恒定输出电流控制驱动器中的量化误差减少的制作方法
【专利说明】
[0001] 巧关申请的香叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月11日提交的美国临时申请No. 61/776,082的根据35U. S.C. § 119(e)和37C.F.R. §1.78的权益，通过引用将其整体并入。
技术领域
[0003] 本发明总体上设及电子领域，并且更具体地，设及恒定输出电流控制驱动器中的 量化误差减少。
【背景技术】
[0004] 很多电子系统利用开关功率转换器高效率地将功率从一种源转换为设备（本文 中称为负载）可用的功率。诸如住宅和建筑物之类的一些设施包括光源调光电路（本文中 称为调光器）。调光器控制运送到诸如具有一个或者多个光源的灯之类的负载的功率。调 光节省了能量，并且在照明安装中，还允许用户将光源的强度调整到期望的水平。 阳〇化]开关功率转换器由控制器控制。对于不旨在与调光器一起使用的系统，控制器针 对位移和失真提供功率因子校正，使得去往开关功率转换器的交流（AC)供应电压和平均 输入电流的相位近似同相（功率因子位移），并且电流形状遵循供应电压的形状（功率因子 失真）。对于包括调光器和恒定电流负载的系统而言，控制器控制开关功率转换器将恒定的 平均输入电流提供到负载，而不考虑功率因子校正。
[0006] 图1描绘了将来自电压供应102的功率转换为负载104可用的功率的电子系统 100。负载104是包括例如一个或者多个发光二极管（LED)的恒定电流负载。控制器106控 制功率转换过程。电压源102可W是任何类型的电压源，诸如在北美洲供应60化/IlOV的 输入电压Vi域者在欧洲或者中华人民共和国供应50化/220V的输入电压VIW的公用事业。 调光器103对供应电压Vswpu进行相切，并且全桥整流器105将经相切的供应电压整流，W 将经整流的相切输入电压Viw生成到反激式开关功率转换器110。在至少一个实施例中，调 光器103是基于可控娃（triac)的调光器。
[0007] 控制器106将脉冲宽度调制（PWM)的控制信号CS。提供到反激式开关功率转换器 110中的电流控制开关108,W控制输入电压Vw向初级侧电压VP和次级电压VS的转换。当 开关108不导通，即"关闭"时，初级电压Vp是次级电压VS的N倍，即VP=N?VS，并且"N" 是初级绕组114中的应数与次级绕组118中的应数的比值。开关108是例如场效应晶体管 (FET)。当控制信号CS。使得开关108导通时，初级侧电流iIW流动到变压器116的初级绕 组114中，W为初级绕组114供能。当开关108导通时，二极管120反向偏置，并且次级侧 电流is为零。当控制信号CS。开启开关108时，初级电压VP和次级电压VS将所指示的极性 反转，并且二极管120正向偏置。当二极管120正向偏置时，次级侧电流is流过二极管120 W对电容器122充电，使得向负载104提供近似恒定的电流和直流值C)电压\d。
【发明内容】
[0008] 在本发明的一个实施例中，方法包括在去往开关功率转换器的输入供应电压的周 期期间，在多个电荷推送周期期间W第一模式操作开关功率转换器，W将第一电荷量推送 到禪合到开关功率转换器的负载。该方法进一步包括在一个或者多个电荷推送周期之后， 并且当要被推送到负载的、相对于要被推送到负载的目标电荷量的剩余电荷量少于在紧接 在前的电荷推送周期中被推送到负载的电荷量时，W误差减少模式操作开关功率转换器， W将第二电荷量推送到负载，运减少了被推送到负载的电荷量相对于目标量的误差，如果 仅使用第一模式将电荷推送到负载则将出现该误差。
[0009] 在本发明的另一实施例中，控制器被配置为在去往开关功率转换器的输入供应电 压的周期期间，在多个电荷推送周期期间W第一模式操作开关功率转换器，W将第一电荷 量推送到禪合到开关功率转换器的负载。该控制器进一步被配置为，在一个或者多个电荷 推送周期之后，并且当要被推送到负载的、相对于要被推送到负载的目标电荷量的剩余电 荷量少于在紧接在前的电荷推送周期中被推送到负载的电荷量时，W误差减少模式操作开 关功率转换器W将第二电荷量推送到负载，运减少了被推送到负载的电荷量相对于目标量 的误差，如果仅使用第一模式将电荷推送到负载则将出现该误差。
[0010] 在本发明的又一实施例中，装置包括负载、禪合到负载的开关功率转换器、W及禪 合到开关功率转换器的控制器。控制器被配置为在去往开关功率转换器的输入供应电压 的周期期间，在多个电荷推送周期期间W第一模式操作开关功率转换器，W将第一电荷量 推送到禪合到开关功率转换器的负载。控制器进一步被配置为，在一个或者多个电荷推送 周期之后，并且当要被推送到负载的、相对于要被推送到负载的目标电荷量的剩余电荷量 少于在紧接在前的电荷推送周期中被推送到负载的电荷量时，W误差减少模式操作开关功 率转换器W将第二电荷量推送到负载，运减少了被推送到负载的电荷量相对于目标量的误 差，如果仅使用第一模式将电荷推送到负载则将出现该误差。
【附图说明】
[0011] 通过参照附图，可W更好地理解本发明，并且对于本领域技术人员而言，本发明的 众多目的、特征、W及优势变得明显。贯穿若干附图使用相同的附图标记指定相同或者相似 的元件。
[0012] 图1 (标注为现有技术）描绘了提供功率因子校正或者恒定电流的电子系统。
[0013] 图2描绘了具有W包括量化误差减少模式的多个输入电流控制模式中的任何一 个模式来操作开关功率转换器的控制器的电子系统。
[0014] 图3描绘了不包括任何电荷误差减少的示例性信号和电荷积分波形。
[0015] 图4描绘了用于具有电荷误差减少的多模式电流控制器的普通模式和误差减少 模式功能部件。
[0016] 图5描绘了电子系统，该电子系统表示图2中的电子系统的一个实施例。
[0017] 图6描绘了由通过图5中的电子系统的具有电荷误差减少的多模式电流控制器的 至少一个实施例使用的示例性普通模式和误差减少模式过程。
[0018] 图7描绘了用于图2和图5中的电子系统的实施例的示例性操作波形。
[0019] 图8描绘了包括电荷误差减少的示例性信号和电荷积分波形。
[0020] 图9描绘了图5中的电子系统的开关功率转换器的实施例。
【具体实施方式】
[0021] 在至少一个实施例中，电子系统和方法包括W至少两种不同的操作模式（普通模 式和误差减少模式）控制开关功率转换器的控制器。控制器控制由开关功率转换器推送 (即运送）到负载的电荷量W减少电荷量化误差。电荷量化误差表示推送到负载的超过目 标电荷量的电荷量。在至少一个实施例中，控制器确定要被推送到负载的电荷量。基于要 被推送到负载的电荷量，控制器生成控制开关功率转换器中的电流控制开关的电流控制信 号。控制电流控制开关允许控制器控制开关功率转换器中的电流，并且因此，控制要被推送 到负载的电荷量。控制信号的确定依赖于控制器是在普通模式下操作还是在误差减少模式 下操作。在至少一个实施例中，控制器试图减少电荷量化误差W避免在未经整流的供应电 压的每个半线周期化alflinecycle)(即经整流的输入供应电压的每个周期）期间的功 率波动。对于一些负载而言，诸如一个或者多个发光二极管，即使运送到负载的电荷的小波 动也明显表现为例如光闪烁。
[0022] 在至少一个实施例中，在普通模式下，控制器确定在一段时间期间（诸如在输入 供应电压的半线周期期间）要被推送到负载的目标电荷量。控制器在普通模式下确定峰值 电流和电流控制开关的开关时间（等同于电流控制信号的脉冲宽度），普通模式对于电流 控制信号的每个周期使得一定量的电荷被推送到负载。控制器确定在例如电流控制信号的 每个周期之后剩余的要被推送到负载的电荷量。控制器还确定在电流控制信号的最近的周 期之后被推送到负载的电荷量。如果剩余的要被推送的电荷量大于或者等于在电流控制信 号的先前周期中被推送的电荷量（在至少一个实施例中乘W比例因子），控制器保持在普 通模式下并且重复确定峰值电流，或者在至少一个实施例中，利用相同的峰值电流计算将 电荷推送到负载。
[0023] 然而，当控制器确定剩余的要被推送的电荷量小于在电流控制信号的最早周期中 被推送的电荷量（在至少一个实施例中乘W比例因子）时，控制器进入误差减少模式。在 至少一个实施例中，在普通模式下对峰值电流的确定具有有限的粒度（granularity)。如果 再次使用普通模式确定相同的峰值电流，控制器可W造成被推送到负载的总电荷量超过目 标量。运一过量电荷可W随输入电压的周期改变，并且因此，可W导致到负载的功率波动。 在误差减少模式下，控制器增加峰值电流确定的粒度，并且因此，可W确定并且控制更精细 调谐的峰值电流，并且因此，更精细调谐的推送到负载的电荷量。运送到负载的电荷的运一 经改进的粒度将运送到负载的超过目标电荷量的电荷量最小化。
[0024] 在误差减少模式下，控制器更改确定和调制开关功率转换器的峰值电流的过程， 并且在至少一个实施例中，确定作为至少确定的未被推送的电荷量、在电流控制开关的紧 接的在前周期中推送的电荷量、之前确定的峰值电流、W及开关功率转换器的变压器的次 级绕组中的电流导通时间段的函数的峰值电流。通过使用误差减少模式，相对于使用普通 模式峰值电流确定W确定运送到负载的电荷量，控制器减少了被推送到负