CN107439055A - 经由主电源或可再充电电源被供电的负载 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动负载(200)的装置(100)在第一、正常情况下接收输入信号，并且向负载(200)和可再充电电源(300)的串联布置提供第一输出信号，以利用经由输入信号提供的输入功率对负载(200)馈电以及对电源(300)充电。在第二、紧急情况下，转换器(11‑13)将来自电源(300)的电源信号转换为去往负载(200)的第二输出信号，以利用由电源(300)提供的电源功率对负载(200)馈电。转换器(11‑13)可以包括转换器开关(11)、和电感器(12)以及二极管(13)，并且在转换器开关(11)的第一模式下将电感器(12)和电源(300)耦合，以用于经由电源信号对电感器(12)充电。在转换器开关(11)的第二模式下，电感器(12)在被充电之后提供第二输出信号。转换器(11‑13)还可以调节第一输出信号的值。负载开关(21)可以去激活负载(200)，并且电源开关(31)可以旁路电源(300)。

Description

经由主电源或可再充电电源被供电的负载
技术领域
本发明涉及一种用于驱动负载的装置。本发明还涉及一种包括装置的驱动器、一种包括驱动器的设备以及一种包括装置的设备。这样的装置的示例是驱动器的各级。这样的设备的示例是消费品和专业产品。
背景技术
WO 2013/090277A1公开了一种包括耦合到市电主电源(supply)的AC-DC转换器、耦合到电池(可再充电电源)的紧急照明模块和用于驱动LED板(负载)的LED控件的驱动器。LED板在正常情况下经由AC-DC转换器被供电，并且在紧急情况下经由应急照明模块被供电。在正常情况下，应急照明模块可以经由AC-DC转换器被充电。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的装置。本发明的另外的目的是提供一种驱动器和一种设备。
根据第一方面，提供了一种用于驱动负载的装置，该装置包括：
-被配置为在第一情况下接收输入信号的输入，
-被配置为在第一情况下向负载和电源(source)的串联布置提供第一输出信号的输出，其中第一输出信号被配置为利用经由输入信号提供的输入功率对负载馈电以及对电源充电，以及
-被配置为在不同于第一情况的第二情况下将来自电源的电源信号转换为去往负载的第二输出信号的转换器，其中第二输出信号被配置为利用由电源提供的电源功率来对负载馈电。
该装置包括用于在第一情况下接收输入信号的输入，输入信号被配置为提供输入功率。该装置包括用于在第一情况下向负载和(可再充电的)电源的串联布置提供第一输出信号的输出，第一输出信号被配置为利用经由输入信号提供的输入功率来对负载馈电以及对电源充电。该装置包括用于在不同于第一情况的第二情况下将来自电源的电源信号转换为去往负载的第二输出信号的转换器，第二输出信号被配置为利用由电源提供的电源功率对负载馈电。通过引入负载和电源的串联布置，在第一情况下，同一第一输出信号可以被用于对负载供电和对电源充电。通过引入用于将电源信号转换为用于对负载供电的第二输出信号的转换器，在第二情况下，来自电源的电源功率可以被用于对负载供电。作为结果，简单且复杂度低的装置已经被创建用于在两种不同的情况下驱动负载。这是一个很大的技术优势。
WO 2013/090277A1公开了与上述装置相比复杂度增加并且需要更多部件的驱动器。
US 2012/0068601A1公开了一种驱动器，其具有用于对能量存储单元充电的第一转换器，并且具有用于将来自能量存储单元的能量转换为用于负载的功率的第二转换器。与上述装置相比，该驱动器复杂度增加并且需要更多的部件。
输入信号可以是输入电流信号，第一输出信号可以是第一输出电流信号，电源信号可以是电源电流信号，第二输出信号可以是第二输出电流信号，但是不排除其他种类的信号。
定义了装置的实施例，其中第一情况是输入信号可用的正常情况，并且其中第二情况是输入信号不可用的紧急情况。在正常情况下，负载由可能经由另一级耦合到该装置的输入的主电源供电。在紧急情况下，负载由可再充电电源供电。
定义了装置的实施例，其中转换器包括转换器开关和电感器，其中转换器被配置为在转换器开关的第一模式下将电感器和电源耦合，以用于经由电源信号对电感器充电，并且其中电感器被配置为在被充电之后在转换器开关的第二模式下提供第二输出信号。包括转换器开关和电感器的组合的转换器可以例如是升压转换器。转换器开关的第一模式可以例如是导通模式，并且转换器开关的第二模式可以例如是非导通模式。
定义了装置的实施例，其中转换器被配置为调节第一输出信号的值。优选地，转换器不仅用于将电源信号转换为第二输出信号，以用于在第二情况下对负载供电，而且还用于在第一情况下调节第一输出信号的值。第一输出信号的值可以例如是瞬时值和/或平均值。
定义了装置的实施例，其中转换器包括转换器开关，其中转换器开关被配置为在转换器开关的第一模式下旁路串联布置。优选地，通过旁路串联布置来调节第一输出信号的值。转换器开关的第一模式可以例如是导通模式。在转换器开关的第二模式下，诸如例如非导通模式下，串联布置不被旁路。
定义了装置的实施例，其中装置还包括负载开关，其中负载开关被配置为在负载开关的第一模式下去激活负载。优选地，负载可以被激活(接通)和被去激活(断开)。负载开关的第一模式可以例如是导通模式。在负载开关的第二模式下，诸如例如非导通模式下，负载不被去激活。
定义了装置的实施例，其中装置还包括电源开关，其中电源开关被配置为在电源开关的第一模式下旁路电源。优选地，电源可以被旁路，以在第一情况下例如在电源被充分充电的情形下停止充电。电源开关的第一模式可以例如是导通模式。在电源开关的第二模式下，诸如例如非导通模式下，电源不被旁路。
定义了装置的实施例，其中装置还包括控制器，其中控制器被配置为控制转换器的转换器开关、和负载开关以及电源开关中的一个或多个开关。控制器可以控制转换器的转换器开关和/或负载开关和/或电源开关，例如响应于存在于输入处的电压电平或存在于输入两端的电压差的检测，和/或例如响应于检测到存在于电源处的电压电平或存在于电源两端的电压差的检测等等。
定义了装置的实施例，其中输入包括第一输入端子和第二输入端子，其中输出包括被配置为耦合到负载的第一输出端子和第二输出端子、以及被配置为耦合到电源的第三输出端子和第四输出端子，并且其中转换器包括转换器开关、电感器和第一二极管，其中电感器的第一触点耦合到第一输入端子，其中电感器的第二触点耦合到第一二极管的第一触点和转换器开关的第一触点，其中第一二极管的第二触点耦合到第一输出端子，其中转换器开关的第二触点耦合到第四输出端子和第二输入端子，其中第三输出端子耦合到第二二极管的第一触点和第二输出端子，并且其中第二二极管的第二触点耦合到第一输入端子。
定义了装置的实施例，其中装置包括第三二极管和电源开关，其中第二输出端子和第三输出端子经由第三二极管彼此耦合，其中第三二极管的第一触点耦合到电源开关的第一触点和第二输出端子，其中电源开关的第二触点耦合到第二输入端子，并且其中第三二极管的第二触点耦合到第三输出端子。电源开关可以被引入以用于旁路电源，以在第一情况下例如在电源充分充电的情形下停止充电。
定义了装置的实施例，其中装置包括负载开关，其中负载开关耦合到第一输出端子和第二输出端子。负载开关可以被引入以用于激活(接通)和去激活(断开)负载。
定义了装置的实施例，其中装置包括耦合到第一输入端子和第二输入端子的输入电容器和/或耦合到第一输出端子和第二输出端子的负载电容器和/或耦合到第三输出端子和第四输出端子的电源电容器。输入电容器、负载电容器和电源电容器每个可以具有能量存储功能和/或滤波功能。
根据第二方面，提供了一种驱动器，其包括如上所定义的装置，并且还包括第一级，其中第一级被配置为将主电源信号转换为用于该装置的输入信号，并且其中该装置被配置为形成驱动器的第二级。主电源信号可以源自于诸如市电主电源的主电源。
根据第三方面，提供了一种设备，其包括如上所述的驱动器，并且还包括负载和电源中的一个或多个。
根据第四方面，提供了一种设备，其包括如上所述的装置，并且还包括负载和电源中的一个或多个。
负载可以包括例如光电路，诸如例如包括任何种类和任何组合的一个或多个发光二极管的发光二极管电路。
驱动器和装置的实施例对应于装置的实施例。并且装置的实施例(的多个部分)可以与装置的其他实施例(的多个部分)组合。
基本思想是，在第一情况下，第一输出信号被提供给负载和电源的串联布置以用于正常供电目的和充电目的，并且在第二情况下，来自电源的电源信号被转换为去往负载的第二输出信号以用于紧急供电目的。
提供改进的装置的问题已经被有利地解决了，因为该装置简单且复杂度低并且需要相对较少的部件。另外的优点在于，这样的装置可以容易地给出改进的鲁棒性和改进的故障安全性。
根据下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是明显的，并且将参考这些实施例对本发明的这些和其他方面进行阐明。
附图说明
在图中：
图1示出了装置的一般实施例，
图2示出了装置的更具体的实施例，
图3示出了在第一情况下的电流流动，
图4示出了在第二情况的第一部分中的电流流动，
图5示出了在第二情况的第二部分中的电流流动，以及
图6示出了驱动器和设备。
具体实施方式
在图1中，示出了装置的一般实施例。装置100包括耦合到电感器12的第一触点和二极管14的阴极的第一输入端子1。电感器12的第二触点耦合到二极管13的阳极和转换器开关11的第一触点。二极管13的阴极耦合到第一输出端子3。第一输出端子3耦合到负载200的第一端子，诸如例如光电路。第二输出端子4耦合到负载200的第二端子。第三输出端子5耦合到诸如可再充电电池的可再充电电源300的第一(正)端子。第四输出端子6耦合到电源300的第二(负)端子。转换器开关11的第二触点耦合到第四输出端子6和第二输入端子2。第二输出端子和第三输出端子4、5彼此耦合，使得负载200和电源300形成串联布置。第三输出端子5还耦合到二极管14的阳极。
在图2中，示出了装置的更具体的实施例。该更具体的实施例与图1所示的一般实施例的不同之处在于，装置100还包括二极管15、负载开关21、电源开关31和控制器10。二极管15的阳极耦合到第二输出端子4，并且二极管15的阴极耦合到第三输出端子5，使得负载200和电源300仍然形成串联布置。装置100还包括耦合到第一输出端子和第二输出端子3、4的负载开关21以及耦合到二极管15的阳极和第二输入端子2的电源开关31。装置100还包括用于控制转换器开关11和电源开关31的控制器10。负载开关21可以由控制器10控制，或者可以备选地以其他方式控制，诸如例如由手控制。
装置100还可以包括耦合到第一输入端子和第二输入端子1、2的输入电容器12，以及耦合到第一输出端子和第二输出端子3、4的负载电容器22，以及耦合到第三输出端子和第四输出端子5、6的电源电容器32。
装置100如下驱动负载200。在第一情况下，诸如例如正常情况下，经由输入1、2，输入信号被接收。在此第一情况下，经由输出3-6，第一输出信号被提供给负载200和电源300的串联布置。该第一输出信号被配置为利用经由输入信号提供的输入功率对负载200馈电以及对电源300充电。在诸如例如紧急情况的第二情况下，包括转换器开关11、电感器12和二极管13的转换器11-13将来自电源300的电源信号转换为去往负载200的第二输出信号。此第二输出信号被配置为利用由电源300提供的电源功率来对负载200馈电。
此外，转换器11-13可以被配置为在转换器开关11的第一模式下，诸如例如转换器开关11的导通模式下，耦合电感器12和电源300以用于经由来自电源300的电源信号对电感器12充电。电感器12可以被配置为在转换器开关11的第二模式下，诸如例如转换器开关11的非导通模式下，在被充电之后，向负载200提供第二输出信号。
此外，优选地，转换器11-13还可以被配置为调节第一输出信号的值。此外，转换器开关11可以被配置为在转换器开关11的第一模式下，诸如例如转换器开关11的导通模式下，旁路串联布置。
负载开关21可以被配置为在负载开关21的第一模式下，诸如例如负载开关21的导通模式下，去激活负载200。电源开关31可以被配置在电源开关31的第一模式下，诸如例如电源开关31的导通模式下，旁路电源300。控制器10可以被配置为控制转换器开关11和负载开关21和电源开关31中的一个或多个。
将考虑图3到图5来更详细地说明第一、正常情况和第二、紧急情况下的负载200的驱动。
在图3中，示出了针对第一情况的电流流动。转换器开关11处于第二、非导通模式。诸如输入电流信号的输入信号在第一输入端子1处进入装置100，通过电感器12和二极管13，成为第一输出端子3处的第一输出信号，诸如第一输出电流信号，通过负载200、第二输出端子和第三输出端子4、5、电源300，并且在第四输出端子6处进入装置100，并且在第二输入端子2处离开装置100。这样，负载200被供电，并且同时电源300被充电。由于第一输出电流信号从正极端子到负极端子流过电源300这一事实，电源300被充电。
通过将转换器开关11以交替方式带入第一、导通模式和第二、非导通模式，负载200和电源300的串联布置以交替方式被旁路和不被旁路。这样，在第一情况下，可以调节流过负载200和电源300的第一输出电流信号的值，例如用于功率调节目的，诸如例如在负载200包括光电路的情况下的调光目的。因此，在第一情况下，转换器11-13可以一直被去激活，并且转换器11-13可以被接通和断开，以通过选择开关占空比来调节第一输出电流信号的值。
在图4中，示出了第二情况的第一部分的电流流动。在第二情况(市电主电源故障)下，不存在诸如输入电流信号的输入信号。在第二情况的第一部分中，转换器开关11处于第一、导通模式，由此电源300在先前的第一情况下已经被充电。作为结果，诸如电源电流信号的电源信号从电源300通过二极管14、电感器12和转换器开关11流回到电源300。由此，电感器12被充电并且电源300被放电。由于电源电流信号从负极端子到正极端子流过电源300这一事实，电源300被放电。
在图5中，示出了在第二情况的第二部分中的电流流动。再次，在第二情况(市电主电源故障)下，不存在诸如输入电流信号的输入信号。在第二情况的第二部分中，转换器开关11处于第二、非导通模式，并且电感器12在先前的第二情况的第一部分中已经被充电。作为结果，诸如电感器电流信号的电感信号从电感器12到二极管13流到，成为第一输出端子3处的诸如第二电流输出信号的第二输出信号，并且通过负载200和二极管14流回到电感器12。由此，负载200被供电并且电感器12被放电。
因此，通过在第二情况下接通和断开转换器开关11，电感器12通过电源300被充电，并且充电后的电感器12对负载200供电。另外，有利地，通过在第一情况下接通和断开转换器开关11，去往负载200和电源300的串联布置的功率量被调节。
控制器10可以控制转换器开关11和/或负载开关21和/或电源开关31。转换器开关11和/或电源开关31的控制可以例如响应于存在于第一输入端子1处的电压电平或存在于第一输入端子和第二输入端子1、2之间的电压差的检测来执行，和/或例如响应于存在于第三输出端子5处的电压电平或存在于第三和第四输出端子5、6之间的电压差的检测等等来执行。
在图6中，示出了驱动器和设备。驱动器500可以包括第一级400，第一级400包括耦合到诸如市电主电源的主电源的输入，用于从电源接收电源信号。第一级400包括耦合到装置100的输入1、2的输出，装置100在这种情况下形成驱动器500的第二级。设备600可以包括驱动器500，并且可以包括负载200和电源300中的一个或多个。备选地，设备600可以包括装置100，并且可以包括负载200和电源300中的一个或多个。负载200和电源300的串联布置耦合到装置100的输出3-6。
第一级400可以优选地生成具有基本恒定值的输出电流信号。在该情况下，进入装置100的输入信号将是具有基本恒定值的输入电流信号，由此第一级400可以设置有输出电容器，和/或由此装置100可以设置有输入电容器12，如图2所示，以使得输入电流信号的波动成为可能。
每个开关11、21、31可以通过任何种类和任何组合的一个或多个晶体管来实现，或者通过任何其他种类的开关来实现。每个开关11、21、31可以设置有电流限制功能，或者可以与限流元件组合。每个二极管可以由基本上示出与二极管相同的导通和非导通模式的开关代替。因此，二极管可以包括真实二极管、或晶体管的一部分、或示出与二极管类似的操作的开关。第一元件和第二元件可以经由第三元件间接地耦合，并且可以直接耦合而在其间没有第三元件。
总之，用于驱动负载200的装置100在第一、正常情况下接收输入信号，并且向负载200和可再充电电源300的串联布置提供第一输出信号，以利用经由输入信号提供的输入功率对负载200馈电以及对电源300充电。在第二、紧急情况下，转换器11-13将来自电源300的电源信号转换为去往负载200的第二输出信号，以利用由电源300提供的电源功率对负载200馈电。转换器11-13可以包括转换器开关11和电感器12和二极管13，并且在转换器开关11的第一模式下，将电感器12和电源300耦合，用于经由电源信号对电感器12充电。在转换器开关11的第二模式下，电感器12在被充电之后提供第二输出信号。转换器11-13还可以调节第一输出信号的值。负载开关21可以去激活负载200，并且电源开关31可以旁路电源300。
虽然已经在附图和前面的描述中详细地示出和描述了本发明，但是这样的说明和描述将被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词并不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实并非指示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围进行限制。

Claims (15)

1.一种用于驱动负载(200)的装置(100)，所述装置(100)包括：
-输入(1，2)，被配置为在第一情况下接收输入信号，
-输出(3-6)，被配置为在所述第一情况下向所述负载(200)和电源(300)的串联布置提供第一输出信号，其中所述第一输出信号被配置为利用经由所述输入信号提供的输入功率对所述负载(200)馈电以及对所述电源(300)充电，以及
-转换器(11-13)，被配置为在不同于所述第一情况的第二情况下将来自所述电源(300)的电源信号转换为去往所述负载(200)的第二输出信号，其中所述第二输出信号被配置为利用由所述电源(300)提供的电源功率来对所述负载(200)馈电。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述第一情况是其中所述输入信号可用的正常情况，并且其中所述第二情况是其中所述输入信号不可用的紧急情况。
3.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述转换器(11-13)包括转换器开关(11)和电感器(12)，其中所述转换器(11-13)被配置为在所述转换器开关(11)的第一模式下将所述电感器(12)和所述电源(300)耦合以用于经由所述电源信号对所述电感器(12)充电，并且其中所述电感器(12)被配置为在被充电之后在所述转换器开关(11)的第二模式下提供所述第二输出信号。
4.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述转换器(11-13)被配置为调节所述第一输出信号的值。
5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中所述转换器(11-13)包括转换器开关(11)，其中所述转换器开关(11)被配置为在所述转换器开关(11)的第一模式下旁路所述串联布置。
6.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述装置(100)还包括负载开关(21)，其中所述负载开关(21)被配置为在所述负载开关(21)的第一模式下去激活所述负载(200)。
7.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述装置(100)还包括电源开关(31)，其中所述电源开关(31)被配置为在所述电源开关(31)的第一模式下旁路所述电源(300)。
8.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述装置(100)还包括控制器(10)，其中所述控制器(10)被配置为控制所述转换器(11-13)的转换器开关(11)、和负载开关(21)以及电源开关(31)中的一个或多个开关。
9.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述输入(1，2)包括第一输入端子和第二输入端子(1，2)，其中所述输出(3-6)包括被配置为耦合到所述负载(200)的第一输出端子和第二输出端子(3，4)以及被配置为耦合到所述电源(300)的第三输出端子和第四输出端子(5，6)，并且其中所述转换器(11-13)包括转换器开关(11)、电感器(12)和第一二极管(13)，其中所述电感器(12)的第一触点耦合到所述第一输入端子(1)，其中所述电感器(12)的第二触点耦合到所述第一二极管(13)的第一触点和所述转换器开关(11)的第一触点，其中所述第一二极管(13)的第二触点耦合到所述第一输出端子(3)，其中所述转换器开关(11)的第二触点耦合到所述第四输出端子(6)和所述第二输入端子(2)，其中所述第三输出端子(5)耦合到第二二极管(14)的第一触点和所述第二输出端子(4)，并且其中所述第二二极管(14)的第二触点耦合到所述第一输入端子(1)。
10.根据权利要求9所述的装置(100)，其中所述装置(100)包括第三二极管(15)和电源开关(31)，其中所述第二输出端子和所述第三输出端子(4，5)经由所述第三二极管(15)彼此耦合，其中所述第三二极管(15)的第一触点耦合到所述电源开关(31)的第一触点和所述第二输出端子(4)，其中所述电源开关(31)的第二触点耦合到所述第二输入端子(2)，并且其中所述第三二极管(15)的第二触点耦合到所述第三输出端子(5)。
11.根据权利要求9所述的装置(100)，其中所述装置(100)包括负载开关(21)，其中所述负载开关(21)耦合到所述第一输出端子和所述第二输出端子(3，4)。
12.根据权利要求9所述的装置(100)，其中所述装置(100)包括耦合到所述第一输入端子和所述第二输入端子(1，2)的输入电容器(12)、和/或耦合到所述第一输出端子和所述第二输出端子(3，4)的负载电容器(22)、和/或耦合到所述第三输出端子和所述第四输出端子(5，6)的电源电容器(32)。
13.一种驱动器(500)，包括根据权利要求1所述的装置(100)并且还包括第一级(400)，其中所述第一级(400)被配置为将主电源信号转换为用于所述装置(100)的所述输入信号，并且其中所述装置(100)被配置为形成所述驱动器(500)的第二级。
14.一种包括根据权利要求13所述的驱动器(500)并且还包括所述负载(200)和所述电源(300)中的一项或多项的设备(600)。
15.一种包括根据权利要求1所述的装置(100)并且还包括所述负载(200)和所述电源(300)中的一项或多项的设备(600)。
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