專利名稱：具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器及燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燈驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，更具體地，本實(shí)用新型涉及具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，并涉及包括該燈驅(qū)動(dòng)器的燈。
背景技術(shù)：
通常，將具有紅、綠、藍(lán)色三個(gè)單色發(fā)光器的、顏色和亮度可調(diào)的燈稱為情趣燈。目前正致力于研發(fā)用于情趣燈的高效、低功耗的燈驅(qū)動(dòng)器。這種驅(qū)動(dòng)器通常由具有功率因數(shù)校正功能的預(yù)處理器、分別給紅、綠、藍(lán)色發(fā)光管供電的三個(gè)功率級(jí)、用于接口RF遠(yuǎn)程控制并提供所需要的功率電平的微處理器以及為微處理器供電的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
為了使具有燈驅(qū)動(dòng)器的情趣燈廣泛地用在使用110-120V供電電壓和使用220-240V供電電壓的國(guó)家，通常借助具有通用有源功率因素控制的燈驅(qū)動(dòng)器來(lái)覆蓋上述整個(gè)電壓范圍。但是，這意味著燈驅(qū)動(dòng)器必須工作在50-60Hz的供電頻率、108V至254V的寬電壓范圍上。
同時(shí)，燈驅(qū)動(dòng)器中對(duì)燈進(jìn)行遙控的功能不僅包括將各色的發(fā)光器調(diào)節(jié)到所需的亮度的選項(xiàng)并且還包括將各發(fā)光器全部關(guān)斷的選項(xiàng)。能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的常規(guī)燈驅(qū)動(dòng)器通常具有高的功率損耗。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的情趣燈的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路包括橋式整流器D1-D4，濾波電容器C1，基于ST.L6562的帶有升壓電感、升壓FET和升壓二極管的PFC支路，緩沖電容器C3，三個(gè)基于ST.L6574IC的功率級(jí)以及為微處理器提供5V電源的基于ST.LE50CD的轉(zhuǎn)換器。在該驅(qū)動(dòng)電路的啟動(dòng)過(guò)程中，用于L6562、3個(gè)L6574和LE50CD的電源電流必須由電阻器R1表示的分壓器提供。
在該驅(qū)動(dòng)電路的啟動(dòng)過(guò)程中，各部件典型的啟動(dòng)電流分別為L(zhǎng)656290uA，L6574250uA，LE50CD2mA。當(dāng)上述5個(gè)級(jí)同時(shí)開始啟動(dòng)時(shí)，由分壓器R1提供的電源電流將為0.09+3×0.25+2＝2.84mA。在啟動(dòng)電壓為90V供電電壓的設(shè)計(jì)條件下，分壓電阻器R1所需具有的阻值約為32k0hm。在這種情況下，分壓電阻器R1在90V的功耗將為256mW。當(dāng)如此得到的驅(qū)動(dòng)電路在最高可能的254V供電電壓情況下啟動(dòng)時(shí)，分壓電阻器R1的功耗將為2W。
圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的另一種燈驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，該驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于減小功耗是一種較好的情況，但對(duì)微處理器而言進(jìn)行系統(tǒng)控制是麻煩的。該驅(qū)動(dòng)電路與圖1所示驅(qū)動(dòng)電路的區(qū)別在于，直到用于燈的三個(gè)功率級(jí)和PFC電路啟動(dòng)后再啟動(dòng)微處理器，并且LE50CD的電源電流可以由借助圖2示出的dV/dt電源的電荷泵饋給。例如為微處理器提供電源的LE50CD支路的啟動(dòng)延遲可以是非常簡(jiǎn)單的800ms的時(shí)間延遲，800ms后全部發(fā)光器工作，同時(shí)dV/dt電源工作。在此情況下，將由分壓電阻器R1提供的總啟動(dòng)電流為0.84mA。在啟動(dòng)電壓為90V供電電壓的設(shè)計(jì)條件下，分壓電阻器R1的阻值為107k0hm。該分壓電阻器在90V和254V供電電壓下的功耗分別為76mW和602mW。該驅(qū)動(dòng)電路與圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路相比功耗明顯降低。
通過(guò)延遲啟動(dòng)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化是不可能的，因?yàn)闉榱朔乐埂盁o(wú)負(fù)載”的問(wèn)題或A點(diǎn)處的DC電壓過(guò)低，必須同時(shí)啟動(dòng)功率級(jí)和PFC。
由此可知，啟動(dòng)過(guò)程中分壓電阻器的大的功耗是現(xiàn)有技術(shù)燈驅(qū)動(dòng)電路存在的主要問(wèn)題。
此外，在情趣燈工作中，還存在例如用戶通過(guò)遙控將燈關(guān)閉，即功率級(jí)被關(guān)斷的情形。在此情況下，所需的電源電流是PFC IC的“待機(jī)”電流，和用于微處理器的轉(zhuǎn)換器的電源電流，PFC IC的待機(jī)電流例如對(duì)于L6562為2.5mA，用于微處理器的轉(zhuǎn)換器的電源電流例如對(duì)于LE50CD為2mA。
圖4示出了具有這種功能的燈驅(qū)動(dòng)電路。如果該待機(jī)電流必須由分壓電阻器R1提供，dV/dt電源由于功率級(jí)被關(guān)閉而不工作，則在90V供電電壓的設(shè)計(jì)條件下，電阻器R1需要具有20k0hm的阻值來(lái)提供4.5mA的電流。此時(shí)，該電阻器R1在90V供電電壓下的功耗為405mW，而在254V電源電壓下其功耗將為3.2W。實(shí)際上這種情況是不希望出現(xiàn)的，因?yàn)樵谟蛇b控實(shí)現(xiàn)關(guān)斷的情況下，驅(qū)動(dòng)電路的“待機(jī)”功耗必須盡可能地低。
表1和表2對(duì)上述說(shuō)明進(jìn)行了歸納。
表1燈驅(qū)動(dòng)電路中各功能模塊的電流值

表2以90V供電電壓為設(shè)計(jì)條件的驅(qū)動(dòng)電路中電阻器的功率損耗

因此，需要提供一種能夠在各種工作狀態(tài)下具有小的功率損耗的情趣燈驅(qū)動(dòng)電路。
實(shí)用新型內(nèi)容當(dāng)用于不同顏色的發(fā)光器的功率級(jí)被關(guān)斷時(shí)，各功率級(jí)所要求的工作電壓15V被下拉到零。此時(shí)，L6562所要求的工作電壓應(yīng)保持為15V而微處理器的電壓應(yīng)為5V。為了實(shí)現(xiàn)具有低功耗的驅(qū)動(dòng)電路，可以采用單獨(dú)的開關(guān)電源用于為微處理器的轉(zhuǎn)換器和PFC供電。
電荷泵現(xiàn)有的元件數(shù)為每個(gè)功率級(jí)5個(gè)元件，三個(gè)功率級(jí)共計(jì)15個(gè)元件。通過(guò)在設(shè)計(jì)中增加一個(gè)電阻器和一個(gè)齊納二極管或增加兩個(gè)電阻器，用于微處理器和PFC的單獨(dú)的開關(guān)電源可以擴(kuò)展用于完全低電壓電源。
通過(guò)將該開關(guān)電源用于完全低電壓電源，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有元件的供電電流的控制。
例如當(dāng)采用ST的VIPER12A IC用于開關(guān)電源時(shí)，可以在170℃實(shí)現(xiàn)熱關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)電源由于溫度過(guò)高而關(guān)斷時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)關(guān)斷。這是根據(jù)本實(shí)用新型的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，該燈驅(qū)動(dòng)器在各種工作狀態(tài)下具有小的功率損耗。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，該燈驅(qū)動(dòng)器可以在開關(guān)電源由于溫度過(guò)高而關(guān)斷時(shí)，將整個(gè)系統(tǒng)關(guān)斷。
根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，包括一個(gè)整流電路；一個(gè)功率因數(shù)校正電路；多個(gè)功率級(jí)，用于為多個(gè)發(fā)光器供電；一個(gè)微處理器，包括on/off開關(guān)，用于接口RF遙控并控制所需要的功率等級(jí)；用于為微處理器供電的轉(zhuǎn)換器；其特征在于，該燈驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括一個(gè)開關(guān)電源，其輸入端與整流電路的輸出連接，其輸出端與功率因數(shù)校正電路和微處理器的轉(zhuǎn)換器的輸入連接。
根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種燈，該燈包括根據(jù)本實(shí)用新型的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器。


圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的情趣燈驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖2示出dv/dt電源電荷泵電路的示意圖。
圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)另一種情趣燈驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)再一種情趣燈驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖6示出根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
圖8示出根據(jù)本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路100的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路100包括一個(gè)整流電路D1-D4、緩沖電容器C1、一個(gè)開關(guān)電源、PFC電路、電阻器R4、用于三種不同顏色的發(fā)光器的三個(gè)功率級(jí)、以及用于為微處理器提供電源電壓的轉(zhuǎn)換器。開關(guān)電源是例如基于ST.Microelectronics Corporation的VIPER 12A的IC芯片，其兩個(gè)輸入端與緩沖電容器C1的兩端并聯(lián)，其輸出連接到用于PFC支路的例如L6562IC的輸入端以及例如用于微處理器的轉(zhuǎn)換器例如LE50CD的輸入端。分壓電阻器R4在緩沖電容器C3后連接在A點(diǎn)的DC干線處。在該驅(qū)動(dòng)電路中，待機(jī)功耗由分壓電阻器R4提供。當(dāng)以200V啟動(dòng)功率級(jí)時(shí)，電阻器R4的阻值為270k0hm。DC干線穩(wěn)態(tài)為400V的條件下，分壓電阻器R4的穩(wěn)態(tài)功耗將為592mW。此時(shí)微處理器所需的功耗大致為5V×2mA＝10mW，工作電流為4mA的L6562的功耗大致為15V×4mA＝60mW，總計(jì)功耗約為660mW。
通過(guò)由自身功耗很低VIPER向PFC和微處理器供電，該電路的共功耗可約為660mW，電荷泵電源每個(gè)功率級(jí)為5個(gè)元件。與現(xiàn)有的3W的待機(jī)功耗相比該驅(qū)動(dòng)電路的待機(jī)功耗有顯著降低。
圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路200的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路200包括一個(gè)整流電路D1-D4、緩沖電容器C1、一個(gè)開關(guān)電源、PFC支路、電阻器R10、用于三種不同顏色的發(fā)光器的三個(gè)功率級(jí)、以及用于微處理器的轉(zhuǎn)換器。開關(guān)電源是例如基于ST的VIPER12A的IC芯片，其兩個(gè)輸入端與緩沖電容器C1的兩端并聯(lián)，其輸出連接到用于PFC電路的L6562IC的輸入端以及例如LE50CD的用于微處理器轉(zhuǎn)換器的輸入端。在該驅(qū)動(dòng)電路中，PFC和微處理器直接從viper獲取電能。三個(gè)功率級(jí)借助連接在viper的輸出和L6574IC之間的電阻器R10獲取所需的能量?？梢宰⒁獾剑藭r(shí)的電阻器R10不是分壓電阻器。Viper的輸出電壓為15V。在R10上的最大電壓降允許為3V以保持各功率級(jí)的正常工作。每個(gè)功率級(jí)在正常工作時(shí)的電流為3mA，則R10的阻值為330Ohm。當(dāng)on/off開關(guān)被激活時(shí)，電源電流將流過(guò)R10和該開關(guān)而功率級(jí)上的電源電壓為0，即各發(fā)光器被關(guān)斷。此時(shí)，流過(guò)R10的電流為15/330＝45mA，R10的功耗為681mW，其與圖5所示電路相比沒有絲毫改善。
圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路300的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路300與圖6所示驅(qū)動(dòng)電路200的區(qū)別在于，在電阻器R10和on/off開關(guān)的電流路徑中增加了齊納二極管Dz。根據(jù)該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路可以有效地減少電阻器R10功耗。
當(dāng)功率級(jí)的電源電壓下降到8V以下時(shí)，功率級(jí)將關(guān)斷。借助例如使用7.5V的齊納二極管以小于8V的電壓激活開關(guān)時(shí)，有可能降低L6574的供電端子處的電壓。此時(shí)，流過(guò)電阻器R10的電流為(15-7.5)/330＝23mA，電阻器R10和齊納二極管的功耗分別約為175mW和173mW，共計(jì)約348mW。所述損耗加上PFC和微處理器的損耗，驅(qū)動(dòng)電路的損耗將約為418mW。同時(shí)該驅(qū)動(dòng)電路增加了兩個(gè)元件。與第一實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路100的660mW功耗和15個(gè)元件相比，該驅(qū)動(dòng)電路300借助增加較少的元件進(jìn)一步降低了功耗。
圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路400的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路400與圖7所示的驅(qū)動(dòng)電路300的不同之處在于用另一個(gè)阻值為330Ohm的電阻器R11替換7.5V的齊納二極管。在此實(shí)施例中，流過(guò)電阻器的電流為15/660＝23mA，兩個(gè)電阻器R10的功耗約為350mW。所述損耗加上PFC和微處理器的損耗，驅(qū)動(dòng)電路的損耗將約為420mW。與第一實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路100的660mW功耗相比，該驅(qū)動(dòng)電路400僅增加了兩個(gè)元件而降低了功耗。與使用齊納二極管的驅(qū)動(dòng)電路300相比，電阻器成本更低而效果與齊納二極管效果相同，因而驅(qū)動(dòng)電路400是更優(yōu)選實(shí)施例。
在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，將基于ST的VIPER12A IC用作開關(guān)電源，該VIPER12A IC在170℃時(shí)實(shí)現(xiàn)熱關(guān)閉。當(dāng)開關(guān)電源由于溫度的原因被熱關(guān)閉時(shí)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由于沒有電源而被熱關(guān)閉。
雖然通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型不限于上述優(yōu)選實(shí)施例。例如可以用Samsung的KA7526IC替換ST的L6562IC用于PFC電路?？梢杂肞hilips的2014IC替換ST的L6574IC用于各種不同顏色發(fā)光器的功率級(jí)。雖然本實(shí)用新型以紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光器為例進(jìn)行了說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以根據(jù)需要采用其他不同顏色、不同數(shù)量的發(fā)光器來(lái)構(gòu)成情趣燈。本實(shí)用新型可用于具有微處理器和有效功率因數(shù)校正功能的燈驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域。根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路不僅可應(yīng)用于熒光燈，而且可實(shí)現(xiàn)在高強(qiáng)度放電燈(HID)和汽車照明燈應(yīng)用中。
盡管前面參照具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范疇的情況下可以對(duì)其進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求1.一種具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，包括一個(gè)整流電路，一個(gè)功率因數(shù)校正電路，一個(gè)或多個(gè)功率級(jí)，用于為一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器供電，一個(gè)微處理器，包括on/off開關(guān)，用于接口RF遙控并控制所需要的功率等級(jí)，用于為微處理器供電的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該燈驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括一個(gè)開關(guān)電源，其輸入端與整流電路的輸出連接，其輸出端與功率因數(shù)校正電路和微處理器的轉(zhuǎn)換器的輸入連接。
2.如權(quán)利要求1的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括連接在功率因數(shù)校正電路的輸出和所述一個(gè)或多個(gè)功率級(jí)的輸入之間的電阻器。
3.如權(quán)利要求1的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括連接在開關(guān)電源的輸出和所述一個(gè)或多個(gè)功率級(jí)的輸入之間的第一電阻器。
4.如權(quán)利要求3的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括連接在所述第一電阻器和所述開關(guān)電路之間的齊納二極管。
5.如權(quán)利要求3的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括連接在第一電阻器和所述開關(guān)電路之間的第二電阻器。
6.如權(quán)利要求5的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，其中所述第二電阻器與所述第一電阻器具有相同的電阻值。
7.如權(quán)利要求4的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，其中所述齊納二極管的電壓小于功率級(jí)支路的啟動(dòng)電壓。
8.一種燈，其特征在于，包括根據(jù)上述權(quán)利要求之一的具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種具有開關(guān)電源的燈驅(qū)動(dòng)器，其包括一個(gè)整流電路；一個(gè)功率因數(shù)校正電路；多個(gè)功率級(jí)，用于為多個(gè)發(fā)光器供電；一個(gè)微處理器，包括on/off開關(guān)，用于接口RF遙控并控制所需要的功率等級(jí)；用于為微處理器供電的轉(zhuǎn)換器；其特征在于，該燈驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括一個(gè)開關(guān)電源，其輸入端與整流電路的輸出連接，其輸出端與功率因數(shù)校正電路和微處理器的轉(zhuǎn)換器的輸入連接。根據(jù)本實(shí)用新型的燈驅(qū)動(dòng)電路具有顯著降低的功耗。
文檔編號(hào)H05B41/36GK2891576SQ20052010522
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者艾蒂安埃伯松 申請(qǐng)人:飛利浦(中國(guó))投資有限公司