专利名称：发光二极管的馈电电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种负载、尤其是发光二极管的馈电电路装置，包括具有可控开关元件的直流变流器(Gleichspanrumgswandler)，该可控开关元件能由脉宽调制的调节信号控制以调节负载电流；包括具有用于生成脉宽调制的调节信号的调节器的调节器电路；包括用于设置调节器电路的设置电路；并且包括负载电流识别装置。其中设置电路包括至少一个电气的储能器，例如电容器。调节器电路包括调节量输入端，其与设置电路和负载电流识别装置连接。该馈电电路装置具有用于接通和切断经由直流变流器的能量传输的输入端。
本发明还涉及一种利用电路装置、尤其是利用上述电路装置对负载、尤其是发光二极管馈电的方法，其中为了对负载馈电，借助于直流变流器传输电能。负载电流由调节器借助于脉宽调制的调节信号来调节并且应当尽可能恒定。脉宽调制的信号是周期性的并且具有第一脉冲持续时间(Implusdauer)的脉冲。该脉冲在脉宽调制信号的第一脉冲周期期间存在。该脉冲周期(Impulsperiod)具有第一脉冲周期持续时间 (Impulsperiodendauer) 0第一脉冲持续时间与第一脉冲周期持续时间之比被称为第一占空率。通过改变第一占空率可以调节负载电流。
背景技术：
负载电流应当尽可能恒定，因为负载电流变化在该电路装置和方法优选用于对发光二极管馈电时会导致发光二极管所发出的光的颜色变化。
发光二极管所发出的光的亮度取决于传输给发光二极管的平均功率。这通过接通和切断经由直流变流器到发光二极管的能量传输来调节。接通和切断周期性地进行。借助于周期性的信号可以实现能量传输的接通和切断。其中通过具有第二脉冲持续时间的脉冲来实现能量传输的接通。用于接通和切断能量供应的周期性信号的周期具有第二脉冲周期持续时间。由此产生第二占空率，其可以被改变以调节发光二极管的亮度。
第二脉冲持续时间和第二脉冲周期持续时间明显大于第一脉冲持续时间和第一脉冲周期持续时间。
由 Texas Instruments Inc.的集成的开关电路 TPS40210 和 TPS40211 的技术文档 “4. 5-V to 52-V Input Current Mode BoostController” 中已知开头所提类型的一种电路装置。在该技术文档中介绍了一个电路例子(Design Example 2，出处如上，第34页，尤其是图36)，其中用于设置调节器电路的设置电路被称为补偿网络 (Kompensationsnetzwerk)。设置电容器作为电气储能器。电容器与用于调节器电路的调节量的输入端连接，还有发光二极管线路(Leuchtdiodenstrang)的阴极侧在中间连接有电阻作为负载电流识别装置的情况下与该输入端连接。发光二极管线路的阴极侧经由至少一个电阻还与电路装置的基准电势(Bezugspotential)连接。
如上所述，直流变流器所转化的电能通过按时钟节拍的(getaktet)脉冲在输出电压和输出电流在脉冲期间尽可能恒定的情况下被传输。通过改变第二脉冲持续时间与第二脉冲周期持续时间之比(即第二占空率)，在这样的情况下调节平均功率。这样的电路装置的能量传输因此在每个脉冲开始时被切通并且在该脉冲结束时被切断。在脉冲期间，由调节器电路的调节器借助于对直流变流器的开关元件的PWM控制来调节尽可能恒定的电流。
能量传输的接通或切断例如可以通过接通或切断调节器、通过接通或切断直流变流器和/或通过将直流变流器的输出端与负载连接或断开来实现。
如果两个脉冲之间的能量传输被切断，则用于调节量的输入端上的电压降低，因为用于设置调节器电路的设置电路的储能器放电。这导致调节器采集到调节量相对于控制量的偏差增大，并且控制直流变流器从而产生最大负载电流。为了传输最大功率，占空率被设置直到100%，从而脉冲持续时间对应于脉冲周期持续时间。
在直到100%的占空率的情况下，根据实施例可能导致识别到短路和/或导致直流变流器的磁性部件中过高的感应，而磁性部件在进入饱和的情况下会产生短路，然后识别到短路。发明内容
本发明的任务是避免在暂停(Pause)结束后立即(即在脉冲开始时)出现最大功率。更确切13263429135地应实现占空率尽可能在脉冲开始时设置为其在瞬态振荡 (eingeschwungen)状态中所具有的值。
该任务通过以下方式来实现电路装置具有至少一个装置来防止设置电路的该至少一个电气储能器在能量传输的切断状态中放电。
本发明基于以下认识
对于已知的电路装置，在切断能量传输之后，用于设置调节器电路的设置电路的储能器通过负载电流采集装置被放电。调节量输入端与基准电势之间的电压因此下降。其中电压对应于同样降低到零的负载电流。
通过根据本发明设置的至少一个用于防止用于设置调节器电路的设置电路的该至少一个电气储能器放电的装置防止用于设置调节器电路的设置电路的电气储能器在能量传输切断的情况下被放电。在接通之后，储能器于是不放电或仅仅部分放电。在调节量输入端处出现的电势于是不对应于在接通能量传输之后首先保持为零或保持在很小水平的实际负载电流，而是对应于在瞬态振荡状态中出现的负载电流。然后根据调节量输入端上的电势调节第一占空率，也就是说第一脉冲持续时间保持不变。提高后的第一占空率的上述效果于是不会出现。
用于防止该至少一个电气储能器放电的装置可以包括具有控制端的可控开关元件，或者是具有控制端的可控开关元件。可控开关元件的控制端可以与用于接通和切断经由直流变流器的能量传输的输入端连接。有利地，晶体管作为开关元件。
借助于可控开关元件，调节量输入端与负载电流识别装置之间的连接是能建立和中断的。如果该连接中断，则防止用于设置调节器电路的设置电路的储能器通过负载电流识别装置放电。
调节器电路可以具有差动放大器，差动放大器的输出端与调节器连接。差动放大器可以是反馈的。差动放大器的输出端可以经由调节器电路反馈输出端并经由用于设置调节器电路的设置电路与调节量输入端连接。差动放大器的输入端可以与调节量输入端连接。差动放大器的另一输入端与参考电压源连接。
在根据本发明的用于以电路装置、尤其是以根据本发明的电路装置为负载、尤其是发光二极管馈电的方法中，为了对负载馈电，借助于直流变流器将电能传输到负载。通过改变第二占空率来调节平均电功率。根据本发明的方法的特别之处现在在于在能量传输切断的情况下，阻止装置防止用于设置调节电路的设置电路的该至少一个电气储能器放 H1^ ο
用于防止放电的装置的开关元件可以在用于接通和切断能量传输的输入端上存在切断信号时中断调节量输入端与负载电流识别装置之间的连接，并且在该输入端上存在接通信号时建立该连接。
以下借助于附图更详细地介绍本发明。附图中
图1示出了根据本发明的电路装置的一个简化电路图2示出了用于控制切换变流器(Schaltwandler)的可控开关元件的信号和负载电流的变化曲线。
具体实施方式
根据本发明的电路装置包括调节器电路R。该调节器电路R经由输出端PWM与直流变流器W的可控开关元件SW连接。对于直流变流器只显示了所述可控开关元件SW。直流变流器W的其他部件没有被示出。直流变流器原则上可以是任何合适的直流变流器。经由直流变流器W为负载L供应电能。
从负载L引导的负载电流通过作为负载电流识别装置的电阻R2被转换为与负载电流成比例的电压。该电压信号经由可控开关元件Ml和电阻R3被引至调节器电路R的调节量输入端FB。
在调节器电路R中，输入端FB与运算放大器AMP的反向输入端连接。运算放大器的非反向输入端与参考电压源Vl连接。运算放大器AMP的输出端经由调节器电路的输出端COMP和用于设置调节器电路R的调节电路R1、Cl、C2接回到调节量输入端FB。运算放大器AMP由此是反馈的。
通过将由电阻Rl和电容器Cl的串联电路与电容器C2并联连接来构成用于设置调节器电路的设置电路R1、C1、C2。用于设置调节器电路R的设置电路R1、C1、C2的电容器 Cl、C2是电气的储能器。
运算放大器AMP的输出端引至比较器KOMP的非反向输入端，比较器KOMP构成调节器电路R的调节器并且产生调节信号。调节器KOMP的反向输入端与电压发生器V2连接， 电压发生器V2提供锯齿电压。
调节器KOMP的输出端引至“与”门Ul的第一输入端。“与”门Ul的第二输入端与调节器电路R的输入端ON连接。在该输入端施加周期性的脉冲序列，利用该脉冲序列可以接通通过切换变流器的能量传输。用于接通和切断通过变流器W的能量传输的这个信号与调节器R的输出端上的调节信号的结合使得调节信号通过调节器电路R的输出端PWM只有在应进行能量传输时才接通到开关元件SW。
用于接通和切断能量传输的输入端ON上的信号经由调节器电路的一输出端还引至可控开关Ml的控制端。通过该连接可以确保调节量输入端FB只有在通过变流器W到负载的能量传输接通时才与用于识别负载电流的装置R2连接。因此，如果能量传输切断，则用于设置调节器电路R的设置电路R1、C1、C2的储能器C1、C2与用于识别负载电路的装置 R2之间的连接中断。在能量传输切断的情况下，储能器C1、C2不能通过负载电流识别装置 R2放电，并且调节量输入端FB上的电压即使在能量传输切断的情况下也被保持。
从图2中能看到保持调节量输入端FB上电压的效应。虽然在用于接通能量供应的脉冲开始时缺少随后上升的负载电路，但是用于控制变流器W的开关元件SW的信号的调节负载电流大小的第一占空率不被提高。于是只有在瞬态振荡状态中才出现调节器电路的输入端FB上电压对负载电流的直接依赖性。
附图标记列表
R调节器电路
W直流变流器
L 负载
R1、C1、C2用于设置调节器电路的设置电路
Sff直流变流器的开关元件
R2用于采集负载电流的装置
ISENS表明负载电流的电压信号
Ml用于防止设置电路的至少一个电气储能器放电的装置
R3 电阻
FB调节器电路的调节信号输入端
ON用于接通和切断能量传输的信号的输入端
COMP 反馈输出端
PWM 调节信号输出端
AMP 运算放大器
KOMP 比较器
Ul “与”门
Vl 参考电压源
V2 锯齿电压源权利要求
1.一种用于对负载馈电的电路装置，负载尤其是发光二极管，所述电路装置包括 具有可控开关元件(SW)的直流变流器(W)，所述可控开关元件能以脉宽调制的信号控制以调节负载电流；包括用于调节负载电流的调节器(KOMP)的调节器电路㈨， 用于设置调节器电路(R)的设置电路(Rl，Cl，C2)，以及负载电流识别装置(R2)，其中所述设置电路(R1，C1，C2)具有至少一个电气的储能器，例如电容器(C1，C2)， 所述调节器电路(R)具有调节量输入端(FB)，所述调节量输入端与所述设置电路(R1， C1,C2)以及所述负载电流识别装置(似)连接，所述电路装置具有用于接通和切断通过所述直流变流器(W)的能量传输的输入端 (ON),其特征在于，所述电路装置具有至少一个用于阻止所述设置电路(R1，C1，C2)的所述至少一个电气的储能器(C1，C2)在所述能量传输切断状态中放电的装置(Ml)。
2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述用于阻止所述设置电路(R1，Cl， C2)的所述至少一个电气的储能器(C1，C2)在所述能量传输切断状态中放电的装置(Ml)包括具有控制端的可控开关元件，或者是具有控制端的可控开关元件。
3.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述可控开关元件的控制端与所述用于接通和切断通过所述直流变流器(W)的能量传输的输入端(ON)连接。
4.如权利要求1至3之一所述的电路装置，其特征在于，所述开关元件(Ml)是晶体管。
5.如权利要求2至4之一所述的电路装置，其特征在于，借助于所述可控开关元件 (Ml)能建立和中断调节量输入端(FB)和负载电流识别装置(R2)之间的连接。
6.如权利要求1至5之一所述的电路装置，其特征在于，所述调节器电路(R)具有差动放大器(AMP)，所述差动放大器的输出端与所述调节器(KOMP)。
7.如权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述差动放大器(AMP)的输出端经由用于所述调节器电路(R)反馈的输出端(COMP)并经由所述用于设置调节器电路(R)的设置电路(Rl，Cl，C2)与所述调节量输入端(FB)连接。
8.一种用于利用电路装置、尤其是利用如权利要求1至7之一所述的电路装置对负载馈电的方法，负载尤其是发光二极管，其中为了对所述负载(L)馈电，借助于直流变流器 (W)传输电能，并且能通过改变占空率调节平均电功率，其特征在于，在能量传输切断的情况下，阻止装置阻止用于设置调节器电路(R)的设置电路的至少一个电气的储能器放电。
9.如权利要求8所述的电路装置，其特征在于，用于阻止放电的所述阻止装置的开关元件在存在用于接通和切断能量传输的输入端(ON)的切断信号的情况下中断调节量输入端与负载电流识别装置(似)之间的连接，并且在该输入端(ON)存在接通信号的情况下建立该连接。
全文摘要
本发明涉及对负载、尤其是发光二极管馈电的电路装置，包括有能以脉宽调制信号控制以调节负载电流的可控开关元件(SW)的直流变流器(W)、有调节负载电流(ISENS)的调节器(KOMP)的调节器电路(R)、设置调节器电路(R)的设置电路(R1，C1，C2)及负载电流识别装置(R2)，设置电路(R1，C1，C2)有至少一个电气储能器、如电容器(C1，C2)，调节器电路(R)有与设置电路(R1，C1，C2)及负载电流识别装置(R2)连接的调节量输入端(FB)，电路装置有接通和切断通过直流变流器(W)的能量传输的输入端(ON)，电路装置有至少一个用于阻止设置电路(R1，C1，C2)的至少一个电气储能器(C1，C2)在能量传输切断状态中放电的装置(M1)。
文档编号H05B37/02GK102548125SQ201110356549
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年11月16日
发明者D·耐特菲尔德 申请人:黑拉许克联合股份有限公司