用于功率转换器的调光边沿探测的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及功率转换器（powerconverter)，并且更具体地，涉及和调光器 电路一起使用的功率转换器。
【背景技术】
[0002] 电子设备使用电力来运行。开关模式功率转换器由于其效率高、尺寸小和重量轻， 被普遍用来为许多现在的电子装置提供动力。常规的壁式插座提供高电压交流电。在开关 功率转换器中，高电压交流（ac)输入通过能量传递元件（energytransferelement)被转 换，以提供适当调节的直流（dc)输出。开关模式功率转换器控制电路通常通过检测代表一 个或多个输出量的一个或多个输入并且控制闭环中的输出来提供输出调节。在运行中，在 开关模式功率转换器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）、改变开关的开关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。
[0003] 在用于照明应用的一种调光中，三端双向可控硅（triac)调光器电路通常断开ac 输入电压的一部分以限制供应给白炽灯的电压和电流的量。这被称为相位调光，因为用以 度为单位测量的ac输入电压周期的一部分指定三端双向可控硅调光器电路的位置和所得 到的缺失电压的量通常是便利的。一般而言，ac输入电压是正弦波形，并且ac输入电压的 周期被称为全线循环（linecycle)。这样，ac输入电压的周期的一半被称为半线循环。一 个完整的周期具有360度，半线循环具有180度。通常，相角是对三端双向可控硅调光器电 路断开ac输入每个半线循环多少度（相对于零度参考）的测量。这样，三端双向可控硅调 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。
[0004] 另一方面，传导角是对每个半线循环有多少度（相对于零度参考）三端双向可控 硅调光器电路未将ac输入电压的一部分从功率转换器断开的测量。或换句话说，传导角是 对每个半线循环有多少度三端双向可控娃调光器电路在传导的测量。在一个实施例中，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度的相角但对应于135度的传导 角。
[0005] 虽然相角调光对直接接收变化的ac输入电压的白炽灯很有效，但是对于发光二 极管（LED)灯它通常会导致问题。LED灯通常需要受控功率转换器从ac电力线提供调节的 电流和电压。大多数LED和LED模块最好由一个受控功率转换器可从ac电力线提供的调 节的电流驱动。三端双向可控硅调光器电路通常对常规的受控功率转换器控制器不是很有 效。受控功率转换器通常被设计成忽略ac输入电压的失真。它们的目的是传送一个恒定的 调节的输出，直到低输入RMS电压导致它们完全关掉。这样，常规的受控电源将不会对LED 灯调光。除非用于LED灯的功率转换器被特别地设计成以一种期望的方式对来自三端双向 可控硅调光器电路的电压进行识别和响应，否则三端双向可控硅调光器可能会引起不可接 受的结果，例如具有大传导角的LED灯的闪烁或闪变，和小传导角下的LED灯的闪光。因此， 功率转换器可以包括一个改进的常规功率转换器控制器，该改进的常规功率转换器控制器 被设计成通过如下方式响应三端双向可控硅调光器电路：直接检测调光器电路输出的平均 值（换句话说，在三端双向可控硅调光器电路已经去除ac输入电压的一部分之后的ac输 入电压的平均值），以确定所要求的调光的量。一般而言，调光器电路输出的较小平均值会 对应于去除ac输入电压的较大部分，因而对应于较大的相角。这样，改进的常规功率转换 器控制器利用这种关系来间接地确定相角并改变功率转换器的输出被调节到的量。然而， 通过以此方式间接测量相角，探测到的调光的量（并且因此功率转换器的输出被调节到的 量）易受ac输入电压的变化影响。换句话说，通过调光器电路输出的平均值测得的相角的 准确性取决于ac输入电压的变化。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的第一方面，提供一种用于功率转换器的控制器，该控制器包括：
[0007] -个边沿探测电路，包括：
[0008] -个比较器，被耦合为响应于比较一个输入检测信号和一个计数信号输出一个比 较信号，其中当所述输入检测信号在所述计数信号以下时，所述比较器给予所述比较信号 第一状态，并且当所述输入检测信号在所述计数信号以上时，所述比较器给予所述比较信 号第二状态，所述输入检测信号代表所述功率转换器的一个输入电压；
[0009] -个计数模块，被耦合为响应于接收所述比较信号而调整所述计数信号来追踪所 述输入检测信号；以及
[0010] -个边沿校验模块，被耦合为响应于所述比较信号在一个给定时间段内不在所述 第一状态和所述第二状态之间变化而输出至少一个边沿信号；以及
[0011] -个驱动电路，被耦合为响应于所述至少一个边沿信号输出一个驱动信号，其中 所述驱动信号用于控制被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的一个开关。
[0012] 根据本发明的第二方面，提供一种运行一个功率转换器的控制器的方法，所述方 法包括：
[0013] 接收一个输入检测信号；
[0014] 基于所述输入检测信号和一个计数信号的比较生成一个比较信号；
[0015]调整所述计数信号以追踪所述输入检测信号，其中所述调整基于所述比较信号； 以及
[0016] 响应于所述比较信号在一个给定时间段内不改变状态输出至少一个边沿信号，其 中一个被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的开关响应于所述至少一个边沿信号。
[0017] 根据本发明的第三方面，提供一种开关模式功率转换器，该开关模式功率转换器 包括：
[0018] -个开关；
[0019] 一个能量传递元件，被耦合至所述开关并且被耦合为接收一个输入检测信号；以 及
[0020] -个控制器，被耦合至所述开关以响应于一个调光信号调节所述开关模式功率转 换器的一个输出，其中所述控制器包括：
[0021] 一个边沿探测电路，包括：
[0022] -个比较器，被耦合为响应于比较所述调光信号和一个计数信号输出一个比较信 号，其中当所述调光信号在所述计数信号以下时，所述比较器给予所述比较信号第一状态， 并且当所述调光信号在所述计数信号以上时，所述比较器给予所述比较信号第二状态，所 述调光信号代表所述开关模式功率转换器的一个输入电压；
[0023] -个计数模块，被耦合为响应于接收所述比较信号调整所述计数信号来追踪所述 调光信号；以及
[0024] -个边沿校验模块，被耦合为响应于所述比较信号在一个给定时间段内不在所述 第一状态和所述第二状态之间变化而输出至少一个边沿信号；以及
[0025] -个驱动电路，被耦合为响应于所述至少一个边沿信号输出一个驱动信号，其中 所述驱动信号用于控制被耦合为调节所述开关模式功率转换器的一个输出的一个开关。
【附图说明】
[0026] 参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施方案，其中在所有多个视图 中相同的参考数字指示相同的部分，除非另有指定。
[0027] 图1是示出了根据本发明的一实施例的利用控制器的带有调光器电路的一示例 功率转换器的功能方块图。
[0028] 图2是示出了根据本发明的一实施例的图1的ac输入电压、调光器电路的输出电 压以及整流器电路的输出的示例波形的图。
[0029]图3A是示出了根据本发明的一实施例的图1的功率转换器的整流输入电压波形、 系统时钟以及计数信号的示例波形的图。
[0030] 图3B是示出了根据本发明的一实施例的图3A中所示的整流输入电压波形、系统 时钟以及计数信号的示例波形的一部分的图。
[0031] 图4A是示出了根据本发明的一实施例当利用前沿调光器电路时图1的功率转换 器的整流输入电压波形、系统时钟以及计数信号的示例波形的图。
[0032] 图4B是示出了根据本发明的一实施例当利用后沿调光器电路时图1的功率转换 器的整流输入电压波形、系统时钟以及计数信号的示例波形的图。
[0033] 图5是示出了根据本发明的一实施例的用于确定输入波形中的边沿的示例方法 的流程图。
[0034] 图6是根据本发明的一实施例的图1的控制器的边沿探测电路的功能方块图。
[0035] 图7是根据本发明的一实施例的控制器的前沿校验电路和后沿校验电路的功能 方块图。
[0036] 在附图的所有若干视图中，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 尺寸可以相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本发明多个不同实施方案的理解。此外，为 了便于较少受妨碍地察看本发明这些不同实施方案，在商业可行的实施方案中有用或必需 的常见但是众所周知的元件通常未被示出。
【具体实施方式】
[0037] 在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领 域普通技术人员将明了，实施本发明无需采用这些具体细节。在其他情况下，为了避免使本 发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
[0038] 在该说明书全文中提到"一个实施方案"、"一实施方案"、"一个实施例"或"一实施 例"意指，关于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，在该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、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或 子组合结合。特定特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供 所描述的功能的其他合适的部件内。此外，应理解，随本文提供的图是出于向本领域普通技 术人员解释的目的，并且附图未必按比例绘制。
[0039] 对于相位调光应用，包括用于发光二极管（LED)的相位调光应用，相位调光器电 路通常对于每一个半线循环的一部分将ac输入电压断开，以限制供应给LED的电压和电流 的量。如上文提到的，相角通常是对每个半线循环有多少度调光器电路断开输入的测量。替 代地，调光器电路未断开的ac输入电压的量可以被称为传导角。这样，通过测量ac输入电 压被断开的时间的量（即，调光器电路不传导的时间的量）或ac输入电压未被断开的时间 的量（即，调光器电路传导的时间的量），可确定由调光器电路设定的调光量。
[0040] 可以从功率转换器的输入电压直接测量由调光器电路设定的调光量。在一种可以 通过阈值探测测量传导角（或相角）的方式中，可比较输入电压和参考阈值。输入电压在 该参考之上的时间的量可对应于调光器电路的传导角。替代地，输入电压在该参考之下的 时间的量可对应于相角。然而，由于电源中的泄漏能量和电容器阻止输入电压降至大体上 为零，利用阈值探测来测量传导角（或相角）可能是不精确的。
[0041] 然而，如将示出的，当利用调光器电路时，在电源的输入电压的波形中可以观察到 "边沿"。对于前沿调光器电路，一般而言输入电压大体上为零直到调光器电路传导。一旦调 光器电路开始传导，输入电压迅速增加且跟随ac输入电压。对于后沿调光器电路，输入电 压大体上跟随ac输入电压直到调光器电路不传导且输入电压迅速减小到大体上为零。所 述快速增加或减小可以被称作边沿。
[0042] 在本发明的一个实施例中，可以利用边沿探测电路来确定调光器电路在传导还是 不传导。一旦探测到边沿，则可以测量传导角（或相角）。对于本发明的实施例，边沿探测 电路可以生成追踪功率转换器的输入的计数信号。如果计数信号在一给定量的时间内不能 够追踪功率转换器的输入，则输入中的边沿被探测到。在一个实施例中，计数信号是具有变 化