要求8所述的限流器(23)，
所述第一开关(232)的所述控制端子连接到所述照明控制总线(6)的高侧轨；并且
所述第一开关(232)插置在所述照明控制总线(6)的低侧轨中。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的限流器(23)，
所述照明控制总线(6)包括DALI总线。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的限流器(23)，
所述第一开关(232)包括FET。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的限流器(23)，
所述第二开关(237)包括NPN BJT。
13.根据权利要求12所述的限流器(23)，
所述齐纳二极管(238)与所述第二开关(237)的射极二极管相反定向。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的限流器(23)，
所述齐纳二极管(238)被设计用于至少9V的所述反向击穿电压。
15.一种用于照明控制总线(6)的电源(2)，所述电源(2)包括
接口DC/DC转换器(22,1)，所述接口DC/DC转换器被配置为从所述接口DC/DC转换器(22,1)的初级侧(102)向所述接口DC/DC转换器(22,1)的次级侧(103)感应地供应功率；
所述次级侧(103)包括能够连接到所述照明控制总线(6)的输出端子(104)；
所述初级侧(102)包括
开关(105)；和
接口控制电路(21,106)，
所述接口控制电路被配置为在所述开关(105)的第一导通模式下根据在所述初级侧(102)上测量的所述电源(2)的输出电压(107)的变化来控制所述开关(105)的占空比，并且
被配置为在所述开关(105)的第二导通模式下根据在所述初级侧(102)上测量的所述电源(2)的平均输出电流(108)的变化来调整所述开关(105)的切换周期的持续时间。
16.根据权利要求15所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
根据所述电源(2)的估计输出功率来调整所述电源(2)的所述输出电压(107)的参考值(109)。
17.根据权利要求16所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为根据
所述电源(2)的所述输出电压(107,Vout)的实际值和
所述电源(2)的输入电流的实际值来估计所述电源(2)的所述输出功率。
18.根据权利要求17所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被配置为
根据所述初级侧(102)上的第一测量结果(C)来测量所述电源(2)的所述输出电压(107,Vout)的实际值。
19.根据权利要求18所述的电源(2)，
所述初级侧(102)还包括
与所述开关(105)并联布置的串联连接的二极管(110)和电容器(111)；和
低通滤波器(112)，所述低通滤波器连接在所述二极管(110)和所述电容器(111)之间的中点的下游和所述接口控制电路(21,106)的上游；
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
测量当所述开关(105)处于非导通状态时所述电容器(111)两端的平均峰值电压降，所述平均峰值电压指示所述电源(2)的所述输出电压(107,Vout)的实际值。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被配置为
根据所述初级侧(102)上的第二测量结果(B)来测量所述电源(2)的所述输入电流的实际值。
21.根据权利要求20所述的电源(2)，
所述初级侧(102)还包括
分流器(113)，所述分流器连接在所述开关(105)的下游；并且
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
当所述开关(105)处于导通状态时测量所述分流器(113)两端的电压降，所述电压指示所述电源(2)的所述输出电流(108,Iout)的实际值。
22.根据权利要求21所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被配置为
根据所述初级侧(102)上的第三测量结果(D)来测量所述电源(2)的所述输入电流的过零点。
23.根据权利要求22所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
当所述开关(105)处于导通状态时测量所述分流器(113)两端的所述电压降的过零点，所述电压的所述过零点指示所述电源(2)的所述输入电流的过零点。
24.根据权利要求23所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
根据所述电源(2)的所述估计输出功率来执行所述开关(105)的导通模式在所述第一导通模式和所述第二导通模式之间的转变。
25.根据权利要求24所述的电源(2)，
所述接口控制电路(21,106)被进一步配置为
根据所述电源(2)的所述估计输出功率来调整当所述开关(105)处于导通状态时经过所述开关(105)的初级侧电流的峰值振幅，所述峰值振幅指示所述电源(2)的所述平均输出电流(108,Iout)。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的电源(2)，
所述接口DC/DC转换器(22,1)包括反激转换器，并且/或者
所述开关(105)包括MOSFET。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的电源(2)，
所述第一导通模式包括不连续导通模式DCM，并且
所述第二导通模式包括边界/边界线导通模式BCM。
28.根据权利要求15至27中任一项所述的电源(2)，
所述次级侧(103)还包括
过流保护件(114,OCP)，所述过流保护件用于在所述输出端子(104)短路的情况下将所述输出电流(108)限制到标称值，和/或
过压保护件(115,OVP)。
29.一种用于照明控制总线(6)的电源(2)，所述电源(2)包括
接口DC/DC转换器(22,1)，所述接口DC/DC转换器被配置为从外部提供的逻辑电源DC电压向所述照明控制总线(6)供电；和
根据前述权利要求中任一项所述的限流器(23)，所述限流器插置在所述接口DC/DC转换器(22,1)和所述照明控制总线(6)之间。
30.根据权利要求29所述的电源(2)，还包括
接口控制电路(21)，所述接口控制电路被配置为操作所述接口DC/DC转换器(22,1)。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的电源(2)，
所述接口DC/DC转换器(22,1)包括流电隔离。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的电源(2)，
所述接口DC/DC转换器(22,1)包括反激转换器或谐振转换器。
33.一种用于至少一个LED(5)的驱动器(3)，所述驱动器(3)包括
功率因数校正PFC AC/DC转换器(31)，所述PFC AC/DC转换器被配置为从AC市电电源(4)向DC总线(32)供电；
第一DC/DC转换器(33)，所述第一DC/DC转换器被配置为从所述DC总线(32)向所述至少一个LED(5)供电；
第二DC/DC转换器(34)，所述第二DC/DC转换器被配置为从所述DC总线(32)提供逻辑电源DC电压；和
根据权利要求15至32中任一项所述的电源(2)，所述电源被配置为从由所述第二DC/DC转换器(34)提供的所述逻辑电源DC电压向能够连接到所述驱动器(3)的照明控制总线(6)供电。
34.根据权利要求33所述的驱动器(3)，还包括
通信接口实体(35)，所述通信接口实体被配置为经由所述照明控制总线(6)进行通信；和
控制实体(36)，所述控制实体被配置为根据能够由所述通信接口实体(35)接收的指令来操作所述第一DC/DC转换器(33)。
35.一种照明控制系统，包括
根据权利要求33或权利要求34所述的用于至少一个LED(5)的驱动器(3)，所述驱动器连接到照明控制总线(6)并且被配置为根据
能够经由所述照明控制总线(6)接收的照明控制指令来驱动所述至少一个LED(5)；和
至少一个总线参与者(7,8)，所述至少一个总线参与者连接到所述照明控制总线(6)并且被配置为经由所述照明控制总线(6)发出用于所述驱动器(3)的所述照明控制指令。
36.根据权利要求35所述的照明控制系统，
所述至少一个总线参与者(7,8)包括以下中的至少一者：
传感器(7)，和
控件(8)。
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