用于向负载供电的驱动器装置的制作方法

本发明涉及驱动器装置的领域，特别是包括功率因数校正电路的驱动器装置。

背景技术：

1、驱动器装置通常用于向诸如发光元件的负载提供功率。通常，驱动器装置将能够将(例如，ac)输入功率转换为适合于向负载供电的(例如，dc)输出功率。一些驱动器装置包括功率因数校正电路，以用于修改或调整限定提供给负载或总线上的输出功率的功率因数校正(pfc)输出信号的功率因数。

2、pfc输出信号可以是跨功率因数校正电路的输出电容器的信号，使得其被平滑以仿真dc信号。然而，功率因数校正电路是通过感测平均输出来调节其输出的慢响应转换电路。pfc输出信号因此将保有大约100/120hz的纹波(电压或电流)，该纹波的精确频率取决于ac输入功率的纹波，ac输入功率的纹波通常为大约50/60hz。减小或衰减pfc输出信号中的纹波的大小将是有利的，例如去除或补偿纹波，特别是对于led照明，因为led照明装置的输出光通量对提供给led照明装置的功率高度敏感。pfc输出信号的纹波，如果不被调节，将导致由led输出的光的亮度中的对应纹波，这将引起人类可察觉的或捕获设备(诸如相机)可察觉的闪烁。

3、本领域中克服这个问题的常见方式是使用与功率因数校正电路级联的第二转换电路。该拓扑可以被标记为双级转换电路。第二转换电路将pfc输出信号调节成进一步稳定的信号。这种双级转换电路的一个缺点是高材料成本和高空间要求，因为第二转换电路必须处理整个pfc输出信号，这意味着它的额定功率相当高，从而需要大的和非常昂贵的部件。

4、已经提出在功率因数校正电路的输出处使用开关转换电路，其中开关转换电路只用于补偿pfc输出信号的ac分量，而不是整个pfc输出信号。这意味着开关转换电路的额定功率相对较小，并且与双级转换电路相比具有较低的成本和尺寸。由us2017/0288557a1描述合适的现有技术示例。与上述双级相比，这种拓扑通常被称为/标记为1.5级或1.25级转换电路。us20170099710a1也公开了类似的拓扑。

5、us20100202169a1公开了一种用于pfc转换器的过电压保护。

6、仍需要改进的驱动器装置。

技术实现思路

1、由于pfc电路通常是高功率转换器并且开关转换电路是低功率转换器，所以为了提高效率并且使转换器在它们相应的最佳状态下工作，上述技术中的一般原理是：pfc电路仍然在总负载供电信号中占主导地位，并且开关转换电路最好仅处理纹波部分并使用/提供尽可能少的功率。因此，在输出功率/电压被增大的情况下，最好使pfc电路比开关转换电路更多地增大其输出功率/电压(就绝对值而言)。这可以被认为是根据总负载供电信号的电压的pfc电路的输出中的正反馈。

2、例如，上述技术可以用于支持具有宽范围的正向电压的led的led窗口驱动器。当高正向电压led连接到这种窗口驱动器时，窗口驱动器感测高总输出电压并控制pfc电路以增大其输出电压，使得pfc电路的输出电压被保持在例如总输出电压的90％处。

3、当在实际产品中实现上述原理时，发明人已经标识出缺陷或问题。特别地，如果连接的led由于故障而变为开路，则总输出电压增大，并且驱动器将把该增大视为进一步增大pfc电路的输出电压的激励，并且pfc电路/整个驱动器将变得负荷过重并且可能发生故障。

4、本发明由权利要求限定。

5、由本公开提出的方法提供了一种改进的电路拓扑，其向利用开关转换电路(即，开关模式电源)的驱动器装置提供过电压保护，以补偿pfc输出信号的ac分量。

6、实施例利用控制电路，当某个输出信号达到预定阈值时，该控制电路限制pfc输出信号的最大功率。这提供用于在驱动器装置中提供过电压保护的有效机制。

7、根据依照本发明的一个方面的示例，提供了一种驱动器装置，该驱动器装置包括功率因数校正pfc转换器，该功率因数校正pfc转换器包括输入接口和第一输出接口，该功率因数校正转换器适于：在输入接口处接收ac市电功率；将ac市电功率转换成pfc输出信号，该pfc输出信号具有与ac市电功率对应的纹波；以及在第一输出接口处提供pfc输出信号。

8、该驱动器装置还包括开关模式电源，该开关模式电源包括与第一输出接口串联连接的第二输出接口，其中该开关模式电源被配置为生成与pfc输出信号串联的偏移信号，以便将偏移信号与pfc输出信号叠加，以补偿与ac市电功率对应的纹波，由此产生负载供电信号。

9、该驱动器装置还包括控制电路，该控制电路被配置为：感测响应于偏移信号和负载供电信号中的一者的电压的第一输出信号，其中控制电路被配置为：作为正反馈模式，响应于如由第一输出信号所指示的偏移信号和负载供电信号中的一者的电压增大，而控制功率因数校正转换器以增大pfc输出信号。

10、最重要的是，控制电路还被配置为感测响应于pfc输出信号、偏移信号和负载供电信号中的一者的电压的第二输出信号，其中控制电路被配置为：响应于第二输出信号处于和/或超过预定阈值，而控制功率因数校正转换器以覆盖操作模式并进入保护模式，以限制pfc输出信号的功率，可选地限制最大功率(例如，最大电压)。

11、实施例由此使用第一输出信号来控制具有上述正反馈回路的pfc转换器的操作，同时监测第二输出信号以确定是否覆盖所述正反馈回路和/或限制由pfc转换器输出的最大功率。该方法提供了一种用于使用由正反馈控制的pfc转换器加上开关模式电源的驱动器装置所产生的信号来执行过电压标识和保护的机制。所提出的方法提供了用于提供过电压保护的低成本且可容易实现的机制。

12、在一个实施例中，第一输出接口和第二输出接口可以串联连接。这提供了用于允许偏移信号与pfc输出信号叠加以补偿pfc输出信号的纹波并产生负载供电信号的有效机制。

13、在一个实施例中，控制电路被配置为响应于第二输出信号处于或高于预定阈值通过以下方式来限制pfc输出信号的功率：限制pfc输出信号的最大功率；或者控制pfc转换器以保护模式操作，在保护模式下，使pfc转换器停止输出pfc输出信号。在该实施例中，控制电路可以启用pfc转换器的受限操作或者完全停止pfc转换器，以避免使驱动器装置负荷过重。

14、在一些示例中，预定阈值是由负载供电信号供电的负载的开路故障引起的值。该方法意味着当在负载中存在开路故障时过电压保护将开始或启动。这增加了驱动装置的安全性。

15、控制电路可以被配置为：响应于第二输出信号低于临界值，控制pfc转换器以正反馈模式操作，在正反馈模式下，当第一输出信号增大时，pfc转换器通过以下方式增大pfc输出信号，使得负载供电信号中的pfc输出信号的百分比不小于预定百分比：

16、计算负载供电信号中的pfc输出信号的百分比；

17、如果该百分比小于预定百分比，则增大pfc输出信号，并且如果该百分比高于预定百分比，则减小pfc输出信号。

18、由此，当第一输出信号指示不存在过电压时，该方法控制驱动器装置以执行正反馈功率因数校正，从而允许在非过电压时间段期间驱动器装置的常规或正常操作。

19、开关模式电源可以包括电流控制回路，该电流控制回路适于：感测负载供电信号的电流，将该电流与电流基准进行比较；并且控制开关模式电源以以下方式调节偏移信号：如果该电流小于电流基准，则增大偏移信号；并且如果该电流大于电流基准，则减小偏移信号，使得感测到的电流跟随恒定的电流基准。

20、该实施例提供了一种用于准确生成补偿pfc输出信号中的任何ac市电功率纹波的偏移信号的技术，例如通过确保通过负载的电流是近恒定的。

21、在示例中，控制电路包括第一电压感测电路以感测以下中的任一者作为第一输出信号：负载供电信号的电压；pfc输出信号的电压；或者偏移信号的电压。

22、当连接正常负载时，所有这三个电压中的任一者都可以指示负载电压，因此它可以用作对pfc输出电压的正控制的激励。在它们当中，负载供电信号的电压是最直接的指示，因此优选使用负载供电信号的电压作为第一输出信号。

23、在示例中，控制电路包括第二电压感测电路以感测以下中的任一者作为第二输出信号：负载供电信号的电压；pfc输出信号的电压；或者偏移信号的电压。

24、当负载开路时，所有这三个电压中的任一者将增大，因此它可以被用作用于覆盖正控制和限制pfc输出电压的触发器。在它们当中，偏移信号的电压最快地响应于开路负载(因为开关模式电源具有快速响应以增大偏移信号，以用于维持由于开路负载而中断的输出电流)，因此优选使用偏移信号的电压作为第二输出信号。

25、在一些实施例中，pfc转换器包括反馈端子，并且pfc转换器被配置为响应于在反馈端子处的信号而修改pfc输出信号，并且控制电路被配置为修改在反馈端子处的信号。

26、pfc转换器/ic的反馈端子通常用于设置其输出电压，因此方便的是，控制pfc转换器的反馈端子以实现由本发明提出的电压控制。

27、该控制电路可以包括：在第一电压感测电路与反馈端子之间的第一信号转换电路，其适于利用正增益和反相增益中的一者转换第一输出信号，以用于反馈端子；以及在第二电压感测电路与反馈端子之间的第二信号转换电路，其适于利用正增益和反相增益中的另一者转换第二输出信号，以用于反馈端子。

28、该方法提供了一种允许使用在单个端子处的电压来控制pfc输出信号的技术。因此，使用pfc转换器的单个端子来实现过电压保护和正反馈控制两者。

29、换句话说，当出现过电压时，控制用于提供用于(通过pfc转换器)控制pfc输出信号的反馈的相同端子，以直接限制pfc输出信号。

30、通过以这种方式控制反馈端子，在出现过电压时，可以利用pfc转换器的操作原理来降低或限制pfc输出信号的电压。由第二电压感测电路感测到的过电压事件将使得在反馈端子处的电压在与由负载供电信号的增大引起的在反馈端子处的电压移动相反的方向上移动。以这种方式，过电压事件将使得pfc输出信号降低，由此限制pfc输出信号的功率。

31、在一些示例中，第一电压感测电路包括跨第一输出接口和第二输出接口的连接而连接的分压器，其中分压器被配置为感测负载供电信号的电压作为第一输出信号。该方法提供了用于感测负载供电信号的电压的简单且可靠的机制，并且认识到负载供电信号的电压是用于向pfc转换器提供反馈的有用参数。

32、在一些示例中，第一信号转换电路包括电压反相电路，该电压反相电路连接在分压器与反馈端子之间，并且被配置为在反馈端子处生成相对于负载供电信号的电压相反地改变的电压。pfc转换器可以适于：在反馈端子处的电压减小时，并且因此在第一输出信号增大时，增大pfc输出信号。这种方法提供了一种用于向pfc转换器提供反馈以及使pfc转换器对反馈作出反应/响应的可靠的机制。

33、在一些示例中，第二信号转换电路包括触发电路，该触发电路耦合到第二输出接口，并且适于感测偏移信号的电压作为第二输出信号。触发电路被配置为当第二输出信号处于或高于预定阈值时将反馈端子拉至高电压。

34、pfc转换器可以适于：当在反馈端子处的电压是高电压时，控制pfc转换器以限制pfc输出信号。在这种情况下，第一信号转换电路具有反相增益，并且第二信号转换电路具有正增益。

35、在一些示例中，开关模式电源适于响应于偏移信号的电压达到预定电压阈值而进入保护模式并将偏移信号的电压钳位在该预定电压阈值处。该方法还在出现过电压时禁用开关模式电源，并且改进驱动器装置的过电压保护性能。

36、还提出了一种电子装置，该电子装置包括：任何本文公开的驱动器装置；以及负载，其连接到第一输出接口和第二输出接口并且被配置为由负载供电信号供电。在一些优选示例中，负载包括一个或多个发光二极管。

37、本发明的这些和其它方面将从下文描述的(一个或多个)实施例变得显而易见，并且参考下文描述的(一个或多个)实施例得到阐述。

技术特征：

1.一种驱动器装置(100)，包括：

2.根据权利要求1所述的驱动器装置，其中所述第一输出接口和所述第二输出接口被串联连接。

3.根据权利要求1或2所述的驱动器装置，其中所述控制电路被配置为：响应于所述第二输出信号处于或高于所述预定阈值，通过以下方式来限制所述pfc输出信号的功率：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动器装置，其中所述预定阈值是由所述负载供电信号供电的负载(150)的开路故障引起的值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动器装置，其中所述控制电路被配置为：响应于所述第二输出信号低于所述预定阈值电压，控制所述pfc转换器以所述正反馈模式操作，在所述正反馈模式下，当所述第一输出信号增大时，所述pfc转换器通过以下方式增大所述pfc输出信号，使得所述负载供电信号中的所述pfc输出信号的百分比不小于预定百分比：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动器装置，其中所述开关模式电源包括电流控制回路，所述电流控制回路适于：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动器装置，其中所述控制电路包括第一电压感测电路以感测以下中的任一者作为所述第一输出信号：

8.根据权利要求7所述的驱动器装置，其中所述控制电路包括第二电压感测电路以感测以下中的任一者作为所述第二输出信号：

9.根据权利要求8所述的驱动器装置，其中：

10.根据权利要求9所述的驱动器装置，其中所述第一电压感测电路包括跨所述第一输出接口和所述第二输出接口的连接而连接的分压器(r7、r8)，其中所述分压器被配置为感测所述负载供电信号的电压作为所述第一输出信号。

11.根据权利要求10所述的驱动器装置，其中所述第一信号转换电路包括电压反相电路(r4、q1)，所述电压反相电路连接在所述分压器(r7、r8)与所述反馈端子之间，并且被配置为在所述反馈端子处生成相对于所述负载供电信号的电压相反地改变的电压，

12.根据权利要求9至11中任一项所述的驱动器装置，其中：

13.根据权利要求1至12中任一项所述的驱动器装置，其中所述开关模式电源适于：响应于所述偏移信号的电压达到预定电压阈值，进入保护模式并且将所述偏移信号的电压钳位在所述预定电压阈值处。

14.一种电子装置，包括：

15.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述负载包括一个或多个发光二极管。

技术总结
一种具有过电压保护的驱动器装置。控制电路监测第一输出信号，第一输出信号响应于偏移信号，该偏移信号被配置为补偿功率因数校正信号中的AC市电功率纹波，或者第一输出信号响应于该偏移信号与功率因数校正信号之和。功率因数校正转换器使用响应于第一输出信号的正反馈以正反馈模式操作。控制电路和功率因数校正转换器(其产生功率因数校正信号)还被配置为：如果第二输出信号超过预定阈值，则覆盖正反馈模式并进入保护模式以限制功率，所述第二输出信号是功率因数校正信号、偏移信号以及它们的和之一。

技术研发人员：付洁,陈执权,王钰,王刚
受保护的技术使用者：昕诺飞控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5