Способ и устройство для ограничения положительного и отрицательного выбросов тока в формирователе сигнала питания освещения

Способ и устройство для ограничения положительного и отрицательного выбросов тока в формирователе сигнала питания освещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к формирователям сигнала питания для осветительных устройств. В частности различные способы и устройство изобретения, раскрытые здесь, относятся к ограничению положительного и отрицательного выбросов тока в формирователе сигнала питания освещения во время включения, выключения или в условиях падения напряжения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Цифровые технологии освещения, то есть освещения на основе полупроводниковых источников света, таких как светоизлучающие диоды (СИД), предлагают эффективную альтернативу традиционным флуоресцентным, HID и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды светодиодов включают в себя высокую эффективность преобразования энергии и высокую оптическую эффективность, долговечность, более низкие эксплуатационные расходы и многое другое. Последние достижения в светодиодных технологиях обеспечили эффективные и надежные полноспектральные источники освещения, которые позволяют осуществить множество световых эффектов во многих применениях. В различных условиях, таких как запуск, падение напряжения в электросети или выключение, выходной ток в формирователе сигнала питания СИД может иметь положительный выброс, приводящий к мерцанию или вспышке светодиода(ов) и потенциальному выходу из строя светодиода из-за чрезмерного тока. Это может иметь место из-за отсутствия управления синхронизацией источников питания (для интегральных схем (ИС) каскада питания) и ИС опорных сигналов и может также иметь место из-за начальных условий регулирующих ИС и т.д. формирователя сигнала питания СИД. В традиционных формирователях сигнала питания СИД опорное значение тока имеет или фиксированное значение или попросту управляется интерфейсом регулировки яркости. При пуске выходной ток формирователя сигнала питания равен нулю. Из-за большой ошибки между выходным током формирователя сигнала питания и текущим опорным сигналом обеспечивается большой сигнал обратной связи. Когда формирователь сигнала питания резко реагирует на такой очень большой сигнал обратной связи, выходной ток формирователя сигнала питания растет с большой скоростью. Это может привести к положительному выбросу выходного тока формирователя сигнала питания, в результате чего светодиод вспыхивает и мерцает. Кроме того, в зависимости от начальных условий входных сигналов регулирующей ИС формирователь сигнала питания может запуститься с большим выходным током.

Таким образом, существует потребность в области техники в управлении источниками питания различных ИС каскада питания и управлении опорными значениями и/или начальными условиями схем управления с обратной связью формирователя сигнала питания СИД.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие относится к способам и устройству изобретения для ограничения положительного и отрицательного выбросов тока в формирователе сигнала питания освещения.

В целом в одном аспекте формирователь сигнала питания освещения включает в себя формирователь сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью преобразовывать входной сигнал от источника питания-электросети в выходной сигнал стороны первичного контура; формирователь сигнала стороны вторичного контура, связанный с формирователем сигнала стороны первичного контура и выполненный с возможностью выпрямлять и фильтровать выходной сигнал стороны первичного контура для подачи выходного тока формирователя сигнала питания для возбуждения осветительной нагрузки; и микроконтроллер, выполненный с возможностью управлять формирователем сигнала питания освещения так, что формирователю сигнала стороны вторичного контура подается питание, а формирователь сигнала стороны первичного контура находится в незапитанном состоянии в течение периода плавного пуска, а после периода плавного пуска формирователь сигнала стороны вторичного контура устанавливается в состояние низкого уровня, когда питание подано, и после этого устанавливается в состояние так, что выходной ток формирователя сигнала питания из формирователя сигнала стороны вторичного контура увеличивает световыход осветительной нагрузки от начального уровня яркости до номинального уровня яркости без мерцания.

В другом аспекте формирователь сигнала питания освещения включает в себя формирователь сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью преобразовывать входной сигнал от источника питания-электросети в выходной сигнал стороны первичного контура; формирователь сигнала стороны вторичного контура, связанный с формирователем сигнала стороны первичного контура и выполненный с возможностью выпрямлять и фильтровать выходной сигнал стороны первичного контура для подачи выходного тока формирователя сигнала питания для возбуждения осветительной нагрузки, причем формирователь сигнала стороны вторичного контура подает сигнал обратной связи для формирователя сигнала стороны первичного контура в ответ на сигнал плавного пуска и опорный сигнал тока; и микроконтроллер, выполненный с возможностью подавать сигнал плавного пуска и опорный сигнал тока в ответ на входной сигнал регулировки яркости, указывающий желаемый уровень осветительной нагрузки, формирователь сигнала стороны первичного контура выполнен с возможностью быть выключенным, когда сигнал плавного пуска включен, и после того, как сигнал плавного пуска выключается, устанавливается, в ответ на сигнал обратной связи, в состояние низкого выходного уровня и после этого в начальное состояние на основании опорного сигнала тока.

В еще одном аспекте формирователь сигнала питания освещения включает в себя формирователь сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью преобразовывать входной сигнал от источника питания-электросети в выходной сигнал стороны первичного контура; формирователь сигнала стороны вторичного контура, связанный с формирователем сигнала стороны первичного контура и выполненный с возможностью выпрямлять и фильтровать выходной ток стороны первичного контура для подачи выходного тока формирователя сигнала питания для возбуждения осветительной нагрузки, причем формирователь сигнала стороны вторичного контура подает сигнал обратной связи для формирователя сигнала стороны первичного контура в ответ на сигнал плавного запуска и опорный сигнал тока; источник питания формирователя сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью обеспечивать первое рабочее напряжение для формирователя сигнала стороны первичного контура; и источник питания формирователя сигнала стороны вторичного контура, выполненный с возможностью обеспечивать второе рабочее напряжение для формирователя сигнала стороны вторичного контура, причем источник питания формирователя сигнала стороны вторичного контура включает в себя микроконтроллер, выполненный с возможностью подавать сигнал плавного пуска и опорный сигнал тока формирователю сигнала стороны вторичного контура, формирователь сигнала стороны первичного контура выполнен с возможностью отключаться от второго рабочего напряжения, когда сигнал плавного пуска включается, и после того, как сигнал плавного пуска выключается, устанавливается, в ответ на сигнал обратной связи, в состояние низкого уровня и после этого в начальное состояние на основании опорного сигнала тока.

В еще одном аспекте обеспечен способ устранения мерцания источника света, который включает в себя преобразование входного сигнала от источника питания-электросети в выходной сигнал стороны первичного контура в каскаде формирователя сигнала стороны первичного контура; выпрямление и фильтрацию выходного сигнала стороны первичного контура для обеспечения выходного тока формирователя сигнала питания для возбуждения источника света; и обеспечение управление так, что каскаду формирователя сигнала стороны вторичного контура не подается питание, а каскад формирователя сигнала стороны первичного контура находится в незапитанном состоянии в течение периода плавного пуска, а после периода плавного пуска каскад формирователя сигнала стороны вторичного контура устанавливается в состояние низкого уровня, когда питание подано, и после этого устанавливается в состояние так, что выходной ток формирователя сигнала питания каскада формирователя сигнала стороны вторичного контура увеличивает световыход источника света от начального уровня яркости до номинального уровня яркости без мерцания.

В другом аспекте формирователь сигнала питания освещения включает в себя формирователь сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью преобразовывать входной сигнал от источника питания-электросети в выходной сигнал стороны первичного контура; формирователь сигнала стороны вторичного контура, связанный с формирователем сигнала стороны первичного контура и выполненный с возможностью выпрямлять и фильтровать выходной ток стороны первичного контура для обеспечения выходного тока формирователя сигнала питания для возбуждения осветительной нагрузки, причем формирователь сигнала стороны вторичного контура подает сигнал обратной связи для формирователя сигнала стороны первичного контура в ответ на сигнал плавного пуска; источник питания формирователя сигнала стороны первичного контура, выполненный с возможностью обеспечивать первое рабочее напряжение для формирователя сигнала стороны первичного контура; и источник питания формирователя сигнала стороны вторичного контура, выполненный с возможностью обеспечивать второе рабочее напряжение для формирователя сигнала стороны вторичного контура, причем источник питания формирователя сигнала стороны вторичного контура включает в себя микроконтроллер, выполненный с возможностью подавать сигнал плавного пуска формирователю сигнала стороны вторичного контура, при этом во время выключения формирователя сигнала питания освещения формирователь сигнала стороны первичного контура выполнен с возможностью отключаться от второго рабочего напряжения, а сигнал обратной связи устанавливается в состояние низкого уровня в ответ на сигнал плавного пуска.

В данном описании в целях настоящего раскрытия термин "светодиод (СИД)" следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип устройства на основе инжекции носителей заряда/p-n-перехода, которое способно генерировать излучение в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин светодиод включает в себя, но не ограничивается только этим, различные структуры на основе полупроводников, которые излучают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светодиоды (OLED), электролюминесцентные ленты и т.п. В частности, термин светодиод относится к светодиодам всех типов (в том числе полупроводниковым и органическим светодиодам), которые могут быть выполнены с возможностью генерировать излучение в одном или более инфракрасном спектре, ультрафиолетовом спектре и различных частях видимого участка спектра (как правило, включающем в себя длины волн излучения приблизительно от 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но не ограничены только этим, различные типы светодиодов инфракрасного излучения, светодиодов ультрафиолетового излучения, светодиодов красного свечения, светодиодов синего свечения, светодиодов зеленого свечения, светодиодов желтого свечения, светодиодов янтарного свечения, светодиодов оранжевого свечения и светодиодов белого свечения (обсуждаемых дополнительно ниже). Кроме того, следует понимать, что светодиоды могут быть выполнены с возможностью и/или управляться для генерации излучения, имеющего различные ширины полос частот (например, полные ширины на половине максимума или FWHM) для данного спектра (например, узкую полосу частот, широкую полосу частот) и множество доминирующих длин волны в пределах данной общей цветовой классификации.

Например, один вариант осуществления светодиода, выполненного с возможностью генерировать по существу белый свет (например, светодиод белого свечения), может включать в себя ряд кристаллов, которые соответственно излучают различные спектры электролюминесценции, которые в сочетании смешиваются для формирования практически белого света. В другом варианте осуществления СИД белого света может быть связан с материалом люминофора, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в другой второй спектр. В одном примере этого варианта осуществления электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и узкую ширину спектра, "накачивает" материал люминофора, который, в свою очередь, излучает более длинноволновое излучение, имеющее несколько более широкий спектр.

Следует также понимать, что термин светодиод не ограничивает физический и/или электрический тип светодиодного блока. Например, как обсуждалось выше, светодиод может означать одно светоизлучающее устройство, имеющее множество кристаллов, которые выполнены с возможностью соответственно излучать различные спектры излучения (например, которые могут быть или не быть индивидуально управляемыми). Кроме того, светодиод может быть связан с люминофором, который рассматривается как неотъемлемая часть светодиода (например, некоторых типов белых светодиодов). В общем, термин светодиод может относиться к светодиодам в корпусе, светодиодам без корпуса, светодиодам поверхностного монтажа, светодиодам бескорпусного монтажа кристалла на плате, светодиодам T-корпусного монтажа, радиально-корпусным светодиодам, светодиодам в рассеивающем мощность корпусе, светодиодам, включающим в себя некоторые типы корпуса и/или оптическое элементы (например, рассеивающие линзы), и т.п.

Термин "источник света" следует понимать как относящийся к любому одному или более из источников излучения, включающих в себя (но ими не ограниченных) такие источники излучения, как источники на основе светодиодов (включающие в себя, как было определено выше, один или более светодиодов), источники на основе ламп накаливания (лампы с нитью накаливания, галогеновые лампы), флуоресцентные источники, фосфоресцентные источники, высокоинтенсивные разрядные источники (например, лампы на основе паров натрия, ртути, металлогалогенидные лампы), лазеры, другие типы электролюминесцентных источников, пиролюминесцентные источники (например, на основе пламени), газолюминесцентные источники (например, источники типа газокалильная сетка, угольные дуговые источники), фотолюминесцентные источники (например, газоразрядные источники), катодолюминесцентные источники, использующие электронное насыщение, гальванолюминесцентные источники, кристаллолюминесцентные источники, кинолюминесцентные источники, триболюминесцентные источники, сонолюминесцентные источники, радиолюминесцентные источники и люминесцентные полимеры.

Термин "осветительный прибор" здесь означает исполнение или размещение одного или более блоков освещения в конкретном формфакторе, сборке или корпусе. Термин «блок освещения» используется здесь для обозначения устройства, включающего в себя один или более источников света одного или различного типов. У данного блока освещения может быть любое из множества конструкций крепления для источника(ов) света, конструкций и формы корпуса/кожуха и/или конфигурации электрических и механических соединений. Кроме того, данный блок освещения необязательно может быть связан (например, включать в себя, быть соединенным и/или объединенным в одном корпусе) c различными другими составляющими (например, схемой управления), относящимися к работе источника(ов) света. "Блок освещения на основе светодиодов" означает блок освещения, который включает в себя один или более источников света на основе светодиодов, как обсуждалось выше, взятых отдельно или в комбинации с другими, несветодиодными источниками света. "Многоканальный" блок освещения означает светодиодный или несветодиодный блок освещения, который включает в себя по меньшей мере два света, выполненные с возможностью соответственно генерировать различные спектры излучения, при этом спектр каждого различного источника может упоминаться как "канал" многоканального блока освещения.

Термин "контроллер" используется здесь, как правило, для описания различных устройств, относящихся к работе одного или более источников света. Контроллер может быть реализован множеством способов (например, с помощью специализированных аппаратных средств) для выполнения различных функций, обсуждаемых здесь. "Процессор" является одним из примеров контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут быть запрограммированы с помощью программного обеспечения (например, микрокода) выполнять различные функции, обсуждаемые здесь. Контроллер может быть реализован с или без использования процессора, а также может быть реализован как комбинация специализированных аппаратных средств для выполнения некоторых функций и процессор (например, один или более запрограммированных микропроцессоров и связанных с ними схем) для выполнения других функций. Примеры компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах воплощения настоящего раскрытия, включают в себя, но этим не ограничиваются, обычные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые матрицы логических элементов (FPGA).

В различных вариантах осуществления процессор или контроллер могут быть связаны с одним или более носителями данных (обычно называемыми здесь "памятью", например энергозависимой и энергонезависимой компьютерной памятью, такой как RAM, PROM, EPROM и EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых вариантах осуществления носители данных могут быть закодированы одной или более программами, которые при выполнении на одном или более процессорах и/или контроллерах выполняют по меньшей мере некоторые из функций, обсуждаемых здесь. Различные носители данных могут быть фиксированы в процессоре или контроллере или могут быть мобильными, так что одна или более программ, сохраненных на них, могут быть загружены в процессор или контроллер для реализации различных аспектов настоящего изобретения, обсуждаемого здесь. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются здесь в общем смысле для обозначения любого типа машинного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может использоваться для программирования одного или более процессоров или контроллеров.

Следует отметить, что все комбинации вышеизложенных концепций и дополнительных концепций, обсуждаемых более подробно ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимоисключающими), задуманы как части конструктивного исполнения в соответствии с раскрываемой здесь сущностью настоящего изобретения. В частности, все следующие в конце данного документа указанные в пунктах формулы изобретения комбинации отличительных признаков также являются частью сущности изложенного здесь изобретения. Наконец, следует отметить, что используемая здесь в определенном значении терминология, которая может встречаться и в любом документе, указанном здесь в качестве ссылки, должна толковаться в соответствии со значением, наиболее соответствующим конкретной изложенной здесь концепции изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах одинаковые ссылочные позиции, как правило, относятся к одним и тем же частям на различных чертежах. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент, как правило, делается на иллюстрации принципов изобретения.

Фиг. 1 изображает блок-схему формирователя сигнала питания СИД в соответствии с типичным вариантом воплощения.

Фиг. 2 изображает блок-схему формирователя сигнала питания СИД в соответствии с более подробным типичным вариантом воплощения.

Фиг. 3 изображает входной сигнал от электросети в формирователь сигнала питания СИД на фиг. 2.

Фиг. 4 изображает выходной сигнал схемы фильтра EMI и выпрямителя формирователя сигнала питания СИД, показанного на фиг. 3.

Фиг. 5 изображает выходной сигнал повышающей схемы PFC формирователя сигнала питания СИД, показанного на фиг. 2.

Фиг. 6 изображает выходной сигнал полумостового преобразователя с ШИМ формирователя сигнала питания СИД, показанного на фиг. 2.

Фиг. 7 изображает выходной сигнал формирователя сигнала питания СИД от выходной схемы выпрямителя и фильтра формирователя сигнала питания СИД, показанного на фиг. 2.

Фиг. 8 изображает блок-схему схемы управления выходным током, показанной на фиг. 2.

Фиг. 9 изображает сигналы во время управляемой последовательности пуска в соответствии с типичным вариантом воплощения.

Фиг. 10 изображает схему последовательности операций, объясняющую работу управляемой последовательности пуска в соответствии с фиг. 9.

Фиг. 11 изображает последовательность сигналов во время условий "падения напряжения" в соответствии с типичным вариантом воплощения.

Фиг. 12 изображает управляемую последовательность сигналов для выключения формирователя сигнала питания СИД в соответствии с типичным вариантом воплощения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг. 1 в одном варианте воплощения изображена блок-схема формирователя 100 сигнала питания СИД. Входное напряжение электросети (электросеть) 101 соединено со стороной первичного контура 120 формирователя 100 сигнала питания СИД. Сторона первичного контура 120 формирователя 100 сигнала питания СИД соединена с первичной обмоткой разделительного трансформатора 102. Вторичная обмотка разделительного трансформатора 102 соединена со стороной вторичного контура 130 формирователя 100 сигнала питания СИД. Источник 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура соединен со стороной первичного контура 120 и обеспечивает регулируемое напряжение «первичный_ИП» (источник питания) интегральным схемам (ИС) и другим периферийным схемам стороны первичного контура 120 через переключатель 104. Источник 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура соединен с напряжением V_bus на шине в пределах стороны первичного контура 120, как будет описано ниже. Источник 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура также соединен с первичной обмоткой разделительного трансформатора 103. Источник 150 питания формирователя сигнала стороны вторичного контура соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора 103. Источник 150 питания формирователя сигнала стороны вторичного контура обеспечивает регулируемое напряжение «вторичный_ИП» (источник питания). Источник 150 питания формирователя сигнала стороны вторичного контура также обеспечивает питание для микропроцессора (показанного на фиг. 2) и его периферийных схем. Микропроцессор обеспечивает опорный сигнал тока и сигнал плавного пуска для ИС и других периферийных схем стороны вторичного контура 130. Сигнал управления переключателем оптически передается от микропроцессора стороне первичного контура формирователя 100 сигнала питания СИД через оптрон 107 для выборочного отключения переключателя 104, чтобы таким образом отключить рабочее напряжение, подаваемое стороне первичного контура 120 от источника 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура. Сигнал обратной связи подается от стороны вторичного контура 130 для стороны первичного контура 120 через оптрон 108. Кроме того, обеспечивается выходной сигнал стороны вторичного контура 130 для осветительной нагрузки 106 формирователя сигнала, которая может включать в себя один или более светодиодов или которая может быть светодиодным модулем, включающим в себя множество светодиодов, соединенных вместе, например, последовательно.

На фиг. 2 изображен более подробный вариант воплощения формирователя 100 сигнала питания СИД. Сеть 101 обеспечивают синусоидальный входной сигнал переменного тока, такой как изображен на фиг. 3, на входную схему 122 фильтра электромагнитных помех (EMI) и выпрямителя на стороне первичного контура 120 формирователя 100 сигнала питания СИД. Входной сигнал, изображенный на фиг. 3, имеет напряжения Vin и соответствующий ток Iin. Схема 122 фильтра EMI и выпрямителя может состоять из сети конденсаторов и индукторов или подобных схем, которые ограничивают высокочастотные составляющие, присутствующие во входном сигнале, для обеспечения ограниченного входного сигнала. Каскад выпрямителя схемы 122 фильтра EMI и выпрямителя преобразует ограниченный входной сигнал в выпрямленную синусоидальную форму волны, как изображено на фиг. 4. Выходной сигнал схемы 122 фильтра EMI и выпрямителя подается на повышающую схему 124 коррекции коэффициента мощности (PFC). Повышающая схема 124 PFC преобразует выпрямленную синусоидальную форму волны, обеспеченную схемой 122 фильтра EMI и выпрямителя, в фиксированное, регулируемое постоянное напряжение, такое как изображено на фиг. 5. Повышающая схема 124 PFC обеспечивает синфазность тока Ir, текущего из каскада выпрямителя схемы 122 фильтра EMI и выпрямителя, с напряжением Vr, чтобы, соответственно, обеспечить функционирование формирователя 100 сигнала питания СИД с близким к единице коэффициентом мощности. Схема 125 управления повышением управляет полупроводниковыми переключателями в повышающей схеме 124 PFC для обеспечения этих указанных выше функций. Схема 125 управления повышением может состоять из одной или более ИС и их периферийных пассивных компонентов, которые измеряют выходное напряжение шины, напряжение на выходе выпрямителя и ток, текущий в повышающей схеме 124 PFC, и которые управляют полупроводниковыми переключателями в повышающей схеме 124 PFC, так что напряжение на шине регулируют до некоторого заранее заданного требуемого уровня, а ток Ir является синфазным с напряжением Vr.

Полумостовой преобразователь 126 с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) преобразует регулируемое постоянное напряжение, обеспеченное как выходной сигнал от повышающей схемы 124 PFC, в высокочастотный пульсирующий сигнал, такой как изображено на фиг. 6. Изображенный высокочастотный пульсирующий сигнал имеет напряжения Vpri и соответствующий ток Ipri. Ширина импульсов задается управляющим сигналом стороны первичного контура, выведенным из полумостовой управляющей схемы 127 ШИМ (полумостовой контроллер) в ответ на сигнал обратной связи, подаваемый от схемы 134 управления выходным током на стороне вторичного контура 130 через оптрон 108. Вывод управляющего сигнала стороны первичного контура из полумостовой управляющей схемы 127 ШИМ управляет временем включения/выключения переключателей в полумостовом преобразователе 126 с ШИМ. Полумостовой преобразователь 126 с ШИМ может состоять из двух переключателей. Время, в течение которого переключатели включены (или выключены), определяет длительность импульса высокочастотного пульсирующего сигнала, показанного на фиг. 6. Включение (или выключение) переключателей управляется полумостовой управляющей схемой 127 ШИМ, которая может также быть реализована с использованием ИС, на основании обратной связи со стороны вторичного контура через оптрон 108. Оптрон 108 обеспечивает электрическую изоляцию между сторонами первичного и вторичного контуров и в значительной степени предотвращает повреждение компонентов или передачу искажений стороне вторичного контура 130 высокими напряжениями или быстро изменяющимся напряжением. Высокочастотный пульсирующий сигнал от полумостового преобразователя 126 с ШИМ соединен с первичной обмоткой разделительного трансформатора 102. Переключатель 104, изображенный на фиг. 2, встроен в сторону первичного контура 120, но может в равной степени быть расположен вне стороны первичного контура 120, как показано на фиг. 1.

Вторичная обмотка разделительного трансформатора 102, как изображено на фиг. 2, соединена со схемой 132 выходного выпрямителя и фильтра, которая выпрямляет и фильтрует сигнал, обеспеченный вторичной обмоткой разделительного трансформатора 102, для вывода постоянного (DC) тока возбуждения, такого как изображено на фиг. 7. Этот постоянный (DC) ток возбуждения обеспечивается как выходной ток формирователя сигнала питания СИД для осветительной нагрузки 106. Ток возбуждения также обеспечивается как сигнал обратной связи для схемы 134 управления выходным током (которая будет описана более подробно ниже). Выходное напряжение обеспечивается как обратная связь для схемы 136 управления выходным напряжением. Выходы схемы 134 управления выходным током и схемы 136 управления выходным напряжением соединены вместе для обеспечения сигнала обратной связи для стороны первичного контура 120 через оптрон 108. Схема 136 управления выходным напряжением является управлением, которое ограничивает максимальное напряжение, обеспечиваемое для осветительной нагрузки 106.

Источник 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура, как изображено на фиг. 2, соединен с выводом фиксированного, регулируемого постоянного напряжения от повышающей схемы 124 PFC через V_bus. Источник 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура может быть обратноходовым преобразователем, например, с двумя развязанными выходами. Первый из развязанных выходов подает напряжение «первичный_ИП» для схемы 125 управления повышением, полумостовой управляющей схемы 127 ШИМ и различным другим ИС на стороне первичного контура 120 через переключатель 104. Второй из развязанных выходов источника 140 питания формирователя сигнала стороны первичного контура соединен с дополнительной обмоткой стороны первичного контура разделительного трансформатора 103.

Формирователь 100 сигнала питания СИД, как изображено на фиг. 2, дополнительно включает в себя вторичный источник 152 питания, микропроцессор 154 и схему 156 управления яркостью. Микроконтроллер 154 может быть одним из множества устройств обработки, таких как процессор, микропроцессор или центральный процессор (ЦП), специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые матрицы логических элементов (FPGA) или их комбинации, использующими программное обеспечение, встроенное микропрограммное обеспечение, схемы с аппаратно реализованной логикой или их комбинации. Вторичный источник 152 питания соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора 103 и обеспечивает регулируемое напряжение «вторичный_ИП» для схемы 134 управления выходным током и различных других ИС на стороне вторичного контура 130. Вторичный источник 152 питания также обеспечивает регулируемое напряжение для микропроцессора 154. Схема 156 управления яркостью освещения является интерфейсом для сигнала «яркость» и расположена между входом 109 регулировки яркости и микропроцессором 154. Вход 109 регулировки яркости обеспечивает сигнал «яркость», указывающего напряжение номинального уровня сигнала «яркость», желаемого для осветительной нагрузки 106. На основании сигнала «яркость» микропроцессор 154 регулирует опорный сигнал тока, обеспечиваемый как выходной сигнал от него для схемы 134 управления выходным током. Микропроцессор 154 также обеспечивает сигнал плавного запуска для схемы 134 управления выходным током при пуске, выключении и при обнаружении перебоя с подачей регулируемого напряжения, обеспечиваемого от вторичного источника 152 питания, который может случиться из-за падения напряжения. Микропроцессор 154 также обеспечивает сигнал управления переключателем для стороны первичного контура 120 через оптрон 107 для управления моментом включения/выключения переключателя 104. Оптрон 107 обеспечивает электрическую изоляцию между сторонами первичного и вторичного контуров и в значительной степени предотвращает повреждение компонентов или передачу искажений стороне вторичного контура 130 высокими напряжениями или быстро изменяющимся напряжением.

Память (не показана) также содержится как часть формирователя 100 сигнала питания СИД для хранения исполнимого программного обеспечения/встроенного микропрограммного обеспечения и/или исполняемого кода для микроконтроллера 154. Память (не показана) может быть встроена как часть микроконтроллера 154 или может располагаться отдельно. Исполнимое программное обеспечение/встроенное микропрограммное обеспечение и/или исполняемый код позволяют выполнить определение ряда сигналов и напряжений, используемых во время пуска, выключения и падения напряжения (например, измерение напряжения (Vbus) на шине и выполнение сигнала плавного запуска), что будет описано более подробно ниже. Память может быть любым количеством, типом и комбинацией энергонезависимой постоянной памяти (ROM) и энергозависимая оперативной памяти (RAM) и может хранить различные виды информации, такие как компьютерные программы и программные алгоритмы, исполнимые процессором или ЦП. Память может включать в себя любое количество, тип и комбинацию физических машиночитаемых носителей данных, таких как диск, электрически программируемая постоянная память (EPROM), электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM), CD, DVD, накопитель с интерфейсом универсальной последовательной шины (USB) и т.п.

Схема 134 управления выходным током стороны вторичного контура 130 показана более подробно на фиг. 8 и включает в себя вычитатель 162 и схему 164 компенсатора тока. Вычитатель 162 выполнен с возможностью вычитать и сигнал плавного пуска, обеспеченный микропроцессором 154, и выходной ток формирователя сигнала питания СИД, обеспеченный схемой 132 выходного выпрямителя и фильтра, из опорного сигнала тока, обеспеченного микропроцессором 154. Результирующий выходной сигнал от вычитателя 162 подается компенсатору 164 тока. Компенсатор 164 тока компенсирует результирующий сигнал. Компенсатор 164 тока может быть выполнен с возможностью регулировать сигнал обратной связи, подаваемый на вход оптрона 108 таким образом, что выходной ток формирователя 100 сигнала питания СИД становится как можно ближе к опорному сигналу тока, принятому от микропроцессора 154. Компенсированный сигнал подается как сигнал обратной связи стороне первичного контура 120 через оптрон 108.

Теперь будет описана работа формирователя 100 сигнала питания СИД, как показано на фиг. 2, со ссылкой на фиг. 9, которая изображает сигналы во время управляемого цикла пуска, и фиг. 10, которая изображает схему последовательности операций, в соответствии с типичным вариантом воплощения.

В начале пуска переключатель 104 удерживается в выключенном состоянии, так что регулируемое напряжение «первичный_ИП» не подается стороне первичного контура 120. Повышающая схема 124 PFC, полумостовой преобразователь 126 с ШИМ, схема 125 управления повышением и полумостовая управляющая схема 127 ШИМ, таким образом, не работают. В связи с этим при пуске напряжение Vbus на шине является, по сути, выходным сигналом каскада выпрямителя схемы 122 фильтра EMI и выпрямителя, и оно прямо пропорционально напряжению электросети. Причиной этого является то, что выход схемы 122 фильтра EMI и выпрямителя соединен с Vbus через диоды (не показаны).

Когда Vbus достигает минимального или первого порогового значения на этапе S1 на фиг. 10, вторичный источник 152 питания и микроконтроллер 154 соответственно включаются на этапе S2 на фиг. 10, в момент 201, изображенный на фиг. 9. После этого на этапе S3 на фиг. 10 микроконтроллер 154 проверяет, увеличилось ли напряжение Vbus на шине выше некоторого критического или второго порогового значения. Когда напряжение Vbus выше второго порогового значения, включается сигнал плавного пуска на этапе S4 в момент 202, изображенный на фиг. 9. Сигнал плавного пуска насыщает контур управления током через схему 134 управления выходным током. Путем насыщения контура управления выходным током сигнал обратной связи, подаваемый стороне первичного контура 120 через оптрон 108, переключается в состояние с низким уровнем напряжения. В течение времени, когда сигнал плавного пуска включен, опорный сигнал тока удерживается микропроцессором 154 на низком уровне. Кроме того, в момент 202 устанавливаются начальные уровни системы.

На этапе S5 на фиг. 10 микроконтроллер 154 определяет, прошел ли заданный период времени с момента включения сигнала плавного пуска на этапе S4. Когда микроконтрол