本發(fā)明涉及驅(qū)動器裝置領(lǐng)域、特別是包括功率因數(shù)校正電路裝置的驅(qū)動器裝置。

背景技術(shù)：

1、驅(qū)動器裝置通常用于向負載(諸如發(fā)光元件)供電。通常，驅(qū)動器裝置將能夠?qū)?例如，ac)輸入功率轉(zhuǎn)換為適合為負載供電的(例如，dc)輸出功率。一些驅(qū)動器裝置包括功率因數(shù)校正電路裝置，以修改或調(diào)節(jié)功率因數(shù)校正(pfc)輸出信號的功率因數(shù)，該輸出信號定義提供給負載的或總線上的輸出功率。

2、pfc輸出信號可以是跨功率因數(shù)校正電路裝置的輸出電容器的信號，因此它被平滑以模擬dc信號。然而，功率因數(shù)校正電路裝置是一種慢響應(yīng)轉(zhuǎn)換電路裝置，它通過感測平均輸出來調(diào)節(jié)其輸出。因此，pfc輸出信號將保持約100/120hz的紋波(電壓或電流)，其精確頻率取決于ac輸入電源的紋波(通常約為50/60hz)。減小或衰減pfc輸出信號中的紋波的大小將是有利的，例如消除或補償紋波，特別是對于led照明，因為led照明裝置的輸出光通量對提供給led照明裝置的功率高度敏感。如果不進行調(diào)節(jié)，pfc輸出信號的紋波將導(dǎo)致由led輸出的光的亮度產(chǎn)生對應(yīng)紋波，這將使人類可感知或捕獲設(shè)備(諸如相機)的可感知的閃爍。

3、本領(lǐng)域克服這一問題的常見方法是使用從功率因數(shù)校正電路裝置級聯(lián)的第二轉(zhuǎn)換電路裝置。這種拓撲結(jié)構(gòu)可以被標記為雙級轉(zhuǎn)換電路裝置。第二轉(zhuǎn)換電路裝置將pfc輸出信號調(diào)節(jié)為進一步穩(wěn)定的信號。這種雙級轉(zhuǎn)換電路裝置的一個缺點是材料成本高和空間要求高，因為第二轉(zhuǎn)換電路裝置必須處理整個pfc輸出信號，這表示其額定功率相當(dāng)高，從而需要大型且材料昂貴的組件。

4、已經(jīng)提出在功率因數(shù)校正電路裝置的輸出處使用開關(guān)轉(zhuǎn)換電路裝置或開關(guān)模式電源，其中開關(guān)轉(zhuǎn)換電路裝置僅用于補償pfc輸出信號的ac分量，而不是整個pfc輸出信號。這表示，與雙級轉(zhuǎn)換電路裝置相比，開關(guān)轉(zhuǎn)換電路裝置的額定功率相對較小并且成本和尺寸也較低。us20140252973a1和us2017/0288557?a1描述了一個合適的現(xiàn)有技術(shù)示例。與上述雙級相比，這種拓撲通常稱為/標記為1.5級或1.25級轉(zhuǎn)換電路裝置。

5、存在改進驅(qū)動器裝置的持續(xù)期望。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明由權(quán)利要求書限定。

2、對于led應(yīng)用，驅(qū)動器裝置可以是通用驅(qū)動器，并且連接到具有不同的led正向電壓的各種潛在/可能的led負載/模塊中的特定一個潛在/可能的led負載/模塊。即使在驅(qū)動器裝置連接到特定led模塊之后，當(dāng)led模塊中的一個或多個led被短路或旁路時，該模塊的led正向電壓也可以動態(tài)改變，例如用于調(diào)光或變色。在這種情況下，驅(qū)動器裝置的輸出電壓以及實際上開關(guān)轉(zhuǎn)換電路裝置的輸出電壓可能至少由于led模塊的選擇而變化，或甚至在驅(qū)動器裝置和led模塊的動態(tài)操作中。

3、發(fā)明人已經(jīng)確定，開關(guān)模式電源的電源電壓與偏移信號(由開關(guān)模式電源產(chǎn)生以補償pfc輸出信號的ac分量)的電壓之間的平均差可能很大，特別是在由驅(qū)動裝置供電的負載需要較低電壓的情況下，例如，諸如當(dāng)充當(dāng)負載的led模塊是低電壓led模塊但開關(guān)模式電源的電源電壓的輸入非常大時。已經(jīng)認識到，這將顯著影響開關(guān)模式電源的功率效率。

4、發(fā)明人還確定，開關(guān)模式電源的電源電壓將固有地與由開關(guān)模式電源產(chǎn)生的偏移信號異相，以補償pfc輸出信號的ac分量。這是因為，偏移信號可能與pfc輸出信號異相，使得它們疊加成平滑信號，并且因為pfc輸出信號可能與開關(guān)模式電源的輸入同相，特別是在電源電壓是使用磁耦合到提供ac市電的繞組而產(chǎn)生的情況下。由于輸入電壓和輸出電壓異相，對開關(guān)模式電源的功率損耗有顯著影響。

5、通過使用由本公開提出的方法，即，提供調(diào)節(jié)電路來調(diào)節(jié)開關(guān)模式電源的電壓供應(yīng)，可以克服這些問題中的一個或兩個問題?？梢詧?zhí)行該調(diào)節(jié)以使電壓源(例如，在平均電壓和/或瞬時電壓(換言之，相位)方面)與由開關(guān)模式電源產(chǎn)生的偏移信號同步。這可以顯著降低開關(guān)模式電源中的功率損耗，并且提高驅(qū)動裝置的效率。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個方面的示例，提供了一種驅(qū)動器裝置，該驅(qū)動器裝置包括功率因數(shù)校正pfc轉(zhuǎn)換器，該pfc轉(zhuǎn)換器包括：第一輸入接口，被配置為接收ac市電；pfc轉(zhuǎn)換電路裝置，被配置為對ac市電執(zhí)行功率因數(shù)校正，并且生成具有與ac市電的紋波相對應(yīng)的紋波的pfc輸出信號；以及第一輸出接口，被配置為提供pfc輸出信號。

7、驅(qū)動器裝置還包括用于從ac市電提供電源電壓的電源；以及開關(guān)模式電源裝置，該開關(guān)模式電源裝置包括：第二輸入接口，耦合到電源并且被配置為從電源接收電源電壓；第二輸出接口，與第一輸出接口串聯(lián)電連接；以及被配置為將電源電壓轉(zhuǎn)換為提供給第二輸出接口的偏移信號的開關(guān)模式電源，偏移信號被配置為疊加pfc輸出信號，以產(chǎn)生經(jīng)疊加信號，并且補償與ac市電相對應(yīng)的紋波。

8、更重要的是，驅(qū)動器裝置還包括調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路電耦合在電源與第二輸入接口之間，并且被配置為調(diào)節(jié)提供給第二輸入接口的電源電壓以與偏移信號同步，從而調(diào)節(jié)經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓的電壓幅度與偏移信號的電壓幅度之間的差。

9、實施例提供了一種機制，該機制用于調(diào)節(jié)或修改由開關(guān)模式電源所使用的電源電壓，以提供用于同步的偏移信號或以其他方式與偏移信號對準。由于開關(guān)模式電源的輸入和輸出是同步的，因此跨開關(guān)模式電源的電壓差減小，并且這些方法能夠顯著降低由開關(guān)模式電源造成的功率損耗，從而提供更高效的驅(qū)動器裝置。

10、實施例利用耦合在電源與開關(guān)模式電源的輸入接口之間的調(diào)節(jié)電路來調(diào)節(jié)由電源提供的電壓。調(diào)節(jié)電路由此控制電壓源的電壓。

11、經(jīng)疊加信號是pfc輸出信號和偏移信號的組合，即，疊加有偏移信號的pfc輸出信號。換言之，經(jīng)疊加信號是pfc輸出信號和偏移信號的疊加。

12、調(diào)節(jié)電路可以適于與偏移信號同步地調(diào)節(jié)電源電壓，使得經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓的電壓幅度和偏移信號的電壓幅度被調(diào)節(jié)、優(yōu)選地被減小，從而控制、優(yōu)選地減少開關(guān)模式電源的功率損耗。該方法提供了一種有效的機制，該機制用于通過控制輸入電壓和輸出電壓的差來控制或修改開關(guān)模式電源的功率損耗。

13、調(diào)節(jié)電路可以包括用于感測偏移信號的電壓和/或經(jīng)疊加信號和偏移信號的電壓的感測電路。調(diào)節(jié)電路可以被配置為響應(yīng)于偏移信號的感測電壓和/或經(jīng)疊加信號的電壓來調(diào)節(jié)電源電壓。以這種方式，調(diào)節(jié)電路能夠適應(yīng)并且響應(yīng)于偏移信號中的變化或被由驅(qū)動器裝置供電的負載汲取的電壓中的變化。這提供了一種方法，該方法用于動態(tài)和自動地響應(yīng)，從而主動控制或減少開關(guān)模式電源中的功率損耗。請注意，可以存在該實施例的替代方案。例如，驅(qū)動器裝置可以設(shè)置有用戶接口，該用戶接口用以接收(經(jīng)由用戶輸入從用戶接收)與偏移信號或經(jīng)疊加信號的幅度相關(guān)的設(shè)置，并且調(diào)節(jié)電路可以適于根據(jù)該設(shè)置來調(diào)節(jié)電源電壓。

14、調(diào)節(jié)電路可以被配置為：對于偏移信號或經(jīng)疊加信號中的一者的第一電壓，提供第二電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓；以及對于偏移信號或經(jīng)疊加信號中的一者的第三電壓，提供第四電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓，其中第一電壓大于第三電壓并且第二電壓大于第四電壓。這種方法提供了一種無功或動態(tài)響應(yīng)的調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路用于對偏移信號和/或由負載所消耗的功率的任何持續(xù)變化做出反應(yīng)，從而提高整個驅(qū)動器裝置的功率效率。如果所需要的輸出電壓較大，則電源電壓將被調(diào)節(jié)為較大輸入電壓，以便開關(guān)模式電源能夠工作；而如果所需要的輸出電壓較小，則電源電壓將被調(diào)節(jié)為較小輸入電壓，以便開關(guān)模式電源上的功率損耗較小。

15、第一電壓、第二電壓、第三電壓和第四電壓可以是瞬時電壓或平均電壓。

16、在一些更具體的示例中，調(diào)節(jié)電路適于將電源電壓的平均值調(diào)節(jié)為與偏移信號的平均值同步。由此，該實施例與偏移信號的平均值同步地調(diào)節(jié)電源電壓的平均值。這可以減小開關(guān)模式電源的輸入和輸出處的平均值/電壓之間的差，從而提高開關(guān)模式電源的效率。特別地，如果偏移信號的平均電壓較低，則可以減少開關(guān)模式電源中的損耗。

17、在一些示例中，pfc轉(zhuǎn)換電路裝置包括變壓器，該變壓器具有電耦合到第一輸入接口的初級繞組和磁耦合到初級繞組并且電耦合到第一輸出接口的第一次級繞組；并且電源包括磁耦合到初級繞組的第二次級繞組。

18、調(diào)節(jié)電路可以被配置為將跨第二次級繞組的平均電壓的可調(diào)比率或比例提供給第二輸入接口作為電源電壓的平均電壓。這提供了一種有效且空間高效的機制來控制電源電壓的平均電壓，例如，用于使電源電壓的平均電壓與偏移信號的平均電壓同步，以用于提高開關(guān)模式電源的功率效率。

19、調(diào)節(jié)電路可以包括耦合在第二次級繞組與第二輸入接口之間的開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置被配置為在至少兩個配置之間切換，該至少兩個配置包括：第一配置，跨第一比率或比例的第二次級繞組的平均電壓在第一配置中被提供給第二輸入接口作為電源電壓的平均電壓；第二配置，跨低于第一比率或比例的第二比率或比例的第二次級繞組的平均電壓在第二配置中被提供給第二輸入接口作為電源電壓的平均電壓。

20、開關(guān)裝置提供了一種有效且節(jié)能的機制，該機制用于控制或改變電源電壓的平均電壓。特別地，這種開關(guān)裝置中的功率損耗極低。這是通過提供次級繞組的對應(yīng)比率或部分來實現(xiàn)的，從而為第二輸入接口提供對應(yīng)的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓。

21、調(diào)節(jié)電路可以被配置為通過以下方式與偏移信號的平均值同步地調(diào)節(jié)電源電壓的平均值：響應(yīng)于偏移信號的電壓處于或高于第一預(yù)定電壓，以第一配置操作開關(guān)裝置，使得經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓的平均電壓較高；以及響應(yīng)于偏移信號的電壓低于第一預(yù)定電壓，以第二配置操作開關(guān)裝置，使得經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓的平均電壓較低。

22、這提供了一種在偏移信號具有較低電壓時降低電源電壓的平均電壓的機制。這減小了電源電壓與偏移信號的電壓之間的差異，從而提供了一種更高效的開關(guān)模式電源，同時還允許電源電壓在偏移信號需要更多電壓時增加(例如，以確?？梢詽M足所需要的電壓需求)。這提供了一種電源電壓，該電源電壓動態(tài)地反應(yīng)，以提高開關(guān)模式電源的效率，同時仍然確保滿足smps的電壓需求。

23、調(diào)節(jié)電路可以被配置為隨著經(jīng)疊加信號和/或偏移信號的平均電壓的增加而增加電源電壓的平均電壓。以這種方式，電源電壓的平均電壓可以跟蹤偏移信號的平均電壓。這種方法的優(yōu)點之前已經(jīng)被確認。

24、作為同步調(diào)節(jié)平均電壓的替代或補充，調(diào)節(jié)電路可以適于將電源電壓的瞬時值調(diào)節(jié)為與偏移信號的瞬時值同步或同相。因此，電壓源的相位可以跟蹤偏移信號的相位或與其同步，并且實時輸入/輸出電壓差減小。這通過確保smps的輸入與輸出之間的一致差來提高開關(guān)模式電源的效率。

25、調(diào)節(jié)電路可以包括：電耦合到電源并且適于生成具有基本穩(wěn)定幅度的偏置電壓的緩沖電路；以及反相電路，該反相電路被配置為從偏置電壓中減去與pfc輸出信號的電壓成比例的電壓，以產(chǎn)生第二輸入接口的經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓。

26、如果存在，開關(guān)裝置能夠提供電源電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的平均電壓(通過定義偏置電壓的大小)并且將其存儲在緩沖電路中，例如用于跟蹤偏移信號的平均電壓，而反相電路能夠提供電源電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的瞬時電壓，例如用以跟蹤偏移信號的瞬時電壓。這種組合顯著提高了smps的功率效率。

27、如前所述，在一些示例中，pfc轉(zhuǎn)換電路裝置包括變壓器，該變壓器具有電耦合到第一輸入接口的初級繞組和磁耦合到初級繞組并且電耦合到第一輸出接口的第一次級繞組；并且電源包括磁耦合到初級繞組的第二次級繞組，使得跨第二次級繞組的電壓與pfc輸出信號的電壓成比例地變化。

28、在這樣的示例中，反相電路可以被配置為從偏置電壓中減去與跨第二次級繞組的電壓成比例的電壓，以產(chǎn)生第二輸入接口的電源電壓。這種方法意味著電源電壓的相位將與pfc輸出信號的相位不同，并且因此與偏移信號同步或同相。

29、還提出了一種電子裝置，該電子裝置包括本文中提出和/或要求保護的驅(qū)動器裝置；以及負載，該負載連接到第一輸出接口和第二輸出接口并且被配置為由經(jīng)疊加信號供電。

30、負載可以包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置可選地包括一個或多個發(fā)光二極管。

31、參考下文所述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得很清楚并且得到闡明。