用于led驱动器中快速模拟调光的前馈电路的制作方法_3

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>[0039]如果把这个关系代入式(2),则式(2)可以简化为:
[0040]AI117= AVeef/R132(4)
[0041]在降压-升压转换器100的降压配置下,所有流经电感器110的电流(如上文所述等于流经检测电阻器117的电流)传送到输出电阻器132和负载(即LED链组件102):
[0042]Δ I117 == Δ I132(5)
[0043]最终,流经LED链组件的电流可以由欧姆定律(I = V/R)表示为电压除以电阻。因此:
[0044]Δ I132 = Δ Veef/R132(6)
[0045]从这些式可以看出,通过选择AfeedfOTTOd = R117/R132,在给电路施加对VREF 210的改变时,流经LED链组件102的电流以R132的因子进行变化,因而,得到了值为AI132= AVeef/R132的输出电流。这些关系通过图3的内容可以得到进一步的理解。
[0046]图3描绘了 5个分立的图形窗口 301-305,分别显示在控制器105对VREF 210施加改变之前、期间、之后的各种电压和电流波形。这些电压和电流波形代表图2中描绘的各种电路元件中的一些电路元件两端的电压和流经其中的电流,这将在下文进行更加详细的描述。这些波形帮助图示图2中的电路元件之间的关系,以及当控制器105对VREF 210做出改变时电路的变化。
[0047]从图3的窗口 303开始,所示例的电压波形316对应VREF 210。如第一部分即部分370所示,VREF 210开始于0.2V的值。在部分380开始的时候,控制器105调整VREF210到0.05V的值并且贯穿部分390保持该电压。
[0048]图3的窗口 301描绘了两个分离的电流波形310和312。电流波形310表示流经电感器I1的电流,而电流波形312表示流经检测电阻器117的电流。由于流经电感器110的电流也流经输出电阻器132,电流波形310也代表提供给连接的LED组件102的总电流。窗口 301-305也被分为三个部分,部分370、部分380、部分390。部分370表示当电流处于稳态时的波形的部分。电流波形312描绘了关于图1描述的降压-升压转换器100的切换本性。当开关处于第二配置并且电流流经检测电阻器117时,电流波形312等于电流波形310。在这个工作时期,电流波形310和312都随着电感器110中储存的能量的使用而逐渐减弱,这是因为在这种配置下电感器110驱动电流到达输出电阻器132。相反地,当开关切换到第一配置时,没有电流流经检测电阻器117,并且电流波形312处于O状态。同样在第一开关配置下,电流波形310逐渐增加,电感器110再次储存能量。
[0049]在控制器105把VREF 210调整到新值,或者微型控制器需要控制器105把VREF210调整到新值的时候,也就是部分380开始阶段,窗口 310图示了电流波形310和312的变化。在VREF 210发生变化的时候,流经电感器110的电流(由电流波形310所描绘)和流经检测电阻器117的电流(由电流波形312所描绘)相等并且开始减小。在部分380,电流波形310和312继续减小直到在部分390的开始处达到一个新的稳态值。一旦达到这个新值,控制器105可以重新恢复开关122和124的正常切换操作,这可以从整个部分390的波形310和312看到。
[0050]图3的窗口 302描绘了电流波形314,对应于流经输出电阻器132并且到达连接的LED链组件102的电流。如上文所述,在降压-升压转换器100的降压配置下时,这个电流与经由电容器130过滤的流经电感器110的电流有关,并且这种关联通过波形314和310之间的相似性阐明。电流波形314在部分370和390的稳态时间期间遵从类似的波动图形,并且显示了控制器105改变VREF 210时向更低值的下降。
[0051]图3的窗口 304描绘了两个电压波形318和320。电压波形318表示图2中放大器220的电压输出,其值为由因子八^?所修改的VREF 210。在这个图示的例子中,设置因子八^(?_^1为1,这样电压波形318完全对应于电压波形316。电压波形320表示图2中放大器224的电压输出,其为跨补偿电容器240和由放大器224提供的任意增益的差值。电压波形320描绘了紧接在控制器105对VREF210施加改变之后的微小的变化,表明补偿电容器240对于系统并没有很大的影响。在传统的系统中,没有前馈控制元件,电压波形320刚开始处在0.2V,然后在控制器105对VREF 210提供改变之后进行放电降到0.05V。这种放电会影响系统降低流经电感器110和输出电阻器132的电流所用的时间(即延长电流波形310、312和314减少所需要的时间量)。因此,电压波形320说明该系统的过渡不像传统系统受补偿电容器240的带宽或者放电速率的限制。更确切的说,该系统受电感器110的放电的限制,电感器110放电比补偿电容器240放电的速率更快。如上文所述,这种差异可以消除传统系统的很多缺点。
[0052]图4是说明根据本公开技术的前馈控制元件460的例子的框图,该前馈控制元件460被配置用于在降压-升压转换器100的升压配置中操作。与上文关于图2的电路描述的关系相反,流经图4电路中的输出电阻器132的电流不完全等于流经电感器110的电流。更确切的说,流经输出电阻器132的电流是流经电感器110的电流的一部分。因此,调整流经输出电阻器132因而还有负载(例如LED组件102)的电流到新的期望水平需要调整参考电压乘以一个分数,而不是仅仅调整参考电压。图4描绘的各种电路元件之间的关系会在下文中进行更加详细的解释。
[0053]在开关模式转换器的至少一个例子中,特别是图4的降压-升压转换器100的升压配置中,转换器包括输出电阻器132、补偿电容器440和求和节点430。输出电阻器132可以表不图1描绘的输出电阻器132。图4也包含放大器422、放大器424、放大器426、放大器470和放大器420。放大器422、424和426以及补偿电容器440与图2中的放大器222、224和226以及补偿电容器240可以以类似的方式工作。例如,放大器422可以将VREF 410与输出电压134进行比较。基于这种比较,放大器422可以驱动电流至补偿电容器440,进而对其充电,或者放大器422可以从补偿电容器440中抽取电流,进而对其放电。放大器424可以将跨补偿电容器440的电压提供给求和节点430,并且在一些例子中,可以在提供电压给求和节点430之前,向该电压提供增益。放大器426可操作用于检测流经检测电阻器117的电流。每个放大器470、424和426都可以与求和节点430连接。
[0054]在升压转换器配置中,流经输出电阻器132的电流和流经电感器110的电流之间的关系为:
[0055]AI132 = Λ Ilnductor* (1-D)(7)
[0056]Ilnductor表示流经电感器110的电流,D表示电路的占空比,Λ I132表示流经输出电阻器132的电流。因此,为了影响对流经输出电阻器132的电流的期望改变,控制器105需要通过一个因子Λ I132/(1-D)(在下式中描述)调整流经电感器110的电流:
[0057]AIlnductor= AI132/(1-D)(8)
[0058]该式中的Λ I132表示对流经输出电阻器132的电流的期望改变。
[0059]因为电流不相等,通过前馈元件460向求和节点430仅仅提供VREF的变化可能不足以更改I132到期望的水平。下式描述了实现I132的期望变化所需要的给求和节点430提供的电压变化。如先前关于图2的描述,控制器105可以操作为当下式成立时调整开关122、124、126 和 128 的配置:
[0060]AIlnductor^R117 = Δ V**Afeedforward(9)
[0061]另外,在一些例子中,前馈控制元件460的Afeedftmrari因子可以为:
[0062]Afeedforward — R117/R132(10)
[0063]因此,式(9)则可以简化为:
[0064]Δ Ilnductor = AVVR132(H)
[0065]在上述式中,Λ V*是使流过输出电阻器132的电流(I132)实现期望变化所需的对求和节点430的电压变化。结合式(11)和式(7),得到:
[0066]AV*= (Δ I132^R132)/(1-D)(12)
[0067]最后,由于Δ Ι132 = Δ VEEF/R132? Δν* 可以表不为:
[0068]AV*= AVeef/(1-D)(13)
[0069]因此,为了对流经输出电阻器132的电流实现期望的变化,调整提供给求和节点430的电压的时候,必须通过I/(1-D)对Vkef进行修改。
[0070]图4描绘了前馈控制元件460的一个例子,该元件在给放大器470并且然后给求和节点430提供电压之前通过I/(1-D)修改Vkef的变化。在一些例子中,前馈元件460可以包括模拟闭环分压器来产生V'在一些例子中,闭环分压器可以包括反相器Al、开关SI和电阻器R2。在其他例子中,闭环分压器可以包括位于放大器420的输出和放大器470的输入之间的电阻器Rl和电容器C2,以为系统的稳定性形成一个滤波器。基于图4描绘的兀件的配置,使用占空比等于(1-D)的脉冲宽度调制信号由开关SI调制放大器420的输出,其中占空比(1-D)是通过反相器Al由占空比的互补信号
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