用于电源转换系统中的输出电流调节的系统和方法_2

文档序号:9633382阅读:来源:国知局
) 模式中运作。电流198的峰值按下式被确定:
[0036] 其中,Imjeek代表流过电感组件126的电流198的峰值,T。。代表在功率开关282闭 合(例如,被导通)期间的导通时间段,并且Vi。代表输入电压152。另外,V。代表输出电压 196,并且Lp代表电感组件126的电感。
[0037] 例如,假设与功率开关282相关联的导通时间段针对给定的输入电压和给定的输 出负载保持近似恒定并且电感组件126的电阻保持近似恒定,则根据公式2电流198的峰 值跟随输入电压152 (例如,与整流正弦波形相关联)。电流198的平均值按下式被确定:
[0039] 其中,D代表与功率开关282相关联的占空比并且按下式被确定:
[0041] Lff代表其间功率开关282被断开(例如,被关断)的关断时间段。且占空比D小 于1。例如,电流198的平均值是电流198在与功率开关282相关联的一个或多个开关周期 期间的平均值,或者是电流198在与功率开关282相关联的随时间滑动的一个或多个开关 周期期间的平均值
[00创如果系统100在QR模式中操作,则关断时间段(例如,Tw)与和电感组件126的 退磁过程相关联退磁时间段相同。假设导通时间段持续保持近似恒定,则关断时间段(例 如,Twf)随电流198的峰值改变并且因此随输入电压152而改变。正因如此,开关周期(例 如,L)随输入电压152而改变。如果输入电压152在幅度上增加,则电流198的峰值增加 并且开关周期(例如,L)持续增加。因此,电流198的平均值不紧随输入电压152线性变 化,并且因此不具有与输入电压152相似的波形(例如,整流后的半正弦波形),运会导致过 大的总谐波失真。
[0043] 图3是根据本发明的实施例的示出了电源转换系统的简化图。该图仅作为示例, 其不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员应该理解很多变化、替代 和修改。电源转换系统300 (例如,电源转换器)包括控制器302,电阻器308、316、322、324 和328,电容器306、310、312和330、全波整流组件304(例如,全波整流器),二极管314 和318,电感组件326 (例如,电感绕组),齐纳二极管320。控制器302包括端子(例如,弓I 脚)338、340、342、344、346和348。例如,系统400在准谐振怕时模式中运作 W44] 根据一个实施例,交流(AC)电压350被应用于系统300。例如,整流组件304提供 与AC电压350相关联的输入电压352 (例如,不小于OV的整流电压)。在另一示例中,电容 放弃312 (例如,C3)响应于通过电阻器308 (例如,Rl)的输入电压352而被充电,电压354 在端子348(例如,端子V孤)处被提供给控制器302。在又一示例中如果电压354在幅度上 大于阔值电压(例如,欠压锁定阔值),在控制器302开始运作,并且与端子348 (例如,端 子VDD)相关联的电压被固定到预定电压。端子338(例如,端子DRAIN)被连接到内部开关 (例如,功率开关)的漏极。作为另一示例,控制器302输出具有某一频率和某一占空比的 驱动信号(例如,脉宽调制信号)W闭合(例如,导通)或断开(例如,关断)内部开关,W 使得系统300正常运作。
[0045] 根据另一实施例,如果内部功率开关闭合(例如,被导通),则控制器302检测通过 电阻器322(例如,R2)流过一个或多个LED332的电流。例如,电阻器322(例如,R2)上的 电压356被通过端子344 (例如,端子C巧传递到控制器302,W在与内部功率开关相关联的 不同开关周期内进行信号处理。作为示例,当内部功率开关闭合(例如,导通)或断开(例 如,关断)时,其间开关周期受电阻器322(例如,R2)上的电压356的峰值幅度影响。
[0046] 根据又一实施例,电感组件326与电阻器324和328相连接,电阻器324和328生 成反馈信号358。例如,控制器302通过端子342 (例如,端子FB)接收用于电感组件326的 反磁化处理的反馈信号358,W确定内部开关何时被闭合(例如,被导通)。在另一示例中, 电容器310 (例如,C2)被连接到端子340 (例如,端子COMP),端子340与内部误差放大器相 关联。在又一示例中,电容器330(例如,C4)被配置为维护输出电压396W保持针对一个 或多个LED332的稳定电流输出。包括电阻器316(例如,R5)、二极管318(例如,D2)和齐 纳二极管320(例如,ZD1)的供电网向控制器302提供电源。
[0047] 在一个实施例中,流过电感组件326的电流398的平均值按下式被确定:
W例其中,Iitppgk代表代表电流398的峰值,T。。代表导通时间段(在此期间内部开关 是闭合的(例如,被导通)),并且Vm代表输入电压352。另外,V。代表输出电压396,LP代 表电感组件326的电感,并且D代表与内部开关相关联的占空比。例如,D按下式被确定:
[0051] 其中,Lff代表关断时间段(在此期间内部开关是断开的(例如,被关断))的。且 占空比D小于1。例如,电流398的平均值是电流398在与内部开关相关联的一个或多个开 关周期期间的平均值,或者是电流398在与内部开关相关联的随时间滑动的一个或多个开 关周期期间的平均值。 阳05引在另一实施例中,系统300在OR模式中运作,在每个周期内满足下式: 阳化引(Vm-V。)XT。。=V"XTwf(公式 7)
[0054] 因此,电流398的平均值按下式被确定:
[0056] 根据某些实施例,系统控制器302被实施W按下式保持与占空比和导通时间段的 持续时间有关的乘积(I-D)XDXT。。恒定W实现低的总谐波失真:
[0057] (I-D)XDXT。。=常数(公式 9) 阳05引例如,根据公式8,如果乘积(I-D)XDXT。。保持恒定,则电流398的平均值随输入 电压352(例如,与整流正弦波形相关联)而变化。作为示例,电流398在内部开关的一个 或多个开关周期期间的平均值随着时间在幅度上随着增大的输入电压352而增大,并且随 着时间在幅度上随着减小的输入电压352而减小。I-D为一参数等于1减去占空比。
[0059]在一些实施例中,系统控制器302被实施W按下式保持与占空比和导通时间段的 持续时间相关的乘积(I-D)XDXT。。近似恒定W实现低的总谐波失真: W60] (I-D)XDXT。背常数(公式 10) 阳06U例如,根据公式10,如果乘积(I-D)XDXT。。保持近似恒定,则初级电流398的平均 值随输入电压352 (例如,与整流后的正弦波半波形相关联)而(例如近似线性地)改变。 在另一示例中,如公式10中所示,乘积(I-D)XDXT。。的误差范围恒定为±5%。在另一示 例中,如公式10中所示,乘积(I-D)XDXT。。的误差范围恒定为±10%。在另一示例中,如 公式10中所示,乘积(I-D)XDXT。。的误差范围恒定为±15%。在另一示例中,如公式10 中所示,乘积(I-D)XDXT。。的误差范围恒定为±20%。
[0062]图4(A)是根据本发明的实施例的示出了作为电源转换系统300的一部分的系统 控制器302的简化图。该图仅作为示例,其不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域的 普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。系统控制器302包括斜坡信号生成器402、 欠压锁定扣VL0)组件404 (例如,UVLO)、调制组件406 (例如,比较器)、逻辑控制器408、驱 动组件410 (例如,栅极驱动器)、退磁检测器412、误差放大器416、电流传感组件414、参考 电压生成器440、开关482 (例如,功率开关)、W及斜坡电流生成器442。例如,开关482包 括双极结型晶体管。在另一示例中,开关482包括MOS晶体管。在又一示例中,开关482包 括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
[0063]根据一个实施例,UVLO组件404检测信号354并且输出信号418 (例如,por)。例 如,如果信号354在幅度上大于第一预定阔值,则系统控制器302开始正常地操作。如果信 号354在幅度上小于第二预定阔值,则系统控制器302被关闭。在另一示例中,第二预定阔 值在幅度上小于或等于第一预定阔值。在另一示例中,误差放大器416接收来自电流传感 组件414的信号420和参考信号422。在另一示例中,误差放大器416产生给电容器310充 电或放电的电流W生成补偿信号424。在另一示例中,补偿信号424被提供给调制组件406。 在另一示例中,电容器310被禪合到端子340 (端子COM巧并且与误差放大器416 -起形成 积分器或低通滤波器。在另一示例中,误差放大器416是跨导放大器并且输出与参考信号 422和信号420之间的差成比例的电流。在另一示例中,误差放大器416与电容器310-起 生成补偿信号424,补偿信号424是电压信号。 W64] 根据另一实施例,参考电压生成器440将参考信号436 (例如,Vwi)输出到斜坡 电流生成器442,将电压信号494(例如,VI)输出到斜坡信号生成器402,并且将参考信号 422(例如,VwJ输出到误差放大器416。在另一示例中,斜坡信号生成器402还接收由斜 坡电流生成器442生成的电流信号438(例如,Ifgmp)并且生成斜坡信号428。在另一示例 中,响应于控制信号430,电流传感组件414对电压356进行采样,并且输出信号420。 W65] 根据另一实施例,电流438 (例如,从斜坡电流生成器442流到斜坡信号生成 器402。例如,电流438 (例如,Ifgmp)从斜坡信号生成器402流到斜坡电流生成器442。在另 一示例中,调制组件406接收斜坡信号428并且输出调制信号426。在另一示例中,逻辑控 制器408处理调制信号426并且将控制信号430输出到电流传感组件414和驱动组件410。 在另一示例中,调制信号426与脉冲宽度调制(PWM)信号相对应。在另一示例中,驱动组件 410生成驱动信号480 W影响开关482。开关482被禪合在端子338 (例如,端子DRAIN)和 端子344(例如,端子C巧之间。在另一示例中,开关482 W与开关周期相对应的开关频率 被闭合(例如,被导通)和被断开(例如,被关断),其中开关周期包括其间开关482被闭合 (例如,被导通)的导通时间段和其间开关482被断开(例如,被关断)的关断时间段。作 为示例,开关482的占空比(例如,D)等于导通时间段的持续时间除W开关周期的持续时 间。作为另一示例,退磁检测器412检测反馈信号358并且将触发信号498输出到逻辑控 制器408 W开始下一周期(例如,与下一开关周期相对应)。
[0066] 在一个实施例中,系统控制器302被配置为保持(I-D) XDXT。。近似恒定,从而电 流398的平均值跟随输入电压352 W改善总谐波失真。因此,
W側其中,V。^代表补偿信号424 (例如,误差放大器416的输出),Vl代表信号494, Iismp代表电流438, D代表开关482的占空比,并且C代表斜坡信号生成器402中的内部电 容器的电容。例如,斜坡信号428在每个开关周期期间线性地或非线性地增加到峰值,并且 信号494(例如,VI)与斜坡信号428的增加的起始点相对应。 W例根据一些实施例,为保持与占空比(例如,D)和导通时间段(例如,TJ的持续时 间相关的乘积(I-D)XDXT。。恒定,斜坡电流生成器442生成电流438(例如,Ifgmp)并在幅 度上与(I-D)XD成比例,其中D代表占空比(例如,D)。例如,电流438 (例如,Ifgmp)按下 式被确定:
[0070] Iramp= k IX(I-D)XD (公式。)其中k!代表系数参数(例如,常数)。 阳071] 在一些实施例中,斜坡电流生成器442生成电流438在幅度上与(I-D)XD近似 成比例,从而使得与占空比(例如,D)和导通时间段(例如,TJ的持续时间相关的乘积 (I-D)XDXT。。保持近似恒定。例如,电流438 (例如,I"mp)按下式被确定: 阳07引 Iramp^ k iX (I-D) XD (公式 13)
[0073] 其中,ki代表系数参数(例如,常数)。在另一示例中,如公式13中所示,在幅度 上与(I-D) XD成比例的电流438的误差范围是±5%。在另一示例中,如公式13中所示, 在幅度上与(I-D) XD成比例的电流438的误差范围是±10%。在另一示例中,如公式13 中所示,在幅度上与(I-D) XD成比例的电流438的误差范围是±15%。在另一示例中,如 公式13中所示,在幅度上与(I-D) XD成比例的电流438的误差范围是±20%。
[0074] 如上面所讨论的并且运里进一步强调的,图4(A)仅是示例,其不应该不适当地限 制权利要求的范围。本领域的普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。例如,替代 接收调制信号426,斜坡电流生成器442接收信号480。在另一示例中,替代接收调制信号 426,斜坡电流生成器442接收由退磁检测器412生成的退磁信号。在另一示例中,斜坡电 流生成器442接收与由退磁检测器412生成的退磁信号互补的信号。在一些实施例中,系 统控制器302是忍片。例如,开关482在忍片上。在另一示例中,开关482被连接在端子 338 (例如,端子DRAIN)和端子344 (例如,端子城之间,但是位于系统控制器302外部。
[0075] 图4度)是根据本发明的实施例的针对作为电源转换系统300的一部分的系统控 制器
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