專利名稱：用于給電負(fù)載如光源饋電的單元裝置、對(duì)應(yīng)電路和設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給如光源的電負(fù)栽饋電，該光源例如是發(fā)光二極管
(LED )。
本發(fā)明是通過特別關(guān)注本發(fā)明可能應(yīng)用的高通量(HF) LED來設(shè)計(jì) 的，高通量LED正在越來越多地用作照明源。然而提及該優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng) 域并不理解為限制本發(fā)明的范圍。
背景技術(shù)：
在上文提到的背景中，常常需要并聯(lián)數(shù)個(gè)單元(cell )，這些單元包括 光源，比如需要恒定電流的半導(dǎo)體光源，如LED。
迄今為止，已經(jīng)用兩種方式基本上解決這一問題，即
-如果從壓控源給單元饋電，則通過為各獨(dú)立單元添加一個(gè)電流調(diào)節(jié) 器，或者
-如果經(jīng)由高頻(HF)生成器給單元饋電，則將某類去耦合網(wǎng)絡(luò)與 各單元關(guān)聯(lián)。
需要用于每個(gè)單元的電流整流器的那些解決方案本質(zhì)上復(fù)雜且昂貴， 尤其是對(duì)于低成本的應(yīng)用，采取去耦合網(wǎng)絡(luò)的解決方案可能在向與單元關(guān) 聯(lián)的一個(gè)或者多個(gè)光源如一個(gè)或者多個(gè)LED饋送的信號(hào)中引入HF波紋 (ripple),這不可避免地減少這些光源的有用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的裝置，該裝置生產(chǎn)起來簡單、 低廉而又給予如下可能性i^免在向電負(fù)載如一個(gè)或者多個(gè)LED提供的 信號(hào)中存在HF波紋和/或獨(dú)立地對(duì)包括連接到單個(gè)功率源的多個(gè)單元的 電路裝置中的各光源調(diào)光。
根據(jù)本發(fā)明，該目的利用具有權(quán)利要求1中所闡述的特征的單元裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利itJL形成從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明還涉及包括 多個(gè)這樣的單元的電路裝置以及用于設(shè)計(jì)這樣的電路裝置的方法。權(quán)利要 求是這里提供的本發(fā)明的公開內(nèi)容的組成部分。
這里描述的裝置例如提供以下優(yōu)點(diǎn) -簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
-基于無源元件的簡單而準(zhǔn)確的電流控制，使得可以獨(dú)立地調(diào)整向各 光源單元饋送的電流；
-可以獨(dú)立地對(duì)各個(gè)單元/光源調(diào)光；
-可以將新單元添加到現(xiàn)有的裝置而對(duì)現(xiàn)有裝置的特性和性能沒有 不利影響；并且
-主電源良好的效率和全負(fù)載時(shí)良好的有功/無功功率比。
這里描述的裝置可能的使用不限于LED單元。
這里描述的裝置可以有利地用于需要恒定電流以恰當(dāng)?shù)毓ぷ鞯母鞣N 光源。例如，從這里描述的相同HF功率源裝置可以供應(yīng)一個(gè)或者多個(gè)放 電燈而無需使用輸出整流器。對(duì)于這種光源，通常進(jìn)行功率控制而不是電 流控制，因?yàn)檫@些燈在某些情況下可以表現(xiàn)負(fù)阻抗，這使得m^進(jìn)行電流 控制。
這里所述的裝置避免任何基于反饋的控制系統(tǒng)；由于向各負(fù)栽饋送的 電流由與之關(guān)聯(lián)的去耦阻抗自動(dòng)地限定，所以阻抗特性變得無關(guān)。
通過選擇合適的阻抗，甚至可以將卣素?zé)簟ǔ＝?jīng)由HF電壓源 (電子變壓器，例如Halotronic )驅(qū)動(dòng)卣素?zé)簟cHF功率源并聯(lián)連接。 在這種情況下也可以省卻整流器并且可以直接地向燈施加HF電流。
更一般而言，需要恒定電流的任一種電負(fù)栽(即使與照明無關(guān))都可 以連接到這里描述的總線裝置。這樣的負(fù)載的示例是電池充電器，對(duì)于該 電池充電器而言一旦已經(jīng)選擇充電電流就可以識(shí)別正確的阻抗。
概括而言，即使存在用于各負(fù)栽的不同源電流，i^E描述的裝置的優(yōu) 選總線式實(shí)施例也可以用于給不同種類的電負(fù)載(比如需要恒定電流的光 源)饋電。
因此這里描述的總線裝置是通用的并且易于使用。例如，如果針對(duì)經(jīng) 由總線裝置來饋電的負(fù)栽之一采用的新技術(shù)帶來電流方面的新要求，則無
6需改變主電源，并且可以通過改變?nèi)ヱ詈献杩挂员憷缭试S向新負(fù)栽饋送 更高的電流(當(dāng)然考慮最大可用功率方面的 一般限制)來適應(yīng)電流方面的 不同要求。
現(xiàn)在將參照附圖僅作為示例來描述本發(fā)明
-圖l是如這里所描述的包括多個(gè)單元的電路裝置的示意框-圖2至圖4是有助于理解這里所描述的裝置的操作的代表信號(hào)的時(shí) 間特性的示例-圖5是示出了圖1中所示裝置的itJl的另一框-圖6示出了適合于與圖l和圖5的兩個(gè)實(shí)施例結(jié)合使用的有利改進(jìn)；
并且
-圖7是代表這里所描述的裝置的操作的另一時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
總體來說，圖l、圖5和圖6都涉及電路裝置，包括 國功率源10;和
國多個(gè)單元20，具有這里由光源如半導(dǎo)體光源(例如LED) 4戈表的 關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的電負(fù)栽。
在這里描述的示例性實(shí)施例中，各單元20包括一個(gè)或者多個(gè)光源。 在本示例性說明書中將通篇地考慮LED作為這些光源的示例。從電的觀 點(diǎn)來看，LED如高通量(HF) LED ^L^示為二極管L和關(guān)聯(lián)寄生電阻 器U的串聯(lián)連接。
各種LED單元20經(jīng)由實(shí)質(zhì)上采用總線式(bus-like)結(jié)構(gòu)這一形式 的連接結(jié)構(gòu)30連接到功率源10。這里描述的電路裝置使得有可能將幾個(gè) LED單元20連接到總線結(jié)構(gòu)30，這些LED單元可以被配置為基于單元 的具體要求來汲取(draw)不同的固定電流值。為了簡化的目的，在圖5 和圖6的框圖中示出了單個(gè)LED單元20;然而將理解有關(guān)的電路裝置將 事實(shí)上如圖1中所示包括多個(gè)LED單元20 (例如三個(gè)LED單元)。
通常，功率源10采用適合于將電壓信號(hào)遞送到總線結(jié)構(gòu)30上的高頻源形式，該電壓信號(hào)包括具有恒定幅度Vout的方波，例如在+Vout與-Vout 之間以例如48kHz的頻率Fsw切換的信號(hào)，其中IVoutl理論上(notionally) 恒定——除了如下文討論更多的那樣可能存在電壓波紋。
在這里考慮的示例性實(shí)施例中，功率源10是半橋逆變器，該逆變器 包括在半橋裝置中與兩個(gè)電容器14a、 14b連接在一起的兩個(gè)電子開關(guān) 12a、 12b (比如兩個(gè)MOSFET)。根據(jù)公知的^Mt原理，兩個(gè)開關(guān)12a、 12b通過兩個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)源16a、 16b以頻率Fsw交替地接通和關(guān)斷以將 輸入直流電壓V交替地連接到變壓器18的初級(jí)繞組18a。如先前所述， 具有切換頻率Fsw的方波輸出因此經(jīng)由變壓器18的次級(jí)繞組18b饋送到 總線結(jié)構(gòu)23。
各單元20包括整流器模塊。這可以包括全橋整流器22 (與圖1中上 方兩個(gè)LED單元20以及圖5和圖6中的LED單元的情況一樣)或者如 圖1中針對(duì)下方的LED單元20示意性地示出的倍壓器結(jié)構(gòu)24。在又一 可替換的裝置(未示出)中，LED單元20可以包括取代倍壓器24的電 壓倍增器。任何整流器模塊和倍壓器/電壓倍增器本身都是公知的結(jié)構(gòu)并 且無需在這里具體地加以描述。
因此在各LED單元20上拆分整流，并且由功率源(即逆變器10 )"所 見"的等效LED電壓沒有超過功率源的輸出電壓。例如，如果向總線結(jié)構(gòu) 30施加的電壓是在+24V與-24V之間切換的方波，那么如果LED單元20 使用全橋整流器來連接，則具有不超過24伏特的最大正向電壓。具有更 高的最大正向電壓(例如在48V的范圍中)的LED單元使用倍壓器(見 圖1中的元件24)或者電壓倍增器來連接。
在圖1、圖5和圖6的框圖中，LED單元20經(jīng)由總線30連接到逆變 器輸出，其中LC (電感-電容)去耦阻抗50介于其間。示出的各阻抗50 包括電阻器R(出于下文描述的目的，R代表阻抗中的損耗而事實(shí)上可以 忽略)、電感器L和電容器C。圖1中所示各種去耦阻抗50表示為RLC1、 RLC2、 RLC3以便強(qiáng)調(diào)(如下文中更詳細(xì)描述的那樣)針對(duì)各去耦阻抗 50可以不同地選擇用于電感器L的電感值和電容器C的電容值。
這里描述的裝置依賴于LC阻抗的能力，以4吏得無論向單元輸出施加 的由一個(gè)或者多個(gè)LED代表的負(fù)載如何(例如無論這樣的單元輸出是短 路還是#載最大負(fù)栽)都維持各LED單元20的輸入處的電流的恒定(平 均)值。如果滿足以下要求則可以實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果
-功率源也就是逆變器10的輸出電壓具有基本上恒定的幅度+Z-Vout (除了可能存在疊加于其上的波紋)，并且
誦逆變器頻率Fsw是去耦阻抗的諧振頻率Fres-1/(2兀VI^)的大約一半。
功率源頻率Fsw是LC諧振頻率Fres的"大約"一半這一表述明顯地 旨在于突出這里所描述的裝置即使沒有完全地滿足Fsw=Fres/2的關(guān)系， 仍然能夠以完全令人滿意的方式操作。事實(shí)上必須考慮與實(shí)際上獲得這樣 的關(guān)系有關(guān)的固有容差，并且申請(qǐng)Ail今為止進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明在典型的情 形下Fsw將略低于Fres的一半。此外，在本說明書的最后部分中將描述 造成頻率Fsw相對(duì)于它的標(biāo)稱值"搖擺，，大約+/-5-6 %以便補(bǔ)償在饋送電壓 V上可能疊加的波紋的可能性(見圖1)。
如果滿足上述條件，則經(jīng)由總線30向各獨(dú)立LED單元20施加的電 流將具有由去耦阻抗的特征阻抗Zc^VH限定的基本上恒定的平均值。
通過參照?qǐng)D2至圖4的圖表可以最好地理解圖1、圖5和圖6中所示 裝置的實(shí)際操作。這些圖表中的各圖表分別包括表示為U)和(b)的兩 個(gè)疊加部分。圖2a至圖4a的圖表代^J^跨LED單元負(fù)載(即一個(gè)或多 個(gè)LED L )的電壓的時(shí)間特性，而圖2b至圖4b的圖表代表在LED輸入 處的電壓的時(shí)間特性。在圖2至圖4的所有圖表中，橫坐標(biāo)刻度代表時(shí)間 (毫秒——在圖2的情況下刻度略有放大)，而縱坐標(biāo)刻度代表電壓信號(hào) 幅度(伏特)。
圖2的圖表涉及LED單元20在它的輸出處短路(或者具有接近0 的輸出電壓)。最大電流為Ires=Vout/Zo。當(dāng)電壓Vout施加到該單元時(shí)， 對(duì)應(yīng)的LC阻抗上的電流將按照可以與正弦波形的一部分基本上平行的 時(shí)間軌^M:開始達(dá)到最大正值、然后是最小負(fù)值、最終返回到零。該過 程在施加具有相^j敗性的電壓時(shí)重新開始，該重新開始的it程首先達(dá)到負(fù) 峰值。
如M單元輸出處的負(fù)栽增加，則第 一峰值電流增加而第二J^值電流 減少。然而，如圖3中示意地所示，第二峰值以保持平均電流的絕對(duì)值恒 定這樣的方式減少。
最后，如果單元負(fù)載上的電壓逼近值Vout，則如圖4中示意地所示， 第 一峰值達(dá)到最大值而第二峰值幾乎為零。在考慮的所有情況中，平均電流的絕對(duì)值恒定而它的值為
Iavg=Ires_Max/7C，其中Ires_Max=2xVout/Zo。 當(dāng)負(fù)栽電壓略小于Vout
時(shí)達(dá)到該i (如通過參看圖4來更好地理解的那樣)。
如圖1中大體上所示的裝置可以基于下文描述的過程來這樣i殳計(jì)，即
依賴于如下^MMft念的過程選擇各單元20的LC去耦阻抗50的LC部 件，使得功率源(即逆變器10 )的切換頻率Fsw是LC去耦阻抗50的諧 振頻率Fres的大約一半。
優(yōu)選地，作為設(shè)計(jì)過程中的第一步驟，考慮功率源10的特征。M"考 慮，，是用來突出功率源10事實(shí)上可以是已經(jīng)存在并可以得到的源這一事 實(shí)。在所示實(shí)施例的情況下，限定交變電壓Vout的幅度的逆變器的切換 頻率Fsw和變壓器18的匝數(shù)比(turn ratio)是考慮的主要特征。
然后，根據(jù)各單元20所期望的(平均)電流強(qiáng)度來限定該單元的去 耦阻抗Zo的值在LED用作照明源的情況下，該電流強(qiáng)度通常由所期 望的照明功率(lighting power)規(guī)定。
去耦阻抗50的兩個(gè)電抗元件(電感L和電容器C )的值因此可以以 這樣的方式被選擇使得具有接近逆變器頻率Fsw的兩倍(理論上相同) 的諧振頻率Fres，即Fsw-Fres/2。對(duì)應(yīng)關(guān)系、即Zo-VI^和Fres-l/(2兀厄) 以唯一的方式確定L和C的值。
圖5的框圖涉及圖1的基本方案可能的iL艮再次重申在圖5和圖6 的框圖中為了簡化的目的示出了單個(gè)單元20，而事實(shí)上有關(guān)的裝置包括 多個(gè)單元。
具體而言，圖5涉及其中在LED單元20的輸出處需要特定電壓的情 況。在該情況下，分別具有初級(jí)和次級(jí)繞組60a和60b的變壓器60介于 單元20的去耦阻抗50與整流器22之間?？蛇x地可以提供變壓器60的初 級(jí)與次級(jí)側(cè)之間的可選的絕緣。
由于存在變壓器60， 一個(gè)或者多個(gè)LED上的最大電壓VLED一max 為VLED—max=Vout_maxxN2/Nl，其中N2/N1是變壓器60的次^^與初 級(jí)匝數(shù)比。
變壓器60在理論上允許為電壓VLED一max獲得任何精確的、所期 望的值。相反地，電壓倍增器(作為圖1中^示為24的倍壓器)將允許 為VLED一max僅獲得是電壓Vout的整數(shù)倍的值。
在存在變壓器60的情況下，將通過考慮變壓器匝數(shù)比N2/N1來選擇阻抗Zo。因此根據(jù)平均功率平衡PinJrafo-Pout—trafo=P—LED_cell，必 須減少阻抗Zo以便增加變壓器初級(jí)^上的電流，其中上^等式+的三項(xiàng) 分別代4^變壓器的輸入功率、變壓器的輸出功率和向^殼中(casketed) 的LED單元元件施加的功率。
將理解去耦阻抗50的電感部件L可以至少部分地由變壓器60的漏 電感Llk代表(即可以包括漏電感Llk或者完全地由漏電感Llk組成)。 通過保持匝數(shù)比N2/N1恒定，可以改變具體的匝數(shù)Nl和N2以便為Llk 獲得所期望的值。
如果無需絕緣電壓，則具有更少的匝數(shù)和更簡單的M結(jié)構(gòu)的自耦變 壓器(未絕緣)可以被用作變壓器60。
在這里描述的裝置中，可以使用具有比組成總線30的線的寄生M 明顯地更高的值的電抗元件。因而，這里描述的裝置表現(xiàn)出對(duì)寄生M的 負(fù)效應(yīng)的良好的抗擾性。總線30可以包括長度為若干米的線，由此產(chǎn)生 如下實(shí)際的總線結(jié)構(gòu)，各獨(dú)立LED單元20可以通過提供簡單的無源LC 去耦阻抗50來連接到該實(shí)際的總線結(jié)構(gòu)而無需采取附加的開關(guān)或者后置 調(diào)節(jié)器(post regulator),此外，這里描述的裝置確保流過總線30的無功 功率與有功功率(也就是向LED單元提供的有功功率)之間的適當(dāng)比率。 該比率往往隨著輸出功率增加而減少，輸出功率因?yàn)長ED單元上的電壓 的增加而增加。這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樾孰S著由負(fù)載汲取的功率增加而增 加。當(dāng)單元上的電壓Vcell達(dá)到它的限制值(Vout、即來自逆變器10的 峰值電壓)時(shí)，無功功率約為有功功率的1.5倍。
這里描述的裝置的附加的、顯著的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過4吏用與LED L 關(guān)聯(lián)的低頻電子開關(guān)70 (見圖6的框圖)如MOSFET、采取脈寬調(diào)制 (PWM)方案來獨(dú)立地對(duì)各LED單元20調(diào)光。調(diào)光開關(guān)20由PWM調(diào) 制的調(diào)光驅(qū)動(dòng)器72來驅(qū)動(dòng)(以這里無需具體描述的、本身已經(jīng) ^知的方 式)。
開關(guān)70可以與一個(gè)或者多個(gè)LED串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
在并聯(lián)連接(未具體圖示)時(shí)，開關(guān)70橫跨包括一個(gè)或者多個(gè)LED L和電阻Ri的組件而連接，使得開關(guān)70在導(dǎo)通時(shí)使一個(gè)或者多個(gè)LED 短路。
并聯(lián)連接(適合于以接地為參考的LED)具有使其本身通過使用廉 價(jià)的低端驅(qū)動(dòng)器(low-side driver)來實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。由于短路電流被完全地控制的事實(shí)(LED單元即使被短路也從總線30汲W目同的平均電流) 而可以采用該方法。事實(shí)上，電流流過開關(guān)70而不是流過一個(gè)或者多個(gè) LED。 ilit成少量功率在線和部件中耗散而沒有任何有用的(即光)輸出。
作為(圖6的框圖具體地涉及的)可替換的方式，開關(guān)70可以與單 元中的一個(gè)或者多個(gè)LED串聯(lián)連^^吏得在開關(guān)70沒有導(dǎo)通時(shí)將單元20 從接地?cái)嚅_.該裝置的有利之處在于當(dāng)單元20從接地?cái)嚅_時(shí)將沒有無功 功率沿著總線30流動(dòng)。
申請(qǐng)人迄今為止進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明通過用雙級(jí)轉(zhuǎn)換器給這里描述的裝 置(有或者無調(diào)光能力)饋電可以獲得完全令人滿意的結(jié)果，其中通過使 用功率因子校正器(PFC)功率級(jí)來生成用作為向逆變器10的輸入的高 電壓直流輸入(圖1中的V)。在輸入功率等于或者超過25W的照明應(yīng)用 中推薦使用PFC以滿足與諧波電流有關(guān)的規(guī)章。PFC是用以生成允許逆 變器10在對(duì)于這里設(shè)想的應(yīng)用而言理想的條件下工作的高直流電壓的位 置。
PFC級(jí)通常在中間電容器上生成100Hz正弦電壓波紋(約+/-5 % )， 該波紋往往在連接的各LED單元20的輸出電流上傳送。
因此感測PFC電壓并且將逆變器10的切換頻率Fsw在它的工作點(diǎn) 周圍調(diào)制以4更補(bǔ)償這種波紋;1有利的。
在圖1的框圖中，標(biāo)號(hào)80表示與生成輸入電壓V的PFC級(jí)關(guān)聯(lián)(以 已知方式)以感測電壓V的瞬時(shí)值的控制模塊。控制模塊80作用于開關(guān) 12a、 12b的切換頻率Fsw以造成頻率Fsw在它的中心值周圍的"搖擺，，(即 擺動(dòng))效應(yīng)與波紋成比例(即與電壓V的瞬時(shí)值和它的標(biāo)稱值(平均受 控電壓)之差成比例)。與波紋成比例的這種擺動(dòng)以如下方式出現(xiàn)，在來 自PFC級(jí)的瞬時(shí)電壓高于平均受控電壓V時(shí)的一半時(shí)段中減少頻率Fsw (即向下變動(dòng)(sw印t)——大約最大值的5-6% )，而在另一半時(shí)段中、 即當(dāng)來自PFC級(jí)的瞬時(shí)電壓低于平均受控電壓V時(shí)增加頻率Fsw (即向 上變動(dòng)——相同的數(shù)量)。
即使存在這樣適度的(10-12% )頻率擺動(dòng)，逆變器頻率Fsw仍然是 各種LED單元加的去耦阻抗的諧振頻率Fres-l/(27iViZ)的大約一半。
所描述的頻率Fsw的調(diào)制/搖擺將造成LED上的100Hz波紋幾乎完 全地被消除。此外，通過改變逆變器頻率Fsw，在由逆變器輸出級(jí)產(chǎn)生的 電磁干擾(EMI)方面實(shí)現(xiàn)又一優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)轭l率Fsw的調(diào)制造成由逆變器10產(chǎn)生的電磁噪聲在頻率頻帶內(nèi)擴(kuò)展，因此減少各單個(gè)諧波的峰值。
可以通過采取來自輸入的前饋控制來實(shí)施所討論的補(bǔ)償方案而無需 來自輸出的任何反饋、也就是說無需例如分路器、控制器和安全光耦合器 的附加部件。
在申請(qǐng)Ail今為止進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，在圖1中所示的裝置的情況下實(shí)現(xiàn) 特別令人滿意的結(jié)果，其中使用以下^:
誦逆變器10的切換頻率Fsw=48KHz，
國具有+A25V正弦波紋的400V的直流電壓V (典型PFC輸出)，
-第一、第二和第三LED單元20的去耦阻抗Zo的值分別為24.25 歐姆、12.12歐姆和24.25歐姆。
將理解第三單元20 (圖1的底部)包括倍壓器結(jié)構(gòu)，這意味著單元 電流與具有全橋整流的類似單元相比為 一半.
附圖中的圖7包括分別表示為(a)和(b)的兩個(gè)疊加圖表。
參照以ms (毫秒)標(biāo)記的時(shí)間橫坐標(biāo)刻度，表示為(a)的圖表示出 了流過三個(gè)單元20的電流的值。具體而言，上面的曲線代表流過第一單 元20、平均電流約為600mA的電流，而下面兩條疊加的曲線表示流過其 它兩個(gè)單元、平均電流約為300mA的電流。
疊加到所有三個(gè)電流的100Hz的波紋清晰可見。
相反地，圖(b )的圖表示出了如前文所述當(dāng)逆變器10的切換周期(也 就是頻率Fsw)變化時(shí)，相同三個(gè)電流的時(shí)間特性。圖7b的圖標(biāo)清楚地 示出了如何可以以上述方式實(shí)現(xiàn)波紋補(bǔ)償。
當(dāng)然，無礙于本發(fā)明強(qiáng)調(diào)的原理，細(xì)節(jié)和實(shí)施例可以僅作為示例關(guān)于 前文已經(jīng)描述的內(nèi)容明顯地變化，而不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明 范圍。
1權(quán)利要求
1. 一種用于利用開關(guān)功率源(10)來給至少一個(gè)電負(fù)載(L)饋電的單元(20)，所述開關(guān)功率源(10)提供以切換頻率(Fsw)切換并且具有給定幅度(Vout)的電壓信號(hào)，所述單元(20)包括LC去耦阻抗(50)，所述LC去耦阻抗(50)的阻抗值(Zo)限定從所述開關(guān)功率源(10)流入所述單元(30)中的電流的強(qiáng)度，其中所述LC去耦阻抗(50)包括LC部件，所述LC部件限定所述去耦阻抗(50)的諧振頻率(Fres)，使得所述開關(guān)功率源(10)的所述切換頻率(Fsw)是所述LC去耦阻抗(50)的所述諧振頻率(Fres)的大約一半。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，包括介于所述LC去耦阻抗(50 ) 與所述至少一個(gè)電負(fù)載(L)之間的整流器(22)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，包括介于所述LC去耦阻抗(50 ) 與所述至少一個(gè)電負(fù)栽(L)之間的倍壓器(24)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，包括介于所述LC去耦阻抗(50 ) 與所述至少一個(gè)電負(fù)載(L)之間的電壓倍增器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，包括介于所述LC去耦阻抗(50 ) 與所述至少一個(gè)電負(fù)栽(L)之間的變壓器(60)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的單元，其中所述變壓器(60 )的漏電感(Llk) 包括在所述LC去耦阻抗(50)的L部件中。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求5所述的單元，其中所述變壓器(60 )的漏電感(Llk) 組成所述LC去耦阻抗(50 )的L部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一權(quán)利要求所述的單元，其中所述變壓 器(60)是自耦變壓器。
9. 根據(jù)任一前a利要求所述的單元，其中所述至少一個(gè)電負(fù)載包 括光源(L)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的單元，包括用于選擇性地對(duì)所述光源調(diào)光 的調(diào)光裝置(70， 72)。
11. ^iL據(jù)權(quán)利要求10所述的單元，其中所述調(diào)光裝置包括用于對(duì)所 述光源(L)進(jìn)行脈寬調(diào)制調(diào)光的開關(guān)(70)。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求11所述的單元，其中所述開關(guān)(70)是電子開關(guān)如MOSFET。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的單元，其中所述開關(guān)(70)被布置 用于與所述光源(L)并聯(lián)連接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的單元，其中所述開關(guān)(70)被布置 用于與所述光源(L)串聯(lián)連接。
15. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的單元，包括所述至少一個(gè)電負(fù)栽a)。
16. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的單元，其中所述至少一個(gè)電負(fù)載包 括發(fā)光二極管或者LED (L )。
17. —種電路裝置，包括國開關(guān)功率源(10)，提供以切換頻率(Fsw)切換并且具有給定幅度 (Vout)的電壓信號(hào)，以及陽多個(gè)單元(20 )，連接到所述開關(guān)功率源(10 )，所述多個(gè)單元(20 ) 包括根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一權(quán)利要求所述的單元。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述多個(gè)單元(20)經(jīng)由總 線式裝置(30)連接到所述功率源(10)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其中所述開關(guān)功率源(10) 是逆變器如半橋逆變器(10)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述開 關(guān)功率源(IO)被配置用于經(jīng)由直流電壓源而祐 供電，所述直流電壓源具 有向供應(yīng)到所述開關(guān)功率源(10)的標(biāo)稱直流電壓(V)疊加的電壓波紋， 并且其中所述開關(guān)功率源(10)包括用于選擇性地調(diào)整所述切換頻率(Fsw)的控制器(80)以在來自所述直流電壓源的所述電壓由于向所述 標(biāo)稱直流電壓(V)疊加的所述波紋而分別高于和低于所述標(biāo)稱直流電壓 (V)時(shí)分別減少和增加所述切換頻率(Fsw)。
21. —種i殳計(jì)單元(20)的方法，所述單元(20)利用開關(guān)功率源(10) 來給至少一個(gè)電負(fù)載(L)饋電，所述開關(guān)功率源(10)提供以切換頻率(Fsw )切換并且具有給定幅度(Vout)的電壓信號(hào)，其中所述單元(20 ) 包括LC去耦阻抗(Zo )，所述方法包括以下步驟選擇所述LC去耦阻 抗(50 )的LC部件以具有諧振頻率(Fres ),佳:得所述開關(guān)功率源(10 ) 的所述切換頻率(Fsw )是所述LC去耦阻抗(50 )的所述諧振頻率(Fres )的大約一半。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，包括以下步驟-限定從所述開關(guān)功率源(10)流入所述單元中的期望的電流強(qiáng)度，并且-根據(jù)所述恒定幅度電壓(Vout)來選擇所述LC去耦阻抗(50)的 阻抗值(Zo)以給定所述期望的電流強(qiáng)度，由此所述諧振頻率(Fres)和 所述阻抗值(Zo )確定用于所述LC去耦阻抗(50 )的L部件和C部件 的唯一值。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，包括以下步驟設(shè)計(jì)變壓器 (60 )以介于所述LC去耦阻抗(Zo)與所述至少一個(gè)電負(fù)載(L)之間，所述方法還包括以下步驟選擇用于所述變壓器的匝數(shù)(Nl， N2)以產(chǎn) 生用于所述變壓器(60)的漏電感(Llk)，所述漏電感(Llk)構(gòu)成所述 LC去耦阻抗(50)的L部件的至少部分。
全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)比如用作照明源的高通(HF)LED的電負(fù)載的電路裝置包括開關(guān)功率源(10)，提供以切換頻率(Fsw)切換并且具有給定幅度(Vout)的電壓信號(hào)；以及連接到開關(guān)功率源(10)的多個(gè)單元(20)，其中LED單元(20)各自包括用于限定從開關(guān)功率源(10)流入LED單元(30)中的電流強(qiáng)度的LC去耦阻抗(50)。LC去耦阻抗(50)包括LC部件，這些LC部件限定諧振頻率(Fres)，使得開關(guān)功率源(10)的切換頻率(Fsw)是LC去耦阻抗(50)的諧振頻率(Fres)的大約一半，由此無論LED單元(20)上的負(fù)載如何都保持流入單元中的電流的平均強(qiáng)度恒定。
文檔編號(hào)H05B41/24GK101548585SQ200680056483
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者尼古拉·贊福林 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司