本發(fā)明涉及一種驅(qū)動器。本發(fā)明還涉及一種包括驅(qū)動器的燈具。

背景技術(shù)：

1、具有開關(guān)模式功率變換器的驅(qū)動器被用在許多需要供電的電子設備的應用中。筆記本電腦、移動電話和照明應用均要求電源能夠提供經(jīng)調(diào)節(jié)的功率，同時防止或最大限度地減少向電網(wǎng)發(fā)射的電噪聲、電磁干擾(emi)。電容器通常被用于對emi進行高頻濾波。為了實現(xiàn)這一功能，電容器通常是陶瓷或薄膜電容器，因為這些類型的電容器非常適合從電壓中濾波高頻分量。陶瓷電容器有多種變化形式，從低質(zhì)量x5r型到x7r型(即2類陶瓷電容器)，甚至到np0型(即1類陶瓷電容器)。np0電容器被認為是技術(shù)上最令人感興趣的電容器，因為這些電容器提供低容差電容值，并且電容值對施加于電容器的電壓最不敏感。然而，np0電容器非常昂貴，并且在電容方面也受到限制。當電容器兩端的電壓較大時，會出現(xiàn)較小的電容下降。如果需要更大的電容值，則需要多個np0電容器，這會顯著增加電源的成本和大小。x5r電容器的電容值具有很高的容差，并且對施加在電容器上的電壓非常敏感。當電容器兩端的電壓較大時，會出現(xiàn)較大的電容下降。因此，為了在多層陶瓷電容器mlcc額定電壓下提供大的總電容，需要使用許多電容器。

2、圖1示出了電容器的電容值與電容器兩端的電壓的關(guān)系的示例。在x軸上，電容器兩端的電壓被定義為0v至將被施加在電容器上的最大電壓vcmax。在y軸上，定義電容器的相對電容。c定義實際電容，并且c0定義電容器的絕對電容。最大相對電容為1，其中c等于c0。最小電容是電容值cmin。因此，相對最小電容被定義為cmin/c0。cmin/c0被定義為最大電壓vcmax。優(yōu)選地，電容器兩端的電壓不會超過該電壓。電容器的電容在最低電壓時最高。電容器兩端的電壓顯著增加，幾乎呈指數(shù)增加，降低了電容。在較高電壓下，由于電容值較低，濾波器功能會嚴重降低。因此，為了在較高電壓下也能提供良好的濾波功能，電容器的尺寸被指定為需要使得在最高電壓下，電容仍然足夠高。這造成電容器的尺寸過大，造成電容器的體積和/或成本更高。期望提供一種驅(qū)動器，其中可以更好地使用電容器的總電容，而不必提供更昂貴或體積更大的電容器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種具有改進的電容利用率的驅(qū)動器。這意指期望使用與常規(guī)解決方案中相同數(shù)目的電容器，例如并聯(lián)放置兩個電容器，以使有效電容加倍，但是實現(xiàn)更高的有效電容，尤其是在電容器兩端的電壓增加時。

2、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于驅(qū)動負載的驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括：

3、-第一節(jié)點，適于被耦合到波動電壓；

4、-第二節(jié)點，適于被耦合到穩(wěn)定電壓；

5、-開關(guān)模式功率變換器，被配置為將波動電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓或者將穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為波動電壓；

6、-第一陶瓷電容器，被耦合到第一節(jié)點；

7、-第二陶瓷電容器，被耦合在第一節(jié)點與第二節(jié)點之間，其中第二陶瓷電容器被布置為在第一節(jié)點與第二節(jié)點之間提供主要電容，并且第一陶瓷電容器被布置為向第一節(jié)點提供主要電容。

8、該驅(qū)動器具有開關(guān)模式功率變換器，該開關(guān)模式功率變換器被布置為將波動電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓。這種穩(wěn)定的電壓可以被提供給負載。負載可以是需要穩(wěn)定電壓的任何類型的負載。負載也可以是另一開關(guān)模式功率變換器，該另一開關(guān)模式功率變換器使用穩(wěn)定電壓來轉(zhuǎn)換為用于另一負載的另一電壓。開關(guān)模式功率變換器的操作引起emi或噪聲，其需要被濾除。為了降低從開關(guān)模式功率變換器到輸入端(例如市電電壓連接)的噪聲，使用了電容器。眾所周知，電容器被用于濾除高頻噪聲。第一陶瓷電容器被耦合到第一節(jié)點。在該第一節(jié)點上，輸入電壓被接收。輸入電壓是波動電壓。這可以是經(jīng)整流的市電電壓。經(jīng)整流的市電電壓仍然在波動。因此，第一陶瓷電容器被用于在第一節(jié)點處提供濾波功能。第二陶瓷電容器被耦合在第一節(jié)點與第二節(jié)點之間。因此，第二陶瓷電容器在第一節(jié)點和第二節(jié)點處提供濾波功能。第二節(jié)點處的電壓是由開關(guān)模式功率變換器生成的穩(wěn)定電壓。作為穩(wěn)定電壓，電壓可以被理解為具有穩(wěn)定的dc電壓值，該電壓值由于開關(guān)模式功率變換器的操作而具有疊加的紋波。因此，第二陶瓷電容器被放置在一端處的穩(wěn)定電壓與另一端處的波動電壓之間。第二陶瓷電容器被布置為在第一節(jié)點與第二節(jié)點之間提供主要電容。第一陶瓷電容器被布置為向第一節(jié)點提供主要電容。這意味任何其他電容器(諸如，電解電容器)在這些節(jié)點處不提供任何顯著的電容。這些節(jié)點處的這些其他電容的電容，例如與第一電容器或第二電容器并聯(lián)的電容，對于驅(qū)動器的電容行為是可以忽略的。以這種方式將兩個電容器定位允許電容器在波動電壓的整個范圍內(nèi)在開關(guān)模式功率變換器的輸入端處提供改進的電容值。總電容值與兩個電容器兩端的電壓之間的關(guān)系已經(jīng)以增加總電容的定義方式被改變，即被改進。如果波動電壓低，則第一陶瓷電容器的電容高。第二陶瓷電容器兩端的電壓相對較大，因此電容較低。這也將在實施例的詳細描述中進一步詳細描述。然而，總電容相對較大，即總電容仍然比第二陶瓷電容器與第一電容并聯(lián)放置時大，尤其是在波動電壓的較高電壓電平下。

9、在另外的示例中，第一陶瓷電容器的電容與第二陶瓷電容器的電容之間的比率基于波動電壓的峰值電壓與穩(wěn)定電壓的幅度之間的比率。

10、第一陶瓷電容器與第二陶瓷電容器的電容之間的比率可以基于波動電壓的峰值電壓與穩(wěn)定電壓的幅度之間的比率來確定。這允許基于開關(guān)模式功率變換器的類型來使用優(yōu)化的電容值。

11、在另外的示例中，開關(guān)模式功率變換器是升壓變換器，其中第一節(jié)點被耦合到開關(guān)模式功率變換器的輸入端，并且其中第二節(jié)點被耦合到開關(guān)模式功率變換器的輸出端和負載。

12、在一個示例中，開關(guān)模式功率變換器是升壓變換器。然后，第一節(jié)點被用作開關(guān)模式功率變換器的輸入端，并且被布置為接收波動電壓，該波動電壓可以是市電或整流市電。然后，第二節(jié)點被用作開關(guān)模式功率變換器的輸出端。第二陶瓷電容器然后被耦合在開關(guān)模式功率變換器的輸入端與輸出端之間。

13、在另外的示例中，開關(guān)模式功率變換器是降壓變換器，其中第二節(jié)點被耦合到開關(guān)模式功率變換器的輸入端，并且其中第一節(jié)點被耦合到開關(guān)模式功率變換器的輸出端和負載。升壓變換器可以被布置為在第二節(jié)點處提供穩(wěn)定的電壓。

14、代替升壓變換器，開關(guān)模式功率變換器也可以是降壓變換器。降壓變換器可以接收穩(wěn)定的電壓。第二節(jié)點是開關(guān)模式功率變換器的輸入端。第一節(jié)點是開關(guān)模式功率變換器的輸出端。開關(guān)模式功率變換器(即降壓變換器)的輸出端的電壓可以波動。提供波動以允許改變提供給負載的功率。增加電壓可以造成負載的功率增加，反之亦然。電壓的增加或降低在驅(qū)動器的輸出電壓范圍內(nèi)被定義。這也被稱為駕駛員的操作窗口。這類驅(qū)動程序可以稱為窗口驅(qū)動程序。波動可以沒有市電電壓波動大。因此，用第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器實現(xiàn)的效果可以較小，但是仍將提供對電容器的常規(guī)放置(即，并聯(lián)放置兩個電容器)的改進。

15、在另外的示例中，驅(qū)動器包括適于被耦合到另外的波動電壓的第三節(jié)點，其中開關(guān)模式功率變換器是兩級變換器，其中第一級是升壓變換器，并且第二級是降壓變換器，其中升壓變換器的輸出端被耦合到降壓變換器的輸入端，其中第一節(jié)點被耦合到升壓變換器的輸入端，第二節(jié)點被耦合到升壓變換器的輸出端和降壓變換器的輸入端，并且第三節(jié)點被耦合到降壓變換器的輸出端和負載，其中升壓變換器適于向第二節(jié)點提供穩(wěn)定電壓，并且降壓變換器適于向第三節(jié)點提供另外的波動電壓。

16、在另外的示例中，驅(qū)動器包括被耦合在第二節(jié)點與第三節(jié)點之間的第三電容器。

17、驅(qū)動器可以是兩級驅(qū)動器。驅(qū)動器的第一級是升壓變換器，該升壓變換器將波動電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓。第二級是降壓變換器，該降壓變換器將穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為另外的波動電壓。該波動電壓的定義可以與已經(jīng)為降壓變換器定義的相同。由于有兩個階段，還需要對電容器配置進行一些調(diào)整。第一陶瓷電容器被耦合到第一節(jié)點。第二陶瓷電容器被耦合在第一節(jié)點與第二節(jié)點之間。第二節(jié)點是升壓變換器的輸出端和降壓變換器的輸入端。第三電容器可以被放置在第二節(jié)點與第三節(jié)點之間。第三節(jié)點是降壓變換器的輸出端。兩級驅(qū)動器在第一節(jié)點接收波動電壓，諸如市電或整流市電。升壓變換器在第二節(jié)點處將該波動電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓。穩(wěn)定的電壓被提供給降壓變換器。降壓變換器將穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為另外的波動電壓，并且在第三節(jié)點處提供該電壓。該波動的電壓被提供給負載。然后，波動電壓被用于向負載提供可變功率，例如當負載是照明負載時提供調(diào)光。兩級驅(qū)動器既允許執(zhí)行功率因數(shù)校正，也允許對負載進行良好的功率調(diào)節(jié)。

18、在另一個示例中，波動電壓的電壓波動大于另外的波動電壓的電壓波動。優(yōu)選地，波動電壓可以是市電電壓，并且可以具有0v至例如325v的電壓波動。另外的波動電壓的電壓波動明顯更低，并且可以取決于驅(qū)動器的操作窗口。操作窗口被定義為可由驅(qū)動器生成的電壓范圍。這也是進一步波動電壓的范圍。例如，該范圍可以是40v與100v之間的窗口。盡管如此，本發(fā)明的期望效果仍然得以實現(xiàn)。

19、在另外的示例中，第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器是多層陶瓷電容器mlcc電容器。

20、使用mlcc電容器，允許使用非常適合濾除高頻噪聲的電容器。此外，這些類型的電容器具有較大的偏離電容值，該電容值強烈地取決于電容器兩端的變化電壓并且隨其變化。

21、在另外的示例中，第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器是x7r型的。

22、使用x7r型提供了一種經(jīng)濟高效的解決方案。使用另一種材料作為np0在應用中可以太昂貴，在本發(fā)明中，x7r成為合適的替代品。x5r材料可以更便宜，但是造成非常差的性能。

23、在另外的示例中，開關(guān)模式功率變換器被布置為提供功率因數(shù)校正。

24、優(yōu)選地，開關(guān)模式功率變換器可以提供功率因數(shù)校正。這提高了驅(qū)動器的功率因數(shù)。提供給驅(qū)動器的市電電壓可以被整流并且被提供給開關(guān)模式功率變換器。為了提供良好的功率因數(shù)校正，經(jīng)整流的市電電壓可以不被(例如，電解電容器)緩沖。因此波動電壓的電壓波動盡可能高。第一陶瓷電容器兩端的電壓在0v與市電電壓的峰值電壓之間變化。

25、在另外的示例中，開關(guān)模式功率變換器是同步開關(guān)模式功率變換器。

26、作為同步開關(guān)模式功率變換器的開關(guān)模式功率變換器能量效率更高。它還允許開關(guān)模式功率變換器使用負電流來實現(xiàn)軟開關(guān)，從而降低emi水平。

27、在另外的示例中，第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器具有基本上相同的電容。

28、對第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器使用相同類型和/或相同值的電容器允許使用相同的組件，因此可以制造更便宜的驅(qū)動器，因為一個組件需要兩倍的數(shù)目，造成更便宜的組件單價。

29、備選地，第一陶瓷電容器和第二陶瓷電容器具有彼此顯著不同的電容。

30、在另外的示例中，驅(qū)動器包括整流器電路，該整流器電路適于將交流ac電壓整流為經(jīng)整流電壓，其中經(jīng)整流電壓是波動電壓。

31、使用整流器電路來對ac電壓進行整流提供了具有與ac電壓相似的波動、但經(jīng)整流的dc電壓。該電壓可以被用于有效的功率因數(shù)校正。經(jīng)整流電壓然后被提供給第一節(jié)點，使得波動電壓與經(jīng)整流電壓相同。

32、在另一示例中，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器和負載。

33、在另一示例中，負載是半導體照明負載，系統(tǒng)是燈具或燈。

34、優(yōu)選地，負載是半導體照明負載，諸如led或激光二極管負載。優(yōu)選地，系統(tǒng)是燈具或燈。