控制电路和开关式电源制造技术

一种控制电路(15)和开关式电源。控制电路(15)用于开关式电流转换器的开关(M)，该开关式电流转换器接收输入量(Vin)、包括具有初级绕组(Lp)的变压器和生成与初级绕组中的电流相关的感测信号(Vp)的初级感测电阻器(19)。控制电路具有比较器级(25)，该比较器级(25)被配置为将与感测信号相关的比较信号(Vcs)与参考信号(VcsREF)相比较，并生成用于开关的打开信号(R)，开关以相对于打开信号的传播延迟(TD)切换。比较器级(25)具有比较器元件(26)和延迟补偿电路(101)。延迟补偿电路(101)被配置为生成与输入量(Vin)和传播延迟(TD)相关的补偿信号(ICOMP)。比较器元件(26)生成具有与输入量和传播延迟相关的提前量的打开信号。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及具有初级(primary)绕组侧的电流控制和传播延迟补偿的电流转换器。具体地，本公开涉及可以被用在针对固态发光(SSL)装置的电源中的转换器，并且更加具体地涉及包括包含了发光二极管(LED)阵列的灯的装置。
技术介绍
使用LED的发光装置的线下驱动电源包括控制电路和用于保持在控制电路和负载(LED)之间安全绝缘的变压器。在这些电路中，常常希望在不利用使用在次级绕组侧获得的信号的反馈电路的情况下，调节用于驱动LED的直流输出电流。这样，在变压器的次级侧，不需要电流检测元件、参考电压源或故障放大器，也不需要用于将故障信号传递给布置在初级侧的控制电路的光耦合器。通常，还期望高功率因子(Hi-PF，高于0.9)以满足电流谐波的发射限制(根据欧洲标准IEC 61000-3-2和日本标准JEITA-MITI)。为了获得上述特性，已知例如根据图1的电路图制造的Hi-PF反激式开关转换器(同样参见C.Adragna的\Primary-Controlled High-PF Flyback Converters Deliver Constant Dc Output Current\Europe Power Electronics Conference,Sept.2011，参考其获得更多细节)。图1示出包括了桥式整流器2和反激式转换器3的电源1。桥式整流器2具有两个输入端子10a、10b，被设计用于以频率fL接收交流供电电压Vac，以及提供输入电压Vin(θ)的两个输出端子，其中θ是供电电压Vac的相位。桥式整流器2的输出端子分别连接到第一参考电势线(第一接地12)和输入节点13。反激式转换器3包括滤波电容器Cin，其连接在输入节点13和第一接地12之间并操作为高频平滑滤波器；包括初级绕组Lp、次级绕组Ls、以及辅助绕组Laux的变压器4；控制模块15；包括第一分压电阻器Ra和第二分压电阻器Rb的电阻分压器16；由功率晶体管形成的功率开关M，例如MOSFET；具有电阻Raux的辅助感测电阻器21；具有电阻Rs的初级感测电阻器19；以及钳位电路20。具体地，变压器4的初级绕组Lp具有连接到输入节点13的第一端子4a和第二端子4b。次级绕组Ls具有第一端子4c和第二端子4d，后者连接到第二参考电势线(第二接地17)。辅助绕组Laux具有连接到第一接地12的第一端子4e和第二端子4f。如图1所图示，初级、次级和辅助绕组Lp、Ls、Laux与正极端子4b、4c和4f耦合在一起，。第一分压电阻器Ra连接在输入节点13和中间节点14之间。第二电阻器Rb具有连接到中间端子14的第一端子和连接到第一接地12的第二端子。中间节点14耦合到控制模块15的第一输入端子MULT并根据下面等式(1)通过电阻分压器16的分压比Kp＝Rb/(Ra+Rb)提供与输入电压Vin(θ)成比例的第一电压信号A(θ)：A(θ)＝KpVin,pk sinθ (1)其中辅助感测电阻器21连接在辅助绕组Laux的第二端子4f与控制模块15的第二输入端子ZCD之间。初级感测电阻器19连接在功率开关M的源极端子和第一接地12之间。此外，功率开关M的源极端子连接到控制模块15的第三输入端子CS并向其提供感测电压Vcs(t,θ)，其在功率晶体管M接通时(即，在初级绕组Lp的磁化期间)正比于初级绕组Lp中的电流。事实上，在功率开关M接通时初级感测电阻器19检测在初级绕组Lp中流动的电流Ip(t,θ)。晶体管M还具有连接到初级绕组Lp的第二端子4b的它的源极端子和连接到控制模块15的输出端子GD的它的栅极端子。钳位电路20被布置在初级绕组Lp的第一和第二端子4a,4b之 间，用于限制例如由寄生电感引起的开关M的漏极端子上的电压尖峰。在次级绕组Ls侧，反激式转换器3包括输出二极管D和输出电容器Cout。输出电容器Cout例如是电解电容器类型并具有耦合到第一输出端子22和第二输出端子23的正极板和负极板，第一输出端子22和第二输出端子23进而耦合到负载18。第二输出端子23耦合到第二接地17。输出二极管D具有连接到次级绕组Ls的第一端子4c的它的阳极并具有连接到第一负载端子22的它的阴极。跨输出电容器Cout的电压因此是提供到负载18的输出电压Vout，这里负载18是一系列的二极管，例如LED。控制模块15包括参考电流源级24和比较器级25。具体地，参考电流源级24(在专利申请US 2013/0088897中详细描述的)具有连接到控制模块15的第一输入端子MULT的第一输入，连接到控制模块15的第四端子CT的第二输入，以及生成可根据供电电压Vac的相位θ变化的参考电压VcsREF(θ)的输出27，如在下文中详细解释的。比较器级25包括比较器26、置位-复位类型的锁存器触发器28。驱动器30、启动电路32、OR类型的逻辑门34，以及过零检测器(ZCD)36。比较器26具有连接到参考电流源级24的输出27的反向输入和连接到控制模块15的第三输入端子CS的非反向输入。比较器26的输出连接到触发器28的复位输入R，其输出Q连接到驱动器30的输入，驱动器30的输入耦合到控制模块15的输出端子GD。输触发器28的输出Q进一步通过启动电路32连接到输触发器28的置位输入。具体地，启动电路32的输入连接到触发器28的输出Q，并且启动电路32的输出连接到第一逻辑门34的第一输入。第一逻辑门34具有连接到ZCD电路36的第一输出的第二输入和耦合到触发器28的置位输入的输出。ZCD电路36具有连接到控制模块15的第二输入端子ZCD的输入。参考电流源级24包括电压控制的电流源40，其具有连接到中间节点14的控制端子；分压器41，连接在中间节点14和控制块15的第四节点CT之间；第一开关42；第二开关43；以及第四电阻器RT。电流源40具有提供与输入电压Vin(θ)成比例的电流ICH(θ)的输出端子44。第一开关42连接在电流源40的输出端子44与第一接地12之间。第二开关43连接在电流源40的输出端子44与控制模块15的第四端子CT之间。第四电阻器RT耦合在控制模块15的第四端子CT与第一接地12之间并生成第二电压信号B(θ)。开关42、43通过由ZCD电路36生成的逻辑类型(相等和反相)的相位信号FWN和FW支配。控制模块15的第四端子CT连接到高值的外部电容器CT，选择高值以使得第二电压信号的交流分量B(θ)(在等于供电电压Vac的频率的两倍的频率处)至少以第一近似相比于直流分量B0可忽略。该条件通常被满足也是因为在Hi-PF反激式转换器中控制回路具有远低于供电电压Vac的频率的带宽。图1的电源1的操作在下文中参考图2和图3进行描述，并在上面提及的C.Adragna的论文中详细描述。应当注意，在反激式转换器3中，当在Hi-PF条件下操作时，滤波电容器Cin不作为能量库操作，以使得输入电压Vin是经整流的正弦(Vin(θ)＝Vin,pk|sinθ|withθ∈(0,π))。在这些条件中，根据等式(1)，电压A(θ)与输入电压Vin(θ)成比例。此外，如上所述，因为可以将第二电压信号B(θ)相对于直流值B0近似，所以分压器41的输出上的参考电压VcsREF(θ)为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制电路(15)，其特征在于用于开关式电流转换器的开关(M)，所述开关式电流转换器接收输入量(Vin)并且包括：具有初级绕组(Lp)的变压器，和生成与所述初级绕组中的电流相关的感测信号(Vp)的初级感测电阻器(19)，所述控制电路包括：比较器级(25)，被配置为将与所述感测信号相关的比较信号(Vcs)与参考信号(VcsREF)相比较，并且生成用于所述开关的打开信号(R)，所述开关以相对于所述打开信号的传播延迟(TD)切换；所述比较器级(25)包括比较器元件(26)和延迟补偿电路(101)，所述延迟补偿电路(101)被配置为生成与所述输入量(Vin)和所述传播延迟相关的补偿信号(ICOMP)，并且所述比较器元件(26)被配置为接收所述参考信号、所述感测信号、以及所述补偿信号，并且生成具有与所述输入量和所述传播延迟相关的提前量的所述打开信号。

【技术特征摘要】
2015.05.13 IT 1020150000149631.一种控制电路(15)，其特征在于用于开关式电流转换器的开关(M)，所述开关式电流转换器接收输入量(Vin)并且包括：具有初级绕组(Lp)的变压器，和生成与所述初级绕组中的电流相关的感测信号(Vp)的初级感测电阻器(19)，所述控制电路包括：比较器级(25)，被配置为将与所述感测信号相关的比较信号(Vcs)与参考信号(VcsREF)相比较，并且生成用于所述开关的打开信号(R)，所述开关以相对于所述打开信号的传播延迟(TD)切换；所述比较器级(25)包括比较器元件(26)和延迟补偿电路(101)，所述延迟补偿电路(101)被配置为生成与所述输入量(Vin)和所述传播延迟相关的补偿信号(ICOMP)，并且所述比较器元件(26)被配置为接收所述参考信号、所述感测信号、以及所述补偿信号，并且生成具有与所述输入量和所述传播延迟相关的提前量的所述打开信号。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述比较器级(25)包括延迟估计块(102)和电流源块(103)，所述延迟估计块(102)被配置为生成具有与所述传播延迟(TD)相关的参数的延迟估计信号(Q1)，并且所述电流源块(103)被配置为以使得所述补偿信号(ICOMP)与所述延迟估计信号参数和与所述输入量相关的控制信号(IZCD)的乘积相关。3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述比较器级(25)被配置为检测在所述变压器(4)的辅助绕组(Laux)中流动的并与所述输入量(Vin)成比例的辅助电流(Iaux)，并且生成与所述辅助电流成比例的所述控制信号(IZCD)。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述延迟估计块(102)包括由所述打开信号(R)激活的并且在检测到所述辅助电流(Iaux)的减小时去激活的开关式电路。5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述开关式电路包括将所述辅助电流(Iaux)的瞬时值与延迟值相比较的估计比较器(113)，以及耦合到所示估计比较器(113)的输出并且接收所述打开信号(R)的锁存器逻辑元件(114)。6.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电流源块(103)包括通过由所述延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·格里蒂，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT