JP6456832B2 - 負荷を駆動する駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、負荷を駆動駆動装置及び対応する駆動方法に関する。更に、本発明は、照明装置に関する。

オフラインのアプリケーションのためのＬＥＤ駆動装置の分野において、高い信頼性を有して大きい電力領域においてＬＥＤを駆動するため、特に非常に低い電力において正確にＬＥＤを駆動するための解決策であって、外部の干渉及びノイズに対する低い感度を有する解決策が、必要とされている。

ＬＥＤの分野において、駆動ＬＬＣコンバータが、ＬＥＤの駆動に関して共通に知られている。ＬＬＣコンバータは、２つの制御可能スイッチを切替えることによって及び電磁トランスに交流入力電圧を供給することによって、負荷に供給される出力電力を制御している。ＬＬＣコンバータにより輸送されるエネルギは、２つの切替え状態間のコンデンサ内のエネルギの変化に関連している。負荷に供給されるエネルギは、制御可能なスイッチを切替えることにより制御される。

米国特許第２０１１／０１６４４３７Ａ１号は、ＬＬＣコンバータであって、出力電力が制御可能なスイッチのデューティサイクルを変化させることにより制御される、ＬＬＣコンバータを開示している。代替的には、米国特許第７，３１３，００４Ｂ１号により開示されるように、ＬＬＣコンバータの出力電力は制御可能なスイッチの切替え周波数を変化させることにより制御される。

ＬＬＣコンバータを制御する更なる方法は、トランス電圧に基づいて前記制御可能なスイッチの切替え動作を起動することである。トランス電圧が閾値電圧を超える場合、切替え動作は起動され、トランス電圧が第２の閾値電圧よりも低く降下する場合、これらのスイッチを逆転させる。閾値制御されるＬＬＣコンバータにより供給される出力電力は、制御可能なスイッチに供給される入力電圧を変化させることによって、及び前記閾値電圧を変化させることによって制御されることができる。入力電圧の変化は、結果として、制御可能なスイッチの周波数の変化となり、前記入力電圧の変化によって、線形に閾値電圧を調整することは、結果としてほぼ一定の出力電力をもたらすことができる。ＬＬＣコンバータの電圧閾値制御は、周波数制御よりも良好な線形性を可能にし、負荷に給電するための一定の出力電力を供給する。

閾値制御されたＬＬＣコンバータの不利な点は、これらの制御が複雑であり、堅牢性のある低い電力の動作を提供しないことにある。閾値レベルは、前記負荷に低い電力を提供するために前記入力電圧よりも高く設定されるので、トランス電圧は非常に短い時間にわたって閾値を超え、結果として制御可能なスイッチの高い切替え周波数をもたらす。閾値レベルのノイズ又は変化は制御可能なスイッチの切替え点を僅かに変化させることがあり、この結果、電力が負荷に供給されず、出力電力のランダムな中断（random disruption）を生じ得る。ノイズによって生じる前記中断は、結果として、一貫性のない出力電力（inconsistent output power）を生じる振動をもたらすことがある。更に、既知のＬＬＣコンバータは、低下された出力制御の線形性をもたらす。

本発明の目的は、負荷であって、特に、ＬＥＤユニットのような、電流制御される負荷を駆動する改良された駆動装置及び対応する駆動方法であって、改善された出力制御の線形性を有すると共に、技術的な労力が少なく信頼性の高い低電力動作を提供する駆動装置及び対応する駆動方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、対応する照明装置を提供することにある。

本発明の１つの見地によれば、負荷を駆動するための駆動装置であって、
電圧源から入力電圧を受け取るために前記駆動装置を前記電圧源に接続するための入力端子と、
前記駆動装置を前記負荷に接続するための少なくとも１つの出力端子と、
駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換するための電磁コンバータユニットと、
前記電磁コンバータユニットに対する駆動電圧として可変電圧を供給するための入力端子に接続される２つの制御可能なスイッチと、
前記電磁コンバータユニットの部材において測定される電気信号と閾値レベルとに基づいての第１の前記制御可能なスイッチを制御する、及び（複数の）オン時間（on-time）が独立期間を有する値に設定されている制御パラメータに基づいて、第２の前記制御可能なスイッチを制御する制御ユニットと、
を有する駆動装が提供される。

本発明の他の見地によれば、負荷を駆動する駆動装置であって、
前記駆動装置を電圧源に接続する及び入力電圧を受け取るための入力端子と、
前記駆動装置を前記負荷に接続するための少なくとも１つの出力端子と、
駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換する電磁コンバータユニットと、

前記電磁コンバータユニットに結合されている結合部材、第１の電圧を測定するために前記結合部材に接続されているフルブリッジ整流器を持つ第１の測定回路、及び第２の電圧を測定するために前記結合部材に接続されているハーフブリッジ整流器を有する第２の測定回路を含む測定装置と、
を有する駆動装置が提供される。

本発明の更に他の見地によれば、負荷を駆動する駆動装置であって、
前記駆動装置を電圧源に接続する及び前記電圧源から入力電圧を受け取るための入力端子と、
前記駆動装置を前記負荷に接続するための少なくとも１つの出力端子と、
前記駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換する電磁コンバータユニットと、
前記電磁コンバータユニットに対して前記駆動電圧として可変的な電圧を供給するために前記入力端子に接続されている２つの制御可能なスイッチ、及び前記電磁コンバータユニットに接続されている単一の整流ユニットであって、前記負荷に対する前記出力電圧として半波整流された電圧を供給する前記整流ユニットと、
を有する駆動装置が提供される。

本発明の他の見地によれば、負荷を駆動する駆動方法であって、
前記２つの制御可能なスイッチによって、電磁コンバータユニットに対して駆動電圧として可変的な電圧を供給するステップと、
前記電磁コンバータユニットによって、前記駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換するステップと、
前記電磁コンバータユニットの部材において測定される電気信号及び閾値レベルに基づいて第１の前記制御可能なスイッチを制御する、及び前記制御可能なスイッチの前記オン時間が独立な期間を有する値に設定されている制御パラメータに基づいて第２の前記制御可能なスイッチを制御するステップと、
を有する方法が提供される。

本発明の好ましい実施例は、添付の従属請求項に規定されている。添付の請求項における方法は、前記請求項に記載の装置及び従属項に規定されているものと類似の及び／又は同一の好ましい実施例を有することができることを理解されたい。

本発明は、非常に低い出力電力を達成するために閾値制御と組み合わせて前記制御可能なスイッチのオン時間を異なる期間に設定するという着想に基づいている。前記コンバータが前記制御可能なスイッチの一方に対する一次電圧閾値制御に基づいて制御されるので、前記制御の線形性が達成されることができ、一定の出力電力又は電流に到達することができる。前記制御可能なスイッチの独立なオン時間期間のため、正確かつ信頼性の高い出力電力が、広い出力領域を有する負荷に供給されることができ、低い電力レベルに低減されることができる。前記制御可能なスイッチの非対称のオン時間期間は、深い調光動作を達成することができ、前記負荷に対して安定かつ信頼性の高い出力電力を供給することができ、ノイズにあまり影響されない。

本発明は、更に、前記出力電圧の異なる半波に対して前記駆動装置の出力電圧を正確に測定するという着想に更に基づく。前記出力電力は、前記出力電圧の半波の１つの間、前記出力巻線の１つにより供給されるのみであるので、前記測定装置は、非対称な起動の場合の異なる半波に関して独立に前記出力電圧を測定しなければならない。前記出力電圧の異なる半波を互いに区別するために、前記測定回路のうちの一方はフルブリッジ整流器を有し、前記第２の測定回路は、前記出力電力を正確に測定するためのハーフブリッジ整流器を有する。

本発明は、更に、前記負荷に対する前記出力電圧として半波整流された電圧を供給するのに適している単一の整流ユニットのみを使用することによって、特に非対称の動作のための技術的な効果を減少するという着想に基づく。半波整流された電圧を前記負荷に供給することによって、操作している入力変数（manipulating input variable）の変化に応答して高い線形性の電流応答が達成されることができる。更に、高価な電流フィードバック回路は、小さく安価なコンバータユニットを達成するために省略されることができる。

好ましい実施例において、前記制御ユニットは、前記制御可能なスイッチを交互に切替え、前記電磁コンバータユニットに交流電圧又は低電圧を供給するために、前記制御可能なスイッチの上側のスイッチは高電圧レベルに割り当てられ、前記制御可能なスイッチの下側のスイッチは低電圧レベルに割り当てられる。このことは、少ない技術的な労力によって、前記出力電力を制御するための前記電磁コンバータユニットに交流電圧に供給する実現性である。

好ましい実施例において、前記制御パラメータは第２の閾値電圧であって、前記閾値電圧は異なる絶対値に設定されている。これは、前記制御可能なスイッチの非対称のオン時間期間を達成し、低い電力において安定的に前記駆動装置を動作させるという単純な実現性である。

更なる実施例において、前記制御パラメータは前記第２の制御可能なスイッチのオン時間期間であり、好ましくは所定の値に設定されている。前記制御可能なスイッチのうちの１つが時間制御されているので、前記制御可能なスイッチに対するノイズの影響及びノイズに対する感度が低減される。短時間制御される周期は第1の切替え信号を生成するために閾値と比較される一次電圧の大きさを増大させ、前記感度を更に減少させる。

更なる実施例によれば、前記第１の閾値電圧は、前記上側の制御可能なスイッチを制御するための上側の閾値レベルであり、前記下側の制御可能なスイッチのオン時間期間が制御されて、好ましくは所定の値に設定される。時間制御される前記下側の制御可能なスイッチは、前記下側の制御可能なスイッチの尚早な切替えを防止することができる。

更なる実施例において、前記第１の閾値電圧は、前記下側の制御可能なスイッチを制御するための下側の閾値レベルである、前記上側の制御可能なスイッチのオン時間期間が制御され、好ましくは所定の値に設定される。前記上側の制御可能なスイッチの時間制御される前記オン時間期間は、前記上側の制御可能なスイッチの尚早な切替えを防止することができる。

更なる実施例において、前記駆動装置は、前記電磁コンバータユニットに結合されている結合部材を含む測定装置と、第１の電圧を測定するために前記結合部材に接続されているフルブリッジ整流器を有する第１の測定回路と、第２の電圧を測定するために結合部材に接続されているハーフブリッジ整流器内の第２の測定回路とを有する。このことは、正確に前記出力電力を測定する実現性であり、前記出力電力が前記出力電圧の半波の間に前記負荷に供給されるのみであるので、ＡＣ結合された全波整流器及び前記半波整流器によって、前記非対称なモードにおいて容易に検出されることができる。

更なる実施例において、前記結合部材は、前記電磁コンバータユニットに結合される巻線を有する。このことは、低い技術的な労力により前記電磁コンバータユニットにより変換される電気エネルギを検出する単純な解決策である。

更なる実施例において、前記電磁コンバータユニットは、一次巻線と、負荷に出力電圧を供給するための第1及び第２の二次巻線とを有し、前記第１の測定回路により測定される前記第1の電圧は、前記第１及び第２の二次巻線により供給される二次電圧の組合せに対応し、前記第２の測定回路によって測定される前記第２の電圧は、前記第１の二次巻線により供給される二次出力電圧に対応する。この測定ユニットによって、各半波における出力電圧が低い技術的な労力により測定されることができるので、前記出力電力は、非対称な動作のために正確に測定されることができる。

更に好ましい実施例において、前記測定装置は、第２の出力電圧が、前記第１の電圧及び前記第２の電圧に基づいて前記二次巻線により供給されている第２の出力電圧を決定する。このことは、前記２つの二次巻線により供給される電圧を決定するためのシンプルな実現性である。

更に好ましい実施例において、前記検出装置は、前記電磁コンバータユニットの一次側の中間レベルに接続されている。このことは、前記測定回路が前記電磁コンバータユニットの前記一次側の接地ピンに接続されているので、前記二次側から独立している前記出力電力の一次側の見地の実現性を提供する。

更に好ましい実施例において、前記整流ユニットは、前記負荷に電力を供給するための前記負荷に前記出力電圧に供給するためのハーフブリッジ整流ユニットである。このことは、前記負荷に対する前記駆動電圧として半波整流された電圧を供給するため簡潔な解決策である。

更に好ましい実施例において、前記制御ユニットは、前記入力電圧に基づいて前記第２の制御可能なスイッチの前記オン時間期間を制御するための前記入力端子の少なくとも１つに接続されている時間制御デバイスを有する。このことは、最小の構成要素によって、前記出力電流の前記リップルを減少するように、アナログのフィードフォワード制御を提供する。前記フィードフォワード制御は、好ましくは、前記入力電圧が減少する場合に前記閾値レベルを上昇させ、前記入力電圧が増大する場合に前記閾値レベルを低下させる。

上述したように、本発明は、負荷を駆動する改良された駆動装置であって、閾値制御に基づいた前記制御可能なスイッチの非対称なオン時間期間により、非常に低い電力への調光が達成されることができ、異なるオン時間期間により、前記駆動装置が尚早の切替えを生じるノイズに対してあまり影響を受けないので、前記出力電力は安定的である。更に、本発明は、フルブリッジ整流器によって前記出力電圧の異なる半波を測定する測定ユニットと、前記電磁コンバータユニットの前記二次巻線から独立して前記負荷に供給される前記出力電力を決定するハーフブリッジ整流器と持つ駆動装置を提供する。最後に、フルブリッジ整流器が省略されているので、低い技術的な労力によって、より線形性の高い出力の振る舞いを提供することができる駆動装置が、提供される。

従って、前記負荷に供給される前記電力の正確かつ信頼性の高い線形制御が、低い技術的な労力によって、特に非常に低い電力レベルまで達成されることができる。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して明らかになり説明されるであろう。

負荷を駆動するための駆動装置の模式的なブロック図を示している。 ２つの閾値レベルに基づいた前記駆動装置の非対称な制御を説明している図を示している。 １つの閾値レベル及びオン時間制御に基づいた前記駆動装置の非対称な制御を説明している図を示している。 前記出力電力を測定する測定装置を含む図１の駆動装置を示している。 半波整流された出力電圧を供給する代替的な駆動装置を示している。 図５の駆動装置の代替的な実施例を示している。 前記駆動装置の制御スイッチのうちの一方のオン時間期間を制御する時間制御装置を示している。

図１は、１０によって全体的に示されている駆動装置の模式的なブロック図を示している。駆動装置１０は、供給電圧Ｖ１０を供給する電圧源１２に接続されている。駆動装置１０は、入力端子１４、１６によって、電圧源１２に接続されている。駆動装置１０は、入力電圧Ｖ１０を負荷１８に給電するための出力電圧Ｖ２０に変換し、これはＬＥＤユニット１８として形成される図１に示されている特定の例である。駆動装置１０は、好ましくは、ＬＬＣコンバータである。

駆動装置１０は、２つの制御可能なスイッチ２０、２２と入力電圧Ｖ１０を負荷１８に電力を給電するための出力電圧Ｖ２０に変換する電磁コンバータユニット２４とを有する。入力電圧Ｖ１０は、ＡＣ電圧源に接続された整流器（図示略）によって整流される直流電圧又は整流された電圧である。制御可能なスイッチ２０、２２は、互いに直列に接続されていると共に、入力端子１４、１６と並列に接続される。制御可能なスイッチ２０、２２は、ハーフブリッジを形成するように互いに接続されており、制御可能なスイッチ２０、２２間のノード２６は、ハーフブリッジの出力端子を形成する。駆動装置１０は、制御可能なスイッチ２０、２２を制御する制御装置２８を有する。制御ユニット２８は、後述するようにノード２６に、そして、電磁コンバータユニット２４に交流電圧を供給するように制御可能なスイッチ２０、２２を交互に切替える。

ハーフブリッジのノード２６は、電磁コンバータユニット２４に接続されている。電磁コンバータユニット２４は、入力コンデンサ３０、一次巻線３２、２つの二次巻線３４、３６、及び一次巻線３２と第２の巻線３４、３６とを結合するための電磁結合部材３８を有するトランスにより形成されている。一次巻線３２及び入力コンデンサ３０は、互いに直列に接続され、入力コンデンサ３０は、図１に示されているようにノード２６に接続されることができる又は入力端子１６に接続されることができる。電磁コンバータユニット２４は、一次巻線３２における一次電圧Ｖ１２又は入力コンデンサ３０におけるコンデンサ電圧Ｖ３０を測定する測定装置４０を有する。代替的には、測定装置４０は、対応する電圧を測定するための付加的なインダクタンス及び一次巻線３２の直列接続に接続されることができる（図示略）、又はこの測定ユニットは、一次巻線３２の一次電流Ｉ１２を測定するように設けられることができる。測定ユニット４０は、制御可能なスイッチ２０、２２を制御するために制御ユニット２８に対応する測定信号に供給する制御ユニット２８に接続される。図１に示される場合、一次巻線３２は一次接地４１に接続される。代替的には、入力コンデンサ３０は一次接地４１に接続されることができ、一次巻線３２はノード２６に接続されることができる。一次巻線３２における一次電圧Ｖ１２及び一次電流Ｉ１２は、それぞれ、二次巻線３４、３６により供給される２つの二次電圧Ｖ１４、Ｖ１６及び２つの二次電流Ｉ１４、Ｉ１６に変換される。二次巻線３４、３６は、負荷に給電するための負荷１８に対する出力電圧Ｖ２０として直流出力流及び直流電圧を供給するために、ダイオード４２、４４及び出力コンデンサ４６を介して負荷１８に各々接続される。二次接地４７は、一次接地４１に接続されるか又は一次接地４１から分離されても良い。

制御可能なスイッチ２０、２２は、交流電圧を電磁コンバータユニット２４に供給するために交互に切替えられる。出力電圧Ｖ２０及び二次電流Ｉ１４、Ｉ１６は一次電圧Ｖ１２の波形に依存し、制御可能なスイッチ２０、２２の切替え周波数及び制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間のデューティサイクルにより制御されることができる。制御ユニット２８は、測定装置４０から測定信号を受け取り、測定された信号（即ち一次電圧Ｖ１２又はコンデンサ電圧）に基づいて制御可能なスイッチ２０、２２を制御する。

図２は、対応する制御信号Ｓ_Ｈ、Ｓ_Ｌと、得られる測定信号であって測定ユニット４０により供給される測定信号（この場合一次電圧Ｖ１２）とによって、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間を説明している図を示している。制御可能なスイッチ２０、２２は、一次電圧Ｖ１２並びに上側の閾値レベル４８及び下側の閾値レベル５０に基づいて電圧制御される及び切替えられる。ｔ１において、上側の制御可能なスイッチ２０がオンにされる。このことは、一次電圧Ｖ１２の減少が後続するピークの値５１に到達するまでの一次電圧Ｖ１２の増大をもたらす。ｔ２において、一次電圧Ｖ１２は上側の閾値レベル４８よりも低く降下し、上側の制御可能なスイッチ２０はオフに切替えられる。所定時間の後、下側の制御可能なスイッチ２２は、ｔ３においてオフに切替えられる。このことは、一次電圧Ｖ１２がｔ４における下側の閾値レベル５０に到達するまで一次電圧Ｖ１２の増大が後続するピークの値に到達するまで、一次電圧Ｖ１２の更なる降下をもたらす。次の所定時間の後で、上側の制御可能なスイッチ２０は、ｔ１´において再びオンにされる。一次電圧Ｖ１２が下側の閾値レベル５０を超える場合、制御可能なスイッチ２２はｔ４において再びオフに切替えられる。従って、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間及び一次電圧Ｖ１２のデューティサイクルは、閾値レベル４８、５０を特定の値に設定することによって電圧制御されることができる。

閾値レベル４８、５０は異なる絶対値に設定されるので、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間は、異なる期間を有する。この場合、図２に示されているように、上側の閾値レベル４８は約＋１００Ｖに設定され、下側の閾値レベルは約−４００Ｖに設定される。閾値レベル４８、５０のこの非対称の設定は、制御可能なスイッチ２０、２２の非対称な起動をもたらし、これにより低い電力が負荷１８に供給されることができる。更に、出力電力は、閾値レベル４８、５０の設定に関係づけられてより線形性を有し、制御可能なスイッチ２０、２２を制御する技術的な労力が低減される。

図３は、対応する制御信号Ｓ_Ｈ、Ｓ_Ｌと、結果として生じる測定信号（この場合、一次電圧Ｖ１２）とによって、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間を説明している図を示している。制御可能なスイッチ２０、２２は、一次電圧Ｖ１２、１つの閾値レベル５２及び制御可能なスイッチ２０、２２のうちの一方のオン時間制御に基づいて制御される。

上側の制御可能なスイッチ２０のオン時間は、上述のように一次電圧Ｖ１２及び閾値レベル５２に基づいて制御される。上側の制御可能なスイッチ２０は、ｔ１でオンにされる。一次電圧Ｖ１２は、ピーク電圧５４に到達しｔ２において再び閾値レベル５２よりも低く降下するまで、増大する。一次電圧Ｖ１２が閾値レベル４２よりも低く降下する場合、上側の制御可能なスイッチ２０はｔ２においてスイッチをオフに切替えられ、下側の制御可能なスイッチ２２は所定期間の後ｔ３においてオンに切替えられる。所定の又は設定された時間ｔ_ＯＦＦの後、下側の制御可能なスイッチ２２は、ｔ４においてオフに切替えられる。

従って、制御可能なスイッチ２０、２２の動作は、１つの閾値レベル５２と制御可能なスイッチ２０、２２のうちの一方のオン時間期間とに基づいて制御される。そして、一方のスイッチをオフにすることと、他方のスイッチをオンにすることとの間の遅延、待ち時間（dead time）が存在する。図３に示されるこの場合において、上側の制御可能なスイッチ２０は閾値レベル５２によって電圧制御され、下側の制御可能なスイッチ２２のオン時間期間は時間制御される。代替的な実施例において、下側の制御可能なスイッチ２２は、下側の閾値レベルに基づいて電圧制御され、上側の制御可能なスイッチ２０のオン時間期間は、時間制御される。

制御可能なスイッチ２０、２２及び駆動装置１０を制御する１つの重要な値は、５４において図３に示されているピーク電圧であり、一次電圧Ｖ１２のピークと閾値レベル５２との間の差である。ピーク電圧５４が非常に低い場合、一次電圧Ｖ１２のノイズは制御可能なスイッチ２０の尚早な切替えをもたらし得て、低電力レベルにおける安定性のない出力電力を生じる。制御可能なスイッチ２０、２２の一方（この場合、下側の制御可能なスイッチ２０）のオン時間が時間制御されるので、この切替えは、時間制御された制御可能なスイッチ２２のオン時間において前記ピーク電圧に依存しない。更に、制御可能なスイッチ２０、２２の非対称な起動及び非対称のオン時間は、非対称な起動が駆動装置１０の安定性を改善するようにピーク電圧５４を増大させる。

従って、制御可能なスイッチ２０、２２の非対称な起動は、非対称な様式において異なる絶対値に設定された２つの閾値レベル４８、５０か、又は１つの閾値レベル５２及び対応する他の制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間制御かの何れかにより達成されることができる。このことは、特に非常に低い低電力レベルに関して、より安定な出力電力をもたらす。

図４は、一次側の検知に基づいて出力電圧Ｖ２０を測定する測定装置を含む駆動装置１０を示している。同一の要素は、同じ符号により示されており、ここでは、単に違いのみが詳細に説明される。

駆動装置１０は、下側の制御可能なスイッチ２０と一次接地４１との間に接続されている電流センサ５６を有する。

駆動装置１０は、更に、電磁コンバータユニット２４の結合部材３８に結合されている測定装置６０を有する。測定装置６０は、電磁コンバータユニット２４の結合部材３８に結合されている巻線６２を有する。巻線６２は、一次接地４１に接続される。測定装置６０は、第１の測定回路６４及び第２の測定回路６６を有する。第１の測定回路６４は、巻線６２に接続されていると共に、２つのダイオード７０、７２及びコンデンサ７４により形成されているＡＣ結合された整流器６８を有する。整流器６８は、巻線６２に接続される。コンデンサ７６及び抵抗器８０は、整流器６８と並列に接続される。整流器６８は、整流器６８により供給される整流された電圧Ｖ２４を測定する電圧計８４に接続される。

第２の測定回路６６は巻線６２に接続されており、コンデンサ８８に対し及び抵抗器９２に対して並列に接続された１つのダイオード８６により形成されている整流器８６と、整流器８６により供給される整流された電圧Ｖ２６を測定するための電圧計９４とを有する。

第１の測定回路６４が、２つのダイオード７０、７２を含む整流器６８を有するので、巻線６２における全波振幅電圧に関連する信号が、電圧計８４により測定され、第２の測定回路６６が１つのダイオード８６を含む整流器８６有するので、２つの二次巻線３６、３４のうちの一方のみにおける電圧の振幅に比例した信号が、電圧計９４によって、巻線６２において測定される。Ｖ２６が巻線６２の電圧の一方の半波にするので、Ｖ２６は、二次巻線３４、３６の二次電圧Ｖ１４、Ｖ１６の一方に対応する。Ｖ２４が巻線６２の電圧の両方の半波に対応するので、Ｖ２４は、二次巻線３４、３６の二次電圧Ｖ１４、Ｖ１６の合計に対応し、二次巻線３４、３６と巻線６２との間の比に比例している。Ｖ２６をＶ２４から減算することによって、二次巻線３４、３６の対応する他方の二次電圧Ｖ１４、Ｖ１６が発見されることができる。二次巻線３４、３６のうちの一方のみが負荷１８に電力に供給するので、両方の二次巻線３４、３６の電圧Ｖ１４、Ｖ１６を測定するための付加的な測定が非対称の動作のために必要である。

第１及び第２の測定回路６６、６８の付加的な利点は、電圧２４、２６の２つの測定値が、二次巻線３４、３６のうちの１つの測定値がより正確であるように減算される場合、ダイオード７２及びダイオード８６における電圧降下が相殺されることにある。

他の閾値コントローラと同様に、これらの方法は、ここで示されているトランス電圧と対照的に、コンデンサ電圧にわたる閾値制御測定に適用されることもできる。コンデンサ電圧動作の場合、閾値は、低出力における低いオーバーヘッド電圧を有し、ノイズはあまり関連しない。

図５は、駆動装置１０の代替的な実施例を示す。同一の要素は、同じ符号により示されており、ここでは、単に違いのみが詳細に説明される。

電磁コンバータユニット２４は一次巻線３４を有し、一次巻線３４は、結合部材３８によって、１つの単一出力巻線１０２に結合される。測定ユニット４０は、一次電圧Ｖ１２、コンデンサ電圧Ｖ３０、一次電流Ｉ１２、又は前述したような付加的なインダクタンス（図示略）及び一次巻線３４における電圧を測定するために設けられることが可能である。出力巻線１０２は、整流装置１０４を介して負荷１８に接続される。出力コンデンサ４６は、負荷１８と並列に接続される。整流装置１０４は、半波整流装置であって、好ましくはダイオードにより形成されている。整流ユニット１０４は、二次巻線１０２により供給される二次電圧Ｖ１８を半波整流された電圧に変換し、前記半波整流された電圧は、負荷１８に対する出力電圧Ｖ２０として供給され、前記負荷は、好ましくは、１つ以上のＬＥＤを有している照明ユニット１８である。

整流装置１０４は、単に二次電圧Ｖ１８の正又は負の半波を負荷１８に供給するのみであるので、出力電流Ｉ２０、従って出力電力は、制御スイッチ２０、２２のオン時間期間と比例している。このことは、制御パラメータ、即ち下側の制御可能なスイッチ２２のオン時間期間又は下側の閾値レベル５０からの出力電力の線形依存性を提供する。

電磁コンバータユニット２４は、単一の二次巻線１０２のみを有し、このことは構成要素の量を減少させ、望ましい高い線形性の出力応答を提供する。１つの二次巻線１０２及び１つの半波整流装置１０４を有するこのような出力回路は、電磁コンバータユニット２４の非対称な動作に適用可能であり、即ち制御可能なスイッチ２０、２２の異なるオン時間期間に適用可能である。二次電圧Ｖ１８の半波の一方のみが負荷１８に対する出力電圧Ｖ２０として供給されるので、電気的な出力電流Ｉ２０は、制御可能なスイッチ２０、２２のうちの一方のオン時間期間に線形に依存する。

図５は、絶縁された巻線３４、１０２を有する電磁コンバータユニット２４を有する駆動装置を示している。代替的には、電磁コンバータユニット２４は、非絶縁巻線（non-isolated windings）を有することができる。

図６は、非絶縁電磁コンバータユニット２４を有する駆動装置であって、半波整流された電圧を負荷１８に対する出力電圧Ｖ２０として供給する駆動装置の代替的な実施例を示している。

一次インダクタンス１０１及び単一の二次インダクタンス１０３は、互いに直列に電気的に接続されていると共に、ノード２６と一次接地４１との間の入力コンデンサ３０に対して直列である。

単一の二次インダクタンス１０３は二次電圧Ｖ１８を供給し、二次電圧Ｖ１８は整流装置１０４により整流され、整流装置１０４は、半波整流された電圧を出力電圧Ｖ２０として負荷１８に供給する。従って、出力電流Ｉ２０及び電気的な出力電力は、二次電圧Ｖ１８のそれぞれの正又は負の半波に対応すると共に、図５に示されている実施例と合致して制御可能なスイッチ２０、２２のうちの一方のオン時間期間に線形に依存している。一次インダクタンス１０１及び二次インダクタンス１０３は、出力電圧Ｖ２０が入力電圧Ｖ１０と異なるように、分圧器として作用する。

測定ユニット４０が、一次電圧Ｖ１２、コンデンサ電圧Ｖ３０、一次インダクタンス１０１及び二次インダクタンス１０３における一次電流Ｉ１２又は電圧を測定するために設けられることが可能である。図５及び６に示される駆動装置１０の実施例は、コンパレータ及びラッチ又はタイマー装置のような、単純な電子部品を使用することによって、低い技術的な労力により実施化されることができる。ゼロ電圧切替えを確実にするために制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間間の待ち時間を実施化する場合、わずかに更に複雑になる。

図７は、入力電圧Ｖ１０のフィードフォワードを出力電圧Ｖ２０に供給する時間制御ユニット１１０を示している。

時間制御ユニット１１０は、入力端子１１４、基準端子１１６及び出力端子１１８を持つコンパレータ１１２を有する。コンパレータ装置１１２は、入力端子１１４における電圧を基準端子１１６における基準電圧と比較し、出力端子１１８における駆動信号を、制御可能なスイッチ２０、２２（即ち時間制御されたスイッチ２０、２２）の一方のオン期間を設定するために制御可能なスイッチ２０、２２の前記一方又は制御ユニット２８に供給する。

時間制御ユニット１１０は、更に、互いに直列に接続された第１の抵抗器１２０及びコンデンサ１２２を有し、第１の抵抗器１２０は入力端子１２４に接続され、入力端子１２４は、好ましくは入力端子１４に接続されている。コンデンサ１２２は、一次接地４１に接続されている。第２の抵抗器１２６は、第１の抵抗器１２０とコンデンサ１２２との間のノード１２８に接続されている。第２の抵抗器１２６は、更に、測定装置４０に、又は共振回路２８において測定されたパラメータＶ１２、Ｖ３０、Ｉ１２に比例した電圧を受け取る制御ユニット２８であって、
入力電圧１４の変化及び前記共振回路の状態によって、それぞれ制御される制御可能なスイッチ２０、２２の切替えを起動する制御ユニット２８に接続されている入力端子１３０に接続されている。

制御可能なスイッチ１３２は、コンデンサ１２２を放電するため及び時間制御ユニット１１０をリセットするためにコンデンサ１２２と並列に接続される。幾つかの実施例において、コンデンサ１２２は抵抗器と置き換えられ、制御可能なスイッチ１３２は必要とされない。

第１の抵抗器１２０が電圧源１２に接続されているので、第１の抵抗器１２０はコンデンサ１２２を充電し、入力電圧Ｖ１０が増大するにつれてコンデンサ１２２の充電時間を減少させる。従って、ノード１２８及びコンパレータ装置１１２の制御端子１１４における電圧の立ち上がり時間は、入力電圧Ｖ１０に直接的に依存する。従って、時間制御された制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間期間は、入力電圧Ｖ１０に直接的に依存する。従って、入力電圧Ｖ１０のフィードフォワードは、出力電流Ｉ２０を入力電圧Ｖ１０に依存するように設定するために実施化されても良い。更に、出力電圧Ｖ２０の変化は、入力電圧Ｖ１０の変化により減少される。閾値レベル４８、５０が入力電圧Ｖ１０に依存しており、特に、入力電圧Ｖ１０が減少する場合、閾値レベル４８、５０は増大しており、入力電圧Ｖ１０が増大する場合、閾値レベル４８、５０は減少しているからである。

最終的に、図５及び６に示されている駆動装置１０の実施例は、時間制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間期間に対する出力電流の線形依存性を提供し、駆動装置１０のこれらの実施例との組み合わせにおける時間制御ユニット１１０は、入力電圧Ｖ１０に対する出力電流の線形依存性を提供する。

従って、負荷１８に供給される電力の正確な制御は、少ない技術的な労力により行われることができる。

本発明が例示され、図面及び上述の記載において詳述された一方で、このような例示及び説明は、例示的な又は典型的なものとみなされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。開示された実施例に対する他の変更は、添付の図面、本明細書及び添付の特許請求の範囲の研究から、前記請求項に記載の発明を実施する際に当業者により理解され遂行されることができる。

添付の請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。単一の要素又は他のユニットが、添付の請求項において詳述される幾つかの項目の機能を実現しても良い。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

コンピュータプログラムは、一緒に供給される固体状態媒体又は光学記憶媒体のような、適切な媒体上に又は他のハードウェアの一部として記憶される／配布されることができるが、例えば、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムのような、他の形で配布されても良い。

添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (10)

1. 負荷を駆動するための駆動装置であって、
   前記駆動装置を電圧源に接続する及び前記電圧源から入力電圧を受け取るための入力端子と、
   前記駆動装置を前記負荷に接続するための少なくとも１つの出力端子と、
   駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換するための電磁コンバータユニットと、
   前記電磁コンバータユニットに対する前記駆動電圧として可変的な電圧を供給するための前記入力端子に接続されている２つの制御可能なスイッチと、
   前記制御可能なスイッチの第１のものを前記電磁コンバータユニットの部材において測定された電気信号及び閾値レベルに基づいて制御する、及び前記制御可能なスイッチの第２のものを前記２つの制御可能なスイッチのオン時間が独立な期間を有する値に設定された制御パラメータに基づいて制御するための制御ユニットと、
   を有する駆動装置において、
   前記閾値レベルは第１の閾値電圧であり、前記制御パラメータは第２の閾値電圧であり、２つの前記閾値電圧は異なる絶対値に設定されている、駆動装置。
2. 前記制御ユニットは、交互する前記制御可能なスイッチを切替え、前記電磁コンバータユニットに高電圧又は低電圧を供給するために、前記制御可能なスイッチの前記第１のものである上側の制御可能なスイッチは高電圧レベルに割り当てられ、前記制御可能なスイッチの前記第２のものである下側の制御可能なスイッチは低電圧レベルに割り当てられている、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記電磁コンバータユニットに結合されている結合部材と、第１の電圧を測定するために前記結合部材に接続されているフルブリッジ整流器持つ第１の測定回路と、第２の電圧を測定するために前記結合部材に接続されているハーフブリッジ整流器を持つ第２の測定回路とを含む測定装置を更に有する、請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記結合部材は、電磁コンバータユニットに結合されている巻線を有する、請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記電磁コンバータユニットは、前記負荷に前記出力電圧を供給するための第１及び第２の二次巻線並びに一次巻線を有し、前記第１の測定回路により測定される前記第１の電圧は、前記第１及び第２の二次巻線により供給される二次電圧の組合せに対応し、前記第２の測定回路により測定される前記第２の電圧は、前記第１の二次巻線により供給される二次出力電圧に対応している、請求項３又は４に記載の駆動装置。
6. 前記測定装置は、前記第1の電圧及び前記第２の電圧に基づいて前記第２の二次巻線により供給される第２の出力電圧を決定する、請求項５に記載の駆動装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の駆動装置であって、
   前記電磁コンバータユニットに接続されている単一の整流ユニットであって、前記負荷に対する前記出力電圧として半波整流された電圧を供給する前記整流ユニット、
   を有する駆動装置。
8. 前記整流ユニットは、前記負荷に給電するために前記負荷に前記出力電圧を供給するハーフブリッジ整流器ユニットである、請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記制御ユニットは、前記入力電圧に基づいて前記制御可能なスイッチの前記第２のものの前記オン時間期間を制御するための前記入力端子のうちの少なくとも１つに接続されている時間制御デバイスを有する、請求項３乃至８の何れか一項に記載の駆動装置。
10. 負荷を駆動する駆動方法であって、
    ２つの制御可能なスイッチによって電磁コンバータユニットに対する駆動電圧として可変的な電圧を供給するステップと、
    前記電磁コンバータユニットによって前記駆動電圧を前記負荷に給電するための出力電圧に変換するステップと、
    前記電磁コンバータユニットの部材において測定される電気信号及び閾値レベルに基づいて、前記制御可能なスイッチの第１のものが前記閾値レベルを通過する前記電気信号によってトリガされるように、前記制御可能なスイッチの前記第１のものを制御する、及び前記２つの制御可能なスイッチのオン時間が独立な期間を有する値に設定されている制御パラメータに基づいて前記制御可能なスイッチの第２のものを制御するステップであって、前記閾値レベルは第１の閾値電圧であり、前記制御パラメータは第２の閾値電圧であり、２つの前記閾値電圧は異なる絶対値に設定されている、
    を有する方法。

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