用在开关dc-dc变换器中的自振荡开关电路的制作方法

专利名称：用在开关dc-dc变换器中的自振荡开关电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在开关DC-DC变换器中的自振荡开关电路。此外，本发明还涉及一种用于操作负载的驱动器电路，所述驱动器电路包括所述自振荡开关电路。具体来说，所述驱动器电路被配置来驱动LED。
背景技术：
在包括LED或OLED的已知设备中，电子开关驱动器被应用来为所述(O) LED提供适当的负载电流。这种设备可以是具有(O) LED背光的LCD显示器、例如后组合灯(RCL)的汽车灯组件或者任何其他照明设备。所述电子开关驱动器一般来说优选地是低成本电路。
一种适当的低成本开关驱动器电路可以是已知的自振荡驱动器电路。这种开关驱动器电路包括自振荡开关电路。已知的自振荡开关电路被设计成操作在临界模式下，从而允许为诸如LED之类的负载提供单一功率电平。但是在许多应用中期望有至少两个功率电平，比如汽车后组合灯(RCL)就是这种情况。参照示例性的后组合灯，其中期望有车尾照明模式和刹车照明模式。
进一步参照所述后组合灯，用于在车尾照明模式下对所述LED进行调光的脉沖宽度调制(PWM)可能会导致不合期望的人为信号。这种人为信号可能会使得驾驶员无法正确地观察到所述照明，从而可能会导致事故。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种用在DC - DC变换器中的自振荡开关电路，其中利用幅度调制(AM)为负载提供至少两个功率电平。
本发明的上述目的是在根据权利要求1的自振荡开关电路和根据权利要求9的DC - DC变换器中实现的。
根据本发明， 一种用在开关DC-DC变换器中的自振荡开关电路包括用于为负载供电的输出端子。此外，所述自振荡开关电路还包括用于从电源接收功率以便为所述负载提供第一(高)功率的高功率输 入端子，以及用于从所述电源接收功率以便为所述负栽提供第二 (低) 功率的低功率输入端子。因此，取决于所述电源在哪一个输入端子上 供电，为所述负载提供相对较高或相对较低的功率。
提供具有控制端子的功率开关半导体设备，比如晶体管，其被配 置成控制在输入端子与输出端子之间流动的负栽电流。此外还提供控 制半导体设备，其被耦合到所述功率开关半导体设备以便向该功率开
关半导体设备的控制端子提供控制信号，从而控制该功率开关半导体 设备的开关。
感测电路被耦合到所述控制半导体设备，以便生成感测电压。所 述控制半导体设备被配置成在所生成的感测电压具有预定的控制电压 电平时把所述功率开关半导体设备切换到不导通。为了允许提供所迷 至少两个功率电平，所述感测电路包括第一感测电阻器和第二感测电
阻器以用于生成所述感测电压，其中所述感测电路被配置成使得当 功率被提供到所述高功率输入端子并且所述负载电流具有预定的第一 峰值电流电平时，所述感测电压具有所述预定的控制电压电平；以及 当功率被提供到所述低功率输入端子并且所述负栽电流具有预定的第 二峰值电流电平时，所述感测电压具有所述预定的控制电压电平。所 述第一峰值电流电平对应于所述第一功率；所述第二峰值电流电平对 应于所述第二功率。因此，取决于所述电源在哪一个输入端子上供电， 在达到相对较高的电流电平或者在达到相对较《氐的电流电平时，所述 感测电压达到所述预定的控制电压电平。因此，所生成的负载电流的 幅度(从而所提供的功率)取决于在哪一个输入端子上供电而受到限 制。
所述半导体设备当中的一个或更多可以是晶体管，特别是双极型 晶体管或场效应晶体管(FET)，或者可以是任何其他适当的半导体 设备。
在一个实施例中，所述功率开关半导体设备具有功率开关负栽电 流输入端子和功率开关负载电流输出端子。所述第 一 感测电阻器被耦 合在所述高功率输入端子与所述功率开关负载电流输入端子之间，所 述第二感测电阻器被耦合到所述低功率输入端子，并且通过所述第一 感测电阻器耦合到所述功率开关负载电流输入端子。因此，当向所述
6高功率输入端子供电时，所述负载电流经由所述第 一感测电阻器流向 所述功率开关半导体设备。所述负载电流从而在所述第一感测电阻器 两端生成一个电压降。当所述负载电流达到所述第一峰值电流电平时， 所述电压降基本上等于所述预定的控制电压电平。当向所述低功率输 入端子供电时，所述负载电流经由所述第二感测电阻器和所述第一感 测电阻器流向所述功率开关半导体设备。所述负栽电流从而在所述第 一和第二感测电阻器两端生成一个电压降。当所述负载电流达到所述 第二峰值电流电平时，所述电压降基本上等于所述预定的控制电压电
平，并且所述功率开关半导体设备被切换到不导通，从而导致阻断所 述负载电流。应当注意到，正如本领域技术人员已知的那样，可以利 用电感器和续流二极管来保持流经所述负栽的实际电流。
在另 一个实施例中，把低功率输入二极管连接到所述低功率输入 端子，并且把高功率输入二极管连接到所述高功率输入端子。电压校
平(voltage leveling )电阻器^t耦合在所述低功率输入端子与所述第二 感测电阻器之间，以便在所述电压校平电阻器两端生成电压降，所述 电压降基本上等于所述低功率输入二极管两端的正向电压与所述高功 率输入二极管两端的正向电压的电压差。当同时向所述低功率输入端 子和所述高功率输入端子供电时，在所述低功率输入二极管两端和所 述高功率输入二极管两端生成正向电压。由于流经所述高功率输入二 极管的电流高于流经所述低功率输入二极管的电流，因此在所述输入 二极管之间存在正向电压降差。所述正向电压降差导致所述第二感测 电阻器两端的电压。所述第二感测电阻器两端的电压是所述感测电压 的一部分，因此将在达到所述第一峰值电流电平之前达到所述控制电 压电平。因此，可以提供第三功率电平。但是如果要提供低功率电平 和高功率电平(例如在汽车后组合灯中的情况)，当同时向所述低功
率输入端子和所述高功率输入端子供电时，所述高功率电平应当被提 供到所述负载。因此就引入了所述电压校平电阻器。所述电压校平电 阻器两端的电压降去除了所述笫二感测电阻器两端的电压降。由于所 述电压校平电阻器两端的电压降不是所述感测电压的一部分，因此可 以达到所述第一峰值电流电平。
在一个实施例中，所述功率开关半导体设备具有功率开关负载电 流输入端子和功率开关负栽电流输出端子。所述第一感测电阻器被耦合在所述高功率输入端子与所述功率开关负载电流输入端子之间。所 述第二感测电阻器被耦合在所述控制半导体设备与所述第一感测电阻 器和所述功率开关负载电流输入端子间的 一 个节点之间。第 一 可控开 关设备被耦合在一个公共端子与所述第二感测电阻器和所述控制半导 体设备间的一个节点之间，其中所述第一可控开关设备被配置成在向
所述低功率输入端子供电时被切换到导通；在向所述高功率输入端子 供电时被切换到不导通；并且在同时向所述高功率输入端子和所述低 功率输入端子供电时被切换到不导通。当所述第一可控开关设备不导 通时，基本上没有电流流经所述第二感测电阻器。因此，所述感测电 压由流经所述第 一感测电阻器的负栽电流生成。当所述第一可控开关 设备导通时，控制电流流经所述第二感测电阻器，从而在所述第二感 测电阻器两端生成电压。因此，所述感测电压由流经所述第一感测电 阻器的负载电流和控制电流生成，并且还由流经所述第二感测电阻器 的控制电流生成。
为了提高所述自振荡开关电路的能量效率并且为了允许相对较高 的电流而不损坏所述自振荡开关电路，可以把增益半导体设备耦合在 所述功率开关半导体设备与所述控制半导体设备之间，以便放大所述 控制信号。通过放大所述控制信号，所述功率开关半导体设备可以更 快地从导通切换到不导通。由于可以有相对较高的电流流经所述功率 开关半导体设备，因此緩慢的切换会导致相对较高的功率耗散。因此， 更快的切换会导致较低的功率耗散。较低的功率耗散会提高能量效率 并且允许更大的电流流经所述功率开关半导体设备。
本发明还提供一种用于操作负载的负载驱动器电路。所述负载驱 动器电路包括开关DC - DC变换器电路。所述开关DC 一 DC变换器包 括根据本发明的自振荡开关电路。在一个实施例中，所述开关DC - DC 变换器是从包括降压变换器、升压变换器、降压-升压变换器以及回 扫变换器的组中选择的。在一个实施例中，所述负载是发光二极管 LED。


下面将参照示出了非限制性实施例的附图来阐述本发明，其中: 图1示出了现有技术的自振荡开关DC-DC变换器的电路图；图2示出了根据本发明的自振荡开关DC - DC变换器的第一实施 例的电路图3示出了根据本发明的自振荡开关DC - DC变换器的第二实施 例的电路图4示出了根据本发明的自振荡开关电路的一个实施例的一部分。
具体实施例方式
在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。图1示出了被包括 在开关DC-DC降压变换器10中的现有技术自振荡开关电路的电路 图。所述自振荡开关电路包括第一和第二输入端子Tinl、 Tin2。 DC电 源PS1被耦合到所述输入端子Tinl、 Tin2，以用于向所述降压变换器 IO提供DC电压。所述DC电源PS1可以是任何类型的DC电源，例 如电池(组)。发光二极管LED被耦合到所述降压变换器10的输出 端。所述降压变换器10还包括输出电感器L1、输出电容器Cl和续流 二极管Dl。所述输出电容器CI与所述LED并联耦合。所述输出电感 器LI与所述输出电容器CI和所述LED的所述并联电路串联耦合。所 述续流二极管Dl与所述串联连接并联连接，并且该续流二极管Dl被 耦合在所述自振荡开关电路的第一和第二输出端子Toutl、Tout2之间。
所述自振荡开关电路包括功率开关半导体设备，特别是双极性功 率开关晶体管Ql。所述功率开关晶体管Ql的集电极被连接到所述第 一输出端子Toutl,并且该功率开关晶体管Q1的发射极通过感测电阻 器Rl耦合到所述第一输入端子Tinl，从而把所述功率开关晶体管Ql 配置成控制所述输入端子Tinl与所述输出端子Toutl之间的负载电 流。
所述自振荡开关电路还包括第一控制半导体设备，特别是第一双 极性控制晶体管Q2。所述功率开关晶体管Ql的基极端子(即控制端 子)耦合到所述第一控制晶体管Q2的集电极。所述第一控制晶体管 Q2的发射极耦合到所述第一输入端子Tinl。所述第一控制晶体管Q2 的基极端子耦合到所述功率开关晶体管Ql的发射极。
所述自振荡开关电路还包括第二控制半导体设备，特别是第二双 极性控制晶体管Q3。所述第二控制晶体管Q3的集电极耦合到所述功 率开关晶体管Ql的基极端子和所述第一控制晶体管Q2的集电极。所
9述第二控制晶体管Q3的发射极通过限流电阻器R3耦合到所述第二输 入端子Tin2和所述第二输出端子Tout2，其全部接地从而充当所述电 路的公共端子。所述第二控制晶体管Q3的基极端子(即其控制端子) 通过启动电阻器R2连接到所述第一输入端子Tinl，并且连接到所述功 率开关晶体管Ql的集电极和所述第一输出端子Toutl。
在操作中，在启动时，由所述电源PS1向所述第一和第二输入端 子Tinl、 Tin2提供DC电源电压。所提供的DC电压通过所述启动电 阻器R2被施加到所述第二控制晶体管Q3的基极端子。结果，所述第 二控制晶体管Q3被切换到导通。结果，生成集电极电流，并且所述功 率开关晶体管Ql变为导通。随后允许负载电流从所述第一输入端子 Tinl经由所述感测电阻器R1、所述功率开关晶体管Ql和所述输出电 感器L1流到所述LED。由于所述电感器L1，所述负载电流逐渐增大。
随着所述负载电流不断增大，在所述感测电阻器R1上生成不断增 大的电压。这一不断增大的电压导致所述第一控制晶体管Q2上的不断 增大的基极-发射极电压。随着所述基极-发射极电压不断增大，所 述第一控制晶体管Q2逐渐变为导通，从而逐渐降低所述功率开关晶体 管Ql的基极-发射极电压。随着所述负载电流流经所述功率开关晶体 管Ql，当所述功率开关晶体管Ql的基极-发射极电压变为低于饱和 电压时，在该功率开关晶体管Q1中耗散功率。最终，所述功率开关晶 体管Q1变为不导通，并且所述负栽电流被阻断。
与此同时，所述电感器L1保持其电流，并且有电流开始通过所述 LED流经所述续流二极管Dl。结果，在所述续流二极管Dl的阴极处 生成负电压，从而把所述第二控制晶体管Q3切换到不导通。最终，所 述电流变得过低，并且所述续流二极管Dl被切换到不导通，从而去除 所述第二控制晶体管Q3的基极端子处的负电压。随后，从所述第一输 入端子Tinl提供的DC电压被施加在所述第二控制晶体管Q3的基极 端子处，并且重复上面描述的过程，从而提供自振荡。
根据如图2中所示的本发明的一个实施例，为了把所述LED操作 在第一强度模式和第二强度模式下(例如尾灯和刹车灯)，为所述自 振荡开关电路配备第一开关Sl和第二开关S2。所述第一开关Sl充当 低功率输入端子，并且所述第二开关充当高功率输入端子。所述第一 开关Sl通过低功率输入二极管D2和电压校平电阻器R4耦合到所述自
10振荡开关电路。所述第二开关S2通过高功率输入二极管D3连接到所 述自振荡开关电路。与如图1中所示的自振荡开关电路相比，所述感 测电阻器(图1中的R1)被具体实现为第一感测电阻器R1A和第二感 测电阻器R1B。
在所示出的实施例中，所述第一感测电阻器R1A被连接在所述高 功率输入端子与所述功率开关晶体管Ql的功率开关负载电流输入端 子(即发射极)之间。如果向所述高功率输入端子供电，即如果所述 第二开关S2导通，则所述负载电流从所述高功率输入端子经由所述第 一感测电阻器R1A和所述功率开关晶体管Q1流向所述电感器L1和所 述LED。流经所述第一感测电阻器RlA的负栽电流导致该笫一感测电 阻器R1A两端的感测电压被施加在所述第一控制晶体管Q2的发射极 与基极之间。随着所述负载电流增大，所述感测电压增大。当所述负 栽电流达到第一峰值电流电平时，所述感测电压达到预定的控制电压 电平。所述预定的控制电压电平导致所述第一控制晶体管Q2变为导 通，从而又导致把所述功率开关晶体管Q1切换到不导通，正如上面关 于图1所描述的那样。
所述第二感测电阻器R1B被连接在所述低功率输入端子与所述功 率开关晶体管Ql的发射极之间，其是通过所述第一感测电阻器R1A 连接到所述功率开关晶体管Ql的发射极的。如果向所述低功率输入端 子供电，即如果所述第一开关S1导通，则所述负载电流从所述低功率 输入端子经由所述笫二和第一感测电阻器R1B、 R1A和所述功率开关 晶体管Ql流向所述电感器Ll和所述LED。流经所述第一和第二感测 电阻器R1A、 R1B的负载电流导致所述第一和第二感测电阻器R1A、 R1B两端的感测电压被施加在所述第一控制晶体管Q2的发射极与基 极之间。随着所述负载电流增大，所述感测电压增大。当所述负载电 流达到第二峰值电流电平时，所述感测电压达到所述预定的控制电压 电平。如上所述，这会导致所述笫一控制晶体管Q2变为导通，并且把 所述功率开关晶体管Qi切换到不导通。
如果在操作中同时向所述低功率输入端子和所述高功率输入端子 供电，则从每一个输入端子冲都会流出电流。具体来说，由于所述高 功率输入二极管D3两端的正向电压，有电流从所述低功率输入端子流 经所述低功率输入二极管D2并且流经所述第二感测电阻器R1B。流经
ii所述笫二感测电阻器RIB的电流生成电压降，该电压降加到所述感测 电压中。如果在同时向全部两个输入端子供电时期望有高功率输出， 则所述第二感测电阻器RIB两端的电压就是不合期望的。因此引入所 述电压校平电阻器R4。如果有电流从所述低功率输入端流出，则在所 述电压校平电阻器R4两端生成电压，从而降低所述第二感测电阻器 RIB两端的电压。实际上，从所述高功率输入端子流出的电流与从所 述低功率输入端子流出的电流相比进一步增大。因此，所述感测电压 基本上等于在所述第一感测电阻器R1A两端生成的电压。因此，当所 述负载电流基本上等于所述第一峰值电流电平时，所述功率开关晶体 管Ql被切换到不导通。
图3示出了本发明的第二实施例。根据本发明，提供第一感测电 阻器R1A和笫二感测电阻器R1B。在低功率输入端子处提供第一开关 Sl，并且在高功率输入端子处提供第二开关S2。所述第一感测电阻器 R1A被连接在所述高功率输入端子与所述功率开关晶体管Ql的功率 开关负栽电流输入端子(即发射极)之间。所述第二感测电阻器R1B 被耦合在所述第一控制晶体管Q2的控制端子(基极)与所述第一感测 电阻器R1A和所述功率开关晶体管Ql的发射极间的一个节点之间。 所述第一控制晶体管Q2的基极还连接到开关元件，特别是第一开关晶 体管Q4的集电极。所述第一开关晶体管Q4的发射极通过电阻器R5 连接到公共端子，特别是接地。所述笫一开关晶体管Q4的基极端子通 过电阻器R6耦合到所述低功率输入端子。此外，所述第一开关晶体管 Q4的基极端子通过齐纳二极管D4耦合到所述公共端子(其在所示出 的实施例中是地)。第二开关晶体管Q5与所述齐纳二极管D4并联耦 合。所述第二开关晶体管Q5的基极端子通过电阻器R7耦合到所述高 功率输入端子。本领域技术人员很容易认出形成电流源的公知电路(所 述电流源由所述第一开关晶体管Q4、齐纳二极管D4和电阻器R5形 成)。所述电流源可以由所述第二开关晶体管Q5进行开关。
如果在操作中向所述高功率输入端子供电，即如果所述第二开关 S2导通，则所述负载电流从所述高功率输入端子经由所述第一感测电 阻器R1A和所述功率开关晶体管Ql流向所述电感器Ll和所述LED。 流经所述第一感测电阻器R1A的负载电流导致所述第一感测电阻器 R1A两端的感测电压被施加在所述第一控制晶体管Q2的发射极与基极之间。随着所述负载电流增大，所述感测电压增大。当所述负载电 流达到第一峰值电流电平时，所述感测电压达到预定的控制电压电平。
所述预定的控制电压电平导致所述第一控制晶体管Q2变为导通，这又 导致把所述功率开关晶体管Ql切换到不导通，正如上面关于图1和2 所描述的那样。
应当注意到，在向所述高功率输入端子供电时，没有电压净皮施加 在所述第一开关晶体管Q4的基极端子处。此外，施加在所述高功率输 入端子处的电压被施加到所述第二开关晶体管Q5的基极端子，于是所 述第二开关晶体管Q5变为导通，从而把所述第一开关晶体管Q4的基 极端子接地。因此，所述第一开关晶体管Q4不导通，并且几乎没有电 流流经所述第二感测电阻器R1B。因此，所述感测电压基本上等于所 述第一感测电阻器R1A两端的电压。
如果向所述低功率输入端子供电，即如果所述第一开关S1导通， 则所述负栽电流从所述低功率输入端子经由所述第一感测电阻器RlA 和所述功率开关晶体管Ql流向所述电感器Ll和所述LED。此外，在 向所述低功率输入端子供电时，所述电源电压被施加在所述第一开关 晶体管Q4的基极端子处。实际的电压电平受到所述齐纳二极管D4的 限制。没有电压被施加在所述第二开关晶体管Q5的基极端子处，从而 其不导通。因此，所述第一开关晶体管Q4导通并且有控制电流流经所 述第二感测电阻器R1B。因此，所述感测电压等于所述第一感测电阻 器R1A两端的电压与所述第二感测电阻器R1B两端的电压的和。所述 感测电压被施加在所述笫一控制晶体管Q2的发射极与基极之间。随着 所述负载电流增大，所述感测电压增大。当所述负载电流达到第二峰 值电流电平时(所述第二峰值电流电平低于所述第一峰值电流电平)， 所述感测电压达到所述预定的控制电压电平。所述预定的控制电压电 平导致所述第一控制晶体管Q2变为导通，并且导致把所述功率开关晶 体管Ql切换到不导通。
如果同时向所述高功率输入端子和所述低功率输入端子施加功 率，则所述低功率输入端子处的电压被施加在所述第一开关晶体管Q4 的基极端子处。但是，由于所述高功率输入端子处的电压被施加在所 述第二开关晶体管Q5的基极处，因此所述第一开关晶体管Q4的基极 接地，并且没有控制电流流经所述第二感测电阻器R1B。因此，所述负载电流增大，直到其达到所述第一峰值电流电平，从而向所述负载
(特别是所述LED)提供高功率。
由所述第一开关晶体管Q4、齐纳二极管D4和电阻器R5形成的所 述电流源确保固有地安全的温度相关性。所述第一开关晶体管Q4的基 极-发射极电压具有负温度相关性。因此，随着环境温度不断升高， 所述基极-发射极电压被降低。由于所述齐纳二极管D4的存在，所述 基极电压是恒定的，因此发射极电压升高，从而得到更高的控制电流， 并且导致较低的负栽电流峰值电平。因此，当环境温度升高时，所连 接的LED将不会过热。但是如果期望的话，本领域技术人员可以很容 易理解，所述电流源可以被设计成与环境温度无关或者具有正温度相 关性。为了设计所述温度相关性，可以如上所述地重新设计所述电流 源，并且/或者可以为所述感测电路配备温度相关的电阻器，比如NTC。
如上所述，由于从所述第一控制晶体管Q2的集电极向所述功率开 关晶体管Ql的基极端子提供的相对緩慢地增大的控制信号，在所述功 率开关晶体管Ql中会耗散功率。更快增大的控制信号将导致更快的开 关，从而导致更少的功率耗散。更少的功率耗散将允许更高的负栽电 流。因此，在如图4所示的一个实施例中，可以提供增益半导体设备 (特别是增益晶体管Q6)，以便放大由所述第一控制晶体管Q2提供给 所述功率开关晶体管Qi的控制信号。
所述增益晶体管Q6的集电极与所述第一控制晶体管Q2的基极端 子相连，其基极端子连接到所述第一控制晶体管Q2的集电极，并且其 发射极连接到所述功率开关晶体管Ql的基极端子。应当注意到，所述 增益晶体管Q6的集电极也可以连接到所述电源的正端子。在所述增益 晶体管Q6的基极端子(从而是所述第一控制晶体管Q2的集电极)与 所述功率开关晶体管Ql的基极端子之间引入增益电阻器R8。此外， 把延迟电容器C2耦合在所述功率开关晶体管Ql的发射极(功率开关 输入端子)与该功率开关晶体管Ql的集电极(功率开关输出端子)之 间。除了上面提到的附加组件之外，如图4所示的电路可以与图1、 2 或3中所示的其中一个电路相同。
在操作中，图4的电路的操作例如类似于图1的电路。但是当所 述感测电阻器Rl上的电压已经变得高到足以令所述第一控制晶体管 Q2开始导通时，在所述第一控制晶体管Q2的集电极处输出的控制信
14号由所述增益晶体管Q6放大。因此，由所述第一控制晶体管Q2输出的较小的控制信号快速变为由所述增益晶体管Q6输出的相对较大的控制信号。因此，由于所述快速增大的控制信号，所述功率开关晶体管Q1相对快速地切换到不导通状态。因此，开关期间的功率耗散相对较低。
所述延迟电容器C2也适于降低所述功率开关晶体管Ql中的功率耗散。特别地，当所述功率开关晶体管Q1被切换到导通时，所述延迟电容器C2把所述功率开关晶体管Ql的集电极与发射极上的电压保持得相对较低。由于电压较低，因此等于电流乘以电压的功率耗散就较低。
虽然在这里公开了本发明的详细实施例，但是应当理解的是，所公开的实施例仅仅是为了例示本发明，可以按照多种方式来具体实现本发明。因此，这里所公开的具体结构和功能细节不应被解释为进行限制，而仅仅应当被解释为权利要求书的基础以及用于教导本领域技基础。
此外，这里所使用的术语和短语不意图进行限制，相反是为了提供对本发明的可理解的描述。这里使用的术语"一个"被定义为一个或多于一个。这里使用的术语"另一个"被定义为第二个或更多。这里使用的术语"包括"和/或"具有"被定义为开放性语言的包括。这里使用的术语"耦合"被定义为连接，但不一定是直接连接，也不一定是有线连接。
1权利要求
1、一种用在开关DC-DC变换器中的自振荡开关电路，所述自振荡开关电路包括用于向负载(LED)供电的输出端子(Tout1)；高功率输入端子(S2)，其用于接收来自电源(PS)的功率以便向所述负载提供第一功率；低功率输入端子(S1)，其用于接收来自所述电源的功率以便向所述负载提供第二功率，所述第二功率低于所述第一功率；具有控制端子的功率开关半导体设备(Q1)，所述功率开关半导体设备被配置成控制从所述高功率输入端子和所述低功率输入端子的至少其中之一到所述输出端子的负载电流；控制半导体设备(Q2)，其被耦合到所述功率开关半导体设备以便向该功率开关半导体设备的控制端子提供控制信号，从而控制该功率开关半导体设备的开关；感测电路，其被耦合到所述控制半导体设备以便生成感测电压，所述控制半导体设备被配置成在所述感测电压具有预定的控制电压电平时把所述功率开关半导体设备切换到不导通；其中，所述感测电路包括第一感测电阻器(R1A)和第二感测电阻器(R1B)以用于生成所述感测电压，所述感测电路被配置成使得当功率被提供到所述高功率输入端子并且所述负载电流具有预定的第一峰值电流电平时，所述感测电压具有所述预定的控制电压电平，其中所述第一峰值电流电平对应于所述第一功率；当功率被提供到所述低功率输入端子并且所述负载电流具有预定的第二峰值电流电平时，所述感测电压具有所述预定的控制电压电平，其中所述第二峰值电流电平对应于所述第二功率。
2、 根据权利要求l的自振荡开关电路，其中，所述功率开关半导 体设备和所述控制半导体设备的至少其中之一是晶体管。
3、 根据权利要求2的自振荡开关电路，其中，所述功率开关半导 体设备和所述控制半导体设备的至少其中之一是双极性晶体管。
4、 根据权利要求2的自振荡开关电路，其中，所述功率开关半导 体设备和所述控制半导体设备的至少其中之一是场效应晶体管FET 。
5、 根据权利要求l的自振荡开关电路，其中所述功率开关半导体设备具有功率开关负载电流输入端子和功率开关负载电流输出端子；所述第一感测电阻器被耦合在所述高功率输入端子与所述功率开 关负载电流输入端子之间；并且所述第二感测电阻器被耦合到所述低功率输入端子，并且通过所 述第 一感测电阻器被耦合到所述功率开关负栽电流输入端子。
6、 根据权利要求5的自振荡开关电路，其中 低功率输入二极管(D2)被连接到所述低功率输入端子； 高功率输入二极管(D3)被连接到所述高功率输入端子； 电压校平电阻器(R4)被耦合在所述低功率输入端子与所述第二感测电阻器之间，以便在功率被同时提供到所述低功率输入端子和所 述高功率输入端子时生成电压降，所述电压降基本上等于所述低功率 输入二极管两端的正向电压与所述高功率输入二极管两端的正向电压 的差。
7、 根据权利要求l的自振荡开关电路，其中 所述功率开关半导体设备具有功率开关负载电流输入端子和功率开关负载电流输出端子；所述第一感测电阻器被耦合在所述高功率输入端子与所述功率开关负载电流输入端子之间；所述第二感测电阻器被耦合在所述控制半导体设备与所述第一感测电阻器和所述功率开关负栽电流输入端子间的一个节点之间；第一可控开关设备(Q4)被耦合在公共端子与所述第二感测电阻器和所述控制半导体设备间的一个节点之间，其中所述第一可控开关设备被配置成在向所述低功率输入端子供电时被切换到导通； 在向所述高功率输入端子供电时被切换到不导通；以及 在同时向所述高功率输入端子和所述低功率输入端子供电时被切换到不导通。
8、 根据权利要求1的自振荡开关电路，其中，增益半导体设备(Q6) 被耦合在所述功率开关半导体设备与所述控制半导体设备之间，以便 放大所述控制信号。
9、 用于操作负载的负载驱动器电路，所述负载驱动器电路包括开关DC - DC变换器电路，所述开关DC - DC变换器包括根据权利要求 1的自振荡开关电路。
10、 根据权利要求9的负载驱动器电路，其中，所述开关DC-DC 变换器是从包括降压变换器、升压变换器、降压-升压变换器以及回 扫变换器的组中选择的。
11、 根据权利要求9的负栽驱动器电路，其中，所述负载是发光 二极管LED。
全文摘要
本发明涉及一种用在开关DC-DC变换器中的自振荡开关电路，所述开关DC-DC变换器被允许使用幅度调制调光，以便对诸如LED之类的负载进行调光。所述调光可以被用来提供两个或更多不同的光输出级，其例如可以被用在汽车的组合车尾和刹车照明中。所述自振荡开关电路包括输出端子(Ton P1)、用于向所述负载提供第一功率的高功率输入端子(S2)以及用于向所述负载提供第二功率的低功率输入端子(S1)。所述第二功率低于所述第一功率。所述开关电路还包括功率开关半导体设备(Q1)，其被配置成控制从所述高功率输入端子(S2)和所述低功率输入端子(S1)的至少其中之一到所述输出端子的负载电流。控制半导体设备(Q2)被耦合到所述功率开关半导体设备(Q1)以便提供控制信号，从而控制该功率开关半导体设备(Q1)的开关。感测电路被配置成生成感测电压。所述控制半导体设备(Q2)被配置成响应于所述感测电压控制所述功率开关半导体设备(Q1)。所述感测电路包括第一感测电阻器(R1A)和第二感测电阻器(R1B)以用于生成所述感测电压，从而使得当功率被提供到所述高功率输入端子时负载电流具有对应于所述第一功率的预定的第一峰值电流电平，并且使得当功率被提供到所述低功率输入端子时所述负载电流具有对应于所述第二功率的预定的第二峰值电流电平。
文档编号H02M3/156GK101669272SQ200880013934
公开日2010年3月10日 申请日期2008年4月21日 优先权日2007年4月27日
发明者J·斯内尔滕 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司