本發(fā)明涉及向發(fā)光機構供電的操作電路、led轉換器和這種操作電路的操作方法。本發(fā)明尤其涉及這樣的裝置和方法，其中發(fā)光機構、尤其是包括一個或更多個發(fā)光二極管的發(fā)光機構利用具有電位隔離的操作電路進行供電。

具有電位隔離的變換器用于從輸入側至輸出側的電能的電解耦傳輸。這樣的變換器在各種應用中被用來供應電流或供應電壓，例如在定時開關電源中。在定時變換器情況下，采用可被設計成功率開關形式的可控開關并定時操作，以傳輸電能至輸出側。電解耦能量傳輸可以通過采用變壓器或其它傳送器實現(xiàn)。例如出于安全緣故在用于發(fā)光機構的操作裝置中需要這樣的電位隔離，以通過電位勢壘將elv(“超低電壓”)區(qū)域與具有較高電壓的區(qū)域分開。

為了控制或調節(jié)變換器，可能需要關于變換器的輸出電壓的信息。在初級側定時變換器的情況下這可如此實現(xiàn)，檢測變換器的次級側上的輸出電壓并越過電位勢壘將該輸出電壓傳輸至初級側。為此可采用光耦合器。這導致較高的成本和較高的開支。

需要一種裝置和方法，其中電路技術的開支和/或在常見的裝置中與跨越電位勢壘相關的成本可被減少或避免。需要這樣的裝置和方法，其可以在連續(xù)操作時控制或調節(jié)輸出功率。

根據實施例，提出了具有獨立權利要求中記載的技術特征的操作電路、led轉換器和方法。從屬權利要求限定了實施方式。

根據本發(fā)明的實施例，在操作電路的初級側采用電感以檢測用于發(fā)光機構的操作電路的輸出電壓。該電感與該操作電路的變換器的次級線圈感應耦合。

電感例如可以包括不同于變換器的初級線圈的繞組。

為了確定輸出電壓，可以在定時變換器的至少一個切換周期內檢測電感處的電壓最大值?？梢詮脑撟畲笾禍p去電壓修正值以確定輸出電壓。電壓修正值可以取決于操作電路的輸出電流。電壓修正值可以取決于二極管的微分電阻和所述輸出電流。

根據一個實施例，提出了一種用于向包括至少一個發(fā)光二極管的發(fā)光機構供電的操作電路。該操作電路具有初級側和與該初級側電隔離的次級側。該操作電路包括定時變換器。該操作電路包括用于確定操作電路的輸出電壓的檢測裝置，其中，該檢測裝置包括布置在變換器的初級側的電感，該電感與變換器的次級側的次級線圈感應耦合。

因此，可以對利用在初級側的電感檢測到的電壓進行處理，以確定該輸出電壓。在次級側電路中的輸出電壓的檢測和越過selv勢壘的反饋不再是必需的。功率控制可以根據在初級側利用電感檢測到的電壓來實現(xiàn)，而無需檢測次級側電路中的輸出電壓。

檢測裝置可以設立用于根據電感處的電壓并根據操作電路的輸出電流確定來輸出電壓。由此，可以考慮在次級線圈與操作電路的輸出端之間的可能有的電壓降。

檢測裝置可以設立用于根據電感處的電壓的最大值并根據輸出電流來確定輸出電壓。該最大值可以分別在定時變換器的至少每第二個切換周期內被確定。檢測裝置可以設立用于將輸出電壓確定為電壓最大值與取決于輸出電流的電壓修正值之差。

二極管可以被設置在次級線圈與操作電路的輸出端之間。電壓修正值可以是輸出電流與二極管的微分電阻的乘積。

操作電路可以包括用于檢測輸出電流的變壓器。該變壓器可以包括接在次級線圈與二極管之間的至少一個次級側電感和與該次級側電感感應耦合的初級側電感。

操作電路可以設立用于根據所確定的輸出電壓定時切換變換器的至少一個可控開關。

操作電路可以設立用于根據輸出電壓調節(jié)用于所述至少一個可控開關的切換頻率和/或切換閾值。

操作電路可以設立用于根據輸出電壓對操作電路的輸出功率進行功率調節(jié)和/或功率限制。

與次級線圈感應耦合的電感可以不同于變換器的初級線圈。

變換器可以是具有半橋控制的初級側定時llc諧振變換器。

根據一個實施例的led轉換器包括根據一個實施例的操作電路。

根據一個實施例的系統(tǒng)包括根據一個實施例的led轉換器和與該操作電路的輸出端相連的發(fā)光機構。該發(fā)光機構包括至少一個發(fā)光二極管。

根據一個實施例，提出一種用于操作向包括至少一個發(fā)光二極管的發(fā)光機構供電的操作電路的方法。該操作電路具有初級側和與該初級側電隔離的次級側。該方法包括定時切換變換器的至少一個可控開關。該方法包括根據變換器的初級側的電感處的電壓確定操作電路的輸出電壓，其中，所述電感與變換器的次級側的次級線圈感應耦合。

在該方法中，輸出電壓可以根據電感處的電壓并根據操作電路的輸出電流來確定。由此，可以考慮在次級線圈與操作電路的輸出端之間的可能有的電壓降。

在該方法中，輸出電壓可以根據電感處的電壓的最大值并根據輸出電流來確定。該最大值可以分別在定時變換器的至少每第二個切換周期內被確定。

在該方法中，輸出電壓可以被確定為電壓的最大值與取決于輸出電流的電壓修正值之差。

二極管可以被設置在操作電路的輸出端與次級線圈之間。電壓修正值可以是輸出電流與二極管的微分電阻的乘積。

該方法可以包括在采用變壓器的情況下檢測輸出電流。該變壓器可以包括接在次級線圈與二極管之間的至少一個次級側電感和與該次級側電感感應耦合的初級側電感。

變換器的至少一個可控開關可以根據所確定的輸出電壓進行定時開關。

用于切換所述至少一個可控開關的切換頻率和/或切換閾值可以根據輸出電壓來調節(jié)。

可以如此定時切換所述至少一個可控開關，使得根據所述輸出電壓實現(xiàn)操作電路的輸出功率的功率調節(jié)和/或功率限制。

與次級線圈感應耦合的電感可以不同于變換器的初級線圈。

該方法可以由根據一個實施例的操作電路或led轉換器來自動執(zhí)行。

下面將參照附圖并結合優(yōu)選實施例來詳細說明本發(fā)明。

圖1示出了具有根據一個實施例的led轉換器的照明系統(tǒng)的示意圖。

圖2示出了根據一個實施例的操作電路的電路圖。

圖3示出了根據另一個實施例的操作電路的電路圖。

圖4示出了根據又一個實施例的操作電路的電路圖。

圖5示出了根據還一個實施例的操作電路的電路圖。

圖6示出了在變換器初級側檢測到的用于確定輸出電壓的電壓。

圖7示出了根據在初級側檢測到的電壓來確定輸出電壓。

圖8示出了根據一個實施例的方法的流程圖。

下面結合實施例并參照附圖來詳細描述本發(fā)明，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的或相應的元件。不同實施例的特征可以相互組合，只要這未在說明書中被明確排除。盡管在特定應用的背景下，例如在用于發(fā)光二極管模塊的操作裝置的背景下詳細描述了幾個實施例，但所述實施例并不局限于這些應用。

圖1示出了系統(tǒng)1，其中，根據一個實施例的led轉換器3向發(fā)光機構5供電。該發(fā)光機構5可以包括一個發(fā)光二極管(led)或更多個發(fā)光二極管。所述led6可以是無機發(fā)光二極管或有機發(fā)光二極管。

led轉換器3在操作中在輸入側與電壓源2(例如電網電壓)相耦合。led轉換器3可以包括整流器13。led轉換器3可以可選地包括功率因數(shù)修正電路(pfc，“powerfactorcorrection”)13。led轉換器3包括變換器14。該變換器14可以是dc/dc變換器。

變換器14被設計為定時變換器并且具有可控開關16?？煽亻_關16可以是功率開關?？煽亻_關16可以是具有隔離柵極的晶體管。可控開關16可以是mosfet。如還將進行描述的，變換器14是初級側定時變換器，其中，控制裝置19定時開關該可控開關16。雖然圖1僅示意性示出一個可控開關16，但變換器14也可以具有多個初級側可控開關，例如用于變換器14的半橋控制。

變換器14可以具有電流隔離。變換器14的初級側和變換器14的次級側可以是電流隔離的。由此，可以在led轉換器的不同區(qū)域11、12之間產生電位隔離。具有變換器的次級側的輸出側12可以被設計為selv(“隔離超低電壓”)區(qū)域并且可以通過selv勢壘10與輸入側13隔離。電位勢壘10不一定必然是selv勢壘，而是也可以是電位勢壘。

led轉換器3可以可選地具有與變換器14的次級線圈18耦合的輸出回路15。

led轉換器3被設立用于通過電壓測量來確定led轉換器3輸出端的輸出電壓，所述電壓測量在初級側11進行。為此，led轉換器的操作電路可以包括用于確定輸出電壓的裝置20。該裝置20包括電感21，該電感被布置在操作電路的初級側11并因而與操作電路的輸出端電隔離。電感21與變換器14的次級線圈18感應耦合。

如還將進行描述的，可以檢測電感20處的電壓并對其進行進一步處理以確定輸出電壓。可以檢測電感20處的電壓的最大值。電感20處的電壓的最大值本身或者由其導出的參數(shù)可以被用作輸出電壓的特征值。例如，可以從在定時變換器14的一個或更多個切換周期內檢測到的電感20處的電壓的最大值減去修正項。該修正項可以取決于led轉換器3的輸出電流。

電感21可以不同于變換器14的初級線圈(圖1未示出)。裝置20可以設立成不是在變換器14的初級線圈本身上實現(xiàn)初級側電壓檢測，而是在與之不同的電感21上實現(xiàn)。由于漏電感造成的失真的風險因此可以被減小。輸出電壓可以被可靠地確定。

電感21可以與變換器14的初級線圈和次級線圈緊密耦合地布置。電感21可以與變換器14的次級線圈18和初級線圈布置在同一變壓器芯上。

裝置20可以包括用于抽頭電感21處的電壓的分壓器。該分壓器可以是歐姆分壓器。

如圖1示意性地示出的，可以在led轉換器3中確定輸出電壓，而不必為此執(zhí)行在selv側的測量和/或不必越過selv勢壘反饋相應的測量結果。控制裝置19可以設立成使得它們根據在初級側測得的電壓來確定led轉換器3的輸出電壓并且例如可以被用于功率調節(jié)。

圖2是根據一個實施例的操作電路39的電路圖。操作電路39包括具有初級側電路40和次級側電路50的變換器。在初級側電路40與次級側電路50之間存在電位隔離。為了隔離，可以設置具有初級線圈17和次級線圈18的變壓器。

變換器可以被設計為llc諧振變換器。變壓器的主電感可以作為llc諧振電路的電感中的一個。單獨的感應元件43或者變壓器的漏電感可以作為llc諧振電路的其它電感。電容元件或漏電容可以構成llc諧振電路的電容。根據此技術領域中的通用術語，在這里如此使用術語“l(fā)lc諧振電路”或“l(fā)lc諧振變換器”，使得利用其表示具有兩個電感和一個電容的諧振電路或者相應的變換器，其中，是否如圖2所示電感中的一個接設在電容45與電感43之間或者電容器是否接在兩個電感之間并不重要。所述電感43也可以作為漏電感被集成到變壓器的初級線圈17中。

變換器可以是dc/dc變換器。次級側電路50可以是selv區(qū)域，其通過selv勢壘10與初級側區(qū)域隔離。初級側電路可以包含并不屬于selv區(qū)域的所有組件。

初級側電路40包括半橋電路，該半橋電路具有可以是功率開關的第一開關41和可以是功率開關的第二開關42。第一開關41和第二開關42可以是相同的，并且半橋電路可以被設計為對稱的半橋電路。諧振電路與第一開關41和第二開關42之間的節(jié)點相連。諧振電路與這兩個開關41、42之間的半橋電路的中點相連。llc諧振電路的第一電感43的第一接線端可以與半橋電路的第一開關41和第二開關42之間的節(jié)點相連。第一電感43的第二接線端可以與llc諧振電路的另一電感的第一接線端相連。所述另一電感的第二接線端可以與諧振電路的電容45相連。

在變換器39的操作中，控制裝置19控制第一開關41和第二開關42。此時每個開關可分別以同一預定頻率被接通或斷開?？刂蒲b置19可以如此控制第一開關41和第二開關42，使得總是最大程度地接通兩個開關中的一個。第一開關41和第二開關42可以由控制裝置19交替地定時操作。在一個開關的斷開與另一個開關的接通之間的死區(qū)時間可以短，尤其遠小于切換頻率的倒數(shù)。

如此設計初級側電路40，使得可以檢測在電感21處感生的電壓v_sns。電感21不同于初級線圈17，從而電壓檢測并不直接在初級線圈17上實現(xiàn)。電感21與次級線圈18感應耦合。

次級側電路50具有與次級線圈18相連的整流器，該整流器例如可以由第一二極管51和第二二極管52構成。可以設置輸出電容器53。該輸出電容器53可以直接或者通過可選存在的電感54與操作電路的輸出端55相耦合。

與操作電路的輸出端55相連的負載5可以包括一個led、一個led段、更多個led或者更多個led段。所述led可以是led模塊的led。

在操作電路的輸出端55處的輸出電壓基于在初級側電路40中檢測到的電壓v_sns來確定。初級側電路40中在電感21處檢測到的電壓v_sns被提供給控制裝置19。在初級側電路40中在電感21處檢測到的電壓v_sns可以在被提供給控制裝置19之前進行a/d變換。

當半橋電路的開關41、42被切換時，能量被傳輸，直到電容器53被充電。負載5將電容器53處的電壓端接至對應于發(fā)光機構的led的正向電壓的值。次級線圈處的電壓對應于電路的輸出電壓減去經整流器二極管51、52下降的電壓。

相應地，可以從切換開關41、42時在次級線圈18處出現(xiàn)的電壓的最大值推導出關于輸出端55處的輸出電壓的信息。為此，電感21處的電壓的最大值例如通過分壓器22來檢測。

分壓器22可以是高歐姆分壓器。分壓器22可以是具有至少兩個電阻23、24的歐姆分壓器。二極管25可以可選地與分壓器的電阻24并聯(lián)設置。二極管25可以用于保護后面的a/d變換器和/或后面的集成半導體電路(例如控制裝置19)，以將第二開關階段內的負電壓限制到最低電壓。在負電壓的情況下，該電壓被限制到二極管的導通電壓。

電阻24處的電壓v_sns可以可選地在a/d變換后被提供給控制裝置19。

為了確定操作電路39的輸出電壓，可以考慮整流器二極管31、32的正向電壓。輸出電壓可以通過以下公式來確定：

vout＝v_sns-vc(iout)(1)

其中，v_sns是通過分壓器22在電感21處檢測到的電壓的最大值，vc(iout)是取決于操作電路的輸出電流的修正項。

輸出電壓例如可以通過以下公式來確定：

vout＝v_sns-rdiff·iout(2)

其中，rdiff是整流器二極管51、52的微分電阻。

在確定輸出電壓時，可以將電流調節(jié)的理論值用于輸出電流iout。替代地，輸出電流iout也可以利用另一變壓器來測量，如參照圖3所詳細描述的。

在其它實施例中，可以忽略整流器二極管51、52處的電壓并且公式(1)中的修正項vc(iout)被設為零。

根據電感21處的電壓確定的輸出電壓可以被用于不同的目的。例如，可以獲知諸如在輸出端55處的短路或者空置的輸出端55或者在輸出端55處的過壓的故障狀態(tài)。可以根據電感21處的電壓實現(xiàn)緊急斷開或者輸出功率的功率限制。

電感21處的電壓也可以被用作用于功率調節(jié)的調節(jié)變量。如此，操作電路的輸出功率的調節(jié)可以利用在初級側在電感21處檢測到的電壓來實現(xiàn)。

圖3是根據另一實施例的操作電路的電路。

如此設立操作電路，使得該操作電路的輸出電流可以通過測量來確定。設有包括至少一個電感61、62的用于電流測量的變壓器。所述至少一個電感61、62可以接在次級線圈18與整流器二極管51、52之間。第一電感61可以設置在次級線圈18與整流器二極管51之間的路徑中。第二電感62可以設置在次級線圈18與整流器二極管52之間的路徑中。

第一電感61和第二電感62可以通過電位勢壘與用于電流測量的變壓器的電感63感應耦合。電感63設置在操作電路的初級側。該電感可以通過整流器64和電阻與電容器65相連。另一電阻66可以與電容器65并聯(lián)。電容器65處的電壓與輸出電流成比例并且是測量值i_sns，其可以在操作電路的初級側被檢測并且代表輸出電流。

整流器64例如也可以被設計為有源整流器。有源整流器例如可以通過四個有源整流開關(例如mosfet或雙極晶體管)構成。控制裝置19可以與變換器14的第一開關41同步地啟用/停用有源整流器第一斜對角，并且其中，控制裝置19與變換器14的第二開關42同步地啟用/停用有源整流器的第二斜對角，并且其中，分別只有第一或第二斜對角有效。關于該變型的布置和功能，參照de102014214744.1且尤其是圖6及其所屬描述。

在替代變型中，有源整流器也可以通過兩個有源整流器開關構成?？梢匀绱嗽O計具有兩個整流器開關的電路，使得控制裝置19通過與變換器14的第二開關42同步地控制第一整流器開關或者通過與變換器14的第一開關41同步地控制第二整流器開關可以將變壓器的電感63接地。關于該變型的布置和功能，參照de102014214746.8且尤其是圖6及所屬描述。

代表操作電路的輸出電流的測量值i_sns可以與在電感63處檢測到的電壓v_sns結合使用，以確定操作電路的輸出電壓。例如可以根據公式(2)確定該輸出電壓。

操作電路在次級側可以可選地包括電容58和/或至少一個電感56、57。這些組件也可以被省掉。例如可以根據操作電路是否應作為恒電流源或橫電壓源進行操作來省掉電感56、57。

在如參照圖2和圖3詳細描述的電路中，可以對電壓v_sns分別進行采樣，以確定在電感21處的電壓的最大值。二極管25端接至負電壓，以使得最大值的確定可以在正電壓的每第二半波中進行?？梢钥蛇x地從各自所確定的最大值減去取決于操作電路的輸出電流的修正項，以確定輸出電壓。

為了確定通過分壓器22所測得的電感21處的電壓的最大值，可以分別實現(xiàn)a/d變換和數(shù)字化進一步處理。

在其它實施方式中，電容器可以與電阻22并聯(lián)設置，如參照圖4所詳細說明的。

圖4是根據另一實施例的操作電路的電路圖。用于確定輸出電壓的裝置包括與分壓器22的電阻24并聯(lián)的電容器26。在分壓器22與電感21之間設有二極管27。電容器26與分壓器22的電阻中的一個并聯(lián)，例如與電阻24并聯(lián)。

電容器26在每個切換周期的一個階段中分別通過二極管27和電阻23被充電。電容器26用于低通濾波。施加在電容器26處的電壓代表電感21處的電壓的最大值。當操作電路的輸出電壓變化時，電容器26可以通過電阻24緩慢放電，直到電容器26處的電壓重新具有代表操作電路的輸出電壓的值。

電容器26處的電壓是直流電壓，其代表在電感21處感生的電壓的最大電壓。該電壓可以被提供給控制裝置19。不再必須進行該電壓的時間采樣和最大值的確定。

圖5是根據另一實施例的操作電路的電路圖。用于確定輸出電壓的裝置包括與分壓器22并聯(lián)的電容器26。電容器26與電感21之間設有二極管27。

電容器26在每個切換周期的一個階段中分別通過二極管27被充電。施加在電容器26處的電壓代表電感21處的電壓的最大值。當操作電路的輸出電壓變化時，電容器26可以通過電阻23、24緩慢地放電，直到電容器26處的電壓重新具有代表操作電路的輸出電壓的值。

電容器26處的電壓是直流電壓，其代表在電感21處感生的電壓的最大電壓。該電壓可以通過分壓器22被提供給控制裝置19。不再必須進行該電壓的時間采樣和最大值的確定。

圖6示出了在電阻24處的示例性電壓v_sns，其例如可以利用圖2或圖3的電路進行檢測。二極管25在負接線電壓73情況下端接至負半波。電阻24處的電壓v_sns具有與時間相關的曲線。正半波中的電壓的最大值71代表略微大于操作電路的輸出電壓72的值。

電壓的最大值71可以通過在d/a變換之后的采樣或如參照圖4所述的通過低通濾波來確定。

電感21處的電壓的最大值71本身可以用作用于輸出電壓的尺度，或者可以以取決于操作電路的輸出電流的修正項被修正。

圖7示出了通過分壓器22檢測到的電感21處的電壓的放大視圖?？梢詮淖畲笾?1減去修正項74，以確定輸出電壓72。修正項74可以取決于輸出電流并且尤其可以與輸出電流成比例。修正項74可以考慮通過整流器二極管51、52下降的電壓。

通過在電感21處下降的電壓確定的輸出電壓可以以不同的方式被應用在控制或調節(jié)中。在電感21處下降的電壓或由此導出的參數(shù)可以被用作用以調節(jié)操作電路的輸出功率的功率調節(jié)回路的調節(jié)參數(shù)。在電感21處下降的電壓或由此導出的參數(shù)可以被用于檢測故障狀態(tài)，例如用于檢測輸出端55處的短路、空置的輸出端55或者輸出端55處的過壓。

圖8是根據一個實施例的方法80的流程圖。

在步驟81中定時切換變換器的至少一個開關。

在步驟82中檢測在操作電路的初級側的電感21處的電壓。該電感21與變換器的次級線圈18感應耦合。該電感21不同于變換器的初級線圈。所檢測到的電壓可以是通過分壓器22被抽頭的電感21處的電壓的最大值。

在步驟83中，基于所檢測到的電壓來確定操作電路的輸出功率。為此可以從在電感21處檢測到的電壓的最大值減去取決于輸出電流的修正項。該修正項可以根據電流調節(jié)回路的理論值來確定?？扇绱舜_定該修正項，其中檢測實際輸出電流，例如通過另一變壓器61、62、63?？捎奢敵鲭妷汉洼敵鲭娏鞔_定輸出功率。

在步驟84中可以檢查輸出功率是否在允許范圍內。為此可以確定輸出功率是否大于第一閾值和/或小于第二閾值。第二閾值可以大于第一閾值。如果輸出功率在允許范圍內，則該方法可以回到步驟81。

如果在步驟84中確定輸出功率不在允許范圍內，則可以在步驟85中進行用于功率限制的程序。例如可以如此實現(xiàn)功率限制，使得輸出功率始終大于第一閾值或至少保持等于第一閾值。為此，如果針對所確定的輸出電壓的輸出功率已經等于第一閾值，則例如可以阻止調至較低電流或將輸出電流重新調至較高電流強度。替代地或補充地，可以如此實現(xiàn)功率限制，使得輸出功率始終小于第二閾值或最多保持等于第二閾值。為此，如果針對所確定的輸出電壓的輸出功率已經等于第二閾值，則例如可以阻止調至較高電流或者將輸出電流重新調至較低電流強度。

雖然參照附圖描述了多個實施例，但可以在其它實施例中實現(xiàn)變型。雖然在與變壓器的次級線圈感應耦合的電感處出現(xiàn)的最大電壓可以被用作操作電路的輸出電壓的指標，但也可以采用其它參變量來確定輸出電壓。

電感或電容可以分別通過相應的感應元件或電容元件(例如線圈或電容器)構成。但也可行的是，小的電感(例如llc諧振電路的小電感)可以被設計為漏電感。類似地，小的電容可以被設計為漏電容。

根據實施例的變換器和方法尤其可以被用于向包括led的發(fā)光機構供電。