专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202080099949.5 | 申请日 | 2020-03-04 |
公开(公告)号 | CN115428321A | 公开(公告)日 | 2022-12-02 |
申请人 | 红色半导体公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 拉塞尔·雅克; 戴维·库尔森; 尼克·范德杜伊恩斯考腾; | 第一发明人 | 拉塞尔·雅克 |
权利人 | 红色半导体公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 红色半导体公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:香港 | 城市 | 当前专利权人所在城市: |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:中国香港新界沙田香港科学园科技大道东2号光电子中心2楼218-219 | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | H02M3/325 | 所有IPC国际分类 | H02M3/325 ; H05B41/00 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 24 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 深圳尚业知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 文蓉; |
摘要 | 一种用于电源转换器的 控制器 。所述电源转换器包括逆变器,所述逆变器用于接收电源并以逆变 频率 提供逆变输出。具有初级电感,所述初级电感用于接收所述逆变输出并提供初级输出。具有至少一个 电流 传感器 ,所述电流传感器用于感应至少一个输出电流并根据所述至少一个输出电流提供至少一个输出电流 信号 。所述控制器适于接收所述至少一个输出电流信号,以及通过根据所述至少一个输出电流信号和基准信号向所述逆变器提供 开关 控制信号 来控制所述逆变频率,从而提供对应于所述基准信号的所需的初级输出。 | ||
权利要求 | 1.一种用于电源转换器的控制器,所述电源转换器包括: |
||
说明书全文 | 控制器,电源转换器和相关方法技术领域[0001] 本发明涉及用于电源转换器的控制器、电源转换器和相关方法,包括控制电源转换器的方法。本发明已被描述为与适于驱动发光二极管(LED)和LED照明设备的电源转换器一起使用或以其形式使用,但不限于这种特定的应用。 背景技术[0002] 谐振式开关模式转换器通常包括一个或多个电源转换级和控制电路(也称为"控制器"),所述控制电路使用频率控制来实现输出电流、电压或功率的输出调节。为了最大限度地降低应用成本,所述控制器通常通过整流来自开关模式转换器本身的辅助电源来供电。在这些情况下,所述辅助电源只是反映负载电压,如果输送到负载的电源被切断,所述辅助电源就会崩溃。然而,对于一些包括待机功能的应用(如网络可调光LED驱动器中的数字可寻址照明接口(DALI)关闭条件),即使开关模式转换器不向负载供电,所述控制器必须始终保持被供电。目前,具有待机能力的应用的解决方案是加入额外的DC‑DC转换器来提供辅助电源,这增加了产品成本、复杂性和可能的故障点。 [0003] 对于许多可控的电源转换器,如可调光的LED驱动器,所述控制器作为外部主控单元(MCU)的从属设备工作是可取的,以实现在网络系统中的部署。为了最大限度地降低成本,所述控制器和所述MCU之间的信号接口必须最小化,同时提供足够的功能和灵活性以最大限度地扩大可能的应用范围。 [0004] 许多网络应用(包括DALI可调光LED驱动器)要求MCU在电源被移除或低于某个预定的水平时向数字控制网络发出电源故障信号。为了实现这一点,必须让MCU迅速意识到电源故障,并且MCU的电源保持足够长的时间,以便MCU发出电源故障信号并有序地关闭。目前,实现这一目标的方法需要大量的额外硬件,这会产生额外的成本、复杂性和额外的可能故障点。电源故障由额外的电路检测,所述额外的电路监测电源输入电压或主电源(HT)电压。DC‑DC转换器(提供MCU电源)具有大的大容量电容,以保持MCU在电源故障后有一段时间的供电。 [0005] 为了满足国际电磁兼容标准,功率因数和谐波排放必须控制在严格的限度内。目前,最流行的断电转换器的解决方案是增加预调节电源转换级,以提供有源功率因数校正(APFC)。无源功率因数校正(PPFC)是一种成本较低的替代方案,尽管在较窄的电源/负载条件范围内,它能以较低的成本提供EMI合规。典型的PPFC工作原理是利用电源转换器中的谐振电流来提升HT电压。然而,如果电源转换器上的负载为短路,PPFC可以将HT轨提升到非常高的电压,可能会对HT元件施加过大的压力。因此,为了使用PPFC,控制器必须有额外的安全措施,以防止异常低的电压负载,包括短路。 [0006] 本发明的目的是克服或改善现有技术中的至少一个缺点,或提供有用的替代方案。 [0007] 本发明的一些实施例的目的是提供一种能够控制可调光LED驱动器的低成本装置和方法,该装置和方法基于在可备用和可网络应用中具有PPFC的谐振电源转换器。本发明的一些实施例的目的是提供一种在维持MCU电源的同时检测电源故障的新方法。 发明内容[0008] 本发明的实施例在第一方面提供了一种用于电源转换器的控制器,所述电源转换器包括: [0009] 逆变器,用于接收电源并以逆变频率提供逆变输出。 [0010] 初级电感,用于接收所述逆变输出并提供初级输出;以及 [0012] 所述控制器适于: [0013] 接收所述至少一个输出电流信号;以及 [0014] 通过根据所述至少一个输出电流信号和基准信号向所述逆变器提供开关控制信号来控制所述逆变频率,从而提供对应于所述基准信号的所需的初级输出。 [0015] 在一个实施例中,所述基准信号是固定的基准信号,所述所需的初级输出因此是固定的初级输出。 [0016] 在另一个实施例中,所述基准信号是可变的调光信号,所述所需的初级输出因此是调光初级输出。 [0017] 在一个实施例中,所述初级电感是谐振槽的一部分,所述谐振槽接收所述逆变输出并提供谐振输出作为所述初级输出。 [0018] 在一个实施例中,所述谐振槽具有槽电流,至少一个所述输出电流是所述槽电流,以及至少一个所述输出电流信号是基于所述槽电流的槽电流信号。 [0019] 在一个实施例中,所述控制器适于接收辅助电源。 [0020] 在一个实施例中,所述电源转换器包括用于接收所述初级输出的初级绕组,以及与所述初级绕组电感耦合的第一辅助绕组,所述第一辅助绕组因此提供所述辅助电源。 [0021] 在一个实施例中,所述电源转换器包括与所述初级电感电感耦合的第二辅助绕组,所述第二辅助绕组因此提供所述辅助电源。 [0022] 在一个实施例中,所述控制器适于接收所述辅助电源以保持工作状态,同时控制所述逆变频率,以便当所述控制器接收到负载关闭指令时,所述初级输出的最大电压低于负载开启电压。 [0023] 在一个实施例中,所述控制器适于检测所述辅助电源何时超过最大辅助电源电压,并适于在所述辅助电源超过所述最大辅助电源电压时进入待机模式。 [0024] 在一个实施例中,所述电源转换器包括用于接收所述初级输出的输出电路,所述输出电路具有次级电流,至少一个所述输出电流是所述次级电流,以及至少一个所述输出电流信号是基于所述次级电流的次级电流信号。 [0025] 在一个实施例中,所述控制器适于在初始化期间将所述逆变频率控制到最大水平,以便在所述控制器接收到负载开启指令时将输出电流降至最低。 [0026] 在一个实施例中,如果检测到电容性模式开关条件,则所述控制器适于增加所述逆变频率。 [0027] 在一个实施例中,如果检测到所述电源中断,则所述控制器适于增加所述逆变频率。 [0028] 在一个实施例中,如果检测到所述电源中断,则所述控制器适于进入突发模式。 [0029] 在一个实施例中,如果检测到欠压条件,则所述控制器适于增加所述逆变频率。 [0030] 在一个实施例中,如果检测到过压条件,则所述控制器适于进入待机模式。 [0031] 在一个实施例中,所述电源转换器具有受控自振荡拓扑结构,并且其中所述控制器适于在检测到异常振荡时重新启动正常振荡。 [0032] 在一个实施例中,所述电源转换器向LED负载供电。 [0033] 本发明的实施例在第二方面提供了一种包括根据上述任何一个实施例所述的控制器的电源转换器。 [0034] 本发明的实施例在第三方面提供了一种LED照明装置,所述装置具有电源转换器,所述电源转换器包括根据上述任何一个实施例所述的控制器。 [0035] 本发明的实施例在第四方面提供了一种控制电源转换器的方法,所述电源转换器包括: [0036] 逆变器,用于接收电源并以逆变频率提供逆变输出; [0037] 初级电感,用于接收所述逆变输出并提供初级输出;以及 [0038] 至少一个电流传感器,用于感应至少一个输出电流并根据所述至少一个输出电流提供至少一个输出电流信号; [0039] 所述方法包括: [0040] 接收所述至少一个输出电流信号;以及 [0041] 通过根据所述至少一个输出电流信号和基准信号向所述逆变器提供开关控制信号来控制所述逆变频率,从而提供对应于所述基准信号的所需的初级输出。 [0042] 在一个实施例中,所述初级电感是谐振槽的一部分,所述谐振槽接收所述逆变输出并提供谐振输出作为所述初级输出,所述谐振槽具有槽电流,至少一个所述输出电流是槽电流,至少一个所述输出电流信号是基于所述槽电流的槽电流信号。 [0043] 在一个实施例中,所述电源转换器包括用于接收所述初级输出的输出电路,所述输出电路具有次级电流,至少一个所述输出电流是所述次级电流,至少一个所述输出电流信号中是基于所述次级电流的次级电流信号。 [0045] 在本说明书中,包括权利要求书在内,"包括"、"包含"和其他类似的术语应在包容的意义上解释,即在"包括但不限于"的意义上解释,而不是在排他性或详尽的意义上解释,除非明确说明或上下文明确要求不同。附图说明 [0046] 附图包括以下描述现有技术的图: [0047] 图1是一种现有技术的LED驱动电路的原理图;以及 [0048] 图2是另一种现有技术的LED驱动电路的原理图。 [0049] 根据本发明的最佳模式的优选实施例现在将仅以举例的方式描述,参考下面列出的附图,在这些附图中,除非另有说明,否则相同的标号、名称或其他参考标签指的是下面列出的全部图中的同类部件,其中: [0050] 图3是根据本发明的一个实施例的带有控制器的电源转换器的示意图,其中所述电源转换器采用带有无源功率因数校正(PPFC)电路的可调光LED驱动器的形式。 [0051] 图4是根据本发明的另一个实施例的带有控制器的电源转换器的示意图,其中所述电源转换器采用带有有源功率因数校正(APFC)电路的可调光LED驱动器的形式。 [0052] 图5是根据本发明的另一个实施例的带有控制器的电源转换器的原理图,其中所述电源转换器采用带有无源功率因数校正(PPFC)电路的LED驱动器的形式。 [0053] 图6是根据本发明的另一个实施例的带有控制器的电源转换器的示意图,其中所述电源转换器是带有无源功率因数校正(PPFC)电路的可调光LED驱动器的形式。 [0054] 图7是根据本发明的一个实施例,由带有控制器的电源转换器产生的波形,其中施加了短路负载。 [0056] 图9是根据本发明的一个实施例,由带有控制器的电源转换器产生的波形,其中所述控制器在检测到电容性模式开关条件(如在掉电条件期间)后执行电容性模式开关保护;以及 [0057] 图10是根据本发明的一个实施例,由带有控制器的电源转换器产生的波形,其中所述控制器在检测到电源中断后执行电源断开序列。 [0058] 为了完整起见,图1和图2中表示的标号、名称或其他参考标签,描述的是现有技术,与其余图中表示的任何标号、名称或其他参考标签都不对应,这些其余图描述的是本发明的实施例。 具体实施方式[0059] 参照图3至图10,提供了一种用于电源转换器2的控制器1。所述电源转换器2包括逆变器3,所述逆变器3用于接收电源4并以逆变频率提供逆变输出5。具有初级电感L2,所述初级电感L2用于接收所述逆变输出5并提供初级输7。具有至少一个电流传感器(例如下文所述的槽电流传感器8和/或次级电流传感器11),所述至少一个电流传感器用于感应至少一个输出电流并根据所述至少一个输出电流提供至少一个输出电流信号(例如下文所述的CS和/或CT)。所述控制器1适于接收所述至少一个输出电流信号,并通过基于所述至少一个输出电流信号和基准信号向所述逆变器3提供开关控制信号SW来控制所述逆变频率,从而提供对应于所述基准信号的所需的初级输出7。 [0060] 所述基准信号可以是固定的基准信号,所述所需的初级输出7因此是固定的(即恒定的)初级输出。所述基准信号也可以是可变的调光信号DIM,所述所需的初级输出7因此是调光初级输出。在所述电源转换器2驱动发光二极管(LED)或LED照明系统的应用中,所述基准信号是可变调光信号可以对LED或多个LED进行调光,也就是说,可以控制LED或多个LED发出可变照明水平。 [0061] 初级电感L2通常是谐振槽6的一部分,所述谐振槽6接收所述逆变输出5并提供谐振输出作为所述初级输出7,所述谐振槽6具有槽电流7a,并且至少一个所述输出电流可以是槽电流7a,至少一个所述输出电流信号是基于所述槽电流7a的槽电流信号CS。可以有采用槽电流传感器8形式的电流传感器来检测所述槽电流7a并提供所述槽电流信号CS。 [0062] 所述控制器1适于接收辅助电源AUX。所述电源转换器2包括与初级电感L2电感耦合的第二辅助绕组WL2,所述第二辅助绕组WL2因此提供所述辅助电源AUX。除了这种提供辅助电源AUX的方案外,或者代替这种方案,所述电源转换器2包括用于接收所述初级输出7的初级绕组9,以及与所述初级绕组9电感耦合的第一辅助绕WT1,所述第一辅助绕组WT1因此提供或者构成所述辅助电源AUX的一部分。 [0063] 具有所述辅助电源AUX使所述控制器1适于接收所述辅助电源AUX以保持工作状态,同时控制所述逆变频率,使得在所述控制器1收到负载关闭指令时,所述初级输出7的最大电压低于负载开启电压。在一个例子中,所述电源转换器2是由数字可寻址照明接口(DALI)控制的LED照明系统的驱动器,也就是说,负载是一个或多个LED。当通过DALI发出负载关闭指令或条件时,所述控制器1将所述逆变频率提高到足够高的频率,以导致所述初级输出7的最大电压下降,所述电压低于LED的开启电压。因此,这将关闭LED。在这样做的时候,所述控制器1仍然接收所述辅助电源AUX以保持工作状态。 [0064] 所述控制器1还适于检测所述辅助电源AUX何时超过最大辅助电源电压,并适于在所述辅助电源AUX超过所述最大辅助电源电压时进入待机模式。这导致了所述辅助电源AUX的削波,并起到了微调或加强了所述控制器1对所述辅助电源AUX控制的作用。 [0065] 所述电源转换器2包括用于接收所述初级输出7的输出电路10,所述输出电路10具有次级电流7b,至少一个输出电流可以是次级电流7b,其中至少一个所述输出电流信号是基于所述次级电流7b的次级电流信号CT。这允许所述控制器1对所述逆变频率的控制进行微调或加强。例如,所述输出电路10包括电流传感器11(次级电流传感器),所述电流传感器11用于感应所述次级电流7b并向所述控制器1提供所述次级电流信号CT,并且所述控制器1适于同时使用所述输出电流信号CT来控制所述逆变频率。这样,所述控制器1就可以根据所述基准信号,以及所述槽电流信号CS和所述次级电流信号CT中的一个或两个,通过向所述逆变器3提供所述开关控制信号SW来控制所述逆变频率,从而提供与所述基准信号相对应的所述所需的谐振输出。 [0066] 所述电源转换器2可以包括一个或多个电流传感器,包括槽电流传感器8和次级电流传感器11中的一个或两个。因此,可以理解的是,通常上面提到的所述至少一个输出电流可以指所述槽电流7a或所述次级电流7b中的一个或两个,这取决于上下文。因此,通常上面提到的所述至少一个输出电流信号可以指所述槽电流信号CS和所述次级电流信号CT中的一个或两个,这取决于上下文。所述控制器1可以根据所述基准信号和一个或多个输出电流信号,例如槽电流信号CS和次级电流信号CT,通过向所述逆变器3提供所述开关控制信号SW来控制所述逆变频率。 [0067] 所述输出电路10通过变压器T1连接到所述电源转换器2的其余部分。因此,所述输出电路10与所述电源转换器2的其余部分隔离,可以被称为次级电路,而所述电源转换器2的其余部分可以被称为初级电路。然而,在其他实施例中,所述输出电路10没有与所述电源转换器2的其余部分隔离,可以直接连接到所述电源转换器2的其余部分。 [0068] 所述控制器1适于在初始化期间将所述逆变频率控制在最大水平,以便在所述控制器1收到负载开启指令时将输出电流降至最低。在所述电源转换器2是照明系统的驱动器的应用中,这避免了或改善了在收到开启指令后启动时的闪光。启动时的闪光是指照明系统在启动时发出很高的照明水平,这可能会给居住者带来不适。通过在初始化期间将所述逆变频率控制在最大水平,所述输出电流被节流到零或最小,以避免或改善启动时的闪光。 [0069] 如果检测到电容性模式的开关条件,所述控制器1也可以适于增加所述逆变频率。这可以通过在所述控制器1中包含电容性模式开关检测器来实现。如果发生故障,这将保护所述电源转换器2和/或连接到所述电源转换器2的负载。 [0070] 如果检测到所述电源4的中断,所述控制器1也可以适于增加逆变频率。例如,如果电源被切断、损坏或关闭,就会中断。在这些情况下,提高所述逆变频率可以减少、最小化或防止所述电源转换器2向连接到所述电源转换器2的负载供电。然后,这些电力被保留给所述辅助电源AUX,以保持所述控制器1更长时间的运行,或者被储存在电容性元件中,如C4,或电源转换器2中的其他储存元件中。所述控制器1可以包括电源断开检测器,以检测所述电源4的中断情况。 [0071] 此外,或者说,如果检测到所述电源4的中断,所述控制器1适于进入突发模式。在突发模式下,所述控制器1在工作模式与待机模式或关闭模式之间切换。这也是为了在所述电源4中断的情况下保存电力。 [0072] 如果检测到欠压情况,所述控制器1可以适于增加所述逆变频率。如果检测到过压情况,所述控制器1也可以适于进入待机模式。这些都可以避免或有助于减轻元件如图中所示的电容性元件C4上的电压压力。所述控制器1可以包括采用欠压检测器形式的内部模块,以检测欠压条件,以及采用过压检测器形式的内部模块,以检测过压条件(见下文)。 [0073] 优选的是,所述电源转换器2具有受控的自振荡拓扑结构,如果检测到异常振荡,所述控制器1适于重新启动正常振荡。换句话说,这允许所述电源转换器2在发生异常振荡时被"助动启动"(jump‑started)。所述控制器1可以包括异常自振荡检测器来检测异常振荡(见下文)。 [0074] 本发明的实施例可以是上述的控制器1的形式,也可以是上述的电源转换器2的形式,或包括上述的控制器1的任何其他装置或设备。例如,本发明的实施例可以采用LED照明设备的形式,所述LED照明设备包括如上所述的电源转换器2,而所述电源转换器2又包括如上所述的控制器1。在一个实施例中,包括所述控制器1的所述电源转换器2是驱动器,所述驱动器驱动所述LED照明设备中的一个或多个LED(作为负载)。 [0075] 本发明的另一个方面的实施例提供了一种控制电源转换器2的方法。所述电源转换器2包括逆变器3,所述逆变器3用于接收电源4并以逆变频率提供逆变输出5。所述电源转换器2具有初级电感L2,所述初级电感L2用于接收所述逆变输出5并提供初级输出7。具有至少一个电流传感器(如槽电流传感器8和/或次级电流传感器11),所述电流传感器用于感应至少一个输出电流并根据所述至少一个输出电流提供至少一个输出电流信号(如CS和/或CT)。本发明的这些实施例的方法包括接收所述至少一个输出电流信号,并通过根据所述至少一个输出电流信号和基准信号向所述逆变器3提供开关控制信号SW来控制所述逆变频率,从而提供对应于所述基准信号的所需的初级输出7。 [0076] 所述初级电感L2可以是谐振槽6的一部分,所述谐振槽6接收所述逆变输出5并提供谐振输出作为所述初级输出7。所述谐振槽6具有槽电流7a,以及至少一个所述输出电流可以是所述槽电流7a,至少一个所述输出电流信号是基于所述槽电流7a的槽电流信号CS。可以有采用槽电流传感器8形式的电流传感器来检测所述槽电流7a并提供所述槽电流信号CS。 [0077] 所述电源转换器2可以包括用于接收所述初级输出7的输出电路10,所述输出电路10具有次级电流7b,至少一个所述输出电流可以是所述次级电流7b,至少一个所述输出电流信号是基于所述次级电流7b的次级电流信号CT。 [0078] 所述电源转换器2可以包括一个或多个电流传感器,所述一个或多个电流传感器包括所述槽电流传感器8和所述次级电流传感器11中的一个或两个。因此,可以理解的是,上面提到的至少一个输出电流一般可以指所述槽电流7a或所述次级电流7b中的一个或两个,这取决于上下文。因此,上面提到的至少一个输出电流信号一般可以指所述槽电流信号CS和所述次级电流信号CT中的一个或两个,这取决于上下文。所述控制器1可以根据所述基准信号和一个或多个输出电流信号,例如槽电流信号CS和次级电流信号CT,通过向所述逆变器3提供所述开关控制信号SW来控制所述逆变频率。 [0079] 从上述描述可以清楚地看到所述方法的其他实施例和特征,包括关于所述控制器1的描述。 [0080] 所述控制器1和相关的控制电源转换器的方法非常适用于作为一个或多个LED或LED照明设备或系统的驱动器的电源转换器。特别是,所述控制器1和相关方法非常适用于控制采用可调光LED驱动器形式的电力控制器,特别是基于在可待机和可联网应用中使用无源功率因数校正(PPFC)的谐振电源转换器的电力控制器。 [0081] 现在更详细地考虑一下图,图3是简化的模块示意图,它显示了本发明以半桥谐振式电源转换器2实施的一个例子。所述谐振槽6通常具有串联电感‑电容(LC)或如图3所示的串联并联(series‑shunt)电感‑电容‑电容(LCC)拓扑结构,但也可以使用其他谐振拓扑结构,取决于应用要求。为简单起见,图中显示的是单级PPFC模块,但也可以使用双升压PPFC模块(例如,见图5和图6),从而允许功率因数和谐波发射在更宽范围的电源和负载上是兼容的。变压器T1提供负载隔离和电压转换,但对于非隔离的应用,可以省略它以节省成本。 [0082] 对于典型的LED,如照明面板中使用的LED,在关闭状态下施加给LED的电压必须低于全电流开启状态电压的约63%,以确保LED完全关闭。为了确保所述辅助电源AUX独立于LED照明维持,所述辅助电源AUX通过整流两个辅助绕组WT1和WL2的输出来提供,其中一个辅助绕组WT1在主变压器T1上,另一个辅助绕组WL2在采用谐振电感L2形式的槽电感上。在图3中,两个辅助绕组WT1和WL2是串联的,输出由单个整流器整流。因此,所述辅助电源AUX提供的电源电压是两个辅助绕组WT1和WL2的算术和(按其各自的匝数比缩放)。这种安排提供了辅助电源AUX电压,所述辅助电源AUX电压相对独立于LED电压和电流。 [0083] 在图4中,两个辅助绕组WT1和WL2,以及整流器D2和D3并联设置。在正常情况下,当LED被点亮时,所述辅助电源AUX轨道将由变压器T1上的辅助绕组WT1维持,因为绕组WT1上的电压高于绕组WL2上的电压。如果驱动器(即电源转换器2)运行于LED关闭模式(即LED关闭,但电源转换器2运行),绕组WT1上的电压将低于绕组WT2上的电压,因此,所述辅助电源AUX轨道将由串联谐振电感L2(即初级电感L2)上的绕组WT2维持。 [0084] 图6中的示意图显示,所述辅助电源AUX是由电感辅助绕组WL2单独提供的。 [0085] 所述控制器1与四个信号连接:VS(电压感应);CS(槽电流信号,或称为"初级电流感应");CT(次级电流信号,或称为"负载电流感应");DIM(可变调光信号,或称为"调光控制输入")。这些信号中的两个,即CS和DIM,也与主控制单元(MCU)连接。 [0086] 所述可变调光信号DIM可以是输入或双向的,通常被配置为所述控制器1的输入。所述DIM信号由所述MCU提供,用于设置电流控制回路的内部调光基准。然而,所述控制器1也能够在需要时将所述DIM信号强制到预定义的调光基准水平,例如在系统启动期间,当所述MCU的输出可能是未定义的。 [0087] 所述VS信号可以是输入或双向的。通常情况下,所述VS信号是电压控制回路的输入,来自电源变压器的辅助绕组WT1,因此代表负载电压的比例和反射形式。 [0088] 槽电流信号CS是交流输入,代表变压器初级绕组9中的电流,因此基本上以比例的形式表示了分配给负载的交流电流。所述CS信号被提供给所述电流控制回路和由所述控制器1控制的所述电容式开关检测。 [0089] 所述次级电流信号CT通常是可选的输入,以比例的形式代表来自所述输出电路10的所述负载电流。在实施时,所述CT信号被所述控制器1用于所述电流控制回路,代替或补充所述CS信号,以达到更高的精度。 [0090] 所述开关控制信号SW输出到所述逆变器3,以控制所述逆变器的开关频率。在正常的电源和负载条件下,所述SW信号由电压控制环路或电流控制环路控制,这些无论哪一个都是限制性的(因此要求最高的频率),使得所述LED驱动器(即电源转换器2)具有CC/CV输出特性。 [0091] 所述控制器1的实施例可以有以下一个或多个内部模块。 [0092] 所述控制器1可以包括电流控制回路,以将感应到的负载电流和内部调光基准电平之间的差异放大,从而产生输出电流控制信号。所述内部调光基准信号可以是固定值(当在非调光LED驱动器中)或可变值如可变调光信号DIM(当在可调光LED驱动器中)。所述感应的负载电流可以由所述CS信号提供(以实现最小的成本),也可以选择由所述CT信号提供(以实现最好的精度)。 [0093] 所述控制器1可以包括电压控制回路,以将负载电压感应信号VS和电压基准之间的差异放大,产生输出电压控制信号。 [0094] 所述控制器1可以包括欠压检测器,当所述VS信号低于预定的低阈值时所述欠压检测器进行检测。在连续运行中,这表明负载电压异常低,例如在启动时或负载为短路时。 [0095] 所述控制器1可以包括过压检测器,当所述VS信号高于第一高阈值时所述过压检测器进行检测。优选的是,所述第一高阈值略高于所述电压控制回路使用的电压基准。 [0096] 如果VS上的电压上升高于第二个高阈值(这个阈值大大高于所述过压检测器使用的第一个高阈值),所述条件被所述控制器1中的复位请求检测器检测到,然后所述复位请求检测器复位所述控制器1,即重新初始化所述控制回路,清除内部寄存器,等等。 [0097] 所述控制器可以包括频率限制器,使所述开关频率保持在最大和最小的限制范围内。优选的是,最大频率到最小频率之间和可用频率范围的比率大约为7:1。 [0098] 所述控制器1可以包括待机请求检测器,如果所述DIM信号低于预定的DIM阈值,并且所述VS信号在正常范围内(即在所述欠压和过压阈值之间),所述待机请求检测器可以强制所述控制器1进入待机模式。 [0099] 所述控制器1可以包括电容性模式开关检测器,以检测电容性模式开关。所述槽电流由两个比较器监测,产生两个定时信号。参照图9,所述槽电流感应(槽电流信号CS)被显示为接近谐振。所述比较器将所述CS信号与两个阈值CMIN+和CMIN‑进行比较,分别产生信号CDET+和CDET‑。如果CDET+、CDET‑的下降沿在相关的时钟周期结束前发生,则检测到电容式开关,所述时钟周期由信号CLK_PULSE指示,并产生信号CAPMODE_PULSE。 [0100] 所述控制器1还可以包括电源断开检测器。对于电容性模式开关检测器,槽电流由两个比较器监测,所述两个比较器将所述CS信号与两个阈值CMIN+和CMIN‑进行比较。图10显示了电源断开后的所述槽CS信号,随着HT电源的放电,所述槽CS信号振幅也在减少。所述CS波形缩小,直到所述CDET+和CDET‑脉冲消失,这时所述控制器检测到电源断开。 [0101] 检测电源断开的另一种方法可以使用外部传感电路来实现,所述外部传感电路监测所述电源输入或所述HT电压,以提供状态信号给所述MCU。 [0102] 对于具有自振拓扑结构的电源转换器2,所述控制器1可以包括检测器,用于检测异常的自振,如超谐波振荡、亚谐波振荡或完全没有振荡。当检测到这种情况时,所述控制器1可以通过发出一连串的启动脉冲来重新启动或试图重新启动适当的振荡,从而"助动启动"所述电源转换器2。 [0103] 所述控制器1的实施例有许多有利的特点和功能,其中一些将在下文中进一步详细描述。 [0104] 恒定电流控制 [0105] 当所述电源转换器2作为可调光的LED驱动器时,内部调光基准电平通常由所述MCU的所述DIM信号设定。然而,有几种情况下所述DIM信号会被忽略,其中包括:低负载电压(由欠压检测器检测);低频率(由频率限制器检测);电容性模式切换(由电容性模式切换检测器指示)。在任何这些条件下,内部调光基准电平被设置为预先定义的调光电平,所述外部DIM信号被忽略。通常,所述电流控制回路包括一个或多个带有相关相位补偿元件的积分器。电容性模式的开关检测器可以在断电情况下暂时修改所述电流控制环路的特性(例如降低增益,增加相位补偿)。 [0106] 启动 [0107] 当第一次上电时,所述MCU未被初始化,因此输出是三态的(即高阻抗)。所述控制器1通过在预定义的初始化周期内将所述DIM信号拉到零值来将其初始化。在内部,所述电流控制回路所使用的所述内部调光基准可被设置为低值或零值,以便所述控制器1以高频率或最大频率运行所述逆变器3。一旦所述初始化周期结束,DIM下拉被移除,允许所述MCU设置所需的调光水平。这种启动程序使负载电压保持在最低水平,以避免LED过早闪烁。 [0108] 输出S/C保护 [0109] 如果检测到欠压情况,所述控制器1可以提高开关频率,以降低所述HT轨的升压和所述负载电流。所述控制器1可以通过简单地将所述频率强制到预定的较高值来实现这一目标。另外,优选地,所述控制器1可以减少所述电流控制回路使用的内部调光基准(有效地忽略了外部DIM信号),使得所述CC控制回路调节较低的负载电流,这具有增加所述开关频率的效果。此外,当检测到输出短路时,所述控制器1可以在突发模式下运行(如下所述),这不仅降低了峰值HT电压,而且还降低了从电源输入端抽取并耗散在功率元件中的功率。图7显示了所述控制器1通过增加频率和进入突发模式对强加的短路作出反应的相关波形。 [0110] 输出过压保护 [0111] 如果检测到过压状况,所述控制器1可以进入待机模式,以防止过压状况加剧。当所述VS信号指示的输出电压下降到过压阈值以下时,所述控制器1可以恢复运行。当过压状况的初始原因持续存在时,所述控制器1可以通过重复刚才描述的序列进入突发模式。 [0112] 电容性模式切换保护 [0113] 如果检测到电容性模式切换,所述控制器1可以暂时降低所述电流控制回路的基准值,从而使所述控制回路将频率增加,进一步远离所述谐振槽6的串联谐振频率。这个动作避免了连续重复的电容性模式切换事件在随后的周期中发生。所述控制器1也可以暂时降低所述电流控制回路的环路增益和相位补偿,以改善响应和稳定性。 [0114] 突发模式 [0115] 所述控制器1可以包括突发模式,在所述突发模式中所述逆变器3在待机模式(待机模式中所述控制器1的输出SW被停用,使所述逆变器3停止工作,从而没有电源被转换)和工作模式之间交替。突发的时间可以由控制器1本身控制,或由外部MCU通过DIM和/或VS输入信号控制。 [0116] 保护输出过压的突发模式 [0117] 如果VS上的电压上升到高于第一个高阈值,过压检测器就会检测到过压情况,所述控制器1进入待机模式。然后,VS的电压以由外部元件(例如图中的R1和C8)的时间常数决定的速率下降,直到所述VS信号下降到过压阈值以下,此时所述过压检测器释放所述控制器1,通过所述电源转换器2重新启动电源转换。如果预先存在的过压的原因仍然存在,则所述序列重复进行,直到预先存在的过压的原因被消除。 [0118] PWM突发模式 [0119] 所述MCU可以通过驱动所述DIM输入低于待机请求阈值(由待机请求检测器检测)来请求待机,所述控制器1可以通过进入待机模式进行响应。所述MCU可以将所述DIM输入交替于在某个有限的值和零之间,以实现使用脉宽调制(PWM)方法的调光。 [0120] MCU控制的待机和复位 [0121] 所述控制器1也可以由作为主控器的外部MCU通过VS信号进行通信来控制。优选地,所述MCU可以迫使所述VS信号超过过压阈值,如上所述,使所述控制器1进入待机模式。此外,通过迫使所述VS信号达到所述复位请求阈值(高于过压阈值),所述MCU可以重新初始化所述控制器1(即重新初始化所述控制回路,清除内部寄存器等)。 [0122] 使用突发模式来维持DALI关闭模式下的控制器供电 [0123] 为了在待机状态下(即当LED关闭时)所述保持控制器的供电,突发模式由所述VS和DIM信号控制,如下所示。所述外部MCU可以通过驱动所述DIM输入低于预定的阈值来发出待机请求的信号,使所述控制器1进入待机模式,前提是没有检测到欠压条件。参照图7,通过整流辅助绕组WT1在电容C8上的电压可以得到所述VS信号。当所述电源转换器2运行时,VS反映了负载电压,但当所述电源转换器2处于待机模式时,VS以由R1和C8的值的乘积所定义的速率下降,因此最终检测到错误的欠压条件。通过这种方式,所述控制器1退出待机模式,并短暂地恢复运行,直到所述VS信号上升到高于所述欠压阈值。适当选择R1、C8和欠压检测阈值的值,为控制突发时间提供了一种简单的方法。参照图8中的示例波形,在t1时,所述MCU驱动所述DIM输入电压低于阈值,发出待机请求的信号。在t2时,所述控制器1通过进入待机模式作出反应。在t3时,VS的电压低于欠压阈值,此时所述欠压检测器迫使所述控制器1再次恢复运行。在t4时,VS的电压再次上升高于所述欠压阈值,允许所述控制器1重新进入待机模式。 [0124] 另一种安排是可能的,它允许所述MCU直接控制定时。在这种情况下,所述MCU迫使所述VS输入低于欠压检测阈值(启动突发),随后释放所述VS输入(终止突发)。 [0125] 电源断开顺序 [0126] 当所述电源断开检测器检测到所述电源4的中断(电源断开条件)时,电源断开序列被启动,它可以包括以下步骤。内部调光基准电平可以被设置为低值,以便提高频率和降低输出电流,从而节省储存在所述HT电容器中的能量。所述控制器1可以进入突发模式,以进一步节约储存在所述HT电容器中的能量。电容性模式开关检测器的阈值水平可以降低,以保持零电压开关。所述电源断开条件可以通过驱动VS或DIM信号传达给MCU。然后,所述MCU可以按照上述的DALI关闭顺序来熄灭LED并节约HT能量,从而最大限度地延长与网络控制器通信的时间并完成有序的关闭。 [0127] 可以理解的是,上述实施例只是为描述本发明的原理而采用的示范性实施例,本发明并不仅仅限于此。本领域的普通技术人员可以在不背离本发明的精神和实质的情况下进行各种变体和修改,这些变体和修改也涵盖在本发明的范围内。因此,尽管本发明已经参照具体的例子进行了描述,但本领域的技术人员可以理解,本发明可以以许多其他形式体现出来。本领域的技术人员还认识到,所描述的各种实例的特征可以以其他组合方式组合。特别是,本领域的技术人员认识到,在本发明的范围内,上述的电路有不同的变化。上面描述的电路排布有许多可能的排列组合,本领域的技术人员都能理解。因此,实施例中所示的电路元件可以自由互换,以不同的排列方式或顺序放置,但仍然提供在所述实施例中原始排列或顺序的电路所描述的功能,因此,仍然属于本发明的范围。 |