[发明专利]有源电容器电路

说明书

技术领域

本发明涉及供用于驱动负载的驱动器器件中使用的有源电容器电路，该负载特别是包括一个或多个LED的LED单元。本发明还涉及用于驱动负载的驱动器器件。更进一步，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驱动器领域中，需要解决方案应对高效率、大功率密度、长寿命、高功率因子和低成本，以及其他相关特征。尽管实际上全部现有解决方案折中一个或其他要求，但是必须的是，所提出的驱动电路将市电功率适当地调节到LED所需要的形式，而同时维持符合现在和将来的功率市电规范。至关重要的是，当功率因子被维持在某一限值以上时确保可察觉光闪烁不超过最大值(优选地为零)。

进一步，在离线转换器中，来自功率市电的能量通常需要与被供给电压波形同步地汲取，以便实现高功率因子和低谐波失真。具有独立的预调节器级的功率转换器架构通常被用于最佳地完成这个任务，而未折中将被供给给负载的能量的恰当形式。

通常，两个串联连接的功率级被用于获得高功率因子，而在整个市电周期(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。在这些架构中，第一级对市电电流整形，并且第二级执行到负载的功率转换。

尽管如此，出于与复杂性和成本有关的原因，简化的动力系解决方案通常已知被采用为单级，其中可以实质地不并入两个级的任一级。由于这个简化，上述要求可以大大地折中和/或转换器性能被极大地降低，特别是在尺寸、可靠性和寿命方面。后者主要归因于当将确保恒定输出功率传送时，对使用与负载并联的大型低频存储电容器的需要。

单级解决方案在文献中普遍。在Robert Erickson和Michael Madigan的标题为“Design of a simple high-power-factor rectifier based on the flyback converter”，IEEE Proceedings of the Applied Power Electronics Conferences and Expositions，1990，pp.792-801的著作中给出了一个参考示例。

在两级和单级方法之间的半途的中间解决方案是具有积分预调节器的单级转换器。这些解决方案能够以减少的部件计数和大功率密度，而同时保持符合负载和功率市电要求为特征。具有单个功率转换器级的其他实施例借助集成在不连续传导模式中操作的升压转换器而允许高功率因子(HPF)。这些转换器事实上结合了上述的两个功率转换级。

典型地，即使使用大滤波电容器，用于驱动诸如包括一个或多个LED的LED单元的负载的驱动器器件的高功率因子操作也产生强的100Hz输出电流波纹。这些滤波器在与具有陡峭的IV(电流对电压)特性(也称作“二极管特性”)的LED负载并联应用时，几乎无效。从电动汽车和光伏系统已知，负载和电容器之间的dc/dc转换器改善了(超)电容器的运用。

Q.Hu和R.Zane的“A0.9PF LED Driver with Small LED Current Ripple Based on Series-input Digitally-controlled Converter”，Proceeding ofthe APEC2010，pp.2314-2320描述了使用双向降压转换器作为第二功率级的两级LED驱动器，其将120Hz电容器连接到LED负载，而该LED负载也被连接到第一功率级的输出。

发明内容

本发明的目的是提供一个用于驱动器器件中的有源电容器电路，该驱动器器件用于驱动特别是包括一个或多个LED的LED单元的负载，这避免了使用如通常与离线驱动的LED负载并联采用的甚至更加大型的电解电容器，并且即便在现代功率LED的低动态电阻下这实质上也不会产生100/120Hz的波纹/闪烁(例如＜1％)。

本发明的另一目的是提供用于驱动负载的驱动器器件和灯装置。

根据本发明的第一方面，存在有源电容器电路，其包括

耦合端子，用于提供驱动被耦合在所述耦合端子之间的负载的驱动电压和/或驱动电流，

输出功率级，被耦合在所述耦合端子之间，以用于将所述周期电流转换为所述驱动电流，

低频电容器，被耦合在所述输出功率级的电容器输出端子和耦合端子之间，和

控制单元，用于通过利用从驱动电压、跨所述低频电容器的电容器电压和/或通过所述低频电容器的电容器电流的反馈获得的控制信号，来控制所述输出功率级。

在本发明的另一方面中，提供了一种驱动器器件，其包括