用于向電氣負(fù)載提供調(diào)節(jié)電流的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種驅(qū)動器系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明設(shè)及在連續(xù)導(dǎo)電模式下可操作 的開關(guān)模式電源設(shè)備，并且將在此背景下進(jìn)行描述。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明的背景的W下論述僅旨在有利于理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，該論述并非 確認(rèn)或承認(rèn)所提及的任何材料截至本申請的優(yōu)先權(quán)日在任何權(quán)限中是公開的、已知的或是 本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識的一部分。
[0003] 開關(guān)模式電源常常用于驅(qū)動一個或多個應(yīng)用。具體地，常常由控制器電路來驅(qū)動 發(fā)光二極管化邸)燈。由于L邸對電流波動和電壓波動敏感，所W對于LED控制器電路而言最 重要的目的中的一個是提供適當(dāng)?shù)碾娏鱓在電源電壓或負(fù)載變化的情況下驅(qū)動LED。
[0004] 許多基于L邸開關(guān)模式的控制器設(shè)及使用諸如MOSFET之類的電子開關(guān)作為用于對 輸入至Lm)的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的模塊。同樣地，對開關(guān)的頻率W及接通/關(guān)斷時間的控制在全 部基于開關(guān)模式的控制器中是要考慮的重要參數(shù)。
[0005] 存在改善對L邸驅(qū)動器的開關(guān)控制的持續(xù)需求，W實現(xiàn)W下目的中的一個或多個：
[0006] i.減小諸如(多個)電容器之類的總部件數(shù)量；
[0007] ii .減小每個部件的形狀因數(shù);和/或 [000引iii.適當(dāng)?shù)倪^電壓/短路保護(hù)。
[0009] 此外，還存在對遠(yuǎn)離次級電壓反饋類型的控制的需求，因為其為變壓器或電感式 變換元件造成了不期望的負(fù)擔(dān)。
[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于克服或者至少部分地減輕上述問題中的一個或多個。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于向電氣負(fù)載提供調(diào)節(jié)電流的設(shè)備，其包 括:可W在預(yù)先確定的間隔（時鐘周期)進(jìn)行操作W接收期望的輸入?yún)⒖茧妷骸及從電子 開關(guān)獲得的反饋電壓的電流控制器;其中，電流控制器可操作用于將反饋電壓與期望的輸 入?yún)⒖茧妷哼M(jìn)行比較，并且在每個時鐘周期內(nèi)基于電子開關(guān)的關(guān)斷時間的計算結(jié)果來向電 氣負(fù)載提供調(diào)節(jié)電流;關(guān)斷時間的計算結(jié)果可操作用于在正常操作條件下實現(xiàn)設(shè)備的連續(xù) 導(dǎo)電模式(CCM)。
[001 ^ 優(yōu)選地，電子開關(guān)是MOSFET。
[0013] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與最大工作電壓Vrefh進(jìn)行比較。
[0014] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與最小工作電壓Vrefl進(jìn)行比較。
[0015] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與安全電壓值Vdcp進(jìn)行比較。
[0016]優(yōu)選地，對于單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造，電流控制器基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定調(diào)節(jié) 電流Iled
[0018]其中，T是每個時鐘周期的時段;Tqff是每個時鐘周期的關(guān)斷時段;Ri是MOSFET源極 電阻器;Vfbh是每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處所測量的最高反饋電壓;并且基于W下數(shù) 學(xué)表達(dá)式來確定Vfbm:
[0020] 其中，Ton是每個開關(guān)時段內(nèi)的MOSFET接通時間，Tw是在每個時鐘周期內(nèi)從MOSFET 接通信號到MOSFET的源極處所測量的最低反饋電壓Vfbi的時間；并且Tw是從MOSFET接通信 號到電壓Vfbl觸發(fā)點的時間。
[0021] 優(yōu)選地，對于單級正向結(jié)構(gòu)、推挽式構(gòu)造或DC到DC滯后控制器，電流控制器基于W 下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定調(diào)節(jié)電流Iled:
[002；3] 其中，Ri是MOSFET源極電阻器;Vfbh是每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處所測量的 最高反饋電壓;并且基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定Vfbm:
[002引其中，Ton是每個開關(guān)時段內(nèi)的MOSFET接通時間，Tw是在每個時鐘周期內(nèi)從MOSFET 接通信號到MOSFET的源極處所測量的最低反饋電壓Vfbi的時間；并且Tw是預(yù)先確定的時間 參數(shù)。
[0026]優(yōu)選地，對于單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造，基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定電氣負(fù)載兩端的 電壓化OAD :
[0028] 其中，Np是回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造中的變換電感器(或變壓器)的初級繞組數(shù)，并且化是其 次級繞組數(shù)。
[0029] 優(yōu)選地，對于單級正向結(jié)構(gòu)、推挽式構(gòu)造或DC到DC滯后控制器，基于W下數(shù)學(xué)表達(dá) 式來確定電氣負(fù)載兩端的電壓化OAD :
[0031] 其中，T是時鐘周期的時段。
[0032] 優(yōu)選地，輸入電壓Vin用于基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式Iin = QVin來塑造（shape)輸入電流 I IN的形狀，其中，a是乘數(shù)。
[0033] 優(yōu)選地，輸入電壓Vin用于基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來塑造輸入電流Iin的形狀：
[0034] Iin = QVin
[0035] 其中，a是乘數(shù)。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，具有一種用于向電氣負(fù)載提供調(diào)節(jié)電流的方法，所述方 法包括:在預(yù)先確定的間隔從電流控制器接收期望的輸入?yún)⒖茧妷篧及反饋電壓的步驟， 該反饋電壓從電子開關(guān)獲得;其中電流控制器可操作用于將反饋電壓與期望的輸入?yún)⒖茧?壓進(jìn)行比較，并且在每個預(yù)先確定的間隔基于電子開關(guān)的關(guān)斷時間的計算結(jié)果來向電氣負(fù) 載提供調(diào)節(jié)電流;關(guān)斷時間的計算結(jié)果可操作用于在正常操作條件下實現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)導(dǎo)電 模式(CCM)。
[0037] 優(yōu)選地，電子開關(guān)是MOSFET。
[0038] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與最大工作電壓Vrefh進(jìn)行比較。
[0039] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與最小工作電壓Vrefl進(jìn)行比較。
[0040] 優(yōu)選地，在每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處測量反饋電壓，并且經(jīng)由電壓比較 器將反饋電壓與安全電壓值Vdcp進(jìn)行比較。
[0041] 優(yōu)選地，對于單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造，電流控制器基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定調(diào)節(jié) 電流Iled:
[0043] 其中，T是每個時鐘周期的時段;Toff是每個時鐘周期內(nèi)的關(guān)斷時段;Ri是MOSFET源 極電阻器;Vfbh是每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處所測量的最高反饋電壓;并且基于W下 數(shù)學(xué)式來確定Vfbm:
[0045] 其中，Ton是每個開關(guān)時段內(nèi)的MOSFET接通時間，Tw是每個時鐘周期內(nèi)從MOSFET接 通信號到MOSFET的源極處所測量的最低反饋電壓Vfbi的時間；并且Tw是從MOSFET接通信號 到電壓Vfbi觸發(fā)點的時間。
[0046] 優(yōu)選地，對于單級正向結(jié)構(gòu)、推挽式構(gòu)造或DC到DC滯后控制器，電流控制器基于W 下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定調(diào)節(jié)電流Iled:
[0048]其中，Ri是MOSFET源極電阻器;Vfbh是每個時鐘周期內(nèi)在MOSFET的源極處所測量的 最高反饋電壓;并且基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定Vfbm:
[0050] 其中，Ton是每個開關(guān)時段內(nèi)的MOSFET接通時間，Tw是每個時鐘周期內(nèi)從MOSFET接 通信號到MOSFET的源極處所測量的最低反饋電壓Vfbi的時間，并且Tw是預(yù)先確定的時間參 數(shù)。
[0051] 優(yōu)選地，對于單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造，基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來確定電氣負(fù)載兩端的 電壓化OAD :
[0053] 其中，Np是回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造中的變換電感器(或變壓器)的初級繞組數(shù)，并且化是其 次級繞組數(shù)。
[0054] 優(yōu)選地，對于單級正向結(jié)構(gòu)、推挽式構(gòu)造或DC到DC滯后控制器，基于W下數(shù)學(xué)表達(dá) 式來確定電氣負(fù)載兩端的電壓化OAD :
[0056] 其中，T是時鐘周期的時段。
[0057] 優(yōu)選地，輸入電壓Vin用于基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來塑造輸入電流Iin的形狀：
[0化引 Iin = QVin
[0化9] 其中，a是乘數(shù)。
[0060]優(yōu)選地，輸入電壓Vin用于基于W下數(shù)學(xué)表達(dá)式來塑造輸入電流Iin的形狀：
[0061 ] Iin =曰 Vin
[0062] 其中，a是乘數(shù)。
【附圖說明】
[0063] 現(xiàn)在將僅W舉例的方式參考附圖來說明本發(fā)明，在附圖中：
[0064] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于AC-DC單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造的電路框圖；
[0065] 圖2是例示了電子開關(guān)處的電壓與時間之間的關(guān)系的圖；并且
[0066] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于DC到DC滯后控制器的電路框圖。
[0067] 本發(fā)明的其它設(shè)置是可能的，因此附圖不應(yīng)被理解為代替本發(fā)明在前說明的普遍 性。
【具體實施方式】
[0068] 在說明書的上下文中，連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)指的是能量變換電感器(或變壓器）中 的電氣電壓和電氣電流在開關(guān)周期之間不會變?yōu)榱愕墓ぷ髂Ｊ?。運(yùn)與電氣電壓和電氣電流 在開關(guān)周期的部分期間變?yōu)榱愕姆沁B續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)不同。
[0069] 貫穿整個說明書，除非另外說明，所提及的"電壓"和"電流"指的是電氣電壓和電 氣電流。
[0070] 根據(jù)本發(fā)明的實施例并參考圖1，有一種被實施為單級回掃轉(zhuǎn)換器構(gòu)造的Lm)驅(qū)動 器I(LLm)驅(qū)動器10具有初級側(cè)(包括V. A. C輸電干線20)、控制器電路30、電子開關(guān)40、W及 次級側(cè)(包括L邸負(fù)載90)。
[0071] V.A. C輸電干線20包括諸如橋式整流器之類的整流電路，其為將AC電壓和AC電流 轉(zhuǎn)換為DC電壓和DC電流所必需的。來自VAC輸電