JP6345886B2 - 少なくとも４つの異なる状態を有するドライバ - Google Patents

Description

本発明は、負荷回路を駆動するドライバに関する。本発明は更に、ドライバを含むデバイスと、ドライバを動作させる方法とに関する。このようなデバイスの例はランプである。

国際特許公開ＷＯ２０１２／１３１５９２Ａ１に、整流器ユニット、蓄積ユニット及びブリッジスイッチングユニットを含むドライバが開示されている。このドライバは優れた性能を有する。このドライバは、３つのモード、即ち、蓄積ユニットがバイパスされるモード、蓄積ユニットが供給電流によって充電されるモード、及び、蓄積ユニットが、供給電流と共に、負荷を用いて放電するモードを有する。しかし、幾つかの法令によって、ドライバによって引き起こされる全高調波ひずみを更に低減することが求められている。

図８ａは、主電源入力電圧の正弦波形と、供給電流のブロック波形とを示し、ここでの定電流源は負荷側にある。これは、０．９１の力率と４６．８％のＴＨＤとを有する。供給電流のブロック波形は、主電源入力電圧の正弦波形に対して大幅に歪むので、ＴＨＤが比較的高い。更に、力率をより一層改善することができる。

本発明は、改良型ドライバを提供することを目的とする。このような改良型ドライバでは、例えば全高調波ひずみが低減される。本発明は更に、デバイス及び改良された方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の基本的な考えは、電流波形に実質的にゼロの供給電流を形成してＴＨＤを低減するように、供給電流が遮断／カットオフされるかなりの持続時間を有するもう１つのモードを提供することである。このモードにおいて、連続負荷電流を提供するためには、蓄積回路は、負荷を用いて依然として放電する。図８ｂは、上記遮断されたゼロ供給電流を有する供給電流波形と、主電源入力電圧の正弦波形とを示す。ＰＦ及びＴＨＤは、０．９６及び２７．７％まで改善されている。

第１の態様によれば、負荷回路を駆動するドライバが提供される。当該ドライバは、
‐主電源からの供給電流信号を負荷回路に提供する供給回路と、
‐負荷回路用のエネルギーを蓄積する蓄積回路と、
‐蓄積回路、負荷回路及び供給回路に結合されるスイッチ回路と、
を含み、
スイッチ回路は、蓄積回路、負荷回路及び供給回路間の結合を、スイッチングにより、蓄積回路が、
‐供給電流信号を用いて充電され、
‐バイパスされ、
‐供給電流信号と共に、負荷回路を用いて放電され、
‐負荷回路を用いて放電されると同時に、主電源を経由する供給電流信号が遮断され、これがかなりの持続時間の間、持続するように、スイッチングする。

供給回路は、供給電流信号を負荷回路に提供し、蓄積回路は、負荷回路用のエネルギーを蓄積し、スイッチ回路は、ドライバを、少なくとも４つの可能な状態のうちの１つにさせる。これらの状態の１つにおいて、蓄積回路は、負荷回路を流れる供給電流信号を用いて充電される。これらの状態の別の１つにおいて、スイッチ回路は、蓄積回路をバイパスする。これらの状態の別の１つにおいて、蓄積回路は、負荷回路を流れる供給電流信号を用いて放電される。これらの状態の別の１つにおいて、蓄積回路は、供給電流信号を用いてではなく、負荷回路を用いて放電される。

つまり、蓄積回路は、供給電流信号を用いて放電可能であり、このためには、負荷回路が関与し、また、蓄積回路は、負荷回路を用いて放電可能であり、このためには、供給電流信号が関与しない。

したがって、通常の状態に加えて、蓄積回路が、供給電流信号を用いてではなく、負荷回路を用いて放電される更なる状態が作り出されている。この状態の間、負荷回路は、供給電流信号が関与することなく、蓄積回路を用いて供給される。結果として、ドライバによって引き起こされる全高調波ひずみが更に低減される。これは大きな技術的利点である。

スイッチ回路が、ドライバを、供給電流信号を用いて蓄積回路を充電する充電状態と、蓄積回路をバイパスするバイパス状態と、供給電流信号と共に、負荷回路を用いて蓄積回路を放電させる依存放電状態と、供給電圧信号が最低レベルを有するときに、主電源のゼロ交差付近で遮断される供給電流信号とは無関係に、負荷回路を用いて蓄積回路を放電させる独立放電状態にさせ、独立放電状態のかなりの持続時間は、供給電流信号と、全高調波ひずみの所望値とに依存するドライバの一実施形態が規定される。

通常の充電状態、通常のバイパス状態及び通常の依存放電状態に加えて、蓄積回路が負荷回路を用いて、また、供給電流信号とは無関係に放電される独立放電状態が作り出されている。負荷回路を介する蓄積回路の放電、即ち、供給電流信号とは無関係の蓄積回路を介する負荷回路の給電は、ＴＨＤを更に低減する大きな技術的利点である。

供給回路が、供給源回路から交流供給電圧信号を受信する第１及び第２の入力部を含む整流器回路を含み、また、交流供給電圧信号の２つの続いて起こるゼロ交差間で、ドライバを、独立放電状態、依存放電状態、バイパス状態、充電状態、バイパス状態、依存放電状態及び独立放電状態にこの順序で順次的にさせるように、スイッチ回路を制御するコントローラを更に含むドライバの一実施形態が規定される。

供給回路は、例えば主電源から来る５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ電圧信号といった供給源回路からの交流供給電圧信号を受信する第１及び第２の入力部を有する整流器回路を含む。ドライバは更に、交流供給電圧信号の２つの続いて起こるゼロ交差間で、ドライバを、独立放電状態、依存放電状態、バイパス状態、充電状態、バイパス状態、依存放電状態及び独立放電状態にこの特定の順序でさせるように、スイッチ回路を制御するコントローラを含む。ゼロ交差付近において、交流供給電圧信号が、最低レベルを有するときに、蓄積回路が、供給電流信号とは無関係に負荷回路を用いて放電される独立放電状態が導入される。つまり、交流供給電圧信号が、最低レベルを有するときに、負荷回路は、供給電流信号とは無関係に蓄積回路を放電させることによって給電される。これは大きい技術的な利点である。

ここで、上記特定の順序は、電圧レベルによって要求される場合に、すでに列挙されている状態よりも多くの状態を含んでよいことに留意しなければならない。したがって、続いて起こる状態のこのリストは、最小限で、非排他的なリストであり、より多くの状態があってよく、上記された種類のうちの１つのそれぞれがあってよい。上記特定の順序以外の順序も可能であり、除外されない。

供給回路が、供給電流信号を提供する第１及び第２の出力部を含む整流器回路を含み、蓄積回路が、第１のブランチにコンデンサを含み、スイッチ回路が、第２のブランチに第１及び第２のスイッチを含み、スイッチ回路が、第３のブランチに第３及び第４のスイッチを含み、第１、第２及び第３のブランチは、並列ブランチであり、整流器回路の第１の出力部は、負荷回路の第１の端子に結合され、第１及び第２のスイッチの第１の主接点は、互いに結合され、かつ、負荷回路の第２の端子に結合され、第３及び第４のスイッチの第１の主接点は、互いに、かつ、整流器回路の第２の出力部に結合され、スイッチ回路が、第１のスイッチの第２の主接点に結合され、負荷回路の第１の端子に結合される第５のスイッチを含むドライバの一実施形態が規定される。

この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、スイッチ回路は、国際特許公開ＷＯ２０１２／１３１５９２Ａ１におけるブリッジスイッチングユニットでも開示されている４つのスイッチを含み、スイッチ回路は更に、独立放電状態を実現させる第５のスイッチを含む。

整流器回路の出力部間に存在する第１の瞬間電圧差から得られる第１の情報に応えて、また、コンデンサの接点間に存在する第２の瞬間電圧差から得られる第２の情報に応えて、スイッチのうちの少なくとも１つを制御するコントローラを更に含むドライバの一実施形態が規定される。

コントローラは、例えば整流器回路の出力間に存在する第１の瞬間電圧差から得られる第１の情報に応えて、また、例えばコンデンサの両端間に存在する第２の瞬間電圧差から得られる第２の情報に応えて、スイッチのうちの少なくとも１つを制御する。この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、ドライバは、１つ以上の瞬間電圧差によって規定される時間における適切な瞬間に適切な状態にされる。

第２及び第３のスイッチそれぞれが、トランジスタを含み、充電状態では、第２及び第３のスイッチは、非導通であり、バイパス状態では、対応する第２及び第３のスイッチの一方は非導通であり、もう一方は導通し、依存放電状態では、第２及び第３のスイッチは導通し、独立放電状態では、第２のスイッチは導通し、第３のスイッチは非導通であるドライバの一実施形態が規定される。この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、スイッチのうちの２つのみが、制御される必要のあるトランジスタの形である。トランジスタの形の第２及び第３のスイッチを制御することによって、各状態を簡単に実現することができる。

第１、第４及び第５のスイッチそれぞれが、ダイオードを含み、充電状態では、第１及び第４のスイッチは導通し、第５のスイッチは非導通であり、バイパス状態では、対応する第１及び第４のスイッチの一方は導通し、もう一方は非導通であり、第５のスイッチは非導通であり、依存放電状態では、第１、第４及び第５のスイッチは非導通であり、独立放電状態では、第１及び第４のスイッチは非導通であり、第５のスイッチは導通するドライバの一実施形態が規定される。この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、スイッチのうちの３つが、制御される必要のないダイオードの形である。充電状態、バイパス状態及び依存放電状態では、ダイオードの形の第５のスイッチは非導通であり、独立放電状態においてのみ、ダイオードの形の第５のスイッチは導通する。

スイッチ回路が更に、第６のスイッチを含み、整流器回路の第１の出力部が、第６のスイッチを用いて、負荷回路の第１の端子に結合されるドライバの一実施形態が規定される。この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、第６のスイッチは、例えば整流器回路の出力部間の瞬間電圧差を測定できるように導入される。

第６のスイッチが、ダイオードを含むドライバの一実施形態が規定される。この単純で、低価格及びロバストな実施形態によれば、第６のスイッチは、整流器回路の出力部間の瞬間電圧差を測定できるように、制御される必要のないダイオードの形にある。

電流レギュレータと、電流レギュレータを制御するコントローラとを更に含み、整流器回路の第１の出力部が、電流レギュレータを用いて、負荷回路の第１の端子に結合されるか、第１及び第２のスイッチの第１の主接点が、電流レギュレータを用いて、負荷回路の第２の端子に結合されるか、又は、第３及び第４のスイッチの第１の主接点が、電流レギュレータを用いて、整流器回路の第２の出力部に結合されるドライバの一実施形態が規定される。

この実施形態によれば、整流器回路の第１及び第２の出力部間にある直列ブランチ内の電流レギュレータが、負荷電流信号の値を調節する。この負荷電流信号は、整流器回路によって提供される供給電流信号であっても、独立放電状態において、コンデンサによって提供される放電電流信号であってもよい。コントローラは、負荷電流信号の瞬間値を制御する。

第２のスイッチ又は第３のスイッチが、電流レギュレータを含み、電流レギュレータを制御するコントローラを更に含むドライバの一実施形態が規定される。

この実施形態によれば、第２及び第３のスイッチの少なくとも１つが、電流レギュレータの形の特定のスイッチを流れるスイッチ電流信号の値を調節する電流レギュレータを含む。このスイッチ電流信号は、整流器回路によって提供される供給電流信号であっても、独立放電状態において、コンデンサによって提供される放電電流信号であってもよい。コントローラは、スイッチ電流信号の瞬間値を制御する。

供給回路と負荷回路との間に結合されるか、負荷回路とスイッチ回路との間に結合されるか、又は、スイッチ回路と供給回路との間に結合される電流レギュレータと、当該電流レギュレータを制御するコントローラとを更に含むドライバの一実施形態が規定される。

この実施形態によれば、負荷回路を更に含む直列ブランチにおける電流レギュレータが、負荷電流信号の値を調節する。この負荷電流信号は、整流器回路によって提供される供給電流信号であっても、独立放電状態において、コンデンサによって提供される放電電流信号であってもよい。コントローラは、負荷電流信号の瞬間値を制御する。

スイッチ回路が、電流レギュレータを含み、電流レギュレータを制御するコントローラを更に含むドライバの一実施形態が規定される。

この実施形態によれば、スイッチ回路は、スイッチ回路（の一部）を流れるスイッチ電流信号の値を調節する電流レギュレータを含む。このスイッチ電流信号は、供給回路によって提供される供給電流信号であっても、独立放電状態において、コンデンサによって提供される放電電流信号であってもよい。コントローラは、スイッチ電流信号の瞬間値を制御する。

第２の態様によれば、ドライバを含むデバイスが提供される。当該デバイスは更に、負荷回路を含む。負荷回路は、例えば照明回路を含む。照明回路は、例えばどの種類でも、どの組み合わせでもよい１つ以上の発光ダイオードを含む発光ダイオード回路を含む。照明回路は、例えば上記電流レギュレータを１つ以上すでに含むか又は上記電流レギュレータに直列結合されるタップラインＬＥＤを含んでよい。

第３の態様によれば、負荷回路を駆動するドライバを動作させる方法が提供される。ドライバは、供給電流信号を負荷回路に提供する供給回路と、負荷回路用のエネルギーを蓄積する蓄積回路とを含む。上記方法は、
‐供給電流信号を用いて、蓄積回路を充電するステップと、
‐蓄積回路をバイパスするステップと、
‐供給電流信号を用いて、蓄積回路を放電させるステップと、
‐負荷回路を用いて、蓄積回路を放電させるステップとを含む。

デバイスの実施形態と方法の実施形態とは、ドライバの実施形態に対応する。ドライバの様々な実施形態は任意に組み合わせることができる。

基本的な考え方は、負荷回路を駆動するドライバにおいて、蓄積回路が、供給電流信号を介する充電と、パイパスと、供給電流信号を介する放電と、負荷回路を介する放電とにスイッチングされることである。

全高調波ひずみが低減される改良型ドライバを提供するという目的は達成された。更なる利点は、当該ドライバは、効率も向上させ、また、単純で、低価格及びロバストである点である。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。

図１は、ドライバの一実施形態を示す。 図２は、コントローラの一実施形態を示す。 図３は、独立放電状態を示す。 図４は、依存放電状態を示す。 図５は、バイパス状態を示す。 図６は、充電状態を示す。 図７は、ドライバの別の実施形態を示す。 図８ａは、供給電流及び供給電圧波形を示し、ここでは、供給電流は遮断されていない。 図８ｂは、供給電流及び供給電圧波形を示し、ここでは、供給電流は、本発明の一実施形態に従って、かなりの持続時間の間、遮断されている。 図９は、本発明の一実施形態による波形を示す。

図１に、ドライバの一実施形態が示される。負荷回路１００を駆動するドライバ１−１０は、負荷回路１００に供給電流信号を提供する供給回路１を含む。ドライバ１−１０は更に、負荷回路１００用のエネルギーを蓄積する蓄積回路２と、蓄積回路２をスイッチングするスイッチ回路３−８とを含む。スイッチングされた蓄積回路２は、供給電流信号を用いて充電され、バイパスされ、供給電流信号を用いて放電され、また、負荷回路１００を用いて放電される。

スイッチ回路３−８は、ドライバ１−１０を、供給電流信号を用いて蓄積回路２を充電する充電状態と、蓄積回路２をバイパスするバイパス状態と、供給電流信号を用いて蓄積回路２を放電させる依存放電状態と、供給電流信号とは独立して負荷回路１００を用いて蓄積回路２を放電させる独立放電状態とにさせる。

供給回路１は、例えば図示されていない供給源回路から交流供給電圧信号を受信する第１及び第２の入力部を含む整流器ブリッジといった整流器回路を含む。ドライバ１−１０は更に、スイッチ回路３−８を制御するコントローラ１０を含む。制御されたスイッチ回路３−８は、交流供給電圧信号の２つの続いて起こるゼロ交差間で、ドライバ１−１０を、独立放電状態、依存放電状態、バイパス状態、充電状態、バイパス状態、依存放電状態及び独立放電状態にこの特定の順序でさせる。これにより、追加の状態が除外されず、上記４種類のうちの１つのそれぞれがある。しかし、上記特定の順序以外の順序も可能であり、除外されない。

例えば整流器ブリッジといった整流器回路は、負荷回路１００に供給電流信号を提供する第１の（正）出力部及び第２の（負）出力部を含む。蓄積回路２は、第１のブランチに、例えばどの種類でもよい単一のコンデンサを含む。しかし、どの種類でも、どの組み合わせでもよい２つ以上のコンデンサも除外されない。スイッチ回路３−８は、第２のブランチに、例えば第１のスイッチ３及び第２のスイッチ４を含み、また、第３のブランチに、例えば第３のスイッチ５及び第４のスイッチ６を含む。第１、第２及び第３のブランチは、並列ブランチであってよい。整流器回路の第１の出力部は、負荷回路１００の第１の端子に結合されてよい。第１のスイッチ３及び第２のスイッチ４の第１の主接点は、互いに結合され、かつ、負荷回路１００の第２の端子に結合されてよい。第３のスイッチ５及び第４のスイッチ６の第１の主接点は、互いに、かつ、整流器回路の第２の出力部に結合されてよい。

スイッチ回路３−８は、例えば第１のスイッチ３の第２の主接点に結合され、負荷回路１００の第１の端子に結合される第５のスイッチ７を含む。コントローラ１０は更に、これらのスイッチ３乃至７の少なくとも１つを制御する。スイッチ回路３−８は更に、例えば第６のスイッチ８を含む。整流器回路の第１の出力部は、第６のスイッチ８を用いて、負荷回路１００の第１の端子に結合される。

ドライバ１−１０は更に、電流レギュレータ９を含んでよい。整流器回路の第１の出力部は、電流レギュレータ９を用いて、負荷回路１００の第１の端子に結合される（図示せず）か、第１のスイッチ３及び第２のスイッチ４の第１の主接点は、電流レギュレータ９を用いて、負荷回路１００の第２の端子に結合される（図示せず）か、又は、第３のスイッチ５及び第４のスイッチ６の第１の主接点は、電流レギュレータ９を用いて、整流器回路の第２の出力部に結合されてよい（図示せず）。コントローラ１０は更に、電流レギュレータ９を制御してもよい。

これらの６つのスイッチ３乃至８の各スイッチは、任意の種類のスイッチであってよい。好適な実施形態によれば、第２のスイッチ４及び第３のスイッチ５は、それぞれ、どの種類でもよいトランジスタを含む。第２のスイッチ４及び第３のスイッチ５は、充電状態では、非導通である。パイパス状態では、対応する第２のスイッチ４及び第３のスイッチ５の一方（「対応する」について、スイッチ３、６も参照されたい）は非導通であり、他方は導通する。依存放電状態では、第２のスイッチ４及び第３のスイッチ５は、導通する。独立放電状態では、第２のスイッチ４が導通し、第３のスイッチ５が非導通である。

好適な実施形態によれば、第１のスイッチ３、第４のスイッチ６、第５のスイッチ７及び第６のスイッチ８は、それぞれ、図示されるように、ダイオードを含む。充電状態では、第１のスイッチ３、第４のスイッチ６及び第６のスイッチ８は導通し、第５のスイッチ７は非導通である。バイパス状態では、対応する第１のスイッチ３及び第４のスイッチ６の一方は導通し、他方は非導通であり（「対応する」について、スイッチ４、５も参照されたい）、第５のスイッチ７は非導通であり、第６のスイッチ８は導通する。依存放電状態では、第１のスイッチ３、第４のスイッチ６及び第５のスイッチ７は非導通であり、第６のスイッチ８は、導通する。独立放電状態では、第１のスイッチ３、第４のスイッチ６及び第６のスイッチ８は非導通であり、第５のスイッチ７は導通する。これらの状態については、図３乃至図６を考慮して詳細に説明される。

図１では、第１のスイッチ３の第１の主接点は、アノードである。第１のスイッチ３のカソードは、第５のスイッチ７のアノードに結合される。第５のスイッチ７のカソードは、第６のスイッチ８のカソードに結合され、かつ、負荷回路１００の第１の端子に結合される。第６のスイッチ８のアノードは、整流器回路の第１の出力部に結合される。図１では、第４のスイッチ６の第１の主接点は、カソードである。しかし、他の種類の接点及び他の種類の極性も可能である。

図２に、コントローラの一実施形態が示される。コントローラ１０は、例えばスイッチ回路３―８（の少なくとも一部）を制御し、及び／又は、スイッチ３乃至８（の１つ以上）を制御する。この制御は、整流器回路の出力部間に存在する第１の瞬間電圧差から得られる第１の情報と、コンデンサの接点間に存在する第２の瞬間電圧差から得られる第２の情報とに応えて行われる。更に、コントローラ１０は、整流器回路の第１の出力部に結合される入力部を有する第１の電圧分配器１１と、コンデンサの正接点に結合される入力部を有する第２の電圧分配器１２とを含む。電圧分配器１１、１２の出力部は、例えばマイクロコントローラといったプロセッサ１３の入力部に結合される。プロセッサ１３の第１及び第２の出力部は、必要ならば、プロセッサ１３の基準端子の選択に応じて、例えば図示されないレベルシフタ又は光学カプラを用いて、第２のスイッチ４及び第３のスイッチ５を制御するために使用される。プロセッサ１３の第３の出力部は、例えば光学カプラ１４を用いて、又は、図示されないレベルシフタを用いて、電流レギュレータ９を制御するためにバッファ／フィルタ１５に結合される。第１の電圧分配器１１、第２の電圧分配器１２及びプロセッサ１３の電圧基準端子は、コンデンサの負接点であってよいが、他の電圧基準端子も除外されない。

図３に、独立放電状態が示される。この状態では、スイッチ３は非導通であり、スイッチ４は導通し（したがって、スイッチ３は、コンデンサの両端間に存在する電圧差によって逆バイアスされる）、スイッチ５は非導通であり、スイッチ７は導通し、スイッチ６及び８の少なくとも１つは非導通であり、これにより、供給電流信号は遮断される。この場合、コンデンサは、供給電流信号とは無関係に、スイッチ７、負荷回路１００及びスイッチ４を用いて放電される。このモードでは、第４のモードの特徴は次の通りである。
‐連続負荷電流Ｉ_Ｌ
‐エネルギーは、蓄積要素によって供給される：Ｉ_Ｃ＝−Ｉ_Ｌ
‐ＡＣ源に結合するブリッジ整流器の入力側における供給電流は実質的にゼロである。
‐供給電流がゼロである間に、連続負荷電流（及び蓄積コンデンサ電流）を可能とするために、追加の要素が使用され、本実施形態では、これらの追加の要素は、ダイオード７及び８である。

図４に、依存放電状態が示される。この状態では、スイッチ３は非導通であり、スイッチ４は導通し（したがって、スイッチ３は、コンデンサの両端間に存在する電圧差によって逆バイアスされる）、スイッチ５は導通し、スイッチ６及び７は非導通であり、スイッチ８は導通し、これにより、供給電流信号は遮断されない。この場合、コンデンサは、（供給電流信号が、コンデンサをその負接点からその正接点へ流れることにより）、供給電流信号を使用しつつ、スイッチ５、整流器回路、スイッチ８、負荷回路１００及びスイッチ４を用いて放電される。

図５に、バイパス状態が示される。この状態では、スイッチ３は導通し、スイッチ４は非導通であり、スイッチ５は導通し、スイッチ６及び７は非導通であり、スイッチ８は導通し、これにより、供給電流信号は遮断されない。この場合、コンデンサはバイパスされ、供給電流信号は、コンデンサを無視しつつ、整流器回路から、スイッチ８、負荷回路１００、スイッチ３及びスイッチ５を用いて流れ、整流器回路に戻る。図示されるバイパス状態は、いわゆるトップバイアス状態である。明らかに、代わりに、スイッチ３及び５が非導通であり、スイッチ４及び６が導通するボトムバイパス状態が作成されてもよい。

図６に、充電状態が示される。この状態では、スイッチ３は導通し、スイッチ４は非導通であり、スイッチ５は非導通であり、スイッチ６は導通し、スイッチ７は非導通であり、スイッチ８は導通し、これにより、供給電流信号は遮断されない。この場合、コンデンサは、（供給電流信号が、コンデンサをその正接点からその負接点へ流れることにより）、供給電流信号を使用しつつ、スイッチ６、整流器回路、スイッチ８、負荷回路１００及びスイッチ３を用いて充電される。

好適には、整流器回路の入力部に供給される交流供給電圧信号の２つの続いて起こるゼロ交差間で、ドライバ１−１０は、独立放電状態（図３）、依存放電状態（図４）、バイパス状態（図５）、充電状態（図６）、バイパス状態（図５）、依存放電状態（図４）及び独立放電状態（図３）にこの特定の順序でされる。これにより、追加の状態が除外されず、上記４種類のうちの１つのそれぞれがある。上記特定の順序以外の順序も除外されない。充電状態では、コンデンサは、十分な量の電荷が、放電状態の際に放電可能となるように存在し続けるように充電される。

一般に、第２（第３）のブランチにおいて、スイッチ３、４（５、６）の一方が導通する場合、他方は非導通であり、その反対も同様である。一般に、ダイオードの形のスイッチ３、５、７、８が導通する（順方向バイアス）又は非導通（逆バイアス）であるかは、電圧環境に依存し、また、この電圧環境は、トランジスタの形のスイッチ４、５がスイッチングされるやり方に依存する。一般に、コンデンサの両端間に存在する電圧差は、正常な状況におけるダイオードの順方向バイアス電圧値よりも大きい。図３乃至図６では、電流レギュレータ９は、明瞭さのために省かれている。一般に、このような電流レギュレータ９によって、制御オプションの数が増える。

同様に、第２（第３）のスイッチ４（５）は、電流レギュレータ（図示せず）を含み、スイッチ回路３−８は、電流レギュレータ（図示せず）を含み、これにより、コントローラ１０は、これらの電流レギュレータを制御してもよい。ここでも、このような電流レギュレータによって、制御オプションの数が増える。２つ以上の電流レギュレータが導入されてよい。ダイオードの形のスイッチ３、６も、例えば充電状態において供給電流信号を制御できるように、電流レギュレータを用いて実現されてもよい。充電状態では、スイッチ４及び５は非導通であり、したがって、オフサイド位置にある。或いは、充電状態において供給電流信号を制御できるように、電流レギュレータが、コンデンサと直列に、第１のブランチに挿入されてもよい。

図７に、ドライバの別の実施形態が示される。この実施形態は、図１に示される実施形態とは、電流レギュレータ９が省略され、負荷回路１００及びスイッチ７、８が、ここでは、コンデンサの右側に置かれている点で異なる。図１では、負荷回路１００及びスイッチ７、８は、コンデンサの左側に置かれている。

第１及び第２の要素が、第３の要素を用いて、間接的に結合されても、第３の要素を間に有さずに、直接的に結合されてもよい。プロセッサ１３は、所望の電流波形を作成するために、式又はルックアップテーブルを使用して供給電流信号を形作る。実験によって、２０％未満の全高調波ひずみ及び０．１未満のフリッカインデックスが、単純、低価格及びロバストな環境において可能であることが分かった。

主電源電流は、次式によって簡単に変調される：
Ｉ_ＳＥＴ＝Ｉ_ＤＣ（ａ＋（１−ａ）×ｓｉｎ（２πｆｔ））
ここで、ａは、０乃至１の実数値であり、ｆは、主電源周波数である。これは、正弦波成分にＤＣ成分を合わせたものと考えることができる。

上記式の背後にある論拠は、ａが０である場合、負荷が利用可能である電力は、純粋正弦波であることである。ＤＣ成分が高いほど（式において１に近づく場合）、ＬＥＤの利用が多くなる。しかし、高ＤＣ成分を有することは、高ＴＨＤをもたらす。ＥＵの主電源２２０Ｖ ＡＣの場合、ａが０．５である場合、ＴＨＤは２６．４％であると計算することができる。ゼロ交差付近で、主電源電流の一部をカットオフすることによって、ＴＨＤを再び下げることができる。遮断された供給電流の持続時間は、長すぎても短すぎてもよくない。ＥＵの主電源について、カットオフ閾値は、例えば９０Ｖと決定することができる。この場合、ＴＨＤは、１８．３％まで下げることができる。或いは、ＵＳの主電源１１０Ｖ ＡＣについて、カットオフ閾値は、例えば４５ボルトと決定することができる。

図９は、本発明の一実施形態の波形を示す。第１の列において、正弦波形は、整流された主電源入力電圧であり、もう１つの波形は、負荷電圧である。第２の列は、負荷電力を示す。第３の列は、負荷電流を示し、第４の列は、主電源供給電流を示す。負荷電流と主電源供給電流とを比較することによって、主電源供給電流はゼロとして遮断されているが、コンデンサは、主電源入力電圧のゼロ交差付近において、負荷回路を用いて依然として放電していることが見て取れる。

要約するに、負荷回路１００を駆動するドライバ１−１０は、供給電流信号を負荷回路１００に提供する供給回路１と、負荷回路１００用のエネルギーを蓄積する蓄積回路２と、蓄積回路２をスイッチングするスイッチ回路３−８とを含む。スイッチングされた蓄積回路２は、充電状態では、供給電流信号を用いて充電され、バイパス状態では、バイパスされ、依存放電状態では、供給電流信号を用いて放電され、独立放電状態では、供給電流信号とは無関係に、負荷回路１００を用いて放電される。ドライバ１−１０は更に、供給回路１に供給される信号の２つの続いて起きるゼロ交差間で、ドライバ１−１０を、独立放電状態、依存放電状態、バイパス状態、充電状態、バイパス状態、依存放電状態及び独立放電状態にこの特定の順序でさせるように、スイッチ回路３−８を制御するコントローラ１０を含む。これらのドライバ１−１０では、全高調波ひずみが低減される。

本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示及び説明されたが、当該例示及び説明は、例示であって、限定と解釈されるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 負荷回路を駆動するドライバであって、
   主電源からの供給電流信号を前記負荷回路に提供する供給回路と、
   前記負荷回路用のエネルギーを蓄積する蓄積回路と、
   前記蓄積回路、前記負荷回路及び前記供給回路に結合されるスイッチ回路と、
   を含み、
   前記スイッチ回路は、前記蓄積回路、前記負荷回路及び前記供給回路間の結合を、スイッチングにより、前記蓄積回路が、
   前記供給電流信号を用いて充電されるか、
   バイパスされるか、
   前記供給電流信号と共に、前記負荷回路を用いて放電されるか、
   前記負荷回路を用いて放電されると同時に、前記主電源を経由する前記供給電流信号が遮断され、これが或る持続時間の間、持続するかの何れかとなるように、スイッチングする、ドライバ。
2. 前記スイッチ回路は、前記ドライバを、
   前記供給電流信号を用いて前記蓄積回路を充電する充電状態と、
   前記蓄積回路をバイパスするバイパス状態と、
   前記供給電流信号と共に、前記負荷回路を用いて前記蓄積回路を放電させる依存放電状態と、
   供給電圧信号が最低レベルを有するときに、前記主電源のゼロ交差付近で遮断される前記供給電流信号とは無関係に、前記負荷回路を用いて前記蓄積回路を放電させる独立放電状態にさせ、
   前記独立放電状態の前記持続時間は、前記供給電流信号と、全高調波ひずみの所望値とに依存する、請求項１に記載のドライバ。
3. 前記供給回路は、供給源回路から交流供給電圧信号を受信する第１の入力部及び第２の入力部を含む整流器回路を含み、
   前記ドライバは更に、
   前記交流供給電圧信号の２つの続いて起こるゼロ交差間で、前記ドライバを、前記独立放電状態、前記依存放電状態、前記バイパス状態、前記充電状態、前記バイパス状態、前記依存放電状態及び前記独立放電状態に順次的にさせるように、前記スイッチ回路を制御するコントローラを含み、
   前記コントローラは、
   平均供給電圧が約２２０ボルトＡＣである場合は、約９０ボルトの最低レベル、又は、
   平均供給電圧が約１１０ボルトＡＣである場合は、約４５ボルトの最低レベルを、
   前記供給源回路における瞬間供給電圧が下回る場合に、前記ドライバを前記独立放電状態にさせるように前記スイッチ回路を制御する、請求項２に記載のドライバ。
4. 前記供給回路は、前記供給電流信号を提供する第１の出力部及び第２の出力部を含む整流器回路を含み、前記蓄積回路は、第１のブランチにコンデンサを含み、前記スイッチ回路は、第２のブランチに第１のスイッチ及び第２のスイッチを含み、前記スイッチ回路は、第３のブランチに第３のスイッチ及び第４のスイッチを含み、前記第１のブランチ、前記第２のブランチ及び前記第３のブランチは、並列ブランチであり、前記整流器回路の前記第１の出力部は、前記負荷回路の第１の端子に結合され、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの第１の主接点は、互いに結合され、かつ、前記負荷回路の第２の端子に結合され、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチの第１の主接点は、互いに、かつ、前記整流器回路の前記第２の出力部に結合され、前記スイッチ回路は、前記第１のスイッチの第２の主接点に結合され、前記負荷回路の前記第１の端子に結合される第５のスイッチを含む、請求項２に記載のドライバ。
5. 前記整流器回路の前記第１の出力部及び前記第２の出力部間に存在する第１の瞬間電圧差から得られる第１の情報に応えて、また、前記コンデンサの接点間に存在する第２の瞬間電圧差から得られる第２の情報に応えて、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、前記第４のスイッチ及び前記第５のスイッチのうちの少なくとも１つを制御するコントローラを更に含む、請求項４に記載のドライバ。
6. 前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチそれぞれは、トランジスタを含み、前記充電状態では、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチは、非導通であり、前記バイパス状態では、対応する前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチの一方は非導通であり、もう一方は導通し、前記依存放電状態では、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチは導通し、前記独立放電状態では、前記第２のスイッチは導通し、前記第３のスイッチは非導通である、請求項４に記載のドライバ。
7. 前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ及び前記第５のスイッチそれぞれは、ダイオードを含み、前記充電状態では、前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチは導通し、前記第５のスイッチは非導通であり、前記バイパス状態では、対応する前記第１のスイッチ及び前記第４のスイッチの一方は導通し、もう一方は非導通であり、前記第５のスイッチは非導通であり、前記依存放電状態では、前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ及び前記第５のスイッチは非導通であり、前記独立放電状態では、前記第１のスイッチ及び第４のスイッチは非導通であり、前記第５のスイッチは導通する、請求項４に記載のドライバ。
8. 前記スイッチ回路は更に、第６のスイッチを含み、前記整流器回路の前記第１の出力部は、前記第６のスイッチを用いて、前記負荷回路の前記第１の端子に結合される、請求項４に記載のドライバ。
9. 前記第６のスイッチは、ダイオードを含む、請求項８に記載のドライバ。
10. 電流レギュレータと、
    前記電流レギュレータを制御するコントローラと、
    を更に含み、
    前記整流器回路の前記第１の出力部が、前記電流レギュレータを用いて、前記負荷回路の前記第１の端子に結合されるか、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの前記第１の主接点が、前記電流レギュレータを用いて、前記負荷回路の前記第２の端子に結合されるか、又は、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチの前記第１の主接点が、前記電流レギュレータを用いて、前記整流器回路の前記第２の出力部に結合される、請求項４に記載のドライバ。
11. 前記第２のスイッチ又は前記第３のスイッチは、電流レギュレータを含み、
    前記ドライバは更に、
    前記電流レギュレータを制御するコントローラを含む、請求項４に記載のドライバ。
12. 前記供給回路と前記負荷回路との間に結合されるか、前記負荷回路と前記スイッチ回路との間に結合されるか、又は、前記スイッチ回路と前記供給回路との間に結合される電流レギュレータと、
    前記電流レギュレータを制御するコントローラと、
    を更に含む、請求項１に記載のドライバ。
13. 前記スイッチ回路は、電流レギュレータを含み、
    前記ドライバは更に、
    前記電流レギュレータを制御するコントローラを含む、請求項１に記載のドライバ。
14. 請求項１に記載されるドライバを含み、前記負荷回路を更に含む、デバイス。
15. 負荷回路を駆動するドライバを動作させる方法であって、
    前記ドライバは、供給電流信号を前記負荷回路に提供する供給回路と、前記負荷回路用のエネルギーを蓄積する蓄積回路とを含み、
    前記方法は、
    前記供給電流信号を用いて、前記蓄積回路を充電するステップと、
    前記蓄積回路をバイパスするステップと、
    前記供給電流信号と共に、前記負荷回路を用いて前記蓄積回路を放電させるステップと、
    或る持続時間の間、前記供給電流信号が遮断されるときに前記負荷回路を用いて前記蓄積回路を放電させるステップと、
    を含む、方法。

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