用於向照明設備供電的裝置和方法
2023-09-22 00:06:05
用於向照明設備供電的裝置和方法
【專利摘要】一種用於為照明設備(3)供電的裝置(2)，該裝置可以配置用於不同的照明設備，其中可以通過所述裝置(2)次級側(8)上的電阻(15)來選擇配置。初級側(7)具有至少一個開關(21,22)和一個控制裝置(14)。控制裝置(14)被設置用於在操作階段中對至少一個開關(21,22)的時鐘控制切換起作用，以便根據在操作階段中在初級側(7)上檢測到的取決於電阻(15)的測量參數(isns)來識別通過電阻(15)確定的配置。控制裝置(14)被設置用於在另一操作階段中根據識別到的規定配置來控制所述裝置(2)。
【專利說明】用於向照明設備供電的裝置和方法
[0001]本發明涉及一種用於向照明設備供電的裝置和用於操作此類裝置的方法。本發明尤其涉及這樣的裝置和方法，即，其中照明設備，尤其是包括一個或多個發光二極體的照明設備，利用所謂的SELV( 「安全特低壓」或「安全特低電壓」)裝置進行供電。
[0002]照明設備的操作裝置(例如LED變換器)被設置用於為照明設備供電。設置有相應的電路，例如被供應電源電壓作為輸入電壓的操作裝置藉助該電路利用特定的電壓為照明設備供電、實現特定的電流或者特定的功率。通常理想的是可以如此配置操作裝置，使得該操作裝置可被用於不同的照明設備。為此可以提供用戶自定義的設置可能性，操作裝置利用該設置可能性可以在不同的輸出電流和/或輸出功率以及/或者輸出電壓之間進行切換。
[0003]出於安全原因考慮，照明設備的操作裝置具有電位隔離，其中具有高電壓的區域與具有低電壓的區域之間的電去耦方式的能量傳輸以較低電壓進行。電去耦方式的能量傳輸可以通過使用變壓器或者其他轉換器來實現。用於照明設備的操作裝置出於安全原因考慮需要這種類型的電隔離或者電位隔離，以便通過所謂的電位勢壘或者SELV勢壘將SELV區域與具有較高供電電壓、尤其是較高的電網電壓的區域隔離。出於安全原因考慮通常要求將至少可由終端用戶調節的元件設置在操作裝置的SELV區域中。當出於安全原因考慮而在SELV區域中設置調節元件時，SELV區域可以具有用於確定由用戶選擇的調節的計算計算邏輯裝置。這種調節可以由次級側邏輯裝置經由數字接口通過SELV勢壘來傳輸，以便由控制邏輯裝置在非SELV區域中使用。然而在SELV區域中的相應的邏輯裝置的使用，也就是說，在傳輸裝置的次級側上的使用，與附加費用和附加成本有關。
[0004]LED模塊本身可具有電阻，電阻作為用於所使用LED的所屬等級的標誌。電阻可以由被集成在LED模塊中的邏輯裝置來讀取，並且用於控制LED模塊中的開關。被集成在LED模塊中的邏輯裝置可以具有數據接口，以便向其他裝置反饋數據。即使使用這種方法，也需要用於讀取在SELV區域中、例如在LED模塊中的標誌的相應邏輯裝置。
[0005]需要一種裝置和一種方法來提供在所述目標方面的改進。尤其需要一種裝置和一種方法，其中即使當不設置數據接口時也能夠簡單地實現操作的可調節性，例如調節至不同的輸出電壓。
[0006]根據本發明，提供一種具有在獨立權利要求中給出特徵的裝置和方法。從屬權利要求限定實施方式。
[0007]根據本發明的實施例，一種用於向照明設備供電的裝置具有初級側和次級側，其中，初級側與次級側之間存在電位隔離。初級側可以例如是裝置的非SELV區域。次級側可以例如是裝置的SELV區域。在次級側上設置有電阻，利用該電阻可以從多個配置中選取一個配置，用於操作裝置。多個不同的電阻值中的每個電阻值例如可以屬於多個可能的輸出電流中的一個輸出電流和/或操作裝置的輸出功率。通過選取相應的電阻值，例如通過操作Dip開關和/或操作電位器可以在次級側以用戶定義的方式來選取多個輸出電流中的一個輸出電流。
[0008]設置在裝置初級側上的控制裝置在操作階段基於在初級側的測量點處檢測到的測量參數進行識別，該配置通過設置在次級側上的電阻來確定。為此，控制裝置可以在操作階段以時鐘控制方式切換初級側的至少一個開關。在使用操作中用於從初級側向次級側進行能量傳輸的變壓器也可以被用作用來讀取次級側電阻的傳輸裝置。
[0009]該裝置基於在初級側的測量點處，即，非SELV區域中檢測到的測量參數實現對安置在次級側的電阻的識別。用於控制該裝置、且設置在非SELV區域中的控制裝置可以識別例如由用戶設定為一定值的次級側電阻，並且對裝置進行相應控制。
[0010]根據實施例的裝置和方法不需要獨立的邏輯裝置來識別次級側上設定的電阻和/或在初級側上的次級側邏輯裝置與控制裝置之間設置數據接口，以便經由SELV區域將數字數據反饋給設定的電阻。
[0011]用於識別電阻並且由此用於識別選定配置的測量參數而在初級側被檢測的測量參數例如可與變壓器初級線圈中的電流成正比或者與該電流的峰值成正比。可以以不同的方式獲取該電流，例如可以通過獲得經由測量電阻而下降的電壓來獲取。
[0012]在控制裝置基於檢測到的測量參數已經識別到通過設置在次級側的電阻而確定的配置之後，控制裝置可以啟動另一操作階段。在另一操作階段中，控制裝置根據通過次級側上的電阻所確定的識別到的配置來控制該裝置。例如，控制裝置可以在特徵曲線的基礎上求出與選定的配置相關的操作參數，並且根據該操作參數來控制初級側元件。操作參數此時分別被如此確定，即提供與次級側設定的電阻相關的所期望的輸出電流和/或所期望的輸出功率以及/或者所期望的輸出電壓。
[0013]可以如此設置該裝置，使得次級側上的電阻在一定時間段之後從變壓器的一個次級線圈自動退耦，使得不再有電流從次級線圈流經電阻。該裝置可以如此設置，使得電阻在預定時間之後自動從變壓器的次級線圈相應退耦。可以設置第一開關裝置，該開關裝置在預定時間之後自動從接通狀態切換到切斷狀態，以便使次級側電阻從次級線圈退耦。由此可以避免，在初級側的控制裝置已經讀取了經過變壓器的電阻之後，還在其他操作階段出現電阻的能量消耗。
[0014]該裝置可被設置成，使得可與照明設備耦合的裝置的輸出端只有在完成操作階段(其中對選取的配置進行識別)之後，才能耦合到次級側上，使得電流能夠從次級線圈流過照明設備。該裝置能夠被設置成使得，該輸出端在預定時間之後自動與變壓器的次級線圈耦合。可以設置第二開關裝置，該開關裝置在預定時間之後自動從切斷狀態切換到接通狀態，以便在裝置的輸出端處提供用於照明設備的電能。由此可以避免，由於照明設備在操作階段(在該階段中應該求出選取的配置)期間耦合到次級線圈上，而阻礙或者擾亂對通過變壓器的電阻的讀取。
[0015]控制裝置可以在特徵曲線基礎上求出用於該裝置的操作參數，該參數對應於選取的配置。控制裝置例如可以根據變壓器的初級線圈中的電流峰值，通過表格問詢來求出一個或多個操作參數。該裝置可以包括功率因數校正電路或者具有半橋控制的諧振轉換器。控制裝置根據通過電阻選取的配置所確定的操作參數可以包括功率因數校正電路的至少一個操作參數。功率因數校正電路的至少一個操作參數可以包括功率因數校正電路的可控功率開關的切換頻率、接通時間(「Ton-時間」)和/或切斷時間(「Toff-時間」)。
[0016]作為替代或補充，控制裝置可以根據通過電阻所選取的配置來選取用於功率因數校正電路的操作模式。例如可以根據設定的阻抗值如此控制功率因數校正電路，使得使用功率因數校正電路的CCM( 「連續導電模式操作、BCM( 「邊界導電模式操作或者DCM(「斷續導電模式」)-操作。控制裝置根據通過電阻選取的配置所求出的操作參數可以包括諧振轉換器的至少一個操作參數。該諧振轉換器的至少一個操作參數可以包括由控制裝置進行切換的半橋開關的切換頻率、接通時間(「Ton-時間」)和/或切斷時間(「Toff-時間」)和/或停用時間。作為替換或補充，控制裝置可以根據通過電阻所選取的配置來選取用於諧振轉換器的操作模式。例如可以根據設定的電阻值如此控制諧振轉換器，使得有選擇地進行半橋控制的脈衝操作或者非脈衝操作，在脈衝操作中，兩個半橋的開關在切斷狀態下保持接通一段時間。
[0017]該裝置的不同配置可以配屬於不同的輸出電流。根據通過電阻選取的配置，控制裝置可以如此控制該裝置，從而產生與所識別的電阻相關的輸出電流。
[0018]次級側上的電阻可以包括可由用戶進行機械操作的元件。例如電阻可以包括一個或多個Dip開關，利用Dip開關可以選取多個單一電阻。還可以使用其他可調電阻，例如電位器，該電位器可以利用滑動件或者旋鈕進行調節。
[0019]控制裝置可以是集成半導體電路，尤其可以是特定應用的專用電路(ASIC，「專用集成電路「)控制裝置可以具有接頭。該接頭與初級側的測量點耦合，在該測量點上為了識別電阻而採集測量參數。控制裝置的相應的接頭實施為使得，接頭處的輸入信號在操作階段中給出與次級側上的電阻相關的信息，並且由控制裝置進行計算，以便確定選取的配置。控制裝置的接頭可以被設置成使得，在其他操作階段中，計算接頭處的輸入信號以用於進一步的控制調節功能。如果例如在接頭處提供與流經變壓器的初級線圈的電流相關的信息和/或與這種電流的峰值相關的信息來作為輸入信號，在接下來的操作階段中，即:使用操作中，可以監測輸入信號，以便當識別到電流過載狀態時，有選擇地執行故障切斷。
[0020]為了控制照明設備的操作裝置而設置的集成半導體電路通常具有信號輸入端，該信號代表轉換器中的電流或峰值電流。該輸入端也可以在根據實施例的裝置和方法中用於在操作階段(其中應該識別選取的配置)中通過在初級側上的測量來識別次級側電阻。不需要如此相應地改造集成半導體電路，使其包括其他的接頭。
[0021]該裝置可以是照明設備的操作裝置。該裝置可以是LED變換器。
[0022]該裝置可以是用於照明設備以及由此用於相連的照明設備的操作裝置的組合。該裝置可以包括LED變換器，並且由此包括耦合的LED模塊。次級側電阻可以設置在LED變換器的次級側上或者設置在LED模塊中。
[0023]根據另一實施例，提供一種照明系統，該照明系統包括該裝置和與其耦合的照明設備。該照明設備可以包括一個或多個發光二極體(LED)。這些發光二極體可以包括無機和/或有機LED。這些LED可以集成在LED模塊中，該模塊與LED變換器分開布置。照明系統還可以包括中央控制裝置，該中央控制裝置被設置用於向LED變換器傳輸調光指令，或者對從LED變換器傳輸的信號進行計算。
[0024]根據另一實施例，提供了用於控制照明設備的操作裝置，尤其是用於控制LED變換器的控制裝置。該控制裝置包括用於接收輸入信號的接頭，該輸入信號取決於在裝置的非SELV區域中檢測到的測量參數。該控制裝置被設置用於根據在操作階段中接收到的輸入信號來識別設定在該裝置的次級側的電阻，並且因此識別以用戶定義的方式選取的配置。這種操作階段例如可以是啟動LED變換器的階段。
[0025]控制裝置可以被設置用於在另一操作階段(在該階段中，控制裝置根據識別的選取配置來控制控制信號)中進一步監測接頭處的輸入信號，以便監測故障狀態，尤其是電流過載狀態。該控制裝置可以被設置用於在識別到電流過載狀態時自動執行故障切斷。
[0026]在另一實施例中，本發明還涉及一種用於對照明設備供電的裝置，其中該裝置可以配置用於不同的照明設備，其中可以通過裝置輸出端處的電阻來選取配置，並且其中該裝置包括具有至少一個開關的DC/DC轉換器和一個控制裝置，其中該控制裝置被設置用於在操作階段中對至少一個開關的時鐘控制切換起作用，以便根據在操作階段過程中在DC/DC轉換器內檢測到的測量參數(取決於電阻)，來識別通過電阻確定的配置，並且用於在另一操作階段中根據識別出的固定的配置來控制該裝置。
[0027]用於操作根據實施例的裝置的方法的設計以及由此分別實現的效果與參照裝置描述的設計相對應。該方法可以藉助根據一種實施例的裝置來實現。
[0028]下面將參考附圖藉助優選的實施例更詳細地描述本發明。
[0029]圖1示出了具有根據一個實施例的裝置的照明系統的示意圖。
[0030]圖2示出了根據一個實施例的裝置的電路圖。
[0031]圖3示出了根據實施例的裝置的次級側上的電阻的實施方式。
[0032]圖4示出了初級側電流峰值與次級側上的電阻的依賴關係。
[0033]圖5示出了根據另一個實施例的裝置的電路圖。
[0034]圖6示出了根據一個實施例的方法的流程圖。
[0035]圖7示出了可以在根據實施例的裝置中使用的控制裝置的框圖；
[0036]圖8示出了根據實施例的裝置的次級側的剖面的電路圖，其與照明設備相連；
[0037]圖9示出了在根據另一個實施例的裝置的次級側的剖面的電路圖，其與照明設備相連。
[0038]下文所描述的不同實施例的特徵可以相互結合，只要其未被排除以下的說明書之外。
[0039]圖1示出了照明系統I，其中，根據一個實施例的操作裝置2向照明設備3供電。該照明設備3可以包括多個發光二極體(LED)，這些發光二極體可以是無機和/或有機LED。該操作裝置2可以被設計為LED變換器，並且根據實施例實現為用於向照明設備供電的裝置。該LED變換器2可以被實施為使得其輸出恆定電流，其電流強度通過具有用戶定義的可設定為多個電阻值的電阻15的選取裝置來選取。該LED變換器2可以包括用於與中央控制裝置通信的接口，並且被設置用於通過該接口來接收指令和/或向總線4輸出狀態信肩、O
[0040]該LED變換器2可以被設計為SELV裝置，其中非SELV區域7和SELV區域8通過SELV勢壘9隔開。存在對應的電位隔離。非SELV區域7和SELV區域8可以電隔離。初級偵牝即非SELV區域7，可以包括AC/DC轉換器10。該AC/DC轉換器10可以被設置用於在輸入側與電源電壓耦合。該AC/DC轉換器10可以包括整流器和用於功率因數校正(PFC，功率因數校正)的電路。該AC/DC轉換器10向DC/DC轉換器提供總線電壓Vbus，該轉換器具有輸入側11和與其電隔離的輸出側13。電隔離通過變壓器12或者其他轉換器來實現。還可以將AC/DC轉換器10集成在DC/DC轉換器中，即DC/DC轉換器同時承擔AC/DC轉換器10的功能。DC/DC轉換器將在這種情況下接受具有正弦形振幅的直流電壓作為輸入電壓，並且除了向次級側供電的功能外，還承擔功率因數校正的功能。在此情況下可以在DC/DC轉換器之前在輸入端處插設整流器。
[0041]LED變換器2具有控制裝置14。該控制裝置14可以是集成的半導體電路(ASlC『專用集成電路」)。控制裝置14設置在非SELV區域7中，即作為初級側的部件。
[0042]LED變換器2被實施為，使得控制裝置14根據在非SELV區域7中的測量點16處採集到的測量參數來識別選取了由次級側8上的電阻15所選取的配置。可以使用多個用於電阻15的離散的電阻值，這些電阻值例如可以與不同的輸出電流和/或輸出功率相關。控制裝置14根據識別的電阻15並且由此根據識別到的選取的配置自動控制LED變換器2，以便提供配屬於由電阻15選取的配置的輸出電流、輸出電壓和/或輸出功率。
[0043]電阻15例如可以包括Dip開關，以便可以進行手動調節。為了對電阻15進行讀取，控制裝置14例如可以操作具有輸入側11的DC/DC轉換器，以使變壓器還用於讀取電阻
15。對次級側的電阻15的這種識別可以在啟動LED變換器2之後的操作階段中有選擇地進行。在對應於使用操作的稍後的其他操作階段中，次級側8上的電阻15可以自動從變壓器退耦。在該另一操作階段中，控制裝置14控制LED變換器2，從而向照明設備3提供電能。次級側8可以被實施為，使得只有當電阻15從次級線圈退耦時，才有選擇地向照明設備3供電。在使用操作中，即當向照明設備3供電時，控制裝置14可以進一步監測在測量點16處檢測到的信號，以便執行故障識別。
[0044]LED變換器2根據在初級側7中的測量點16處檢測到的測量參數來識別次級側的設置在SELV區域8中的電阻15。不需要設置獨立的邏輯裝置來讀取SELV區域8中的電阻15和/或設置用於經由SELV勢壘9來傳輸相應數據的接口。
[0045]參照附圖2至圖9將更加詳細地描述根據實施例的裝置和方法。
[0046]圖2示出了根據實施例的裝置20的電路圖。該裝置20包括初級側7和次級側8。在初級側7和次級側8之間存在電位隔離。為了進行隔離，可以設置具有初級線圈28和次級線圈29的變壓器。該裝置20可以被設計為LED變換器。次級側8可以是SELV區域，該區域通過SELV勢壘9與初級側7隔離開。該裝置20還可以包含圖2中未示出的組件，例如用於對交流電壓(該電壓可以是電網電壓)進行整流的整流器，以及用於對整流後的交流電壓進行濾波的功率因數校正電路。
[0047]初級側7可以根據操作裝置的設計而包括不同的組件，例如具有全橋或半橋控制的諧振轉換器。該諧振轉換器例如可以包括具有與半橋相連的諧振電路(例如LLC諧振電路)的半橋電路19。也可以是其他設計，例如使用全橋電路或者使用沒有諧振電路的轉換器。電路19將被供以供應電壓Vbus，其例如可以由功率因數校正電路來提供。在操作中，控制裝置14可以控制半橋電路19的開關。此時每個開關可以分別以相同的切換頻率進行切換。控制裝置14控制半橋電路的第一開關和第二開關，從而使得在任何時間，兩個開關中的最多一個開關被導通。為了與用戶定義選取的不同的輸出電流相適應，該控制裝置14例如可以改變切換頻率，以便調節依賴於頻率的傳輸功能的值或者增益值。
[0048]次級側8可以具有在次級線圈29下遊接通的整流器，該整流器例如可以是由第一二極體31和第二二極體32構成的。次級線圈29的中點可以與次級側8的輸出端耦合。次級線圈29的端部可以經由二極體31和32與輸出端25耦合。為了對輸出電流進行濾波，例如可以設置電感器元件33，例如線圈，通過該電感器元件為輸出端35供應電流。輸出端電容器34可以連接在整流器的輸出端之間。
[0049]為了使得裝置20可以由終端用戶進行配置，次級側設置有電阻15，該電阻可以具有多個不同的電阻值中的一個電阻值，以便可以從用於操作裝置20的多個配置中選取一個配置。該電阻15與次級線圈29耦合。電阻15例如可以與輸出端電容器34並耦合通。
[0050]控制裝置14通常在兩個不同的操作階段中控制該裝置。
[0051]在一個操作階段中，控制裝置14使用變壓器，以便識別哪個電阻15設置在次級偵牝以便來識別被確定用於後續使用操作的配置。為此，控制裝置14可以至少以時鐘控制方式以預定的固定切換頻率來切換電路19的至少一個開關。該切換頻率可以接近具有最大傳輸功能的頻率。用於該操作的其他參數，例如由控制裝置14切換的開關的接通時間和切斷時間，可以同樣具有固定的預定值。控制裝置根據測量參數(在該操作階段中在初級側7上的測量點16處被檢測到)識別哪個電阻15設置在次級側。次級側8可以被實施為，使得在該操作階段中不為輸出端35處的照明設備3提供電流。
[0052]在為了識別電阻15而執行的操作階段中，在變壓器處的負載依賴於電阻15被設置為多個電阻值中的哪一個電阻值。相應地，電阻15所具有的電阻值可以在初級側7中檢測到的測量參數的基礎上來識別。例如可以使用流經初級線圈28的電流isns或者流經初級線圈28的電流峰值作為測量參數。這可以作為通過初級線圈28下降的電壓而在測量點16處檢測。
[0053]根據在操作階段中識別到的選擇的配置(通過電阻15確定)，控制裝置14可以確定用於後續進一步操作階段的操作參數。基於特徵曲線求出的操作參數例如可以包括電路19的開關切換頻率、接通時間(「Ton-時間」)和/或切斷時間(「Toff-時間」)。
[0054]其他的測量參數，如總線電壓Vbus作為附加或替換也可以作為檢測到的測量參數進行評價。例如在對流經初級線圈28的電流isns或者流經初級線圈28的電流峰值進行計算時，也考慮總線電壓Vbus的實際值，這是因為通過獲知流經開關22的電流或者流經初級線圈28的電流的實際值以及總線電壓Vbus，可以得到由DC/DC轉換器接收的功率，這是因為電流和電壓相乘得到功率。
[0055]在另一操作階段中，控制裝置14以取決於選定的配置的切換頻率來控制電路19的至少一個開關。通過根據配置來選擇切換頻率，可以利用變壓器28，29來調節與頻率相關的傳輸功能以及由此調節轉換器的增益。用於其它操作階段的其他參數，例如由控制裝置14切換的開關的接通時間和/或切斷時間，能夠根據通過電阻15確定的配置來選擇。次級側8可以被實施為使得在該另一操作階段中不再有電流流經電阻15。
[0056]控制裝置14具有輸入端41，以便在第一操作階段中根據測量參數isns來識別次級側8上的電阻15。控制裝置14可以對輸入端41接收到的信號進行計算，以便根據該信號來識別設置的電阻。這可以以不同方式來完成。例如控制裝置14可以在進行第一操作階段時來確定初級線圈28中的電流峰值。控制裝置14可以根據該峰值基於特徵曲線來確定操作參數，在此基礎上操作裝置14在隨後的另一操作階段中對初級側的電路元件進行控制。根據初級側檢測到的測量參數isns，控制裝置14可以經由至少一個其他接頭42來輸出控制信號，以便根據次級側設置的電阻來控制操作裝置。尤其是，控制裝置14可以如此在另一操作階段中控制初級側7的元件，從而在次級側8的輸出端35處提供輸出電流和/或輸出功率，其配屬於由此選定的配置。
[0057]控制裝置14可以有選擇地只在確定的操作階段中或者時間間隔中來識別次級側設置的電阻15，例如在啟動裝置2時。
[0058]電阻15可以包括一個或多個可以機械方式操作的元件，例如Dip開關，以便可以對電阻進行手動調節。
[0059]圖3示出了電阻15的設計，該電阻可以在根據實施例的裝置的次級側上使用。電阻15可以包括多個開關51，53，55，57，利用該電阻可以選擇不同的配置用於操作裝置2。選取裝置可以包括多個不同的單個電阻52，54，56，58，其中每個單個電阻分別與其中一個Dip開關51，53，55，57串聯。Dip開關和相關電阻的多個串聯電路可以調節多個離散的電阻值。相應的總電阻可以通過初級側的測量點16處的變壓器28，29來檢測。單個電阻52，54，56，58可以如此選擇，即，整個Dip開關51，53，55，57的每個不同的可能的電路調節分別準確配屬於多個電阻值中的一個電阻值。就是說，單個電阻52，54, 56, 58可以如此選擇，即，可以獲得只用於Dip開關51，53，55，57的切換調節的每個可調電阻值。尤其是，單個電阻52，54，56，58可以具有彼此不同的電阻值。
[0060]也可以進行其他設計，以便在次級側設置可調電阻來選取不同的配置。例如，可以使用電位器或者其他可調電阻。
[0061]圖4示出了根據初級側檢測到的測量參數來確定選取的配置，該配置通過次級側上的電阻15來確定。例如可以使用流經初級線圈28的電流峰值來作為測量參數，當電位較低的半橋電路開關被切換到接通狀態中時。圖4示出了基於次級側上的電阻15的電阻值的電流峰值的曲線59。
[0062]當電位較低半橋電路開關被切換到接通狀態中時，控制裝置14可以被設置用於確定流經初級線圈28的電流峰值。通過電流峰值可以確定與變壓器次級側耦合的電阻15的電阻值。為此例如可以使用如圖4所示的曲線，以便限定使用控制裝置14所處的特徵曲線。
[0063]裝置20的初級側7和/或次級側8可以具有不同的設計，以確保針對照明設備3的有效的能量傳輸和/或以便較小地保持可能會因電阻15而產生的次級側的耗散。次級側8例如可以如此設計，使得照明設備3在操作階段(其中，通過電阻15所選取的配置被確定)中不被供電。次級側8可以實施為一旦照明設備被供電，電阻15不再被供電。可以在次級側8上設置相應的開關機構。
[0064]圖5示出了裝置20的這種設計。在設計和功能上與已經參照圖1至4進行描述的元件或裝置相對應的元件或裝置用同樣的附圖標記來表示。
[0065]裝置20包括具有半橋控制的諧振轉換器。當半橋的電位較低的開關處於接通狀態時，可以使用與初級線圈28中流動的電流成正比的參數來作為初級側檢測到的測量參數，該測量參數能夠對次級側上的電阻15進行識別。
[0066]裝置20可以包括(未在圖5中示出的)整流器，該整流器對裝置的輸入電壓，例如電源電壓進行整流，並且整流後的交流電壓Vin被提供給裝置20的(未在圖5中示出的)功率因數校正電路。功率因數校正電路的輸入端與LLC諧振轉換器的輸入端相連，並且提供由功率因數校正電路產生的電壓Vbus作為用於LLC諧振轉換器的供應電壓。
[0067]半橋電路具有兩個可控開關21，22，這些開關可以由控制裝置14來控制。開關21，22可以被構造成FET，尤其是MOSFET。在分流電阻23處可以監測在半橋的低電位側中流動的電流isns，以便為了識別選取的配置而首先對次級側電阻15進行識別，並且在接下來的使用操作中例如對電流過載情況進行識別。可以被設計為串聯諧振電路的諧振電路可以與開關21，22之間的節點相連。諧振電路例如可以是LLC串聯諧振電路，該電路包括兩個電感器28，24和一個電容26。LLC諧振電路的電感器可以是變壓器，利用該變壓器，電能從初級側7向次級側8傳輸，以為照明設備供電。開關21，22由控制裝置14交替地以時鐘控制的方式進行切換。通過調節開關21，22的切換頻率和/或接通時間(「Ton-時間」)和/或停用時間，可以在使用操作中對LLC諧振轉換器的增益進行調節，以便提供配屬於次級側設置的電阻的輸出電流、幸運的輸出電壓和/或相應的輸出功率。
[0068]控制裝置14具有輸入端41，該輸入端可以被供應電阻23處的電壓。可以進行A/D轉換。這種用於將控制裝置與諧振轉換器耦合的接頭在常見的集成半導體電路中通常已經存在用於控制諧振轉換器，以便識別故障狀態。相應地，控制裝置14不必設置附加的耦合銷，以便能夠在操作階段中為了識別選擇的配置而進行對次級側布置的電阻15的識別。也不需要附加的隔離器來橋接SELV勢魚，以便能夠由控制裝置14來識別電阻15。具有線圈28，29的變壓器還可以用作傳輸裝置，以在第一操作階段中識別電阻15。
[0069]如上所述還可以附加地或者另選地使其他測量參數，例如總線電壓Vbus作為檢測到的測量參數進行計算。在接通開關22 (在半橋的低電位側)時流動的電流在該階段中對應於初級線圈28中的電流。由此可以在分流電阻23處檢測到在半橋低電位側中流動的電流isns,以及由此檢測到在初級線圈28中流動的電流。由此可以例如在對流經初級線圈28的電流isns或者流經初級線圈28的電流的峰值進行計算時，也考慮總線電壓Vbus的實際值，這是因為通過獲知流經開關22的電流或者流經初級線圈28的電流的實際值以及總線電壓Vbus，可以得到由DC/DC轉換器接收的功率，這是因為電流和電壓相乘得到功率。
[0070]可以被設計為ASIC或者其他集成半導體電路的控制裝置14可以根據識別到的電阻15來調節不同的操作參數，用於控制功率因數校正電路和/或LLC諧振轉換器。控制裝置根據設置的電阻所確定的、並且在其他操作階段中用於對初級側7的開關進行控制的操作參數可以包括功率因數校正電路的至少一個操作參數，例如功率因數校正電路的功率開關進行切換所用的切換頻率。控制裝置14根據識別到的電阻15所確定的、並且在其他操作階段中用於對初級側7的開關進行控制的操作參數可以包括LLC諧振轉換器的至少一個操作參數。LLC諧振轉換器的至少一個操作參數可以包括半橋開關21，22的切換頻率、接通時間(「Ton-時間」)和/或切斷時間(「Toff-時間」)和/或停用時間。作為替換或補充，控制裝置可以根據識別到的電阻15來選取用於LLC諧振轉換器的操作模式。例如可以根據識別的LLC諧振轉換器的電阻15進行控制，從而有選擇地進行半橋控制的脈衝操作或者非脈衝操作。控制裝置14由此可以控制操作裝置，從而向照明設備3提供與次級側設置的電阻值相關的輸出電流和/或與次級側設置的電阻值相關的輸出功率和/或與次級側設置的電阻值相關的輸出電壓。
[0071]次級側8具有第一開關裝置36和第二開關裝置37。第一開關裝置36和第二開關裝置37可以分別包括場效應管(FET)，尤其是MOSFET。次級側8被實施為在應對電阻15進行識別的操作階段中，第一開關裝置36處於接通狀態中。次級側8可以被實施為在應對電阻15進行識別的操作階段中，第二開關裝置37處於切斷狀態中。通過這種方式可以減少例如可能會因流經照明設備3的電流流動而導致的在識別次級側設置的電阻時出現錯誤的風險。次級側8被實施為使得，在另一操作階段中，即在使用階段中，第二開關裝置37處於接通狀態。次級側可以被實施為使得，在另一操作階段中，即在使用階段中，第一開關裝置36處於切斷狀態。通過這種方式可以減少在使用操作過程中的電阻15中的耗散。次級側8可以被實施為，使得第一開關裝置36在第一時間段(其中控制裝置14利用預定的操作參數來控制半橋電路，以便識別通過電阻15所確定的配置)之後，自動地從接通狀態切換到切斷狀態中。為此可以使用相應的充電電容，如還將更具體說明的一樣。次級側8可以被實施為，使得第二開關裝置37在至少與第一時間段等長的第二時間段之後，自動地從切斷狀態切換到接通狀態中。為此可以使用相應的充電電容，如還將更具體說明的一樣。
[0072]第一開關36、第二開關37和電阻15可以設置在用於照明設備的操作裝置中。在另一設計中，第一開關36、第二開關37和電阻15例如可以集成在LED模塊中。在又另一設計中，第一開關36和電阻15可以設置在操作裝置中，第二開關裝置37可以集成在LED模塊中。在由另一設計中，只有電阻15能集成在LED模塊中，第一開關36和第二開關37可以設置在照明設備的操作裝置中。
[0073]同樣能夠使用根據實施例的操作裝置的另一設計。例如可以布置另一種轉換器。
[0074]圖6是根據實施例的方法60的流程圖。該方法能夠利用根據實施例的裝置自動執行，其中控制裝置14執行相應的控制計算功能。
[0075]在步驟61中，啟動該裝置。在啟動該裝置之後，在步驟62中根據預定的操作參數來控制該裝置。該參數例如包括用於半橋控制的預定的固定切換頻率。在該操作階段中，在該裝置的初級側上檢測測量參數，該測量參數取決於與變壓器的次級線圈耦合的電阻。
[0076]在步驟63中，計算測量參數，以便識別出通過次級側電阻確定了裝置的哪種配置。對選取配置的識別可以包括確定流經半橋電路支路的電流峰值。
[0077]在步驟64中，根據初級側上檢測到的測量參數來確定用於隨後的另一操作階段的裝置的至少一個操作參數。這可以根據特徵曲線來實現，例如通過至少一個表格查詢來實現。可以使用至少一個特徵曲線，其中裝置的操作參數作為在步驟63中確定的電流峰值的函數進行存儲。還可以使用多個特徵曲線，例如將在步驟63中確定的電流峰值與多個電阻值中的一個電阻值關聯起來的第一特徵曲線以及將電阻值分別與操作參數進行關聯的第二特徵曲線。在步驟64中確定的操作參數可以如此選擇，即該操作參數導致裝置的不同的輸出電流和/或輸出功率和/或輸出電壓，它們分別與次級側設置的電阻值有關。
[0078]在步驟65中，在次級側上，電阻從次級線圈退耦，使得在隨後的其他操作階段中不再有電流流過電阻(利用該電阻可以針對操作來選取不同的配置)。在步驟65中，裝置的輸出端可以耦合在次級線圈處，以便能夠在隨後的其他操作階段中對照明設備供電。
[0079]在步驟66中，控制裝置根據在步驟64中確定的操作參數來控制該裝置。該控制裝置可以如此控制初級側電路的至少一個功率開關，從而對多個可選輸出電流中的一個輸出電流進行調節，該輸出電流對應於通過電阻所選取的配置。作為替代或者附加，控制裝置可以如此控制初級側電路的至少一個功率開關，從而對多個可選輸出電壓中的一個輸出電壓進行調節，該輸出電壓對應於通過電阻所選取的配置。對裝置的控制在步驟66中可以包括對功率因數校正電路的控制和/或對具有半橋控制的諧振轉換器的其中一個開關的控制。
[0080]圖7是控制裝置14的框圖，該控制裝置可以在根據實施例的裝置中使用。該控制裝置14可以被設計為集成半橋電路，尤其是特定應用的集成半導體電路(ASIC)。
[0081]控制裝置14具有一個控制邏輯裝置68，以便產生控制信號，並且經由輸出端42至44進行輸出，以便對裝置的初級側電路進行控制。例如可以經由輸出端44來輸出用於功率因數校正電路的功率開關的控制信號，該信號由控制邏輯裝置68生成。經由輸出端42，43例如能夠輸出用於半橋控制的控制信號，該信號由控制邏輯裝置68生成。控制裝置14可以具有輸入端，以便對初級側電路的不同參數進行監測。例如可以在輸入端處監測由功率因數校正電路所提供的總線電壓。
[0082]控制裝置14的輸入端41被設置用於接收測量參數，該測量參數例如對應於半橋電路的支路中的電流。當半橋的低電位側的開關22被切換到接通狀態中時，這種電流可以是初級線圈28中流動的電流。
[0083]控制邏輯裝置68可以確定在啟動裝置之後的操作階段中檢測到的電流的峰值。在該操作階段中，可以對電流進行監測，以便識別次級側上的電阻25。根據電流峰值可以對特徵曲線69進行特徵曲線查詢。由此可以確定至少一個操作參數，控制邏輯裝置68在另一操作階段中根據該參數生成控制信號，以便對操作裝置的初級側進行控制。
[0084]如參照圖5所述，根據實施例的裝置的次級側8被實施為，使得在操作階段(其中對通過電阻15所確定的配置進行識別)中，尚未向照明設備供電。次級側8還可以被實施為，使得在另一操作階段中，即在使用階段中，不再有電流流過電阻15。參照圖8和圖9對可以在根據實施例的裝置中使用的次級側的實施方式進行描述。為了更好地進行說明，照明設備3此時總是示意性示出。
[0085]圖8示出了根據實施例的裝置的次級側70的部分的電路圖，該次級側連接有照明設備3。該次級側包括具有第一 MOSFET 75的第一開關裝置和具有第二 M0SFET80的第二開關裝置。第一 MOSFET 75可以是P信道MOSFET以便退耦電阻15，並且第二 MOSFET 80可以是η信道MOSFET以便耦合照明設備，或者反之。
[0086]為了使電阻15在預定時間之後自動退耦而設置有充電電容73，該充電電容與第一 MOSFET 75的柵極相連。充電電容73可以經由具有並聯連通輸出端電容34的電阻71、72的分壓器進行充電。為了保護第一 MOSFET 75的柵極可以設置齊納二極體74，該二極體與第一 MOSFET 75的柵極相連。
[0087]具有電阻71，72的分壓器、充電電容73和第一 MOSFET 75此時可以實施為，當控制裝置在操作階段為了確定選擇的配置而以預定的操作參數控制該裝置時，MOSFET 75在第一時間段之後被切換到切斷狀態中。該第一時間段可以為幾毫秒，例如10毫秒或者多於10毫秒。
[0088]為了在預定的時間之後才自動啟動對照明設備3的供電而設置有另一充電電容78，該充電電容與第二 MOSFET 80的柵極相連。另一充電電容80可以通過分壓器利用與輸出端電容34並耦合通的電阻76，77進行充電。為了保護第二 MOSFET 80的柵極可以設置另一齊納二極體79。
[0089]具有電阻76，77的分壓器、另一充電電容78和第二 MOSFET 80此時實施為，當控制裝置在操作階段為了確定選擇的配置而以預定的操作參數控制該裝置時，第二 MOSFET80在第二時間段之後被切換到接通狀態中。該第二時間段可以與第一時間段相同，或者大於第一時間段，在該時間段之後，第一 M0SFET75被切換到切斷狀態中。
[0090]該裝置的初級側上的控制裝置14可以被實施為，使得該控制裝置在完成第一時間段之後或者在完成第二時間段之後自動地開始對裝置進行控制，該控制對應於通過電阻15選取的配置，並且使用針對該配置所確定的操作參數，例如切換頻率。
[0091]在操作該裝置的過程中，次級側70的這種設計具有如此的效果，即在對通過電阻15被確定的配置進行確定的操作階段中，第一部分81在變壓器的次級側處用作有效負載。照明設備3尚未被供電。在接下來的另一操作階段中，即使用操作中，第一部分81被有效切斷，並且實現在第二部分82中的照明設備3的電流供應。
[0092]次級側的設計如參照圖8描述的一樣，不必設置邏輯裝置來激活次級側70上的電阻15的退耦。
[0093]圖9示出了根據實施例的裝置的次級側90的部分的電路圖，其連接有照明裝置3。次級側90包括具有第一 MOSFET 75的第一開關裝置和具有第二 MOSFET 80的第二開關裝置。第一 MOSFET 75可以是P信道MOSFET以便退耦電阻15，並且第二 MOSFET 80可以是η信道MOSFET以便耦合照明設備，或者反之。
[0094]為了使電阻15在預定時間之後自動退耦，並且第二開關裝置被切換到接通狀態中而設置有充電電容93，該充電電容與第一 MOSFET 75的柵極耦合，並且與第二 MOSFET 80的柵極耦合。充電電容93可以經由具有並聯連通輸出端電容34的電阻91、92的分壓器進行充電。為了保護第一 MOSFET 75的柵極和第二 MOSFET 80的柵極可以設置齊納二極體84。
[0095]具有電阻91，92的分壓器、充電電容93和第一 MOSFET 75此時可以實施為，當控制裝置在操作階段為了確定選擇的配置而以預定的操作參數控制該裝置時，MOSFET 75在第一時間段之後被切換到切斷狀態中。該第一時間段可以為幾毫秒，例如10毫秒或者多於10毫秒。具有電阻91，92的分壓器、充電電容93和第二 M0SFET80此時實施為，當控制裝置在操作階段為了確定選擇的配置而以預定的操作參數控制該裝置時，第二 MOSFET 80在第二時間段之後被切換到接通狀態中。該第二時間段可以與第一時間段相同，或者短於第一時間段或者大於第一時間段，在該時間段之後，第一 M0SFET75被切換到切斷狀態中。
[0096]該裝置的次級側設計如參照圖8和圖9描述的一樣，可以在根據在此所描述的每個實施例的裝置和方法中使用。第一 M0SFET、第二 MOSFET和在一定的時間段之後自動切換的相應的組件可以例如被集成在照明設備的操作裝置中。
[0097]雖然參照附圖對實施例進行了描述，但可以在其他實施例中實現修改。可以被調節為不同的電阻值的歐姆電阻可以設置在裝置的次級側上，但也可以使用相應的變化電阻(例如是可以進行用戶定義調節的)，以便選擇不同的配置用於裝置的操作。
[0098]雖然半橋電路的支路中的峰值電流可以用於識別次級側電阻，但其他測量參數也可以在初級側檢測到，以便識別次級側電阻或者選擇的配置。例如可以使用在半橋電路的支路中的電流平均值，以便在使用操作之前的操作階段中來識別所選擇的是哪種配置，例如，那個輸出電流。
[0099]電感器和電容可以分別通過相應的電感器或電容元件，例如作為線圈或電容器來構成。然而還可以使得較小的電感器，例如諧振電路的電感器被構造成雜散電感器。類似地，較小的電容可以構造成雜散電容。
[0100]在實施例中藉助具有半橋控制的示例性諧振轉換器進行說明的DC/DC轉換器也可以通過其他的時鐘控制的轉換器電路，例如隔離的反激式轉換器、隔離推挽式轉換器、隔離SEPIC轉換器、隔離CUK轉換器或者還通過非隔離轉換器，如降壓轉換器、反激式轉換器或者升壓轉換器來構成。這種DC/DC轉換器基本上具有至少一個時鐘控制開關和至少一個電感器，其中該電感器通過開關操作交替地磁化和去磁，其中在DC/DC轉換器內通過控制裝置來檢測測量參數。該控制裝置可以藉助檢測到的測量參數來識別通過該電阻被確定的配置，該測量參數取決於與DC/DC轉換器的輸出端相連的電阻。
[0101]本發明還涉及一種用於為照明設備3供電的裝置，其中，該裝置2可以進行配置，以用於不同的照明設備，其中可以通過在裝置2的輸出端處的電阻15來選取配置，並且該裝置2包括具有至少一個開關21，22的DC/DC轉換器和控制裝置14，其中控制裝置14被設置用於在操作階段中以時鐘控制的方式來切換至少一個開關21，22，以便根據在操作階段過程中，識別通過電阻15確定的配置，並且用於在該裝置2的另一操作階段中根據被識別到的固定的配置進行控制。例如可以監測流經開關21或22的電流並且被計算為檢測到的測量參數isns。還可以對其他測量參數(例如總線電壓Vbus進行計算，附加地或者另選地作為檢測到的測量參數。
[0102]根據實施例的裝置可以被用作照明設備(例如LED變換器)的操作裝置。
【權利要求】
1.一種用於為照明設備(3)供電的裝置，其中，該裝置(2)可以配置用於不同的照明設備，其中可以通過所述裝置(2)的次級側(8 ；70 ；90)上的電阻(15)來選擇配置，並且其中所述裝置⑵的初級側(7)和所述次級側(8 ；70 ；90)之間存在電位隔離，其中所述初級側(7)具有至少一個開關(21，22)和一個控制裝置(14)，其中所述控制裝置(14)被設置用於在操作階段中對至少一個開關(21，22)的時鐘控制(質檢注:此處的「時鐘控制「也可以翻譯成」節拍化的「，下同，請代理人確定)切換起作用，以便根據在操作階段中在所述初級側(7)上檢測到的、取決於所述電阻(15)的測量參數(isns)來識別通過所述電阻(15)被確定的配置，以及用於在另一操作階段中根據所識別的確定的配置來控制所述裝置(2)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述裝置(2)被設置成使得在所述另一操作階段中，所述電阻(15)自動從變壓器(28，29)的次級線圈(29)退耦。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述次級側(8;70;90)包括至少一個開關裝置(36，37 ;75，80)，並且被設置成使得所述至少一個開關裝置(36，37 ;75，80)的切換狀態在所述操作階段和所述另一操作階段中是不同的。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中所述次級側(8;70;90)包括至少一個電容器(73，78 ;93)，所述電容器與所述次級線圈(29)和至少一個開關裝置(73 ;78，93)耦合，以便對所述至少一個開關裝置(75，80)進行切換。
5.根據權利要求3或4所述的裝置，其中所述次級側(8；70 ；90)包括與所述電阻(15)耦合的第一開關裝置(36 ；75)和與所述裝置(2)的輸出端(35)耦合的第二開關裝置(37 ；80)，並且其中所述裝置(2)被設置成使得所述第一開關裝置(36 ；75)和所述第二開關裝置(37 ；80)在從所述操作階段過渡到所述另一操作階段中時進行切換。
6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，所述控制裝置(14)包括接頭(41)，並且被設置成用於在操作階段中為了識別通過所述電阻(15)確定的配置而對所述接頭(41)處的輸入信號(isns)進行處理，並且用於在另一操作階段中為了執行至少一個控制或調節功能而對所述接頭(41)處的輸入信號(isns)進行處理。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述控制裝置(14)設置成用於在所述另一操作階段中根據所述接頭(41)處的輸入信號(isns)來識別故障狀態，尤其是電流過載狀態。
8.根據權利要求6或7所述的裝置，其中所述裝置(2)包括變壓器(28，29)，並且所述控制裝置(14)的所述接頭(41)與所述變壓器(28，29)的初級線圈(28)耦合。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中所述測量參數(isns)在操作階段取決於所述初級線圈(28)中的電流，尤其是在操作階段中取決於所述初級線圈(28)中的電流的峰值。
10.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述控制裝置(14)被設置成用於在所述操作階段中根據預定的操作參數來對所述開關(21，22)進行時鐘控制方式的切換，並且在所述另一操作階段中根據取決於所識別的確定的配置的其他操作參數對所述開關(21，22)進行時鐘控制方式的切換。
11.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述裝置(2)被實施為LED變換器，並且其中所述LED變換器的所述次級側(8 ；70 ；90)上的所述電阻(15)可以被手動設定為多個不同的電阻值。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中所述電阻(15)可設定的每個電阻值與所述裝置(2)的多個不同的輸出電流中的一個輸出電流和/或多個不同的輸出電壓中的一個輸出電壓和/或多個不同的輸出功率中的一個輸出功率相關聯。
13.用於控制向照明設備(3)供電的裝置(2)的方法，其中所述裝置⑵在初級側(7)和次級側(8 ；70 ；90)之間具有電位隔離，並且其中所述次級側(8 ；70 ；90)具有電阻(15)，以用於針對所述裝置(2)的操作選取不同的配置，其中所述方法包括: 在操作階段中檢測所述初級側(7)上的測量參數(isns)，其中所述測量參數(isns) 取決於所述次級側(8 ；70 ；90)上的所述電阻(15)， 根據所述檢測到的測量參數(isns)來識別通過所述電阻(15)所確定的用於操 作所述裝置(2)的配置，以及 在另一操作階段中根據所識別的確定的配置來控制所述裝置(2)。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述電阻(15)在所述操作階段結束時從變壓器(28，29)的次級線圈(29)退耦，並且其中在另一操作階段中才開始向所述照明設備(3)供電。
15.根據權利要求13或14所述的方法，其中控制裝置(14)的接頭(41)被供應輸入信號(isns)，該輸入信號在操作階段中被計算以識別通過所述電阻(15)確定的配置，並且在所述另一操作階段中被計算以用於至少一個控制或調節功能，尤其用於識別故障狀態。
16.根據權利要求13至15中任一項所述的方法，該方法利用根據權利要求1至12中任一項所述的裝置(2)來實現。
【文檔編號】H05B33/08GK104255082SQ201380022151
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2012年4月26日
【發明者】C·瓦納切 申請人:赤多尼科兩合股份有限公司