[发明专利]为至少一个发光二极管提供电流的降压转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于为至少一个发光二极管提供电流的降压转换器(Buck-Konverter)，该降压转换器具有：带有第一输入端子和第二输入端子的输入端，用于连接直流电源；带有第一输出端子和第二输出端子的输出端，用于连接至少一个发光二极管；以及Buck二极管、Buck电感线圈和Buck主开关，该Buck主开关具有控制电极、工作电极和参考电极。

背景技术

随着LED进入一般照明的广泛领域中，对于该器件的简单并且成本低廉的供电电路形成了巨大的需求。一种针对电网应用的用于驱动LED的已知的转换器电路是所谓的反向变换器(Sperrwandler)，对其也常用名称反激变换器(Flyback)。此外，同时有多种尤其是集成的电路用于降压转换器或者升压转换器，例如Micronix公司的控制IC MXHV9910。这些实现中的缺点是：它们都需要相当显著的开销，并且规定使用昂贵的器件。这样，反向变换器的开关在欧洲电网电压的情况下必须具有至少700V的耐压强度。对于使用在批量生产中，由此产生的成本通常超过预先给定的预算。

发明内容

因此，本发明的任务是，改进开头提及的降压转换器，使得其可以成本极为低廉地实现。

该任务通过具有权利要求1所述的特征的降压转换器来解决。

本发明所基于的认识是：成本非常低廉的双极性晶体管，如其例如是视频领域中已知的类型MPSA42，在这些晶体管的情况下对于功率LED所需的电流一方面仅仅具有小的电流放大，而另一方面必须在限定的时刻关断，由此限定的电流同样适于LED。

现在本发明进一步基于的是：为了降低开关的负荷，将Buck二极管和Buck主开关串联地耦合在第一输入端子和第二输入端子之间，其中在Buck二极管和Buck主开关之间的连接点与第二输出端子耦合。Buck电感线圈的第一端子与第一输入端子耦合，并且Buck电感线圈的第二端子与第一输出端子耦合。在对功率LED的驱动所需的电流的范围中较小的电流放大的问题根据本发明如下解决：采取措施，以便为Buck主开关提供足够的基极电流。为此，降压转换器还包括与Buck电感线圈耦合的第一辅助绕组，其具有第一端子，该第一端子与第二输入端子耦合；以及第一辅助绕组具有第二端子，该第二端子与Buck主开关的控制电极耦合，其中第一辅助绕组与Buck电感线圈耦合，使得在电流经过Buck主开关的情况下通过第一辅助绕组将电流提供给Buck主开关的控制电极。

这些措施能够实现降压转换器的极其简单且成本低廉的构造。此外，它们能够实现在临界导电模式中的运行，其中实际上仅仅出现Buck主开关的关断损耗。

在一个优选的实施形式中，降压转换器还包括电流测量电阻，其与Buck主开关串联地、尤其是在由Buck二极管和Buck主开关限定的连接点与第二输入端子之间耦合，以及该降压转换器包括第一辅助开关，用于关断Buck主开关，其中第一辅助开关具有控制电极、工作电极和参考电极，其中第一辅助开关的参考电极与第二输入端子耦合，并且其中第一辅助开关的控制电极与电流测量电阻耦合。通过该布置，在达到可预先给定的经过Buck主开关的最大电流的情况下在电流测量电阻上产生电压，该电压导致接通第一辅助开关，其中接通第一辅助开关关断Buck主开关。

优选的是，降压转换器还包括时间环节，该时间环节耦合在电流测量电阻和第一辅助开关的控制电极之间。由此可以保证的是，虽然在第一辅助开关的控制电极上提供的电流由于Buck主开关关断而已经降低，第一辅助开关仍然保持接通。优选的时间常数例如在0.2μs到10μs之间的量级，优选为1μs。

此外，优选的是，在第一辅助绕组的第二端子和Buck主开关的控制电极之间耦合有第一欧姆电阻。此外，优选的是，在此在第一欧姆电阻和Buck主开关的控制电极之间的连接点通过第二欧姆电阻与第二输入端子耦合。由此，Buck主开关的控制端以较低阻值方式锁闭，并且由此对于耦合输入的干扰不敏感。

此外，优选的是，Buck主开关的控制电极与第一辅助开关的工作电极耦合。

在一个优选的改进方案中，可以设计的是，降压转换器还包括第二辅助开关，用于启动降压转换器，其中第二辅助开关具有控制电极、工作电极和参考电极，其中第二辅助开关的参考电极与第一输入端子耦合，其中第二辅助开关的控制电极通过欧姆电阻与第二输入端子耦合。通过该措施，保证了一旦直流电源连接在第一输入端子和第二输入端子之间，则第二辅助开关接通。