驱动光源的驱动电路、方法及控制器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种驱动负载的驱动电路、方法及控制器。该驱动电路包含变换器、变压器、第一感应器和第二感应器。变换器接收输入电压并提供调节电压；变压器将调节电压转换为输出电压以为负载供电，当开关工作于第一状态时，流经变换器的第一电流和流经变压器的第二电流流过开关；耦合于开关和第一参考节点间的第一感应器提供指示第一电流和第二电流的组合电流的第一感应信号；耦合于第一参考节点和第二参考节点间的第二感应器提供仅指示第二电流的第二感应信号。本发明的驱动电路、方法及控制器，不仅省去了驱动电路次边的感应器和驱动电路原边与次边之间的隔离器，降低了电路的尺寸和成本，而且校正了驱动电路的功率因数，提高了供电质量。
【专利说明】驱动光源的驱动电路、方法及控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种驱动光源的驱动电路、方法及控制器。
【背景技术】
[0002]图1所不为一种传统的光源驱动电路100的方框图。该驱动电路100用于驱动光源如发光二极管链108。电源102提供输入电压Vin为驱动电路100供电。驱动电路100包含降压变换器，该降压变换器在控制器104的控制下为发光二极管链108提供变换后的电压V0UT。该降压变换器包含二极管114、电感112、电容116和开关106。电阻110与开关106串联。当开关106接通，电阻110与电感112以及发光二极管链108耦合，产生指示流经电感112的电流的反馈信号。当开关106断开，电阻110与电感112以及发光二极管链108断开，因而没有电流流经电阻110。
[0003]开关106由控制器104控制。当开关106接通，电流流经发光二极管链108、电感112、开关106、电阻110到地。在电感112的作用下电流逐渐增大。当电流增至预设的最大电流值时，控制器104断开开关106。当开关106断开，电流流经发光二极管链108、电感112和二极管114。控制器104在一段时间后再次接通开关106。因此，控制器104根据所述预设的最大电流值控制降压变换器。然而，流经电感112和发光二极管链108的平均电流会受到电感112的电感值、输入电压Vin以及发光二极管链108两端的电压VOUT的影响，因此难以对流经电感112的平均电流(也即流经发光二极管链108的平均电流)进行精确控制。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于提供一种驱动电路、方法及控制器，以节省驱动电路的尺寸和成本，且使该驱动电路具有更高的功率因数。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种驱动电路，该驱动电路包含变换器、变压器、第一感应器和第二感应器。变换器与交替工作于第一状态和第二状态的开关稱合，用于接收输入电压，并提供调节电压；变压器与变换器和开关耦合，用于将调节电压转换为输出电压，以为负载供电；当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流流过所述开关；第一感应器耦合于所述开关和第一参考节点之间，用于提供指示所述第一电流和所述第二电流的组合电流的第一感应信号；第二感应器耦合于所述第一参考节点和第二参考节点之间，用于提供仅指示所述第二电流的第二感应信号。
[0006]本发明还提供了一种控制提供给负载的电能的控制器，控制器包括输出端口、保护端口和感应端口。输出端口，用于产生驱动信号以使开关交替工作于第一状态和第二状态，变换器将输入电压变换为调节电压，变压器将所述调节电压转换为输出电压以为负载供电，当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流都流过所述开关；保护端口耦合于保护电路，所述保护电路通过监测第一感应器和第二感应器上的总电压来感应所述第一电流和所述第二电流的组合电流，所述第一感应器耦合于所述开关和第一参考节点之间，所述第二感应器耦合于所述第一参考节点和第二参考节点之间；感应端口耦合于所述第一参考节点，通过监测所述第二感应器上的电压来感应所述第二电流，所述控制器根据所述感应端口接收的信号和所述保护端口接收的信号控制所述驱动信号。
[0007]本发明还提供了一种控制提供给负载的电能的方法，该方法包括:由变换器将输入电压变换为调节电压；由变压器将所述调节电压转换为输出电压，以为负载供电；根据驱动信号使开关交替工作于第一状态和第二状态，当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流都流过所述开关；通过监测第一感应器和第二感应器上的总电压接收指示所述第一电流和所述第二电流的组合电流的第一感应信号，所述第一感应器耦合于所述开关和第一参考节点之间，所述第二感应器耦合于所述第一参考节点和所述第二参考节点之间；通过监测所述第二感应器上的电压接收仅指示所述第二电流的第二感应信号；及根据所述第一感应信号和所述第二感应信号控制所述驱动信号，以调节流经负载的电流。
[0008]本发明提供的驱动电路、方法及控制器，不仅省去了驱动电路次边的感应器和驱动电路原边与次边之间的隔离器，降低了电路的尺寸和成本，而且校正了驱动电路的功率因数，提高了供电质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
[0010]图1所示为一种传统光源驱动电路的方框图；
[0011]图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的方框图；
[0012]图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0013]图4所示为图3中控制器的结构示意图；
[0014]图5所示为图4中控制器的波形图；
[0015]图6所示为图3中控制器的另一种结构示意图；
[0016]图7所示为图6中控制器生成或接收的信号波形图；
[0017]图8所不为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路不意图；
[0018]图9A所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的方框图；
[0019]图9B所示为图9A中驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0020]图10所示为根据本发明再一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0021]图11所示为图9A中控制器的结构示意图；
[0022]图12所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0023]图13所示为根据本发明一个实施例的驱动负载的方法流程图；
[0024]图14A所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的方框图；
[0025]图14B所示为图14A中光源驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0026]图15所示为图14A中光源驱动电路的电路示意图；
[0027]图16所示为图14A中控制器的结构示意图；[0028]图17所示为根据本发明另一个实施例的驱动负载的方法流程图；
[0029]图18A所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0030]图18B所示为图18A中光源驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0031]图19所示为图18A中光源驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0032]图20所示为图18A中控制器的结构示意图；
[0033]图21所示为图18A中控制器生成或接收的信号波形图；
[0034]图22所示为根据本发明另一个实施例的电子系统的电路示意图；
[0035]图23所示为图22中TRIAC调光器生成或接收的信号波形图；
[0036]图24所示为图22中光源驱动电路的电路示意图；
[0037]图25所示为图22中控制器的结构示意图；
[0038]图26所示为图25中TRIAC监测器的结构示意图；
[0039]图27所示为根据本发明另一个实施例的驱动负载的方法流程图。
【具体实施方式】
[0040]以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0041]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0042]图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路200的方框图。光源驱动电路200包含整流器204。整流器204接收来自电源202的输入电压并为电力变换器206提供调整后的电压。电力变换器206接收调整后的电压并为负载208提供输出电力。电力变换器206可以是降压变换器或者升压变换器。在一个实施例中，电力变换器206包含储能单元214和用于监测储能单元214状况的电流监测器278 (比如一个电阻)。电流监测器278为控制器210提供第一信号ISEN。该第一信号ISEN指示流经储能单元214的瞬时电流。光源驱动电路200还包含滤波器212,用于根据第一信号ISEN产生第二信号IAVG。第二信号IAVG指示流经储能单元214的平均电流。控制器210接收第一信号ISEN和第二信号IAVG，并控制流经储能单元214的平均电流，使得该平均电流与目标电流值相等。
[0043]图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路300的电路示意图。图3中与图2编号相同的部件具有类似的功能。在图3的例子中，光源驱动电路300包含整流器204、电力变换器206、滤波器212和控制器210。整流器204可以是包含二极管D1-D4的桥式整流器。整流器204调整来自电源202的电压。电力变换器206接收整流器204输出的调整后的电压并产生输出电力为负载(如发光二极管链208)供电。
[0044]在图3的例子中，电力变换器206是降压变换器。该降压变换器包含电容308、开关316、二极管314、电流监测器218 (比如电阻218)，相互耦合的电感302和电感304以及电容324。二极管314位于开关316和光源驱动电路300的地之间。电容324与发光二极管链208并联。在一个实施例中，电感302和电感304彼此电磁耦合。电感302和电感304都连接至一个共同节点333。在图3的例子中，共同节点333位于电阻218和电感302之间。然而本发明并不限于此结构，共同节点333也可以位于开关316和电阻218之间。共同节点333为控制器210提供参考地。在一个实施例中，控制器210的参考地和光源驱动电路300的地不同。通过接通和断开开关316，流经电感302的电流可以得到调整，从而调节发光二极管链208的电力。电感304监测电感302的状况，比如，监测流经电感302的电流是否减小到预设的电流值。
[0045]电阻218的一端与开关316和二极管314阴极之间的节点相连，另一端与电感302相连。电阻218提供第一信号ISEN，当开关316接通和断开时，该第一信号ISEN均能指示流经电感302的瞬时电流。换言之，不管开关316接通还是断开时，电阻218均能监测流经电感302的瞬时电流。滤波器212与电阻218耦合并提供第二信号IAVG，该第二信号IAVG指示流经电感302的平均电流。在一个实施例中，滤波器212包含电阻320和电容322。
[0046]控制器210接收第一信号ISEN和第二信号IAVG，并通过接通或断开开关316使得流经电感302的平均电流等于目标电流值。电容324滤除流经发光二极管链208的电流的波纹，从而使流经发光二极管链208的电流相对平稳并等于流经电感302的平均电流。因此使得流经发光二极管链208的电流与目标电流值相等。此处“与目标电流值相等”是在不考虑电路元件的不理想情况和忽略从电感304传送至控制器210的电力的情况下。
[0047]图3的例子中，控制器210的端口包括ZCD、GND、DRV、VDD、CS、COMP和FB。端口ZCD与电感304耦合，用于接收指示电感302状况(比如，流经电感302的电流是否减小到预设的电流值“O”)的监测信号AUX。监测信号AUX也能指示发光二极管链208是否处于开路状态。端口 DRV与开关316耦合并产生驱动信号(如脉冲宽度调制信号PWMl)接通或断开开关316。端口 VDD与电感304耦合并接收来自电感304的电力。端口 CS与电阻218耦合并接收指示流经电感302的瞬时电流的第一信号ISEN。端口 COMP通过电容318与控制器210的参考地耦合。端口 FB通过滤波器212与电阻218耦合并接收指示流经电感302的平均电流的第二信号IAVG0在图3的例子中，端口 GND (也即控制器210的参考地)连接至电阻218、电感302、电感304之间的共同节点333。
[0048]开关316可以是N型金属氧化物半导体场效应晶体管(N型M0SFET)。开关316的导通状态由开关316的栅极电压与端口 GND的电压(即共同节点333的电压)之间的电压差决定。因此，端口 DRV输出的脉冲宽度调制信号PWMl决定了开关316的状态。当开关316接通，控制器210的参考地高于光源驱动电路300的地，使得本发明的电路可以适用于具有较高电压的电源。
[0049]当开关316接通，电流流经开关316、电阻218、电感302、发光二极管链208到光源驱动电路300的地。当开关316断开，电流流经电阻218、电感302、发光二极管链208和二极管314。电感304与电感302耦合且能够监测电感302的状况，比如，监测流经电感302的电流是否减小到预设电流值。控制器210根据监测信号AUX、ISENJP IAVG监测流经电感302的电流，并通过脉冲宽度调制信号PWMl控制开关316，使得流经电感302的平均电流等于预设电流值。所以经过电容324滤波后，流经发光二极管链208的电流也等于预设电流值。
[0050]在一个实施例中，控制器210根据监测信号AUX判断发光二极管链208是否处于开路状态。如果发光二极管链208开路，则电容324上的电压增加。当开关316处于断开状态时，电感302两端的电压增大，监测信号AUX的电压也随之增大。其结果是，通过端口Z⑶流入控制器210的电流增大。因此，控制器210通过在开关316处于断开状态时监测信号AUX以及流入控制器210的电流是否超过一个电流门限值来判断发光二极管链208是否处于开路状态。
[0051]控制器210根据端口 VDD的电压判断发光二极管链208是否处于短路状态。如果发光二极管链208短路，当开关316处于断开状态时，因为电感302两端均与光源驱动电路300的地耦合，所以电感302两端的电压减小。电感304两端的电压和端口 VDD的电压随之减小。如果当开关316处于断开状态时端口 VDD的电压小于一个电压门限值，控制器210判断发光二极管链208处于短路状态。
[0052]图4所示为图3中控制器210的结构示意图。图5所示为图4中控制器210的波形图。图4将结合图3和图5进行描述。
[0053]在图4的例子中，控制器210包含误差放大器402、比较器404和脉冲宽度调制信号产生器408。误差放大器402根据参考信号SET和第二信号IAVG之间的电压差产生误差信号VEA。参考信号SET指示目标电流值。第二信号IAVG通过端口 FB接收，指示流经电感302的平均电流。通过误差信号VEA的作用使得流经电感302的平均电流等于目标电流值。比较器404与误差放大器402 f禹合,将误差信号VEA和第一信号ISEN进行比较。第一信号ISEN通过端口 CS接收，指示流经电感302的瞬时电流。监测信号AUX通过端口 Z⑶接收，指示流经电感302的电流是否减小到预设电流值(比如减小到O)。脉冲宽度调制信号产生器408与比较器404以及端口 Z⑶耦合，根据比较器404的输出和监测信号AUX产生脉冲宽度调制信号PWMl。脉冲宽度调制信号PWMl通过端口 DRV控制开关316的导通状态。
[0054]脉冲宽度调制信号产生器408产生具有第一状态(如逻辑I)的脉冲宽度调制信号PWMl以接通开关316。当开关316接通，电流流经开关316、电阻218、电感302、发光二极管链208到光源驱动电路300的地。流经电感302的电流逐渐增大，使得第一信号ISEN的电压逐渐增大。在一个实施例中，当开关316接通时，监测信号AUX的电压为负值。在控制器210内部，比较器404将误差信号VEA与第一信号ISEN进行比较。当第一信号ISEN的电压超过误差信号VEA的电压，比较器404的输出为逻辑0，否则比较器404的输出为逻辑I。换言之，比较器404的输出为一系列的脉冲。在比较器404输出的下降沿的作用下，脉冲宽度调制信号产生器408产生具有第二状态(如逻辑O)的脉冲宽度调制信号PWMl以断开开关316。当开关316断开，监测信号AUX的电压变为正值。当开关316断开，电流流经电阻218、电感302、发光二极管链208和二极管314。流经电感302的电流逐渐减小，因此第一信号ISEN的电压逐渐减小。当流经电感302的电流减小到预设电流值(如减小到0)，监测信号AUX的电压会产生一个下降沿。在监测信号AUX下降沿的作用下，脉冲宽度调制信号产生器408产生具有第一状态(如逻辑I)的脉冲宽度调制信号PWMl以接通开关316。
[0055]在一个实施例中，脉冲宽度调制信号PWMl的占空比由误差信号VEA决定。如果第二信号IAVG的电压小于参考信号SET的电压,则误差放大器402增大误差信号VEA的电压以增大脉冲宽度调制信号PWMl的占空比，从而使得流经电感302的平均电流增大，直到第二信号IAVG的电压增大到参考信号SET的电压。如果第二信号IAVG的电压大于参考信号SET的电压，则误差放大器402减小误差信号VEA的电压以减小脉冲宽度调制信号PWMl的占空比，从而使得流经电感302的平均电流减小，直到第二信号IAVG的电压减小到参考信号SET的电压。这样，流经电感302的平均电流能够被调整到与目标电流值相等。[0056]图6所示为图3中控制器210的另一种结构示意图。图7所示为图6中控制器210的波形图。图6将结合图3和图7进行描述。
[0057]在图6的例子中，控制器210包含误差放大器602、比较器604、锯齿波信号产生器606、复位信号产生器608和脉冲宽度调制信号产生器610。误差放大器602根据参考信号SET和第二信号IAVG之间的电压差产生误差信号VEA。参考信号SET指示目标电流值。第二信号IAVG通过端口 FB接收，指示流经电感302的平均电流。通过误差信号VEA的作用使得流经电感302的平均电流等于目标电流值。锯齿波信号产生器606产生锯齿波信号SAW。比较器604与误差放大器602以及锯齿波信号产生器606稱合,并将误差信号VEA与锯齿波信号SAW进行比较。复位信号产生器608产生复位信号RESET。复位信号RESET作用于锯齿波信号产生器606和脉冲宽度调制信号产生器610。在复位信号RESET的作用下可以使得开关316接通。脉冲宽度调制信号产生器610与比较器604以及复位信号产生器608耦合，并根据比较器604的输出和复位信号RESET产生脉冲宽度调制信号PWMl。脉冲宽度调制信号PWMl通过端口 DRV控制开关316的导通状态。
[0058]在一个实施例中，复位信号RESET是具有固定频率的脉冲信号。在另一个实施例中，复位信号RESET是使得开关316处于断开状态的时间为常数的脉冲信号。比如，在图7中，复位信号RESET使得脉冲宽度调制信号PWMl为逻辑O的时间为常数。
[0059]在复位信号RESET的脉冲的作用下，脉冲宽度调制信号产生器610产生具有第一状态(如逻辑I)的脉冲宽度调制信号PWMl以接通开关316。当开关316接通，电流流经开关316、电阻218、电感302、发光二极管链208到光源驱动电路300的地。在复位信号RESET的脉冲的作用下，锯齿波信号产生器606产生的锯齿波信号SAW的电压从初始值INI开始增大。当锯齿波信号SAW的电压增大到误差信号VEA的电压，脉冲宽度调制信号产生器610产生具有第二状态(如逻辑O)的脉冲宽度调制信号PWMl以断开开关316，并且锯齿波信号SAff的电压被复位到初始值INI。直到复位信号RESET的下一个脉冲到来时，锯齿波信号SAff的电压才从初始值INI又开始增大。
[0060]在一个实施例中，脉冲宽度调制信号PWMl的占空比由误差信号VEA决定。如果第二信号IAVG的电压小于参考信号SET的电压,则误差放大器602增大误差信号VEA的电压以增大脉冲宽度调制信号PWMl的占空比，从而使得流经电感302的平均电流增大，直到第二信号IAVG的电压增大到参考信号SET的电压。如果第二信号IAVG的电压大于参考信号SET的电压，则误差放大器602减小误差信号VEA的电压以减小脉冲宽度调制信号PWMl的占空比，从而使得流经电感302的平均电流减小，直到第二信号IAVG的电压减小到参考信号SET的电压。这样，流经电感302的平均电流能够被调整到与目标电流值相等。
[0061]图8所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路光源驱动电路800的电路示意图。图8中与图2、图3编号相同的部件具有类似的功能。
[0062]控制器210的端口 VDD通过开关804接收整流器204输出的调整后的电压。位于开关804和控制器210参考地之间的齐纳二极管802保持端口 VDD的电压基本恒定。图8的例子中，控制器210的端口 ZCD与电感302耦合，接收指示电感302状况的监测信号AUX。监测信号AUX可以指示流经电感302的电流是否减小到预设电流值(比如是否减小到O)。共同节点333为控制器210提供参考地。
[0063]综上所述，本发明提供了一种控制电力变换器以对负载供电的电路。在一个实施例中，电力变换器为负载(比如发光二极管链)提供直流电流。在另外一个实施例中，电力变换器为电池提供直流的充电电流。与图1中的传统电路相比，本发明的电路提供给负载或电池的电流可以得到更精确的控制。而且本发明的电路可以适用于具有较高电压的电压源。
[0064]图9A所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路900的方框图。图9A中与图2、图3编号相同的部件具有类似的功能。在一个实施例中，光源驱动电路900包括与电源202耦合的滤波器920、整流器204、电力变换器906、负载208、锯齿波信号产生器902和控制器910。电源202产生交流输入电压VAC(比如，Vac具有正弦波信号)和交流输入电流IAC。交流输入电流Iac流入滤波器920。电流IAC’从滤波器920流出，并流入整流器204。整流器204通过滤波器920接收交流输入电压\c，并在电源线912上提供整流电压Vin和整流电流IIN。电源线912耦合于整流器204和电力变换器906之间。电力变换器906将整流电压Vin转换成输出电压VOT，为负载208提供电能。控制器910与电力变换器906耦合，用于控制电力变换器906，以调节流过负载208的电流IQUT，并校正驱动电路900的功率因数。
[0065]控制器910产生驱动信号962。在一个实施例中，电力变换器906包括开关316。驱动信号962控制开关316，从而调节流经负载208的电流IQUT。电力变换器906还生成指示流经负载208的电流Iqut的第二信号IAve。
[0066]在一个实施例中，与控制器910耦合的锯齿波信号产生器902，根据驱动信号962生成锯齿波信号960。例如，驱动信号962可以是脉冲宽度调制信号。在一个实施例中，当驱动信号962为逻辑高电平时，锯齿波信号960增加；当驱动信号962为逻辑低电平时，锯齿波信号960降低到预设电压值(比如降低到0V)。
[0067]有利的是，控制器910根据锯齿波信号960和第二信号IAVG产生驱动信号962。驱动信号962控制开关316，使流经负载208的电流Itm保持在目标电流值，以提高电流控制的精确性。另外，驱动信号962控制开关316，调节整流电流Iin的平均电流Iin Ave与整流电压Vin实质同相，以校正驱动电路900的功率因数。本申请中，实质同相指两波形理论上同相位，然而在实际应用中，由于电路中电容的存在，造成两波形存在细微的相差。驱动电路900的工作原理将在图9B中进一步描述。
[0068]图9B所示为根据本发明的一个实施例图9A中的驱动电路900中的信号的波形图，图9B将结合图9A描述。图9B描述了交流输入电压Va。、整流电压Vin、整流电流Iin、整流电流的平均电流IIN—ATC、电流IAC’和交流输入电流Iac的波形。
[0069]为了描述的方便，交流输入电压\c为(不局限于)正弦波形。整流器204整流交流输入电压VAC。在图9B的实施例中，整流电压Vin具有整流后的正弦波形，S卩，交流输入电压Va。的正向波形保留，其负向波形转换成对应的正向波形。
[0070]在一个实施例中，控制器910产生的驱动信号962控制整流电流IIN。整流电流Iin从一个预设值(如O安培)开始增加。当整流电流Iin达到与整流电压Vin成比例的一个值之后，整流电流Iin降到预设值。如图9B所示，整流电流Iin的平均电流Iin Ave的波形与整流电压Vin的波形实质同相。
[0071]整流电流Iin从整流器204流出并流入电力变换器906。整流电流Iin是流入整流器204的电流Iac’整流后的电流。如图9B所示，当交流输入电压Vac为正值时，电流IAC’的正向波形与整流电流Iin的正向波形类似；当交流输入电压\c为负值时，电流IAC’的负向波形与整流电流Iin的波形对应。[0072]在一个实施例中，通过采用耦合于电源202和整流器204之间的滤波器920，交流输入电流Iac与电流IAC’的平均值相等或成比例。因此，如图9B所示，交流输入电流Iac的波形与交流输入电压Vac的波形实质同相。理论上，交流输入电流Iac与交流输入电压Vac同相。然而，在实际应用中，由于滤波器920和电力变换器906中存在电容，交流输入电流Iac与交流输入电压\c之间可能存在细微的相差。此外，交流输入电流Iac与交流输入电压Vac波形也大致相似。因此，驱动电路900的功率因数得到了校正，从而提高了驱动电路900的供电质量。
[0073]图10所示为根据本发明的再一个实施例的光源驱动电路1000的电路示意图。图10中与图2、图3和图9A编号相同的部件具有类似的功能。图10将结合图4、图5和图9A进行描述。
[0074]在图10的例子中，驱动电路1000包含耦合于电源202的滤波器920、整流器204、电力变换器906、负载208、锯齿波信号产生器902和控制器910。在一个实施例中，负载208包含发光二极管光源208 (如发光二极管链)。本发明并不局限于此，负载208可以包含其他类型的光源或者其他类型的负载(如电池组)。滤波器920可以是(不局限于)包含一对电感和一对电容的电感-电容滤波器。在一个实施例中，控制器910包含多个端口，比如ZCD端口、GND 端口、DRV 端口、VDD 端口、FB 端口、COMP 端口和 CS 端口。
[0075]在一个实施例中，电力变换器906包含耦合于电源线912的输入电容1008。输入电容1008减少整流电压Vin的纹波，以平滑整流电压Vin的波形。在一个实施例中，电容1008具有相对较小的电容值(例如，小于0.5微法拉)，以帮助消除或减小整流电压Vin波形的畸变。另外，在一个实施例中，由于电容1008较小，流经电容1008的电流可以忽略。因此，当开关316接通时，流经开关316的电流I214与从整流器204流出的整流电流Iin大致相等。
[0076]电力变换器906与图3中的电力变换器206的操作类似。在一个实施例中，储能单元214包含电感302和电感304，电感302电磁耦合于电感304。电感302与开关316和发光二极管光源208耦合。因此，根据开关316的导通状态，电流I214流经电感302。更具体的，在一个实施例中，控制器910在DRV端口上产生驱动信号962 (如脉冲宽度调制信号)，以控制开关316接通或断开。当开关316闭合，电流I214从电源线912流出，流经开关316和电感302，并且电流I214在开关316处于闭合状态时不断增加。电流I214可以由公式(I)得出:
[0077]
【权利要求】
1.一种驱动负载的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括: 变换器，与交替工作于第一状态和第二状态的开关耦合，所述变换器接收输入电压，并提供调节电压； 耦合于所述变换器和所述开关的变压器，用于将所述调节电压转换为输出电压，以为所述负载供电，当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流流过所述开关； 耦合于所述开关和第一参考节点间的第一感应器，用于提供指示所述第一电流和所述第二电流的组合电流的第一感应信号；及 耦合于所述第一参考节点和第二参考节点间的第二感应器，用于提供仅指示所述第二电流的第二感应信号。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括: 耦合于所述开关的控制器，用于产生驱动信号以使所述开关交替工作于所述第一状态和所述第二状态；及 耦合于所述控制器的端口的保护电路，用于接收所述第一感应信号，所述保护电路还比较所述第一感应信号和第一阈值，并根据所述比较的结果将所述端口处的电压拉至第一预设电压值。
3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，如果所述端口处的所述电压保持在所述第一预设电压值，所述控制器控制所述驱动信号，以保持所述开关工作于所述第二状态。
4. 根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当所述开关工作于所述第一状态时，所述第一电流和所述第二电流都流过所述第一感应器，只有所述第二电流流过所述第二感应器。
5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一参考节点还耦合至所述第一电流的电流路径，所述第一电流不流过所述第二感应器。
6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一感应信号的电压值等于所述第一感应器上的电压和所述第二感应器上的电压之和，所述第二感应信号的电压值等于所述第二感应器上的所述电压。
7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括: 整流器，用于提供所述输入电压；及 控制器，用于产生驱动信号以使所述开关交替工作于所述第一状态和所述第二状态，所述整流器和所述控制器具有不同的参考地，所述第一参考节点为所述整流器的参考地，所述第二参考节点为所述控制器的参考地。
8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括: 耦合于所述开关的控制器，用于产生驱动信号以使所述开关交替工作于所述第一状态和所述第二状态，所述控制器还包括用于接收所述第二感应信号的端口 ；及 耦合于所述第一参考节点和所述端口之间的钳位电路，如果所述第二感应器上的电压下降至低于第二阈值，所述钳位电路将所述端口处的电压钳位在第二预设电压值。
9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括: 耦合于所述开关的控制器，用于基于所述第二感应信号提供第一方波信号，所述第一方波信号的平均电压与流经所述负载的平均电流成比例，所述控制器基于所述第一方波信号提供驱动信号以控制所述开关，从而控制所述平均电流。
10.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，当所述变压器工作于预设状态时，所述第一方波信号具有与所述第二电流的峰值成比例的第一电压值，当所述变压器没有工作在所述预设状态时，所述第一方波信号具有第二电压值。
11.根据权利要求10所述的驱动电路，其特征在于，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，在所述开关的所述第一状态中，流经所述初级绕组的所述第二电流上升；在所述开关的所述第二状态中，流经所述次级绕组的第三电流下降，其中，当流经所述次级绕组的所述第三电流下降时，所述变压器工作于所述预设状态。
12.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，所述控制器还包括: 驱动器，用于产生所述驱动信号以控制所述开关； 采集电路，用于根据所述第二感应信号采集所述第二电流的峰值，并产生峰值信号，所述峰值信号具有与所述峰值成比例的第一电压值；及 多路选择器，如果所述变压器工作在所述预设状态，所述多路选择器传送所述峰值信号至所述驱动器，如果所述变压器没有工作在所述预设状态，所述多路选择器传送预设信号至所述驱动器，所述预设信号具有第二电压值。
13.根据权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，所述控制器和所述变压器构成负反馈环，所述负反馈环保 持所述第一方波信号的所述平均电压等于参考信号，以保持流经所述负载的所述平均电流等于目标电流值。
14.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述输入电压根据双向晶闸管调光器输出的交流电压产生，所述双向晶闸管调光器用于接收交流输入电压，所述双向晶闸管调光器的双向晶闸管器件在所述交流输入电压的每个周期中交替地导通和关断，以产生所述交流电压，所述驱动电路还包括: 控制器，用于接收指示所述输入电压的检测信号，所述控制器根据所述检测信号检测所述双向晶闸管器件的导通状态，并根据所述导通状态产生驱动信号，所述驱动信号使所述开关交替工作于所述第一状态和所述第二状态。
15.根据权利要求14所述的驱动电路，其特征在于，所述控制器还包括: 信号产生器，用于产生监测信号，所述监测信号的平均电压与流经所述负载的平均电流成比例； 双向晶闸管监测器，用于根据所述检测信号产生参考信号，所述参考信号指示流经所述负载的平均电流的目标电流值；及 驱动器，耦合于所述信号产生器和所述双向晶闸管监测器，用于基于所述监测信号和所述参考信号产生所述驱动信号，以控制所述开关，从而调整所述平均电流至所述目标电流值。
16.根据权利要求15所述的驱动电路，其特征在于，所述双向晶闸管监测器根据所述检测信号检测所述双向晶闸管器件在所述交流输入电压的每个周期中的导通时刻是否变化，并根据所述导通时刻的变化调整所述参考信号。
17.根据权利要求15所述的驱动电路，其特征在于，所述双向晶闸管监测器根据所述检测信号产生第二方波信号，并过滤所述第二方波信号以产生与所述第二方波信号的平均电压成比例的所述参考信号。
18.—种控制提供给负载的电能的控制器，其特征在于，所述控制器包括: 输出端口，用于产生驱动信号以使开关交替工作于第一状态和第二状态，与所述开关耦合的变换器将输入电压变换为调节电压，与所述开关耦合的变压器将所述调节电压转换为输出电压以为所述负载供电，当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流都流过所述开关； 耦合于保护电路的保护端口，所述保护电路通过监测第一感应器和第二感应器上的总电压来感应所述第一电流和所述第二电流的组合电流，所述第一感应器耦合于所述开关和第一参考节点之间，所述第二感应器耦合于所述第一参考节点和第二参考节点之间；及 耦合于所述第一参考节点的感应端口，通过监测所述第二感应器上的电压来感应所述第二电流， 其中，所述控制器根据所述感应端口接收的信号和所述保护端口接收的信号控制所述驱动信号。
19.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括: 耦合于所述变压器的辅助绕组的反馈端口，所述反馈端口接收的信号指示所述变压器是否工作于预设状态，所述控制器基于所述感应端口接收的所述信号和所述反馈端口接收的所述信号产生第一方波信号，所述第一方波信号的平均电压与流经所述负载的平均电流成比例。
20.根据权利要求19 所述的控制器，其特征在于，当所述变压器工作于所述预设状态时，所述第一方波信号具有与所述第二电流的峰值成比例的第一电压值，当所述变压器没有工作在所述预设状态时，所述第一方波信号具有第二电压值。
21.根据权利要求19所述的控制器，其特征在于，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，在所述开关的所述第一状态中，流经所述初级绕组的所述第二电流上升；在所述开关的所述第二状态中，流经所述次级绕组的第三电流下降，其中，当流经所述次级绕组的所述第三电流下降时，所述变压器工作于所述预设状态。
22.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，如果所述第一感应器和所述第二感应器上的所述总电压大于第一阈值，所述保护电路将所述保护端口处的电压拉至第一预设电压值，如果所述保护端口处的所述电压被拉至所述第一预设电压值，所述控制器控制所述驱动信号以保持所述开关工作于所述第二状态。
23.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，所述第一参考节点为整流器的参考地，所述整流器用于产生所述输入电压，所述第二参考节点为所述控制器的参考地。
24.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，所述输入电压根据双向晶闸管调光器输出的交流电压产生，所述双向晶闸管调光器用于接收交流输入电压，所述双向晶闸管调光器的双向晶闸管器件在所述交流输入电压的每个周期中交替地导通和关断，以产生所述交流电压，所述控制器还包括: 检测端口，用于接收指示所述输入电压的检测信号，所述控制器根据所述检测信号检测所述双向晶闸管器件的导通状态，并根据所述导通状态控制所述驱动信号。
25.根据权利要求24所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括: 信号产生器，用于产生监测信号，所述监测信号的平均电压与流经所述负载的平均电流成比例； 双向晶闸管监测器，用于根据所述检测信号产生参考信号，所述参考信号指示流经所述负载的平均电流的目标电流值；及 驱动器，用于基于所述监测信号和所述参考信号产生所述驱动信号，以控制所述开关，从而调整所述平均电流至所述目标电流值。
26.根据权利要求25所述的控制器，其特征在于，所述控制器根据所述检测信号检测所述双向晶闸管器件在所述交流输入电压的每个周期中的导通时刻是否变化，并根据所述导通时刻的变化调整所述参考信号。
27.—种控制提供给负载的电能的方法，其特征在于，所述方法包括: 由变换器将输入电压变换为调节电压； 由变压器将所述调节电压转换为输出电压，以为所述负载供电； 根据驱动信号使开关交替工作于第一状态和第二状态，当所述开关工作于所述第一状态时，流经所述变换器的第一电流和流经所述变压器的第二电流都流过所述开关； 通过监测第一感应器和第二感应器上的总电压接收指示所述第一电流和所述第二电流的组合电流的第一感应信号，所述第一感应器耦合于所述开关和第一参考节点之间，所述第二感应器耦合于所述第一参考节点和第二参考节点之间； 通过监测所述第二感应器上的电压接收仅指示所述第二电流的第二感应信号；及根据所述第一感应信号和所述第二感应信号控制所述驱动信号，以调节流经所述负载的电流。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 基于所述第二感应信号提供第一方波信号，所述第一方波信号的平均电压与流经所述负载的平均电流成比例；及 基于所述第一方波信号控制所述驱动信号，以调节所述平均电流至目标电流值。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 当所述变压器工作于预设状态时，调节所述第一方波信号至第一电压值，所述第一电压值与所述第二电流的峰值成比例；及 当所述变压器没有工作在所述预设状态时，调节所述第一方波信号至第二电压值。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，在所述开关的所述第一状态中，流经所述初级绕组的所述第二电流上升；在所述开关的所述第二状态中，流经所述次级绕组的第三电流下降直至达到预设值，所述方法还包括: 如果在所述开关的所述第二状态中，所述第三电流下降，判断所述变压器工作于所述预设状态。
31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一参考节点为整流器的参考地，所述整流器用于产生所述输入电压，所述第二参考节点为控制器的参考地，所述控制器用于控制所述驱动信号。
32.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 比较所述第一感应信号和第一阈值； 根据所述比较的结果将控制器的端口的电压拉至第一预设电压值；及 如果所述端口的所述电压被拉至所述第一预设电压值，控制所述驱动信号以保持所述开关工作于所述第二状态。
33.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 由双向晶闸管调光器将交流输入电压转换为交流电压； 由整流器将所述交流电压转换为所述输入电压； 根据指示所述输入电压的检测信号检测所述双向晶闸管调光器的双向晶闸管器件的导通状态； 根据所述检测信号产生参考信号，所述参考信号指示流经所述负载的平均电流的目标电流值；及 根据所述参考信号控制所述驱动信号，以控制所述开关交替工作于所述第一状态和所述第二状态。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 根据所述检测信号检测所述双向晶闸管器件在所述交流输入电压的每个周期中的导通时刻是否变化 '及 根据所述导通时刻的变化调整所述参考信号。
【文档编号】H05B37/02GK103716934SQ201210369122
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】阎铁生, 刘雪山, 郭清泉 申请人:凹凸电子（武汉）有限公司