專利名稱：具有用于推斷的輸出電流反饋感測(cè)的初級(jí)側(cè)狀態(tài)估計(jì)器的驅(qū)動(dòng)器電路的制作方法
具有用于推斷的輸出電流反饋感測(cè)的初級(jí)側(cè)狀態(tài)估計(jì)器的驅(qū)動(dòng)器電路
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動(dòng)器和其他照明功率電路常常采用回掃式轉(zhuǎn)換器、升降壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)提供用于驅(qū)動(dòng)光源的DC功率。為了提供此類轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制，通常經(jīng)由輸出電路中的電流感測(cè)電阻器，使用與輸出電流成比例的信號(hào)作為控制變量。在通過(guò)變壓器將輸出與輸入隔離的轉(zhuǎn)換器中無(wú)法執(zhí)行直接輸出感測(cè)，在此情況中，使用變流器和/或光隔離組件來(lái)感測(cè)輸出電流。但是，這些組件占用電路板空間并且成本昂貴。而且，在低功率轉(zhuǎn)換器中，有隔離或無(wú)隔離的情況下，直接感測(cè)是非期望的，因?yàn)閷?duì)輸出電流的任何直接感測(cè)都會(huì)大大地降低驅(qū)動(dòng)器效率。雖然變流器可能將對(duì)效率的影響減到最小，但是與轉(zhuǎn)換器本身相t匕，這些額外的組件體積大且昂貴并影響轉(zhuǎn)換器的緊密性。因此，需要用于閉環(huán)功率轉(zhuǎn)換器控制的改進(jìn)的輸出電流感測(cè)能力和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)提供用于從初級(jí)側(cè)電流模式控制感測(cè)電阻器推斷輸出電流而非從輸出感測(cè)電阻器或變流器提取輸出電流的技術(shù)和電路。該公開(kāi)的多種方面可以有利地在用于驅(qū)動(dòng)光源的功率轉(zhuǎn)換器(例如，用于驅(qū)動(dòng)LED的回掃式轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器和升降壓轉(zhuǎn)換器)或用于對(duì)其他類型的光源供電的此類轉(zhuǎn)換器級(jí)中使用。在公開(kāi)的實(shí)施例中，使用轉(zhuǎn)換器PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制的模擬開(kāi)關(guān)，感測(cè)流經(jīng)PWM開(kāi)關(guān)的電流并將其用于對(duì)狀態(tài)估計(jì)器的電容器充電。估計(jì)器開(kāi)關(guān)和電容器對(duì)來(lái)自感測(cè)電阻器的電流取樣，并將其饋送到設(shè)置電流模式控制比較器的斷路點(diǎn)時(shí)使用的誤差放大器。本公開(kāi)由此有助于在沒(méi)有常規(guī)脈沖變壓器類型的感測(cè)方法中所固有的成本、空間和效率折衷的情況下進(jìn)行輸出電流估計(jì)。提供一種電路用于對(duì)至少一個(gè)光源供電，該電路包括變壓器、主電源開(kāi)關(guān)、具有脈寬調(diào)制(PWM)控制器和誤差放大器的PWM電路、和與變壓器次級(jí)電隔離的估計(jì)器電路。在某些實(shí)施例中，該脈寬調(diào)制電 路和估計(jì)器電路集成到專用集成電路(ASIC)中。該變壓器具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中次級(jí)耦合成提供到如LED的光源的功率，或?qū)罄m(xù)轉(zhuǎn)換器級(jí)提供功率以對(duì)AC驅(qū)動(dòng)的燈供電。感測(cè)電阻器連接在變壓器初級(jí)繞組與電路地之間，以及第一開(kāi)關(guān)器件與感測(cè)電阻器和變壓器初級(jí)繞組串聯(lián)耦合。該開(kāi)關(guān)由脈寬調(diào)制的控制信號(hào)來(lái)操作，以便選擇性地允許在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電流在初級(jí)繞組中流動(dòng)。PWM控制器至少部分地基于PWM控制輸入以脈寬調(diào)制的控制信號(hào)的形式將驅(qū)動(dòng)輸出提供到開(kāi)關(guān)控制輸入端，并且包括耦合成從感測(cè)電阻器的第一端接收感測(cè)電壓的比較器輸入。提供一種誤差放大器，其包括誤差輸入和I禹合成向PWM控制輸入提供信號(hào)的輸出。比較器電路包括其第一端與PWM控制器比較器輸入耦合以及其第二端與誤差放大器的誤差輸入耦合的電容。此外，估計(jì)器包括第二開(kāi)關(guān)器件以及控制輸入，該第二開(kāi)關(guān)器件耦合在第二電容器端和電路地之間，以及該控制輸入與PWM控制器驅(qū)動(dòng)輸出耦合。該第二開(kāi)關(guān)選擇性地將第二電容器端與地耦合以在第一開(kāi)關(guān)器件讓電流在初級(jí)繞組中流動(dòng)時(shí)允許該電容基于感測(cè)電壓來(lái)充電，以及將該電容的第二端與電路地解耦合以在第一開(kāi)關(guān)器件阻止初級(jí)電流流動(dòng)時(shí)允許該電容向誤差放大器提供信號(hào)。以此方式，向誤差放大器提供表示回掃式轉(zhuǎn)換器或其他類型轉(zhuǎn)換器的次級(jí)繞組中流動(dòng)的輸出電流的信號(hào)，而不會(huì)犧牲輸出效率以及無(wú)需體積大且昂貴的感測(cè)和隔離電路。在某些實(shí)施例中，估計(jì)器的第二開(kāi)關(guān)器件是η溝道M0SFET，該η溝道MOSFET具有與電容的第二端耦合的源極、與電路地耦合的漏極、和與脈寬調(diào)制控制器的驅(qū)動(dòng)輸出耦合的柵極。在其他實(shí)現(xiàn)中，該估計(jì)器包括P溝道MOSFET和逆變器，該ρ溝道MOSFET具有柵極、與電容的第二端耦合的漏極、與電路地耦合的源極，以及該逆變器具有與脈寬調(diào)制控制器的驅(qū)動(dòng)輸出I禹合的輸入和與第二開(kāi)關(guān)器件的柵極I禹合的輸出。在某些實(shí)施例中，使用瞬變(transition)模式PWM控制器，其具有過(guò)零檢測(cè)輸入，并且該電路包括具有與初級(jí)繞組磁耦合的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)繞組的過(guò)零檢測(cè)電路。該過(guò)零電路感測(cè)初級(jí)繞組的過(guò)零狀況，并向PWM控制器的過(guò)零檢測(cè)輸入提供信號(hào)。提供一種專用集成電路(ASIC)以用于操作脈寬調(diào)制的功率轉(zhuǎn)換器電路。該ASIC包括用于設(shè)置點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)輸出、比較器輸入和電路地的輸入端，以及PWM控制器、誤差放大器、和估計(jì)器電路。PWM控制器具有PWM控制輸入、與比較器輸入端耦合的比較器輸入以及驅(qū)動(dòng)輸出，該驅(qū)動(dòng)輸出至少部分地根據(jù)PWM控制輸入向驅(qū)動(dòng)輸出端提供脈寬調(diào)制的控制信號(hào)。該誤差放大器包括與設(shè)置點(diǎn)輸入端耦合的輸入和耦合成向PWM控制器的PWM控制輸入提供信號(hào)的輸出。估計(jì)器電路包括電容和開(kāi)關(guān)，其中電容稱合在比較器輸入與誤差放大器輸入之間，以及該開(kāi)關(guān)連接 在電容器與電路地之間。該開(kāi)關(guān)從PWM控制器驅(qū)動(dòng)輸出接收控制輸入并以第一模式操作以將電容耦合到電路地、從而允許基于比較器輸入端處感測(cè)的電壓對(duì)電容充電，以及以第二模式操作以將電容的第二端與地解耦合、從而允許電容向誤差放大器提供信號(hào)。在某些實(shí)施例中，PWM控制器是瞬變模式PWM控制器。在某些實(shí)施例中，ASIC開(kāi)關(guān)是其柵極與PWM控制器驅(qū)動(dòng)輸出耦合的η溝道MOSFET。在其他實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)是ρ溝道M0SFET，其具有逆變器，該逆變器將PWM控制器驅(qū)動(dòng)輸出與MOSFET柵極耦合。


在下文詳細(xì)描述和附圖中提出一個(gè)或多個(gè)示范實(shí)施例，其中:
圖1是圖示根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方面的示范LED驅(qū)動(dòng)器電路的示意圖，該LED驅(qū)動(dòng)器電路具有使用初級(jí)側(cè)狀態(tài)估計(jì)器電路來(lái)估計(jì)次級(jí)側(cè)輸出電流的回掃式DC-DC轉(zhuǎn)換器；圖2是圖示圖1的回掃式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)繞組電路中的感測(cè)電阻器兩端的電壓的曲線
圖3是圖示圖1的電路中估計(jì)器電路開(kāi)關(guān)控制端處的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的曲線 圖4是圖示圖1的轉(zhuǎn)換器中估計(jì)器電容兩端的電壓的曲線 圖5是圖示由圖1的轉(zhuǎn)換器中估計(jì)器電路提供到誤差放大器的估計(jì)的次級(jí)電流信號(hào)的曲線圖；以及
圖6是圖示根據(jù)本公開(kāi)的具有使用ρ溝道MOSFET開(kāi)關(guān)和逆變器的估計(jì)器電路的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，相似的引用數(shù)字通用于指代相似的元件，以及多種特征不一定是按比例繪制的。圖1圖示示范LED驅(qū)動(dòng)器電路100，LED驅(qū)動(dòng)器電路100具有回掃式DC-DC轉(zhuǎn)換器106以轉(zhuǎn)換來(lái)自輸入整流器104的DC功率以便驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)LED光源108。驅(qū)動(dòng)器100從單相或多相輸入源102接收AC功率，經(jīng)由具有輸出濾波器電容器C3的整流器104將其轉(zhuǎn)換到DC總線，其中在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，DC參考電路地GND，雖然這不是本公開(kāi)的嚴(yán)格要求。在本實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器級(jí)106是回掃式轉(zhuǎn)換器，該回掃式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來(lái)自整流器104的DC總線以驅(qū)動(dòng)變壓器Tl，以及次級(jí)電路將電流轉(zhuǎn)換成DC輸出功率以驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載108。變壓器Tl包括具有指示的點(diǎn)極性的初級(jí)繞組LI和次級(jí)繞組L2。次級(jí)電路包括在下方輸出分支中具有整流二極管D3的繞組L2，連同輸出電容器C6以便將提供到LED陣列108的整流的DC功率平滑。此情況中，將整流器D3的位置設(shè)為使得當(dāng)電流在初級(jí)繞組LI中流動(dòng)(進(jìn)入“點(diǎn)”中)時(shí)，阻止繞組L2中的對(duì)應(yīng)次級(jí)電流(離開(kāi)“點(diǎn)”)，從而在變壓器Tl的磁芯中產(chǎn)生磁通量，以及反之，一旦初級(jí)電流停止以進(jìn)行回掃式操作，次級(jí)電流將從繞組L2流到電容器C6和負(fù)載108 (以及返回流進(jìn)繞組L2的“點(diǎn)”端)。如圖1所見(jiàn)，由第一開(kāi)關(guān)器件Q1，在此情況中為η溝道MOSFET (雖然也可以使用其他轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)類型)控制電流流經(jīng)初級(jí)繞組LI。Ql連同串聯(lián)連接的感測(cè)電阻器Rs串聯(lián)連接在初級(jí)繞組LI與電路地GND之間。由于初級(jí)電流流經(jīng)此串聯(lián)電路，所以經(jīng)由Rs的電流在感測(cè)電阻器Rs兩端提供對(duì)應(yīng)的電壓Vs (相對(duì)于電路地GND)。此感測(cè)的電壓Vs兼有地用于初級(jí)電流的逐周期(cycle-to-cycle)控制以及對(duì)狀態(tài)估計(jì)器電路110的電容Cl充電，下文對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在本示例中，第一開(kāi)關(guān)器件Ql包括與初級(jí)繞組LI耦合的漏極D、與感測(cè)電阻器Rs耦合的源極S和柵極控制輸入端G。通過(guò)從PWM控制器Ul施加到柵極G的控制信號(hào)來(lái)執(zhí)行Ql的開(kāi)關(guān)操作，以使開(kāi)關(guān)Ql選擇性地在第一模式中電耦合漏極和源極以允許電流在初級(jí)繞組LI中流動(dòng)，以及另一方面在第二模式中阻止初級(jí)電流流動(dòng)(Ql的高源極/漏極阻抗或“關(guān)斷”狀態(tài))。驅(qū)動(dòng)器100還包括脈寬調(diào)制(PWM)電路120和估計(jì)器電路110，其中在某些實(shí)施例中，可以將電路110和120集成到專用集成電路(ASIC)150中。在其他實(shí)現(xiàn)中，估計(jì)器電路110可以是單獨(dú)的ASIC，該單獨(dú)的ASIC具有用于接收柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)112、感測(cè)電壓輸入114(VS)的端，地端連接 端(GND)和用于提供反饋估算信號(hào)116的輸出端。PWM電路120包括具有PWM控制輸入INV的PWM控制器Ul和與感測(cè)電阻器RS的上方(第一)端耦合以接收感測(cè)電壓Vs的比較器輸入CS?？刂破鱑l還包括驅(qū)動(dòng)輸出⑶，驅(qū)動(dòng)輸出⑶至少部分地根據(jù)PWM控制輸入INV經(jīng)由電阻器R8向Ql的柵極提供脈寬調(diào)制的控制信號(hào)，其中柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)112還耦合到估計(jì)器電路110。在某些實(shí)施例中，PWM控制器Ul是瞬變式功率系數(shù)校正(PFC)控制器，如可從Intersil和STMicroelectronics購(gòu)得的L6562集成電路，從而提供PMW驅(qū)動(dòng)器輸出⑶的圖騰柱(totem pole)輸出級(jí)。器件Ul包括板載誤差放大器(未示出)，該板載誤差放大器具有圖示的實(shí)施例中使用來(lái)嚴(yán)格地將誤差放大器EA的輸出反相的反相輸入INV和輸出C0MP?？梢栽贓A的反相輸入與其輸出端之間插入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(未示出)。正如所提到的，可以將PWM控制器U1、誤差放大器EA和狀態(tài)估計(jì)器110的功能作為ASIC 150來(lái)實(shí)現(xiàn)。可能的ASIC實(shí)施例可以無(wú)需使用圖1的示例中的INV輸入提供的反相，而是可以將反相內(nèi)置到ASIC瞬變模式邏輯中。正常情況下，將乘法器輸入MULT提供到器件Ul中的乘法器以將正弦反相輸入提供到內(nèi)部脈寬調(diào)制(PWM)比較器(未不出)，其中由輸入CS導(dǎo)出非反相PWM比較器輸入。但是，在圖不的實(shí)施例中，將乘法器輸入MULT連接到電路100中的可變電壓或固定參考電壓，圖1中表示為Vx?？梢栽诶缧枰狶ED陣列的調(diào)光的應(yīng)用中使用可變電壓。器件Ul包括基于PWM比較器輸出提供柵極驅(qū)動(dòng)輸出⑶的PWM驅(qū)動(dòng)器電路，此功能根據(jù)零電流檢測(cè)輸入Z⑶來(lái)選擇性地啟用和禁用。MOSFET Ql中流動(dòng)的電流通過(guò)電阻器Rs感測(cè)，并將所得到的電壓施加到CS引腳，并與乘法器生成的內(nèi)部正弦整形的參考比較，以確定MOSFET的關(guān)斷。實(shí)際中，在下降沿觸發(fā)MOSFET的導(dǎo)通的情況中，根據(jù)ZCD輸入信號(hào)狀態(tài)選擇性地禁用柵極驅(qū)動(dòng)輸出⑶以進(jìn)行瞬變模式操作。這樣有利地允許連接到可選的零電流檢測(cè)電路130，以便在經(jīng)由初級(jí)繞組LI的電流為零時(shí)開(kāi)關(guān)Ql將導(dǎo)通。地引腳GND提供兼用于Ul的信號(hào)部分和柵極驅(qū)動(dòng)器電路的電流返回路徑。PWM電路120還包括誤差放大器EA，從而具有反相和非反相輸入和輸出。在圖示的示例中，非反相(+ )輸入連接到電路地GND，雖然將此輸入連接到非零參考電壓的其他實(shí)施例也是可能的。誤差放大器EA具有反相誤差輸入(-)，反相誤差輸入(-)耦合到端150a以用于在電路100中連接到設(shè)置點(diǎn)源極電壓Vsp，如調(diào)光器控制電路(未示出)或可以將其耦合到固定設(shè)置點(diǎn)參考。放大器EA還包括耦合成向PWM控制輸入INV提供信號(hào)的輸出。在本實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整至誤差放大器EA的設(shè)置點(diǎn)輸入Vsp來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光操作，在此情況中保持反饋控制。作為備選，可以通過(guò)調(diào)整MULT輸入電壓Vx來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光，其中后一種方法中誤差放大器EA飽和到其最低電平以便有效地將控制回路開(kāi)路。提供狀態(tài)估計(jì)器電路110，其與變壓器Tl的次級(jí)繞組L2電隔離，并且從驅(qū)動(dòng)輸出⑶接收柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)112連同感測(cè)電壓輸入114 (Vs)0估計(jì)器110提供表示流經(jīng)L2的估計(jì)的次級(jí)電流的反饋信號(hào)輸出116。通過(guò)充電電阻Rl將感測(cè)電壓Vs作為信號(hào)114提供到電容Cl的第一端。Cl的第二端經(jīng)由第二電阻R2與誤差放大器EA的反相誤差輸入(-)耦合。第二開(kāi)關(guān)器件Q2耦合在Cl的第二端與電路地GND之間。在圖1所示的一個(gè)實(shí)施例中，第二開(kāi)關(guān)器件Q2是η溝道M0SFET，其源極S與電容Cl的第二端耦合，漏極D與電路地GND耦合，以及柵極G經(jīng)由電容器C2與脈寬調(diào)制控制器Ul的驅(qū)動(dòng)輸出GD電容耦合，以及電阻器R3耦合在柵極G與漏極D之間。下文圖3示出其中第二開(kāi)關(guān)Q2是具有驅(qū)動(dòng)?xùn)艠OG的逆變器U2的ρ溝道MOSFET的備選實(shí)施例。也參考圖2-5，在操作中，第二開(kāi)關(guān)Q2根據(jù)驅(qū)動(dòng)輸出⑶操作以選擇性地將電容Cl的第二端與電路地GND耦合以在Ql允許電流在初級(jí)繞組LI中流動(dòng)時(shí)允許電容Cl基于感測(cè)電壓Vs充電。圖2示出曲線圖200，曲線圖200圖示柵極驅(qū)動(dòng)輸出GD的示范周期期間的電壓Vs，其中該輸出對(duì)于調(diào)制周期期間Tpwm的第一部分開(kāi)啟，而對(duì)于該期間的其余部分關(guān)斷。當(dāng)活動(dòng)時(shí)，Ql是導(dǎo)通的或“接通”，從而允許初級(jí)繞組電流開(kāi)始流動(dòng)，如圖2的感測(cè)電壓(Vs)波形202中所見(jiàn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)Ql “關(guān)斷”(圖2中時(shí)間tl處)時(shí)，初級(jí)電流中斷，直到下一次導(dǎo)通開(kāi)關(guān)(附圖中的時(shí)間t2處)為止。如圖3的曲線圖210所示，因?yàn)轵?qū)動(dòng)輸出信號(hào)112電容耦合到Q2的第二晶體管柵極，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸出為活動(dòng)時(shí)(Ql “導(dǎo)通”時(shí))，Q2的柵極-漏極電壓VeD 212是正值(例如，在一個(gè)示例中持續(xù)如圖所示的相對(duì)較長(zhǎng)工作周期為+12伏特)，由此使得第二開(kāi)關(guān)Q2導(dǎo)通，從而將電容器Cl的第二端接地。圖3中的曲線圖220示出估計(jì)器電容Cl兩端的電壓Va 222，這是時(shí)間間隔O〈 t〈 tl上感測(cè)的電壓Vs的平均值。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸出瞬變到第二狀態(tài)時(shí)( 例如，當(dāng)Ql在時(shí)間tl處“關(guān)斷”時(shí))，Q2的柵極-漏極電壓212稍微下降為負(fù)(例如，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中為約-3伏特)。在此第二模式中，Q2 “關(guān)斷”(高源極-漏極阻抗)，以及Q2有效地將Cl的第二端與地GND斷開(kāi)。因?yàn)樵趫D1所示的極性方向上對(duì)Cl充電，所以Ql阻止初級(jí)繞組LI中的電流流動(dòng)時(shí)，在電阻器R2兩端出現(xiàn)Cl電容器電壓(已反相)，并且作為信號(hào)施加到誤差放大器EA的誤差輸入(_)。電阻器R2兩端的電壓在圖5的曲線圖230中示出為波形232 (VK2)，其在時(shí)間tl與時(shí)間t2之間為負(fù)。在某些實(shí)施例中，電容器Cl和充電電阻器Rl的值設(shè)為使得對(duì)應(yīng)的RC時(shí)間常數(shù)允許電容Cl非?？焖俚爻潆?相對(duì)于PWM周期Tpwm)。如圖1和圖5中所見(jiàn)，波形232向誤差放大器反相(_)輸入提供反饋信號(hào)，此反饋信號(hào)與設(shè)置點(diǎn)輸入Vsp相加，使得誤差放大器輸出提供PWM電路的閉環(huán)操作的對(duì)應(yīng)誤差信號(hào)來(lái)調(diào)整次級(jí)側(cè)輸出電流。就此而言，從估計(jì)器電路110提供到誤差放大器EA的反饋信號(hào)116與次級(jí)繞組L2中流動(dòng)的回掃式電流成比例。由此，信號(hào)116是表示性估計(jì)，同時(shí)估計(jì)器電路110與次級(jí)電隔離(例如，無(wú)直接感測(cè)、無(wú)感測(cè)變壓器、無(wú)光耦合器等)。而且，在次級(jí)電路本身中無(wú)需直接感測(cè)電阻，從而次級(jí)電流估計(jì)允許閉環(huán)輸出調(diào)整而不會(huì)負(fù)面地影響驅(qū)動(dòng)器電路100的輸出效率。而且，如圖1所示，在某些實(shí)施例中，電路100還可以包括與瞬變模式PWM控制器Ul耦合的過(guò)零檢測(cè)電路130。過(guò)零檢測(cè)電路130包括繞在變壓器Tl的磁芯上且與初級(jí)繞組LI磁耦合的感測(cè)繞組L3和L4，以及該電路還包括將L3和L4與電容器C4連接的中心節(jié)點(diǎn)。C4的下方端經(jīng)由二極管Dl耦合到VCC以及經(jīng)由二極管D2耦合到地，以及將旁通電容器C5從VCC連接到地GND。過(guò)零電路130使用感測(cè)繞組L3和L4感測(cè)初級(jí)繞組LI的過(guò)零狀況，并選擇性地經(jīng)由電阻器R6向PWM控制器Ul的過(guò)零檢測(cè)輸入ZCD提供指示初級(jí)繞組LI的感測(cè)的過(guò)零狀況的信號(hào)。圖6是圖示根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路實(shí)施例的示意圖，其中估計(jì)器電路110使用ρ溝道MOSFET開(kāi)關(guān)Q2和逆變器。在本實(shí)施例中，第二開(kāi)關(guān)器件Q2具有柵極G、與電容Cl的第二端耦合的 漏極D和耦合到地GND的源極S，以及估計(jì)器電路110包括逆變器U2，逆變器U2的輸入耦合成從PWM控制器Ul接收驅(qū)動(dòng)輸出GD以及其輸出與第二開(kāi)關(guān)器件Q2的柵極G耦合。在其他方面中，本實(shí)施例提供如上文結(jié)合圖1-5描述的估計(jì)功能性。如圖1和圖3的示例所示，脈寬調(diào)制電路120和估計(jì)器電路110可以作為專用集成電路(ASIC)150來(lái)實(shí)現(xiàn)。ASIC 150可以用在圖示的驅(qū)動(dòng)器100中或用在操作脈寬調(diào)制的功率轉(zhuǎn)換器電路100的其他應(yīng)用中。ASIC 150包括外部可訪問(wèn)的電端子，該外部可訪問(wèn)的電端子包括設(shè)置點(diǎn)端150a、乘法器輸入端150b、ZCD信號(hào)輸入端150c、功率(VCC)端150d、以及驅(qū)動(dòng)輸出端150e、比較器輸入端150f和電路地端150g。器件150包括PWM控制器Ul，PWM控制器Ul具有PMW控制輸入INV、與比較器輸入端150f耦合的比較器輸入CS和驅(qū)動(dòng)輸出⑶，驅(qū)動(dòng)輸出⑶至少部分地根據(jù)PWM控制輸入INV向驅(qū)動(dòng)輸出端150e提供脈寬調(diào)制的控制信號(hào)。此外，ASIC 150具有誤差放大器EA，誤差放大器EA包括與設(shè)置點(diǎn)輸入端150a耦合的誤差輸入(_)以及耦合成向脈寬調(diào)制控制器Ul的PWM控制輸入INV提供信號(hào)的輸出。ASIC 150還包括估計(jì)器電路110，估計(jì)器電路110具有電容Cl和開(kāi)關(guān)Q2，其中電容Cl具有與比較器輸入CS耦合的第一端和與誤差輸入(_)耦合的第二端。開(kāi)關(guān)Q2連接在第二電容器端與地之間，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)輸出GD按上文描述的操作以選擇性地允許電容器Cl在Q2關(guān)斷時(shí)，在第一模式中(Cl接地的情況下)充電，并且然后向誤差放大器EA提供反饋估計(jì)信號(hào) 116。
上文的示例僅是說(shuō)明本公開(kāi)的多種方面的多個(gè)可能實(shí)施例，其中本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解本說(shuō)明書(shū)和附圖時(shí)將會(huì)設(shè)想等效的替代和/或修改。具體針對(duì)上述組件(組裝件、裝置、系統(tǒng)、電路等)執(zhí)行的多種功能而言，除非另行指明，否則用于描述此類組件的術(shù)語(yǔ)(包括對(duì)“手段”的引用)應(yīng)對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所描述的組件的指定功能(即功能上等效)的任何組件，如硬件、處理器執(zhí)行的軟件或它們的組合，即便在結(jié)構(gòu)上與執(zhí)行本公開(kāi)的圖示實(shí)現(xiàn)中的功能的所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)不相等。雖然本公開(kāi)的具體特征是僅結(jié)合多種實(shí)現(xiàn)的其中一種來(lái)圖示和/或描述的，但是此類特征可以按任何給定或特定應(yīng)用可能期望和對(duì)其有利的來(lái)與其他實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)其它特征組合。另外，除非另行指明，對(duì)單數(shù)組件或項(xiàng)的引用應(yīng)涵蓋兩個(gè)或兩個(gè)以上此類組件或項(xiàng)。而且，就詳細(xì)描述和/或權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“含有”或其變化來(lái)說(shuō)，此類術(shù)語(yǔ)應(yīng)與術(shù)語(yǔ)“包含”相似的方式為包含性的。本發(fā)明是參考優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述的。顯然，閱讀和理解前文的詳細(xì)描述時(shí)，將會(huì)設(shè)想到修改和替換。本發(fā)明應(yīng)視為包含所有此類修改和替代。100驅(qū)動(dòng)器 102輸入源
104整流器 106 DC-DC轉(zhuǎn)換器級(jí) 108 LED陣列 110狀態(tài)估計(jì)器 112驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào) 114感測(cè)電壓輸入 116反饋估計(jì)信號(hào) 120 P麗電路 130過(guò)零檢測(cè)電路 150 ASIC 150a設(shè)置點(diǎn)端 150b乘法器輸入端 150c ZCD信號(hào)輸入端；
150d功率(VCC)端 150e驅(qū)動(dòng)輸出端 150f比較器輸入端 150g電路地端 200曲線圖
202感測(cè)電壓(Vs)波形
210曲線圖
212柵極-漏極電壓
222電壓Vci
230曲線圖
232波形
Cl電容C2電容器C4電容器C5旁通電容器C6電容器D3整流器LI初級(jí) 繞組L2次級(jí)繞組L3和L4感測(cè)繞組Ql開(kāi)關(guān)Q2開(kāi)關(guān)Rl充電電阻器R2第二電阻R3電阻器R6電阻器R8電阻器Tl變壓器Ul PWM控制器U2逆變器。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)至少一個(gè)光源供電的電路，包括: 變壓器，所述變壓器包括初級(jí)繞組和耦合成向光源提供電功率的次級(jí)繞組； 感測(cè)電阻器，所述感測(cè)電阻器具有與所述初級(jí)繞組耦合的第一端以及與電路地耦合的A-Ap ~.上山弟.~- ； 第一開(kāi)關(guān)器件，所述第一開(kāi)關(guān)器件包括與所述初級(jí)繞組耦合的第一功率端、與所述感測(cè)電阻器耦合的第二功率端、以及第一控制輸入端，所述第一開(kāi)關(guān)器件根據(jù)所述第一控制輸入端處的控制信號(hào)來(lái)操作以便選擇性地電耦合所述第一功率端和第二功率端、從而允許電流在所述初級(jí)繞組中流動(dòng)； 脈寬調(diào)制電路，所述脈寬調(diào)制電路包括: 脈寬調(diào)制控制器，所述脈寬調(diào)制控制器包括PWM控制輸入、與所述感測(cè)電阻器的所述第一端耦合以接收感測(cè)電壓的比較器輸入、以及驅(qū)動(dòng)輸出，所述驅(qū)動(dòng)輸出至少部分地根據(jù)所述PWM控制輸入向所述開(kāi)關(guān)器件的所述第一控制輸入端提供脈寬調(diào)制的控制信號(hào)，以及 誤差放大器，所述誤差放大器包括誤差輸入和耦合成向所述脈寬調(diào)制控制器的所述PWM控制輸入提供信號(hào)的輸出；以及 與所述變壓器的所述次級(jí)繞組電隔離的估計(jì)器電路，所述估計(jì)器電路包括: 電容，所述電容具有與所述脈寬調(diào)制控制器的所述比較器輸入耦合的第一端，以及與所述誤差放大器的所述誤差輸入耦合的第二端；以及` 第二開(kāi)關(guān)器件，所述第二開(kāi)關(guān)器件包括與所述電容的所述第二端耦合的第一功率端、與所述電路地耦合的第二功率端、和與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的第二控制輸入端，所述第二開(kāi)關(guān)器件根據(jù)所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出操作，以選擇性地將所述電容的所述第二端與所述電路地耦合、從而在所述第一開(kāi)關(guān)器件允許電流在所述初級(jí)繞組中流動(dòng)時(shí)允許所述電容基于所述感測(cè)電壓來(lái)充電，以及將所述電容的所述第二端與所述電路地解耦合、從而在所述第一開(kāi)關(guān)器件阻止電流在所述初級(jí)繞組中流動(dòng)時(shí)向所述誤差放大器的所述誤差輸入提供信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述PWM控制器是瞬變模式PWM控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述第二開(kāi)關(guān)器件是η溝道MOSFET，所述η溝道MOSFET具有與所述電容的所述第二端耦合的源極、與所述電路地耦合的漏極、以及與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的柵極。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其中所述瞬變模式PWM控制器包括過(guò)零檢測(cè)輸入，所述電路還包括與所述瞬變模式PWM控制器耦合的過(guò)零檢測(cè)電路，所述過(guò)零檢測(cè)電路包括與所述初級(jí)繞組磁耦合的至少一個(gè)感測(cè)繞組，所述過(guò)零電路可操作以使用所述至少一個(gè)感測(cè)繞組感測(cè)所述初級(jí)繞組的過(guò)零狀況以及選擇性地向所述過(guò)零檢測(cè)輸入提供指示所述初級(jí)繞組的感測(cè)的過(guò)零狀況的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述瞬變模式PWM控制器包括過(guò)零檢測(cè)輸入，所述電路還包括與所述瞬變模式PWM控制器耦合的過(guò)零檢測(cè)電路，所述過(guò)零檢測(cè)電路包括與所述初級(jí)繞組磁耦合的至少一個(gè)感測(cè)繞組，所述過(guò)零電路可操作以使用所述至少一個(gè)感測(cè)繞組感測(cè)所述初級(jí)繞組的過(guò)零狀況以及選擇性地向所述過(guò)零檢測(cè)輸入提供指示所述初級(jí)繞組的感測(cè)的過(guò)零狀況的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
8.如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述第二開(kāi)關(guān)器件是P溝道MOSFET，所述p溝道MOSFET具有柵極、與所述電容的所述第二端耦合的漏極、以及與所述電路地耦合的源極，所述估計(jì)器電路包括逆變器，所述逆變器具有與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的輸入和與所述第二開(kāi)關(guān)器件的所述柵極耦合的輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，其中所述瞬變模式PWM控制器包括過(guò)零檢測(cè)輸入，所述電路還包括與所述瞬變模式PWM控制器耦合的過(guò)零檢測(cè)電路，所述過(guò)零檢測(cè)電路包括與所述初級(jí)繞組磁耦合的至少一個(gè)感測(cè)繞組，所述過(guò)零電路可操作以使用所述至少一個(gè)感測(cè)繞組感測(cè)所述初級(jí)繞組的過(guò)零狀況以及選擇性地向所述過(guò)零檢測(cè)輸入提供指示所述初級(jí)繞組的感測(cè)的過(guò)零狀況的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
11.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二開(kāi)關(guān)器件是η溝道M0SFET，所述η溝道MOSFET具有與所述電容的所述第二端耦合的源極、與所述電路地耦合的漏極、以及與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的柵極。
12.如權(quán)利要求11所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
13.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二開(kāi)關(guān)器件是P溝道M0SFET，所述ρ溝道MOSFET具有柵極、與所述電容的所述第二端耦合的漏極、以及與所述電路地耦合的源極，所述估計(jì)器電路包括逆變器，所述逆變器具有與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的輸入和與所述第二開(kāi)關(guān)器件的所述柵極耦合的輸出。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
15.如權(quán)利要求1所述的電路，包括專用集成電路，所述專用集成電路包括所述脈寬調(diào)制電路和所述估計(jì)器電路。
16.一種用于操作脈寬調(diào)制的功率轉(zhuǎn)換器電路的專用集成電路，所述專用集成電路包括: 設(shè)置點(diǎn)輸入端； 驅(qū)動(dòng)輸出端； 比較器輸入端； 電路地端； 脈寬調(diào)制控制器，所述脈寬調(diào)制控制器包括PWM控制輸入、與所述比較器輸入端耦合的比較器輸入、和驅(qū)動(dòng)輸出，所述驅(qū)動(dòng)輸出至少部分地根據(jù)所述PWM控制輸入向所述驅(qū)動(dòng)輸出端提供脈寬調(diào)制的控制信號(hào)； 誤差放大器，所述誤差放大器包括與所述設(shè)置點(diǎn)輸入端耦合的誤差輸入和耦合成向所述脈寬調(diào)制控制器的所述PWM控制輸入提供信號(hào)的輸出；以及 估計(jì)器電路，所述估計(jì)器電路包括:電容，所述電容具有與所述脈寬調(diào)制控制器的所述比較器輸入耦合的第一端，以及與所述誤差放大器的所述誤差輸入耦合的第二端；以及 開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件包括與所述電容的所述第二端耦合的第一功率端、與所述電路地端耦合的第二功率端、和與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的控制輸入端，所述開(kāi)關(guān)器件根據(jù)所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出操作，以選擇性地將所述電容的所述第二端與所述電路地端耦合、從而允許所述電容基于所述比較器輸入端處的感測(cè)電壓來(lái)充電，以及將所述電容的所述第二端與所述電路地端解耦合、從而允許所述電容向所述誤差放大器的所述誤差輸入提供信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的專用集成電路，其中所述PWM控制器是瞬變模式PWM控制器。
18.如權(quán)利要求16所述的專用集成電路，其中所述開(kāi)關(guān)器件是η溝道MOSFET，所述η溝道MOSFET具有與所述電容的所述第二端耦合的源極、與所述電路地端耦合的漏極、以及與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的柵極。
19.如權(quán)利要 求16所述的專用集成電路，其中所述開(kāi)關(guān)器件是P溝道M0SFET，所述ρ溝道MOSFET具有柵極、與所述電容的所述第二端耦合的漏極、以及與所述電路地端耦合的源極，所述估計(jì)器電路包括逆變器，所述逆變器具有與所述脈寬調(diào)制控制器的所述驅(qū)動(dòng)輸出耦合的輸入和與所述開(kāi)關(guān)器件的所述柵極耦合的輸出。
全文摘要
本發(fā)明呈現(xiàn)了一種LED驅(qū)動(dòng)器電路及為此隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中提供初級(jí)側(cè)狀態(tài)估計(jì)器以用于實(shí)現(xiàn)推斷的輸出電流感測(cè)、從而用于脈寬調(diào)制的回掃式轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制。
文檔編號(hào)H02M3/335GK103229595SQ201180058920
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者L.R.內(nèi)龍伊 申請(qǐng)人:通用電氣公司