泄放器电路仿真器、功率转换器和包括功率转换器的装置的制造方法
【专利说明】泄放器电路仿真器、功率转换器和包括功率转换器的装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年11月19日提交的美国临时申请N0.61/906，298的权益。
技术领域
[0003]本公开内容涉及功率转换器，且更具体地，涉及以三端双向可控硅(triac)调光电路驱动发光二极管(LED)照明的功率转换器。
【背景技术】
[0004]发光二极管(LED)照明在工业中已非常流行，原因在于与其他照明技术(诸如例如，紧凑型荧光灯(CFL)或白炽灯照明技术)相比，发光二极管(LED)照明具有许多优点一一包括更长的使用寿命、更少的危害以及视觉吸引增强。LED照明提供的优点使得LED被并入到各种照明技术、电视、监视器以及也可能需要调光的其他应用中。
[0005]一种用于调光的已知的技术是使用三端双向可控硅调光或相位角调光。三端双向可控硅电路通过去除交流功率的每个半周期的一些开始部分或结束部分(分别地被称为“前沿相位控制或后沿相位控制”)来运行。通过消除每个半周期的一些部分，递送到灯的功率量减少且光输出对人眼表现变暗。在大多数应用中，由于相位受控线路电压的变化和递送到灯的功率的变化发生地如此快，因此每个半周期的缺少的部分不被人眼察觉到。虽然三端双向可控硅调光电路尤其适于对白炽灯泡进行调光，但是当三端双向可控硅调光电路被用于对LED灯进行调光时，它们可能产生不理想的结果，诸如，闪变、闪烁、色移和输入波形失真。
[0006]将三端双向可控硅调光电路与LED灯一起使用的困难来自三端双向可控硅自身的特性。三端双向可控硅表现为一个打开的受控交流开关，直到其于控制端子处接收到导致开关闭合的触发信号。只要通过开关的电流在被称为保持电流的值以上，该开关就保持闭合。大部分白炽灯容易从交流电源吸取多于最小保持电流的电流，以使得三端双向可控硅能够可靠且一致地运行。然而，与保持三端双向可控硅开关导通并可靠运行所需的最小保持电流相比，LED低电流可能是不足够的。
[0007]虽然基于三端双向可控硅的前沿相位控制或后沿相位控制调光器LED驱动器可提供低成本的灯调光，但是由于LED灯串/阵列吸取的电流可容易地下降到三端双向可控硅调光电路的保持电流以下，因此会导致包括受限的调光范围、闪变和输入波形失真在内的不希望的行为。由于LED串/阵列吸取的低电流，三端双向可控硅可能不一致地启动。另夕卜，由于为输入电容充电的涌入电流和LED串/阵列呈现给线路的相对大的阻抗，因此每当三端双向可控娃接通，会发生一个显著的振铃(ringing)。由于三端双向可控娃电流可降到零且断开LED串/阵列，此振铃可引起甚至更多不期望的行为，导致闪变。
[0008]因此，LED驱动器可以包括补偿器电路(例如，泄放器、或虚负载/预负载)，以增加来自三端双向可控硅调光器的电流需求。泄放器电路实际上是被添加在输入或输出处的无源或有源部件的虚负载，以获取除了 LEDs之外足够的额外电流，从而在三端双向可控硅被触发之后保持其可靠地导通。低成本无源泄放器在LED驱动器电路中是常用的和普及的，但是在效率和性能方面具有相关的损失。
【实用新型内容】
[0009]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于在功率转换器中使用的泄放器电路仿真器，所述泄放器电路仿真器包括:一个输入电压修正器，该输入电压修正器待被耦合以接收代表所述功率转换器的输入电压的幅度的输入电压信号，并响应于接收到一个控制信号向一个控制器的输入选择性提供一个经修正的输入电压信号，其中所述经修正的输入电压信号代表一个小于所述输入电压的幅度的值；以及一个前沿调光检测电路，该前沿调光检测电路被耦合以响应于检测到所述功率转换器输入处的前沿调光，生成所述控制信号以接合所述输入电压修正器从而生成所述经修正的输入电压信号。
[0010]根据本实用新型的又一方面，提供一种功率转换器，该功率转换器包括:一个能量传递元件，被耦合在所述功率转换器的一个输入和一个输出之间；第一开关，被耦合至所述能量传递元件以控制所述功率转换器的所述输入和所述输出之间的能量传递；一个控制器，被耦合以响应于在所述控制器的一个端子处接收的信号，控制所述第一开关以调节所述功率转换器的所述输出处的输出量；以及一个泄放器电路仿真器，被耦合以向所述控制器的所述端子提供所述信号，其中所述泄放器电路仿真器包括:一个前沿调光检测电路，被耦合以生成指示所述功率转换器的所述输入处是否存在前沿调光的控制信号；以及一个输入修正器，被耦合以接收一个输入信号并向所述控制器的所述端子选择性提供所述输入信号或一个经修正的输入信号，其中所述输入修正器响应于所述控制信号指示所述功率转换器的所述输入处没有前沿调光，向所述端子提供所述输入信号，并响应于所述控制信号指示有前沿调光，向所述端子提供所述经修正的输入信号，其中所述控制器被配置为响应于接收到所述经修正的输入信号来控制所述开关以增加所述功率转换器的所述输出量。
[0011]根据本实用新型的另一方面，提供一种装置，该装置包括:一个负载；以及一个功率转换器，被耦合以向所述负载提供经调节的输出电流，所述功率转换器包括:一个能量传递元件，被耦合在所述功率转换器的一个输入和一个输出之间；第一开关，被耦合至所述能量传递元件以控制所述功率转换器的所述输入和所述输出之间的能量传递；一个控制器，被耦合以响应于在所述控制器的一个端子处接收的信号，控制所述第一开关以调节所述输出电流；以及一个泄放器电路仿真器，被耦合以向所述控制器的所述端子提供所述信号，其中所述泄放器电路仿真器包括:一个前沿调光检测电路，被耦合以生成指示所述功率转换器的所述输入处是否存在前沿调光的控制信号；以及一个输入修正器，被耦合以接收一个输入信号，并向所述控制器的所述端子选择性提供所述输入信号或一个经修正的输入信号，其中所述输入修正器响应于所述控制信号指示所述功率转换器的所述输入处没有前沿调光，向所述端子提供所述输入信号，并响应于所述控制信号指示有前沿调光，向所述端子提供所述经修正的输入信号，其中所述控制器被配置为响应于接收到所述经修正的输入信号，控制所述开关以增加所述功率转换器的所述输出量。
【附图说明】
[0012]附图中提供了本实用新型的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另外有指定，否则所有视图中相同的参考数字指代相同的部分。
[0013]图1A是例示具有根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的功率转换器的示例功能框图。
[0014]图1B是例示具有根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的功率转换器的示例功能框图。
[0015]图2A是例示示出了根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的更多细节的功率转换器的示例示意图。
[0016]图2B是例示示出了根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的更多细节的功率转换器的示例示意图。
[0017]图3是例示根据本公开内容的教导的具有升降压开关调节器的功率转换器的示例示意图。
[0018]图4A例示不具有泄放器电路仿真器的功率转换器的交流输入电压和经整流的输入电流的示例波形。
[0019]图4B是例示具有根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的功率转换器的交流输入电压的示例波形、经整流的输入电流的示例波形、控制开关(晶体管Ql)集电极到发射极电压的示例波形。
[0020]图4C例示交流输入电压的示例波形，以及在具有与不具有根据本公开内容的教导的泄放器电路仿真器的情况下经整流的输入电流的比较。
[0021]图5例示具有泄放器电路仿真器的功率转换器的相位受控的交流输入电压的示例波形、交流输入电流的示例波形、阻尼电阻器两端的电压的示例波形、控制开关集电极到发射极电压和高频开关脉冲的示例波形。
【具体实施方式】
[0022]在下面的描述中，阐述了许多具体的细节，以提供对本实用新型的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将会明了，无需采用所述具体的细节来实施本实用新型。在其他例子中，没有详细地描述公知的材料或方法，以免模糊本实用新型。
[0023]贯穿本说明书引用的“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例” “一实施例”意味着针对该实施方案或实施例描述的特定的特征、结构或者特性包括在本实用新型的至少