CN102163913A - 控制设备、包括该控制设备的led发光设备和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源开关的开关操作的控制设备、包括该控制设备的LED发光设备和控制方法。该控制设备在所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间，通过利用检测到的过零时间产生与所述电源开关的输入端的电压同步的基准信号，并且在与所述过零时间对应的阻断期间内用比零电压大的第一电压补偿产生的基准信号。

Description

控制设备、包括该控制设备的LED发光设备和控制方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2010年2月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0014309的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及一种用于控制开关操作的控制设备、包括该控制设备的LED发光设备和控制方法。

背景技术

降压转换器包括用于对交流输入进行整流的二极管电桥。特别地，不具有大容量电容器的降压转换器根据连接至该降压转换器的负载改变整流二极管输出电压。整流二极管输出电压通过对输入到降压转换器的交流电进行整流而产生。下文将整流二极管输出电压称为输入电压。

而且，连接至降压转换器的负载取决于用于控制降压转换器的电源开关的开关操作。当电源开关S未接通时，降压转换器的输入阻抗非常大，因此输入电压具有恒定的直流偏移电压。直流偏移电压对输入电压或相位的检测具有消极影响。

图1示出了LED发光设备，该LED发光设备通过利用降压转换器将电流供应至包括多个LED的LED串而使多个LED发光。在图1中，整流二极管用二极管电桥14实现。

如图1所示，在该LED发光设备中，交流电(AC)通过经过二极管电桥14而被整流。二极管电桥14对输入的交流电进行全波整流。整流后的电压，即输入电压被供应至电感器11，电感器11根据电源开关S的操作向多个LED供应驱动电流。包括电源开关S的开关15控制电源开关S的开关操作。

当电源开关S闭合时，流到电感器11的电感器电流IL增加，而当电源开关S断开时，电感器电流IL降低。对于单个开关周期来说，电感器电流IL的峰值跟随已经经过二极管电桥14的全波整流的电流。因此，电感器电流IL的峰值跟随全波整流的正弦波，并且电感器电流IL一直增加到峰值，然后周期性地下降。电源开关S的占空比由输入电压确定。更详细地说，当输入电压增加时占空比减小，而当输入电压减小时占空比增加，以便维持输出功率。

控制电源开关S的开关操作需要关于输入电压的信息。电连接至二极管电桥14的电源开关S的输入端的电压具有与输入电压类似的波形。

在这种情况下，如果开关15控制电源开关S的开关操作，同时输入电压因为负载变化或输入交流电中的噪声而不会变成零电压，则开关15以输入电压的直流偏移电压基于错误的输入电压信息而控制电源开关S。当电源开关S受到错误地控制时，由电源开关S的开关操作产生噪声，并且输入电压没有减小到接近0伏。

在该背景技术部分公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明的背景的了解，因此其可能包含对本领域技术人员来说并没有形成在本国已经公知的现有技术的信息。

发明内容

通过提供一种用于控制可无噪声地操作的转换器的控制设备和控制方法而实现了本发明。

通过提供一种包括控制设备的LED发光设备而进一步实现了本发明。

本发明的示例性实施方式提供了一种用于控制电源开关的开关操作的控制设备，该控制设备包括：基准信号发生器，其用于在所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间，通过利用检测到的过零时间产生与所述电源开关的输入端的电压同步的基准信号，并且在与所述过零时间对应的阻断期间内用比零电压大的第一电压补偿产生的基准信号；以及PWM控制器，其通过比较与流到所述电源开关的电流对应的感测电流和被补偿的基准信号来控制和切换所述电源开关的开关操作。

所述基准信号发生器包括：电压检测器，其用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；过零检测器，其用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并且产生通过该阻断期间发生改变的过零检测信号；基准时钟信号发生器，其通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；数字正弦波发生器，其通过利用基准时钟信号和过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据基准时钟信号顺序增加和减小；数模转换器，其用于通过将所述数字信号转换成模拟信号而产生所述基准信号；以及补偿器，其通过利用所述过零检测信号和所述基准信号而在所述阻断期间将所述基准信号维持在第一电压。

所述电压检测器包括：电压电流转换装置，其用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电流；以及电阻器，所述检测电流流到该电阻器，并且由该电阻器产生所述检测电压。

所述过零检测信号在从所述电源开关断开时产生的所述检测电压变成小于所述阈值电压时的时间到所述检测电压大于所述阈值电压的时间的第一期间具有第一电平，而在除了所述第一期间的期间内具有与所述第一电平不同的第二电平，其中所述第一期间是所述阻断期间。

所述基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号估计连续过零时间，将所估计的过零时间之间的间隙设为所述基准信号的周期，并且通过分割所述时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号包括在所述基准信号的一个周期中上升和下降预定基准次数的边沿。

所述估计的过零时间为所述阻断期间的随机时间，并且所述基准次数被设成将所述基准信号生成跟随所述电源开关的输入端的电压的波形。

所述数字正弦波发生器从在所述基准信号的一个周期内出现所述基准时钟信号的第一个边沿的时间到出现与所述基准次数的一半对应的所述基准时钟信号的第n个边沿的时间使所述数字信号增加，并且其从产生第n+1个边沿的时间到出现对应于所述基准次数的所述基准时钟信号的边沿的时间使所述数字信号减小。

所述基准信号发生器包括：电压检测器，其用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；过零检测器，其用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；基准时钟信号发生器，其通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；数字正弦波发生器，其通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；以及数模转换器，其通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号；其中在所述阻断期间内维持所述数字信号。

所述电压检测器包括：电压电流转换装置，其产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电流；以及电阻器，所述检测电流流到该电阻器，并且由该电阻器产生所述检测电压。

所述过零检测信号在从所述电源开关断开时产生的所述检测电压变成小于所述阈值电压时的时间到所述检测电压大于所述阈值电压的时间的第一期间具有第一电平，且在除了所述第一期间的期间内具有与所述第一电平不同的第二电平，其中所述第一期间是所述阻断期间。

所述基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号估计连续过零时间，将所估计的过零时间之间的间隙设为所述基准信号的周期，并且通过分割所述时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号包括在所述基准信号的一个周期中上升和下降预定基准次数的边沿。

所述估计的过零时间为所述阻断期间的随机时间，并且所述基准次数被设成将所述基准信号生成跟随所述电源开关的输入端的电压的波形。

本发明的另一个实施方式提供了一种电源开关的开关控制方法，该方法包括：当电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间；通过利用检测到的过零时间产生基准信号，该基准信号与所述电源开关的输入端的电压同步；并且在与所述过零时间对应的阻断期间内利用比所述零电压大的第一电压补偿所产生的基准信号。

所述开关控制方法还包括：通过比较与流到所述电源开关的电流对应的检测电流和所补偿的基准信号来控制所述电源开关的开关操作。

基准信号的产生包括：产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；比较该检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并且产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，以便将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序增加和减小；以及通过将所述数字信号转换成模拟信号产生所述基准信号。

在所述阻断期间内维持所述数字信号。

本发明的又一个实施方式提供了一种LED发光设备，其包括：包括多个LED的LED串；转换器，其根据电源开关的开关操作将电流供应至所述LED串；以及控制设备，该控制设备在所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间，通过利用检测到的过零时间产生与所述电源开关的输入端的电压同步的基准信号，在与所述过零时间对应的阻断期间内利用比所述零电压大的第一电压补偿所产生的基准信号，并且通过比较与流到所述电源开关的电流对应的感测电流和所补偿的基准信号来控制和切换所述电源开关的开关操作。

所述控制设备包括用于产生和补偿所述基准信号的基准信号发生器，并且所述基准信号发生器包括：电压检测器，其用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；过零检测器，其用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；基准时钟信号发生器，其通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时针信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；数字正弦波发生器，其通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；数模转换器，其通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号；以及补偿器，其通过利用所述过零检测信号和所述基准信号在所述阻断期间将所述基准信号维持在第一电压。

所述控制设备包括用于产生和补偿所述基准信号的基准信号发生器，并且所述基准信号发生器包括：电压检测器，其用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；过零检测器，其用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；基准时钟信号发生器，其通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时针信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；数字正弦波发生器，其通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；以及数模转换器，其通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号；其中所述数字信号在所述阻断期间被维持在所述第一电压。

根据本发明的实施方式，提供了一种不受噪声影响的控制开关操作的控制设备、包括该控制设备的LED发光设备和控制方法。

附图说明

图1示出了LED发光设备，该LED发光设备通过利用降压转换器向包括多个LED的LED串供应电流而使多个LED发光。

图2示出了根据本发明示例性实施方式的包括转换器和用于控制该转换器的控制设备的LED发光设备。

图3示出了根据本发明示例性实施方式的全波整流电压、漏电压、检测电压、过零检测信号、基准时钟信号和基准信号。

图4示出了根据本发明示例性实施方式的电压检测器。

图5示出了根据漏电压的噪声在检测电压中产生的噪声对过零检测信号的影响。

图6示出了根据本发明示例性实施方式的补偿器。

图7示出了根据本发明示例性实施方式在通过补偿基准信号控制开关操作时该补偿基准信号和漏电压。

图8示出了根据本发明另一个示例性实施方式的基准信号发生器。

图9示出了根据本发明另一个示例性实施方式的基准信号。

具体实施方式

在如下详细描述中，只以示例方式示出并描述了本发明的仅一些示例性实施方式。本领域技术人员将意识到，所描述的实施方式可以以各种不同方式修改，所有修改都不会超出本发明的精神或范围。因而，附图和描述在本质上应视为是示例性而非限制性的。在说明书中相同的附图标记表示相同的元件。

在该说明书以及随后的权利要求书中，当描述到元件被“联接”至另一元件时，该元件可以“直接联接”至其他元件或通过第三元件“电联接”至其他元件。另外，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”及其等同描述应被理解为暗指包含所阐述的元件，但是并不排除包含其他元件。

现在将参照附图描述根据本发明示例性实施方式的转换器、转换器控制设备和包括该转换器控制设备的LED发光设备。

图2示出了根据本发明示例性实施方式的包括转换器1和用于控制转换器1的控制设备2的LED发光设备10。

如图2所示，转换器1的电源开关M根据由控制设备2传送的门信号VG开关。电源开关M利用n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)构成。感测晶体管(SFET)感测流到电源开关M的电流，该感测晶体管具有连接至电源开关M的漏极的漏极并且通过门信号VG而开关。流到感测晶体管ST的电流远远小于流到开关M的电流，并且流到感测晶体管ST的电流流到电阻器R以产生感测电压Vsense。感测晶体管ST包括NMOSFET。

转换器1包括电源开关M、二极管电桥110、二极管FRD和电感器L。

二极管电桥110包括四个二极管111至114，并通过对输入的交流电(AC)进行全波整流而产生全波整流电压Vrec。

二极管电桥110的输出端连接至电感器L的第一端。全波整流电压Vrec被供应至电感器L的第一端，电感器L的第二端连接至LED串3的第一端。二极管FRD是快恢复二极管，并且其连接至电源开关M的漏极和电感器L的第一端。二极管FRD提供了供由电源开关M的开关操作产生的反向恢复电流流动的通路。

电源开关M的漏极连接至LED串3的第二端，其源极接地，而其栅极从控制设备2接收门信号VG。电源开关M通过门信号VG开关。

感测晶体管ST包括连接至电源开关M的漏极的漏极、用于接收门信号VG的栅极和接地的源极。感测晶体管ST感测流到电源开关M的电流。

电源开关M闭合，电感器电流IL流经LED串3和电源开关M。与流到电源开关M的电流(以下成为漏电流Ids)相比具有预定比率的感测电流Is流到感测晶体管(SFET)。由二极管电桥12整流的电源根据电源开关M的开关操作被供应至LED串。当电源开关M闭合时，产生流到电感器L的电感器电流IL，电感器电流IL被供应至LED串3，从而使LED串发光。

控制设备2感测电源开关M的输入端处、即电源开关M的漏极处的电压(以下成为漏电压Vd)，以产生跟随漏电压Vd的波形的基准信号SREF，并且使用补偿基准信号CREF和感测电流Is来控制电源开关M的开关操作。在这种情况下，控制设备2检测间隔(以下称为阻断间隔)，在该阻断间隔中，漏电压Vd接近0电压，从而在漏电压Vd变成0电压时检测过零时间。阻断间隔相当于过零时间。控制设备2将基准信号SREF维持在大于阻断间隔时0伏的恒定电压，以产生补偿基准信号CREF。电源开关M在阻断间隔期间维持闭合状态。

控制设备2包括基准信号发生器210和PWM控制器220。

基准信号发生器210感测电源开关M的漏电压Vd，并产生跟随所感测的漏电压Vd的基准信号SREF。基准信号发生器210检测在漏电压Vd过零时的时间，并产生以检测到的时间之间的间隙作为周期的基准信号SREF。当漏电压Vd受到二极管电桥的噪声的影响时，漏电压Vd产生噪声，并且因为该噪声而难以检测到当漏电压Vd在阻断间隔中过零时的时间。于是，基准信号SREF不跟随漏电压Vd。

当基准信号SREF不跟随漏电压Vd时，全波整流电压与电感器电流之间的相位差被增加以减低功率因数。当全波整流电压和电感器电流之间的相位差变小时功率因数提高，而当基准信号SREF的周期变化时，电感器电流的周期也变化。漏电压Vd具有与全波整流电压相同的相位和周期，并且当基准信号SREF不跟随漏电压Vd时，全波整流电压和电感器电流之间的相位差增加。结果，转换器1的功率因数恶化。为了防止该问题，产生不受到噪声影响并且跟随漏电压Vd的基准信号SREF。

参照图3，现在将详细地描述根据本发明示例性实施例的基准信号发生器210的操作。

图3示出了根据本发明的示例性实施方式的全波整流电压、漏电压、检测电压、过零检测信号、基准时钟信号和基准信号。图3中所示的全波整流电压、漏电压和检测电压示出为在没有噪声产生时的波形。

如图3所示，当电源开关M断开时，漏电压Vd跟随全波整流电压Vrec。当电源开关M闭合时，漏电压Vd变成0伏。

基准信号发生器210包括电压检测器211、过零检测器212、基准时钟信号发生器213、数字正弦波发生器214、数模转换器(DAC)215和补偿器216。

电压检测器211接收漏电压Vd，并产生对应于漏电压Vd的检测电压VDT。当感测到的漏电压Vd大于预定钳位电压时，电压检测器211将该钳位电压作为检测电压VDT输出。因此，产生图3所示的检测电压VDT。电压检测器211包括根据漏电压Vd产生电流的电压电流转换装置，并且产生作为检测电压VDT的、与由电压电流转换装置产生的检测电流对应的电压。电压电流转换装置在漏电压Vd增加时使电流增加，并且在漏电压Vd变成大于钳位电压时产生恒定电流。详细地说，使用增强型金属氧化物半导体场效应晶体管、结栅场效应晶体管(JFET)、耗尽型金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极结型晶体管(BJT)中的一种来实现。上面提到的晶体管产生在线性区域内根据漏电压Vd增加的电流，并且产生在饱和区域内不管漏电压Vd如何都恒定的电流。在本发明的示例性实施方式中，使用JFET用于电压电流转换装置。

图4示出了根据本发明示例性实施方式的电压检测器211。JFET 231的电流代表与漏电压Vd对应的检测电流。

电压检测器211包括JFET 231、电阻器R1和电阻器R2。JFET 231的栅源电压大于JFET的阈值电压，并且JFET 231的漏极处的电压对应于漏电压Vd。因此，当JFET 231在线性区域操作时，JFET 231的电流与漏电压Vd成比例地增加，而且当漏电压Vd增加并且JFET 231在饱和区域中操作时，JFET 231的电流维持在恒定值，而不管漏电压Vd如何。当JFET 231的电流流到电阻器R2时，产生检测电压VDT。

过零检测器212通过利用检测电压来感测其中漏电压Vd接近零电压的阻断期间，并且产生用于表示阻断期间的过零检测信号ZCD。由于在电源开关闭合时漏电压Vd为0伏，因此在电源开关断开时产生检测电压。即过零检测器212在电源开关断开时比较检测电压和阈值电压。上面提到的阻断期间代表这样的期间，该期间是从电源开关断开时检测电压变成小于预定阈值电压时的时间到检测电压达到阈值电压的时间。过零检测器产生过零检测信号ZCD，该过零检测信号在检测电压大于阈值电压时具有高电平，并在阻断期间具有低电平。在本发明的示例性实施方式中已经确定，漏电压Vd在阻断期间经过0伏一次。

图5示出了根据漏电压Vd的噪声而在检测电压中产生的噪声对过零检测信号ZCD的影响。

在图5中，实线表示在漏电压Vd没有噪声时的漏电压Vd、检测电压和过零检测信号，且虚线表示在漏电压Vd具有噪声时的漏电压Vd、检测电压和过零检测信号。如图5所示，假设在期间P1和P2过程中已经在漏电压Vd中出现噪声。

当没有噪声时，在时间T1，检测电压减小为阈值电压，并且过零检测信号ZCD1降低到低电平。在时间T2，检测电压上升至阈值电压，并且过零检测信号ZCD2上升至高电平。

在期间P1中的期间P11过程中，由噪声导致的漏电压Vd使JFET 231在饱和区域中操作。由虚线所示的检测电压VDT’在期间P11内得以维持，并且检测电压VDT’在时间T3减小到小于阈值电压Vth。即，在时间T3，过零检测信号ZCD2降到低电平。

当检测电压VDT’在时间T4由于噪声而变成大于阈值电压Vth时，过零检测信号ZCD2上升到高电平。当检测电压在时间T5减小到小于阈值电压Vth时，过零检测信号ZCD2降到低电平。

当检测电压VDT在时间T2上升到阈值电压Vth时，过零检测信号ZCD2上升到高电平。

因而，当由于噪声而产生过零检测信号ZCD2时，不能精确地预测漏电压过零时间。给出的图5描述了当过零检测器212因为实际噪声而没能感测出小于阈值电压Vth的检测电压时由噪声产生的影响，过零检测信号ZCD的周期可以大于漏电压Vd的两倍。

基准时钟信号发生器213接收预定的时钟信号CLK1和过零检测信号ZCD，并产生基准时钟信号RCLK，该基准时钟信号用于产生与漏电压Vd同步的同步基准信号SREF。在这种情况下，基准信号SREF跟随与漏电压Vd的波形同步的全波整流正弦波。可以由振荡器222提供预定的时钟信号CLK1。基准时钟信号发生器213通过利用过零检测信号ZCD来估计连续过零时间，并将所估计的过零时间之间的间隔设为基准信号SREF的一个周期，且通过将时钟信号CLK1分割而产生基准时钟信号RCLK，该基准时钟信号包括对于所述周期来说上升和下降预定次数的边沿。这里，漏电压Vd在过零时间过零。可以将来自阻塞期间中的随机时间估计为过滤时间。两个估计的连续过零时间之间的期间对应于漏电压Vd的一个周期，并且是基准信号SREF的一个周期，该周期在第二次过零时间后从两个过零时间之中产生。

基准次数被固定为恒定的。基准次数由使基准信号SREF产生跟随漏电压Vd的波形所需的基准信号SREF的上升和下降的次数来确定。在本发明的示例性实施方式中，基准信号SREF被控制成逐渐上升预定期间，并且被控制成逐渐下降预定期间。在这种情况下，上升次数和下降次数的总和被固定为恒定的，并且上升次数和下降次数的总和为基准次数。

基准时钟信号发生器213在连续的过零时间之中在第二次过零时间T16之后将两个估计的连续的过零时间之间的期间(图3中的T11-T16)设为基准信号SREF的一个周期。基准时钟信号发生器213在第三次过零时间T16之后将第二次过零时间T15和第三次过零时间T16之间的期间设为基准信号SREF的一个周期。连续周期的漏电压Vd非常类似。因此，通过利用根据前一周期的漏电压Vd确定为估计的连续过零时间的周期使基准信号SREF对应于电流周期的漏电压Vd时，可以忽略误差。

通过重复上述操作来估计跟随漏电压Vd的基准信号SREF的周期，并且产生基准时钟信号RCLK。

数字正弦波发生器214接收过零检测信号ZCD和基准时钟信号RCLK，并利用这两个信号产生数字信号DS，该数字信号用于产生与漏电压Vd同步的全波整流正弦波。该数字信号DS具有n比特数字值，并且其具有对于估计的基准信号SREF的一个周期来说具有与基准次数相同数量的n比特数字值。数字正弦波发生器214通过利用过零检测信号ZCD感测基准信号SREF的一个周期的开始和结束，并将n比特数字信号DS传送至与基准时钟信号RCLK同步的DAC 215。

在与估计的基准信号SREF的一个周期的一半对应的周期中，数字信号DS增加，而对于根据基准次数进行控制的另外半个周期来说，该数字信号减小。例如，当基准次数给定为24时，数字信号DS增加，并且基准信号SREF从时间T12(此时，在连续的过零时间之中在第一次过零时间(图3中的T11)之后基准时钟信号RCLK的第一边缘出现)到时间T13(此时第12个边沿出现)连续地增加。边沿包括上升时间和下降时间。数字值的增量被设置为适当的值，以产生全波整流正弦波。

数字信号DS减小，并且基准信号SREF从时间T14(此时基准时钟信号RCLK的第13个边沿出现)到时间T15(此时第24个边沿出现)连续减小。数字信号DS的减量被设置为适当的值，从而产生全波整流正弦波。

如图3所示，其与基准时钟信号RCLK的边沿时间同步，并且基准信号SREF上升或下降为全波整流正弦波。

已经将数字值描述为在基准时钟信号RCLK的边沿时间传送至DAC 215，但本发明不限于此。该数字值可以在基准时钟信号RCLK的上升时间和下降时间中的一个时间传送至DAC 215。因此，与数字值在基准时钟信号RCLK的边沿时间传送至DAC 215的情况相比，基准时钟信号RCLK的频率翻倍。

DAC 215将输入的数字信号DS实时地转换成模拟电压信号并将该模拟电压信号输出。由DAC 215输出的电压信号变成基准信号SREF。基准信号SREF类似于全波整流正弦波。

补偿器216接收基准信号SREF和过零检测信号ZCD，以产生在阻断期间具有高电平的补偿基准信号CREF。

图6示出了根据本发明示例性实施方式的补偿器216。

如图6所示，补偿器216包括逻辑运算器232和反相器233。

反相器233将过零检测信号ZCD反相并将反相的过零检测信号/ZCD输出至逻辑运算器232，逻辑运算器232在反相的过零检测信号/ZCD为高电平时输出高电平的补偿基准信号CREF，而不管基准信号SREF如何。在这种情况下，高电平基本上大于感测电压。当反相的过零检测信号/ZCD为低电平时，逻辑运算器232输出基准信号SREF。

PWM控制器220控制PWM比较器221、振荡器222、SR锁存器223和门驱动器224。

PWM比较器221包括用于接收感测电压Vsence的非反相端子(+)和用于接收补偿基准信号CREF的反相端子(-)。当输入到非反相端子(+)的信号大于输入到反相端子(-)的信号时，PWM比较器221输出高电平比较信号COM，在其他情况下其输出低电平比较信号COM。振荡器222产生时钟信号CLK，用于确定电源开关M的开关频率。

SR锁存器223根据比较信号COM和时钟信号CLK产生门驱动器控制信号VGC。SR锁存器223包括用于接收时钟信号CLK的设置端子S、用于接收比较信号COM的复位端子R以及输出端子Q。SR锁存器223在时钟信号上升时产生并维持高电平的门驱动器控制信号VGC，而在比较信号COM上升时其产生低电平门驱动器控制信号。

门驱动器224根据门驱动器控制信号VGC而产生用于控制电源开端的开关操作的门信号VG。电源开关在门信号VG为高电平时闭合，并在门信号VG为低电平时断开。门驱动器224根据高电平门驱动器控制信号VGC而产生高电平门信号VG，并根据低电平门驱动器控制信号VGC而产生低电平门信号VG。

图7示出了根据本发明示例性实施方式的在开关操作受到补偿基准信号CREF控制时的补偿基准信号CREF和漏电压Vd。

如图7所示，补偿基准信号CREF在反相过零检测信号/ZCD为高电平时在期间P11、P12和P13中具有高电平，并在反相过零检测信号/ZCD为低电平时在期间P21、P22中对应于基准信号SREF。

当具有预定的漏电流Ids比率的感测电流Is流到电阻器R时产生感测电压Vsence。当感测电压Vsense达到补偿基准信号CREF时，PWM比较器221产生高电平比较信号，并且该高电平比较信号被输入至复位端子R。于是，门驱动器控制信号变成低电平，门信号变成低电平，因而电源开关M断开。当时钟信号CLK上升时，门驱动器控制信号变成高电平以使电源开关M闭合。

由于补偿基准信号CREF为高电平，并且该高电平在阻断期间P11、P12和P13内被设成大于感测电压，因此不会出现比较信号COM上升的时间。SR锁存器223在阻断期间过程中维持高电平的门驱动器控制信号。因此，电源开关M在阻断期间维持闭合。

如图7所示，漏电压Vd在阻断期间P11-P13内具有零电压。

因此，当电源开关M在阻断期间内闭合时，漏电压Vd维持在零电压，因此基准信号SREF的周期由于漏电压Vd的噪声而变成与漏电压Vd不同的情况发生。

参照图8和图9，现在将描述根据本发明的另一个示例性实施方式的控制设备。在上述示例性实施方式中利用过零检测信号ZCD和基准信号SREF产生补偿基准信号。在本发明的另一个示例性实施方式中，基准信号通过控制数字信号DS’而在阻断期间内维持在恒定值，该数字信号DS’在阻断期间内通过基准时钟信号PCLK而增加至具有恒定值。图8示出了根据本发明另一个示例性实施方式的基准信号发生器。所描述的示例性实施方式可适合于该控制设备和转换器。图9示出了根据本发明的另一个示例性实施方式的基准信号SREF’。

如图8所示，基准信号发生器250包括电压检测器251、过零检测器252、基准时钟信号发生器251、数字正弦波发生器254和DAC 255。电压检测器251、基准时钟信号发生器253和DAC 255分别对应于上述示例性实施方式的电压检测器211、基准时钟信号发生器213和DAC 215，因而将不再描述。根据本发明的当前示例性实施方式的数字正弦波发生器214与之前实施方式的不同，当前实施方式中不包括补偿器。

数字正弦波发生器254接收过零检测信号ZCD和基准时钟信号RCLK，并利用这两个信号产生数字信号DS’，该数字信号DS’用于产生与漏电压Vd同步的全波整流正弦波。在这种情况下，数字正弦波发生器254产生n比特数字信号DS’，该n比特数字信号DS’用于根据过零检测信号ZCD鉴别阻断期间，并在该期间内具有相同值。详细地说，以与已描述的示例性实施方式类似的方式，数字正弦波发生器254产生数字信号DS’，该数字信号DS’在估计的基准信号SREF’的半个周期内增加，而在另外半个周期内减小。在这种情况下，该数字正弦波发生器254产生在阻断期间不增加和减小而是具有恒定值的数字信号DS’。

例如，当基准次数为20时，如图9所示，时间T1(此时在基准信号SREF’的一个周期内产生基准时钟信号RCLK的第一个边沿)属于阻断期间P31，并且数字信号DS’恒定，且基准线信号SREF’也得以维持。数字信号DS’从时间T2(此时产生第二个边沿)到时间T3(此时产生第10个边沿)增加，然后基准信号SREF’顺序地减小。数字信号DS’从时间T4(此时产生第11个边沿)到时间T5(此时产生第19个边沿)减小，并且基准信号SREF’顺序减小。由于产生第20个边沿的时间T6属于阻断期间P32，因此数字信号DS’被维持成与第19个边沿产生的时间对应，基准信号SREF’也得以维持。数字信号DS’在边沿时间的增量或减量设成适合于产生全波整流正弦波的值。

当基准信号SREF’在阻断期间维持在预定电平时，感测电压在阻断期间具有比基准信号SREF’较小的值，并且电源开关在阻断期间闭合。因此，漏电压Vd维持在0伏。

因此，本发明通过产生与漏电压Vd同步的基准信号来控制电源开关的开关操作。在这种情况下，本发明通过在阻断期间增加基准信号并将该基准信号维持在高电平，而维持电源开关处于闭合状态，从而防止该基准信号受到漏电压Vd中产生的噪声的影响。

尽管已经针对目前被认为使可行示例性实施方式描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同结构。

Claims (19)

1.一种用于控制电源开关的开关操作的控制设备，该控制设备包括：

基准信号发生器，该基准信号发生器用于在所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间，通过利用检测到的过零时间产生与所述电源开关的输入端的电压同步的基准信号，并且在与所述过零时间对应的阻断期间内用比零电压大的第一电压补偿产生的基准信号；以及

PWM控制器，该PWM控制器通过比较与流到所述电源开关的电流对应的感测电流和被补偿的基准信号来控制和切换所述电源开关的开关操作。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述基准信号发生器包括：

电压检测器，该电压检测器用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；

过零检测器，该过零检测器用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并且产生通过该阻断期间发生变化的过零检测信号；

基准时钟信号发生器，该基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，以便将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；

数字正弦波发生器，该数字正弦波发生器通过利用基准时钟信号和过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序增加和减小；

数模转换器，该数模转换器用于通过将所述数字信号转换成模拟信号而产生所述基准信号；以及

补偿器，该补偿器通过利用所述过零检测信号和所述基准信号而在所述阻断期间将所述基准信号维持在第一电压。

3.根据权利要求2所述的控制设备，其中，所述电压检测器包括：

电压电流转换装置，该电压电流转换装置用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电流；以及

电阻器，所述检测电流流到该电阻器，并且

由该电阻器产生所述检测电压。

4.根据权利要求2所述的控制设备，其中：

所述过零检测信号在从所述电源开关断开时产生的所述检测电压变成小于所述阈值电压时的时间到所述检测电压大于所述阈值电压的时间的第一期间具有第一电平，而在除了所述第一期间的期间内具有与所述第一电平不同的第二电平，其中所述第一期间是所述阻断期间。

5.根据权利要求2所述的控制设备，其中：

所述基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号估计连续过零时间，将所估计的过零时间之间的间隙设为所述基准信号的周期，并且通过分割所述时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号包括在所述基准信号的一个周期中上升和下降预定基准次数的边沿。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其中：

所述估计的过零时间为所述阻断期间的随机时间，并且所述基准次数被设成将所述基准信号生成跟随所述电源开关的输入端的电压的波形。

7.根据权利要求5所述的控制设备，其中：

所述数字正弦波发生器从在所述基准信号的一个周期内出现所述基准时钟信号的第1个边沿的时间到出现与所述基准次数的一半对应的所述基准时钟信号的第n个边沿的时间使所述数字信号增加，并且所述数字正弦波发生器从产生第n+1个边沿的时间到出现对应于所述基准次数的所述基准时钟信号的边沿的时间使所述数字信号减小。

8.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述基准信号发生器包括：

电压检测器，该电压检测器用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；

过零检测器，该过零检测器用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；

基准时钟信号发生器，该基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号来产生基准时钟信号，该基准时钟信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；

数字正弦波发生器，该数字正弦波发生器通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；以及

数模转换器，该数模转换器通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号；

其中在所述阻断期间内维持所述数字信号。

9.根据权利要求8所述的控制设备，其中，所述电压检测器包括：

电压电流转换装置，该电压电流转换装置产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电流；以及

电阻器，所述检测电流流到该电阻器，并且

由该电阻器产生所述检测电压。

10.根据权利要求8所述的控制设备，其中：

所述过零检测信号在从所述电源开关断开时产生的所述检测电压变成小于所述阈值电压时的时间到所述检测电压大于所述阈值电压的时间的第一期间具有第一电平，且在除了所述第一期间的期间内具有与所述第一电平不同的第二电平，其中所述第一期间是所述阻断期间。

11.根据权利要求8所述的控制设备，其中：

所述基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号来估计连续过零时间，将所估计的过零时间之间的间隙设为所述基准信号的周期，并且通过分割所述时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号包括在所述基准信号的一个周期中上升和下降预定基准次数的边沿。

12.根据权利要求11所述的控制设备，其中：

所述估计的过零时间为所述阻断期间的随机时间，并且所述基准次数被设成将所述基准信号生成跟随所述电源开关的输入端的电压的波形。

13.一种电源开关的开关控制方法，该方法包括：

当所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间；

通过利用检测到的过零时间产生基准信号，该基准信号与所述电源开关的输入端的电压同步；

在与所述过零时间对应的阻断期间内利用比所述零电压大的第一电压补偿所产生的基准信号。

14.根据权利要求13所述的开关控制方法，该方法还包括：

通过比较与流到所述电源开关的电流对应的感测电流和被补偿的基准信号来控制所述电源开关的开关操作。

15.根据权利要求13所述的开关控制方法，其中，基准信号的产生包括：

产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；

比较该检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并且产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；

通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，以便将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；

通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序增加和减小；以及

通过将所述数字信号转换成模拟信号产生所述基准信号。

16.根据权利要求15所述的开关控制方法，其中：

在所述阻断期间内维持所述数字信号。

17.一种LED发光设备，其包括：

包括多个LED的LED串；

转换器，该转换器根据电源开关的开关操作将电流供应至所述LED串；以及

控制设备，该控制设备在所述电源开关的输入端的电压变成零电压时检测过零时间，通过利用检测到的过零时间产生与所述电源开关的输入端的电压同步的基准信号，在与所述过零时间对应的阻断期间内利用比所述零电压大的第一电压补偿所产生的基准信号，并且通过比较与流到所述电源开关的电流对应的感测电流和所补偿的基准信号来控制和切换所述电源开关的开关操作。

18.根据权利要求17所述的LED发光设备，其中：

所述控制设备包括用于产生和补偿所述基准信号的基准信号发生器，并且

所述基准信号发生器包括：

电压检测器，该电压检测器用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；

过零检测器，该过零检测器用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；

基准时钟信号发生器，该基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；

数字正弦波发生器，该数字正弦波发生器通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；

数模转换器，该数模转换器通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号；以及

补偿器，该补偿器通过利用所述过零检测信号和所述基准信号在所述阻断期间将所述基准信号维持在第一电压。

19.根据权利要求17所述的LED发光设备，其中：

所述控制设备包括用于产生和补偿所述基准信号的基准信号发生器，并且

所述基准信号发生器包括：

电压检测器，该电压检测器用于产生与所述电源开关的输入端的电压对应的检测电压；

过零检测器，该过零检测器用于比较所述检测电压和用于检测所述阻断期间的预定阈值电压，根据比较结果检测所述阻断期间，并产生通过所述阻断期间发生变化的过零检测信号；

基准时钟信号发生器，该基准时钟信号发生器通过利用所述过零检测信号和预定时钟信号产生基准时钟信号，该基准时钟信号用于将所述基准信号控制成与所述电源开关的输入端的电压同步；

数字正弦波发生器，该数字正弦波发生器通过利用所述基准时钟信号和所述过零检测信号产生数字信号，该数字信号在所述基准信号的一个周期内根据所述基准时钟信号顺序地增加和减小；以及

数模转换器，该数模转换器通过将所述数字信号转换成模拟信号来产生所述基准信号，

其中所述数字信号在所述阻断期间被维持在所述第一电压。

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