用于固態(tài)燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本文件涉及用于固態(tài)燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路，特別是涉及用于包括發(fā)光二極管的燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路。描述了一種用于固態(tài)光源（6）的驅(qū)動(dòng)電路（112）。驅(qū)動(dòng)電路（112）包括將輸入電壓（11）轉(zhuǎn)換成中間電壓（128）的第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)（20）；將中間電壓（128）轉(zhuǎn)換成光源（6）的驅(qū)動(dòng)電壓（15）的第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)（22）；以及控制器（100）。該控制器（100）包括：第一控制單元（130），用于產(chǎn)生用于第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)（20）的第一控制控制信號(hào)（26）；第二控制單元（124），用于產(chǎn)生用于第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)（22）的第二控制控制信號(hào)（28）；以及狀態(tài)控制單元（101），用于確定光源（6）的目標(biāo)狀態(tài)；其中該第一和第二控制單元（130，124）用于接收指示目標(biāo)狀態(tài)的信息（162，163）；以及其中該第一和第二控制單元（130，124）用于基于該指示目標(biāo)狀態(tài)的信息（162，163）產(chǎn)生該第一和第二控制信號(hào)（26，28）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于固態(tài)燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文件涉及用于固態(tài)燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路，特別是涉及用于包括發(fā)光二極管的燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]人們對(duì)不使用白熾燈絲的電燈泡的興趣日益增加，因?yàn)榛跓艚z的燈泡都被認(rèn)為是低效率和高能耗的。
[0003]事實(shí)上，最近的立法變化意味著傳統(tǒng)的白熾燈泡在世界許多地方被淘汰?，F(xiàn)有的對(duì)白熾燈泡的一種替代是緊湊型熒光燈燈泡。
[0004]固態(tài)照明(SSL)，例如基于改造燈的發(fā)光二極管(LED)和有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)，提供在效率，即時(shí)光輸出，光質(zhì)量，和壽命方面高于基于改造燈的緊湊型熒光燈(CFL)的卓越性能。進(jìn)入市場(chǎng)的主要成本是產(chǎn)品成本，因?yàn)楫?dāng)今的基于LED的燈的商店價(jià)格可達(dá)CFL燈的10倍。
[0005]LED燈組件的關(guān)鍵元素是LED光源。用流明每瓦測(cè)量的發(fā)光效率，已經(jīng)在過(guò)去10年顯著改善，并對(duì)于白光LED，繼續(xù)進(jìn)一步增加到2501m/W的水平，具有進(jìn)一步改善的潛質(zhì)。
[0006]采用LED光源的另一大優(yōu)勢(shì)是他們具有較高的壽命，因?yàn)槲ㄒ坏氖Ｊ绞枪庠吹妮敵鲴詈瞎鈱W(xué)元件慢慢折舊。
[0007]SSL燈組件通常采用市電或電力線電力供應(yīng)工作，該市電或電力線電力供應(yīng)提供AC電壓，通常為110V/120V或230V/240V，頻率在50至60Hz之間。這種電源電壓的交流性質(zhì)因此導(dǎo)致SSL燈組件的功率本質(zhì)上是與時(shí)間有關(guān)的。在一個(gè)功率周期中功率通常在零和數(shù)倍平均系統(tǒng)功率之間變化。
[0008]需要提供DC驅(qū)動(dòng)信號(hào)給SSL裝置。由于所謂的下垂影響上升的現(xiàn)時(shí)水平，DC驅(qū)動(dòng)信號(hào)的任何波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的影響如閃爍和SSL效率的退化。
[0009]每當(dāng)瞬時(shí)輸入功率高于瞬時(shí)輸出功率，過(guò)剩功率必須存儲(chǔ)在電源轉(zhuǎn)換器。每當(dāng)瞬時(shí)輸入功率低于瞬時(shí)輸出功率，缺少的功率必須由電源轉(zhuǎn)換器傳遞。因此，電源轉(zhuǎn)換器通常包括電存儲(chǔ)元件。
[0010]電能量可以采用電感作為電流存儲(chǔ)，或采用電容作為電壓存儲(chǔ)。為了在高于毫秒的時(shí)間區(qū)域內(nèi)存儲(chǔ)合理數(shù)量的電能，電感存儲(chǔ)元件往往會(huì)變得非常龐大而笨重。電源轉(zhuǎn)換器通常采用電容器儲(chǔ)能。
[0011]在先前考慮的設(shè)計(jì)中，提供了一個(gè)包括開(kāi)關(guān)元件的單級(jí)。該開(kāi)關(guān)元件為能夠以相當(dāng)高頻率來(lái)開(kāi)關(guān)電幅值的MOSFET或雙極型器件或其他任何設(shè)備。
[0012]典型的示例的單級(jí)轉(zhuǎn)換器包括反激式變轉(zhuǎn)換器，降壓轉(zhuǎn)換器或降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。如果使用單級(jí)轉(zhuǎn)換器，該電感存儲(chǔ)元件既可連接到轉(zhuǎn)換器的輸入端也可以連接到輸出端。
[0013]如果存儲(chǔ)元件設(shè)置在輸入端，市電電流僅在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)被拉升導(dǎo)致市電電流的大失真，該電源電流需要濾波以符合法律標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步，在SSL燈組件中的典型環(huán)境溫度下，該電容存儲(chǔ)元件需要承受非常高的電壓，該電壓通常高于市電電壓的峰值。
[0014]這種電容存儲(chǔ)元件通常是具有濕性電解質(zhì)的鋁電解電容，該濕性電解質(zhì)會(huì)慢慢蒸發(fā)或擴(kuò)散，導(dǎo)致設(shè)備的退化，特別是在增加溫度水平下導(dǎo)致設(shè)備的退化。這些設(shè)備昂貴，對(duì)壽命限制敏感和體積龐大。
[0015]如果存儲(chǔ)元件在電源轉(zhuǎn)換器的輸出端，它實(shí)質(zhì)上是設(shè)置成與SSL裝置并聯(lián)。SSL裝置實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生非常低的增量電阻。因此能量存儲(chǔ)設(shè)備的容量必須非常大以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入SSL裝置的電流波動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波。通常需要電容量大體高于lOOuF。在很多情況下需要電容量為IOOOuF或更高。
[0016]這種電容存儲(chǔ)元件通常是具有濕性電解質(zhì)的鋁電解電容，該濕性電解質(zhì)會(huì)慢慢蒸發(fā)或擴(kuò)散，導(dǎo)致設(shè)備的退化，特別是在增加溫度水平下導(dǎo)致設(shè)備的退化。這些設(shè)備昂貴，對(duì)壽命限制敏感和體積龐大。
[0017]一種先前考慮的電源轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有輸入端，輸出端和電源開(kāi)關(guān)的公共參考電位。這種拓?fù)渚哂泻?jiǎn)單控制的優(yōu)點(diǎn)但是具有輸出電壓高于輸入電壓的明顯的缺點(diǎn)。這些拓?fù)湟脖环Q(chēng)為升壓電路。為在SSL燈組件中使用，輸出電壓變成高于市電峰值電壓，生成高達(dá)400伏及以上的輸出電壓。所需的電容體積大，昂貴并且在提升的溫度條件下電容的壽命受到強(qiáng)烈限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]根據(jù)另一個(gè)方面，描述了一種用于固態(tài)燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路。固態(tài)光源可以是，例如LED和0LED。該驅(qū)動(dòng)電路通常包括電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器用于將市電電源的電力轉(zhuǎn)換成光源的電力。特別地，該電源轉(zhuǎn)換器可用于將DC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC輸出電壓，其中該DC輸出電壓通常對(duì)應(yīng)于SSL源的導(dǎo)通電壓。特別地，該驅(qū)動(dòng)電路可以包括多級(jí)電源轉(zhuǎn)換器。因此，驅(qū)動(dòng)電路可包括第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)，該第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成中間電壓(也稱(chēng)這里為總線電壓)。輸入電壓可以是已整流的市電電壓。第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)可包括開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，例如單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器。此外，驅(qū)動(dòng)電路可包括第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)，該第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)用于將中間電壓轉(zhuǎn)換成用于光源的驅(qū)動(dòng)電壓(例如導(dǎo)通電壓)。第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)可包括開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，例如反激式轉(zhuǎn)換器。
[0019]第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)可包括用于接收輸入電壓的輸入連接器，用于提供中間電壓的輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件。該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件可共用一個(gè)公共的參考電位，從而允許使用(成本效率)低端的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的開(kāi)關(guān)器件。輸入連接器的電壓可大于第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的輸出連接器的電壓。第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的例子為SEPIC轉(zhuǎn)換器,反激式轉(zhuǎn)換器和正向轉(zhuǎn)換器。以類(lèi)似的方式，第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)可包括用于接收中間電壓的輸入連接器，用于提供驅(qū)動(dòng)電壓的輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件。該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件可共用一個(gè)公共的參考電位，從而允許使用(成本效率)低端的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的開(kāi)關(guān)器件。
[0020]該驅(qū)動(dòng)電路可包括控制器(例如控制器芯片)。該控制器可包括第一控制單元(如控制器的SW元件)，該第一控制單元用于產(chǎn)生用于第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的第一控制信號(hào)。進(jìn)一步，該控制器可包括第二控制單元(如控制器的SW元件)，該第二控制單元用于產(chǎn)生用于第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的第二控制信號(hào)。如上面指出的，該第一和/或第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)可包括含有各自的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。這樣，該第一和第二控制信號(hào)可包括控制各自的開(kāi)關(guān)(或開(kāi)關(guān)器件)的脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)。該第一和第二控制單元可用于分別交換指示第一和第二控制信號(hào)的控制數(shù)據(jù)。通過(guò)這樣做，該控制器(特別是第一和第二控制單元的控制器)可用于提高驅(qū)動(dòng)電路的性能(特別是關(guān)于收斂速度和/或穩(wěn)定性的性能)。
[0021]第一控制單元可用于采用具有第一組系數(shù)的第一控制算法產(chǎn)生第一控制信號(hào)。通過(guò)示例的方式，該第一控制算法包括PID控制算法。該第一組系數(shù)可包括比例增益、積分增益和/或微分增益。以類(lèi)似的方式，第二控制單元可用于采用具有第二組系數(shù)的第二控制算法產(chǎn)生第二控制信號(hào)。通過(guò)示例的方式，該第二控制算法包括PID控制算法。該第二組系數(shù)可包括比例增益、積分增益和/或微分增益。
[0022]在第一和第二控制單元之間交換的控制數(shù)據(jù)可包括該第一和/或第二組系數(shù)。這樣，該第二控制單元可用于基于第一控制單元使用的該組系數(shù)確定第二組系數(shù)(反之亦然)。更一般來(lái)說(shuō)，第二控制單元可用于基于指示第一控制信號(hào)的控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二控制信號(hào)(反之亦然)。這樣，第一和第二控制單元可用于確定第一和第二組系數(shù)從而增加收斂速度和穩(wěn)定性之間的平衡。
[0023]該控制器可包括狀態(tài)控制單元，該狀態(tài)控制單元用于確定光源的目標(biāo)狀態(tài)(例如目標(biāo)照明狀態(tài))。特別地，該狀態(tài)控制單元可用于采用狀態(tài)機(jī)從當(dāng)前狀態(tài)確定目標(biāo)狀態(tài)。燈泡組件(或光源)可工作于多個(gè)不同的狀態(tài)，其中該多個(gè)狀態(tài)指示光源的多個(gè)對(duì)應(yīng)的不同照度級(jí)?？蛇x地或另外，多個(gè)不同狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)可指示燈泡組件的內(nèi)部狀態(tài)。該狀態(tài)機(jī)可包括(或可定義)多個(gè)指示光源的多個(gè)對(duì)應(yīng)的照度級(jí)的狀態(tài)，以及在該多個(gè)狀態(tài)的至少一些狀態(tài)之間的多個(gè)轉(zhuǎn)換。多個(gè)轉(zhuǎn)換通常取決于相應(yīng)的多個(gè)事件。換句話說(shuō)，從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)換通常由檢測(cè)到特定的事件觸發(fā)。多個(gè)事件中的一個(gè)事件可由一個(gè)或多個(gè)條件限定。該一個(gè)或多個(gè)條件可包括一個(gè)或多個(gè):關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路溫度的條件；關(guān)于預(yù)定的時(shí)間間隔的條件；和/或關(guān)于市電電源電壓的條件。
[0024]該狀態(tài)控制單元可以用于確定該多個(gè)狀態(tài)的當(dāng)前狀態(tài)。該當(dāng)前狀態(tài)通常是光源當(dāng)前工作的狀態(tài)。通過(guò)示例的方式，當(dāng)前狀態(tài)可指示光源的當(dāng)前照度級(jí)。為此目的，狀態(tài)可以包括關(guān)于提供給光源的功率值的信息。提供給光源的功率值可指示光源的照度級(jí)。電燈泡組件的所提供的功率值和實(shí)際的照度級(jí)之間的具體關(guān)系可以在燈泡組件的制造過(guò)程中的照明校準(zhǔn)的上下文中確定。
[0025]該狀態(tài)控制單元可用于檢測(cè)事件，例如基于驅(qū)動(dòng)電路或光源的溫度的事件。該事件可由例如溫度超過(guò)或低于預(yù)定的溫度閾值的條件來(lái)定義。此外，該狀態(tài)控制單元可以用于基于狀態(tài)機(jī)確定多個(gè)狀態(tài)的目標(biāo)狀態(tài)。以示例的方式，該狀態(tài)機(jī)可指示從當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)(如目標(biāo)照明狀態(tài))的取決于事件的轉(zhuǎn)換。
[0026]第一和第二控制單元可用于接收指示目標(biāo)狀態(tài)的信息(如目標(biāo)照明狀態(tài))。進(jìn)一步，第一和第二控制單元可用于基于指示目標(biāo)狀態(tài)的信息產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)。進(jìn)一步，第一和第二控制單元可以考慮當(dāng)前狀態(tài)(如當(dāng)前照明狀態(tài))，以確保從當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的快速和/或穩(wěn)定的控制。
[0027]該控制器可用于接收指示光源的目標(biāo)調(diào)光值的信息。該目標(biāo)調(diào)光值可由調(diào)光器設(shè)置(例如切相調(diào)光器)。這樣，該指示目標(biāo)調(diào)光值的信息可對(duì)應(yīng)于由調(diào)光器設(shè)置的傳導(dǎo)角。進(jìn)一步，控制器可用于接收指示用于設(shè)置目標(biāo)調(diào)光值的調(diào)光器的類(lèi)型的信息(如前沿切相調(diào)光器或后沿切相調(diào)光器)。該第一和第二控制單元可用于基于指示光源的目標(biāo)調(diào)光值的信息和/或基于調(diào)光器的類(lèi)型產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)。特別地，該第一和第二控制單元可用于基于指示光源的目標(biāo)調(diào)光值的信息和/或基于調(diào)光器的類(lèi)型確定該第一和/或第二控制算法的第一和/或第二組系數(shù)。換句話說(shuō)，第一和/或第二控制單元可用于將第一和/或第二控制算法(特別是第一和/或第二控制算法的系數(shù))適應(yīng)到目標(biāo)調(diào)光值和/或調(diào)光器的類(lèi)型。該組系數(shù)可基于指示光源的調(diào)光值的信息的變化以動(dòng)態(tài)方式適應(yīng)。
[0028]控制器可進(jìn)一步包括用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的中央時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。該第一和第二控制單元可采用該時(shí)鐘信號(hào)同步。
[0029]該控制器可用于接收一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)。該一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)可包括一個(gè)或多個(gè):指示輸入電壓的信號(hào)，指示中間電壓的信號(hào)，指示驅(qū)動(dòng)電壓的信號(hào)。該第一和第二控制單元可用于另外基于該一個(gè)或多個(gè)反饋信息產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)。特別地，該第一和第二控制單元可用于基于該一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)確定該第一和/或第二控制算法的第一和/或第二組系數(shù)。換句話說(shuō)，第一和/或第二控制單元可用于根據(jù)該一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)適應(yīng)第一和/或第二控制算法(特別是第一和/或第二控制算法的系數(shù))。
[0030]控制器可用于接收關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路吸取的功率的信息(如關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路吸取的電流)。該第一和第二控制單元可用于另外基于關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路吸取的功率的信息產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)。特別地，該第一和第二控制單元可用于基于關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路吸取的功率的信息分別確定該第一和/或第二控制算法的第一和/或第二組系數(shù)。換句話說(shuō)，第一和/或第二控制單元可用于根據(jù)關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路吸取的功率的信息適應(yīng)第一和/或第二控制算法(特別是第一和/或第二控制算法的系數(shù))。
[0031]根據(jù)另一個(gè)方面，描述了一種用于包括多級(jí)電源轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路的控制器。控制器可包括任何當(dāng)前文件中描述的特征和元件。
[0032]根據(jù)又一個(gè)方面，描述了一種燈泡組件。該燈泡組件可包括殼體，位于殼體中的固態(tài)發(fā)光器件以及連接到殼體并且用于連接到市電電源的電連接模塊。進(jìn)一步，該燈泡組件如本文件中描述的任一方面的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路可位于殼體中，并且可被連接以從電連接模塊接收電力信號(hào)。進(jìn)一步，該驅(qū)動(dòng)電路可用于將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給發(fā)光器件。
[0033]根據(jù)另一方面，提供了一種用于燈泡組件的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括固態(tài)發(fā)光器件和提供驅(qū)動(dòng)電流給發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括:電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器包括第一級(jí)和第二級(jí)，該第一級(jí)和第二級(jí)用于提供驅(qū)動(dòng)電流給連接的發(fā)光器件；控制器，用于提供控制信號(hào)給第一和第二級(jí)，其中第一和第二級(jí)中的一個(gè)由轉(zhuǎn)換電路實(shí)施，該轉(zhuǎn)換電路包括用于接收輸入電壓的輸入連接器，用于提供輸出電壓的輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位，其中該轉(zhuǎn)換電路用于提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)的電壓比輸入信號(hào)的電壓低。
[0034]根據(jù)另一方面，提供了一種燈泡組件，該燈泡組件包括殼體；處于殼體中的固態(tài)發(fā)光器件；電連接模塊，連接到殼體，并且用于連接到市電電源；以及驅(qū)動(dòng)電路(12)，位于殼體中，被連接以從電連接模塊接收電力信號(hào)，以及用于將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給發(fā)光器件。該驅(qū)動(dòng)電路包括:電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器包括第一級(jí)和第二級(jí)，該第一級(jí)和第二級(jí)用于提供驅(qū)動(dòng)電流給連接的發(fā)光器件；控制器，用于提供控制信號(hào)給第一和第二級(jí)，其中第一和第二級(jí)中的一個(gè)由轉(zhuǎn)換電路實(shí)施，該轉(zhuǎn)換電路包括用于接收輸入電壓的輸入連接器，用于提供輸出電壓的輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位，以及其中該轉(zhuǎn)換電路用于提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)的電壓比輸入信號(hào)的電壓低。
[0035]在一個(gè)例子中，該轉(zhuǎn)換電路包括:位于參考電位和輸入端之間的輸入連接器，串聯(lián)于輸入端和參考電位之間的第一電感能量?jī)?chǔ)存元件以及第一開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該第一電感能量存儲(chǔ)元件和參考電位之間并與第一開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)的電容能量存儲(chǔ)元件和電壓重置元件，與電容能量存儲(chǔ)元件和電壓重置元件連接的第二開(kāi)關(guān)器件，以及位于第二開(kāi)關(guān)器件和參考電位之間的輸出連接器。在一個(gè)特定的示例中，電容存儲(chǔ)元件在工作期間具有電壓，以及電壓重置元件用于維持該電壓大體與施加到輸入連接器的輸入電壓相等。在一個(gè)例子中，該轉(zhuǎn)換電路包括:位于參考電位和輸入端之間的輸入連接器，串聯(lián)于輸入端和參考電位之間的第一電感能量?jī)?chǔ)存元件以及第一開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該第一電感能量存儲(chǔ)元件和參考電位之間并與第一開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)的電容能量存儲(chǔ)元件和第二電感能量存儲(chǔ)元件，與電容能量存儲(chǔ)元件和第二電感能量存儲(chǔ)元件連接的第二開(kāi)關(guān)器件，以及位于第二開(kāi)關(guān)器件和參考電位之間的輸出連接器。
[0036]在一個(gè)例子中，第一和第二級(jí)中的一個(gè)由單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器SEPIC電路提供。
[0037]在一個(gè)例子中，該電源轉(zhuǎn)換器包括:第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)，被連接以從電連接模塊接收電力信號(hào)并且用于根據(jù)來(lái)自控制器的第一控制信號(hào)從電連接模塊吸取電能；電容電能量存儲(chǔ)裝置，被連接用來(lái)接收來(lái)自該第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的電能；以及第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)，被連接用于接收來(lái)自第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的電能，以及用于根據(jù)接收自控制器的第二控制信號(hào)將電驅(qū)動(dòng)電流輸出到固態(tài)發(fā)光器件。
[0038]在一個(gè)例子中，該控制器包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理裝置以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，該控制器用于接收輸入信號(hào)，用于根據(jù)該輸入信號(hào)和存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的特性信息產(chǎn)生第一和第一控制信號(hào)，該特性信息與處于控制之下的燈泡組件相關(guān)，以及用于分別提供第一和第二控制信號(hào)給第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)以控制該第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)。根據(jù)另一方面，提供了一種燈泡組件，該燈泡組件包括殼體；處于殼體中的固態(tài)發(fā)光器件；電連接模塊，連接到殼體，并且用于連接到市電電源；以及驅(qū)動(dòng)電路(12)，位于殼體中，被連接以從電連接模塊接收電力信號(hào)，以及用于將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給發(fā)光器件。該驅(qū)動(dòng)電路包括:電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器包括第一級(jí)和第二級(jí)，該第一級(jí)和第二級(jí)用于提供驅(qū)動(dòng)電流給連接的發(fā)光器件；控制器，用于提供控制信號(hào)給第一和第二級(jí)，其中第一和第二級(jí)中的一個(gè)由轉(zhuǎn)換電路提供，該轉(zhuǎn)換電路包括用于接收輸入電壓的輸入連接器，用于提供輸出電壓的輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位，以及其中該轉(zhuǎn)換電路用于提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)的電壓比輸入信號(hào)的電壓低。
[0039]在一個(gè)例子中提供了一種兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器。在兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置存儲(chǔ)元件的第三種選擇是將該存儲(chǔ)元件設(shè)置在第一轉(zhuǎn)換器級(jí)的輸出端?？梢赃x擇平均電壓水平以及波動(dòng)數(shù)量以優(yōu)化存儲(chǔ)元件的成本、尺寸和壽命并且該平均電壓水平以及波動(dòng)數(shù)量完全不與SSL裝置工作產(chǎn)生的要求或符合由標(biāo)準(zhǔn)或de要素市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義的某些電源質(zhì)量目標(biāo)的要求掛鉤。
[0040]在另一個(gè)例子中，一種用于SSL燈的雙級(jí)電源的特征在于存儲(chǔ)元件連接在第一和第二級(jí)之間，以及選擇裝置的平均電壓來(lái)優(yōu)化裝置的成本/性能/尺寸比并且可以設(shè)置波動(dòng)從而使所需的電容值最小化。
[0041]在另一個(gè)例子中，連接在第一和第二功率級(jí)之間的電容存儲(chǔ)元件為陶瓷電容。在一個(gè)例子中，電容為多層陶瓷電容器。在另外一個(gè)例子中，電容為塑料薄膜電容。
[0042]在另一個(gè)例子中，第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)具有安全隔離屏障以根據(jù)全球安全法規(guī)，例如安全電子低電壓法規(guī)(SELV)將第二級(jí)的輸出電壓與市電電壓隔離。
[0043]多個(gè)電源轉(zhuǎn)換器級(jí)往往具有更高的元件數(shù)量，但是由于相比于單級(jí)轉(zhuǎn)換器具有較低的電量級(jí)和更少的電壓條件，單個(gè)元件可以設(shè)計(jì)得更小。
[0044]在一個(gè)例子，提供了一種兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征在于所有涉及的功率開(kāi)關(guān)與地關(guān)聯(lián)，從而可被與同一地電位關(guān)聯(lián)工作的控制IC裝置控制，以及因此不需要額外的電路在參考電位驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)而是在公共地電位驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)。
[0045]在一個(gè)例子中，電容存儲(chǔ)元件設(shè)置在第一個(gè)轉(zhuǎn)換器級(jí)中，連接在電感存儲(chǔ)元件和輸出電壓之間。在一個(gè)例子中，該附加的電容也串聯(lián)有整流元件。通過(guò)持續(xù)對(duì)附加的電容充電達(dá)到定義的電壓水平來(lái)保持輸入電壓低于輸出電壓，以及因此適于用于作為SSL裝置的電源電壓。附加的電容存儲(chǔ)元件并不能促進(jìn)能量轉(zhuǎn)移，而是在通常低于100μ s的高頻周期內(nèi)保持電壓恒定。因此，電容可以設(shè)計(jì)成小尺寸，低成本，并且沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的壽命限制。為了將附加的存儲(chǔ)元件的電壓維持在一個(gè)定義的水平，需要電壓重置元件。在一個(gè)例子中，該重置元件為連接在附加的電容元件和參考電位之間的電感。
[0046]應(yīng)該注意，包括如本文件概述的優(yōu)選實(shí)施例的方法和系統(tǒng)可以獨(dú)立使用或結(jié)合該文件揭露的其他方法和系統(tǒng)使用。此外，系統(tǒng)的上下文中概述的特征也適用于相應(yīng)的方法。此外，本文件概述的方法和系統(tǒng)的所有方面可任意結(jié)合。特別地，權(quán)利要求的特征可以以任意方式相互組合。
[0047]在本文件中，術(shù)語(yǔ)“耦合”或“被耦合”是指彼此之間電通信的元件，不論是直接連接如通過(guò)電線，或是以其他方式連接。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1為燈泡組件的示意圖；
[0049]圖2為圖1的組件的驅(qū)動(dòng)電路的示意方塊圖；
[0050]圖3為用于圖2的電路的第二示例驅(qū)動(dòng)的示意方塊圖；
[0051]圖4為用于圖2的電路的第三示例驅(qū)動(dòng)的示意方塊圖；
[0052]圖5為電源轉(zhuǎn)換器電路的例子的示意方塊圖；
[0053]圖6為用于圖3或圖4的驅(qū)動(dòng)的示例控制器的示意方塊圖；以及
[0054]圖7為包括多級(jí)電源轉(zhuǎn)換器的示例燈泡組件的示意方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]在當(dāng)前上下文中，燈泡“組件”包括代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈燈絲型的燈泡所需要的所有的元件。從下面給出的例子的描述將會(huì)變得清楚，本文件的教導(dǎo)適于連接到標(biāo)準(zhǔn)電力供應(yīng)的燈泡組件。在英式英語(yǔ)，該電力供應(yīng)是指市電電力。而在美式英語(yǔ)，該供應(yīng)是指“電力線”。其他術(shù)語(yǔ)包括“AC電源”，“線路電力”，“家用電力”以及“電網(wǎng)電力”。應(yīng)當(dāng)理解這些術(shù)語(yǔ)可以很容易互換，并具有相同的意思。[0056]通常，在歐洲的電力供應(yīng)是230-240V AC，50Hz，以及在北美是110-120VAC，60Hz。載于下文的原理適用于任何合適的電力供應(yīng)，包括提及的市電/電力線，DC電源，以及經(jīng)整流的AC電源。
[0057]圖1為燈泡組件的示意圖；該組件I包括燈泡殼體2以及電連接模塊4。該電連接模塊4可為螺紋式或卡口式，或其他任何形式的連接到燈泡座的連接件。固態(tài)光源6，優(yōu)選發(fā)光二極管(LED),設(shè)置在殼體2中。光源6可由單個(gè)發(fā)光器件或多個(gè)這樣的器件提供。
[0058]驅(qū)動(dòng)電路8位于燈泡殼體2中，用于將從電連接模塊4接收到的電力轉(zhuǎn)換成用于固態(tài)光源6的受控的驅(qū)動(dòng)電流。
[0059]該殼體2給光源和驅(qū)動(dòng)元件提供一個(gè)適當(dāng)?shù)膱?jiān)固的外殼，并且包括需要的光學(xué)元件以從該組件提供所需的輸出光。該殼體2也提供散熱功能，因?yàn)楣庠礈囟鹊墓芾韺?duì)光輸出的最大化和光源壽命非常重要。相應(yīng)地，該殼體設(shè)計(jì)成使光源產(chǎn)生的熱能夠從光源導(dǎo)走，并且作為一個(gè)整體位于組件外面。殼體設(shè)計(jì)的一個(gè)復(fù)雜之處在于，對(duì)于消費(fèi)產(chǎn)品，為了防止傷害用戶，殼體的外溫度必須適當(dāng)?shù)汀＿@些要求可導(dǎo)致殼體設(shè)計(jì)制造復(fù)雜。相應(yīng)地，謹(jǐn)慎和準(zhǔn)確地管理燈泡的熱特性是可取的。
[0060]圖2更詳細(xì)地展示了圖1的驅(qū)動(dòng)電路8和光源6。該驅(qū)動(dòng)電路8包括整流器10，該整流器10接收交流電(AC)，并在其輸出處傳送整流電流(DC)ll。這個(gè)DC電源由驅(qū)動(dòng)器12接收,該驅(qū)動(dòng)12用于輸出受控的DC驅(qū)動(dòng)信號(hào)以提供電能給光源6。來(lái)自驅(qū)動(dòng)器12的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓和電流特性由光源6使用的發(fā)光器件的類(lèi)型和數(shù)量確定。提供給光源6的功率根據(jù)所需的工作條件來(lái)控制。在一個(gè)例子中，該光源包括多個(gè)發(fā)光器件，以及需要具有50V或更高的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通常，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可在IOV到高于100V的范圍。
[0061]圖3展示了示例的適于用于圖2的驅(qū)動(dòng)電路8的第一示例的驅(qū)動(dòng)器12。該第一驅(qū)動(dòng)器12包括由控制器24控制的第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22。在這個(gè)例子中，該第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20接收來(lái)自整流器10的DC電源11，以及用于將電源信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有所需的功率，電壓以及電流特性的中間信號(hào)。該中間信號(hào)被提供給第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)22以轉(zhuǎn)換成提供給光源的受控的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)15。應(yīng)當(dāng)理解，該整流器10可由遠(yuǎn)程整流器替代，遠(yuǎn)程整流器給燈泡組件提供經(jīng)整流的AC電源，或由DC電源如電池替代。
[0062]電感電能存儲(chǔ)裝置21設(shè)置在第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22之間。能源存儲(chǔ)裝置21從第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)接收電能，和提供能量給第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)22。能量存儲(chǔ)裝置21有利于克服由輸入電源信號(hào)的交流特性引起的可用功率的波動(dòng)。
[0063]每個(gè)電源轉(zhuǎn)換器20和22包括至少一個(gè)電感儲(chǔ)能器件，以及至少一個(gè)開(kāi)關(guān)器件。該開(kāi)關(guān)器件由控制器16控制，并且可由金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)器件或其他適于開(kāi)關(guān)高電壓(例如數(shù)百伏)的器件提供。
[0064]在一個(gè)例子中，第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22中的一個(gè)由轉(zhuǎn)換電路提供，該轉(zhuǎn)換電路具有輸入和輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件，該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位，以及其中該轉(zhuǎn)換電路使輸出信號(hào)的電壓比輸入信號(hào)的電壓低。該電路的一個(gè)例子是SEPIC (單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)電路，下面將會(huì)進(jìn)行描述。其他的級(jí)可由合適的電路拓?fù)涮峁＠?，可用于其他電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的降壓轉(zhuǎn)換電路，升壓斬波電路，降壓/升壓轉(zhuǎn)換電路，另一 SEPIC電路，或反激式轉(zhuǎn)換電路。電路拓?fù)涞囊恍┙M合會(huì)比其他更合適。[0065]控制器24接收與電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22和/或光源的工作相關(guān)的各個(gè)傳感信號(hào)或反饋信號(hào)25和27，并提供各個(gè)控制信號(hào)26和28給第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22以使驅(qū)動(dòng)信號(hào)15適于光源6所需的操作。下面將更詳細(xì)地解釋控制器的工作。
[0066]圖4展示了示例的適于用于圖2的驅(qū)動(dòng)電路8的第二示例的驅(qū)動(dòng)器12。該第二驅(qū)動(dòng)器12’與圖5的第一驅(qū)動(dòng)器12類(lèi)似，并且包括由控制器24控制的第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22。該第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20從合適的源例如整流器10接收DC電源11，以及用于將電源信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有所需的功率，電壓以及電流特性的中間信號(hào)。該中間信號(hào)被提供給第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)22以轉(zhuǎn)換成提供給光源的受控的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)15。
[0067]如前述的例子，電容電能存儲(chǔ)裝置21設(shè)置在第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和21之間。能源存儲(chǔ)裝置21從第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)接收電能，和提供能量給第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)22。能量存儲(chǔ)裝置21有利于克服由輸入電源信號(hào)的交流特性引起的可用功率的波動(dòng)。
[0068]每個(gè)電源轉(zhuǎn)換器20和22包括至少一個(gè)電感儲(chǔ)能器件，以及至少一個(gè)開(kāi)關(guān)器件。該開(kāi)關(guān)器件由控制器24控制，并且可由適于開(kāi)關(guān)高電壓的金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)器件或其他器件提供。如前面所述，第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22中的一個(gè)由具有輸入和輸出連接器以及開(kāi)關(guān)器件的電路提供，該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位，以及其中該電路使輸出信號(hào)的電壓比輸入信號(hào)的電壓低，如SEPIC (單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)電路。其他的級(jí)可由合適的電路拓?fù)涮峁?。例如，可用于其他電源轉(zhuǎn)換器級(jí)的降壓轉(zhuǎn)換電路，升壓斬波電路，降壓/升壓轉(zhuǎn)換電路，另一 SEPIC電路，或反激式轉(zhuǎn)換電路。電路拓?fù)涞囊恍┙M合會(huì)比其他更合適。
[0069]控制器24接收與電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22和/或光源的工作相關(guān)的各個(gè)傳感信號(hào)或反饋信號(hào)25和27，并提供各個(gè)控制信號(hào)26和28給第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20和22以使驅(qū)動(dòng)信號(hào)15適于光源6所需的操作。下面將更詳細(xì)地解釋控制器的工作。
[0070]第二驅(qū)動(dòng)器12還包括次級(jí)控制電路30和隔離器32。該次級(jí)控制電路30用于從第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20接收傳感/反饋信號(hào)25，以及通過(guò)隔離器32將那些信號(hào)傳遞到控制器24。同樣，控制器24可用于通過(guò)隔離器32將控制信號(hào)傳遞給次級(jí)控制電路30，以提供給第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20。在電源轉(zhuǎn)換器級(jí)和控制器工作在不同的電壓水平的情況下，該隔離器32用于將第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20與控制器24隔離。
[0071]SEPIC (單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)電路為DC-DC電源轉(zhuǎn)換器電路的配置，該DC-DC電源轉(zhuǎn)換器電路的輸入和輸出信號(hào)具有公共地或參考電位。SEPIC電路的例子如圖5所示，并且包括設(shè)置于輸入端31和參考電位32之間的輸入連接器。第一電感能量存儲(chǔ)元件33和第一開(kāi)關(guān)34串聯(lián)于輸入端31和參考電位32之間。電容能量存儲(chǔ)元件35以及電壓重置元件36串聯(lián)于第一電感存儲(chǔ)元件33以及參考電位32之間，并與第一開(kāi)關(guān)34并聯(lián)。電壓重置元件36可用于維持電容存儲(chǔ)元件35的電壓大體等于在輸入連接件接收的輸入電壓。該電壓重置元件可由第二電感能量存儲(chǔ)元件提供。
[0072]第二開(kāi)關(guān)37連接在電容存儲(chǔ)元件35和輸出端38之間。該輸出端38提供電路的輸出連接器，該輸出連接器與輸入連接器具有相同的參考電位32。該電壓重置元件36可由電感，電感/ 二極管組合，或任何合適的元件提供。
[0073]第一開(kāi)關(guān)器件34被連接從而當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，輸入電壓施加到第一電感存儲(chǔ)元件33。第一開(kāi)關(guān)器件34可由任何合適的開(kāi)關(guān)器件如MOSFET或雙極型晶體管提供。[0074]電容存儲(chǔ)裝置35工作從而在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)開(kāi)關(guān)器件電壓的變化明顯小于由電容存儲(chǔ)裝置35存儲(chǔ)的電壓。此外，存儲(chǔ)裝置35的平均電壓大體等于輸入電壓。
[0075]第二開(kāi)關(guān)器件37被連接從而第二開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)第一電感存儲(chǔ)元件33的電壓為輸入電壓，輸入電壓和電容存儲(chǔ)兀件電壓的線性總和。電容存儲(chǔ)器件35的電壓確定與第一電感存儲(chǔ)元件33相關(guān)的電流。第二開(kāi)關(guān)器件37可由任何合適的開(kāi)關(guān)器件如二極管提供。
[0076]圖5的SEPIC電路的重要特性為輸入和輸出連接器以及第一開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共參考電位，以及電路用于產(chǎn)生輸入電壓低的輸出電壓。
[0077]圖6展示了示例的適于用于圖3或圖4的驅(qū)動(dòng)器的控制器40的一個(gè)可能的例子。該控制器40包括:輸入/輸出接口單元42，該輸入/輸出接口單元42用于接收傳感/反饋信號(hào)S以及用于輸出控制信號(hào)C ;用于系統(tǒng)的所有控制的處理單元；以及用于存儲(chǔ)被處理裝置44使用的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置46?？商峁┩ㄐ泡斎?輸出裝置48使處理單元44能夠與其他裝置通信，例如使用合適的有線或無(wú)線通信協(xié)議?？刂破?0還包括:電源穩(wěn)壓器50，該電源穩(wěn)壓器給控制器40中的裝置提供電源；以及時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器52 (如震蕩電路)，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器52用于向處理單元44提供基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
[0078]該處理單元44用于產(chǎn)生用于控制電源轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)器件或器件的控制信號(hào)C。通常，該控制信號(hào)為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制電源轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)器件的占空比(也就是說(shuō)“開(kāi)”對(duì)“關(guān)”的比例)，以及因此控制該輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)15。該處理單元將接收到的與電源轉(zhuǎn)換器和/或光源的工作條件相關(guān)的信號(hào)與作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置46的特性信息結(jié)合。該處理單元使用與輸入信號(hào)相關(guān)的信息結(jié)合存儲(chǔ)的特性信息來(lái)確定輸出給電源轉(zhuǎn)換器的正確的控制信號(hào)值。
[0079]在圖6的例子，通過(guò)借助提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置46，該處理單元44是可編程的。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置可由熔絲陣列，一次性可編程設(shè)備(0ΤΡ)，閃存設(shè)備，或任何其他非易失性存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)提供。該設(shè)備可以是可重新編程的，或在燈泡組件制造過(guò)程中可以可編程一次。提供可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置使處理單元的功能能夠根據(jù)電源轉(zhuǎn)換器的工作特性變化，可讓單個(gè)驅(qū)動(dòng)電路用于一系列不同的燈泡組件。該傳感/反饋信號(hào)分別為電源轉(zhuǎn)換器和/或光源的工作狀態(tài)。例如，該信號(hào)可表示任何在電源轉(zhuǎn)換器或光源中的電壓或電流水平?？蛇x地，或另外，該信號(hào)可與至少一個(gè)溫度，輸出光水平，輸出光頻率，具有特定頻率或一個(gè)范圍的頻率的輸出光量級(jí)，存在檢測(cè)信號(hào)，紅外水平和/或環(huán)境光水平相關(guān)。
[0080]該輸入/輸出界面單元42包括用于提供數(shù)字信息給處理單元44的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0081]在該驅(qū)動(dòng)器的控制器可為標(biāo)準(zhǔn)元件，使控制單元的制造成本較低，以及因此驅(qū)動(dòng)器的成本也低。另外，控制單元以及驅(qū)動(dòng)器的物理尺寸可以優(yōu)化，從而驅(qū)動(dòng)器可以用于大范圍的不同尺寸的燈泡應(yīng)用。
[0082]可編程控制單元能夠提供具有所需范圍的特征的驅(qū)動(dòng)器，如調(diào)光，不需要為每個(gè)類(lèi)型的燈泡提供不同的驅(qū)動(dòng)電路。在一個(gè)例子中，該控制器在單個(gè)集成電路中實(shí)現(xiàn)，例如使用CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)襯底0.35微米工藝。
[0083]圖7展示了示例的包括驅(qū)動(dòng)電路112 (例如驅(qū)動(dòng)電路12或12’ )的燈泡組件I的方塊圖，驅(qū)動(dòng)電路包括控制器(如控制芯片)100 (如控制器24或30)。驅(qū)動(dòng)電路112包括兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，該兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器具有第一轉(zhuǎn)換器級(jí)20和第一轉(zhuǎn)換器級(jí)22。在所示的例子中，該第一轉(zhuǎn)換器級(jí)20為SEPIC轉(zhuǎn)換器以及第二轉(zhuǎn)換器級(jí)22為反激式轉(zhuǎn)換器。兩個(gè)轉(zhuǎn)換器級(jí)20，22采用各個(gè)控制單元130，124以及各個(gè)PWM (脈沖寬度調(diào)制)發(fā)生單元131，125控制。控制器100的元件采用單個(gè)中央時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器152計(jì)時(shí)，從而確保控制器100的不同元件(尤其是控制單元130，124以及PWM發(fā)生單元131，125)以同步方式工作。
[0084]該控制器100可從驅(qū)動(dòng)電路112接收一個(gè)或多個(gè)模擬電信號(hào)，該模擬電信號(hào)可作為反饋信號(hào)控轉(zhuǎn)換器級(jí)20，22.特別地，該控制器100可接收來(lái)自市電輸入電壓(例如與已整流的輸入電壓I成比例的電壓)的電壓，來(lái)自總線電壓128的電壓(例如使用分壓器127)和/或來(lái)自驅(qū)動(dòng)電壓15的電壓?？刂破?00可包括模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器126，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器126用于將來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路112的一個(gè)或多個(gè)電反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該反饋信號(hào)可被控制單元130，124用來(lái)控制轉(zhuǎn)換器級(jí)20，22。
[0085]該控制器100還可包括狀態(tài)控制單元101 (例如處理單元44)。該狀態(tài)控制單元101可從溫度傳感器102 (通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器103)接收溫度信息和從存儲(chǔ)單元146 (例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元46)接收系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)可描述用于燈泡組件I的狀態(tài)機(jī)。該狀態(tài)機(jī)的每個(gè)狀態(tài)可以(例如特征為)與溫度事件相關(guān)聯(lián)，該狀態(tài)對(duì)溫度事件敏感。進(jìn)一步，該狀態(tài)機(jī)可以(例如特征為)與各個(gè)事件發(fā)生時(shí)進(jìn)入的后續(xù)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
[0086]換句話說(shuō)，該狀態(tài)機(jī)可包括多個(gè)狀態(tài)(例如照明狀態(tài))，該多個(gè)狀態(tài)可指示各個(gè)預(yù)定的調(diào)光值。特別地，多個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)可指示電源轉(zhuǎn)換器級(jí)20，22的設(shè)置(設(shè)置與LED6的各個(gè)調(diào)光值相關(guān)聯(lián))。又換句話說(shuō)，該狀態(tài)可指示供給LED6的功率(功率與LED的各個(gè)調(diào)光值或照明水平相關(guān)聯(lián))。進(jìn)一步，該狀態(tài)機(jī)可定義一個(gè)或多個(gè)事件，該事件可觸發(fā)狀態(tài)機(jī)的多個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò)示例的方式，LED6的溫度特定估算值可導(dǎo)致多個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換?？赡艿氖录?，例如跨過(guò)溫度閾值，超時(shí)事件，用戶生成事件，在輸入電源電壓(即在市電電源)檢測(cè)到的事件如輸入電源電壓的一個(gè)特定切相角。狀態(tài)機(jī)可包括多個(gè)狀態(tài)，其中每個(gè)狀態(tài)與LED6的對(duì)應(yīng)的照度級(jí)如LED的最大照度級(jí)(如100%)，LED的中間照度級(jí)(如50%)，LED的另一中間照度級(jí)(如10%)，和/或如LED的最小照度級(jí)(如0%)(如“關(guān)”)相關(guān)聯(lián)。每個(gè)狀態(tài)可由各個(gè)LED功率值定義，也就是說(shuō)由提供給LED6的功率值定義。
[0087]進(jìn)一步，該狀態(tài)機(jī)可包括多個(gè)事件。事件可由一個(gè)或多個(gè)條件定義，例如與溫度傳感器102測(cè)量的溫度(可對(duì)應(yīng)于控制器芯片100的溫度，假設(shè)片上溫度傳感器102)相關(guān)的條件。第一事件可由溫度低于第一閾值Tl的條件定義，第二事件可由溫度小于T2大于等于Tl的條件定義，第三事件由溫度小于T3大于等于T2的條件定義，第四事件由溫度大于等于T3的條件定義。
[0088]可選地或另外，事件可由與溫度的轉(zhuǎn)換有關(guān)的條件來(lái)定義，芯片溫度702的轉(zhuǎn)換為從低于閾值T1，T2，T3中的一個(gè)的溫度轉(zhuǎn)換成高于Τ1，Τ2，Τ3中的一個(gè)的溫度(或相反)。換句話說(shuō)，定義事件的事件或條件可與從任一方向跨過(guò)閾值Tl，Τ2，Τ3中的一個(gè)有關(guān)。
[0089]利用上述狀態(tài)以及事件，狀態(tài)機(jī)可定義從當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，取決于事件的檢測(cè)。狀態(tài)機(jī)多個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換做出滯后。從較低的照度狀態(tài)到較高的照度狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的滯后比相反的轉(zhuǎn)換的滯后通常需要更低芯片溫度。通過(guò)這樣做，狀態(tài)機(jī)的穩(wěn)定性可以得到改善。特別是可以避免狀態(tài)之間的波動(dòng)。
[0090]如上文所述，本文件提出使用雙級(jí)開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，該開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器采用例如由同步數(shù)字控制器100控制的組合的SEPIC/FLYBACK拓?fù)?。提出的轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是在第一和第二轉(zhuǎn)換器級(jí)20，22之間的DC連接總線電壓128相對(duì)低和DC連接總線電壓的動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)高。使用兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器容許沒(méi)有或有限的浪涌電流的工作。進(jìn)一步，使用設(shè)置為適當(dāng)?shù)南禂?shù)的控制回路允許相對(duì)高的功率因數(shù)。使用包括控制單元130的數(shù)字控制器容許可編程性。特別地，將控制單元130，124中使用的控制算法的控制系數(shù)適應(yīng)到光源6的狀態(tài)是可能的。另一優(yōu)點(diǎn)是提出的轉(zhuǎn)換器架構(gòu)支持無(wú)力的泄漏的電流，從而使轉(zhuǎn)換器結(jié)合調(diào)光器能夠有效使用。
[0091]圖7的控制器100包括中央時(shí)鐘振蕩器152 (如時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器52)和系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)101。控制器100的所有方塊作為完整的同步系統(tǒng)工作于由中央時(shí)鐘振蕩器152 (也稱(chēng)為時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器)產(chǎn)生的公共時(shí)鐘。輸入電壓，DC連接總線電壓128以及LED電壓15可使用公共A/D轉(zhuǎn)換器單元126作為反饋和控制輸入被感知。
[0092]控制器100用于接收關(guān)于在市電電源設(shè)置(如使用切相調(diào)光值設(shè)置)的所需的調(diào)光值166的信息。為了檢測(cè)所需的調(diào)光值166，驅(qū)動(dòng)電路112可包括調(diào)光值監(jiān)測(cè)單元，該調(diào)光值檢測(cè)單元從市電電壓確定所需的調(diào)光值166?？蛇x地或另外，所需的調(diào)光值166可以是時(shí)間函數(shù)或可通過(guò)外部接口(比如通過(guò)無(wú)線接口)接收。換句話說(shuō)，調(diào)光值作為時(shí)間的函數(shù)，切相信息的函數(shù)或來(lái)自外部接口(無(wú)線)的函數(shù)設(shè)置輸出功率。
[0093]狀態(tài)控制單元101可用于調(diào)整控制算法，該控制算法作為所需的調(diào)光值166的函數(shù)，作為時(shí)間(燈泡組件的啟動(dòng)或燈泡組件的正常工作)的函數(shù)和/或作為市電電源(如通過(guò)切相角調(diào)光器如前沿切相模式或后沿切相模式提供的市電電源或正常模式的市電電源)的函數(shù)在控制單元130，124中執(zhí)行。工作參數(shù)和/或狀態(tài)信息可能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元146 (例如可以使一次性可編程O(píng)TP存儲(chǔ)器)。
[0094]如圖7和4所示，控制單元130，124 (或30，24)可交換關(guān)于用于各個(gè)其他轉(zhuǎn)換器級(jí)20，24的控制信號(hào)的信息。通過(guò)這樣做，可以確保兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。如圖7所示，第一轉(zhuǎn)換器級(jí)20的第一控制單元130可從狀態(tài)控制單元101接收狀態(tài)信息162，從第二控制單元124接收控制數(shù)據(jù)161，從時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器152接收控制信號(hào)和/或從驅(qū)動(dòng)電路112 (通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器126)接收一個(gè)或多個(gè)(如關(guān)于市電電壓11，總線電壓128和/或驅(qū)動(dòng)電壓15的)反饋信號(hào)。第一控制單元130可用于確定第一控制算法(如第一控制算法的系數(shù))，該第一控制算法用于基于一些或所有接受到的信息控制第一轉(zhuǎn)換器級(jí)20。特別地，第一控制算法可基于被第二控制單元124使用的控制數(shù)據(jù)161來(lái)確定。
[0095]以類(lèi)似方式，第二控制單元124可從狀態(tài)控制單元101接收狀態(tài)信息163，從第一控制單元130接收控制數(shù)據(jù)161，從時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器152接收控制信號(hào)和/或從驅(qū)動(dòng)電路112 (通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器126)接收一個(gè)或多個(gè)(如關(guān)于市電電壓，總線電壓和/或驅(qū)動(dòng)電壓I的)反饋信號(hào)。第二控制單元124可用于確定第二控制算法(如第二控制算法的系數(shù))，該第二控制算法用于基于一些或所有接受到的信息控制第二轉(zhuǎn)換器級(jí)22。特別地，第二控制算法可基于被第一控制單元130使用的控制數(shù)據(jù)161來(lái)確定。
[0096]通過(guò)示例的方式，取決于照明狀態(tài)的改變(如從10%照明到50%照明)，可以響應(yīng)由照明狀態(tài)的改變引起的負(fù)載瞬態(tài)來(lái)修改第一和/或第二控制算法來(lái)避免DC連接總線電壓128的瞬間下降。特別地，可以(暫時(shí))增加第一和/或第二控制算法的收斂速度，以響應(yīng)負(fù)載瞬態(tài)容許增加的收斂速度。收斂到新的照明狀態(tài)后，收斂速度可再次下降，從而有利于第一和/或第二控制算法的精度和/或穩(wěn)定性。
[0097]第一和第二控制算法可以由各自的第一和第二控制函數(shù)H(e(n))描述，其中e(n)是由控制算法降低或最小化的誤差項(xiàng)(其中η表示樣本數(shù)量)。通過(guò)示例方式，可操作第一控制級(jí)20從而第一控制級(jí)20的輸出端的總線電壓128對(duì)應(yīng)于目標(biāo)總線電壓。第一控制函數(shù)的誤差項(xiàng)可以是總線電壓和目標(biāo)總線電壓的差值。以類(lèi)似的方式，可以操作第二控制級(jí)22從而驅(qū)動(dòng)電壓15對(duì)應(yīng)于光源6的開(kāi)啟電壓。第二控制算法的誤差項(xiàng)可以是驅(qū)動(dòng)電壓15和光源6的開(kāi)啟電壓的差值。
[0098]第一和第二控制函數(shù)H(e (η))可包括第一和第二組系數(shù)。通過(guò)示例的方式，第一和第二控制函數(shù)H(e (η))可對(duì)應(yīng)于PID控制函數(shù)
[0099]
【權(quán)利要求】
1.一種用于固態(tài)燈泡組件(6 )的驅(qū)動(dòng)電路(112 )，該驅(qū)動(dòng)電路(112 )包括: 將輸入電壓(11)轉(zhuǎn)換成中間電壓(128 )的第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(20 ); 將中間電壓(128)轉(zhuǎn)換成光源(6)的驅(qū)動(dòng)電壓(15)的第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(22);以及 控制器(100)，該控制器(100)包括: 第一控制單元(130)，用于產(chǎn)生用于第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(20)的第一控制控制信號(hào)(26)； 第二控制單元(124)，用于產(chǎn)生用于第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(22)的第二控制控制信號(hào)(28);以及 狀態(tài)控制單元(101)，用于確定光源(6)的目標(biāo)狀態(tài)；其中該第一和第二控制單元(130，124)用于 接收指示目標(biāo)狀態(tài)的信息(162，163);以及其中該第一和第二控制單元(130,124)用于基于該指不目標(biāo)狀態(tài)的信息(162,163)產(chǎn)生該第一和第二控制信號(hào)(26,28)。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該第一和第二控制單元(130，124)用于分別交換指示第一和第二控制信號(hào)(26，28)的控制數(shù)據(jù)(161)。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 第一控制單元(130)利用具有第一組系數(shù)的第一控制算法產(chǎn)生第一控制信號(hào)(26); 第二控制單元(124)利用具有第二組系數(shù)的第二控制算法產(chǎn)生第二控制信號(hào)(28); 該交換的控制數(shù)據(jù)(161)包括第一和/或第二組系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該第一和/或第二控制算法包括PID控制算法；和/或 該第一和/或第二組系數(shù)包括比例增益、積分增益和/或微分增益。
5.如權(quán)利要求3或4所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該第一和第二控制單元(130，124)用于確定該第一和第二組系數(shù)從而增加收斂速度和穩(wěn)定性之間的平衡。
6.如權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該第二控制單元(124)基于指示第一控制信號(hào)(26 )的控制數(shù)據(jù)(161)產(chǎn)生該第二控制信號(hào)(28 )。
7.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 該狀態(tài)控制單元(101)用于利用狀態(tài)機(jī)從當(dāng)前狀態(tài)確定目標(biāo)狀態(tài)； 該狀態(tài)機(jī)包括指示光源(6)的多個(gè)對(duì)應(yīng)的照度級(jí)的多個(gè)狀態(tài)，以及在該多個(gè)狀態(tài)的至少一些狀態(tài)之間的多個(gè)轉(zhuǎn)換；以及 該多個(gè)轉(zhuǎn)換取決于多個(gè)事件的各個(gè)事件。
8.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 該控制器(100)用于取回指示光源(6)的目標(biāo)調(diào)光值的信息(166);以及該第一和第二控制單元(130，124)用于基于指示光源(6)的目標(biāo)調(diào)光值的信息(166)產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)(26，28)。
9.如權(quán)利要求8的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 該控制器(100)用于取回指示用于設(shè)置目標(biāo)調(diào)光值的調(diào)光器的類(lèi)型的信息；以及該第一和第二控制單元(130，124)用于基于調(diào)光器的類(lèi)型產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)(26，28)。
10.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該控制器(100)還包括用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的中央時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器(152);以及 該第一和第二控制單元(130，124)采用該時(shí)鐘信號(hào)同步。
11.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 該控制器(100)用于接收一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)； 該一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè):指示輸入電壓(11)的信號(hào)，指示中間電壓(128)的信號(hào)，指示驅(qū)動(dòng)電壓(15)的信號(hào)；以及 第一和第二控制單元(130，124)用于基于該一個(gè)或多個(gè)反饋信號(hào)產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)(26，28)。
12.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中該輸入電壓(11)為整流的市電電壓。
13.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 第一和第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(20，22)包括開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，該開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器包括相應(yīng)的開(kāi)關(guān)；以及 第一和第二控制信號(hào)(26, 28)包括用于控制相應(yīng)的開(kāi)關(guān)的脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)。
14.如前述權(quán)利要 求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 第一電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(20)包括單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器；和/或 第二電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(22 )包括反激式轉(zhuǎn)換器。
15.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(112)，其中 第一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(20 )包括用于接收輸入電壓(11)的輸入連接器，用于提供中間電壓(128)的輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件，該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位；和/或 第二個(gè)電源轉(zhuǎn)換器級(jí)(22)包括用于接收中間電壓(128)的輸入連接器，用于提供驅(qū)動(dòng)電壓(15)的輸出連接器，以及開(kāi)關(guān)器件，該輸入連接器，輸出連接器和開(kāi)關(guān)器件共用一個(gè)公共的參考電位。
16.一種燈泡組件(I)包括: 殼體(2)； 處于殼體(2)中的固態(tài)發(fā)光器件(6)； 電連接模塊(4)，連接到殼體(2)，并且用于連接到市電電源；以及如權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(12)，位于殼體(2)中，被連接以從電連接模塊(4)接收電力信號(hào)，以及用于將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)(15)提供給發(fā)光器件(6)。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK103843461SQ201280048949
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月12日
【發(fā)明者】霍斯特·諾根, 斯特凡·扎雷爾科赫 申請(qǐng)人:Dialog半導(dǎo)體有限公司