具有受控放電電流的用于二極管橋式整流器的緩沖電容器的制造方法
【專利摘要】用于緩沖能量的裝置(1)包括具有一個或多個緩沖電容器(11)的緩沖電容器電路(10)、用于引導用于給緩沖電容器電路(10)充電的充電電流的第一電路(20)和具有用于限定用于將緩沖電容器電路(10)放電的放電電流的幅值的電流源電路(31至34)以更好控制緩沖電容器電路(10)的放電的第二電路(30)。第二電路(30)可以進一步包括用于使電流源電路(31至34)進入激活模式的觸發電路(51至53)，和用于鎖存電流源電路(31至34)的鎖存電路(61至63)。裝置(1)可以進一步包括具有一個或多個平滑電容器(41)的平滑電容器電路(40)。緩沖電容器電路(10)可以被串聯耦合至第一電路(20)，并且第一和第二電路(20，30)可以彼此并聯耦合。
【專利說明】
具有受控放電電流的用于二極管橋式整流器的緩沖電容器
技術領域
[0001]本發明涉及用于緩沖能量的裝置。本發明進一步涉及包括該裝置并且進一步包括用于將第一功率供給至該裝置的整流電路的設備。本發明還進一步涉及包括該裝置并且進一步包括用于接收來自該裝置的第二功率的負載的裝置。
[0002]這樣的裝置的示例是填谷式電路(valley-fill-1n circuit)與電容器電路的組合。這樣的裝置的示例是諸如燈等的負載。
【背景技術】
[0003]FR 2 742 010公開了一種填谷式電路與電容器電路的組合。該填谷式電路基于晶閘管。
[0004]US2013/0049618公開了一種用于驅動負載的適配電路。適配電路包括具有串聯的兩個緩沖電容器的緩沖電容器電路。第一電路引導用于緩沖電容器的充電電流并且第二電路限定緩沖電容器的放電電流。平滑電容器與緩沖電容器串聯地設置。
[0005]本
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種改進的裝置。本發明的進一步的目的是提供一種設備和
目.ο
[0007]根據第一方面，提供一種用于緩沖能量的裝置，裝置包括
[0008]-緩沖電容器電路，包括一個或多個緩沖電容器，
[0009]-平滑電容器電路，包括一個或多個平滑電容器，
[0010]-第一電路，用于引導充電電流，緩沖電容器電路被布置成經由充電電流被充電，和
[0011 ]-第二電路，包括用于限定放電電流的幅值的電流源電路，緩沖電容器電路被布置成經由放電電流被放電，
[0012]其中，
[0013]-平滑電容器電路與緩沖電容器電路并聯，和
[0014]-緩沖電容器電路的電容大于平滑電容器電路的電容。
[0015]平滑電容器電路包括串聯連接的一個或多個平滑電容器或者并聯連接的兩個平滑電容器或者無論串聯和/或并聯連接的三個或多個平滑電容器。緩沖電容器電路的電容應該大于平滑電容器電路的電容、優選地至少兩倍大、更優選地至少五倍大等。緩沖電容器電路包括一個緩沖電容器或者串聯連接的兩個緩沖電容器或者并聯連接的兩個緩沖電容器或者無論串聯和/或并聯連接的三個或多個緩沖電容器。經由流過第一電路的充電電流，緩沖電容器電路被充電。經由流過第二電路的放電電流，緩沖電容器電路被放電。第二電路中的電流源電路限定該放電電流的幅值。作為結果，與如FR 2 742 010中已知的晶閘管的使用相比，放電電流的幅值被更好地限定，并且緩沖電容器電路的放電可以被更好地控制。這是很大的優點。
[0016]裝置的實施例由如下限定:第二電路進一步包括用于使電流源電路進入激活模式的觸發電路，電流源電路被布置成在激活模式中限定放電電流的幅值。觸發電路例如包括用于檢測在跨緩沖電容器電路存在的電壓的幅值與如例如通過電源經由整流電路供給的輸入電壓的幅值之間的差異幅值的電壓檢測器。一旦該差異幅值達到和/或超過了閾值幅值，就使電流源電路進入用于限定放電電流的幅值的激活模式。不排除其他種類的觸發電路和其他種類的信號。
[0017]裝置的實施例由如下限定:第二電路進一步包括用于鎖存電流源電路的鎖存(latch)電路。鎖存電路可以使第二電路的操作穩定。
[0018]裝置的實施例由如下限定:第二電路被布置成在電流源電路的去激活模式中引導泄漏電流，泄漏電流的幅值是放電電流的幅值的至多十分之一。在電流源電路的去激活模式中，泄漏電流可以流過第二電路。泄漏電流的幅值應該是放電電流的幅值的至多十分之一、優選地至少五十分之一、更優選地至多一百分之一等。
[0019]換言之，在去激活模式期間，當電流源電路未引導放電電流時，僅小得多的泄漏電流可以在相反方向上流過第二電路。類似地，當第一電路未引導充電電流時，僅小得多的進一步的泄漏電流可以在相反方向上流過第一電路。進一步的泄漏電流的幅值應該是充電電流的幅值的至多十分之一、優選地至少五十分之一、更優選地至多一百分之一等。
[0020]可替代地，平滑電容器電路可以形成被耦合至裝置的負載的一部分。
[0021]裝置的實施例由如下限定:緩沖電容器電路被串聯耦合至第一電路，并且第二電路被并聯耦合至第一電路。緩沖電容器電路和第一電路的串聯連接以及第一和第二電路的并聯連接允許第一和第二電路通過簡單且低成本且穩健的實施例來實現。
[0022]裝置的實施例由如下限定:第二電路包括被耦合至第一電路的第一和第二端子的第一和第二端子，并且第二電路包括第一晶體管、第一和第二齊納二極管中的一個或多個以及第一、第二和第三電阻器中的一個或多個。僅作為示例，第一晶體管的第一主電極可以經由第一電阻器被耦合至第二電路的第一端子，第二和第三電阻器的串聯連接可以被耦合至第二電路的第一和第二端子，第二和第三電阻器之間的連接點可以經由第二齊納二極管被耦合至第一晶體管的控制電極，并且第一晶體管的控制電極可以經由第一齊納二極管被耦合至第二電路的第一端子。電流源電路可以基于第一晶體管和第一電阻器和第一齊納二極管。觸發電路可以基于第二和第三電阻器以及第二齊納二極管。第一齊納二極管與第一晶體管和第一電阻器組合可以限定放電電流的幅值。第二齊納二極管與第二和第三電阻器組合可以限定閾值幅值。
[0023]齊納二極管可以是真實的齊納二極管或者可以包括一個或多個正常二極管或者可以經由晶體管電路來實現等。
[0024]裝置的實施例由如下限定:第二電路進一步包括第二晶體管以及第四和第五電阻器中的一個或多個。僅作為示例，第二晶體管的控制電極可以被耦合至第一晶體管的第二主電極并且經由第四電阻器被耦合至第二電路的第二端子，第二晶體管的第一主電極可以經由第五電阻器被耦合至第二電路的第二端子，并且第二晶體管的第二主電極可以被耦合至第一晶體管的控制電極。鎖存電路可以基于第二晶體管以及第四和第五電阻器。
[0025]裝置的實施例由如下限定:第二電路進一步包括電容。僅作為示例，電容可以被耦合至第二電路的第一端子并且被耦合至第一晶體管的控制電極。電容可以使電流源電路的操作平滑。
[0026]裝置的實施例由如下限定:第一電路包括二極管。呈二極管形式的第一電路將形成針對充電電流的相對低的阻抗并且將形成針對放電電流的相對高的阻抗。
[0027]根據第二方面，提供一種設備，包括如上面所限定的裝置并且進一步包括用于將第一功率供給至裝置的整流電路。來自整流電路的第一功率可以被用于給緩沖電容器電路和平滑電容器電路充電。整流電路可以將進一步的功率直接供給至被耦合至裝置的負載。
[0028]設備的實施例由如下限定:整流電路包括用于接收來自電源的交流電壓的輸入和用于將具有波動幅值的直流電壓提供至裝置的輸出。尤其是在具有波動幅值的直流電壓被供給至負載的情況中，裝置可以對于填谷式目的是有用的。
[0029]設備的實施例由如下限定:整流電路被布置成引導充電電流并且阻止放電電流。
[0030]設備的實施例由如下限定:整流電路包括在二極管橋中的四個二極管。
[0031]根據第三方面，提供一種設備，包括如上面所限定的裝置并且進一步包括用于接收來自裝置的第二功率的負載。第二功率可以由緩沖電容器電路和平滑電容器電路提供。負載可以很可能經由整流電路接收直接來自電源的進一步的功率。
[0032]基本思想在于緩沖電容器電路經由充電電流被充電并且經由具有很好限定的幅值的放電電流被放電。
[0033]解決了提供改進的裝置的問題。利用改進的裝置，緩沖電容器電路的放電可以被更好地控制。電流源電路與晶閘管相比允許放電電流的幅值及其定時被更精確地限定。進一步的優點在于提高了功率因數。
[0034]本發明的這些及其他方面將從下文中描述的實施例中顯而易見并參照這些實施例得以闡述。
【附圖說明】
[0035]在附圖中:
[0036]圖1示出系統的實施例，
[0037]圖2裝置的實施例，
[0038]圖3示出現有技術的波形，和
[0039]圖4示出改進的波形。
【具體實施方式】
[0040]在圖1中，示出了一種系統。系統包括電源3，用于將交流電壓經由整流電路2提供至裝置I和負載4的并聯連接。整流電路2例如包括在整流橋中的四個二極管并且將交流電壓轉換成具有波動幅值的直流電壓。負載4包括例如包括開關模式電源的消費產品，諸如包括驅動器的燈等。不排除其他種類的整流電路2和其他種類的負載4。
[0041]裝置I被布置成緩沖能量并且包括緩沖電容器電路10，其包括圖2中示出的一個或多個緩沖電容器11。裝置I進一步包括用于引導用向下箭頭指示出的充電電流的第一電路20。緩沖電容器電路10被布置成利用經由整流電路2與電源3組合實現的回路經由充電電流被充電。裝置I進一步包括用于限定由向上箭頭指示出的放電電流的幅值的具有圖2中示出的電流源電路31至34的第二電路30。緩沖電容器電路10被布置成利用經由負載4和/或經由包括圖2中示出的一個或多個平滑電容器41的平滑電容器電路40實現的回路經由放電電流被放電。優選地，緩沖電容器電路1的電容將大于平滑電容器電路40的電容。
[0042]第二電路30可以進一步包括用于使電流源電路31至34進入激活模式的圖2中示出的觸發電路51至53。電流源電路31至34被布置成在激活模式中限定放電電流的幅值。第二電路30被布置成在電流源電路31至34的去激活模式中引導泄漏電流。通常，泄漏電流的幅值將比放電電流的幅值的至多十分之一。第二電路30可以進一步包括用于鎖存電流源電路31至34的圖2中示出的鎖存電路61至63。
[0043]優選地，緩沖電容器電路10被串聯耦合至第一電路20，并且第二電路30被并聯耦合至第一電路20。
[0044]在圖2中，示出了裝置I的實施例。圖1中示出的緩沖電容器電路10在這里包括被耦合至裝置I的第一(上)端子的一個緩沖電容器11。圖1中示出的第一電路20在這里包括用于引導充電電流的二極管21。二極管21的陽極被耦合至緩沖電容器11并且二極管21的陰極被耦合至裝置I的第二 (下)端子。圖1中示出的第二電路30包括用于限定放電電流的幅值的電流源電路31至34，并且可以進一步包括用于使電流源電路31至34進入激活模式的觸發電路51至53，并且可以進一步包括用于鎖存電流源電路31至34的鎖存電路61至63。
[0045]第二電路30包括被耦合至二極管21的陽極和陰極的第一和第二端子。電流源電路31至34包括第一晶體管31、第一齊納二極管33、第一電阻器32和電容34。觸發電路51至53包括第二和第三電阻器51、52以及第二齊納二極管53。鎖存電路61至63包括第二晶體管61以及第四和第五電阻器62、63。第一晶體管31的第一主電極經由第一電阻器32被耦合至第二電路30的第一端子。第二和第三電阻器51、52的串聯連接被耦合至第二電路30的第一和第二端子。第二和第三電阻器51、52之間的連接點經由第二齊納二極管53被耦合至第一晶體管31的控制電極。第一晶體管31的控制電極經由第一齊納二極管33和電容34的并聯連接被耦合至第二電路30的第一端子。第二晶體管61的控制電極被耦合至第一晶體管31的第二主電極并且經由第四電阻器61被耦合至第二電路30的第二端子。第二晶體管61的第一主電極經由第五電阻器63被耦合至第二電路30的第二端子。第二晶體管61的第二主電極被耦合至第一晶體管31的控制電極。
[0046]圖2中示出的裝置I如下工作。整流電路2將來自電源3的交流電壓轉換成直流電壓并且將該直流電壓提供至裝置I和負載4的并聯連接。該直流電壓是整流正弦波電壓。從過零開始到整流正弦波電壓的頂峰，緩沖電容器11基本上被充電直到直流電壓的峰值。充電電流流過緩沖電容器11和二極管21。由于二極管21處于導通模式的事實，跨二極管21存在具有例如0.6伏或0.7伏的幅值的電壓。相同的電壓跨第二電路30存在，并且作為結果電流源電路31至34和觸發電路51至53不能作出反應。
[0047]從整流正弦波的頂峰下降，緩沖電容器11將首先(試圖)保持其電壓幅值。作為第一結果，緩沖電容器11與二極管21之間的連接點將鑒于裝置I的第二 (下)端子而得到負電壓電位。作為第二結果，二極管21將得到非導通模式。作為第三結果，從第二電路30的第二端子(或二極管21的陰極)到第二電路30的第一端子(或二極管21的陽極)存在的電壓的幅值將變成越來越大。只要該幅值達到由第二和第三電阻器51、52以及第二齊納二極管53限定的充分的大小，觸發電路51至53就會激活電流源電路31至34，并且由第一齊納二極管33和第一晶體管31以及第一電阻器32限定的放電電流就會開始流過第二電路30并流過緩沖電容器11并流過平滑電容器41(用于給其充電)和/或流過負載4(用于向其饋送)。雖然整流正弦波電壓從頂峰下降至過零，但從這一刻起跨負載4的電壓將上升，并且整流電路2將進入非導通模式。所有這一切直到達到整流正弦波電壓上的過零為止，接著循環將再次開始。
[0048]鎖存電路61至63可以被引入用于使電流源電路31至34穩定并且用于防止電流源電路31至34被不必要地關斷和接通。
[0049]在圖3中，示出了針對沒有填谷式的情況的現有技術的波形。其中A是整流正弦波、BI是跨負載4的電壓、Cl是流過緩沖電容器11的電流并且DI是流過電源3的電流。
[0050]在圖4中，示出了針對包括裝置I的情況的改進的波形，其中A是整流正弦波、B2是跨負載4的電壓、C2是流過緩沖電容器11的電流并且D2是流過電源3的電流。顯然，在將DI和D2進行比較時，導通角(流過電源3的輸出的電流不等于零的時間)增加了，這意味著功率因數通過增加了裝置I而增加。
[0051]與公開了填谷式電路與電容器電路的組合的FR2 742 010相比，其中該填谷式電路是基于晶閘管，通過引入裝置I，放電電流的幅值及其定時可以被更好地限定，并且緩沖電容器電路1的放電可以被更好地控制，這是很大的改進。
[0052]代替整流正弦波電源，具有波動幅值的其他種類的電壓是可能的。針對電流源電路、針對觸發電路和針對鎖存電路的很多其他種類的實施例也將是可能的。第一和第二元件可以經由第三元件間接耦合并且可以在其間沒有第三元件的情況下直接耦合。
[0053]總之，用于緩沖能量的裝置I包括具有一個或多個緩沖電容器11的緩沖電容器電路10、用于引導用于給緩沖電容器電路10充電的充電電流的第一電路20和具有用于限定用于將緩沖電容器電路1放電的放電電流的幅值以更好地控制緩沖電容器電路1的放電的電流源電路31至34的第二電路30。第二電路30可以進一步包括用于使電流源電路31至34進入激活模式的觸發電路51至53，和用于鎖存電流源電路31至34的鎖存電路61至63。裝置I可以進一步包括具有一個或多個平滑電容器41的平滑電容器電路40。緩沖電容器電路10可以被串聯耦合至第一電路20，并且第一和第二電路20、30可以彼此并聯耦合。
[0054]雖然已在附圖和上述描述中詳細地圖示出并描述了本發明，但是這樣的圖示和描述應該被視為說明性或示例性的并且不是限制性的，本發明不限于所公開的實施例。可以由本領域技術人員在實踐所要求保護的本發明時從對附圖、公開和從屬權利要求的研究中理解并實現對所公開的實施例做出的其他變化。在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。相互不同的從屬權利要求中記載了某些措施這個純粹的事實不表明這些措施的組合不能有利地使用。權利要求中的任何附圖標記都不應該解釋為限制權利要求的范圍。
【主權項】
1.一種用于緩沖能量的裝置(I)，所述裝置(I)包括 -緩沖電容器電路(10)，包括一個或多個緩沖電容器(11)， -平滑電容器電路(40)，包括一個或多個平滑電容器(41)， -第一電路(20)，用于引導充電電流，所述緩沖電容器電路(10)被布置成經由所述充電電流被充電，和 -第二電路(30)，包括用于限定放電電流的幅值的電流源電路(31-34)，所述緩沖電容器電路(1)被布置成經由所述放電電流被放電， 其中， -所述平滑電容器電路(40)與所述緩沖電容器電路(10)并聯，和 -所述緩沖電容器電路(10)的電容大于所述平滑電容器電路(40)的電容。2.根據權利要求1所述的裝置(I)，所述第二電路(30)進一步包括用于使所述電流源電路(31-34)進入激活模式的觸發電路(51-53)，所述電流源電路(31-34)被布置成限定在所述激活模式中所述放電電流的幅值。3.根據權利要求2所述的裝置(I)，所述第二電路(30)進一步包括用于鎖存所述電流源電路(31-34)的鎖存電路(61-63)。4.根據權利要求2所述的裝置(I)，所述第二電路(30)被布置成在所述電流源電路(31-34)的去激活模式中引導泄漏電流，所述泄漏電流的幅值是所述放電電流的幅值的至多十分之一。5.根據權利要求1所述的裝置(I)，所述緩沖電容器電路(10)被串聯耦合至所述第一電路(20)，并且所述第二電路(30)被并聯耦合至所述第一電路(20)。6.根據權利要求5所述的裝置(I)，所述第二電路(30)包括被耦合至所述第一電路(20)的第一端子和第二端子的第一端子和第二端子，并且所述第二電路(30)包括第一晶體管(31)、第一齊納二極管和第二齊納二極管(33，53)中的一個或多個以及第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器(32，51，52)中的一個或多個。7.根據權利要求6所述的裝置(I)，所述第二電路(30)進一步包括第二晶體管(61)以及第四電阻器和第五電阻器(62，63)中的一個或多個。8.根據權利要求6所述的裝置(I)，所述第二電路(30)進一步包括電容(34)。9.根據權利要求5所述的裝置(I)，所述第一電路(20)包括二極管(21)。10.—種包括根據權利要求1所述的裝置(I)的設備，并且進一步包括用于將第一功率供給至所述裝置(I)的整流電路(2)。11.根據權利要求10所述的設備，所述整流電路(2)包括用于接收來自電源(3)的交流電壓的輸入和用于將具有波動幅值的直流電壓提供至所述裝置(I)的輸出。12.根據權利要求10所述的設備，所述整流電路(2)被布置成引導所述充電電流并且阻止所述放電電流。13.根據權利要求10所述的設備，所述整流電路(2)包括在二極管橋中的四個二極管。14.一種包括如權利要求1所述的裝置(I)的設備，并且進一步包括用于接收來自所述裝置(I)的第二功率的負載(4)。
【文檔編號】H02M1/42GK105900321SQ201580004383
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月8日
【發明人】G·L·P·德博特, G·索爾蘭德, C·哈特拉普
【申請人】飛利浦照明控股有限公司