低功率待機關斷電路的制作方法
【專利摘要】公開了一種關斷電路，其允許使用小信號電流關閉諸如燈驅動器的電子設備。關斷電路只需要很少的元件，并允許低功耗消耗的待機狀態(tài)，因為電子設備的一些或全部功能可以被關閉。在一個涉及燈驅動器的實施例中，可以使用0-10V接口的導線或DALI或其它現(xiàn)有的接口導線，從而不需要附加的導線。此外，該關斷電路是電流隔離的，這允許連接到幾乎任何外部電源(低或高電壓，AC或DC)。
【專利說明】低功率待機關斷電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于可以被關閉而不會斷開主電壓的電子設備的待機功率關斷電路，并且更具體地，涉及用于控制LED或其它類型的燈驅動器的低功率待機功率關斷電路。
【背景技術】
[0002]在許多工業(yè)、商業(yè)或住宅照明系統(tǒng)中，利用低電流接口來關閉驅動器的方法是合意的。由于以下三個原因，這將是有用的:第一，因為通過使用低電流進行開關，它會避免磨損繼電器的機構；第二，它會允許使用固態(tài)開關；以及第三，它會使用比常規(guī)待機電源電路更少的功率。應當理解的是，本文的驅動器被用于包括，但不限于，LED驅動器、用于熒光照明的鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器、HID或其它類型的燈驅動器。
[0003]常規(guī)的LED驅動器是具有與LED或LED陣列的電特性匹配的輸出的自包含(self-contained)的電源。
[0004]常規(guī)的電子燈鎮(zhèn)流器使用固態(tài)電子電路來提供合適的起動和操作電氣條件來驅動一個或多個熒光燈、HID燈或其它類型的燈。
[0005]在常規(guī)的照明控制應用中，例如，LED驅動器以及其它燈驅動器/鎮(zhèn)流器通常要求諸如數(shù)字可尋址照明接口(DALI)之類的數(shù)字接口將它們關閉，或者要求外部功率繼電器來關閉線電壓。數(shù)字接口可能是昂貴的，并且外部功率繼電器可能昂貴且不可靠，這是由于觸點隨時間磨損。
[0006]常規(guī)的DALI網(wǎng)絡包括控制器和一個或多個具有DALI接口的照明設備(例如，電氣鎮(zhèn)流器和調光器)。控制器通過雙向數(shù)據(jù)交換的方法監(jiān)視并且控制每個光。DALI協(xié)議允許單獨對設備尋址或同時對多個設備尋址。數(shù)據(jù)在控制器和設備之間通過異步、半雙工、基于雙線差動總線的串口協(xié)議的方式被傳輸。這種常規(guī)的DALI設備的設計需要一對單獨的電線，以形成用于在單個DALI網(wǎng)絡上向所有設備通信的總線。
[0007]在常規(guī)的DALI中，以及在其它可尋址驅動系統(tǒng)中，關斷命令需要通信電路/裝置和低電壓電源以保持激活(即通電)。這可能在驅動器的關斷狀態(tài)期間消耗高達IW的能量。
[0008]相應地，在本領域存在對可被添加到任何電子驅動器中以提供關閉其的裝置而不斷開主電源輸入的簡單電路的需求。所需要的這樣的簡單電路的一個特征在于，應當僅使用非常小的外部電流(即，比通常對于外部繼電器所需的要小)來操作斷開功能。所需要的這樣的簡單電路的另一個特征在于，應當關斷在驅動器內部的一些或所有控制電路。這將允許實現(xiàn)低待機功率消耗。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明提供了一種簡單的關斷電路，其允許利用小信號電流關斷任何驅動器。
[0010]本發(fā)明的一個方面涉及一種接口，其只需要少量元件(例如，在一個只需要一個元件的實施例中)，同時允許實現(xiàn)低待機功率狀態(tài)，因為驅動器的大多數(shù)(如果并非全部)元件/功能可以被關掉。例如，所有的內部IC可以被關閉并且不需要內部低電壓供電以保持驅動器處于關斷狀態(tài)。在這個方面，可以實現(xiàn)小于200mW的待機功率消耗。
[0011]在使用附加元件的另一個實施例中，待機功率消耗可以減小到幾乎為零功耗，gp，小于或等于20mW。
[0012]在另一個實施方例中，本發(fā)明涉及一種電子設備，其包括連接至輸入主電壓的元件以及用于關斷該元件而不從電子設備斷開輸入主電壓的電路。該電路包括具有二極管側和晶體管側的光電隔離器。二極管側被耦合至外部電源，并且晶體管側被耦合至在電子設備內的控制點，使得一個或多個內部元件的導通狀態(tài)或關斷狀態(tài)可以得到控制。
[0013]在前面段落中描述的實施例的一個方面，電子設備可以是燈驅動器。外部電源被布置為驅動光電隔離器的二極管側，使得光電隔離器的晶體管側為激活狀態(tài)，并且其中使用激活狀態(tài)來控制一個或多個內部元件的導通狀態(tài)和關斷狀態(tài)。當光電隔離器的晶體管側處于激活狀態(tài)時，在燈驅動器中的控制點處的電壓被下拉至低于所需的操作電壓水平或者被允許在用于操作所需的操作電壓水平，使得電子鎮(zhèn)流器的導通狀態(tài)或關斷狀態(tài)得到控制。
[0014]在另一個實施例中，本發(fā)明涉及一種照明驅動器，其可以在正常操作的導通狀態(tài)下操作或者在低功率消耗關斷狀態(tài)下操作而不將照明驅動器從主電源去耦合。照明驅動器包括至少一個元件和連接點，該至少一個元件被布置為提供所需的操作電氣條件以對一個或多個類型的燈供電，該連接點被布置為接收來自外部源的控制信號。光電隔離器被布置為根據(jù)該控制信號來控制斷開該至少一個元件。
[0015]在該實施例的一個方面，照明驅動器的低功率消耗關斷狀態(tài)消耗低于200mW的功率。
[0016]在上述照明驅動器實施例的另一個方面，該低功率消耗關斷狀態(tài)消耗小于或等于20mff的功率。
[0017]在另一個實施例中，本發(fā)明涉及耦合至主電源的電氣設備。該電氣設備包括至少一個元件的連接器，該至少一個元件被布置為提供用于電子設備的輸出功能所需的功能，該連接器被布置為接收來自外部輸入的信號。電氣設備還包括裝置，該裝置包括光電隔離器，以用于根據(jù)該信號將電氣設備的至少一個元件置于低功率消耗關斷狀態(tài)而不將電氣設備從主電源去耦合。低功率消耗關斷狀態(tài)消耗低于200mW的功率。
[0018]在一般情況下，本發(fā)明的各個方面和實施例可以在本發(fā)明的范圍內以任何可能的方式被組合和耦合。被視為本發(fā)明的主題被特別地指出并且清楚地在說明書結論處的權利要求書中請求權利。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點將結合附圖進行以下詳細描述而變得明顯。
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的關斷電路100。
[0021]圖2示出了常規(guī)的電子鎮(zhèn)流器驅動器10的一部分。
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的關斷電路200。【具體實施方式】
[0023]根據(jù)本發(fā)明的原理，光電隔離器101(如圖1所示)被用來提供關斷驅動器的裝置，并且使得關斷狀態(tài)具有驅動器相比于以上所述的常規(guī)關斷裝置的低功率消耗。從外部源驅動使用光電隔離器101實現(xiàn)了易于關斷控制IC或其它驅動器的功能。
[0024]為了說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面如何執(zhí)行關斷，參考圖2，其示出了一“部分”常規(guī)的電子鎮(zhèn)流器驅動器電路10。該驅動器電路10包括一個電磁干擾(EMI)濾波器3、橋式二極管(21-24)、降壓M0SFET30、功率因數(shù)校正(PFC)電感器40、升壓M0SFET31、電阻器83、電容器50和51、二極管25和28、以及PFC控制器60。M0SFET30和31是由PFC控制器60所控制的，并且被控制為在同一時間接通/關斷。M0SFET30通過驅動電路70驅動。電路10還包括電荷泵電路(電容器52和53以及二極管26、27)和線性電壓調節(jié)器(電阻81、齊納二極管90、晶體管33和電容器55)。當電壓被應用到輸入端子I和2時，經(jīng)由電阻82的電流對電容器54充電。當電壓在Vdd( 即，電容器54的電壓)達到啟動閾值時，PFC控制器60開始振蕩并驅動M0SFET30和31。然后電路10啟動，以提供足夠高的電壓來驅動輸出燈。
[0025]在圖1所示的實施例中，外部電流源102(這可能是與電阻器串聯(lián)的簡單的3.3V或5V電壓源)被用來供應電流(例如，在ImA級)至光電隔離器101的二極管側。操作光電隔離器101所需的驅動器電流的量取決于所用元件的特定類型的規(guī)格，但二極管側驅動器電流通常小于5mA(甚至可能比ImA小)。光電隔離器101的晶體管側被耦合，使得它導致驅動器功能的關斷 。在本實施例中，當二極管側驅動器電流不被供應至光電隔離器101的二極管側時，Vdd參考點被下拉至低于必要的操作電壓水平，導致驅動器電路10的關斷。
[0026]但是應當理解的是，其它實施方式(耦合)也可能導致關斷。在這方面，光電隔離器101可以被用于短路，或降低內部電路節(jié)點(即，控制點)的電壓或信號，從而停止或類似地影響該功能以導致驅動器電路10關斷。例如，典型的LED驅動器電路一般可以包括具有若干附加的兀件(電阻器、電容器和M0SFET)的一個1C。圖1的光電隔離器101可以被用來下拉Vcc電壓(即，向驅動器的內部電路供應功率的電壓調節(jié)器輸出)，或者如果被如此配備的話，它可以被用來激活控制IC中的關斷功能。
[0027]例如，在一個實施方式中，控制IC可以是TEA1713。該TEA1713集成了功率因數(shù)校正(PFC)控制器和用于在多芯片IC中的半橋諧振轉換器(HBC)的控制器。該TEA1713針對在上部轉換器的分立MOSFET以及針對在諧振半橋配置的兩個分立的功率MOSFET提供驅動功能。可以使用TEA1713容易地以最少的外部元件設計高效且可靠的電源。在本實施例中，光電隔離器101耦合至AC線電壓并且輸出控制信號耦合至控制IC TEA1713的禁用管腳。在本發(fā)明的該實施方式中，待機功率在277V輸入線處低于200mW，并且在120V輸入線處低于20mW。
[0028]如本領域普通技術人員將理解的，來自外部電流源102的驅動器電流將基本上將光電隔離器101的晶體管側接通/關斷。啟動(即，提供)驅動器電流可以經(jīng)由各種現(xiàn)有的照明控制布置實現(xiàn)，該照明控制布置諸如:遠程控制信號/接口、手動開關、自動控制接口等。由于外部源102提供能量以激活光電隔離器101，在驅動器電路10中不需要內部電源，使得關斷狀態(tài)功率消耗可以接近零(所有或幾乎所有的驅動器電路10的功能可以被關閉)。[0029]還考慮到光電隔離器101是隔離的，它可以被置于在驅動器電路10的幾乎任何地方以關斷一個或多個驅動器電路10的能量消耗元件。隔離使得可以對幾乎任何類型的驅動器配置使用圖1中所示的實施例。例如，也可以使用如圖1中所示的實施例的各方面來關斷浮動電源IC或其它低電壓源。還有大范圍的光電隔離器可用，其使得在特定應用中所需隔離的任何水平成為可能，并且甚至在雙向配置中可用，或者允許利用AC信號或者正或負的DC信號來關斷。
[0030]本領域的普通技術人員還應當理解，可以使用0-10V接口的導線或DALI或其它接口導線，所以不需要附加的導線(即，連接點、連接器或端子)。以上已討論了 DALI接口，并且以下描述0-10V接口。
[0031]0-10V接口是模擬照明控制協(xié)議。0-10V控制協(xié)議應用O至10伏之間的DC電壓，以產(chǎn)生變化的強度水平。0-10V控制協(xié)議被用作用于控制熒光燈調光鎮(zhèn)流器的手段和用于LED照明的一些驅動器，以及一些eHID鎮(zhèn)流器。
[0032]圖3示出了本發(fā)明的另一個實施例，其中光電隔離器101被置于與鉗位齊納二極管103串聯(lián)，所述鉗位齊納二極管103通常出現(xiàn)在0-10V調光接口。如圖3所示，本發(fā)明的該實施例不需要任何附加的導線(或連接點、連接器或端子)，只使用現(xiàn)有0-10V導線和其保護電路。在本實施例中，光電隔離器101是通過向0-10V導線應用超過鉗位齊納電壓(Vl)的電壓而被激活。例如，如果使用13V的齊納二極管，那么可以使用15V的信號?？赡苄枰褂猛獠康南蘖麟娮杵?04，如果其并非已在驅動器設計中的話。
[0033]應當理解的是，本實施例允許使用0-10V接口，而不與0-10V功能相干擾。且通常電阻器104和齊納二極管103已經(jīng)被用在0-10V接口中，使得可以利用單個元件來添加該關斷功能。
[0034]在本發(fā)明的又一個實施例中，圖3中的光電隔離器101可以是雙向光電隔離器。這允許不僅正信號被用來啟動驅動器電路10的關斷，而且小的負電壓(小于5V)也可以被用來啟動該關斷。因為由這些實施例所提供的隔離，負電壓很容易通過反轉調光導線以及連接至正電源而獲得。此外，Vl電壓不限于DC電壓。在圖3中AC信號(Vl)被應用至光電隔離器101，其中光電隔離器101被替換為雙向光電隔離器的電路，會引起Vdd在AC源的頻率處被短路。如果恰當?shù)剡x擇了在101的晶體管側處連接的元件，可引入在關斷之后延遲控制器啟動的延遲。通過確保該延遲比所應用的AC信號的時間段更長，可以維持關斷。
[0035]如可以從上面描述的實施例和方面看出，本發(fā)明的關斷電路提供了有效的和所需要的解決方案，以利用很少的元件關斷幾乎任何電子電路(如圖3中所示的單個元件)。例如，除了照明鎮(zhèn)流器和驅動器，本發(fā)明的實施例和各方面也可與通過接通/關斷控制操作的末端用戶電器設備一起使用。例如，這種設備可以包括加熱器、電機、工業(yè)電氣裝備或其它電器。
[0036]前面的詳細描述已經(jīng)闡明了本發(fā)明可以采取的許多形式中的一些。上面的示例僅僅是對本發(fā)明的各方面的數(shù)種可行實施例而言說明性的，其中其他本領域技術人員在閱讀和理解了本發(fā)明和附圖后將想到等同的改變和/或修改。特別地，對于由上述元件(設備、系統(tǒng)、電路等)執(zhí)行的各種功能，除非另有表示任何元件，用于描述這樣的元件的術語(包括提及的“手段”)是旨在對應于執(zhí)行所描述元件的特定功能(即，功能上等效)的諸如硬件或其組合，即使其結構上不等同于所公開的執(zhí)行在本公開所示出的實施方式的功能的結構。
[0037]雖然本發(fā)明的特定特征可能已經(jīng)被示出和/或相對于若干實施方式中的僅僅一個實施方式被描述，如針對任何給定的或特定的應用而言可能是期望的和有利的，這些特征可以與其它實施方式的一個或多個其它特征相結合。此外，除非另有規(guī)定，對單數(shù)元件或項目的參考旨在包括兩個或更多這樣的元件或項目。此外，就在【具體實施方式】和/或權利要求中使用術語“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“含有”或其變體的方面，這些術語旨在以類似于術語“包括”的方式為包含性術語。
[0038]本發(fā)明已參照優(yōu)選實施例進行描述。然而，其他人在閱讀并理解了前述詳細說明后將做出修改和變化。本發(fā)明意在被解釋為包括所有這樣的修改和變化。僅權利要求書，包括所有等同物，意在限定本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種電子設備,包括: 一個或多個內部元件，耦合到輸入主電壓， 電路，用于關斷所述一個或多個內部元件而不從所述電子設備斷開所述輸入主電壓，所述電路包括: 光電隔離器，包括二極管側和晶體管側，所述二極管側被布置為耦合至外部電源并且所述晶體管側連接至在所述電子設備內的控制點，使得所述一個或多個內部元件的導通狀態(tài)或關斷狀態(tài)能夠被控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子設備，其中所述電子設備是燈驅動器。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子設備，其中所述外部電源被布置為驅動所述光電隔離器的所述二極管側，使得所述光電隔離器的所述晶體管側為激活狀態(tài)，并且其中所述激活狀態(tài)被用于控制所述一個或多個內部元件的所述導通狀態(tài)和所述關斷狀態(tài)。
4.根據(jù)權利要求3所述的電子設備，其中當所述光電隔離器的所述晶體管側處于所述激活狀態(tài)時，在所述電子設備內的所述控制點處的電壓被下拉至低于所需的操作電壓水平或者被允許處于用于操作所需的操作電壓水平以使得所述一個或多個內部元件的所述導通狀態(tài)或所述關斷狀態(tài)得以被控制。
5.根據(jù)權利要求4所述的電子設備，其中在所述控制點處的所述電壓是向所述一個或多個內部兀件供應功率的電壓輸出。
6.根據(jù)權利要求4 所述的電子設備，其中在所述控制點處的所述電壓是所述燈驅動器的啟動閾值電壓。
7.根據(jù)權利要求3所述的電子設備，其中所述外部電源是被布置為利用小于或等于5mA的電流來驅動所述光電隔離器的所述二極管側的電流源。
8.根據(jù)權利要求2所述的電子設備，其中所述光電隔離器的所述二極管側使用O-1OV調光接口或者DALI接口被耦合至外部電源。
9.一種照明驅動器，所述照明驅動器能夠在正常操作的導通狀態(tài)下操作，或者在低功率消耗的關斷狀態(tài)下操作而不用將所述照明驅動器從所述主電源去耦合，所述照明驅動器包括: 至少一個元件，被布置為提供所需的操作電氣條件以向一個或多個類型的燈供電； 連接點，被布置為接收來自外部源的控制信號；以及 光電隔離器，被布置為基于所述控制信號控制將所述至少一個元件關斷。
10.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中所述一個或多個類型的燈包括至少一個LED。
11.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中所述一個或多個類型的燈包括熒光或HID類型的燈。
12.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中所述至少一個元件是電子鎮(zhèn)流器。
13.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中在所述低功率消耗關斷狀態(tài)，所述至少一個元件消耗低于200mW的功率。
14.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中在所述低功率消耗關斷狀態(tài)，所述至少一個元件消耗小于或等于20mW的功率。
15.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中在所述連接點是DALI接口。
16.根據(jù)權利要求9所述的照明驅動器，其中在所述連接點是O-1OV接口。
17.一種電氣設備，被耦合至主電源，所述電氣設備包括: 至少一個元件，被布置為提供用于所述電氣設備的輸出功能所需的功能； 連接器，被布置為接收來自外部輸入的信號；以及 裝置，包括光電隔離器，所述裝置用于根據(jù)所述信號將所述電氣設備的至少一個元件置于低功耗消耗的關斷狀態(tài)而不用將所述電氣設備從主電源去耦合， 其中所述低功耗消耗的關斷狀態(tài)消耗低于200mW的功率。
18.根據(jù)權利要求17所述的電氣設備，其中在所述低功率消耗的關斷狀態(tài)，消耗小于或等于20mW的功率。
19.根據(jù)權利要 求17所述的電氣設備，其中所述至少一個元件是控制1C。
【文檔編號】H05B37/02GK104025713SQ201280052901
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權日:2011年10月26日
【發(fā)明者】B·克勞伯格, 方玉紅, A·洛佩斯 申請人:皇家飛利浦有限公司