專利名稱：有源恒定功率供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源恒定功率供給裝置，尤其涉及一種即使不具備使電路的功率因數(shù)降低的平滑電路大容量電容器，也可以對(duì)各種強(qiáng)度及頻率的功率進(jìn)行整流并向負(fù)載供給恒定功率的有源恒定功率供給裝置。
背景技術(shù)：
在很多領(lǐng)域中，精密的供給電源控制是非常重要的。特別是，發(fā)光二極管(LED: Light Emitting Diode，以下稱作LED)等元件的電壓發(fā)生微量變化都會(huì)導(dǎo)致電流產(chǎn)生很大的改變，因此對(duì)更為精密的電流控制存在需求。其中，現(xiàn)有的技術(shù)如圖1的電路圖所示，從交流電源供給器10供給的交流電源，通過(guò)整流電路11及平滑電路Cd后轉(zhuǎn)變成直流電壓VD。，然后通過(guò)脈沖寬度控制器20向負(fù)載供給恒定電流。并且，在預(yù)設(shè)的輸入電壓下，開(kāi)關(guān)Q的導(dǎo)通，是在振蕩器21設(shè)置(kt) RS-觸發(fā)器 22時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器23驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)Q來(lái)進(jìn)行的；而開(kāi)關(guān)Q的斷開(kāi)，則在電流檢測(cè)電阻R中的電壓經(jīng)過(guò)前沿消隱器25 (LEB heading Edge Blanker)后向開(kāi)關(guān)斷開(kāi)判定器M供給時(shí)， 供給過(guò)電流而在電阻R上的電壓高于參考電壓ZD時(shí)，由開(kāi)關(guān)斷開(kāi)判定器M復(fù)位(Reset) RS-觸發(fā)器22來(lái)進(jìn)行。并且，依靠將電流能量變換為磁能的線圈L，流經(jīng)開(kāi)關(guān)Q的電流從開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通開(kāi)始就持續(xù)增加，在預(yù)設(shè)的輸入電壓下，如果開(kāi)關(guān)Q開(kāi)始導(dǎo)通，則需要設(shè)定電流檢測(cè)電阻R的值， 以使依靠判定器M來(lái)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Q。如果判定器M不工作，開(kāi)關(guān)Q將會(huì)在振蕩器21振蕩周期的80% 90%處被斷開(kāi)。但是，上述現(xiàn)有的電路中，通過(guò)開(kāi)關(guān)式功率供給(SMPS :Switching Mode Power Supply)方式來(lái)向負(fù)載12供給恒定功率，基于向負(fù)載12供給穩(wěn)定的電壓的目的，必須具備所述高電壓/大容量的平滑電路Cd電容器來(lái)使交流功率平滑化。因此，由于所述電容器，存在功率因數(shù)通常非常低直至0. 4 0. 5的問(wèn)題，當(dāng)為了克服該問(wèn)題并將功率因數(shù)改善至0.9的水準(zhǔn)時(shí)，存在必須具備專門(mén)的功率因數(shù)改善電路的問(wèn)題。并且，高電壓/大容量的平滑電路Cd電容器，除了其價(jià)格昂貴的問(wèn)題以外，還存在因?yàn)樵黾恿穗娐烦叽缍沟煤愣üβ使┙o模塊的尺寸也不得不隨之變大的問(wèn)題。加之，為了實(shí)現(xiàn)高電壓/大容量，所述平滑電路Cd電容器一般使用電解電容器，由于電解液組分隨著時(shí)間產(chǎn)生變化以及溫度上升，導(dǎo)致電解液氣化等情況，使得電源裝置的壽命通常被限制至兩年至三年。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明是為了解決前述問(wèn)題而提出的，目的在提供一種有源恒定功率供給裝置，其即使不具備會(huì)造成電路的功率因數(shù)過(guò)低以及壽命受限的平滑電路大容量電容器，也能對(duì)各種強(qiáng)度及頻率的功率進(jìn)行整流并向負(fù)載穩(wěn)定有效地供給恒定功率。(二)技術(shù)方案為此，本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，該向負(fù)載供給恒定功率的有源恒定功率供給裝置中，包括交流電源供給器，其供給交流電源；整流電路，其接收來(lái)自所述交流電源供給器的交流電源并對(duì)其進(jìn)行整流；驅(qū)動(dòng)線圈，其與接收來(lái)自所述整流電路的功率的負(fù)載串聯(lián)連接；功率開(kāi)關(guān)，其對(duì)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線圈及負(fù)載的電流進(jìn)行開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/ 斷開(kāi)操作；續(xù)流二極管，其兩端分別連接所述負(fù)載輸出端及輸入端來(lái)與所述負(fù)載并聯(lián)連接， 沿所述負(fù)載的輸出端朝向輸入端流動(dòng)電流的方向設(shè)置，所述功率開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的情況下，將所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流向所述負(fù)載進(jìn)行放電；脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，其連接所述功率開(kāi)關(guān)的柵極端，對(duì)所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行控制；斷開(kāi)判定器，其當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流在設(shè)計(jì)值以上時(shí)，生成斷開(kāi)信號(hào)，使所述功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；脈沖寬度控制器，其在向所述負(fù)載供給電源的過(guò)程中，將整流電壓一周期作為單位，測(cè)定從所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間開(kāi)始直到所述斷開(kāi)判定器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間為止的調(diào)節(jié)期間，求得最小調(diào)節(jié)期間并進(jìn)行存儲(chǔ)，在下一周期的電源供給開(kāi)始時(shí)，控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度使其與所述存儲(chǔ)的調(diào)節(jié)期間相一致。此時(shí)，優(yōu)選為，所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流為OA的時(shí)間作為開(kāi)始點(diǎn)，所述設(shè)計(jì)值處所述斷開(kāi)判定器的運(yùn)行時(shí)間作為結(jié)束點(diǎn)，所述脈沖寬度控制器將從所述開(kāi)始點(diǎn)開(kāi)始直至結(jié)束點(diǎn)為止的時(shí)間設(shè)定為所述調(diào)節(jié)期間。并且，優(yōu)選為，所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流為OA的時(shí)間作為開(kāi)始點(diǎn)，未達(dá)到所述設(shè)計(jì)值時(shí)所述脈沖寬度測(cè)定用判定器運(yùn)行的時(shí)間作為結(jié)束點(diǎn)，所述脈沖寬度控制器利用所述開(kāi)始點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn)來(lái)測(cè)定所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流的斜度，并根據(jù)所述電流的斜度設(shè)定所述調(diào)節(jié)期間。并且，優(yōu)選為，還包括與所述斷開(kāi)判定器并聯(lián)連接的輔助斷開(kāi)判定器，所述輔助斷開(kāi)判定器在所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流超過(guò)所述設(shè)計(jì)值的情況下生成所述斷開(kāi)信號(hào)。并且，優(yōu)選為，所述脈沖寬度控制器控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率(固定頻率方式)，以使得在所述驅(qū)動(dòng)線圈上所充的電流完全放電時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖。并且，優(yōu)選為，所述脈沖寬度控制器控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率(固定斷開(kāi)方式)，以使得在所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電之后，立刻生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖。并且，優(yōu)選為，在向所述負(fù)載可進(jìn)行供給的輸入電源中由最大值的輸入電源進(jìn)行供給的情況下，所述脈沖寬度控制器控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率，以使得在所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電后生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖(固定導(dǎo)通方式)。并且，優(yōu)選為，所述脈沖寬度控制器包括微處理器，其運(yùn)行所述調(diào)節(jié)期間的運(yùn)算； 計(jì)時(shí)器，其測(cè)定所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與所述斷開(kāi)判定器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間并提供給所述微處理器；存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)所述微處理器中運(yùn)算出的所述調(diào)節(jié)期間。并且，優(yōu)選為，所述脈沖寬度控制器還包括用于與外部進(jìn)行通信的通信部。并且，優(yōu)選為，通過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流流過(guò)的通道由兩條構(gòu)成，所述兩條通道中的一條與接地端子相連接，另一條與所述斷開(kāi)判定器相連接，使流入所述接地端子的電流比流入所述斷開(kāi)判定器的電流多，從而可以降低通過(guò)所述斷開(kāi)判定器所消耗的功率消耗。并且，優(yōu)選為，為了使所述負(fù)載分離為兩個(gè)以上并能夠分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述功率開(kāi)關(guān)在所述各個(gè)負(fù)載上連接兩個(gè)以上，所述各個(gè)功率開(kāi)關(guān)按照設(shè)定的時(shí)間差進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且，優(yōu)選為，還包括續(xù)流二極管，其通過(guò)兩端分別連接所述負(fù)載的輸出端與輸入端來(lái)與所述負(fù)載并聯(lián)連接，沿從所述負(fù)載的輸出端朝向所述負(fù)載輸入端流過(guò)的電流的方向設(shè)置，在所述功率開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)的情況下，將所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流向所述負(fù)載進(jìn)行放 H1^ ο并且，優(yōu)選為，所述整流電路的輸出端上設(shè)置有低通濾波器。并且，優(yōu)選為，所述低通濾波器由濾波線圈及濾波電容器構(gòu)成，所述濾波線圈的第一端子連接整流電路，所述濾波線圈的第二端子連接負(fù)載，所述濾波電容器的第一端子連接所述濾波線圈的第二端子，所述濾波電容器的第二端子接地，所述濾波電容器的容量為 IuF以下。并且，優(yōu)選為，所述脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器、所述斷開(kāi)判定器以及所述脈沖寬度控制器以一個(gè)封裝(lockage)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，優(yōu)選為，所述負(fù)載包括一個(gè)以上的發(fā)光二極管串(string)，所述各個(gè)發(fā)光二極管的串各自具備時(shí)間差并被供給恒定功率。(三)有益效果根據(jù)上述本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置，即使不具備使電路的功率因數(shù)降低以及壽命受限的平滑電路大容量電容器，也可以以恒定功率的方式向負(fù)載穩(wěn)定有效地供給各種強(qiáng)度及頻率的功率。


圖1為展示現(xiàn)有的恒定功率供給裝置的電路圖。圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想的電路圖(用于檢查線圈的特性)。圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想的狀態(tài)圖(檢查線圈特性后的結(jié)果曲線圖)。圖4為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想的表(檢查線圈特性后的結(jié)果表)。圖5為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想中固定頻率驅(qū)動(dòng)方法的示意圖。圖6為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想中固定斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)方法的示意圖。圖7為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想中固定導(dǎo)通式驅(qū)動(dòng)方法的示意圖。圖8為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本思想中輸入電源的平滑狀態(tài)的狀態(tài)圖。圖9為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的第一實(shí)施例的電路圖。圖10為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第一波形圖。
圖11為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第二波形圖,O
圖12為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第三波形圖,O
圖13及圖14為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第四波形圖。
圖15及圖16為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第五波形圖。
圖17為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的第六波形圖,O
圖18為展示本發(fā)明的有源恒定功率驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)驗(yàn)例的第一表。
圖19為展示本發(fā)明的有源恒定功率驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)驗(yàn)例的第二表。
圖20為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的第二實(shí)施例的電路圖。
圖21為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的第三實(shí)施例的電路圖。
圖22為展示本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的第四實(shí)施例的電路圖。
圖23為展示本發(fā)明的有源恒定功率驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)驗(yàn)例的第三表。
圖24為展示本發(fā)明的有源恒定功率驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)驗(yàn)例的第四表。
圖25為展示本發(fā)明的有源恒定功率驅(qū)動(dòng)裝置的計(jì)算例的表。
圖26為展示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成元件的示意圖。
圖27為利用圖26所圖示的半導(dǎo)體集成元件來(lái)構(gòu)成實(shí)際應(yīng)用電路的第--例。
圖28為利用圖26所圖示的半導(dǎo)體集成元件來(lái)構(gòu)成實(shí)際應(yīng)用電路的第二例。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，下述內(nèi)容中，在對(duì)本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明之前， 首先對(duì)即使不具備上述平滑電容器也能夠供給恒定功率的本發(fā)明的基本特性進(jìn)行說(shuō)明。圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置的基本特性的電路圖。圖3至圖 8為展示本發(fā)明的恒定功率供給裝置的基本特性的實(shí)驗(yàn)例。參照?qǐng)D2至圖8，本發(fā)明的基本特性在于，如下述更為詳細(xì)的說(shuō)明，向負(fù)載1 供給功率的期間，即驅(qū)動(dòng)脈沖為高(High)脈沖的區(qū)間，相關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度被調(diào)節(jié)為小于預(yù)設(shè)長(zhǎng)度(即，時(shí)間)以穩(wěn)定進(jìn)行供給。并且，如果將驅(qū)動(dòng)線圈La中充電的磁能的大小控制為與從電源供給器Vvak供給的電壓的大小無(wú)關(guān)地維持一定，該充電電流的放電斜度特性也會(huì)相同，并且，與從電源供給器 Vvak供給的電壓的大小無(wú)關(guān)，放電時(shí)間會(huì)根據(jù)驅(qū)動(dòng)線圈La的容量呈線性變化，因此可以對(duì)放電特性進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而可以對(duì)全部包括驅(qū)動(dòng)脈沖的高(High)脈沖區(qū)間及低(Low)脈沖區(qū)間的驅(qū)動(dòng)脈沖的周期(或者頻率)進(jìn)行準(zhǔn)確控制。以下，對(duì)本發(fā)明的恒定功率供給裝置的基本特性的測(cè)定電路及方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，包括可變電源VVAK(電源供給器)；連接所述可變電源Vvak輸出端的整流電路11 ；連接所述整流電路11輸出端的負(fù)載12a(比如LED串)；連接所述負(fù)載1 輸出端的驅(qū)動(dòng)線圈La ；與所述負(fù)載1 并聯(lián)連接并用于對(duì)流向所述負(fù)載1 側(cè)的電流進(jìn)行續(xù)流的續(xù)流二極管Da ；連接所述驅(qū)動(dòng)線圈La的輸出端并使通過(guò)所述負(fù)載1 及驅(qū)動(dòng)線圈 La的電流流過(guò)的功率開(kāi)關(guān)Qa ；以及連接所述功率開(kāi)關(guān)Qa的柵極端并生成驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)控制所述功率開(kāi)關(guān)Qa的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/斷開(kāi)的函數(shù)發(fā)生器21a。
因此，功率開(kāi)關(guān)Qa導(dǎo)通時(shí)，可變電源Vvak提供的電流通過(guò)整流電路11、負(fù)載12a、 驅(qū)動(dòng)線圈La以及功率開(kāi)關(guān)Qa來(lái)向地流動(dòng)，該過(guò)程中驅(qū)動(dòng)線圈La充電。反之，功率開(kāi)關(guān)Qa 斷開(kāi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈La中所充的能量可以通過(guò)續(xù)流二極管Da來(lái)向負(fù)載1 放電。此處，基本特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，負(fù)載12a為20個(gè)LED串(String)并聯(lián)連接，使用正向的導(dǎo)通電壓50. 3VQ0mA)，驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH，可變電源Vvak為370V，函數(shù)發(fā)生器21a 設(shè)定為IKHz。并且，函數(shù)發(fā)生器21a的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度為從0至25us逐漸增加，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)Qa的瞬時(shí)電流最大值達(dá)到1. 2A時(shí)，測(cè)定此時(shí)的功率開(kāi)關(guān)Qa的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度以及對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈La 所充的能量放電結(jié)束的時(shí)間并進(jìn)行記錄。并且，直流輸入電壓Vvak為250V、170V以及IlOV 時(shí)也進(jìn)行對(duì)應(yīng)的測(cè)定。更進(jìn)一步地，將驅(qū)動(dòng)線圈La變?yōu)?00uH、500uH以及600uH后，依照同樣的方法進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果部分展示于圖3及圖4中。圖3是驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH的情況下所展示的曲線圖，驅(qū)動(dòng)線圈La上流經(jīng)的電流值增加的區(qū)間對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)線圈La上的充電能量期間，而減少的區(qū)間則為放電期間。曲線圖的主要特征在于，第一，與通過(guò)整流電路11向負(fù)載1 提供的電壓(以下， 稱作‘輸入電壓’)的大小無(wú)關(guān)，驅(qū)動(dòng)線圈La的放電期間相同，這是因?yàn)榫€圈La的感應(yīng)系數(shù)相同使得放電斜度相同，與輸入電壓的大小無(wú)關(guān)，功率開(kāi)關(guān)Qa的瞬時(shí)電流為1. 2A的時(shí)刻時(shí)，功率開(kāi)關(guān)Qa斷開(kāi)且驅(qū)動(dòng)線圈La開(kāi)始進(jìn)行放電。第二，存在下述的線性關(guān)系，如果在0. 6A 處斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)Qa (標(biāo)記‘AA’)的話，則其功率開(kāi)關(guān)Qa的導(dǎo)通期間為作為對(duì)比的1. 2A (標(biāo)記‘170-T’ )情況的1/2，而驅(qū)動(dòng)線圈La中充放電的電流為1/4。更進(jìn)一步地，關(guān)于圖4中的放電時(shí)間示意圖，與輸入電壓無(wú)關(guān)，放電時(shí)間相同，即驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH時(shí)，全部輸入電壓處的放電時(shí)間約為7us，驅(qū)動(dòng)線圈La為600uH時(shí)，放電時(shí)間約為14us的水平。因此，圖4中的各個(gè)數(shù)值是以輸入電壓370V為參考來(lái)規(guī)定的，根據(jù)在黃色底色上以斜體表示的內(nèi)容可以看出，與輸入電壓無(wú)關(guān)，對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈La容量，放電時(shí)間均基本相同，這表示圖2的電路是可以進(jìn)行預(yù)測(cè)的系統(tǒng)。比如，輸入電壓為370V時(shí)，為了預(yù)測(cè)驅(qū)動(dòng)線圈La為450uH時(shí)的充電及放電時(shí)間，使用圖4中所示的300uH及600uH的值來(lái)進(jìn)行計(jì)算的話，可以得知充電時(shí)間為 (1. 14+2. 27)/2，放電時(shí)間為(8. 55+16. 5)/2。另一方面，為了在施加到驅(qū)動(dòng)線圈La上的電壓增加至兩倍的同時(shí)仍向負(fù)載供給相同的電流，將功率開(kāi)關(guān)Qa的導(dǎo)通時(shí)間減少一半。比如在圖4中，輸入電壓為IlOV時(shí)， 驅(qū)動(dòng)線圈La上大概施加有60V，輸入電壓為170V時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈La上大概施加有120V。此時(shí)對(duì)功率開(kāi)關(guān)Qa的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行比較的話，驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH時(shí)，為6. 05 (110V)對(duì) 2. 99 (170V)，并且，驅(qū)動(dòng)線圈La為600uH時(shí)，則為12. 3 (110V)對(duì)6. 03 (170V)，確定為各自均為兩倍左右的差別。當(dāng)然，該線性關(guān)系即使在因作為負(fù)載12a的LED串聯(lián)串的個(gè)數(shù)改變而導(dǎo)致該負(fù)載12a的兩端電壓變化的情況下也同樣可以適用。下面，使用所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)可適用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明?？蛇m用于本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)方法中，如后述的內(nèi)容，有固定頻率方式、固定斷開(kāi)期間方式以及固定導(dǎo)通期間方式。(驅(qū)動(dòng)方式1)-固定頻率方式
圖5為展示圖2中驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH時(shí)，輸入電壓為250V及370V的情況，在所述兩個(gè)電壓下分別將驅(qū)動(dòng)線圈La上流過(guò)的電流標(biāo)示為標(biāo)記‘250-A’及‘370-A’。此處，以比驅(qū)動(dòng)線圈La完全放電后的8. 98us更長(zhǎng)的周期來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Qa的情況(不連續(xù)電流模式，DCM discontinuous Current Mode)下，計(jì)算兩個(gè)電壓之間的電流變動(dòng)的話，可知為8. 98/8. 55X100 = 5. 0 %，相對(duì)較小。因此，功率開(kāi)關(guān)Qa的驅(qū)動(dòng)周期長(zhǎng)于8. 98us,功率開(kāi)關(guān)Qa的瞬時(shí)電流為1. 2A時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的話，可以使所述兩個(gè)電壓之間的電流偏差達(dá)到5. 0 %以下。但是，圖2的電路結(jié)構(gòu)中，顯而易見(jiàn)地，線圈La的電流與負(fù)載12a的電流相同。輸入電壓的范圍如圖3所示非常大的情況下，優(yōu)選為將輸入電壓分為多個(gè)(兩個(gè)以上)區(qū)間，以適應(yīng)于各個(gè)區(qū)間的固定頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。即，輸入電壓高的區(qū)間以比低的區(qū)間高的固定頻率來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，將圖3中的電壓(110V 370V)以驅(qū)動(dòng)頻率(驅(qū)動(dòng)周期9us 13us)為基準(zhǔn)分為多個(gè)區(qū)間的話，將驅(qū)動(dòng)周期按照為其前一周期的1.1倍的驅(qū)動(dòng)周期來(lái)進(jìn)行劃分， 即，可以按照9. Ous,9. 9us、10. 9us、12. Ous及13. 2us的區(qū)間來(lái)進(jìn)行劃分的方法，本實(shí)施例中，顯而易見(jiàn)地，負(fù)載電流偏差在約10%以下。(驅(qū)動(dòng)方式2)_固定斷開(kāi)期間方式(固定放電期間方式)圖6為展示圖2中驅(qū)動(dòng)線圈La為300uH時(shí)，輸入電壓為IlOV及170V的情況，在所述兩個(gè)電壓下將驅(qū)動(dòng)線圈La上流過(guò)的電流分別標(biāo)示為標(biāo)記‘110-B’及‘170-B’。此處，計(jì)算兩個(gè)電壓之間的電流變動(dòng)的話，為12.97/10.05X100 =四.055%，可知該電流變動(dòng)用于所述固定頻率方式是較大的。因此，在這樣的情況下，優(yōu)選為著眼于驅(qū)動(dòng)線圈La的放電時(shí)間及斜度相同，在各個(gè)電壓下的驅(qū)動(dòng)線圈La放電結(jié)束的同時(shí)(即，各自10. 05us及12. 97us處)，就開(kāi)始下一開(kāi)關(guān)循環(huán)的固定斷開(kāi)期間驅(qū)動(dòng)方式。該情況下，兩個(gè)電壓間的電流偏差理論上為0。另一方面，輸入電壓低的話，驅(qū)動(dòng)線圈La充電至預(yù)設(shè)值的時(shí)間長(zhǎng)，因此驅(qū)動(dòng)頻率低，與之相反，輸入電壓高的話，驅(qū)動(dòng)頻率當(dāng)然也會(huì)變高。(驅(qū)動(dòng)方式；3)_固定導(dǎo)通期間方式(固定充電期間方式)圖7為展示圖2中驅(qū)動(dòng)線圈La為600uH時(shí)，輸入電壓為250V及370V的情況，在所述兩個(gè)電壓下將驅(qū)動(dòng)線圈La上流過(guò)的電流分別標(biāo)示為標(biāo)記‘250-B’及‘370-B’。首先，將功率開(kāi)關(guān)Qa的導(dǎo)通時(shí)間(即，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度)與輸入電壓的水平無(wú)關(guān)地固定為3. 61us。這樣的話，輸入電壓為250V的情況(負(fù)載電壓50V，線圈電壓200V)下，功率開(kāi)關(guān) Qa的導(dǎo)通開(kāi)始之后，通過(guò)該功率開(kāi)關(guān)Qa與驅(qū)動(dòng)線圈La流動(dòng)的電流250-B從0開(kāi)始持續(xù)增加。開(kāi)關(guān)Qa斷開(kāi)的時(shí)間點(diǎn)3. 61us時(shí)達(dá)到1. 2A。并且，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，驅(qū)動(dòng)線圈La中所充的電流(標(biāo)記‘250-B’ )通過(guò)續(xù)流二極管 Da放電，放電結(jié)束時(shí)刻為17. 50us，所述放電結(jié)束時(shí)刻之后立刻開(kāi)始下一開(kāi)關(guān)循環(huán)。此時(shí)，計(jì)算電流波形250-B的面積的話為1. 2AX 17. 50us/2 = 10. 50A_us。另一方面，當(dāng)輸入為370V的情況下(負(fù)載電壓50V，線圈電壓320V)，驅(qū)動(dòng)線圈La 中所充的電流(標(biāo)記‘370-B’ )在所述輸入電壓相對(duì)250V的情況達(dá)到1. 6倍(320/200 = 1.60)的1.92A時(shí)，功率開(kāi)關(guān)Qa被斷開(kāi)。
并且，驅(qū)動(dòng)線圈La中所充的電流以與250V的情況相同的斜度放電，且放電結(jié)束時(shí)刻為 25. 83us。此時(shí)，計(jì)算電流波形370-B的面積的話為1. 92AX25. 83us/2 = 24. 80A_us，因此可知，與輸入電壓為250V的情況相比，電流以2. 362倍供給至負(fù)載12a。因此，可以得知，下一開(kāi)關(guān)循環(huán)在輸入電壓250V時(shí)的放電結(jié)束時(shí)刻17. 50us的 2. 362倍即41. 33us時(shí)開(kāi)始的話，電流可以以與輸入電壓為250V的情況相同的值來(lái)供給負(fù)載 12a。另一方面，代表輸入電壓的功率開(kāi)關(guān)Qa的電流斜度，可以通過(guò)測(cè)定電流通過(guò)設(shè)計(jì)值以下的設(shè)定值(即，圖7中的1A)的時(shí)刻來(lái)得知，下一開(kāi)關(guān)循環(huán)開(kāi)始的時(shí)間可以根據(jù)所述測(cè)定值來(lái)輕松計(jì)算出來(lái)。當(dāng)然，該情況下的驅(qū)動(dòng)頻率，在輸入電壓高時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)線圈La中所充的能量多從而放電時(shí)間長(zhǎng)，所以驅(qū)動(dòng)頻率相對(duì)較低，而當(dāng)輸入電壓低時(shí)，則很顯然地會(huì)變高。另一方面，通過(guò)上述驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置時(shí)，負(fù)載12a 上供給的瞬時(shí)最大電流值在輸入電壓的各個(gè)周期中基本維持一定，即使沒(méi)有平滑電容器， 也可以穩(wěn)定地供給恒定功率，其相關(guān)狀態(tài)在圖8中得以展示。圖8中展示的驅(qū)動(dòng)線圈La上流過(guò)的電流包絡(luò)線(envelope)中，中間位置的深色的包絡(luò)線501展示出了適當(dāng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的狀態(tài)的包絡(luò)線。與交流輸入電壓的大小無(wú)關(guān)，本發(fā)明的電路依靠上述驅(qū)動(dòng)方法中的任一種來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)都可以實(shí)現(xiàn)所述包絡(luò)線 (envelope) 一直為穩(wěn)定的大小。(實(shí)施例1)以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖9為展示本發(fā)明第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置的電路示意圖。通過(guò)圖9可知，本發(fā)明第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置，包括交流電源供給器50、整流電路51、低通濾波器Lut及Cut、負(fù)載52、驅(qū)動(dòng)線圈Li、續(xù)流二極管D1、功率開(kāi)關(guān) Q1、電阻R1、斷開(kāi)判定器80、驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101、觸發(fā)器93、邏輯與門(mén)91以及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器 92。所述斷開(kāi)判定器80包括前沿消隱器81 (LEB =Leading Edge Blanker)、生成參考電壓的穩(wěn)壓二極管ZD1、比較器82以及脈沖寬度控制器(未圖示)。此處，交流電源供給器50的輸出端連接整流電路51來(lái)對(duì)交流電源進(jìn)行整流，整流電路51的輸出端處設(shè)置由濾波線圈Lut及濾波電容器Cut構(gòu)成的低通濾波器，來(lái)消除電源電流的高頻分量。并且，低通濾波器的輸出端連接LED串等負(fù)載52，接收供給的電源(以下，稱作‘輸入電源’)，負(fù)載52的輸出端串聯(lián)連接驅(qū)動(dòng)線圈Li。并且，負(fù)載52上并列連接續(xù)流二極管 D1，沿朝向負(fù)載52的輸入端輸入續(xù)流的方向進(jìn)行連接。并且，驅(qū)動(dòng)線圈Ll的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)Q1，通過(guò)負(fù)載52及驅(qū)動(dòng)線圈Ll的電流經(jīng)過(guò)功率開(kāi)關(guān)Ql流動(dòng)，功率開(kāi)關(guān)Ql的輸出端連接電阻R1。并且，功率開(kāi)關(guān)Ql的輸出端連接斷開(kāi)判定器80，斷開(kāi)判定器80的比較器82中的正相輸入端(+)連接前沿消隱器81，該前沿消隱器81去除通過(guò)功率開(kāi)關(guān)Ql流動(dòng)的電流的峰值電壓，反相輸入端端(_)則連接穩(wěn)壓二極管ZD1。并且，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101為了能夠控制功率開(kāi)關(guān)Ql的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，通過(guò)邏輯與門(mén)
1091及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器92來(lái)連接所述功率開(kāi)關(guān)Ql的柵極端，此時(shí)邏輯與門(mén)91的一側(cè)輸入端連接觸發(fā)器93，觸發(fā)器93的復(fù)位端Rst連接所述斷開(kāi)判定器80的輸出端。更進(jìn)一步地，如上所述，為了能夠調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度及周期，斷開(kāi)判定器80的輸出端也與驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101相連接。另一方面，將上述本發(fā)明第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置以上述固定頻率方式驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的話，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101生成固定頻率/固定脈沖寬度的數(shù)字驅(qū)動(dòng)脈沖的話，脈沖的上升邊緣(Rising edge)處D-觸發(fā)器93的輸出為高(High)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖與觸發(fā)器93的輸出全部為高的話，該期間內(nèi)邏輯與門(mén)91的輸出也為高，從而功率開(kāi)關(guān)Ql通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器92導(dǎo)通(即，開(kāi)關(guān)On)。反之，功率開(kāi)關(guān)Ql的斷開(kāi)，驅(qū)動(dòng)脈沖從高降至低(Low)，或者觸發(fā)器93由斷開(kāi)判定器80復(fù)位(Reset)后其輸出為低，依據(jù)其中首先達(dá)到低的結(jié)果來(lái)操作。并且，功率開(kāi)關(guān)Ql導(dǎo)通時(shí)，交流電源供給器50提供的交流電流通過(guò)整流電路51、 低通濾波器、負(fù)載52、線圈Li、開(kāi)關(guān)Ql及電阻Rl來(lái)向地流動(dòng)的過(guò)程中，作為充電元件的所述線圈Ll充電磁能。并且，開(kāi)關(guān)Ql斷開(kāi)時(shí)，線圈內(nèi)所充的磁能通過(guò)續(xù)流二極管Dl向負(fù)載 52放電。此處，功率開(kāi)關(guān)Ql依靠脈沖來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由于開(kāi)關(guān)電流依靠驅(qū)動(dòng)線圈Ll持續(xù)地增加的狀態(tài)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)一次，必然會(huì)使電流以數(shù)倍(以下稱之為“電流倍數(shù)”，本發(fā)明中基于方便將電流倍數(shù)設(shè)定為兩倍)于設(shè)計(jì)電流的程度流動(dòng)。并且，在負(fù)載52為一般電阻負(fù)載52的情況下，最大瞬時(shí)電流通過(guò)將預(yù)設(shè)電流乘以 1.414后再乘以所述電流倍數(shù)來(lái)得到，負(fù)載52為L(zhǎng)ED (Light Emitting Diode)的情況下，由于正向?qū)妷篤f以下時(shí)電流幾乎不流動(dòng)，因此最大瞬時(shí)電流較之所述電阻負(fù)載52時(shí)略
微高一些。因此，用于電流檢測(cè)的所述電阻Rl的值，通過(guò)將加在穩(wěn)壓二極管ZDl上的斷開(kāi)判定器80的參考電壓值(或，設(shè)計(jì)電壓值)除以設(shè)計(jì)最大瞬時(shí)電流來(lái)獲得。功率開(kāi)關(guān)Ql開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)，功率開(kāi)關(guān)Ql及電阻Rl上流動(dòng)的電流依靠驅(qū)動(dòng)線圈Ll 持續(xù)地增加過(guò)程中，(1)驅(qū)動(dòng)脈沖，或( 達(dá)到設(shè)計(jì)最大瞬時(shí)電流時(shí)斷開(kāi)判定器80運(yùn)行，從而斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)Q1。這樣，脈沖寬度控制器(未圖示)測(cè)定輸入電壓一周期(IT)內(nèi)斷開(kāi)判定器80的運(yùn)行次數(shù)以及最小運(yùn)行期間(即，最短開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間)，從下一輸入電壓一周期(即，第二周期，2T)開(kāi)始，根據(jù)所述測(cè)定的最短開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間來(lái)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101中生成驅(qū)動(dòng)脈沖。S卩，電流值從為0的零點(diǎn)(或，接近零點(diǎn)的附近)處開(kāi)始慢慢地增加，達(dá)到斷開(kāi)判定器80運(yùn)行的設(shè)計(jì)值時(shí)功率開(kāi)關(guān)Ql斷開(kāi)，將其定為控制下一周期驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的調(diào)節(jié)期間，從而使得即使沒(méi)有現(xiàn)有的大容量平滑電容器也能夠穩(wěn)定提供恒定功率。為此，脈沖寬度控制器(未圖示)包括執(zhí)行所述調(diào)節(jié)期間的運(yùn)算的微處理器；用于測(cè)定所述開(kāi)始點(diǎn)(零點(diǎn))及結(jié)束點(diǎn)(設(shè)計(jì)值)并提供給微處理器的計(jì)時(shí)器；以及存儲(chǔ)微處理器內(nèi)運(yùn)算的調(diào)節(jié)期間的存儲(chǔ)器。優(yōu)選地，還包括用于與外部進(jìn)行通信的通信部，從而可以向外部通知其結(jié)果或者根據(jù)外部的命令來(lái)控制調(diào)節(jié)期間等。另一方面，如上所述，如果在適當(dāng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度之后，沒(méi)有發(fā)生輸入電壓的變化的話，理想情況下，在接下來(lái)的輸入一周期(即，第三周期之后，3T)內(nèi)斷開(kāi)判定器80僅運(yùn)行一次。這表示在輸入電壓一周期內(nèi)，功率開(kāi)關(guān)Ql以固定頻率/固定脈沖寬度來(lái)運(yùn)行，根據(jù)圖10中示意示出的輸入電壓一周期內(nèi)的功率開(kāi)關(guān)Ql及線圈Ll的電流波形，可以明確知道。但是，輸入電壓高的情況與輸入電壓低的情況相比，充電電流斜度更大，并且與輸入電壓電平無(wú)關(guān)，放電期間相同。反之，如果在適當(dāng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度之后，輸入電壓變高的話，斷開(kāi)判定器80運(yùn)行多次，這樣的情況下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101根據(jù)由脈沖寬度控制器測(cè)定的全部開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間中最短的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間來(lái)調(diào)節(jié)下一周期的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度。但是，如果導(dǎo)通期間測(cè)定值的分離度過(guò)低使得無(wú)法使用的話，與斷開(kāi)判定器80的運(yùn)行次數(shù)成比例地降低驅(qū)動(dòng)脈沖寬度并在下一周期中調(diào)節(jié)。該情況下的電流波形示意性圖示于圖11中。更進(jìn)一步地，輸入電壓變低的話，斷開(kāi)判定器80運(yùn)行0次，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器101以最小單位擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)脈沖寬度(即，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng))并提供至下一輸入周期中，該情況下的電流波形示意性圖示于圖12中。另一方面，上面的說(shuō)明中省略了的圖13及圖14為展示根據(jù)上述固定斷開(kāi)期間方式驅(qū)動(dòng)圖9的電路的結(jié)果的示意圖。圖15及圖16為展示根據(jù)上述固定導(dǎo)通期間方式驅(qū)動(dòng)圖9的電路的結(jié)果的示意圖，且根據(jù)固定斷開(kāi)期間方式及固定導(dǎo)通期間方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)也可以獲得如上述的相同的結(jié)果。(實(shí)驗(yàn)例1)下面，對(duì)通過(guò)圖9的電路進(jìn)行說(shuō)明的本發(fā)明第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。用電腦對(duì)圖9的電路進(jìn)行仿真試驗(yàn)(序列號(hào)A(^9)的結(jié)果波形如圖17所示。此處，負(fù)載52使用LED串(Mring)，流動(dòng)20mA的情況下，LED串兩端電壓為50. 3V，并聯(lián)連接 40個(gè)所述LED串，各個(gè)LED串上串聯(lián)連接10歐姆的負(fù)載電阻。交流輸入電壓為220VAC的80. 4%的176. 9VAC，整流最大電壓為250V，電源頻率為50Hz，濾波線圈Lut為2mH，濾波電容器Cut為0. 3uF,驅(qū)動(dòng)線圈Ll為320uH，驅(qū)動(dòng)頻率為 50KHz，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度為3. 8uS,并且為了消除開(kāi)關(guān)噪音而在負(fù)載52兩端追加設(shè)置用于消除噪音的40nF的電容器。仿真試驗(yàn)的目的在于，在輸入電壓一周期中以3. Sus的固定脈沖寬度來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Ql時(shí)，檢測(cè)功率因數(shù)、電流諧波含量以及負(fù)載52的電流，而不是過(guò)電流(沖擊電流)試驗(yàn)。因此，電阻Rl選定為0. 01歐姆，在該條件下開(kāi)關(guān)斷開(kāi)判定器80連一次都不運(yùn)行。圖17中，較之輸入電壓301，交流電源供給器50的電源電流302快4. 6度，電源電流302的最大瞬時(shí)電流值為245mA，各個(gè)LED有效電流303在20ms點(diǎn)處為20. 6mA。并且， 負(fù)載52的兩端電壓304從IOms到20ms的區(qū)間內(nèi)為最低41. 6V到最大54. 2V。并且，濾波線圈Lut兩端電壓305大部分處于+7V _7V之間，并且在9. 2ms處出現(xiàn)五次較大的高電壓，其中最大值為36V。并且，仔細(xì)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)線圈Ll的電流波形306、306d與功率開(kāi)關(guān)Ql的電流波形307、307d的結(jié)果，其最大值為2. 38A，驅(qū)動(dòng)線圈Ll所充的電流在下一開(kāi)關(guān)循環(huán)開(kāi)始之前就完全放電。圖18中，對(duì)交流電源供給器50的電流頻率成分進(jìn)行分析(快速傅里葉變換，F(xiàn)FT Fast Fourier Transform，以下稱之為FFT)直至第40次諧波，展示出其結(jié)果中的總的諧波失真(THD:Total Harmonic Distortion，以下稱之為T(mén)HD)、第一諧波相位角(以下稱之為第一相位角)、通過(guò)THD及第一相位角計(jì)算出來(lái)的功率因數(shù)以及在20ms處測(cè)定的各個(gè)LED 有效電流。此處，查看序列號(hào)的結(jié)果的話，功率因數(shù)為非常高的0.989，THD為12.4%， 且第一相位角為175. 4度。此處，改變電流測(cè)定端子的話，相位角為4.6度。負(fù)載52功率為 41. 4 瓦特(20. 6mA X 50. 3VX40LED 串)。并且，圖18的仿真試驗(yàn)A016，在所述仿真試驗(yàn)條件下將輸入電壓變更至 220VAC的118. 9%水準(zhǔn)，為了使功率開(kāi)關(guān)Ql的瞬時(shí)最大電流值與相同，在2. 4us處驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q1，從而各個(gè)LED電流為20. 5mA，功率因數(shù)同樣高達(dá)0. 975。但是，交流電源供給器50的瞬時(shí)最大電流值為167mA，這低于試驗(yàn)結(jié)果的 M5mA。這是因?yàn)殡娫措妷旱脑黾硬糠衷诮?jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈Ll充電后被供給到負(fù)載52上，從而電源電流變低。并且，供給功率及負(fù)載52功率不變。概括所述兩個(gè)仿真試驗(yàn)的話，本發(fā)明的電源電壓在大約80%到120%水準(zhǔn)內(nèi)變動(dòng)的話，各個(gè)LED電流變動(dòng)均在2%以下，從而非常穩(wěn)定。并且，功率因數(shù)相當(dāng)高，達(dá)到了 0.97 以上。并且，由于THD為15%以下，使得電源電流波形失真很小。更進(jìn)一步地，電源電壓與電流的相位差非常小，在11度以下。另一方面，圖18的仿真試驗(yàn)BOM及B025中，交流電源供給器50的電源電壓各自為100VAC的77. 8%以及120. 2%的水準(zhǔn)，其仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。負(fù)載52的兩端電壓為24. 2V，驅(qū)動(dòng)線圈Ll為168uH，濾波線圈Lut及濾波電容器Cut使用與標(biāo)準(zhǔn)相同的2mH及 0. IuF0各個(gè)LED電流分別為20. 14mA及20. 45mA,其變化為1. 。功率因數(shù)為0. 99以上。并且，所述仿真試驗(yàn)結(jié)果的電源電流諧波含量以及IEC 61000-3-2 class C規(guī)范 (以下稱之為Class C規(guī)范)如圖19所示。所述仿真試驗(yàn)A016、A029、B024及B025的結(jié)果均滿足Class C規(guī)范。圖9中，簡(jiǎn)單地計(jì)算最大電源效率的話，第一，濾波線圈Lut、濾波電容器Cut及驅(qū)動(dòng)線圈Ll上充電后又放出電流，因此理想情況下，不存在功率損耗。第二，整流二極管上施加有有效的IV，LED串上串聯(lián)連接的10歐姆上施加有有效的0. 2V，功率開(kāi)關(guān)Ql上施加有有效的0. 05V(0. 2VX最大占空比0. 5 X鋸齒波0. 5)，用于檢測(cè)的電阻Rl上施加有有效的0. 25V(lV/4)，總共消耗1. 5V。負(fù)載52兩端電壓為50. 3V 的情況下效率為97. 0%，并且負(fù)載52兩端電壓在24. 2V的情況下，效率為93. 8%。因此，用于檢測(cè)的電阻Rl上施加的電壓降低至0. 25V，消耗電壓為1. 31V的話，此時(shí)最大效率分別為97. 4%及94. 6%。另一方面，仿真試驗(yàn)A016及中，濾波電容器Cut的容量為IuF以下，并使用可靠性好的薄膜電容器來(lái)代替普通的平滑電容器中使用的電解電容器，從而電源裝置的可靠性及壽命得到延長(zhǎng)。并且，負(fù)載52兩端插入用于消除噪音的40nF電容器，此外，還可以根據(jù)需要，使所述用于消除噪音的電容器的容量高的話，電流會(huì)更加平滑地供給給負(fù)載52。以上對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例中由于不具備后述的測(cè)定功率開(kāi)關(guān)Ql電流的斜度的電路，因此最適合采用固定頻率方式。并且，本實(shí)施例中，由于無(wú)需高價(jià)且塊頭大的高電壓/大容量的平滑電容器，因此能夠提供能延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、提高價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力、物理尺寸小的電源裝置及LED燈等。(實(shí)施例2)下面，參照附圖20，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明第二實(shí)施例，斷開(kāi)判定器80作為僅在如雷電等沖擊電流流動(dòng)的情況下運(yùn)行的輔助斷開(kāi)判定器使用，正常輸入電壓時(shí)并不運(yùn)行，即在輸入電壓一周期內(nèi)，功率開(kāi)關(guān)Q2 始終維持為導(dǎo)通期間，并構(gòu)成有專門(mén)的用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的斜度測(cè)定電路。并且，這樣的本發(fā)明的第二實(shí)施例中，上述三種驅(qū)動(dòng)方式全部適合于應(yīng)用。即，本發(fā)明第二實(shí)施例中進(jìn)一步包括由斜度測(cè)定用比較器119構(gòu)成的斜度測(cè)定電路，所述斜度測(cè)定用比較器119的正相輸入端仍然接收來(lái)自所述斷開(kāi)判定器80的比較器的正相輸入端上輸入的電壓，且其反相輸入端連接穩(wěn)壓二極管ZD12。斷開(kāi)判定器80僅在異常電壓流入時(shí)運(yùn)作。并且，區(qū)別在于，在比較器82的正相輸入端上連接的穩(wěn)壓二極管ZDll上施加超過(guò)了設(shè)計(jì)值(比如1V)的電壓(比如1. IV)，斜度測(cè)定用比較器119的反相輸入端上連接的穩(wěn)壓二極管ZD12上施加小于設(shè)計(jì)值(比如:1V)的電壓(比如0. 5V)。由此，本發(fā)明的第二實(shí)施例中，首先，為了使斷開(kāi)判定器80在比設(shè)計(jì)電流高的電流下運(yùn)行，而設(shè)定穩(wěn)壓二極管ZDll的參考電壓，為了使斜度測(cè)定用比較器119在功率開(kāi)關(guān)Q2上流動(dòng)的瞬時(shí)電流在設(shè)計(jì)最大值以下運(yùn)行，而設(shè)定穩(wěn)壓二極管ZD12的參考電壓。此時(shí)，根據(jù)圖20中的一個(gè)例子，與前述相同，所述參考電壓按照斜度測(cè)定用比較器119為 0. 5V ( S卩，設(shè)計(jì)最大電流的50 %水平下運(yùn)行)，斷開(kāi)判定器80為1. IV ( S卩，110 %下運(yùn)行)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。下面，對(duì)于固定頻率方式及固定斷開(kāi)期間方式相關(guān)優(yōu)選的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401的操作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，固定的輸入電壓下，根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度，查看各個(gè)驅(qū)動(dòng)方式下的驅(qū)動(dòng)線圈Ll 的電流波形的話，固定頻率方式如通過(guò)圖10至圖12所確定的情況，產(chǎn)生了斜度調(diào)整用判定器119運(yùn)行次數(shù)503增加或者減少的區(qū)間。并且，固定斷開(kāi)期間方式在圖13及圖14中得到確定，而固定導(dǎo)通期間方式在圖15及圖16中得到確認(rèn)。此時(shí)，固定頻率方式，在輸入電壓的第一周期期間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401以最小脈沖寬度驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2的同時(shí)，斜度測(cè)定用比較器119(以下，根據(jù)判定器的使用用途也稱之為“脈沖寬度調(diào)整用判定器”)的運(yùn)行期間內(nèi)求得最小運(yùn)行時(shí)間(即，測(cè)定功率開(kāi)關(guān)Q2 的電流最大斜度)。并且，第二個(gè)輸入電壓周期內(nèi)，以第一個(gè)周期中求得的最小運(yùn)行期間計(jì)算新的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2。對(duì)特定的例子舉例來(lái)說(shuō)，將參考電壓以設(shè)計(jì)值的50%來(lái)進(jìn)行使用的圖20的電路中，測(cè)定的最小值的兩倍，并且以80%的水平來(lái)使用斜度測(cè)定用判定器119的參考電壓ZD12的情況則以1. 25倍的值來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。更進(jìn)一步地，第三周期之后的輸入電壓下，就是之前輸入電壓周期中脈沖寬度調(diào)整用判定器(即，斜度測(cè)定用比較器)119的運(yùn)行次數(shù)比參考多的情況下，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度略微降低(比如)，脈沖寬度調(diào)整用判定器119的運(yùn)行次數(shù)少的話，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度略微增加(比如)，從而來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2(脈沖寬度細(xì)微調(diào)整系統(tǒng))。另一方面，固定頻率方式下，根據(jù)輸入電壓的變動(dòng)查看驅(qū)動(dòng)線圈Ll的電流的話， 輸入電壓升高時(shí)，如圖11所示，脈沖寬度調(diào)整用判定器119的運(yùn)行次數(shù)503增加，與之相反，電壓降低時(shí)，如圖12中的第一周期所示，脈沖寬度調(diào)整用判定器119的運(yùn)行次數(shù)503減少。當(dāng)然，輸入電壓不變化時(shí)脈沖寬度調(diào)整用判定器119的運(yùn)行次數(shù)503也不發(fā)生變化。并且，將輸入電壓劃分為多個(gè)區(qū)間，以固定頻率方式進(jìn)行控制時(shí)，控制脈沖寬度調(diào)整用判定器的運(yùn)行次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)的方式為，各個(gè)電壓區(qū)間中，達(dá)成“驅(qū)動(dòng)頻率/常數(shù)= 脈沖寬度調(diào)整判定器運(yùn)行次數(shù)”，所述常數(shù)為與輸入電壓區(qū)間無(wú)關(guān)的一定數(shù)值。下面，對(duì)于固定導(dǎo)通期間方式相關(guān)優(yōu)選的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，查看固定導(dǎo)通期間方法中的驅(qū)動(dòng)線圈Ll的電流波形的話，如圖15及圖16 中所圖示的特征在于，輸入電壓高時(shí)進(jìn)行低頻率驅(qū)動(dòng)，輸入電壓低時(shí)進(jìn)行高頻率驅(qū)動(dòng)。固定導(dǎo)通期間方式，與輸入電壓的電平無(wú)關(guān)，功率開(kāi)關(guān)Q2導(dǎo)通期間穩(wěn)定，輸入電壓第一周期期間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401依照如上所述的最大開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2的同時(shí)，在交流輸入一周期內(nèi)斜度測(cè)定用比較器119的運(yùn)行期間中求得最小運(yùn)行期間 (即，測(cè)定功率開(kāi)關(guān)Q2電流最大斜度)。并且，第二輸入電壓周期中，根據(jù)第一周期中求得的最小運(yùn)行期間來(lái)計(jì)算新的斷開(kāi)期間，從而來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)Q2。更進(jìn)一步地，第三周期之后的輸入電壓周期中，與固定頻率/固定斷開(kāi)期間方式相同地，根據(jù)斜度測(cè)定用比較器119的運(yùn)行次數(shù)來(lái)細(xì)微地調(diào)整斷開(kāi)期間。但是，最低輸入電壓與最高輸入電壓的差距大的情況下，該方式中負(fù)載/功率開(kāi)關(guān)Q2上流過(guò)的電流也會(huì)出現(xiàn)大的差距。因此，優(yōu)選為將導(dǎo)通期間劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，高輸入電壓時(shí)適用短的導(dǎo)通期間，低輸入電壓時(shí)適用長(zhǎng)的導(dǎo)通期間，負(fù)載/功率開(kāi)關(guān)Q2上流過(guò)的電流的偏差則會(huì)降低。并且，采用數(shù)字計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)定斜度測(cè)定用比較器119的運(yùn)行期間的情況下，測(cè)定分辯率取決于計(jì)數(shù)器時(shí)鐘，如果由于分辯率低而使得根據(jù)輸入電壓的功率開(kāi)關(guān)Q2電流的斜度測(cè)定值不能辯別的情況下，所述斜度測(cè)定用比較器119優(yōu)選為僅用于計(jì)算運(yùn)行次數(shù)的用途。該情況下，大部分國(guó)家中商用電源為50Hz 60Hz，如果所述功率開(kāi)關(guān)Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化在IOms至20ms內(nèi)運(yùn)行一次，基于判定器119運(yùn)行次數(shù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整可由微處理器來(lái)容易地實(shí)現(xiàn)。并且，圖20中，功率開(kāi)關(guān)Q2的兩個(gè)端子接地連接，其中的第一端子與現(xiàn)有相同地通過(guò)電流檢測(cè)用電阻Rl接地，第二端子直接接地。比如，功率開(kāi)關(guān)Q2如果是以FET(Field Effect Transistor，場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該FET包括兩個(gè)源極(Source)端子，所述第一端子流經(jīng)少量電流(比如第二端子的 5%的程度)，第二端子流經(jīng)大部分電流(95%)。因此，由電流檢測(cè)用電阻Rl消耗的功率減少，而使得電源效率升高。更進(jìn)一步地，與本發(fā)明的第一實(shí)施例類似，脈沖寬度控制器(未圖示，可以在驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401內(nèi)部一體式實(shí)現(xiàn))具備存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中將與斜度測(cè)定用比較器119 的最小運(yùn)行期間或運(yùn)行次數(shù)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度及斷開(kāi)期間的信息預(yù)先進(jìn)行編程，從而驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器401可以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)信息生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)然，該情況下，脈沖寬度控制器是具備與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送及接收的通信功能及所述存儲(chǔ)器作為可編程的部件 (Programable memory,可編程存儲(chǔ)器)的話，就可以對(duì)各個(gè)LED燈等負(fù)載上適合的驅(qū)動(dòng)信號(hào)信息進(jìn)行編程。(實(shí)施例3)下面，參照?qǐng)D21，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的第三實(shí)施例，為了進(jìn)一步改善THD (Total Harmonic Distortion，總諧波失真)而提供。即，圖18及圖19中的仿真試驗(yàn)A012，其各個(gè)LED電流為20. 4mA，功率因數(shù)為0. 982，因此其滿足于KSC7651、7652、7653及76M規(guī)范所要求的0. 9以上的功率因數(shù)，但是查看諧波含量時(shí)，第9諧波為9. 9% (規(guī)范為5% )、第11諧波為12. 4% (規(guī)范為3% )， 因此其不能滿足Class C規(guī)范。因此，本發(fā)明的第三實(shí)施例中，將負(fù)載52劃分為多個(gè)，各個(gè)負(fù)載52具有時(shí)間差進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，著眼于電源電流的話，驅(qū)動(dòng)頻率變高，將難以濾波的低頻向更高的頻率區(qū)域移動(dòng)， 因此依靠低通濾波器來(lái)消除從而改善THD。但是，圖21中，舉例為將負(fù)載52劃分為兩個(gè)，并且各個(gè)負(fù)載52上各自連接功率開(kāi)關(guān)Ql、Q2。本發(fā)明并不受限于該情況而可以以更多的數(shù)量來(lái)劃分負(fù)載，且各個(gè)負(fù)載均可以連接功率開(kāi)關(guān)。另一方面，圖18的電腦仿真試驗(yàn)A036在仿真試驗(yàn)A012的條件下將負(fù)載52劃分為兩個(gè)，所劃分的負(fù)載52各自使用參考值的兩倍的640uH的線圈Ll及L2來(lái)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果THD從18. 2%降至8. 5%而達(dá)到兩倍以上的改善，各個(gè)LED電流為負(fù)載電流變化為以下的20. 4mA及20. 6mA，功率因數(shù)全部為0. 98以上，從而電流諧波含量滿足Class C規(guī)范。(實(shí)施例4)下面，參照?qǐng)D22，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施例的有源恒定功率供給裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖22為與展示本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖20相比較，將用于電路電流檢測(cè)的檢測(cè)用電阻Rs插入到由負(fù)載52、驅(qū)動(dòng)線圈Ll及續(xù)流二極管Dl構(gòu)成的電流環(huán)路中。S卩，前述說(shuō)明的實(shí)施例中，是先檢測(cè)功率開(kāi)關(guān)Ql上流過(guò)的電流，再來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)載52 上流過(guò)的電流，本發(fā)明的第四實(shí)施例則直接測(cè)定負(fù)載52上流過(guò)的電流并向控制電路提供。但是，圖22中，通過(guò)差分放大器120測(cè)定電流檢測(cè)電阻Rs兩端電壓并用于控制驅(qū)動(dòng)脈沖寬度，除此之外的電路運(yùn)行已在前面的內(nèi)容中進(jìn)行過(guò)詳細(xì)說(shuō)明。另一方面，本發(fā)明的第四實(shí)施例中，由于直接測(cè)定負(fù)載52上流過(guò)的電流并提供至控制電路，從而可以防止電路運(yùn)行中因驅(qū)動(dòng)線圈值隨時(shí)間變化(比如，灰塵堆積、溫度/濕度變化等)而導(dǎo)致的負(fù)載52的電流變化，即使是下一開(kāi)關(guān)循環(huán)在驅(qū)動(dòng)線圈Ll上積聚的能量完全放電之前就已經(jīng)開(kāi)始(連續(xù)電流模式，CCM Continuous Current Mode，以下簡(jiǎn)稱 CCM)，負(fù)載52上流過(guò)的電流也可以準(zhǔn)確地測(cè)定。并且，對(duì)于現(xiàn)有的功率開(kāi)關(guān)Ql下端上設(shè)置的檢測(cè)用電阻R1，其要求具備低電阻值以及高功率，且其物理尺寸大，熱量產(chǎn)生多，難以購(gòu)買到其標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。但本實(shí)施例的檢測(cè)電阻Rs，使用高電阻值以及低功率，因此可以很容易購(gòu)買到低廉標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。(實(shí)驗(yàn)例2)
下面對(duì)本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置相關(guān)的第二實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)驗(yàn)例中，對(duì)在負(fù)載兩端電壓可使用輸入電壓的何種級(jí)別進(jìn)行檢測(cè)，使用圖20 的電路，其結(jié)果示于圖23及圖M中。負(fù)載兩端電壓為50. 3V (在20mA)，負(fù)載劃分為兩個(gè)并由兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)Q及Q2驅(qū)動(dòng)，各個(gè)功率開(kāi)關(guān)Q、Q2以IOOKHz的5us的時(shí)間差來(lái)驅(qū)動(dòng)十個(gè)LED串，濾波線圈Lut為lmH， 濾波電容器Cut為0. IuF0并且，驅(qū)動(dòng)線圈Ll為360uH(但是，仿真試驗(yàn)DOlO中為720uH)。首先，查看圖23，仿真試驗(yàn)D002中負(fù)載兩端電壓為輸入電壓的1/2且剩余的施加到驅(qū)動(dòng)線圈Ll上，功率因數(shù)為0. 946。并且，由于輸入電壓增加，負(fù)載兩端電壓所占的比例越低則功率因數(shù)越高，第一相位角從0. 4度增至1. 3度時(shí)其電流相位逐漸變快，各個(gè)LED有效電流的變動(dòng)為0.4%以下，為17. 7mA至18. 4mA之間。接下來(lái)，圖M中查看電源電流諧波含量的話。首先查看使用50%的輸入電壓的仿真試驗(yàn)0002，第三諧波為32.7% (參考為觀.4%)，第九諧波為6. 7% (參考為5%)，因此脫離了 IEC-61000-3-2-Class C 規(guī)范。反之，適用于25瓦特以下的IEC-61000-3-2_Class D規(guī)范(以下稱之為Class D 規(guī)范)，則由于第三諧波為86%以下，且第五諧波為61 %以下，因此能充分地滿足。并且，負(fù)載使用輸入電壓的45%的仿真試驗(yàn)D003中，第五諧波超過(guò)Class C規(guī)范 0. 1%，并且，使用輸入電壓的40%的仿真試驗(yàn)D004滿足Class C規(guī)范，使用輸入電壓的 35%的仿真試驗(yàn)D005中，第十三諧波為0. 6%，使用輸入電壓的1/3的仿真試驗(yàn)D006中第十一諧波超過(guò)0. 2%，這些情況均可依靠濾波時(shí)間常數(shù)變更或者驅(qū)動(dòng)線圈值變更或者驅(qū)動(dòng)頻率變更等方法來(lái)解決。S卩，綜合上述結(jié)果，25瓦特以下的LED燈，使用輸入電壓的50%以下的情況下，功率因數(shù)為0.9以上，并且提供了可滿足Class D規(guī)則的恒定功率供給裝置。此時(shí)驅(qū)動(dòng)脈沖最大占空比為50%。并且，25瓦特以上的LED燈使用輸入電壓的45%以下的情況下，功率因數(shù)為0.9以上，提供滿足Class C規(guī)范的恒定功率供給裝置，此時(shí)驅(qū)動(dòng)脈沖最大占空比為 45%。再次參照?qǐng)D23來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。隨著整流電壓從100V到250V逐漸增加，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度從4. 48us到1. 12us逐漸降低。因此，各個(gè)整流電壓相關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度預(yù)先在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)為表，從而可以測(cè)定實(shí)際情況中的整流電壓后，從存儲(chǔ)器中讀取所述測(cè)定的電壓所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于全部元件作為線性元件(linear element)來(lái)運(yùn)行，已知大概三處的整流電壓(兩末端及中間部位電壓)位置的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度時(shí)，僅通過(guò)計(jì)算可求得在剩余的電壓下驅(qū)動(dòng)脈沖寬度。當(dāng)然，電壓與脈沖寬度的關(guān)系可通過(guò)數(shù)學(xué)式來(lái)表現(xiàn)，所述數(shù)學(xué)式可以在脈沖寬度控制器中由硬件實(shí)現(xiàn)或者由微處理器進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。下面，對(duì)本發(fā)明中應(yīng)用的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。(計(jì)算方法簡(jiǎn)要-實(shí)驗(yàn)式)-驅(qū)動(dòng)線圈值計(jì)算方法驅(qū)動(dòng)線圈值利用計(jì)算電阻值的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)，圖18中將仿真試驗(yàn) A012的負(fù)載劃分為兩個(gè)來(lái)進(jìn)行A036實(shí)驗(yàn)，查看驅(qū)動(dòng)線圈Ll的話，電流減半，驅(qū)動(dòng)線圈值增加至兩倍。
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下表1為L(zhǎng)ED各個(gè)電流為20mA的情況下，根據(jù)LED并聯(lián)個(gè)數(shù)，驅(qū)動(dòng)線圈Ll的值的一個(gè)例示。表1驅(qū)動(dòng)線圈值例示
權(quán)利要求
1.一種有源恒定功率供給裝置，其特征在于，該向負(fù)載供給恒定功率的有源恒定功率供給裝置中，包括交流電源供給器，其供給交流電源；整流電路，其接收來(lái)自所述交流電源供給器的交流電源并對(duì)其進(jìn)行整流；驅(qū)動(dòng)線圈，其與接收來(lái)自所述整流電路的功率的負(fù)載串聯(lián)連接；功率開(kāi)關(guān)，其對(duì)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線圈及負(fù)載的電流進(jìn)行開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/斷開(kāi)操作；續(xù)流二極管，其兩端分別連接所述負(fù)載輸出端及輸入端來(lái)與所述負(fù)載并聯(lián)連接，沿所述負(fù)載的輸出端朝向輸入端流動(dòng)電流的方向設(shè)置，所述功率開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的情況下，將所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流向所述負(fù)載進(jìn)行放電；脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，其連接所述功率開(kāi)關(guān)的柵極端，對(duì)所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行控制；斷開(kāi)判定器，其當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流在設(shè)計(jì)值以上時(shí)，生成斷開(kāi)信號(hào)，使所述功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；脈沖寬度控制器，其在向所述負(fù)載供給電源的過(guò)程中，將整流電壓一周期作為單位，測(cè)定從所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間開(kāi)始直到所述斷開(kāi)判定器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間為止的調(diào)節(jié)期間，求得最小調(diào)節(jié)期間并進(jìn)行存儲(chǔ)，在下一周期的電源供給開(kāi)始時(shí)，控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度使其與所述存儲(chǔ)的調(diào)節(jié)期間相一致。
2.如權(quán)利要求1所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流為OA的時(shí)間作為開(kāi)始點(diǎn)，所述設(shè)計(jì)值處所述斷開(kāi)判定器的運(yùn)行時(shí)間作為結(jié)束點(diǎn)，所述脈沖寬度控制器將從所述開(kāi)始點(diǎn)開(kāi)始直至結(jié)束點(diǎn)為止的時(shí)間設(shè)定為所述調(diào)節(jié)期間。
3.如權(quán)利要求1所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器還包括脈沖寬度測(cè)定用比較器(或者脈沖寬度調(diào)整用判定器)，所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流為OA的時(shí)間作為開(kāi)始點(diǎn)，未達(dá)到所述設(shè)計(jì)值時(shí)所述脈沖寬度測(cè)定用判定器運(yùn)行的時(shí)間作為結(jié)束點(diǎn)，所述脈沖寬度控制器利用所述開(kāi)始點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn)來(lái)測(cè)定所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流的斜度，并根據(jù)所述電流的斜度設(shè)定所述調(diào)節(jié)期間，或者通過(guò)設(shè)定所述調(diào)節(jié)期間來(lái)使所述脈沖寬度測(cè)定用比較器的運(yùn)行次數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，使其頻率固定，并控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，使得在所述頻率的一周期內(nèi)所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電(固定頻率方式)。
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器利用固定斷開(kāi)方式或固定斷開(kāi)期間方式(固定放電期間方式)來(lái)對(duì)所 述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行控制，以使得在所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電之后，立刻生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖。
6.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器固定所述驅(qū)動(dòng)脈沖寬度并使所述驅(qū)動(dòng)線圈充電的時(shí)間一定，在向所述負(fù)載可進(jìn)行供給的輸入電源中由最小值的輸入電源進(jìn)行供給的情況下，所述脈沖寬度控制器控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器在所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電后立刻生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖，在由最大值的輸入電源進(jìn)行供給的情況下，所述脈沖寬度控制器利用固定斷開(kāi)方式或固定斷開(kāi)期間方式(固定放電期間方式)來(lái)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行控制，使得在所述驅(qū)動(dòng)線圈中所充的電流完全放電后還有斷開(kāi)時(shí)間來(lái)生成下一驅(qū)動(dòng)脈沖。
7.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器包括微處理器，其運(yùn)行所述調(diào)節(jié)期間的運(yùn)算；計(jì)時(shí)器，其測(cè)定所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與所述斷開(kāi)判定器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間并提供給所述微處理器；存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)所述微處理器中運(yùn)算出的調(diào)節(jié)期間。
8.如權(quán)利要求7所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖寬度控制器還包括用于與外部進(jìn)行通信的通信部。
9.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，通過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流流過(guò)的通道由兩條構(gòu)成，所述兩條通道中的一條與接地端子相連接，另一條與所述斷開(kāi)判定器相連接，使流入所述接地端子的電流比流入所述斷開(kāi)判定器的電流多，從而可以降低通過(guò)所述斷開(kāi)判定器所消耗的功率消耗。
10.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述負(fù)載分離為兩個(gè)以上，各個(gè)分離的負(fù)載上各自設(shè)置有驅(qū)動(dòng)線圈及功率開(kāi)關(guān)，所述各個(gè)功率開(kāi)關(guān)按照設(shè)定的時(shí)間差進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述整流電路的輸入端或輸出端上設(shè)置有低通濾波器。
12.如權(quán)利要求11所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述低通濾波器由濾波線圈及濾波電容器構(gòu)成，所述濾波線圈的第一端子連接整流電路，所述濾波線圈的第二端子連接負(fù)載，所述濾波電容器的第一端子連接所述濾波線圈的第二端子，所述濾波電容器的第二端子接地，所述濾波電容器的容量為IuF以下。
13.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器、所述斷開(kāi)判定器以及所述脈沖寬度控制器以一個(gè)封裝件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
14.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，所述負(fù)載包括一個(gè)以上的發(fā)光二極管串(string)，所述各個(gè)發(fā)光二極管的串各自具備時(shí)間差并被供給恒定功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及有源恒定功率供給裝置，尤其涉及一種即使不具備使電路的功率因數(shù)降低的平滑電路大容量電容器，也可以對(duì)各種強(qiáng)度及頻率的功率進(jìn)行整流并向負(fù)載供給恒定功率的有源恒定功率供給裝置。為此，本發(fā)明的有源恒定功率供給裝置，其特征在于，包括交流電源供給器，其供給交流電源；整流電路，其接收來(lái)自所述交流電源供給器的交流電源并對(duì)其進(jìn)行整流；驅(qū)動(dòng)線圈，其與接收來(lái)自所述整流電路的功率的負(fù)載串聯(lián)連接；功率開(kāi)關(guān)，其對(duì)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線圈及負(fù)載的電流進(jìn)行開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/斷開(kāi)操作；脈沖式驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，其連接所述功率開(kāi)關(guān)的柵極端，對(duì)所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)進(jìn)行控制；斷開(kāi)判定器，其當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)線圈上流過(guò)的電流在設(shè)計(jì)值以上時(shí)，生成斷開(kāi)信號(hào)，使所述功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；脈沖寬度控制器，其測(cè)定從所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間開(kāi)始直到所述斷開(kāi)判定器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間為止的調(diào)節(jié)期間，控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度與所述調(diào)節(jié)期間相一致。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102440077SQ201080020515
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者李東源 申請(qǐng)人:李東源