УПРАВЛЯЕМЫЙ ДРАЙВЕР И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ
CONTROLLED DRIVER AND EXCITATION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к области драйверов нагрузки и, в частности, к драйверам нагрузки, способным обеспечивать управляемое входное питание для нагрузки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Управляемые драйверы могут использоваться для изменения напряжения питания, обеспечиваемого для нагрузки. Одним из известных применений таких управляемых драйверов является управляемая регулировка яркости выходной LED нагрузки. В таких драйверах обычно имеется первичный преобразователь, выполненный с возможностью приема и преобразования входного питания в ответ на по меньшей мере один желаемый сигнал питания от схемы управления. Упомянутая схема управления обычно формирует по меньшей мере один желаемый сигнал питания по меньшей мере от одного входного управляющего сигнала. Первичный преобразователь и выходная нагрузка обычно изолированы друг от друга с помощью пары индуктивно связанных обмоток.
Известно изолирование схемы управления, которая формирует по меньшей мере один желаемый сигнал питания, от первичного преобразователя с помощью оптрона. Однако оптрон для передачи желаемого сигнала питания может быть дорогим. Также известно обеспечение сигнала обратной связи с выходной нагрузки первичному преобразователю или схеме управления. Обеспечение такого сигнала обратной связи позволяет формировать сигнал ошибки, соответствующий разнице между желаемым и текущим уровнями питания. Однако использование сигнала обратной связи добавляет возможность сбоя испытаний на электромагнитные помехи и потенциальных бросков энергии.
Фиг. 6 показывает иллюстративную топологию из уровня техники известного драйвера 6. Управляемый драйвер 6 содержит первичный преобразователь 61, схему 62 управления и оптрон 64.
sup
load
load
ad
ad
fb
in
Первичный преобразователь 61 принимает и преобразует входное питание V с использованием генератора 611 для формирования сигнала V питания для передачи нагрузке 69. Первичный преобразователь 61 и выходная нагрузка 69 электрически изолированы друг от друга с помощью первой обмотки 612 и второй обмотки 614, индуктивно связанных друг с другом с помощью общего магнитного сердечника 613. Уровень сигнала V питания может регулироваться генератором 611 в ответ на сигнал ошибки, также называемый сигналом V регулировки. Этот сигнал регулировки обеспечивается первичному преобразователю 61 схемой 62 управления через оптрон 64. Схема сравнения схемы 62 управления используется для формирования упомянутого сигнала V регулировки в ответ на сравнение, выполняемое между желаемым сигналом напряжения, формируемым интерфейсом регулировки яркости, и сигналом V обратной связи, непосредственно соединенным со схемой сравнения от второй обмотки 614 (то есть от изолированного сигнала питания, подаваемого на нагрузку). Интерфейс 63 формирует упомянутый желаемый сигнал напряжения в ответ по меньшей мере на один входной управляющий сигнал V.
load
load
Поэтому драйвер 6 подает управляемый сигнал (V) напряжения питания на нагрузку 69, при этом обеспечивая изоляцию упомянутой нагрузки 69 от первичного преобразователя 61. Схема 62 управления, используемая для управления напряжением V питания, также изолирована от первичного преобразователя 61.
US20140167634A1 раскрывает LED драйвер, который включает в себя трансформатор, контур управления током и схему регулировки тока. Схема регулировки тока соединяется непосредственно либо со стороной первичного контура, либо со стороной вторичного контура и использует оптрон для получения доступа к сигналу регулировки яркости с широтно-импульсной модуляцией (PWM).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы полезно иметь дешевый управляемый драйвер и способ возбуждения. В частности, было бы полезно иметь управляемый драйвер, в котором схема управления изолирована и от первичного преобразователя, и от выходной нагрузки.
Изобретение для решения по меньшей мере одной из этих проблем определено в формуле изобретения.
В соответствии с примерами в соответствии с одним аспектом изобретения обеспечен управляемый драйвер для возбуждения нагрузки, содержащий: первичный преобразователь, выполненный с возможностью приема входного питания и сигнала регулировки и формирования преобразованного входного питания, упомянутый первичный преобразователь содержит первую и вторую индуктивно связанные обмотки, при этом первая обмотка и вторая обмотка выполнены с возможностью подачи преобразованного входного питания на нагрузку; третью обмотку, изолированную от первой и второй обмоток, при этом сигнал обратной связи индуцируется преобразованным входным питанием в третьей обмотке, упомянутый сигнал обратной связи указывает на ток нагрузки, текущий во второй обмотке; управляющую схему, соединенную с третьей обмоткой, при этом упомянутая управляющая схема выполнена с возможностью: приема сигнала обратной связи от третьей обмотки; приема по меньшей мере одного входного управляющего сигнала непосредственно без оптрона; и формирования сигнала регулировки на основании сигнала обратной связи и одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала; и оптрон, соединённый между коммутационным ядром первичного преобразователя и управляющей схемой, при этом упомянутый оптрон выполнен с возможностью подачи сигнала регулировки от управляющей схемы на первичный преобразователь.
Оптрон может содержать, например, известный оптрон. Управляющая схема может содержать, например, интерфейс регулировки яркости, так что управляемый драйвер выполнен с возможностью управляемо регулировать яркость выходной LED нагрузки.
Первая и вторая обмотки и оптрон позволяют управляющей схеме, выходной нагрузке и первичному преобразователю быть изолированными друг от друга. Использование оптрона для осуществления связи от управляющей схемы к первичному преобразователю помогает предотвратить индуктивность рассеяния трансформатора, тем самым улучшая линейность и вариативность управляемого драйвера.
Изоляция выхода от управляющей схемы посредством использования третьей обмотки может предотвратить сбои испытаний на электромагнитные помехи и потенциальные броски энергии.
Первичный преобразователь выполнен с возможностью управления с помощью сигнала регулировки, так что напряжение, поданное на выходную нагрузку через первый трансформатор, изменяется в зависимости от сигнала ошибки.
Можно считать, что управляющая схема формирует желаемый выходной сигнал из одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала. Напряжение обратной связи или опорное напряжение может измеряться на выходной нагрузке с помощью третьей обмотки второго трансформатора как считываемый сигнал тока нагрузки. Управляющая схема может затем дополнительно сравнивать желаемый выходной сигнал со считываемым сигналом тока нагрузки для формирования сигнала регулировки.
Оптрон, требуемый для передачи такого сигнала регулировки, будет относительно простым и дешевым по сравнению с оптроном, используемым в традиционной структуре драйвера. Поскольку такой сигнал регулировки часто является сигналом ошибки для настройки преобразователя, а не значением, которое будет обнаружено для получения его абсолютной амплитуды.
Первичный преобразователь может содержать блок коррекции коэффициента мощности для коррекции коэффициента мощности входного питания и, таким образом, формирования скорректированного входного питания; полумост для преобразования скорректированного входного питания в волну переменного тока (AC); и трансформатор для подачи упомянутого скорректированного входного питания в волне переменного тока (AC) на нагрузку, содержащий первую обмотку и вторую обмотки.
Этот вариант осуществления обеспечивает реализацию для первичного преобразователя. Другими словами, первичный преобразователь может улучшать коэффициент мощности сигнала переменного тока (AC) путем сначала его преобразования в постоянный ток (DC), например, с помощью диодного моста, и последующего повышающего преобразователя для улучшения коэффициента мощности. Этот сигнал постоянного тока (DC) может быть преобразован обратно в переменный ток (AC) с использованием высокочастотного полумостового преобразователя мощности, который может, например, использовать известную конфигурацию LCC или LLC. Первая и вторая обмотки могут быть выполнены в виде конструкции трансформатора, упомянутая конструкция трансформатора имеет магнитный сердечник. Такой трансформатор может обеспечивать подачу скорректированного входного питания на выходную нагрузку, при этом изолируя выходную нагрузку от первичного преобразователя.
В источнике US20140167634A1 из уровня техники схема 110 регулировки тока принадлежит либо стороне вторичного контура, либо стороне первичного контура и получает доступ к сигналу регулировки яркости PWM через оптрон. Чтобы изолировать дистанционный контроллер PWM с питаемой стороной вторичного контура или стороной первичного контура, необходим очень точный и, в свою очередь, дорогой оптрон для точной передачи PWM схеме 110 регулировки тока.
Чтобы уменьшить стоимость, упомянутый выше аспект изобретения задает дополнительную управляющую часть, которая изолирована и от стороны первой обмотки, и от стороны второй обмотки, таким образом эта часть может непосредственно получать доступ к входному управляющему сигналу без (дорогого) оптрона, так как эта часть уже изолирована от обеих питаемых сторон. Нигде в источнике US20140167634A1 из уровня техники не предлагается или предполагается задание управляющей части как полностью изолированной части и от стороны первичного контура, и от стороны вторичного контура, и не предлагается удаление оптрона для сигнала регулировки яркости PWM.
Управляемый драйвер может содержать блок коррекции коэффициента мощности для коррекции коэффициента мощности входного питания, при этом упомянутый блок коррекции коэффициента мощности содержит первую обмотку и вторую обмотку; и коммутационное ядро, выполненное с возможностью направления потока энергии от источника напряжения питания в упомянутую первую обмотку.
Этот вариант осуществления обеспечивает другую реализацию для первичного преобразователя. Первичный преобразователь может альтернативно содержать блок коррекции коэффициента мощности с интегрированной изоляцией для подачи преобразованного входного питания на нагрузку. Такой первичный преобразователь может содержать, например, обратноходовой преобразователь или понижающий-повышающий преобразователь.
В одном варианте осуществления третья обмотка, например, индуктивно связана с одной из: первой обмоткой или второй обмоткой.
Чтобы индуцировать сигнал обратной связи в третьей обмотке для обеспечения изолированного сигнала обратной связи для схемы управления, может быть предпочтительным соединить третью обмотку с первой или второй обмоткой. Другими словами, третья обмотка может иметь общий магнитный сердечник по меньшей мере с одной из: первой или второй обмоткой.
В одном альтернативном варианте осуществления четвертая обмотка может быть электрически соединена со второй обмоткой, а третья обмотка затем индуктивно связана с четвертой обмоткой. Этот вариант осуществления обеспечивает альтернативный вариант осуществления относительно того, как индуцировать сигнал обратной связи от вторичной обмотки в третьей обмотке.
Ток нагрузки, текущий во второй обмотке, будет вызывать ток зондирования в электрически соединенной четвертой обмотке. Этот ток зондирования, текущий в четвертой обмотке, будет, таким образом, индуцировать ток в третьей обмотке для формирования сигнала обратной связи, который должен подаваться на схему управления.
В другом варианте осуществления управляющая схема управляемого драйвера может содержать по меньшей мере одно из следующего: интерфейс регулировки яркости с PWM, выполненный с возможностью приема одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала в форме сигналов с широтно-импульсной модуляцией; интерфейс регулировки яркости 1-10 В, выполненный с возможностью приема одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала в форме уровней напряжения, варьирующихся между 1-10 В; и интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока, выполненный с возможностью измерения сопротивления внешнего резистора.
Управляющая схема, таким образом, может быть выполнена с возможностью варьирования силы желаемого выходного сигнала в соответствии по меньшей мере с одним сигналом с широтно-импульсной модуляцией, принятым в качестве входной информации. Управляющая схема может в противном случае или дополнительно содержать схему регулировки яркости 1-10 В и, таким образом, варьировать силу желаемого выходного сигнала пропорционально изменению по меньшей мере одного входного сигнала, варьирующегося между 1-10 В.
Управляющая схема, с выгодой, может быть выполнена с возможностью приема на вход по меньшей мере одного сигнала с широтно-импульсной модуляцией и по меньшей мере одного другого сигнала, варьирующегося между 1-10 В. Управляющая схема может иметь возможность выбирать или для нее можно выбирать, какой один или более входных сигналов обрабатывать для формирования желаемого выходного сигнала. Альтернативно, управляющая схема может формировать желаемый выходной сигнал на основании всех входных сигналов.
При необходимости может использоваться интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока для зондирования внешнего резистора, который обеспечивает информацию о желаемой рабочей точке для драйвера для конкретной осветительной нагрузки. Это может, например, смещать желаемый выходной сигнал для возбуждения различных выходных нагрузок.
Управляющая схема может содержать: интерфейс регулировки яркости c PWM, выполненный с возможностью приема одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала в форме сигналов с широтно-импульсной модуляцией; интерфейс регулировки яркости 1-10 В, выполненный с возможностью приема одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала в форме уровней напряжения, варьирующихся между 1-10 В; интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока, выполненный с возможностью измерения сопротивления внешнего резистора; общую основную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости с PWM, интерфейсом регулировки яркости 1-10 В и интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока; и одно из следующего: первую общую сигнальную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости с PWM, интерфейсом регулировки яркости 1-10 В и интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока; первую общую сигнальную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости с PWM и интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока, и вторую общую сигнальную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости 1-10 В; или первую общую сигнальную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости с PWM, и вторую общую сигнальную линию, соединенную с интерфейсом регулировки яркости 1-10 В и интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока.
Другими словами, управляющая схема может содержать один универсальный интерфейсный блок, предназначенный для регулировки яркости с PWM (широтно-импульсной модуляцией), регулировки яркости 1-10 В и регулировки яркости с помощью источника тока. Для схемы управления может быть обеспечено множество входных линий, каждая из которых является общей по меньшей мере для одного интерфейса. Основная линия может быть общей для всех трех интерфейсов и может быть выполнена с возможностью взаимозаменяемо служить как заземление/основная линия по меньшей мере для одного из: интерфейса регулировки яркости с PWM или интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока, или обеспечивать первый входной управляющий сигнал для интерфейса регулировки яркости 1-10 В, соответствующий отрицательному сигналу регулировки яркости 1-10 В. Сигнальная линия также может быть общей по меньшей мере для двух из трех интерфейсов и может быть выполнена с возможностью взаимозаменяемо обеспечивать первый входной управляющий сигнал для интерфейса регулировки яркости с PWM, соответствующий сигналу регулировки яркости с PWM, второй входной управляющий сигнал для интерфейса регулировки яркости 1-10 В, соответствующий положительному сигналу регулировки яркости 1-10 В, или сигнал регулировки яркости с помощью источника тока для интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока.
Альтернативно, три возможных сигнала, ранее обеспеченных с помощью сигнальной линии, могут быть разделены и обеспечиваться первой сигнальной линией и второй сигнальной линией. В этом случае первая сигнальная линия может обеспечивать сигнал только для интерфейса регулировки яркости с PWM или интерфейса регулировки яркости с PWM и интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока. Соответственно, вторая сигнальная линия может соответственно обеспечивать сигнал либо обоим интерфейсам: интерфейсу регулировки яркости 1-10 В и интерфейсу регулировки яркости с помощью источника тока, либо только интерфейсу регулировки яркости 1-10 В.
Упомянутый выше вариант осуществления универсального интерфейсного блока для различных протоколов регулировки яркости уменьшает число контактов/линий, а также уменьшает сложность соединений.
В одном варианте осуществления управляемый драйвер может дополнительно содержать пятую обмотку, соединенную с первой обмоткой, при этом упомянутая пятая обмотка соединена с интерфейсами регулировки яркости и выполнена с возможностью отвода первого напряжения питания от упомянутой первой обмотки на интерфейсы регулировки яркости.
Таким образом, пятая обмотка первого трансформатора может рассматриваться как низковольтное питание для схемы управления. Поэтому этот источник напряжения для управляющей схемы можно рассматривать как отбирающий энергию, но остающийся изолированным от первичного преобразователя.
В одном варианте осуществления управляющая схема может дополнительно содержать выходную линию, соединенную с пятой обмоткой, выполненную с возможностью обеспечения первого напряжение питания как опорного выходного напряжения PWM для соединения с внешним контроллером PWM.
Внешний контроллер PWM, требуемый для обеспечения сигналов PWM, может нуждаться в сигнале опорного напряжения PWM для точного функционирования. Поэтому управляющая схема может дополнительно содержать дополнительную схему, выполненную с возможностью обеспечения сигнала опорного напряжения PWM и подачи упомянутого сигнала на выходную линию.
В одном варианте осуществления управляемый драйвер дополнительно может содержать блок второго напряжения питания между пятой обмоткой и выходной линией, выполненный с возможностью преобразования первого напряжения питания во второе напряжение питания как опорное выходное напряжение PWM.
Управляющая схема может требовать более чем один уровень напряжения для управления некоторыми компонентами, таким образом может иметься блок второго напряжения питания, который преобразовывает напряжение от первого источника напряжения (то есть пятой обмотки первого трансформатора) в более низкое или более высокое напряжение. Блок второго напряжения питания может в ином случае или дополнительно обеспечивать смещение для сигнала регулировки для обеспечения более подходящего напряжения для оптрона.
В одном варианте осуществления при необходимости может быть обеспечено по меньшей мере два заземляющих вывода, при этом каждый заземляющий вывод предназначен для соединения с отдельным, различным, одним из следующего: первичным преобразователем; управляющей схемой; или выходной нагрузкой.
Чтобы гарантировать, что первичный преобразователь, управляющая схема и выходная нагрузка полностью изолированы от друг друга с такими же преимуществами, как было перечислено ранее; может быть полезно, таким образом, применить различный, изолированный источник заземления по меньшей мере для двух из трех.
Схема управления может содержать интерфейс регулировки яркости 0-10 В, который может функционировать таким же образом, как интерфейс регулировки яркости 1-10 В; то есть выполнен с возможностью управления выходным напряжением нагрузки в ответ на по меньшей мере один входной сигнал, варьирующийся между 0 и 10 В.
В соответствии с другим аспектом идеи изобретения обеспечено осветительное устройство, содержащее управляемый драйвер в соответствии с упомянутыми выше аспектами и их вариантами осуществления.
В соответствии с другим аспектом идеи изобретения обеспечен способ возбуждения для возбуждения выходной LED нагрузки, способ, содержащий этапы, на которых: принимают входное питание и сигнал регулировки в первичном преобразователе и формируют преобразованное входное питание; принимают преобразованное входное питание первичного преобразователя на первой обмотке и подают сигнал на выходную нагрузку от второй обмотки, индуктивно связанной с первой обмоткой; используют третью обмотку так, что ток нагрузки, текущий либо в первой, либо во второй обмотке индуцирует соответствующий сигнал обратной связи в третьей обмотке; принимают сигнал обратной связи из третьей обмотки в управляющей схеме, при этом упомянутая управляющая схема формирует сигнал регулировки на основании сигнала обратной связи и по меньшей мере одного входного управляющего сигнала; и передают сигнал регулировки от управляющей схемы первичному преобразователю с использованием оптического изолирующего соединения.
Способ может дополнительно содержать этап, на котором используют четвертую обмотку, электрически соединенную со второй обмоткой и индуктивно связанную с одной из: первой или второй обмоткой, так что ток нагрузки, текущий в первой или во второй обмотке, вызывает ток в четвертой обмотке и, таким образом, индуцирует соответствующий сигнал обратной связи в третьей обмотке.
Способ при необходимости дополнительно содержит этап, на котором передают первое напряжение питания управляющей схеме с использованием пятой обмотки, индуктивно связанной с первой обмоткой.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и будут объяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанный ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь будут подробно описаны примеры изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает управляемый драйвер в соответствии с первым иллюстративным вариантом осуществления;
фиг. 2 изображает управляемый драйвер в соответствии со вторым иллюстративным вариантом осуществления;
фиг. 3 показывает вариант осуществления полумостового инвертора и вариант осуществления трансформатора для управляемого драйвера в соответствии со вторым вариантом осуществления;
фиг. 4 показывает схему обратной связи для управляемого драйвера в соответствии со вторым вариантом осуществления;
фиг. 5 изображает иллюстративную управляющую схему для управляемого драйвера в соответствии со вторым вариантом осуществления; и
фиг. 6 изображает управляемый драйвер из уровня техники с его схемой управления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение обеспечивает управляемый драйвер для возбуждения нагрузки. Управляемый драйвер содержит: первичный преобразователь, выполненный с возможностью приема входного питания и сигнала регулировки и формирования преобразованного входного питания, упомянутый первичный преобразователь содержит первую и вторую индуктивно связанные обмотки, при этом первая обмотка и вторая обмотка выполнены с возможностью подачи преобразованного входного питания на нагрузку; третью обмотку, при этом сигнал обратной связи индуцируется преобразованным входным питанием в третьей обмотке; управляющую схему, соединенную с третьей обмоткой, при этом упомянутая управляющая схема выполнена с возможностью: приема сигнала обратной связи от третьей обмотки; приема по меньшей мере одного входного управляющего сигнала; и формирования сигнала регулировки на основании сигнала обратной связи и одного или более из по меньшей мере одного входного управляющего сигнала; и оптрон, соединённый между первичным преобразователем и управляющей схемой, при этом упомянутый оптрон выполнен с возможностью передачи сигнала регулировки от управляющей схемы первичному преобразователю.
Фиг. 1 и фиг. 2 показывают различные варианты осуществления для первичного преобразователя, а также других компонентов управляемого драйвера. В первом варианте осуществления первая и вторая обмотки используются как часть схемы коррекции коэффициента мощности с функцией сохранения и высвобождения энергии. Во втором варианте осуществления упомянутые первая и вторая обмотки используются как изолированный источник питания с функцией трансформатора напряжения.
sup
load
На фиг. 1 показан иллюстративный вариант осуществления управляемого драйвера 1. Напряжение (V) питания принимается первичным преобразователем 11. Первичный преобразователь 11 содержит коммутационное ядро 111, которое может по выбору подавать поток энергии от источника напряжения. Подаваемый поток энергии передается нагрузке 19 как выходное напряжение V с помощью пары из первой 112 и второй 114 обмоток с общим магнитным сердечником 115. Одной возможной реализацией первичного преобразователя 11 является известный изолированный обратноходовой преобразователь, который может содержать первую 112 и вторую 114 обмотки. В таком известном обратноходовом преобразователе эти две обмотки могут быть связаны инверсно, так что вторая обмотка 114 разряжается, когда коммутационное ядро 111 разрешает поток энергии через первую обмотку 112. Таким образом, электрическая энергия может передаваться из одного контура в другой без прямого электрического соединения.
load
ad
Первичный преобразователь 11 формирует преобразованное напряжение (V) питания по меньшей мере частично на основании сигнала (V) регулировки, передаваемого первичному преобразователю от оптрона 18. В одном варианте осуществления сигнал регулировки может смещать преобразованное напряжение питания, формируемое первичным преобразователем 11, для выполнения этой регулировки.
ad
in
fb
in
Сигнал (V) регулировки формируется управляющей схемой 13 на основании входного управляющего сигнала (V) и сигнала (V) обратной связи. Сигнал обратной связи формируется третьей обмоткой 12, в которой ток индуцируется по меньшей мере одной из: первой или второй обмоткой в третьей обмотке 12. В этом первом варианте осуществления третья обмотка 12 индуктивно связана по меньшей мере с одной из первой или второй обмотки, например, с помощью совместного использования того же самого магнитного сердечника 115, что и упомянутые обмотки. Таким образом, преобразованное напряжение питания может зависеть от разности между сигналом обратной связи (то есть напряжением, подаваемым на выход) и желаемым сигналом, формируемым по меньшей мере от одного входного управляющего сигнала (например, V).
Оптрон 18 содержит светоизлучающий компонент 181 (например, LED) и фоточувствительный датчик 182 (например, фототранзистор), так что упомянутые компоненты электрически не связаны друг с другом.
Поэтому оптрон 18 изолирует управляющую схему от первичного преобразователя; в то время как первая и вторая обмотки изолируют первичный преобразователь от выходной нагрузки, третья обмотка изолирует управляющую схему от выходной нагрузки. Поэтому первичный преобразователь, выходная нагрузка и управляющая схема могут рассматриваться как изолированные друг от друга.
in
Входной управляющий сигнал (V) может быть одним из следующего: сигналом широтно-импульсной модуляции; сигналом напряжения, варьирующимся между 1-10 B; сигналом напряжения, варьирующимся между 0-10 B; или сигналом, измеряемым от внешнего резистора (не показан). При необходимости входной управляющий сигнал может выбираться между по меньшей мере двумя упомянутыми предыдущими сигналами, и схема имеет возможность обрабатывать по меньшей мере два различных типа сигнала, как будет описано ниже.
Управляющая схема 13 может содержать по меньшей мере один интерфейс регулировки яркости, выполненный с возможностью приема входного управляющего сигнала и, тем самым, формирования желаемого сигнала для сравнения с сигналом обратной связи. Такой интерфейс регулировки яркости может содержать одно из следующего: интерфейс регулировки яркости 1-10 B; интерфейс регулировки яркости 0-10 B; интерфейс регулировки яркости с широтно-импульсной модуляцией; или интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока, выполненный с возможностью взаимодействия с внешним резистором.
Иллюстративный интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока может содержать источник тока, соединенный с внешним резистором, при этом внешний резистор может оказывать влияние на схему. Источник тока может обеспечивать ток между 100 и 500 мкA, в частности между 150 и 300 мкА, например, либо 150 мкА, либо 300 мкА. Источник может обеспечивать напряжение, равное приблизительно 5 В.
Нагрузка 19, возбуждаемая управляемым драйвером 1, может содержать по меньшей мере один LED или, при необходимости, дополнительную схему возбуждения, соединенную по меньшей мере с одним LED. Нагрузка 19 может рассматриваться как изолированная и от схемы управления, и от первичного преобразователя (и, следовательно, источника питания).
В некоторых вариантах осуществления может быть обеспечено по меньшей мере два из следующего: заземляющий вывод 101 для соединения с нагрузкой 19; заземляющий вывод 102 для соединения с первичным преобразователем 11; и заземляющий вывод 103 для соединения с схемой управления. Такие различные заземляющие выводы позволяют обеспечить изолированное общее заземление, которое должно быть обеспечено для каждого из изолированных элементов управляемого драйвера.
in1
in2
in3
in
Фиг. 2 изображает второй иллюстративный вариант осуществления управляемого драйвера 2, имеющий три входных управляющих сигнала (V, V и V), конкретную реализацию входного управляющего сигнала V первого варианта осуществления. Первичный преобразователь 21 содержит блок 212 коррекции коэффициента мощности, полумостовой инвертор 213 и трансформатор 22, содержащий первую 222 и вторую 224 обмотки, индуктивно связанные с помощью первого магнитного сердечника 225. Блок 212 коррекции коэффициента мощности вначале преобразует сигнал питания переменного тока (AC), принятый от сетевого источника питания, в постоянный ток (DC) с использованием, например, диодного моста и любого блока преобразования, который может корректировать коэффициент мощности. Примеры таких блоков преобразования включают в себя: понижающий преобразователь; повышающий преобразователь; или даже линейный преобразователь. Этот сигнал постоянного тока (DC) затем передается полумостовому инвертору 213, который преобразует сигнал постоянного тока (DC) обратно в сигнал переменного тока (AC) для подачи на трансформатор 22.
В соответствии с традиционным пониманием электрического трансформатора, переменный ток течет в первой обмотке 222 трансформатора 22, тем самым создавая пропорциональный, изменяющийся магнитный поток в магнитном сердечнике 225. Этот изменяющийся магнитный поток в свою очередь индуцирует пропорциональный переменный ток во второй обмотке 224. Трансформатор 22 передает сигнал от полумостового инвертора 213 на нагрузку 29 посредством первой обмотки 222 и второй обмотки 224. Первая и вторая обмотки при необходимости могут формировать либо повышающий, либо понижающий трансформатор для подачи напряжения на нагрузку, пропорционального произведенному первичным преобразователем. При необходимости, та же самая величина напряжения питания, что произведена первичным преобразователем, подается на нагрузку путем обеспечения, например, одинакового числа витков, намотанных вокруг магнитного сердечника, у первой и второй обмоток.
load
Таким образом, первичный преобразователь формирует преобразованное напряжение (V) питания и подает упомянутое преобразованное напряжение питания на нагрузку 29.
ad
Первичный преобразователь 21 управляется с помощью сигнала (V) регулировки, который подается на полумостовой инвертор 213 через оптрон 27, так что на преобразование постоянный ток (DC) - переменный ток (AC), выполняемое полумостовым инвертором 213, по меньшей мере частично оказывает влияние сигнал регулировки.
Оптрон 27 изолирует управляющую схему 26 (которая выполняет ту же самую функцию, что и управляющая схема 13 на фиг. 1) от первичного преобразователя 21. Как и в первом варианте осуществления, оптрон 27 второго варианта осуществления содержит светоизлучающий компонент, например LED, и фоточувствительный компонент, например фототранзистор.
des
fb
in1
in2
in3
des
Сигнал регулировки формируется схемой 264 сравнения управляющей схемы 26 в ответ на сигнал (V) желаемого напряжения и сигнал (V) обратной связи. Сигнал желаемого напряжения формируется блоком 262 интерфейса регулировки яркости в ответ на по меньшей мере один входной управляющий сигнал. Следует понимать, что сигнал желаемого напряжения альтернативно может содержать группу сигналов, соответствующих сигналу желаемого напряжения. В этом втором иллюстративном варианте осуществления фиг. 2 по меньшей мере один входной управляющий сигнал содержит первый, второй и третий входной управляющий сигнал (V, Vи Vсоответственно). Блок 262 интерфейса регулировки яркости, соединенный с этими тремя входными управляющими сигналами, может содержать по меньшей мере один из следующих используемых при необходимости интерфейсов регулировки яркости: интерфейс регулировки яркости с PWM (широтно-импульсной модуляцией), интерфейс регулировки яркости 1-10 B или интерфейс регулировки яркости с помощью источника тока. Каждый интерфейс регулировки яркости может изменять сигнал (V) желаемого напряжения, зависящий по меньшей мере от одного из входных сигналов.
При необходимости, блок интерфейса регулировки яркости содержит множество возможных интерфейсов регулировки яркости (или на самом деле все три), и можно выбирать, какой один или более интерфейсов регулировки яркости влияет на формирование желаемого сигнала напряжения.
in1
in2
in2
in3
in2
in3
Природа этих трех входных сигналов может варьироваться в зависимости от используемого интерфейса регулировки яркости. Упомянутые входные сигналы могут быть общими или подаваться на один или более из этих трех интерфейсов. Например, первый входной сигнал V может быть обеспечен как основная линия для всех трех интерфейсов и может выбираться между по меньшей мере одним из следующего: заземление для интерфейса регулировки яркости с PWM, заземление для интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока или первый, например, отрицательный (серый) сигнал напряжения для интерфейса регулировки яркости 1-10 B. Аналогично, в одном варианте осуществления второй входной сигнал V может быть обеспечен на сигнальной линии для всех трех интерфейсов, и он может выбираться по меньшей мере между одним из следующего: сигнал для интерфейса регулировки яркости с PWM; сигнал от внешнего резистора для интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока; или второй, например, положительный сигнал напряжения для интерфейса регулировки яркости 1-10 B. В более подробном варианте осуществления вторая сигнальная линия может быть дополнительно разделена на общую сигнальную линию для двух из этих трех интерфейсов и сигнальную линию для третьего интерфейса. Например, вторая общая сигнальная линия V может быть соединена с интерфейсом регулировки яркости с PWM и интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока и может обеспечивать сигнал, выбираемый между сигналом для интерфейса регулировки яркости с PWM и положительным сигналом для интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока, а третья сигнальная линия V может быть соединен с интерфейсом регулировки яркости 1-10 B и может обеспечивать положительный (фиолетовый) сигнал для интерфейса регулировки яркости 1-10 B. В одном альтернативном примере вторая сигнальная линия V может быть соединена только с интерфейсом регулировки яркости с PWM для обеспечения сигнала для упомянутого интерфейса регулировки яркости с PWM, а третья общая сигнальная линия V может быть соединена и с интерфейсом регулировки яркости с помощью источника тока, и с интерфейсом регулировки яркости 1-10 B и может обеспечивать сигнал, выбираемый между положительным сигналом для интерфейса регулировки яркости 1-10 B и положительным входным сигналом для интерфейса регулировки яркости с помощью источника тока.
Следует понимать, что первый сигнал напряжения (то есть сигнал, обеспеченный как основная линия) для интерфейса регулировки яркости 1-10 B альтернативно может быть положительным сигналом напряжения для интерфейса регулировки яркости 1-10 B. Аналогично, второй сигнал напряжения (то есть сигнал, обеспеченный как первая или вторая сигнальная линия) для интерфейса регулировки яркости 1-10 B альтернативно может быть отрицательным сигналом напряжения для интерфейса регулировки яркости 1-10 B.
Могут быть реализованы другие варианты обеспечения сигналов, в том числе, но не ограничиваясь только этим, обеспечение одного или более из первого, второго или третьего входных сигналов только двум интерфейсам регулировки яркости или обеспечение одного или более из первого, второго или третьего входных сигналов одному интерфейсу регулировки яркости.
fb
load
fb
Вышеупомянутый сигнал (V) обратной связи подается на управляющую схему 26 и, в частности, блок 264 с помощью дополнительной пары третьей 24 и четвертой 25 обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Упомянутая дополнительная пара обмоток считается отдельной от трансформатора 22. Две упомянутые обмотки индуктивно связаны с помощью второго отдельного магнитного сердечника 27. Четвертая обмотка 25 электрически связана со второй обмоткой 224. Таким образом, когда электрический ток течет во второй обмотке за счет передачи напряжения нагрузки от первичного преобразователя 21 нагрузке 29, в четвертой обмотке 25 тоже течет ток. Из-за индуктивной связи третьей и четвертой обмоток, таким образом, индуцируется ток в третьей обмотке 24, пропорциональный величине тока, текущего в четвертой обмотке 25. Следовательно, величина преобразованного напряжения (V) питания может считываться с помощью третьей обмотки 24 для передачи сигнала (V) обратной связи в управляющую схему.
LVS
Низковольтное питание (V) подается на управляющую схему 26 и, например, может быть соединено по меньшей мере с блоком интерфейса регулировки яркости. Соответственно, низковольтное питание может быть соединено по меньшей мере с одним из интерфейсов регулировки яркости. Пятая обмотка 23 индуктивно связана, с помощью первого магнитного сердечника 225 по меньшей мере с одной из: первой обмоткой или второй обмоткой для подачи этого низковольтного питания. Таким образом, первичный преобразователь может обеспечивать источник питания для управляющей схемы и при этом обеспечивать изолированность управляющей схемы. Низковольтное питание может быть напряжением между 5 и 15 В, в частности, между 10 и 13 В, например, 13 В.
out
LVS
LVS
out
В дополнительном варианте осуществления, выполненном с возможностью выполнения регулировки яркости с PWM, внешний контроллер PWM может требовать опорного напряжения от драйвера. Чтобы удовлетворить эту потребность, в качестве опорного напряжения внешнему контроллеру PWM через выходную линию V может также быть обеспечено низковольтное питание V. Питание V может быть отправлено непосредственно через выходную линию V, если это соответствует спецификациям внешнего контроллера PWM. В другом варианте осуществления низковольтное питание регулируется с помощью вторичного напряжения питания 28 перед отправкой внешнему контроллеру PWM.
LVS
Сегмент первичного преобразователя 21 для этого второго иллюстративного варианта осуществления показан на фиг. 3. Эта секция является типичным примером иллюстративного трансформатора 22 и полумостового инвертора 213 второго варианта осуществления. Трансформатор 22, содержащий первую 222 и вторую 224 обмотки, передает сигнал от полумостового инвертора 213. Трансформатор 22 также содержит пятую обмотку 23, которая индуцирует маломощное питание (V) для подачи на управляющую схему. В этой конкретной реализации присутствует дополнительная обмотка 31 трансформатора для передачи сигнала от полумостового инвертора.
fb
Полумостовой инвертор 213 содержит первую U2, U4 и вторую U1, U5 пары диодных переключателей, которые выполнены с возможностью создания сигнала переменного тока (AC), который должен быть передан трансформатору 22. Представленный полумостовой инвертор 213 является примером, который использует резонанс LCC (например, катушка L2 индуктивности и конденсаторы C2 и C3) для формирования преобразованного сигнала переменного тока (AC). Сигнал обратной связи (V на фиг. 2) подается на полумостовой инвертор 213 в форме, например, сигнала Vad, который передается устройству коммутации с помощью оптрона (не показан на фиг. 3) для изоляции схемы. Регулируемый управляющий сигнал Vad используется для управления рабочей частотой полумостового инвертора посредством управляющих сигналов HGO и LGO посредством управляемого напряжением генератора (VCO), который интегрирован в управляющую интегральную схему полумостового инвертора.
fb
fb
Фиг. 4 показывает схему, способную формировать сигнал V обратной связив соответствии со вторым вариантом осуществления. Упомянутая схема содержит трансформатор, который содержит третью 24 и четвертую 25 обмотки второго варианта осуществления. Четвертая обмотка 25 электрически соединена, например, через последовательное соединение со второй обмоткой 222 первого трансформатора (не показана на фиг. 4, но показана на фиг. 3). Ток протекает в четвертой обмотке 25 в ответ на индуцированный ток во второй обмотке (не показана); тем самым вызывая протекание сигнала обратной связи в третьей обмотке 24. Поскольку этот сигнал является переменным током (AC), используется конфигурация в виде диодного моста, содержащая две диодных пары D1, D2, для выпрямления упомянутого сигнала переменного тока (AC) для создания сигнала напряжения обратной связи после некоторой фильтрации сигнала. Поэтому сигнал напряжения V обратной связи пропорционально соответствует току, текущему во второй обмотке 224 управляемого драйвера, и, следовательно, напряжению, подаваемому на нагрузку.
Фиг. 5 изображает иллюстративную управляющую схему 5 для использования в качестве управляющей схемы 26 во втором варианте осуществления. Управляющая схема 5 содержит линейный усилитель 51, схему 52 низковольтного питания, схему 53 нижнего предела, интерфейс 54 регулировки яркости 1-10 В, схему 56 защиты от перенапряжения, схему 57 верхнего предела и схему 58 сравнения.
in1
in2
in1
in2
in2
in2
in2
fb
ad
ad
Интерфейс 54 регулировки яркости принимает первый (V) и второй (V) входные управляющие сигналы напряжения для передачи их на линейный усилитель 51, тем самым формируя желаемый сигнал для сравнения с сигналом обратной связи. В этой иллюстративной управляющей схеме каждый из входных управляющих сигналов может содержать сигнал напряжения, варьирующийся между 1 и 10 В, предназначенный для управления сигналом, подаваемым пропорционально на выход. В конкретном примере первый вход V является землей, а второй вход V является сигнальной линией с напряжением 1-10 В относительно земли. Для того, чтобы ограничить входные управляющие сигналы и, следовательно, желаемый сигнал величиной максимального и минимального допустимого напряжения, второй вход V подвергается обработке с помощью схемы 51 верхнего предела и схемы 53 нижнего предела для формирования ограниченного управляющего сигнала Vʹ. Схема сравнения 58 принимает ограниченный управляющий сигнал Vʹ и сигнал V обратной связи от схемы обратной связи, воплощенной на фиг. 4. Выполняется сравнение ограниченного управляющего сигнала и сигнала обратной связи по меньшей мере одним операционным усилителем 581 для формирования сигнала V регулировки. Vпередается на оптрон через пару диодов 55.
bias
Для смещения сигнала регулировки, чтобы он был подходящей величины для передачи с использованием упомянутого оптрона (не показан), схема 52 низковольтного питания формирует напряжение V смещения. Защита от перенапряжения применяется к упомянутому напряжению смещения с помощью схемы 56 защиты от перенапряжения для предотвращения чрезмерной нагрузки на диоды или сигнал регулировки.
Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть очевидны специалистам в данной области техники и могут быть ими осуществлены при реализации заявленного изобретения в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественное. Сам по себе тот факт, что некоторые признаки перечислены в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков не может быть использовано с достижением преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения.