[发明专利]用于驱动负载特别是LED单元的、具有输入和输出滤波器的DC‑DC驱动器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动负载的驱动器设备和相应驱动方法，该负载特别地包括一个或多个LED的LED单元。进一步，本发明涉及灯装置。

背景技术

在用于诸如改装灯的离线应用的LED驱动器的领域，需要处理关于高效率、高功率密度、长寿命、高功率因素和低成本以及其他相关特征的要求的解决方案。尽管事实上全部现有解决方案折中一个或其他要求，但是必不可少的是，所提出的驱动电路使得市电电源的形式恰当地适应为LED所需要的形式，而同时保持遵循现在和将来电源市电规范。关键重要的是在将功率因数维持在某一限度以上的同时，保证关于可察觉的光闪烁(优选地是零)的最大值。

通常采用两个串联连接的功率级来获得高功率因数，而同时在整个市电周期(或供给周期、即市电电压或供给电压的周期)保持输出功率恒定。而且，已知具有单个功率转换级的转换器，其允许通过集成以非连续传导的方式工作的升压转换器来获得高功率因数(HPF)。这些转换器实际上结合了两个功率转换级。

在Ricardo de Oliveira Brioschi和Jose Luiz F.Vieira的″High-Power-Factor Electronic Ballast with Constant DC-Link Voltage"，IEEE Transactions on Power Electronics，vol.13，no.6，1998中描述了用于紧凑荧光灯的HPF转换器。这里，半桥单元由升压转换器和LC并联谐振转换器共用，该谐振转换器在谐振之上操作，以便获得零电压转换(ZVS)。为了进一步支持ZVS，将总线电压控制为恒定。然而，这种HPF转换器一般要求大的总线电容器和输出整流器，并且该HPF转换器仅具有窄的供给电压和负载(驱动)电压范围。

US2006／103363公开了一种DC至DC的功率调节器电路。该电路具有用于接收DC输入电压的输入端和具有用于提供经调节的DC输出电压的输出端口。该电路包括升压输入滤波器和降压输出滤波器，它们分别包括第一和第二感应器装置。在两个滤波器之间提供半桥。该电路还包括能量存储单元和控制单元。该电路仅适用于窄的供给和驱动电压范围内。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于驱动负载特别是包括一个或多个LED的LED单元的驱动器设备和相应的驱动方法，并且特别是使得能够实现高功率因数、几乎恒定负载、小尺寸、高效率、长寿命和低成本。此外，本发明旨在提供可以应用于宽的供给和驱动电压范围的驱动器。进一步，本发明的目的是提供相应的灯装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种驱动器设备，包括：

功率输入端，用于从外部功率源接收经整流的供给电压，

功率输出端，用于提供用于驱动负载的驱动电压和／或电流，

半桥单元，其包括在高电压节点和低电压节点之间串联耦合的第一和第二开关元件，并且在所述第一和所述第二开关元件之间具有开关节点，

升压输入滤波器单元，其包括在所述功率输入端和所述半桥单元之间耦合的第一感应器，

降压输出滤波器单元，包括在所述半桥单元和功率输出端之间耦合的第二感应器，能量存储单元，和

控制单元，用于控制所述开关元件。

根据本发明的另一方面，提供了相应的驱动方法。

根据本发明的又一方面，提供了灯装置，其包括具有一个或多个灯光单元特别是包括一个或多个LED的LED单元的灯组件，和驱动器设备，用于驱动根据本发明所提供的所述灯组件。

在从属权利要求中限定本发明的优选实施例。应当理解，所要求的方法具有与所要求的设备类似和／或一致并且如从属权利要求中所限定的优选实施例。

本发明是基于将离线同步升压转换器集成到同步降压转换器中的构思。负载(例如HV LED单元)被连接到功率输出端。进一步地，HF滤波电容器(即，市电滤波器)优选地被连接到该功率输入端。这样，本发明提供了恒定驱动电流和0.9或更高的功率因数两者。

该独立的电容器电压水平(即，跨功率存储单元的电压水平，该功率存储单元优选地是电容器；在下文中也被称作″总线电容器″)允许使所存储的能量最小化。该降压电流提供开关元件(优选地是晶体管，例如MOSFETS，所述开关元件形成半桥单元)的无损耗开关，这意思是即使在高频率下也存在高效率，这允许了小型化的感应器。