具有可配置电压前馈补偿的psrr控制回路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源转换器。特别是，本发明涉及电源转换器内的电压变化的补偿。
【背景技术】
[0002] 固态灯泡组件，例如LED或OLED灯具，利用电源转换器将输入电压（例如，从主电 源获得）转换成用于驱动该固态光源的输出电压。用于光源电流控制级的电压提供应该能 够处理在输入端的很宽范围的电压。常规控制方案会遭受到限制可用的电压范围的有限的 PSRR(电源抑制比）。在本发明描述了用于固态光源的电源转换器和驱动电路，基本上允许 扩大该电压限值并提高用于光源的电流的稳定性。这允许在电源转换器和驱动电路的输出 端使用的更小的存储电容，并扩大稳定调光的范围。
【发明内容】
[0003] 根据一方面，描述了一种用于固态光源（如LED或OLED光源）的驱动电路。该驱 动电路用于将从市电电源获取的能量提供给光源。该光源可具有由驱动电路产生的驱动电 压和驱动电流。该驱动电压可例如对应于固态光源的导通电压。该驱动电流可用于控制光 源的照度级。
[0004] 驱动电路可包括开关电源转换器，该开关电源转换器包括开关。电源转换器包括 一个或多个：反激式转换器，降压转换器，升压转换器，降压-升压转换器，和单端初级电感 转换器。在更多的一般术语中，电源转换器可以包括或可以是电感基电源转换器。该开关 可以包括晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管。关电源转换器可用于将在开关电 源转换器的输入端的输入电压转换成在开关电源转换器的输出端的输出电压。该输出电压 可对应于提供给光源的驱动电压。
[0005] 该驱动电路可包括电流感应装置，该电流感应装置用于确定表示流过开关的电流 的感应电流信号。该电流感应装置可包括电流感应电阻，该电流感应电阻与该开关串联。这 样，在该电流感应电流的电压降可与流过该开关的电流成正比。
[0006] 此外，该驱动电路可包括电压感应装置，该电压感应装置用于确定表示输入电压 的感应电压信号。电压感应装置可包括分压器，该分压器与开关电源转换器的输入端并联。 该分压器可例如包括连个串联的电阻。该感应电压信号可对应于电阻中的一个的电阻的电 压降，从而感应电压信号与输入电压成正比。可选地或另外，该电压感应装置可包括包含于 开关电源转换器的变压器的辅助绕组。如上面指出的，该变压器可具有辅助绕组或辅助线 圈以及该输入电压可使用该辅助绕组进行感应。
[0007] 该驱动电路可包括控制单元，该控制单元用于确定令开关进入断开状态的栅极控 制信号。该栅极控制信号可根据感应电流信号和根据感应电压信号进行确定。通过考虑感 应电流信号和感应电压信号，该驱动电路（和尤其是控制单元）可用于控制该开关，从而相 对于输入电压（230)包含的调制程度，在开关电源的输出端提供的（如提供给光源）输出 电压（231)包含的调制程度和/或电流（如驱动电流）包含的调制程度减少。换句话说， 可以考虑将输入电压的变化用于对功率转换器的控制，从而使电源转换器提供稳定的/恒 定的输出电压，即使提供包括变型/调制（例如，由于相切调光器诱发的失真）的输入电压 的时候也是如此。又换言之，控制单元可用于：当控制电源转换器的开关时，通过将感应电 压信号考虑进去，改善电源转换器的电源抑制比（PSRR)。
[0008] 控制单元可用于：根据对应于在第一时刻所感应电流信号的栅极控制信号，补偿 在确定感应电流信号的第一时刻和开关被置于断开状态时的第二时刻之间的延迟。换句话 说，控制单元可用于考虑控制回路（或调节回路）内的延迟，该控制回路包括电流感应装 置，控制器或调节器，用于开关的驱动器和/或开关。控制单元可用于在流过开关的电流达 到预定的峰值电流的时刻断开开关。该延迟可能导致的影响是在第一时刻的感应电流信号 不能清楚地表示在第二时刻流过开关的电流。尤其是，这可能是如果当前的偏移所造成的 延迟是不恒定的情况。因此，仅根据感应电流信号，控制单元可能不能可靠地确定流过开关 的电流达到预定的峰值电流的时刻。
[0009] 已经观察到，延迟引起的感应电流偏移可取决于输入电压。因此，通过将输入电压 的信息提供给控制单元，该控制单元可用于正确估算和补偿延迟引起的电流偏移。换句话 说，控制单元可用于根据在第一时刻的感应电流信号，以及使用感应电压信号（例如，在第 一时刻），估算在第二时刻流过开关的电流。
[0010] 开关电源转换器可包括电感，该电感具有电感值L。该电感可设置与开关串联。该 电感可以例如是变压器的一部分（例如在反激式转换器的情况下）。电感器可用于在开关 的导通状态储存能量，并在开关的断开状态将在电感中存储的能量传递到电源转换器。以 举例的方式，电源转换器的驱动电路可包括在开关电源转换器的输出端的输出电容器（与 输出电压并联）。输出电容器可用于存储要提供给固态光源的电荷。驱动电路（特别是电源 转换器）可用于在开关的断开状态，将开关式电源转换器的电感的电能转移到输出电容。
[0011] 控制单元可用于同样根据电感值L补偿该延迟。换言之，控制单元可考虑电感L 以确定栅极控制信号，特别是用于确定断开开关的时刻。又换言之，可以将电感值L考虑进 Vin'KTd 来，以估算和/或补偿延迟引起的电流偏移。具体地，控制单元可用于根据公式似=-^- 确定在第二时刻流过开关的电流的估算值。其中Vin是输入电压，Td是延迟和Id是在第一 时刻的感应电流信号和在第二时刻流过开关的电流的估算值之间的延迟引起的电流偏移。 换句话说，控制单元可用于根据上述公式补偿电流偏移Id。
[0012] 控制单元可用于将感应电压信号合并到在模拟域中的控制回路。以举例的方式， 控制单元可以包括与第一电阻串联的晶体管，其中该晶体管使用感应电压信号进行控制， 从而产生第一信号。此外，控制单元可以包括用于偏移该第一信号，从而产生校正信号的基 准单元。基准单元可以包括与该晶体管和该第一电阻并联的基准电阻和基准电流源。基准 电阻器和/或该基准电流源可取决于电感值L。此外，该控制单元可以包括比较器单元，该 比较单元用于将感应电流信号与该校正信号比较以产生偏移电流信号。之后可根据偏移电 流信号来栅极控制信号（和特别是在断开开关的时刻）。
[0013] 此外，该控制单元可以包括微调单元，该微调单元用于补偿温度变化和/或元件 变化。微调单元的参数可以例如在校准阶段确定。这些参数可被存储并且可以提供给控制 单元并被控制单元使用。可选地或另外，这些参数的典型值可以编程和/或可以给控制单 元提供查找表，该查找表以依赖于电压/温度的方式提供参数值。
[0014] 应当指出的是，控制单元可以用于执行在数字域中的调节/控制。以举例的方式， 控制单元可以包括数字控制器。具体地，控制单元可以包括模拟-数字转换器，以将感应电 流信号与感应电压信号转换成相应的数字信号。此外，控制单元可用于根据该数字信号确 定在数字域中的栅极控制信号。此外，该控制单元可考虑到由温度传感器提供的温度数据 和/或表示由存储装置（例如，OTP)提供的分量变化的校准数据。应当指出的是，在数字 域的调节/控制的情况下，如在信号处理可能会导致应该被补偿的额外延迟的情况下，会 特别影响到PSSR特性。
[0015] 根据又一方面，描述了一种灯泡组件。灯泡组件包括：壳体；位于壳体中的固态发 光装置。此外，灯泡组件包括电连接模块，与壳体连接，并适于连接到市电电源。此外，灯泡 组件可包括前述权利要求任一项该的驱动电路，该驱动电路位于壳体中，被连接以接收来 自电连接模块的电源信号，并用于提供输出电压给发光装置。
[0016] 根据另一方面，描述了一种本发明列出的用于操作驱动单元和/或驱动电路的方 法。该方法可包括对应于表述于本发明的