闪烁。
[0026]图2B例示了与图2A类似的波形。然而，图2B例示了在添加/激活/使能线路波纹补偿单元特征之后的输入电压和输出负载电流。线图250例示了在相角Φ1和传导角Φ2的三端双向可控硅开关前沿控制情况下的输入电压Vin 251。如线图250中所示出的，输入电压Vin 251处仍有峰值差256，这是因为前述的相角Φ1和Φ3之间的差以及传导角Φ2和Φ4之间的差。然而，线图240例示的是在线路波纹补偿单元被使能的情况下，输出电流1ut 241包括减少的平均峰间波纹值246以及减少的幅度波动，因此可以导致改进的无闪烁LED性能。应当理解，在图2A和图2B中，在输出电流线图220和线图240上，范围捕获的迹线的厚度代表由施加在输出电流波形上的范围电流探针拾取的未经过滤的HF (高频)噪声。
[0027]图3是具有一个LED负载、一个切换调节器和一个具有线路波纹补偿控制单元的控制器的设备的示意图。在图3的实施例中，切换调节器340被配置为一个利用低侧开关降压拓扑的LED驱动器。然而，本公开内容的用于波纹补偿的实施方案可以用于功率转换器的任何其他拓扑，诸如(但不限于)降压-升压、隔离的反激式和非隔离的反激式。
[0028]相控经整流的输入电压Vin 330 (例如，波形315)是从电桥整流器和输入电路系统(例如，图1中的I1和120)接收的，以通过可选的整流器312被施加到切换调节器340。可选的整流器二极管312(以隔离线路感测的输入电压Vin 357以跟随经整流的输入电压315而不是大容量电容器313两端的电压)和可选的噪声型滤波器310可以被插入在切换调节器340的接口处，该可选的噪声型滤波器310包括电感器318以及电容器314和316。
[0029]切换调节器340包括具有电感器L1342和343 (辅助绕组)的能量传递元件、二极管345、开关341以及控制器350。每当开关341闭合时，能量(通过传送电流)将被传递至负载，所述能量将对电感器342的磁场充电。当开关341断开时，电感器342的磁场中的充电能量恢复使电流循环通过负载和二极管345。
[0030]开关341通过来自控制器350的管脚351的驱动信号被控制，所述控制器350包括输出波纹补偿特征以控制从转换器的输入到输出的能量传递。在一个实施方案中，开关341和控制器350可以被包括在单片集成电路或混合集成电路(IC)结构349中且在一个实施例中，开关341是一个具有漏极端子D、源极端子S和栅极端子G的M0SFET。
[0031]图3的实施方案中的切换调节器340是低侧切换降压。开关341和电感器L1342是在切换调节器340的低侧、返回线路上，且MOSFET开关源极端子S被直接连接至初级接地以减少由可能用于散热的一个原本的切换节点生成的EMI。来自高线路节点311的输入线路Vin信息通过电阻器模块367被提供至控制器350的端子V ιη 357，且输出电压Vci信息通过辅助绕组343和电阻器模块366被提供至控制器350的端子V。358。应当理解，在功率开关341的断开时间期间，辅助绕组343上的电压可以代表输出电压。
[0032]控制器350通过处理端子FB 353、BS 354、DS 355和Vin 357上的输入信号(来自反馈电路、分压器电路、阻尼器电路和来自输入线路感测)，在端子351上生成驱动信号。
[0033]插入在切换调节器的低线路上(在来自LED负载的返回电流的路径上)的电感器L1342是主要的能量传递元件。辅助绕组343可以通过整流器二极管346、电阻器347和参考输入接地301的电容344提供经整流的DC电压392且可以在控制器的BP管脚352处为控制器提供供应电压。如图3中示出的，电感器L1342被耦合以接收随时间变化的(例如，正弦的)电感器电压Vind。
[0034]应当理解，在图3的实施例中，为了避免模糊本公开内容的某些方面，到控制器350的输入端子FB 353、BS 354、DS 355的反馈和感测信号361通过“反馈和感测电路系统”360的单个单元被例示。旁路管脚BP 352为控制器提供供应电压且通过电阻器362和电容器363被耦合至辅助绕组343的经整流的电压。控制器350可以包括额外的管脚(例如，356)以添加额外的特征用于获得LED驱动器的进一步改进的性能。应当理解，尽管图3的切换调节器是非隔离的转换器，但是与输入参考接地301相比，输出参考接地391可以被移位。控制器350和开关341的源极S以输入接地301为参考。
[0035]切换调节器340的输出通过大容量输出电容器C。368被耦合至LED负载378以提供输出电压Vciut 370和经调节的输出电流I。371至LED阵列378。
[0036]图4A是具有线路波纹补偿单元420的控制器402的框图。在一个在电桥整流器之后不具有大电容的PFC转换器中，全整流的线路电压的正弦波形被保留。该转换器的输入代表一个电阻性阻抗i(t) =v(t)/R，且输入电流由于PFC控制而跟随经整流的正弦电压波形。然而，在专门具有相角调光的LED驱动器应用中的缺点是所保留的低频输入电流波纹可以呈现在输出电流上(负载电流波动)，其可以导致在变暗的条件下变得更加显著的LED光闪烁。
[0037]在切换调节器的CCM(连续传导模式)操作中，为了在每个线循环期间迫使输入线路电流i(t)跟随输入正弦电压v(t)的变化，一种方法是控制提供给功率开关(例如，M0SFET)的驱动信号的占空比。为了控制该占空比，可以改变该驱动信号的导通时间(tj和/或切换频率。
[0038]在许多应用中，因为PFC控制的低成本和简易，切换调节器的DCM(不连续传导模式)或临界模式操作更加普及。在DCM操作中，在下一个开关循环开始之前，通过电感器的切换电流脉冲降至零且该电感器中的所有磁能量被放电。在PFC切换调节器的DCM操作中，输入线路电流Iin(t)是由电感器两端的电压限定的通过电感器的电流脉冲的平均，并且因此线路电流跟随线路电压。
[0039]线路波纹补偿单元420可以用于具有DCM或临界模式PFC操作的LED驱动器。在具有DCM或临界模式PFC操作的LED驱动器中，具体地在相控调光期间，低频电流波纹可以在导致光闪烁的输出电流上调制。在未激活线路波纹补偿单元420的情况下，在输入线循环的线路正弦变化期间，PFC切换调节器在DCM/临界模式操作，具有固定/恒定的导通时间和固定/恒定的切换频率F sw( = 1/TJ。
[0040]当开关450闭合时，通过电感器Lind的电流脉冲从零线性倾斜上升，且在该开关的导通时间(tj期间，响应于且成比例于在线路正弦变化的时间t处电感器两端的电压Vimi⑴，所述电流脉冲上升至峰值Ipulsf3⑴:Vind(t) = Lind*Ipulse(t)/tono电感器两端的电压Vind(t)取决于切换调节器的拓扑。例如，在一个降压切换调节器中，电感器电压定义是Vind (t) = Vin (t) -νο,而在一个降压-升压或反激式切换调节器中，电感器电压被限定为Vind(t) =Vin(t)。在上面的关系中，Vin(t)代表输入电压正弦变化且Vci是输出电压。
[0041]本公开内容的实施方案包括通过大体上使输入线路经整流的正弦电流在一个参考水平之上的顶部变平来减少低频输出波纹和光闪烁的影响。如下文进一步详细讨论的，这可以通过控制导通时间或切换频率F…来实现。
[0042]电感器DCM电流脉冲的平均值限定了与电感器电压Vind(t)成比例的输入电流Iin⑴
[0043]Ipulse ⑴=Vind (t)*ton/Lind [公式 I]
[0044]Iin (t) = Ipulse (t) *ton/Tsw= V ind (t) *ton2*Fsw/Lind [公式 2]
[0045]电感器值Lind具有一个预定值，且DCM操作中的开关导通时间t m在每个线循环期间可以被保持恒定。考虑到在降压拓扑、降压-升压拓扑或反激式拓扑的任何一种中，在电磁充电期间，电感器电压可以代表输入电压(Vind (t) = Vin(t)或者Vind (t) = Vin (t)-V0)并且将输入电流看作DCM电流脉冲的平均值，可以得出的结论是，输入电流与电感器电压和切换频率Fsw (切换周期的倒数Fsw= 1/T J的乘积成比例:
[0046]Iin(t)?Vind(t)*Fsw(t)[公式 3]
[0047]如上所述，在具有PFC和相控调光的LED驱动器中，当调光水平超过一个阈值(例如，130或150度的相角控制)时，呈现在输出处的线路波纹电流可以生成光闪烁效果。为了减少输出处的低频电流波纹影响，期望的是，在正弦电压变化在一个预定电压水平(即，一个电压阈值)之上的每个半线循环内，输入线路电流被保持恒定(平的)。此预定电压水平被称为参考电压或电压阈值(在一个实施例中，在100V之上)，其中在参考电压Vraf处或之下的切换频率是一个被称为参考频率Fraf的固定频率。
[0048]如在上文关系中观察到的，在导通时间保持恒定的一个实施例中，在参考电压Vraf之上的每个半线循环中，考虑到Vind(t)*Fsw(t) = Vraf*F?f，线路电流波形Iin(t)可以被保持为恒定/平的；这意味着在参考水平之上，切换频率Fsw(t)可以被控制为线路电压正弦变化的倒数函数，Fsw(t) = Fref*Vref/Vind(t)或者 Fsw(t)?1/Vind(t)。
[0049]上述关系经过一些数学变换可以被改写为:
[0050]Fsw(t) = Fref-Fref {[Vind(t) -Vref]/Vind(t)};其中第二项指示一个修改项，该项响应于电感器电压增加到参考电压之上，而修改和减少切换频率以保持Iin(t)为平的。
[0051]由线路波纹补偿单元420采用的线路波纹补偿提供了一方面在深调光下闪烁减少和LED驱动器改进性能与另一方面在切换调节器的输入处的PFC性能和谐波失真要求之间的折衷。使用由单元420引入的波纹补偿单元的LED驱动器可以符合针对功率因数PF和总谐波失真THD的调节标准。线路波纹补偿单元420可以在一个预定的低调光水平下被激活，其中PFC和THD性能不是主要顾虑，而闪烁减少和扩展调光范围是设计的主要问题。即使当线路波纹补偿单元420被激活时，将输入电流变换为平坦的波形，输入电