無輔助繞組的高壓轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于固態(tài)發(fā)光(SSL)裝置如發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在包括反激開關(guān)電路或反激電源轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動電路中，變壓器通常用于通過變壓器的次級繞組將驅(qū)動電路的輸入端的電能傳遞給LED。此外三級或輔助繞組可用于提供電源給驅(qū)動電路的控制器(如集成電路)，和/或用于提供關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)的開關(guān)波形的不同電壓和瞬態(tài)信號的信息。
[0003]使用這樣的輔助繞組是不利的，因為輔助繞組給驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器增加了額外的成本。另一個方面，通過移除輔助繞組，一些特性比如提供邏輯電源電壓給驅(qū)動電路的控制器，檢測變壓器續(xù)流和/或測量各種電壓可能不再提供。
[0004]本發(fā)明用于解決上述技術(shù)問題。尤其是本發(fā)明描述了一種驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器，該驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器用于提供一個或上述的特性而不需要附加的輔助繞組。因此，提供了一種經(jīng)濟有效的驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器，尤其是用于SSL應(yīng)用的驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器。
[0005]關(guān)于SSL裝置的驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器的進一步要求是調(diào)光器的兼容性，尤其是切相調(diào)光器的兼容性。本發(fā)明描述的驅(qū)動電路和/或電源轉(zhuǎn)換器可用于和/或可操作兼容于這樣的調(diào)光器。這樣，可提供用于SSL裝置的經(jīng)濟有效且與調(diào)光器兼容的驅(qū)動電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個方面，描述了一種用于驅(qū)動電路的控制器，該驅(qū)動電路用于給受輸入電壓(如市電電壓)影響的負載提供驅(qū)動電壓。該驅(qū)動電路包括電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)和功率晶體管。該電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)可包括電感(如變壓器)。特別地，該電源轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)可包括反激轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)或諧振轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)。該功率晶體管(在本發(fā)明也稱為功率開關(guān))可包括金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，例如場效應(yīng)晶體管，特別是N型MOS晶體管?？蛇x地或另外，該功率晶體管可包括雙極型晶體管。
[0007]該控制器可包括控制晶體管(這里也稱為控制開關(guān))，該控制晶體管用于將功率晶體管的低壓端與電壓電勢(如地)連接或斷開，以使功率晶體管分別處于傳導(dǎo)狀態(tài)或截止狀態(tài)。如果是MOS晶體管，該低壓端可包括該MOS晶體管的源極，以及如果是雙極型晶體管，該低壓端可包括該雙極型晶體管的發(fā)射極。該功率晶體可進一步包括高壓端。如果是MOS晶體管，該高壓端可包括該MOS晶體管的漏極，以及如果是雙極型晶體管，該高壓端可包括該雙極型晶體管的集電極。該功率晶體可進一步包括中間電壓端。如果是MOS晶體管，該中間體壓端可包括該MOS晶體管的柵極，以及如果是雙極型晶體管，該中間體壓端可包括該雙極型晶體管的基極。
[0008]該控制晶體管可用于將功率晶體管的低壓端直接與低壓電勢連接(如地)，不需要任何中間元件。該功率晶體管的中間電壓端可維持在柵極電壓值。通過將功率晶體管的柵極-源極電壓(或基極-發(fā)射極)升高到大于功率晶體管的閾值電壓，功率晶體管可進入傳導(dǎo)狀態(tài)。在另一方面，通過將功率晶體管的柵極-源極電壓(或基極-發(fā)射極)下降到小于閾值電壓，功率晶體管可進入截止狀態(tài)(在截止狀態(tài)中基本上沒有漏極-源極電流(或發(fā)射極電流)流過該功率晶體管)。該傳導(dǎo)狀態(tài)可包括導(dǎo)通狀態(tài)，在該導(dǎo)通狀態(tài)中，功率晶體管具有最小的導(dǎo)通電阻。進一步，該傳導(dǎo)狀態(tài)可包括一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中該導(dǎo)通電阻被調(diào)整并且該功率晶體管表現(xiàn)為具有可變電阻值的電阻。
[0009]該控制器進一步包括充電晶體管(這里也稱為充電開關(guān))，該充電晶體管與控制晶體管并聯(lián)并用于將功率晶體管的低壓端與供電電容連接或斷開，以使功率晶體管分別進入傳導(dǎo)狀態(tài)或截止狀態(tài)。特別地，功率晶體管的低壓端可連接到供電電容的一端。供電電容的另一端可與低壓電勢(如地)連接。這樣，通過該供電電容，該充電晶體管可將功率晶體管的低壓端連接到低壓電勢。該充電晶體管可以是電流源和/或電流鏡像的一部分。
[0010]該供電電容可用于給控制器和/或驅(qū)動電路的其他功能提供邏輯電壓。這樣，通過閉合充電晶體管，功率晶體管的低壓端可達到邏輯電壓(加上低壓電勢的電平)。該電平可足夠低(相對于柵極電壓)以提供高于功率晶體管的閾值電壓的柵極-源極電壓(或基極-發(fā)射極電壓)。
[0011]該控制器可用于在第一時間間隔內(nèi)使用充電晶體管使功率晶體管進入傳導(dǎo)狀態(tài)。進一步，控制器可用于在第二時間間隔內(nèi)使用控制晶體管使功率晶體管進入傳導(dǎo)狀態(tài)。第一和第二時間間隔可不同。另外，充電晶體管閉合的時間間隔和控制晶體管閉合的時間間隔可以是相互排斥的。這樣，功率晶體管的狀態(tài)(尤其是功率晶體管的傳導(dǎo)狀態(tài))可采用兩個(并聯(lián)的)晶體管，控制晶體管和充電晶體管，進行控制。當使用充電晶體管時，流過功率晶體管的漏極-源極電流(或發(fā)射極電流)可用于對供電電容進行充電/放電，從而維持該邏輯電壓?？梢詫崿F(xiàn)供電電容的再充電而不用使用與電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)的電感連接的輔助繞組。因此，供電電容的再充電可以以經(jīng)濟有效的方式實現(xiàn)。
[0012]控制器可用于確定供電電容提供的邏輯電壓。特別地，可以確定邏輯電壓下降到小于預(yù)定的低閾值電壓。進一步，該控制器可用于根據(jù)確定的邏輯電壓控制充電晶體管和控制晶體管。特別地，可以控制該充電晶體管和控制晶體管從而該邏輯電壓維持高于預(yù)定的低閾值。同時，可以控制該充電晶體管和控制晶體管從而功率晶體管工作于所需的狀態(tài)，從而該驅(qū)動電路提供穩(wěn)定的驅(qū)動電壓。
[0013]因此，通過提供及適當?shù)乜刂瞥潆娋w管和控制晶體管，該邏輯電壓可維持在穩(wěn)定的水平，并同時操作功率晶體管和電源轉(zhuǎn)換器。這樣，提供充電晶體管能夠?qū)崿F(xiàn)供電電容的經(jīng)濟有效的和受控的再充電。
[0014]該傳導(dǎo)狀態(tài)可對應(yīng)于或可包括功率晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)。該控制器可用于使功率晶體管工作于在導(dǎo)通狀態(tài)和截止狀態(tài)之間切換的開關(guān)模式。該功率晶體管可根據(jù)換向周期率切換。當功率晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，在換向周期的第一階段，第一時間間隔可在第二時間間隔之前。如上面指出的，該電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)通常包括電感。因此，當功率晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，流過功率晶體管的電流通常增加(從O上升到峰值電流)。通過選擇在第二時間間隔之前的第一時間間隔(例如在換向周期的開始選擇第一時間間隔)，對供電電容進行充電(再充)的電流相對較低。因此，可以改善對供電電容的充電的控制(由于流過功率開關(guān)的電流相對低)。這能夠提供一種改進的供電電容的過電壓保護(該過電壓由供電電容的可能的過充電引起)。
[0015]該控制器可用于使充電晶體管工作于線性模式以控制流過功率晶體管的電流水平。通過在線性模式控制充電晶體管，該功率晶體管可工作于線性模式。這可有利于產(chǎn)生泄放電流以對驅(qū)動電路輸入端的一個或多個電容進行放電。特別是，這可有利于結(jié)合調(diào)光器操作用于SSL裝置的驅(qū)動電路。與充電電容類似，控制晶體管可工作于線性模式(在第二時間間隔內(nèi))。
[0016]進一步，該控制器可用于根據(jù)提供給供電電容的電荷和/或根據(jù)供電電容的電壓降水平確定第一時間間隔的長度和/或充電晶體管的工作點(如導(dǎo)通電阻)。特別是可以測量流過功率晶體管的電流?？刹僮鞒潆娋w管來使流過功率晶體管的電流保持在預(yù)定水平?？蛇x地或另外，可操作充電晶體管從而在第一時間間隔內(nèi)流過功率晶體管的電流的積分對應(yīng)于提供給供電電容的電荷(例如為了將邏輯電壓增加到預(yù)定的高閾值電壓)。
[0017]這樣，當功率晶體管工作在線性模式時，該充電晶體管可用于對供電電容進行充電(再沖電)，以產(chǎn)生泄放電流。因此，泄放電流可用于對供電電容進行充電，從而提供高效節(jié)能的驅(qū)動電路。
[0018]如上面指出的，該控制器可用于控制充電晶體管和/或控制晶體管的導(dǎo)通電阻以使功率晶體管工作于開關(guān)模式或線性模式。特別地，可控制充電晶體管和控制晶體管的組合使功率晶體管好像是由單個控制晶體管操作的。然而，提供附加的充電晶體管提供了以高效節(jié)能和經(jīng)濟有效的方式對供電電容進行充電的可能性。
[0019]該控制器或驅(qū)動電路可進一步包括穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器與供電電容并聯(lián)。該穩(wěn)壓器可用于將供電電容的電壓降限定在預(yù)定的過電壓值。這樣，供電電容可避免過充電。該穩(wěn)壓器可包括分流穩(wěn)壓器和/或用于灌電流和/或拉電流的穩(wěn)壓器。
[0020]該控制器可進一步包括充電二極管，該充電二極管用于阻止電流從供電電容流到功率晶體管。該充電二極管可以是或可包括有源二極管功能(包括MOS晶體管或BJT晶體管)。這樣，該充電二極管可避免供電電容放電，例如避免供電電容在功率二極管處于截止狀態(tài)的瞬間放電。
[0021]該控制器可進一步包括續(xù)流檢測電路(包括例如比較器)，當續(xù)流檢測電路連接到功率晶體管的低壓端且功率晶體管處于截止狀態(tài)時，該續(xù)流檢測電路用于檢測功率晶體管的低壓端的瞬時電壓。通常，功率晶體管包括(寄生的)漏極-源極電容(或集電極-發(fā)射極電容)。該漏極-源極電容可將功率晶體管高壓端的瞬時電壓(該瞬時電壓由例如電感的續(xù)流引起)連接到功率晶體管的低壓端。這樣，可以以經(jīng)濟有效的方式在功率晶體管的低壓端檢測續(xù)流(不需要專用的磁性連接到電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)的輔助繞組)。
[0022]根據(jù)又一個方面，描述了一種用于提供驅(qū)動電壓給受輸入電壓影響的負載(如SSL裝置)的驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路包括電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)，該電源轉(zhuǎn)換器網(wǎng)絡(luò)包括與輸入電壓連接的電感。進一步，該驅(qū)動電路包括(源控)功率晶體管，該功率晶體管具有與電感連接的高壓端和通過控制器的控制晶體管與低壓電勢(如地)連接的低壓端。進一步，驅(qū)動電路可包括控制器，該控制器用于(用控制晶體管)控制功率晶體管的狀態(tài)?？刂破骺砂ū景l(fā)明描述的特征的任何可能的組合。另外，該驅(qū)動電路可包括供電電容，該供電電容用于給控制器提供邏輯電壓。
[0023]驅(qū)動電路可包括柵極電阻，該柵極電阻設(shè)置在功率晶體管的高壓端和功率晶體管的中間電壓端之間。柵極電阻可用于從功率晶體管的高壓端的電壓獲得(源控)功率晶體管的柵極電壓。另外，驅(qū)動電路可包括穩(wěn)壓電容，該穩(wěn)壓電容設(shè)在功率晶體管的中間電壓端和低壓電勢(如地)之間。柵極電容可用于維持功率晶體管的中間電壓端的柵極電壓(即使功率晶體管高壓端的電壓改變)。這樣，驅(qū)動電路可以以有效方法給功率晶體管提供柵極電壓。
[0024]驅(qū)動電路可進一步包括齊納功能，該齊納二功能設(shè)置在功率晶體管的中間電壓端和供電電容之間。該齊納功能可采用齊納二極管和/或MOS晶體管和/或BJT晶體管實現(xiàn)。舉例來說，驅(qū)動電路可包括提供齊納功能的齊納二極管。齊納功能的擊穿電壓可取決于柵極電壓的目標值和邏輯電壓的目標值。特別地，齊納功能的擊穿電壓可取決于或可對應(yīng)于柵極電壓的目標值和邏輯電壓的目標值的差值。齊納功能的擊穿電壓在操作過程中是可調(diào)整的。
[0025]這樣，齊納功能可用于將功率二極管的中間電壓端固定到柵極電壓的目標值(即使受到功率晶體管的高壓端電壓的變化的影響)。進一步，該齊納功能可作為以經(jīng)濟有效的方式對供電電容進行充電(再充電)的