用于调节电源变换系统的输出电流的系统和方法_3

文档序号:9250715阅读:来源:国知局
[0093] 在某些实施例中,抖动信号1597对应于具有随机(例如,伪随机的)波形的随机 (例如,伪随机的)信号。例如,系统控制器802至少基于与随机抖动信号1528相关联的信 息来改变与斜坡信号1528相关联的斜坡斜率,从而使得斜坡斜率被改变了分别与不同调 制周期相对应的随机量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改 变。在又一示例中,斜坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统 控制器802至少基于与由随机量值改变的斜坡斜率相关联的信息来调节调制频率。
[0094] 如上面所讨论的和在这里进一步强调的那样,图4(a)、图4(b)、图5(a)和/或图 5(b)仅仅是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到 许多变更、替换和修改。例如,如图6(a)和图6(b)所示,被配置为接收与整流后电压(例 如,整流后电压450、整流后电压850)相关的信号的端子(例如,端子464、端子864)被从 电源变换系统的控制器(例如,控制器402、控制器802)中移除。
[0095]图6(a)是示出了根据本发明的又一实施例的电源变换系统的简化图。该图仅仅 是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变更、 替换和修改。系统500包括控制器502,电阻器504、524、526和532,电容器506、520和534, 二极管508,包括初级绕组512、次级绕组514和辅助绕组516的变压器510,功率开关528, 电流感测电阻器530,以及整流二极管518。控制器502包括端子(例如,引脚)538、540、 542、544、546和548。例如,功率开关528是双极结型晶体管。在另一示例中,功率开关528 是MOS晶体管。在又一示例中,功率开关528包括绝缘栅双极晶体管。系统500向输出负 载522(例如,一个或多个LED)提供电源。在一些实施例中,电阻器532被移除。例如,系 统500在准谐振模式下运行。
[0096] 根据一个实施例,交流(AC)输入电压552被应用于系统500。例如,与AC输入电 压552相关联的整流后电压550 (例如,不小于OV的整流电压)被电阻器504接收。在另 一示例中,电容器506响应于整流后电压550而被充电,并且在端子538 (例如,端子VCC) 处向控制器502提供电压554。在又一示例中,如果电压554在量值上大于预定阈值电压, 则控制器502开始正常运行,并且通过端子542 (例如,端子GATE)输出信号。在又一示例 中,开关528响应于驱动信号556被闭合(例如,被接通)或断开(例如,被关断),从而使 得输出电流558被调节至近似恒定。
[0097] 根据另一实施例,当开关528响应于驱动信号556而被断开(例如,被关断)时,辅 助绕组516通过二极管508向电容器506充电,从而使得控制器502能够正常运行。例如, 通过端子540 (例如,端子FB)向控制器502提供反馈信号560以便检测次级绕组514的退 磁过程的结束以用于使用控制器502中的内部误差放大器来对电容器534充电或放电。在 另一示例中,通过端子540 (例如,端子FB)向控制器502提供反馈信号560,以便检测次级 绕组514的退磁过程的开始和结束。作为示例,响应于在端子548(例如,端子C0MP)处提 供的补偿信号574,电容器534被充电或放电。在另一示例中,电阻器530被用于检测流经 初级绕组512的初级电流562,并且通过端子544 (例如,端子CS)向控制器502提供电流感 测信号564,以使其在每个开关周期期间被处理。在又一示例中,电流感测信号564的峰值 被米样并被提供至内部误差放大器。在又一不例中,电容器520被用于维护输出电压568。 在一些实施例中,控制器502包括用于生成斜坡信号的斜坡信号发生器,并且控制器502被 配置为至少基于与补偿信号574相关联的信息改变斜坡信号的斜坡斜率。
[0098] 图6(b)是示出了根据本发明的实施例,作为电源变换系统500的一部分的控制 器502的简化图。该图仅仅是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域的普通 技术人员将认识到许多变更、替换和修改。控制器502包括斜坡信号发生器702、欠压锁定 (UVLO)组件704、调制组件706、逻辑控制器708、驱动组件710、退磁检测器712、误差放大 器716、电流感测与采样/保持组件714、抖动信号发生器799以及电压-电流变换组件742。
[0099] 根据一个实施例,UVLO组件704检测到信号554并且输出信号718。例如,如果 信号554在量值上大于第一预定阈值,则控制器502开始正常运行。如果信号554在量值 上小于第二预定阈值,则控制器502被关断。在另一示例中,第二预定阈值在量值上小于第 一预定阈值。在又一示例中,误差放大器716接收基准信号722以及来自电流感测与采样 /保持组件714的信号720,并且补偿信号574被提供至调制组件706和电压-电流变换组 件742。在又一示例中,电压-电流变换组件742接收信号574并且向斜坡信号发生器702 输出信号738,其中所述斜坡信号发生器702还接收电流信号794和由抖动信号发生器799 生成的抖动信号797 (例如,抖动电流)。在又一示例中,抖动电流797从抖动信号发生器 799流至斜坡信号发生器702。在又一示例中,抖动电流797从斜坡信号发生器702流至抖 动信号发生器799。在又一示例中,调制组件706从斜坡信号发生器702接收斜坡信号728 并且输出调制信号726。例如,信号728在每个开关周期期间线性或非线性地增加至峰值。 在另一示例中,逻辑控制器708处理调制信号726并且向电流感测与采样/保持组件714 和驱动组件710输出控制信号730。在又一示例中,驱动组件710生成与驱动信号556相 关的信号756以影响开关528。作为示例,退磁检测器712检测到反馈信号560并且输出 用于确定次级绕组514的退磁过程的结束的信号732。作为另一示例,退磁检测器712检测 到反馈信号560并且输出用于确定次级绕组514的退磁过程的开始和结束的信号732。在 另一示例中,退磁检测器712向逻辑控制器708输出触发信号798以开始下一个周期(例 如,对应于下一个开关周期)。在又一不例中,当信号756处于逻辑高电平时,信号556处 于逻辑高电平,并且当信号756处于逻辑低电平时,信号556处于逻辑低电平。在又一示例 中,斜坡信号728的斜坡斜率响应于抖动信号797而被调制。
[0100] 在一些实施例中,抖动信号797对应于确定性信号,如三角波(例如,具有几百Hz 的频率)或者正弦波(例如,具有几百Hz的频率)。例如,抖动信号797与对应于和预定 抖动时段(例如,近似恒定)相关的预定抖动频率(例如,近似恒定)的多个抖动周期相关 联。作为示例,信号756与对应于和调制时段(例如,不恒定)相关的调制频率(例如,不 恒定)的多个调制周期相关联。在另一示例中,系统控制器502至少基于与抖动信号728 相关联的信息来改变与斜坡信号728相关联的斜坡斜率,从而使得:在多个抖动周期中的 同一抖动周期内,斜坡斜率被改变了(例如,增加或降低)分别与不同调制周期相对应的不 同量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中, 斜坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统控制器502至少基 于与改变后的斜坡斜率相关联的彳目息调节调制频率。
[0101] 在某些实施例中,抖动信号797对应于具有随机(例如,伪随机的)波形的随机 (例如,伪随机的)信号。例如,系统控制器502至少基于与随机抖动信号728相关联的信 息改变与斜坡信号728相关联的斜坡斜率,从而使得斜坡斜率被改变了分别与不同调制周 期相对应的随机量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改变。在 又一示例中,斜坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统控制器 502至少基于与由随机量值改变的斜坡斜率相关联的信息来调节调制频率。
[0102] 在一些实施例中,信号738表示电流并且被用于调节与斜坡信号728相关联的斜 坡斜率。例如,与信号738相关联的信息被用于调节与斜坡信号728相关联的斜坡斜率,从 而调节与驱动信号556相关联的接通时间段的持续时间。例如,作为系统500 -部分的控 制器502的时序图与图4(c)中所示相类似。在另一示例中,电流738从电压-电流变换组 件742流至斜坡信号发生器702。在又一示例中,电流738从斜坡信号发生器702流至电 压-电流变换组件742。
[0103] 图7(a)是示出了根据本发明的又一实施例的电源变换系统的简化图。该图仅仅 是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变更、 替换和修改。系统1100包括控制器1102,电阻器1104、1124、1126和1132,电容器1106、 1120和1134,二极管1108,包括初级绕组1112、次级绕组1114和辅助绕组1116的变压器 1110,功率开关1128,电流感测电阻器1130,以及整流二极管1118。控制器1102包括端子 (例如,引脚)1138、1140、1142、1144、1146和1148。例如,功率开关1128是双极结型晶体 管。在另一示例中,功率开关1128是MOS晶体管。在又一示例中,功率开关1128包括绝缘 栅双极晶体管。系统1100向输出负载1122(例如,一个或多个LED)提供电源。在某些实 施例中,电阻器1132被移除。例如,系统1100在准谐振模式下运行。
[0104] 根据一个实施例,交流(AC)输入电压1152被应用于系统1100。例如,与AC输入 电压1152相关联的整流后电压1150(例如,不小于OV的整流电压)被电阻器1104接收。 在另一示例中,电容器1106响应于整流后电压1150而被充电,并且在端子1138(例如,端 子VCC)处向控制器1102提供电压1154。在又一示例中,如果电压1154在量值上大于预 定阈值电压,则所述控制器1102开始正常运行,并且通过端子1142 (例如,端子GATE)输出 信号。在又一示例中,开关1128响应于驱动信号1156被闭合(例如,被接通)或断开(例 如,被关断),从而使得输出电流1158被调节至近似恒定。
[0105] 根据另一实施例,当开关1128响应于驱动信号1156被断开(例如,被关断)时, 辅助绕组1116通过二极管1108向电容器1106充电,从而使得控制器1102能够正常运行。 例如,信号1160被提供至端子1140(例如,端子FB)处。在另一不例中,在与驱动信号1156 相关联的接通时间段期间,信号1198与整流后电压1150通过变压器耦合相关联。在又一 示例中,整流后电压1150通过端子1140 (例如,端子FB)被感测。在又一示例中,在与驱动 信号1156相关联的关断时间段期间,信号1160与输出电压1168相关,并且信号1160被 用于检测次级绕组1114的退磁过程的结束以用于使用控制器1102中的内部误差放大器 来对电容器1134充电或放电。作为示例,响应于在端子1148(例如,端子C0MP)处提供的 补偿信号1174,电容器1134被充电或放电。例如,电阻器1130被用于检测流经初级绕组 1112的初级电流1162,并且通过端子1144(例如,端子CS)向控制器1102提供电流感测信 号1164以使其在每个开关周期期间被处理。在又一示例中,电流感测信号1164的峰值被 采样并被提供至内部误差放大器。在又一示例中,电容器1120被用于维护输出电压1168。 在一些实施例中,控制器1102包括生成斜坡信号的斜坡信号发生器,并且控制器1102被配 置为至少基于与信号1160和补偿信号1174相关联的信息,改变斜坡信号的斜坡斜率。 [0106] 图7(b)是示出了根据本发明的实施例,作为电源变换系统1100的一部分的控制 器1102的简化图。该图仅仅是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域的普通 技术人员将认识到许多变更、替换和修改。控制器1102包括斜坡信号发生器1202、欠压锁 定(UVLO)组件1204、调制组件1206、逻辑控制器1208、驱动组件1210、退磁检测器1212、误 差放大器1216、电流感测与采样/保持组件1214、另一电流感测组件1240、抖动信号发生器 1299以及电压-电流变换组件1242。
[0107] 根据一个实施例,UVLO组件1204检测到信号1154并且输出信号1218。例如,如 果信号1154在量值上大于第一预定阈值,则控制器1102开始正常运行。如果信号1154在 量值上小于第二预定阈值,则控制器1102被关断。在另一示例中,第二预定阈值在量值上 小于第一预定阈值。在又一示例中,误差放大器1216接收基准信号1222以及来自电流感 测与采样/保持组件1214的信号1220,并且补偿信号1174被提供至调制组件1206和电 压-电流变换组件1242处。在又一示例中,电压-电流变换组件1242接收信号1174并且 向斜坡信号发生器1202输出信号1238,其中该斜坡信号发生器1202还接收电流信号1294 和由抖动信号发生器1299生成的抖动信号1297(例如,抖动电流)。在又一示例中,抖动电 流1297从抖动信号发生器1299流至斜坡信号发生器1202。在又一示例中,抖动电流1297 从斜坡信号发生器1202流至抖动信号发生器1299。在又一示例中,电流感测组件1240响 应于与端子1140(例如,端子FB)相关联的电流信号1296,向斜坡信号发生器1202输出信 号1236。作为不例,在与驱动信号1156相关联的接通时间段期间,电流信号1296与整流 后电压1150相关。在又一示例中,斜坡信号1228的斜坡斜率响应于抖动信号1297而被调 制。
[0108] 在一些实施例中,抖动信号1297对应于确定性信号,如三角波(例如,具有几百Hz 的频率)或者正弦波(例如,具有几百Hz的频率)。例如,抖动信号1297与对应于和预定 抖动时间(例如,近似恒定)相关的预定抖动频率(例如,近似恒定)的多个抖动周期相关 联。作为示例,信号1256与对应于和调制时段(例如,不恒定)相关的调制频率(例如,不 恒定)的多个调制周期相关联。在另一示例中,系统控制器1102至少基于与抖动信号1228 相关联的信息改变与斜坡信号1228相关联的斜坡斜率,从而使得:在多个抖动周期中的同 一抖动周期内,斜坡斜率被改变(例如,增加或降低)了分别与不同调制周期相对应的不同 量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,斜 坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统控制器1102至少基于 与已改变的斜坡斜率相关联的信息来调节调制频率。
[0109] 在某些实施例中,抖动信号1297对应于具有随机(例如,伪随机的)波形的随机 (例如,伪随机的)信号。例如,系统控制器1102至少基于与随机抖动信号1228相关联的 信息改变与斜坡信号1228相关联的斜坡斜率,从而使得斜坡斜率被改变了分别与不同调 制周期相对应的随机量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改 变。在又一示例中,斜坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统 控制器1102至少基于与由随机量值改变的斜坡斜率相关联的信息来调节调制频率。
[0110] 根据另一实施例,调制组件1206从斜坡信号发生器1202接收斜坡信号1228并且 输出调制信号1226。例如,信号1228在每个开关周期期间线性或非线性地增加至峰值。在 另一示例中,逻辑控制器1208处理调制信号1226并且向电流感测与采样/保持组件1214 和驱动组件1210输出控制信号1230。在又一示例中,驱动组件1210生成与驱动信号1156 相关联的信号1256以影响开关1128。作为示例,退磁检测器1212检测到信号1160并且 (例如,在与驱动信号1156相关联的关断时间段期间)输出用于确定次级绕组1114的退磁 过程的结束的信号1232。作为另一示例,退磁检测器1212检测到信号1160并且(例如, 在与驱动信号1156相关联的关断时间段期间)输出用于确定次级绕组1114的退磁过程的 开始和结束的信号1232。在另一示例中,退磁检测器1212向逻辑控制器1208输出触发信 号1298以开始下一个周期(例如,对应于下一个开关周期)。在又一示例中,当信号1256 处于逻辑高电平时,信号1156处于逻辑高电平,并且当信号1256处于逻辑低电平时,信号 1156处于逻辑低电平。
[0111] 在一些实施例中,信号1236表示电流并且被用于调节与斜坡信号1228相关联的 斜坡斜率。在某些实施例中,信号1238表示电流并且被用于调节与斜坡信号1228相关联的 斜坡斜率。例如,与信号1236和信号1238二者相关联的信息被用于调节与斜坡信号1228 相关联的斜坡斜率,从而调节与驱动信号1156相关联的接通时间段的持续时间。在另一示 例中,电流1236从电流感测组件1240流至斜坡信号发生器1202。在又一示例中,电流1236 从斜坡信号发生器1202流至电流感测组件1240。在又一示例中,电流1238从电压-电流变 换组件1242流至斜坡信号发生器1202。在又一示例中,电流1238从斜坡信号发生器1202 流至电压-电流变换组件1242。
[0112] 参考图7(a)和图7(b),在一些实施例中,在接通时间段期间,与辅助绕组1116相 关联的电压1198由以下等式确定:
[0114]其中Vaux表示电压1198,Naux/Np表示辅助绕组1116与初级绕组1112之间的匝数 比,以及乂^^表示整流后电压1150。在某些实施例中,当在端子1140(例如,端子FB)处的 电压被调节至近似于零时,电流信号1296被电流感测组件1240检测:
[0116]其中Ifb表不电流信号1296并且1?6表不电阻器1124的电阻值。根据一些实施 例,电流信号1296表示在与驱动信号1156相关联的接通时间段期间,整流后电压1150的 波形,并且信号1236由以下等式确定:
[0118] 其中Iac表示信号1236以及S表示常数。
[0119] 与上述图4(c)中所述相似,在一些实施例中,斜坡信号1228在接通时间段期间 在量值上增加。例如,在接通时间段期间,至少基于与通过检测电流信号1296生成的信号 1236相关联的信息来对斜坡信号1228的斜坡斜率进行调制。例如,作为系统1100 -部分 的控制器1102的时序图与图4(c)中所示相类似。
[0120] 图7(c)是示出了根据本发明的另一实施例,作为电源变换系统1100的一部分的 控制器1102的简化图。该图仅仅是示例,其不应该过度地限制权利要求的范围。本领域 的普通技术人员将认识到许多变更、替换和修改。控制器1102包括斜坡信号发生器1602、 欠压锁定(UVLO)组件1604、调制组件1606、逻辑控制器1608、驱动组件1610、退磁检测器 1612、误差放大器1616、电流感测组件1614、抖动信号发生器1699以及另一电流感测组件 1640。
[0121] 在一些实施例中,斜坡信号发生器1602接收电流信号1694,由抖动信号发生器 1699生成的抖动信号1697 (例如,抖动电流)以及来自电流感测组件1640的信号1636,并 且输出斜坡信号1628。在另一示例中,抖动电流1697从抖动信号发生器1699流至斜坡信 号发生器1602。在又一不例中,抖动电流1697从斜坡信号发生器1602流至抖动信号发生 器1699。例如,在与驱动信号1156相关联的接通时间段期间,至少基于与和在端子1140(例 如,端子FB)处检测到的电流信号1696相关的信号1636相关联的信息来调节与斜坡信号 1628相关联的斜坡斜率。图7(c)中的其他组件的操作与图7(b)中所述相类似。例如,信 号1636表示电流。在另一示例中,电流1636从电流感测组件1640流至斜坡信号发生器 1602。在又一示例中,电流1636从斜坡信号发生器1602流至电流感测组件1640。在又一 示例中,斜坡信号1628的斜坡斜率响应于抖动信号1697而被调制。
[0122] 在一些实施例中,抖动信号1697对应于确定性信号,如三角波(例如,具有几百Hz 的频率)或者正弦波(例如,具有几百Hz的频率)。例如,抖动信号1697与对应于和预定 抖动时段(例如,近似恒定)相关的预定抖动频率(例如,近似恒定)的多个抖动周期相关 联。作为示例,信号1656与对应于和调制时段(例如,不恒定)相关的调制频率(例如,不 恒定)的多个调制周期相关联。在另一示例中,系统控制器1102至少基于与抖动信号1628 相关联的信息来改变与斜坡信号1628相关联的斜坡斜率,从而使得:在多个抖动周期中的 同一抖动周期内,斜坡斜率被改变(例如,增加或降低)了分别与不同调制周期相对应的不 同量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中, 斜坡斜率在互不相邻的不同调制周期期间被改变。在又一示例中,系统控制器1102至少基 于与已改变的斜坡斜率相关联的信息来调节调制频率。
[0123] 在某些实施例中,抖动信号1697对应于具有随机(例如,伪随机的)波形的随机 (例如,伪随机的)信号。例如,系统控制器1102至少基于与随机抖动信号1628相关联的 信息改变与斜坡信号1628相关联的斜坡斜率,从而使得斜坡斜率被改变了分别与不同调 制周期相对应的随机量值。在又一示例中,斜坡斜率在彼此相邻的不
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