用于电负载的偏置和驱动电路及其电子系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种基于特别是切换模式功率电源（SMPS)的反馈电压调节器的用于 电负载的偏置和驱动电路及其电子系统。
【背景技术】
[0002] 图1A示出了用于发光二级管(LED)的驱动电路，其由参考标号1来指代并且特别地 包括具有SMPS类型的配置用于作为恒定电流源进行操作并且适于对LED串2(在图1A中所描 述的仅为一个LED2，耦合在输出电源管脚V LED+和之间)进行供能的电压调节器5。SMPS设 备5具有本身已知的类型，例如在2014年九月的名称为"LED5000-具有调光能力的单片步降 电流源"的由意法半导体制造的产品"LED5000"的数据表中所描述的。
[0003] SMPS设备5可操作地耦合到输入电源端子Vin+和Vin_，出现在其间的是电压Vin，例如 由电子变压器(未示出）所生成。
[0004] 依据已知的方式，SMPS设备5具有多个操作端子，并且特别地：电源端子la，适于接 收具有例如在5.5V和48V之间的值的输入电压V IN;参考端子lb，其形成参考电压端子;反馈 输入端子lc，其耦合到感测电阻器4并且构成SMPS设备5内部的误差放大器的反相输入(调 节端子）；端子ld，其提供了用于内部仿真电路的功率电源连接;端子le，其连同参考端子lb 以及误差放大器形成SMPS设备5内部的调节环路的输出；以及端子If，其实施了用于切换 SMPS设备5的输出端子并且经由电容器8耦合到端子Id。
[0005] 如在图1B中更为详细地描述的，SMPS设备5内部的调节环路包括电压误差放大器 3,其实施了调节环路的第一级。特别地，电压误差放大器3为跨导可操作的放大器，其非反 相输入连接到SMPA设备5内部的电压参考V REF(其变化典型地在194mV和206mV之间;特别地， 随后考虑在闭合环路中的典型值200mV)，而反相输入端子连接到感测电阻器4。电压误差放 大器3的反相输入端子形成了 SMPS设备5的反馈输入端子lc。在端子le上，电压误差放大器3 生成了控制信号Vowrol，提供到PWM比较器7的非反相输入，而其反过来在端子If上驱动DC-DC转换器9'的高侧(HS)切换器。电流探测器9"探测到在高侧(HS)切换器上循环的电流并且 将所探测(换能)到的值提供到PWM比较器的反相输入。
[0006] DC-DC转换器9'在输出生成具有占空比的调节信号VSW从而适当地对电源电流 (Iled)进行调节。
[0007] 换句话说，在端子la和端子If之间出现的是SMPS转换器，其中误差放大器的非反 相输出在端子lc上进行作用，并且放大器的输出在端子le上进行作用。
[0008] 由此，参照图1A，SMPA调节器5、电感器6以及二极管11形成例如升压类型的DC-DC 转换器拓扑结构。
[0009] 从SMPA设备5提供在输出上的调节后的电流水平由此基于流经感测电阻器4的电 流而被设置或者调节，根据已经陈述的，注意到跨越感测电阻器4有等于200mV的参考V REF的 电压降。感测电阻器4的电阻值Rs因此由Rs = (200mV)/ILED给出，其中ILED为流经LED串2的电 流。在作为示例提供的示例中，其中Iied = 1A，我们得到Rs = 0.2Q。
[0010]另外存在親合到SMPS设备5的端子lc的电阻器26,其具有接近ΙΟΙ?Ω的电阻值R1(3 可选地，有可能平行于电阻器26插入齐纳二极管(未示出）以便电阻器26以及齐纳二极管实 施免于过电压的保护。由于在输入到端子lc的电流基本上为零，因此电阻器26的影响可以 忽略(最多为数十毫微安）。
[0011] 进一步，耦合到端子le的是电阻器13和电容器15,串联连接在一起，其具有实施针 对调节环路的补偿网络的功能。作为示例，电阻器13具有22k Ω的电阻值并且电容器15具有 10nF的电容值。
[0012] 很明显的是SMPS设备5可以包括进一步的输入/输出端子，用于实施所需要的进一 步的功能。
[0013] 耦合到SMPS设备5的各个电源输入的输入电容器10配置为耐受最大操作输入电压 和电流的最大均方值。适于这个目的且对于宽范围电流的使用可获得的电容器例如为电解 电容器、陶瓷电容器、钽电容器。
[0014] 親合在输入Vin+和参考端子lb之间的输出电容器12具有对二极管11的电流纹波进 行滤波的功能，其在给定的特定应用和输出电流的情况下依赖于电感器6的电感值。大体 上，如果△ II为电感器6的电流纹波并且II为流经电感器的平均电流，电感L的值按照（Δ IL/ Il)〈0.5来进行选择。
[0015] 驱动电路1可以如所陈述地耦合到电子变压器，其生成输入电压VIN。具有已知类型 的电子变压器典型地基于自振荡电路并且为了正确地操作需要电阻类型的负载。换句话 说，驱动电路1必须在耦合到输入V IN+和v?的电子变压器看来是电阻性的负载。然而，已知 的是SMPS设备，例如具有图1A所描述的类型并且参照该图进行了描述的，在缺乏进一步布 置时是被视为具有负阻抗并且因此并不是被耦合到需要电阻性负载用于其正确操作的电 子变压器的输出的优选。
[0016] 为了克服这个缺陷，现有技术已知的是利用输入信号的电流控制。例如参见美信 集成产品公司（Maxim Integrated Products)由Suresh Hariharan于2013年3月27所做的 申请标注5372, "MR16LED驱动器使得MR16LED灯与电子变压器相兼容"。相似的解决方案在 由美信集成产品公司制造的产品MAX16840的数据表中所讨论的，"具有集成M0SFET的用于 MR16以及其他12V AC输入灯的LED驱动器"。
[0017]在这个由图2示意性地表示的技术方案中，采用SMPS设备5的外部参考电路18,在 感测电阻器4上的电压在每个切换周期被调节，适于将电压信号VREFI提供到SMPS设备5的又 一个输入端子lg，目的在于通过适当地控制端子lc上的电压而设置输入电流水平。换句话 说，当出现在端子lg上的电压V REFJ#落到特定的阈值以下，输入电流(在电阻器4上的电压） 按照在端子lg上的电压VREFI*采取的值而成比例地被调节。相反，当出现在端子lg上的电 压V REFI超过了阈值，则输入电流(在电阻器4上的电压)被设置在预定的固定值。在感测电阻 器4上的电压由此被调节为在端子lg的输入处接收到的电压V REFI的函数，其反过来又是输 入电压VIN的函数。在端子lc上的这种类型的电压调制允许了由耦合到图2的驱动电路1的输 入的电子变压器看起来的电阻性负载的仿真。然而，这种实施需要明确地专用于此目的的 设备5的端子(端子lg)、设备5内部的适于将端子lc上的电压调节为端子lg上的参考的函数 的电路、以及同时需要用于生成将被提供到端子lg的参考信号的外部电路。换句话说，这种 解决方案并不能应用到任何通用的SMPS设备，而后者需要专门地构建。
[0018]其他已知的解决方案要求提供专用的双级转换器，具有作为结果的双电感组件的 实施，其增加了成本和尺寸。
[0019]因此就需要提供一种用于例如SMPS类型的电压调节器的驱动电路，其当从输入端 子VIN+和Vm看过去时适于仿真电阻性负载，从而以较低的制造成本和降低的占用空间来增 加功率因数，并且能够与任何通用的电压调节器共同操作。 【实用新型内容】
[0020] 本公开的一个目的在于提供一种偏压和驱动电路，其基于电压调节器设备并用于 电负载，克服了现有技术的问题并且可以获得前述的优势。
[0021] 根据本公开所提供的是一种基于SMPS设备的电负载的偏置和驱动电路。
[0022] 在一个实施例中，用于电负载的偏置和驱动电路具有适于接收a. c.输入电压的输 入端子以及适于提供d.c.输出电压到电负载的输出端子。具有反馈环路的电压调节器具有 反馈输入端子，其配置用于接收取决于流经电负载的电源电流的感测电压并且其基于感测 电压调节电源电流。电阻性的感测元件可操作地耦合到反馈输入并且配置为接收电源电流 并且生成取决于电源电流的感测电压。具有电阻类型的电流换能器耦合到反馈输入。辅助 偏置电路适于接收a. c.输入电压并且通过电流换能器注入与a. c.输入电压成反比地变化 的a. c.辅助偏置电流。
【附图说明】
[0023] 为了更好地理解本公开，现在仅通过