[发明专利]驱动电路和方法

说明书

驱动电路具有驱动单元(50)，其基于包括第一端子(10a)和第二端子(10b)的输入电压(10)提供用于负载(51)的电流。驱动单元(50)包括线性驱动器，其包括在输入和负载之间的电流调节元件(Q3)，所述元件具有可控电阻特性。与驱动单元(50)和输入电压串联的补偿单元(52)提供补偿电压。这用于根据输入电压和负载的操作条件来控制跨驱动单元的电压。补偿单元(52)包括开关模式功率转换器和作为开关模式功率转换器的能量源的第二电容器(C2)，其中电流调节元件(Q3)、负载(51)和第二电容器(C2)在第一端子(10a)和第二端子(10b)之间串联连接。以这种方式，可以减少驱动单元的操作范围，以减少驱动单元上的功率损耗，并且补偿电压还可以与能量采集系统一起使用，以提高整体系统效率。

技术领域

本发明涉及一种用于向负载传送电流的驱动电路。在优选实施例中，它涉及一种接收DC(直流)电压输入并且产生用于向负载应用的DC输出电压的驱动器。

背景技术

节能是任何系统或设备中最重要的要求之一。为此，在某些应用中，AC(交流)电网被本地DC电网所取代。

DC电网的一个优点是，它们为基于LED的照明提供了部署紧凑型的低成本高可靠性的线性驱动器的机会。

在实践中，为了降低能耗，LED驱动器中还采用了调光控制技术。需要宽的调光范围以适应不同的操作条件。通常，有不同类别的调光方法，包括模拟调光和脉宽调制(PWM)调光。

在模拟调光中，电流幅度调整固有地引起色温变化。在其中LED的颜色至关重要的应用中不推荐使用模拟调光。

在PWM调光中，用于驱动LED灯的LED电流的平均量通常基于PWM信号的脉冲宽度和周期来确定。当调光水平降低并且LED电流的导通周期缩短时，人眼可以察觉到光的闪烁。这限制了调光范围(特别是针对最小脉冲宽度的阈值)以实现来自LED设备的可预测和可接受的性能。此外，在低调光水平下，LED驱动器的效率在85％-90％的范围内。

已知用于LED调光的各种控制方法来控制颜色移位和闪烁。在一般照明应用(室内和室外照明)中，效率和闪烁的问题比颜色移位问题更为重要。因此，在室内和室外照明应用中可以考虑模拟调光。此外，在使用DC电网(其是本地电网)的应用中，母线电压变化(±2％)通常小于市电AC应用(±15％)，因此针对基于LED的照明可以使用简单的、低成本、高可靠性的线性驱动器，如图1所示。

图1所示的驱动电路包括诸如母线电压的DC输入10、LED串12形式的负载、和线性LED驱动器14。

线性LED驱动器14提供根据负载而变化的电阻，导致恒定的输出电压。它用作调节设备，使其作用类似于可变电阻器，连续调整分压器网络以保持恒定的输出电压，并且将输入电压和调节电压之差连续地耗散为废热。由于线性调节器的调节电压必须始终低于输入电压，因此效率受到限制，并且输入电压必须足够高，以便始终允许有源设备降低某一电压。

线性驱动器可以被放置在源和调节负载之间(串联调节器)，或者可以与负载并联放置(分流调节器)。简单的线性调节器可以例如仅包含齐纳二极管和串联电阻器，而更复杂的调节器包括分离的电压基准级、误差放大器和功率传输元件。发射极跟随级可以用于形成简单的串联电压调节器。

图2中示出了在各种DC母线电压下的线性LED驱动器的一个示例的测量的效率轮廓。受驱动的LED装置例如包括两个串联LED的两个并联串的配置，给出20W的LED负载。

D轴代表调光水平，E轴代表效率。图2示出了三个不同的输入母线电压：曲线20中的200V，曲线22中的210V和曲线24中的220V，并且图2示出了作为调光水平的函数的效率。从图2清楚的是，线性LED驱动器的效率对输入与输出电压差非常敏感。