用于开关电源的调光控制的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年4月19日、名称为"用于开关电源的调光控制"的第 201110099807. 1号发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明总体上设及电源，并且更具体地，设及和调光器电路一起使用的电源。
【背景技术】
[0003] 电子设备使用电能来运行。开关式电源由于其效率高、尺寸小和重量轻，被普遍用 来为许多现在的电子装置提供电能。常规的壁式插座提供高压交流电。在开关电源中，高 压交流（ac)输入通过能量传递元件（energytransferelement)被转换，W提供经过适当 调节的直流（dc)输出。在运行中，在开关式电源中通过改变开关的占空比（通常是开关的 接通时间与总开关周期之比）、改变开关的切换频率或改变开关的每单位时间的脉冲数，利 用开关提供期望的输出。
[0004] 在用于照明应用的一种调光类型中，S端双向可控娃（triac)调光器电路通常去 除ac输入电压的一部分W限制提供给白巧灯的电压和电流的量。该被称为相位调光，因 为使用W度为度量单位所量度的ac输入电压周期的一部分来表明缺失电压的位置通常是 便利的。一般而言，ac输入电压是正弦波形，并且ac输入电压的周期被称为一个全线循 环（化11linecycle)。该样，ac输入电压的周期的一半被称为一个半线循环化alfline cycle)。一个完整周期有360度，一个半线循环有180度。通常，相角是对调光器电路去除 了每个半线循环多少度（W零度为参考）的量度。该样，=端双向可控娃（triac)调光器 电路在一个半线循环中去除ac输入电压的一半对应于90度的相角。在另一个实施例中， 在一个半线循环中去除ac输入电压的四分之一对应于45度的相角。
[0005] 虽然相角调光对直接接收经过改变的ac输入电压的白巧灯很有效，但是对于 发光二极管（LED)灯它通常会导致问题。L邸灯需要一个稳压电源（regulatedpower supply)从ac电力线提供已调节的电流和电压。常规的稳压电源控制器通常不会对=端双 向可控娃调光器电路去除ac输入电压的一部分做出期望的响应。常规电源通常被设计成 忽略ac输入电压的失真并传送恒定的已调节的输出，直到低输入电压导致它们完全关掉。 因而，作为相位调光的结果，常规电源很可能产生不可接受的结果，例如LED灯的闪烁、LED 灯在高相角下的闪光W及LH)灯的色移。
[0006] 因此，常规电源控制器可被设计为，响应于输入处的相位调光来实现对电源的输 出的调光，例如由S端双向可控娃调光器进行。常规电源控制器使用的一种类型的调光控 制被称为闭环调光。对于闭环调光控制，常规电源控制器可主动地（actively)检测一个或 多个输出量W调节电源的输出。此外，被设计为进行相位调光的常规电源控制器可通过如 下方式响应=端双向可控娃调光器：直接检测调光器电压输出（换句话说，直接检测已经 被S端双向可控娃调光器去除了一部分之后的ac输入电压），W确定所要求的调光量。然 而，在高相角（对应于S端双向可控娃调光器电路去除了ac输入电压的一大部分）下，S 端双向可控娃调光器输出变得不那么对称。换句话说，即使=端双向可控娃调光器被设置 为提供恒定相角，在每个半线循环得到的相角也仍然有变化，导致=端双向可控娃调光器 输出不对称。=端双向可控娃在高相角下的不对称往往导致不可接受的结果，例如L邸灯 的闪烁。闭环调光控制通常会扩大不可接受的结果例如闪烁，因为电源控制器将会在每个 半线循环响应于电源的变化的输出功率（由变化的相角引起）。
[0007] 常规电源控制器使用的另一种类型的调光控制不检测调光器电压输出，而是利用 电源在低输入电压下不能调节的性质。如上文所述，电源提供恒定的已调节的输出，直到低 输入电压导致它们完全关掉。然而，电源的关掉不是瞬时的。相反，电源在低输入电压下变 得不能调节输出，并导致输出开始调光。=端双向可控娃调光器电路去除ac输入电压的足 够多的部分，使得它导致电源的输出开始调光。该样，调光通常发生在高相角下。当调光发 生在高相角下时，因为调光的范围小，调光转变（dimmingtransition)迅速地出现。此外， 根据电源的负载，调光可W发生在不同的相角下。
【附图说明】
[0008] 根据结合W下附图给出的对本发明的W下更具体描述，本发明的一些实施方案的 上述W及其他方面、特征和优点将更明显。
[0009] 图1是示出了根据本发明一实施方案的带有利用控制器的调光器电路的示例性 开关电源的功能方块图。
[0010] 图2A是示出了根据本发明一实施方案的图1中的开关电源的示例性整流输入电 压波形的图。
[0011] 图2B是示出了根据本发明一实施方案的图2A中的示例性整流输入电压的一段 (section)和对应的零交叉信号的图。
[0012] 图3A是示出了根据本发明一实施方案的开关电源的另一示例性整流输入电压波 形的图。
[0013] 图3B是示出了根据本发明一实施方案的图3A中的示例性整流输入电压的一段和 对应的零交叉信号的图。
[0014] 图4是根据本发明一实施方案的控制器的功能方块图。
[0015] 图5是图4中的控制器的相角测量单元和驱动逻辑单元的功能方块图。
[0016] 图6A是示出了图4中的驱动逻辑单元的一个实施方案的功能方块图。
[0017] 图6B是示出了图4中的驱动逻辑单元的另一实施方案的功能方块图。
[001引图7是示出了图5中的计数器的示例性计数的表。
[0019] 图8A是示出了根据本发明一实施方案的当相角增加时驱动信号工作状况与相角 之间的关系的图。
[0020] 图8B是示出了根据本发明一实施方案的当相角最初大于相位阔值且相角减小时 驱动信号工作状况与相角之间的关系的图。
[0021] 在附图的所有视图中，对应的参考字符指示对应的部件。技术人员应理解，图中的 元件是为了简化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸 可W相对于其他元件被夸大，W帮助提高对本发明各实施方案的理解。而且，为了避免模糊 对本发明的各实施方案的了解，通常未示出在商业可行的实施方案中有用或必需的那些常 见但是众所周知的元件。
【具体实施方式】
[0022] 此处描述了用于闭环调光控制到开环调光控制的控制器和电源的多个实施方案。 在下文的描述中，阐明了许多具体细节，W提供对所述实施方案的透彻理解。然而，相关领 域技术人员会认识到，可W在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下，或者使用其他 方法、部件、材料等等，来实施此处描述的技术。在其他情况下，为了避免使某些方面模糊， 没有示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作。
[0023] 在本说明书全文中提到"一个实施方案""一实施方案""一个实施例"或"一实施 例"意指，联系该实施方案或实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一 个实施方案中。因此，在本说明书全文中多个地方出现的短语"在一个实施方案中""在一 实施方案中""一个实施例"或"一实施例"未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所 述特定特征、结构或特性可W在一个或多个实施方案或实施例中W任何合适的组合和/或 子组合结合。此外，应理解，本文中提供的图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并 且未必按比例绘制。
[0024] 对于相位调光应用，包括那些用于发光二极管（LED)的相位调光应用，相位调光 器电路通常在每个半线循环去除ac输入电压的一部分，W限制向LED供应的电压和电流的 量。如上文提到的，通常，相角是对调光器电路去除每个半线循环多少度的量度。例如，ac 输入电压的半线循环可W总共有180度。该样，调光器电路在一个半线循环中去除ac输入 电压的一半对应于90度的相角。在另一个实施例中，在一个半线循环中去除ac输入电压 的四分之一可对应于45度的相角。S端双向可控娃调光器电路是相位调光器电路的一个 例子。在高相角下，=端双向可控娃调光器输出变得不那么对称。换句话说，即使=端双向 可控娃调光器被设置为提供恒定相角，实际上在每个半线循环得到的相角也有变化，并且 立端双向可控娃调光器输出不对称。
[00巧]对于本发明的实施方案，当相角达到相位阔值时，电源控制器从闭环调光控制转 变到开环调光控制。如上文所述，闭环调光控制在高相角下会放大不期望的结果，例如LED 灯的闪烁。另一方面，如果电源控制不响应于S端双向可控娃调光器，则在达到高相角之前 不会发生调光。对于本发明的实施方案，电源控制器从闭环调光转变到开环调光W减轻对 L邸灯的不期望的结果。对于闭环调光控制，电源控制器可主动地检测电源输出W调节电 源的输出。换句话说，在闭环调光中，一个或多个驱动信号工作状况响应于电源输出。在开 环调光控制中，电源控制器不检测电源输出W调节该输出，并且不响应于一个或多个输出 量来控制开关的切换。换句话说，在开环调光中，一个或多个驱动信号工作状况不响应于电 源输出。在一个实施方案中，电源控制器在其检测到的相角大于相位阔值时，无关于反馈信 号而保持一个或多个驱动信号工作状况。通过保持一个或多个驱动信号工作状况，控制器 从闭环调光控制转变到开环调光控制，因为一个或多个驱动信号工作状况不响应于电源输 出。
[0026]首先参考图1，其示出了示例性开关电源100的功能方块图，包括ac输入电压 Vac102、调光器电路104、调光器输出电压V。