用于ac供電電子器件的輔助電源的制作方法

用于ac供電電子器件的輔助電源的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于將輔助電力提供給AC供電照明器件的技術。輔助電源可以用于例如將輔助電力提供給照明控制電路、LED驅動器或任何其它電子照明器件。在一些示例實施例中，線性調節器連接到受控于控制電路的開關，以使得僅當瞬時線路輸入電壓處于所述線性調節器具有稍微良好效率的特定范圍中時，所述線性調節器操作。在這樣的情況下，當線性調節器正在操作時，利用連接到線性調節器的輸出的輔助電容器來存儲能量。
【專利說明】用于AC供電電子器件的輔助電源
[0001] 相關申請 本申請要求于2012年1月20日提交的美國臨時申請No. 61/588,838的優先權，通過 對該申請整體進行引用而將其并入于此。

【技術領域】
[0002] 本申請涉及照明驅動器電路，并且更具體地，涉及用于AC供電照明器件的輔助電 源。

【背景技術】
[0003] 將輔助電流源提供給照明驅動器電路可能牽涉：提供一個或更多個低電壓DC電 源。線性電壓調節器可以提供這些輔助低電壓DC提供電壓。這樣的輔助源牽涉大量不平 凡的挑戰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004] 圖la示出用于包括將輔助電力提供給器件的其它電路的線性調節器的照明系統 的電路設計。
[0005] 圖lb示出具有輔助電源的LED驅動器的另一電路設計。
[0006] 圖2圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋離主AC電壓線路的輔 助電源的電路設計。
[0007] 圖3示出根據本發明一個實施例的圖2的開關的隨著時間的瞬時線路電壓VUNE以 及切換時段的曲線圖。
[0008] 圖4a圖解根據本發明一個實施例的用于控制線性調節器的開關的電路設計。
[0009] 圖4b示出根據本發明一個實施例的可以在用于線性調節器開關的控制件中使用 的電路邏輯圖。
[0010] 圖4c示出根據本發明一個實施例的圖4a的晶體管的隨著時間的瞬時線路電壓 VUNE以及切換時段的曲線圖。
[0011] 圖5a圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋送自主AC電壓線路的 輔助電源的電路設計。
[0012] 圖5b示出根據本發明一個實施例的在輔助電源的正常負載條件下的圖5a的晶體 管510的隨著時間的瞬時線路電壓V UNE以及輔助電壓VAUX以及切換時段的曲線圖。
[0013] 圖5c示出根據本發明一個實施例的在輔助電源的非常高的負載條件下的圖5a的 晶體管510的隨著時間的瞬時線路電壓V UNE以及輔助電壓VAUX以及切換時段的曲線圖。
[0014] 圖6圖解根據本發明一個實施例的提供兩個輔助電壓的直接饋送自主AC電壓線 路的輔助電源的電路設計。
[0015] 圖7a-圖7b圖解根據本發明兩個實施例的提供兩個輔助電壓的直接饋送自主AC 電壓線路的輔助電源的其它電路設計。
[0016] 圖8a圖解根據本發明一個實施例的使用晶閘管直接饋送自主AC電壓線路的輔助 電源的電路設計。
[0017] 圖8b示出根據本發明一個實施例的在輔助電源的正常負載條件下的晶閘管的瞬 時線路電壓V UNE和切換時段的曲線圖。

【具體實施方式】
[0018] 公開了一種用于將輔助電力提供給AC供電照明器件的技術。輔助電源可以用于 例如將輔助電力提供給照明控制電路、LED驅動器或任何另外電子照明器件。在一些示例 實施例中，線性調節器連接到受控于控制電路的開關，從而僅當瞬時線路輸入電壓處于所 述線性調節器具有稍微良好效率的特定范圍中時，所述線性調節器操作。在這些情況下，當 線性調節器正在操作時，以連接到線性調節器的輸出的輔助電容器來存儲能量。在一些實 施例中，所述線性調節器被配置為：僅當所述線路電壓處于所確定的上電壓閾值與下電壓 閾值之間時才操作；而在其它情況下，所述線性調節器被配置為：僅當所述線路電壓增加 通過所述預定電壓閾值值時才操作。在所述線路電壓高于所述上閾值電壓值的同時，如果 所述輔助電容器放電，則僅當所述線路電壓增加時才操作所述線性調節器避免了電流尖峰 的可能性。除了提供具有稍微良好效率的輔助電力之外，還改進了照明器件關于切相調光 的性能，這特別對于LED驅動器是非常期望的。
[0019] 概述 如前期所述，在AC供電照明器件中提供輔助源牽涉大量不平凡的挑戰。例如，即使線 性調節器歸因于其操作性質而將是理想組件，典型地用于提供這些輔助源的線性調節器中 所耗散電力也可能產生明顯的電力損耗。更詳細地說，AC供電照明電路可能要求內部電力 源來提供其自身的功能。這種內部電力源有時被稱為輔助電源。照明電路可以包括例如LED 驅動器、用于熒光照明系統的電子鎮流器、白熾照明電路、用于控制另外照明電路或另外合 適的照明電路的器件。現代驅動器同樣可以并入附加能力（諸如通信、亮度和色彩控制)。 此外，有時，現代LED驅動器將輔助電力提供給風扇，以用于冷卻LED系統。即使風扇可能 并非對于LED驅動器是"內部"的，輔助電源也可以提供用于這些風扇的電力。無論功能如 何，為了對于整個照明電路實現高效率，高效率輔助電力源是期望的。圖la示出用于包括 將輔助電力提供給LED驅動器的另外電路的線性調節器的LED照明系統的電路設計。如可 見那樣，在該特定示例中，電路的輸入級包括AC源101，其將信號提供給電壓整流器102,電 壓整流器102連接到電容器103。在該示例中，輸入級將電壓V in提供給電流源110,電流源 110提供通過LED串111的恒定電流。在一些實施例中，電流源110可以是將電流提供 給LED的開關模式轉換器或線性調節器。在該示例中，輸入級還連接到線性調節器，線性調 節器表現為可變串聯電阻，將期望的輸出V aux提供給其它電路，所述其它電路可以包括LED 驅動器的控制電路(微控制器電路，電力級的控制件、與光管理系統/整體控制系統/建筑 自動化系統的通信部件、其它普通電路等)。圖lb示出用于基于非隔離恒定電流LED驅動 器的LED照明系統的電路設計。如可見那樣，AC源101將信號提供給電壓整流器102和輔 助電源，電壓整流器102連接到電容器103。輔助電源是線性電壓調節器，包括電容器104 和109、齊納二極管106、二極管107、電阻器105和晶體管108。晶體管108的輸出將輔助 電流I aux和輔助電壓Vaux提供給電流源110。該設計中的恒定電流源110僅要求單個輔助 提供電壓，并且提供通過LED串111的恒定電流。跨線性調節器的電壓降乘以控制電路所 下拉的輔助電流確定所耗散的電力，并且因此損耗在線性調節器中。尤其是在具有高輸入 電壓的應用中（例如關閉（off)干線電力驅動器)，所耗散的電力可能是大量的，并且可能減 小LED驅動器的整體效率和/或熱性能。如果圖lb所示的電路的輸入電容器103大，則電 容器上的紋波電壓將是小的。在此情況下，電容器電壓V in將接近峰值線路電壓(例如，對于 120Va。線路，標稱地為170V)。假設輔助電源必須提供等于大約5V的輔助電壓V aux以及等 于大約20mA的輔助電流Iaux，貝U理想線性調節器中的所耗散的電力將是（V in - Vaux)*Iaux = (170V-5V)*20mA=3. 3W。考慮到所提供的輔助電力僅為5V*20mA=0. 1W，這是顯著的電力損 耗。在另一驅動器設計中，圖lb所示的電路的輸入電容器103小，從而整流器102的電壓輸 出V in以正弦形狀在0V與170V之間變化。因此，輔助電源中的平均電力損耗并不如在更大 電容器的情況下那樣大，但仍然很顯著，而現在電容器109必須具有足夠高的電容，以在線 路輸入電壓低于輔助電壓(二極管107正在阻斷)的同時提供輔助電流。為了緩解線性調節 器的缺點，可以使用基于(單機)開關模式電力轉換器的輔助電源。然而，由于開關模式電源 通常比線性調節器更復雜，因此它們可能要求附加的設計努力、印制電路板上的更多空間， 并且同時，它們可能將復雜度、潛在EMI問題以及附加成本加入到產品。
[0020] 因此，并且根據本發明實施例，公開了用于通過利用線性調節器并且基于瞬時線 路電壓來配置線性調節器的被激活的間隔而更高效地將輔助電力提供給AC供電照明器件 的電子器件的技術。在這樣的示例中，當線性調節器將另外在顯著高于其輸出電壓的輸入 電壓操作時，線性調節器的選通避免了高電力損耗。在高輸入電壓的這些時間跨段期間，在 低線路電壓的時間時高效地充電的存儲電容器提供輔助電力。在這樣的示例中，電力直接 取自線路，并且具有器件無須一定是LED驅動器的優點。這樣的提供輔助電力的技術對于 "AC LED"驅動器尤其有用。這樣的驅動器并非基于開關模式概念，諸如在阻性(例如圖la 和圖lb所示的電路或"隨機ZES"電路）或容性/感性電流限制的情況下被從干線斷開驅 動（driven off)的LED。在基于開關模式提供的LED驅動器中，通常可以通過在磁性組件 上加入附加繞組來生成輔助電壓。這在"AC LED"驅動器的情況下是不可能的，因為沒有這 樣的磁性組件。
[0021] 電路架構 圖2圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋離主AC電壓線路的輔助電 源的電路設計。如可見那樣，該特定示例實施例包括AC電壓源201和整流器202,整流器 202將線路電壓VUNE提供給第一線性調節器203。線路電壓還被發送到控制件204,控制件 204控制開關205,并且還連接到第一輔助電壓V AUX1。第一線性調節器203的輸出通過開關 205連接到提供第一輔助電流IAUX1的節點、第一線性調節器所饋送的存儲電容器206以及 第二線性調節器207。第二線性調節器的輸出連接到電容器208,并且提供第二輔助電流 IAra2和第二輔助電壓VAUX2。在一個示例實施例中，控制件204控制開關，從而第一線性調節 器僅在輔助電壓V AUX1 (VAUX1必須通過該電路被提供）的標稱值接近瞬時線路電壓VUNE時的 時間期間被激活，以避免線性調節器中的大的電力損耗。在一個實施例中，當第一輔助電壓 上的電壓紋波不可忍受時，第二線性調節器用作后調節器。在其它實施例中，可以省略第二 線性調節器和電容器208。假設電容器206足夠大并且I AUX1和IAUX2充分小，那么僅從VUNE 到控制件的輸入是有關的。從VAUX1到控制件204的輸入將僅用于檢測接近臨界下閾值VTH1 的VAUXI并且觸發以接通開關，并且當VAUX1接近臨界上閾值VTH2時關斷開關。在另一示例實 施例中，控制件204控制開關，從而第一線性調節器僅在輔助電壓VAUX1是嚴重低(低于閾值 電壓V ta)或在輔助電壓VAUX1標稱值接近瞬時線路電壓VUNE時的時間期間被激活。該特定 實施例帶有這樣的優點：在高瞬時線路電壓下(不可預見的）大電力要求的情況下，確保輔 助電壓不崩潰。確保輔助電壓將停留在閾值電壓處或在其之上。因此，即使從效率觀 點來說這并不是重新對電容器206充電的好時間，從輔助電源供電的電路也繼續工作。
[0022] 對于理想組件而言，不存在用于電容器206的容量的最大允許容量Cmax。同樣的情 況對于最小允許容量C min成立。因為在一些應用中可能期望保持電容器206相對小，所以 顯著的電壓紋波可能出現在輔助電壓VAUX1上。在嚴格的電壓紋波要求(例如，因為輔助電壓 用作用于模數轉換器的基準電壓）的情況下，可以通過將該第一輔助電壓提供級與第二級 進行級聯來克服該問題。
[0023] 圖3示出根據本發明一個實施例的圖2的開關205的隨著時間的瞬時線路電壓 VUNE#及切換時段的曲線圖。一旦圖2的電路從120V/60HZ AC干線斷開而被操作，線路峰 值電壓Vpk接近170V，并且T等于1/120HZ。在該曲線圖中，瞬時線路電壓被示出為當在間 隔301期間增加時并且當在間隔302期間值減小時通過閾值電壓V TH1和VTH2。在間隔303 期間，線路電壓高于上閾值電壓值，而在間隔304期間，線路電壓低于下閾值電壓值。該曲 線圖將線路電壓的峰值和下落示出兩次。在一個示例實施例中，開關的切換時段可以被配 置為使得：當線路電壓在兩個閾值電壓V TH1與VTH2之間時（即在間隔301和302期間)，閉合 開關205。在這樣的實施例中，線性調節器僅在高效率的時段期間操作。在線性調節器正在 操作的間隔期間，流過線性調節器的顯著電流出現，在AC供電照明器件的輸入處看到該電 流。在這樣的實施例中，在低瞬時線路電壓下從干線抽取的附加電流改進了照明器件關于 切相調光的性能。當在饋送AC供電照明器件的AC線路中引入切相調光器時，比如閃爍光 的問題通常是明顯的；特別是，在低調光水平(低光水平）下，抽取不足的電流以保持通常基 于TRIAC的調光器"活躍"。因此，所描述的輔助電源所抽取的附加電流改進切相調光性。
[0024] 圖4a圖解根據本發明一個實施例的用于控制線性調節器的開關的電路設計。在 該特定示例中，在虛線框內部示出單片集成電路內部的電路(被稱為"控制1C")。該電路包 括電阻器401和405,用于縮放1C內部的V UNE的值。連同充當電壓分壓器并且其值確定(都 在1C內部縮放的）下閾值電壓VTH1和上閾值電壓V TH2的電阻器402、403和404 -起，還提 供基準電壓VKEF。線路電壓連接到比較器406和407,并且還連接到電阻器405。比較器的 輸出發送到AND門408,在該特定示例中，AND門的輸出經由電阻器409發送到晶體管410。 晶體管410經由電阻器411連接到大地，并且經由齊納二極管412連接到晶體管413。在該 示例實施例中，晶體管413的輸出提供輔助電壓V AUX，并且連接到電容器414和電阻器415。 在該示例實施例中，電阻器415表示連接到輔助電源的負載。晶體管413的發射極連接到 可選二極管416,在該特定實施例中，其保護413不受潛在過高的反向電壓。二極管416連 接到線路電壓V UNE。在一個這樣的實施例中，電阻器409和411連同晶體管410的電流增益 β -起限制在啟動時通過晶體管413的涌入電流(如果電容器414為空并且完全地放電)， 并且還限制在間隔302的開始時的電流尖峰。
[0025] 在一些實施例中，如果輔助電容器(例如電容器206或414)在間隔303期間顯著 地放電，則在間隔302的開始時存在電流尖峰的可能性。因為這些電流尖峰，所以與當線路 電壓在間隔301中增加時相比，電路可能在間隔302期間更低效。因此，根據本發明一個實 施例，線性調節器可以被控制，從而其僅在當線路電壓在下閾值電壓與上閾值電壓之間增 加時的間隔301期間操作（開關205僅閉合)。這樣的示例避免在間隔302的開始時的高損 耗。圖4b示出根據本發明一個實施例的可以在用于線性調節器開關的控制件中使用的電 路邏輯圖。可以利用與如圖4a所示的相似的電路來實現這樣的實施例，其中僅AND門408 由圖4b所示的邏輯電路替代。更具體地說，比較器406和407的輸出可以發送到AND門 421的兩個輸入。比較器407的輸出可以發送到S-R鎖存420,其也由AND門421的輸出 饋送。S-R鎖存420的輸出發送到AND門421的第三輸入，如所示的那樣。
[0026] 圖4c示出當如上所述應用圖4b的邏輯電路時圖4a的晶體管413的隨著時間的 瞬時線路電壓V UNE和切換時段的曲線圖。如可見那樣，開關僅在當瞬時線路電壓在上閾值 電壓值與下閾值電壓值之間的值中增加時的間隔430期間閉合。
[0027] 圖5a圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋送自主AC電壓線路的 輔助電源的電路設計。如可見那樣，該特定示例實施例包括AC電壓源201和整流器202,整 流器202將線路電壓V UNE提供給電阻器503,電阻器503然后連接到第一線性調節器507。 電阻器503還連接到具有電阻器504和505的電壓分壓器，并且在這些電阻器之間是縮減 的線路電壓V UNE1。該電壓被縮減，以用于輸入到稍后討論的控制電路中。如參照圖5進一 步可見那樣，第一線性調節器507連接到電容器506、電阻器509和電阻器508。線性調節 器507的輸出連接到晶體管510,其在一個特定實施例中是P溝道耗盡模式M0SFET (其為 正常導通的器件)。晶體管510連接到齊納二極管512,并且還通過電阻器511連接到晶體 管520。晶體管510的輸出提供輔助電壓V AUX，并且該輔助電壓存儲在輔助電容器515中。 該電壓也由包括電阻器513和514的電壓分壓器縮減到V AUX1。VAUX還發送到第二線性調節 器516的輸入，第二線性調節器516連接到電容器517,如圖5所示。線性調節器516的輸 出提供電壓V AUX2，其由包括電阻器518和519的電壓分壓器縮減到基準電壓VKEF。
[0028] 在該特定示例中，用于輔助電力源的控制電路如在圖5的下部的框中所示被配 置，并且包括具有遲滯的兩個比較器522和527。電阻器521和526調整遲滯量。晶體管 520通過電阻器523連接到比較器522，并且通過二極管524連接到比較器527。比較器522 的反相輸入通過電阻器525連接到比較器527的反相輸入，并且527的反相輸入通過電阻 器528連接到大地。比較器527的反相輸入還通過電阻器526連接到其輸出。比較器522 的非反相輸入連接到縮減的線路電SV UNE1以及電阻器521。由電壓VAUX2提供比較器522 的正電源。比較器522的反相輸入連接到基準電壓V KEF。比較器527的非反相輸入連接到 縮減的輔助電壓VAUX1。在此應注意，晶體管510充當被控制的開關，并且該被控制的開關放 置于線性調節器之后。開關的這種放置與其中開關放置在線性調節器之前(例如，如圖2所 示）的更早描述的本發明一些其它實施例是不同的。然而，使得線性調節器在時間上僅在 特定時段操作的原理仍然保持有效。在此情況下，"操作"意味著在線性調節器實際上能夠 將電力提供給V AlIX節點的意義上（即使可以一直以電力對507的輸入提供電力，507也置于 空閑，僅提供由確定實際輸出電壓的電阻器508和509所消耗的非常少的輸出電力，如對于 LM317式線性調節器已知的那樣。"智能"線性調節器507可以甚至檢測除了定義電阻器分 壓器的輸出電壓之外沒有所抽取的電力，并且將自身置于甚至休眠模式中）。
[0029] 如更早所述那樣，該特定實施例的晶體管510是正常到通的器件，并且因此除了 控制電路通過接通晶體管520來主動關斷510之外，線性調節器507進行操作。所示的控 制電路被配置為：當線路電壓高于上閾值但僅如果同時輔助電壓VAUX不是嚴重低(低于閾 值電壓U時，關斷510。由于上面先前討論的原因，比較器522可以用于監控線路電壓并 且去激活開關510,而比較器527負責監控輔助電壓。歸因于二極管524,無論比較器522 的輸出狀態如何，比較器527都能夠將520的柵極拉低（因此接通510)。該實施例帶有這 樣的優點：在高瞬時線路電壓下(不可預見的）大電力要求的情況下，確保輔助電壓不崩潰。 確保輔助電壓將停留在閾值電壓處或在其之上。因此，即使從效率觀點來說這可能不 是重新對電容器充電的好時間，從輔助電源供電的電路也繼續工作。
[0030] 圖5b和圖5c不出根據本發明一個實施例的隨著時間的晶體管510的瞬時線路電 壓V UNE以及輔助電壓VAUX和切換時段的曲線圖。在該特定實施例中，電阻器521被選取為 十分高的值，導致幾乎沒有關于比較器522的動作的遲滯，并且為了簡化解釋，如果線路電 壓V UNE跨閾值電壓VTH2，則比較器522可以被看作總是切換。通過選取特定基準電壓VKEF在 電路設計期間定義閾值電壓V TH2。圖5b示出在輔助電源的正常負載條件下的電路操作，意 味著VAUX絕不是嚴重低，因此，僅比較器522在線路周期的過程上改變其輸出狀態。在間隔 550期間，晶體管510導通，這與線路電壓小于閾值電壓V TH2 -致。從圖5b可見，在一個間 隔550內，存在兩個間隔，其中，輔助電壓增加，并且因此，線性調節器507對電容器515充 電。電容器515的充電導致在AC供電照明器件的輸入處看到的流過線性調節器的顯著電 流。在低瞬時線路電壓下時取自干線的這種附加電流改進照明器件關于切相調光的性能。 當在饋送AC供電照明器件的AC線路中引入切相調光器時，通常比如閃爍光的問題是明顯 的；特別是，在低調光水平(低光水平)，抽取不足的電流以保持通常基于TRIAC的調光器活 躍。因此，所描述的輔助電源所抽取的附加電流改進切相調光性。
[0031] 圖5c示出根據本發明一個實施例的在輔助電源的十分高的負載條件下的電路操 作的示例。與圖5b對照，出現附加間隔552,在附加間隔552中晶體管510導通。如果輔助 電壓V AUX落在臨界閾值電壓之下，則出現間隔552,這導致比較器527的輸出變為低， 因此接通晶體管510。這導致V AUX的上升，并且當VAUX達到VtaU時，比較器527改變為高，并 且因此，間隔552完成。電阻器526所設置的比較器的遲滯定義和之間的電壓擺 動，而以電阻器525和528制成的電壓分壓器定義（'i+V^J/2。在該特定示例中，在兩個 相鄰間隔550之間引入單個間隔552,然而，取決于輔助電源的負載，取決于輔助電源的負 載，可以存在更多(在兩個相鄰間隔550之間的若干個間隔552)或更少(例如僅每若干間隔 550的單個間隔552)間隔552。
[0032] 圖6圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋送自AC電壓線路(未示 出的整流器）的輔助電源的另一電路設計。在該特定示例中，線路電壓連接到電阻器601， 電阻器601與齊納二極管603和604串聯連接。齊納二極管604與電阻器605并聯連接， 并且其目的在于保護M0SFET 608的柵極不受高電壓。線路電壓還經由二極管607連接到 第一線性調節器608,二極管607可以保護線性調節器不受反向電壓。第一線性調節器連 接到電阻器609以及充當電壓分壓器的電阻器610和611。晶體管606連接到兩個齊納二 極管之間的節點，并且還連接到電阻器610與611之間的節點。第一線性調節器的輸出提 供第一輔助電SV AUX1。輔助電容器612連接到第一輔助電壓和大地。如上面解釋那樣，第 一輔助電壓可能具有大量紋波，并且在一些實施例中，可以連同電容器614和615 -起包括 第二調節器613,以提供更穩定的第二輔助電壓VAUX2。在一個示例實施例中，晶體管608充 當被控制的開關。其切換動作基于線路電壓VUNE，并且這種切換動作與圖5b所示的晶體管 510的切換動作相似。與上更早描述的實施例不同，該實施例中的開關既不連接到線性調節 器的輸入也不連接到輸出，但是卻連接到基準端子，基準端子有時被稱為接地端子。如果線 路電壓達到與達到MOSFET 510的柵極接通閾值一致的特定閾值水平，則晶體管510接通， 并且由此減少LM317式線性調節器608的從例如VTH2到的輸出設置電壓。因此，線性調 節器不將任何電流提供給其輸出，除非輔助電壓落入(嚴重低的）電壓閾值，在該電壓閾 值，線性調節器在其輸出處僅提供足夠的電流，從而輔助電壓將保持在。并非取決于其 柵極接通閾值電壓以及其器件特定切換特性，該電路的一個實施例（未示出）并入有在其輸 入處連接到基準電壓和線路電壓的比較器，而其輸出連接到晶體管606的柵極。
[0033] 圖7a圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋離主AC電壓線路的輔 助電源的另一電路設計。在該特定示例中，線路電壓連接到電阻器701和702,電阻器701 和702與齊納二極管703和704串聯連接。在各二極管之間連接晶體管706,并且齊納二 極管704與電阻器705并聯連接。線路電壓還通過電阻器708和二極管720連接到晶體管 709。電阻器708限制峰值電流，并且帶走來自晶體管709的一些電力耗散。二極管720防 止電流反向流過晶體管709,特別是，通過N溝道增強模式MOSFET晶體管709的固有體二極 管。電阻器701和702充當電壓分壓器，并且在它們之間連接電阻器707,電阻器707還連 接到晶體管709和齊納二極管710。齊納二極管710連接到齊納二極管711和晶體管706。 晶體管709的輸出提供第一輔助電壓V AUX1，并且VAun對輔助電容器712充電。第二線性調 節器713連同可選電容器714和第二輔助電容器715 -起可以連接到VAUX1，并且該附加電路 可以提供具有更少電壓紋波的第二輔助電SVAUX2。除了由具有其連接到近似恒定電壓（由 齊納二極管710和711提供）的柵極的簡單MOSFET (晶體管709)提供線性調節器的功能 之外，圖7a所圖解的電路設計在功能上與如圖6所圖解的電路設計相似地進行提供。取決 于執行與圖6中的晶體管606相同的任務的晶體管706的切換狀態，晶體管709的柵極電 壓改變。齊納二極管710的齊納電壓確定，而齊納二極管710和711的齊納電壓之和確 定 VTH2。
[0034] 圖7b圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋離主AC電壓線路的輔 助電源的另一電路設計。在該特定示例中，線路電壓連接到電阻器701和702,電阻器701 和702與齊納二極管703和704串聯連接。在一個實施例中，連接到大地的可選電容器(未 示出)可以放置于電阻器701與702之間，創建具有電阻器701的低通濾波器并且抑制來自 線路的噪聲。在各二極管之間連接晶體管706,并且齊納二極管704與電阻器705并聯連 接。線路電壓還通過電阻器708和二極管720連接到晶體管709。電阻器708限制峰值電 流，并且帶走來自晶體管709的一些電力耗散。二極管720防止電流反向流過晶體管709， 特別是，通過N溝道增強模式MOSFET晶體管709的固有體二極管。電阻器701和702充當 電壓分壓器，并且在它們之間連接電阻器707,電阻器707還連接到晶體管709和TL431式 或TS432式分流（shunt)電壓基準719。晶體管706與電阻器716并聯連接，并且還與電壓 分壓器：電阻器717和718連接。在電阻器717與718之間是用于分流電壓基準719的基 準輸入。晶體管709的輸出提供第一輔助電壓V AUX1，并且還與由VAUX1充電的第一輔助電容 器712以及晶體管706連接。如參照圖7a描述的那樣，第二線性調節器713連同可選電容 器714和第二輔助電容器715 -起可以連接到VAUX1，并且該附加電路可以提供具有更少電 壓紋波的第二輔助電SVAUX2。圖7b所圖解的電路設計在功能上與圖7a所圖解的電路設計 相似地進行提供，但具有改進的性能，包括改進的溫度穩定性以及改進的關于組件耐受性 的性能。
[0035] 圖8a圖解根據本發明一個實施例的使用線性調節器直接饋離主AC電壓線路的輔 助電源的又一電路設計。該特定實施例僅圖解單個輔助電壓提供，而沒有第二調節器來提 供第二輔助電壓。線路電壓通過二極管801連接到電阻器804,電阻器804連接到晶體管 805。線路電壓還連接到電阻器803。電阻器803的輸出提供基準電壓V KEF，并且連接到齊 納二極管808,齊納二極管808連接到大地。電阻器803還連接到晶體管805以及晶體管 806和807所形成的晶閘管的陽極。晶閘管的柵極連接到齊納二極管812和電阻器810,電 阻器810與電容器811并聯連接。晶閘管的陰極連接到電阻器810和電容器811，其連接到 齊納二極管809。晶體管805的源極連接到齊納二極管812的輸出，并且提供第一輔助電壓 VAUX1，其對輔助電容器813充電。在一個實施例中，選取齊納二極管812,從而只要看到Vz， 812 跨二極管812,晶閘管就觸發。當VAUX1達到期望的上閾值電壓VTH2并且讓其關閉直到下一間 隔301 (見圖3和圖8b)發生時，這樣的示例實施例在標稱負載條件下關斷線性調節器，由 此避免更低效的間隔302(見圖3)。圖8b示出隨著時間的晶閘管的瞬時線路電壓V UNE和切 換時段的曲線圖。在該示例中，當VAUX1達到其期望的上電壓閾值時，通過關斷被點火(fire) 的晶閘管或晶閘管布置而通過線路電壓自身來完成"重置"。甚至在輔助電源的重負載下， 也確保輔助電壓V AUX在間隔301期間將保持高于或至少處于Vta。由齊納二極管809確定 電壓Vk
[0036] 大量實施例將是顯而易見的，并且可以通過任何數量的配置來組合在此所描述的 特征。本發明的一個示例實施例提供一種輔助電源電路。所述輔助電源電路包括：線性調 節器，其從AC電壓源接收線路電壓。所述提供電路還包括：開關，連接到所述線性調節器的 輸出，并且所述線性調節器被設計為僅當開關閉合時才操作。所述提供電路還包括：控制電 路，其基于所述線路電壓的瞬時值來閉合所述開關。在一些情況下，當所述線性調節器正在 操作時，所述線性調節器的輸出提供輔助電壓。在一種這樣的情況下，輔助電容器連接到所 述線性調節器的輸出。在一些情況下，所述控制電路被配置為：當所述輔助電壓落在臨界值 之下時，激活所述開關。在一些情況下，所述控制電路被配置為：當所述瞬時線路電壓增加 至IJ下閾值電壓值時，閉合所述開關，并且當所述瞬時線路電壓增加到上閾值電壓值時，打開 所述開關。在一種這樣的情況下，基于所述線性調節器的操作效率來確定所述下閾值電壓 值和上閾值電壓值。在另一種這樣的情況下，所述控制電路被配置為：當所述瞬時線路電壓 減小到所述上閾值電壓值時，再次閉合所述開關，并且當所述瞬時線路電壓減小到所述下 閾值電壓值時，打開所述開關。在一些情況下，所述提供電路還包括：第二線性調節器，連接 到所述輔助電壓。在一些情況下，所述控制電路包括：晶閘管，被配置為：當所述瞬時線路 電壓達到閾值電壓時接通，由此減少所述線性調節器的輸出電壓的設置值。
[0037] 本發明的另一實施例提供一種創建輔助電力的方法。所述方法包括：將AC電壓提 供給線性調節器；監控所述AC電壓的瞬時線路電壓；以及基于所述瞬時線路電壓來操作所 述線性調節器。在一些情況下，操作所述線性調節器包括：在所述線性調節器的輸出處提供 輔助電壓。在一種這樣的情況下，所述方法還包括：利用所述輔助電壓對輔助電容器充電。 在另一種這樣的情況下，所述方法還包括：將所述輔助電壓輸入到第二線性調節器中，由此 在所述第二線性調節器的輸出處提供第二輔助電壓。在一些情況下，操作所述線性調節器 包括：僅當所述瞬時線路電壓在預定閾值電壓值之內時才操作所述線性調節器。在一種這 樣的情況下，所述預定閾值值基于所述線性調節器的操作效率。在一些情況下，操作所述線 性調節器包括：僅當所述瞬時線路電壓在預定閾值電壓值之內的值中增加時才操作所述線 性調節器。在一種這樣的情況下，操作所述線性調節器包括：當所述瞬時線路電壓達到下 閾值電壓值時，接通晶閘管，并且當所述瞬時線路電壓達到上閾值電壓值時，關斷所述晶閘 管。
[0038] 本發明另一實施例提供一種輔助電力系統。所述系統包括：線性調節器，被配置 為：接收AC線路電壓，并且當在操作中時在其輸出處提供輔助電壓。所述系統還包括：開 關，被配置為：啟用所述線性調節器，以使得僅當所述開關閉合時，所述線性調節器才操作。 所述系統還包括：控制電路，被配置為：監控所述瞬時線路電壓，并且基于所述瞬時線路電 壓的值來閉合所述開關。在一些情況下，所述控制電路被配置為：僅當所述瞬時線路電壓在 預定閾值電壓值之內時才閉合所述開關。在一種這樣的情況下，所述預定閾值電壓值基于 所述線性調節器的操作效率。在一種這樣的情況下，所述控制電路被配置為：僅當所述瞬時 線路電壓在預定閾值電壓值之內的值中增加時才閉合所述開關。
[0039] 已經為了圖解和描述的目的而提出本發明實施例的上述描述。并不意圖窮舉或將 本發明限制于所公開的精確形式。根據本公開，很多修改和變化是可能的。意圖不由該詳 細的描述而是由所附的權利要求來限制本發明的范圍。
【權利要求】
1. 一種輔助電源電路，包括： 線性調節器，被配置為：從AC電壓源接收線路電壓； 開關，連接到所述線性調節器，其中，所述線性調節器僅當所述開關被激活時才操作； 以及 控制電路，被配置為：基于所述線路電壓的瞬時值來閉合所述開關。
2. 如權利要求1所述的電路，其中，當在操作中時，所述線性調節器的輸出提供輔助電 壓。
3. 如權利要求2所述的電路，還包括：輔助電容器，連接到所述線性調節器的輸出。
4. 如權利要求2所述的電路，其中，所述控制電路被配置為：當所述輔助電壓落在臨界 值之下時，激活所述開關。
5. 如權利要求1所述的電路，其中，所述控制電路被配置為：當所述瞬時線路電壓增加 到下閾值電壓值時，激活所述開關，并且當所述瞬時線路電壓增加到上閾值電壓值時，去激 活所述開關。
6. 如權利要求5所述的電路，其中，基于所述線性調節器的操作效率來確定所述下閾 值電壓值和所述上閾值電壓值。
7. 如權利要求5所述的電路，其中，所述控制電路進一步被配置為：當所述瞬時線路電 壓減小到所述上閾值電壓值時，閉合所述開關，并且當所述瞬時線路電壓減小到所述下閾 值電壓值時，打開所述開關。
8. 如權利要求1所述的照明驅動器電路，還包括：第二線性調節器，連接到所述輔助電 壓。
9. 如權利要求1所述的電路，其中，所述控制電路包括：晶閘管，被配置為：當所述瞬時 線路電壓達到閾值電壓時接通，由此減少所述線性調節器的輸出電壓的設置值。
10. -種創建輔助電力的方法，包括： 將AC電壓提供給線性調節器； 監控所述AC電壓的瞬時線路電壓；以及 基于所述瞬時線路電壓來操作所述線性調節器。
11. 如權利要求10所述的方法，其中，操作所述線性調節器包括：在所述線性調節器的 輸出處提供輔助電壓。
12. 如權利要求11所述的方法，還包括：利用所述輔助電壓對輔助電容器充電。
13. 如權利要求11所述的方法，還包括：將所述輔助電壓輸入到第二線性調節器中，由 此在所述第二線性調節器的輸出處提供第二輔助電壓。
14. 如權利要求10所述的方法，其中，操作所述線性調節器包括：僅當所述瞬時線路電 壓處于預定閾值電壓值內時才操作所述線性調節器。
15. 如權利要求14所述的方法，其中，所述預定閾值值基于所述線性調節器的操作效 率。
16. 如權利要求10所述的方法，其中，操作所述線性調節器包括：僅當所述瞬時線路電 壓在所述預定閾值電壓值內的值中增加時才操作所述線性調節器。
17. 如權利要求16所述的方法，其中，操作所述線性調節器包括：當所述瞬時線路電壓 達到下閾值電壓值時，接通晶閘管，并且當所述瞬時線路電壓達到上閾值電壓值時，關斷所 述晶閘管。
18. -種輔助電力系統，包括： 線性調節器，被配置為：接收AC線路電壓，并且當在操作中時，在其輸出處提供輔助電 壓； 開關，被配置為：啟用所述線性調節器，以使得僅當所述開關閉合時，所述線性調節器 才操作；以及 控制電路，被配置為：監控瞬時線路電壓，并且基于所述瞬時線路電壓的值來閉合所述 開關。
19. 如權利要求18所述的系統，其中，所述控制電路被配置為：僅當所述瞬時線路電壓 處于預定閾值電壓值內時才閉合所述開關。
20. 如權利要求19所述的系統，其中，所述預定閾值電壓值基于所述線性調節器的操 作效率。
21. 如權利要求20所述的系統，其中，所述控制電路被配置為：僅當所述瞬時線路電壓 在所述預定閾值電壓值內的值中增加時才閉合所述開關。
【文檔編號】H05B33/08GK104115558SQ201380005991
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年1月21日 優先權日:2012年1月20日
【發明者】伯恩哈德·西斯格 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司