CN105050232B - 用于功率转换器中的调光器边沿探测的采样 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制功率转换器的控制器和方法，包括：一个采样单元，被耦合为通过对一个代表所述功率转换器的一个输入电压的输入检测信号进行采样来生成第一、第二和第三样本。当所述第一样本与所述第二样本之间的第一差超过第一阈值时使一个使能信号有效。当所述使能信号有效且所述第一样本与所述第三样本之间的第二差超过第二阈值时使一个边沿信号有效。一个驱动电路被耦合为响应于所述边沿信号输出一个驱动信号。所述驱动信号用于控制被耦合为调节所述功率转换器的输出的一个开关。

Description

用于功率转换器中的调光器边沿探测的采样
技术领域
本发明总体上涉及功率转换器(power converter)，并且更具体地，涉及和调光器电路一起使用的功率转换器。
背景技术
住宅和商业照明应用常常包括三端双向可控硅调光器。三端双向可控硅调光器电路通常断开ac输入电压的一部分以限制供应给白炽灯的电压和电流的量。这被称为相位调光，因为用以度为单位测量的ac输入电压的周期的一部分指定三端双向可控硅调光器电路的位置和所得到的缺失电压的量通常是便利的。一般而言，ac输入电压是正弦波形，并且ac输入电压的周期被称为全线循环(l ine cycle)。这样，ac输入电压的周期的一半被称为半线循环。一个完整的周期具有360度，一个半线循环具有180度。通常，相角是对三端双向可控硅调光器电路断开每个半线循环多少度(相对于零度参考)的测量。这样，三端双向可控硅调光器电路在一个半线循环中去除ac输入电压的一半对应于90度的相角。在另一个实施例中，在一个半线循环中去除ac输入电压的四分之一可对应于45度的相角。另一方面，传导角是对每个半线循环的多少度(相对于零度参考)三端双向可控硅调光器电路未断开ac输入电压的一部分的测量。或换句话说，传导角是对其中三端双向可控硅调光器电路在传导的每个半线循环多少度的测量。在一个实施例中，在一个半线循环中去除ac输入电压的四分之一对应于45度的相角但对应于135度的传导角。
虽然相角调光对直接接收变化的ac输入电压的白炽灯很有效，但是对于发光二极管(LED)灯它通常会导致问题。LED灯常常需要一个受控功率转换器以从ac电力线提供经调节的电流和电压。大多数LED和LED模块最好由一个受控功率转换器可从ac电力线提供的经调节的电流驱动。三端双向可控硅调光器电路通常对常规的受控功率转换器控制器不是很有效，并且因此可能导致具有大传导角的LED灯的闪烁或闪变以及小传导角下的LED灯的闪光。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：
一个边沿探测电路，包括：
一个采样单元，被耦合为通过对一个代表所述功率转换器的一个输入电压的一个输入检测信号进行采样生成第一样本、第二样本和第三样本，所述第一样本在所述第二样本之前生成且所述第二样本在所述第三样本之前生成；
一个最初边沿校验模块，被耦合为接收所述第一样本和所述第二样本，其中所述最初边沿校验模块包括一个比较器，所述比较器被耦合为当所述第一样本与所述第二样本之间的第一差超过第一阈值时使一个使能信号有效；以及
一个确认校验模块，被耦合为比较所述第三样本与所述第一样本，并且被耦合为从所述比较器接收所述使能信号，其中当所述使能信号有效且所述第一样本与所述第三样本之间的第二差超过第二阈值时，所述确认校验模块输出一个边沿信号；以及
一个驱动电路，被耦合为响应于所述边沿信号输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的一个开关。
根据本发明的第二方面，提供一种运行功率转换器的控制器的方法，所述方法包括：
生成一个代表所述功率转换器的一个输入电压的一个输入检测信号的一个最初的样本；
在生成所述最初的样本之后生成所述输入检测信号的下一个样本；
当所述最初的样本与所述下一个样本之间的第一差超过第一阈值时使一个使能信号有效；
在生成所述下一个样本之后生成所述输入检测信号的一个最近的样本；
当所述使能信号有效且所述最近的样本与所述最初的样本之间的第二差超过第二阈值时，生成一个边沿确认信号，其中被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的一个开关响应于所述边沿确认信号。
根据本发明的第三方面，提供一种开关模式功率转换器，所述开关模式功率转换器包括：
一个开关；
一个能量传递元件，被耦合至所述开关，且被耦合为接收一个输入检测信号；以及
一个控制器，被耦合至所述开关以响应于一个调光信号调节所述开关模式功率转换器的一个输出，其中所述控制器包括：
一个边沿探测电路，包括：
一个采样单元，被耦合为对一个代表所述调光信号的输入检测信号进行采样，其中所述采样单元包括第一采样输出、第二采样输出和最后的采样输出；
一个最初边沿校验模块，被耦合至所述第一采样输出和所述第二采样输出，且被耦合为响应于在第一时间从所述第一采样输出接收下一个样本和从所述第二采样输出接收一个最初的样本而使一个使能信号有效，其中在通过对所述输入检测信号进行采样生成所述最初的样本之后，通过对所述输入检测信号进行采样生成所述下一个样本；以及
一个确认校验模块，被耦合至所述第一和第三采样输出，且被耦合为在所述第一时间之后的第二时间接收来自所述第一采样输出的一个最近的样本和来自所述最后的采样输出的所述最初的样本，所述确认校验模块被耦合为当所述使能信号有效且所述最近的样本与所述最初的样本之间的差超过一个阈值时输出一个边沿信号；以及
一个驱动电路，被耦合为响应于所述边沿信号输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制所述开关。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施方案，其中在所有多个视图中相同的参考数字指示相同的部分，除非另有指定。
图1是示出了根据本发明的一实施例的利用控制器的带有调光器电路的一示例功率转换器的功能方块图。
图2是示出了根据本发明的一实施例的图1的ac输入电压、调光器电路的输出电压以及整流器电路的输出的示例波形的图。
图3是示出了根据本发明的一实施例的图1的功率转换器的经整流的输入、系统时钟以及经整流的输入的多个样本的示例波形的图。
图4是示出了根据本发明的一实施例的用于确定输入波形的一个边沿的一示例方法的流程图。
图5是根据本发明的一实施例的图1的控制器的边沿探测电路的功能方块图。
在附图的所有若干视图中，对应的参考字符指示对应的部件。技术人员应理解，图中的元件是为了简化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本发明多个不同实施方案的理解。此外，为了便于较少受妨碍地观察本发明这些不同实施方案，在商业可行的实施方案中有用或必要的常见但是众所周知的元件通常未被示出。
具体实施方式
在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本发明无需采用这些具体细节。在其他情况下，为了避免使本发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
在该说明书全文中提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指关于该实施方案或实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在该说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。特定特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件中。此外，应理解，随本文提供的图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图未必按比例绘制。
对于相位调光应用，包括用于发光二极管(LED)的相位调光应用，相位调光器电路通常在每一个半线循环断开ac输入电压的一部分，以限制供应给LED的电压和电流的量。通常，相角是对每个半线循环有多少度调光器电路将输入断开的测量。替代地，调光器电路未断开的ac输入电压的量可被称为传导角。在一个实施例中，可通过可将输入电压与参考阈值作比较的阈值探测测量传导角(或相角)。输入电压在参考阈值之上的时间的量可对应于调光器电路的传导角。替代地，输入电压在该参考之下的时间的量可对应于相角。然而，由于三端双向可控硅在其断开状态下的泄漏电流阻止功率转换器输入电容器两端的电压降至大体上为零，利用阈值探测来测量传导角(或相角)可能是不精确的。
然而，如将示出的，当利用调光器电路时，在电源的输入电压的波形中可以观察到“边沿”。一般而言，对于前沿调光器电路，输入电压大体上为零直到调光器电路传导且输入电压迅速增加且跟随ac输入电压。对于后沿调光器电路，输入电压大体上跟随ac输入电压直到调光器电路不传导且输入电压迅速减小到大体上为零。所述快速增加或减小可称为边沿。
在本发明的一实施例中，可以利用边沿探测电路来确定调光器电路是在传导还是不传导。一旦探测到边沿，则可以测量传导角(或相角)。对于本发明的实施例，边沿探测电路可以在多个时钟周期内对功率转换器的输入采样。边沿探测电路可以比较连续样本(被称为最初的样本和下一个样本)，且如果所述连续样本之间的差大于第一阈值，则一边沿可能存在。一旦最初探测到边沿，则边沿探测电路将输入的该最初的样本与若干时钟循环之后的样本进行比较。如果该最初的样本与若干时钟循环之后的样本之间的差大于第二阈值，则该边沿被确认。
首先参考图1，示出了示例功率转换器100的功能方块图，功率转换器100包括ac输入电压VAC 102、调光器电路104、调光器输出电压VDO 106、整流器108、整流电压VRECT 110、能量传递元件T1 112、能量传递元件T1 112的初级绕组114、能量传递元件T1 112的次级绕组116、开关SP 118、输入返回(input return)117、箝位电路120、整流器D1 122、输入电容器CF 121、输出电容器C1 124、负载126、检测电路128和控制器130。控制器130还包括驱动电路单元132、振荡器134以及边沿探测电路136。边沿探测电路136被示为包括采样单元138、最初边沿校验电路140和确认边沿校验电路142。在一个实施例中，在控制器130中还可包括检测电路128。图1还示出输出电压VO 146、输出电流IO 148、输出量UO 150、反馈信号UFB152、电压检测信号154、开关电流ID 156、电流检测信号158、系统时钟160、边沿信号UEDGE162和驱动信号170。图1中示出的示例开关模式功率转换器100被以回扫配置(flybackconfiguration)耦合，回扫配置仅仅是可以得益于本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例。应理解，开关模式功率转换器的其他已知拓扑和配置也可以得益于本发明的教导。另外，图1中的示例功率转换器是隔离式功率转换器。应理解，非隔离式功率转换器也可以得益于本发明的教导。
功率转换器100从未经调节的输入电压提供输出功率至负载126。在一个实施方案中，输入电压是ac输入电压VAC 102。在另一个实施方案中，输入电压是整流的ac输入电压，例如整流电压VRECT 110。如所示出的，调光器电路104接收ac输入电压VAC 102并且产生调光器输出电压VDO 106。调光器电路104可以用来限制传送到功率转换器100的电压。在一个实施方案中，调光器电路104可以是相位调光电路，例如三端双向可控硅相位调光器。调光器电路104还耦合到整流器108，并且调光器输出电压VDO 106由整流器108接收。
整流器108输出整流电压VRECT 110。在一个实施方案中，整流器108可以是桥式整流器。整流器108还耦合到能量传递元件T1 112。在本发明的一些实施方案中，能量传递元件T1 112可以是耦合电感器(coupled inductor)、变压器或电感器。在图1的实施例中，能量传递元件T1 112包括两个绕组，即初级绕组114和次级绕组116。然而，应理解，能量传递元件T1 112可以具有不止两个绕组。在图1的实施例中，初级绕组114可以被认为是输入绕组，且次级绕组116可被认为是输出绕组。初级绕组114还被耦合到开关SP 118，开关SP 118然后还被耦合到输入返回117。
另外，在图1的实施例中，箝位电路120被示出为被耦合在能量传递元件T1 112的初级绕组114两端。一个输出被提供给负载126，并且可以被提供为经调节的输出电压VO146、经调节的输出电流IO 148或二者的组合。在一个实施方案中，负载126可以是发光二极管(LED)、LED模块或LED阵列。
功率转换器100还包括电路系统以调节被示例为输出量UO 150的输出。一般而言，输出量UO 150是输出电压VO 146、输出电流IO 148或二者的组合。检测电路128被耦合以检测输出量UO 150并提供代表输出量UO 150的反馈信号UFB 152。反馈信号UFB 152可以是电压信号或电流信号。在多个实施例中，检测电路128可以直接地或间接地(经由能量传递元件的附加绕组)检测该输出。控制器130被耦合到检测电路128且从检测电路128接收反馈信号UFB 152。控制器130还包括用于接收电压检测信号154的端子、用于接收电流检测信号158的端子和用于提供驱动信号170至功率开关SP 118的端子。在图1的实施例中，电压检测信号154可代表整流电压VRECT 110。然而，在其他实施例中，电压检测信号154可代表调光器输出电压VDO 106。电压检测信号158可以是电压信号或电流信号。电流检测信号158可代表功率开关SP 118中的开关电流ID 156。电流检测信号158可以是电压信号或电流信号。控制器130接收传达(relay)开关SP 118中的开关电流ID 156的电流检测输入信号158。开关电流ID156可以以多种方式检测，例如像通过分立电阻器两端的电压或当晶体管传导时该晶体管上的电压来检测。
控制器130提供驱动信号170至功率开关SP 118以控制多个开关参数，以控制从功率转换器100的输入到功率转换器100的输出的能量传递。这样的参数的例子可包括功率开关SP 118的开关频率、开关周期、占空比、相应的接通(ON)和断开(OFF)时间，或改变功率开关SP 118的每单位时间的脉冲个数。
如图1的实施例中所示出的，控制器130包括驱动电路132、振荡器134和边沿探测电路136。该驱动电路被耦合为响应于边沿信号UEDGE 162和/或反馈信号UFB 152而输出驱动信号170来控制功率开关SP 116的开关。另外，该驱动电路也可被耦合为响应于电流检测信号158。虽然在图1中示出了单个控制器，但应理解，功率转换器100可利用多个控制器。此外，驱动电路132、振荡器134和边沿探测电路136不需要在单个控制器内。例如，功率转换器100可具有分别耦合到功率转换器100的输入侧和输出侧的初级控制器和次级控制器。
在所示出的实施例中，边沿探测电路136包括采样单元138、最初边沿校验电路140和确认边沿校验电路142。边沿探测电路136被耦合为接收电压检测信号154和系统时钟160并且输出边沿信号UEDGE162。边沿信号UEDGE 162可以提供在由电压检测信号154提供的输入电压中探测到边沿的信息。边沿信号UEDGE 162可以是具有变化长度的逻辑高段和逻辑低段的矩形脉冲波形。在一个实施例中，如果边沿被探测到，则边沿信号UEDGE 162可以是逻辑高，且如果边沿未被探测到，则边沿信号UEDGE 162可以是逻辑低。在另一个实施例中，当边沿被探测到时，边沿信号UEDGE 162可以脉跳(转变到逻辑高值且迅速地转变到逻辑低值)。虽然为清楚起见未示出，但是采样单元138可以被耦合为接收系统时钟160。
采样单元138被耦合为接收电压检测信号154和对其进行采样。此外，采样单元138可以存储电压检测信号的L个样本。如所示出的，电压检测信号154的样本可以被存储在位置P1、P2至PL中。在一个实施例中，采样单元138响应于系统时钟160对电压检测信号154进行采样和存储。
最初边沿校验单元140被耦合为接收存储在采样单元138的位置P1(第一采样端子)和P2(第二采样端子)中的电压检测信号154的样本。在一个实施例中，存储在位置P1和P2中的样本代表输入电压检测信号154的连续样本。换句话说，存储在P2中的第一样本紧接在存储在P1中的第二样本之前被采样。或者，在另一个实施例中，存储在位置P1和P2中的样本可以不必是连续的。如将进一步讨论的，最初边沿校验单元140比较位置P1和P2中的样本，并且输出信号至确认校验单元142。如果位置P1和P2中的样本之间的差足够大，则最初边沿校验单元140输出使能信号至确认校验单元142。
确认校验单元142被耦合为接收存储在采样单元138的P1和PL(第三采样端子)处的样本和最初边沿校验单元140的输出。响应于最初边沿校验单元140的输出，确认校验单元142比较存储在采样单元138的P1和PL处的样本。在一个实施例中，样本P1和PL可以代表最早的样本(PL)和最近的样本(P1)。确认校验单元142响应于最早的样本(PL)和最近的样本(P1)之间的比较输出边沿信号UEDGE 162。如果位置PL和P1中的样本之间的差足够大，则确认边沿校验单元142断言(assert)边沿被探测到。
在运行中，图1的功率转换器100从未调节的输入——例如ac输入电压VAC 102——提供输出功率到负载126。对于LED负载的实施例，当调光器电路104限制传送到功率转换器的电压的量时，所得到的、被传送到LED阵列负载的电流也被限制，并且LED阵列变暗。
调光器电路104产生调光器输出电压VDO 106，该调光器输出电压VDO 106由整流器108接收。整流器108产生整流电压VRECT 110。滤波电容器CF 121滤除来自开关SP 118的高频电流。对于其他应用，滤波电容器CF 121可以足够大，使得大体dc电压被施加到能量传递元件T1 112。然而，对于带有功率因数校正(PFC)的电源，可以利用小的滤波电容器CF 121，以允许施加到能量传递元件T1 112的电压大体上跟随整流电压VRECT 110。这样，可以选择滤波电容器CF 121的值，使得滤波电容器CF 121上的电压在ac输入电压VAC 102的每个半线循环期间达到大体上为零。或者换句话说，滤波电容器CF 121上的电压大体上跟随调光器输出电压VDO 106的正幅度。这样，通过检测滤波电容器CF 121上的电压(或者换句话说，整流电压VRECT 110)，控制器130可以探测调光器电路104何时将ac输入电压VAC 102从功率转换器100断开和重新连接。在另一个实施方案中，通过检测开关电流ID156，控制器130可以探测(近似地)调光器电路104何时将ac输入电压VAC 102从功率转换器100断开和重新连接。
开关功率转换器100利用能量传递元件T1 112以在初级绕组114和次级绕组116之间传递电压。开关SP 118响应于驱动信号170而被断开和闭合。在一个实施例中，开关SP118可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在另一个实施例中，控制器130可以被实现为单片集成电路，或可以以分立电气部件或分立部件与集成部件的组合来实现。控制器130和开关SP 118可以形成被制造为混合集成电路或单片集成电路的集成电路的一部分。
控制器130接收传达整流电压VRECT 110的值的电压检测输入信号154。整流电压VRECT 110可以以多种方式检测，例如像通过电阻分压器检测。边沿探测电路136被耦合为响应于电压检测信号154输出边沿信号UEDGE 162，如果边沿被探测到的话。边沿信号UEDGE 162可以是具有对应于边沿被探测到的逻辑高值和对应于无边沿被探测到的逻辑低值的数字信号或模拟信号。在另一个实施例中，当边沿被探测到时，边沿信号UEDGE 162可以脉跳到逻辑高值。如将进一步讨论的，采样单元138对输入电压检测信号154的L个值进行采样。在一个实施例中，还通过采样单元138存储所述L个值。通过最初边沿校验电路140比较采样单元138中的样本。如果连续的样本之间的差足够大，边沿可能存在，并且最初边沿校验单元140发送一个使能信号至确认校验单元142以确认边沿确实存在。在所示出的实施例中，比较存储在采样单元的位置P1和P2中的样本。如将进一步讨论的，来自最初边沿校验140的使能信号被延迟直到最初存储在位置P2中的样本被存储在位置PL中。一旦确认校验单元142被使能，确认校验单元142就比较最近的样本(P1)与最早的样本(PL)。如果最近的样本与最早的样本之间的差足够大，则边沿被探测到。
图2示出了ac输入电压202、调光器输出电压VDO 206以及整流电压VRECT 210的示例波形。具体地，图2示出了用于前沿三端双向可控硅调光的调光器输出电压VDO 206和所得到的整流电压VRECT 210。
一般而言，ac输入电压VAC 202是正弦波形，其中ac输入电压VAC202的周期被称为全线循环TFL 211。数学上：VAC＝VPsin(2πfLt)，其中VP207是ac输入电压VAC的峰值电压，并且fL是ac输入电压的频率。应理解，全线循环TFL 211是线频率fL的倒数，或者数学上：TFL＝1/fL。如图2中所示，ac输入电压202的全线循环TFL 211被表示为ac输入电压202的每隔一个零交叉之间的时间的长度。另外，半线循环THL 213是线频率的两倍的倒数，或者数学上：如所示的，ac输入电压VAC 202的半线循环THL 213被表示为连续的零交叉之间的时间的长度。
对于图2的实施例，整流电压VRECT 210的每个半线循环THL 213的开始大体上等于零电压，对应于调光器电路104将ac输入电压VAC 202从功率转换器断开时。当调光器电路104将ac输入电压VAC 102重新连接到功率转换器时，整流电压VRECT 210大体上跟随调光器输出电压VDO 206和ac输入电压VAC 202的正幅度。如所示的，调光器输出电压VDO 206急剧地增加(或减小)，以大体上跟随ac输入电压VAC 202。所述急剧增加还被示出在整流电压VRECT210的示例波形中。所述急剧增加可以被称为“边沿”。
接下来参考图3，示出了开关功率转换器100的整流电压VRECT 310以及系统时钟360的示例波形，包括半线循环THL 313、时间t-1 371、t0 372、t1 373、t2 374、t3 375、tn-1376和tn 377，以及样本S(t-1)、S(t-1)、S(t1)、S(t2)、S(t3)、S(tn-1)和S(tn)。应当理解，为了清楚起见，示出了仅一个半线循环THL 313。
图3示出当调光器电路正将ac输入电压VAC 102的一部分从功率转换器100断开时整流电压VRECT 310的一个半线循环THL 313和系统时钟360。在所示的实施例中，边沿的斜率(整流电压VRECT 310的快速增加)被夸大以帮助示出本发明的实施例。系统时钟360被示为具有逻辑高段和逻辑低段的矩形脉冲波形。在所示的实施例中，系统时钟的周期TSYS(在一个实施例中，为前沿之间的时间的量)比一个半线循环THL 313更短。或换句话说，系统时钟360的频率比ac输入电压VAC 102的线频率更快。在一个实施例中，全线循环TFL 311是系统时钟360的系统周期TSYS的4096倍。在另一个实施例中，系统时钟360的频率是线频率的916倍。
在时间t-1371和t0372处，整流电压VRECT 310的值大体上等于零，且被分别表示为样本S(t-1)(即，时间t-1处样本的值)和S(t0)。类似地，在时间t1373处，整流电压VRECT 310的采样值大体上等于零，且被表示为样本S(t1)。在本发明的实施例中，比较连续的样本，且如果所述样本的值之间的差足够大，最初边沿校验单元140可以探测到边沿存在且发送一个信号至确认校验单元142来确认边沿是否存在。对于所示的实施例，样本S(t0)和S(t-1)之间的差以及样本S(t1)和S(t0)之间的差大体上等于零。这样，最初边沿校验单元140不使能确认边沿校验单元142。
在时间t2 374处，整流电压VRECT 310是大体上非零，且采样值被表示为样本S(t2)。如图3中所示，整流电压VRECT 310在时间t3 375、tn-1 376和tn 377处是大体上非零。在这些时间处的采样值分别被表示为S(t3)、S(tn-1)和S(tn)。在一个实施例中，样本S(t2)与样本S(t1)比较。如果样本S(t2)(在第一采样端子P1上输出)与样本S(t1)(在第二采样端子P2上输出)之间的差大于第一阈值，则最初边沿校验单元140指示边沿可能存在且发送一信号至确认校验单元142来确认边沿是否存在。边沿探测电路136等待一给定量的时间(或换句话说，一给定个数的系统时钟360周期)，且继续对整流电压VRECT 310进行采样(示为样本S(t3)、S(tn-1)和S(tn))。在给定量的时间之后，边沿探测电路136(具体地，确认边沿校验单元142)将由第一采样端子P1输出的最近的样本(例如S(tn))和为第三采样端子PL输出的最初的样本(例如S(t1))进行比较。如果最近的样本S(tn)和最初的样本S(t1)之间的差大于第二阈值，确认边沿校验单元142输出边沿信号UEDGE 162且断言边沿被探测到。
图4是示出了根据本发明的一实施例的用于探测输入波形中的边沿的示例过程400的流程图。一些或者所有处理块在过程400中出现的顺序不应被视为限制性的。相反，受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解，一些所述处理块可以以未示出的各种顺序执行，或者甚至可以并行执行。
在处理块405中，在第一时间段比较最初的样本(例如，样本S(t1))和下一个样本(例如，样本S(t2))。在块410中，该过程确定最初增量(即，样本S(t1)和样本S(t2)之间的差)是否大于第一阈值。如果该差不大于第一阈值，则该过程返回到块405，且比较另一个最初的样本和下一个样本。然而，所比较的样本可以是下一组连续样本(对于此特定实施例，即样本S(t2)和S(t3))。
如果该差大于第一阈值，该过程移动至块415，在块415对接下来的X个附加值进行采样。在一个实施例中，个数X可以是被采样和存储的值(例如，5个样本)的总数减去2。对于图1的实施例，X可以是L-2，其中L是通过采样单元138存储的采样值的个数。
在处理块420处，在与处理块405相关联的第一时间段之后的且在对X个附加值进行采样之后的第二时间段，比较最初的样本(例如，样本S(t1))和最近的样本(例如，样本S(tn))。换句话说，比较由采样单元138保持的最早的样本(例如，最初的样本S(t1))和由采样单元138保持的最近的样本。在块425中，该过程确定确认增量(即，样本S(t1)和样本S(tn)之间的差)是否大于第二阈值。如果该差不大于第二阈值，该过程返回到块405，且比较另一个最初的样本和下一个样本。然而，所比较的样本可以是下一组连续样本(对于此特定实施例，即样本S(tn)和S(tn+1))。如果该差大于第二阈值，该过程移动至块430，且边沿信号确认边沿已被探测到。
图5示出示例边沿探测电路536，其包括采样单元538、最初边沿校验单元540、确认边沿校验单元542和延迟单元564。边沿探测电路536还可以可选地包括消隐单元(blankingblock)566。采样单元538包括M比特模拟-数字转换器(ADC)565以及包括寄存器P1 577、P2576和PL 573的级联移位寄存器539。
在一个实施例中，输入电压检测信号554可以是电压信号或电流信号。ADC 565被耦合为接收输入电压检测信号554且将输入电压检测信号554转换为M比特数字信号。寄存器P1 577被耦合为从ADC 565接收数字输入电压检测信号554。对于图5的实施例，级联移位寄存器539被示例为L长度的移位寄存器。这样，级联移位寄存器539包括L个寄存器(被示出为P1 577、P2 576和PL 573)。在一个实施例中，L是整数5。(前面的)寄存器P1 577的输出被耦合为在寄存器P2 576的输入处被接收，等等。如所示出的，寄存器是M比特寄存器。级联移位寄存器538被耦合为采样和保持输入电压检测信号554的L个样本。每个个体寄存器还被耦合为在其时钟输入处接收系统时钟560。如所示出的，每个个体寄存器P1 577、P2 576和PL 573响应于系统时钟560而更新。应理解，存储在P1 577中的样本在每个系统时钟朝向(后面的)寄存器PL 573沿寄存器下移。虽然示出了L个寄存器，但应当理解，可以利用两个寄存器来采样和存储输入电压检测信号554。当利用两个寄存器时，两个寄存器可以响应于系统时钟560被更新，直到样本之间的差大于第一阈值。然后最早的采样值可以被存储在一个寄存器中，而另一个寄存器在给定量的时间内被更新，然后可以比较存储在另一个寄存器上的最新值和最早的采样值来确定边沿是否已被探测到。
比较器540被耦合为接收存储在寄存器P1 577和寄存器P2 576中的样本。比较器540的输出被耦合为由延迟单元564接收。如所示出的，比较器542被耦合为在使能EN输入处接收延迟单元564的输出，并且还被耦合为接收存储在寄存器P1 577和寄存器PL 573中的样本。比较器542的输出是边沿信号UEDGE 562。此外，消隐单元566被耦合为接收比较器542的输出。消隐单元566的输出在比较器540的使能输入处被接受。
在运行中，寄存器P1 577、P2 576和PL 573采样和存储输入电压检测信号554的L个样本。存储在寄存器P1 577中的样本可以是输入电压检测信号554的最近的样本，而存储在寄存器PL 573中的样本是输入电压检测信号554的最早的样本。比较器540被耦合为比较存储在寄存器P1 577和寄存器P2 576中的样本。如果在第一时间处存储在寄存器P1 577和寄存器P2 576中的样本之间的差大于第一阈值，则比较器540输出一个信号以使能比较器542以比较存储在寄存器P1 577和寄存器PL 573中的样本。然而，延迟单元564将比较器540的输出延迟或延伸L-2个系统时钟560循环。这样，起初存储在寄存器P2 576中的样本现在被存储在寄存器PL 573中，并且存储在寄存器P1 577中的样本将被存储在寄存器PL-1(未示出)中。一旦被使能，比较器542比较在第二时间处存储在寄存器P1 577和寄存器PL 573中的样本。应当理解，在第二时间段期间，在第一时间段存储在寄存器P2 576中的样本(例如最初的样本S(t1))现在将被存储在寄存器PL 573中。如果存储在寄存器P1 577和寄存器PL 573(在第二时间段)中的样本之间的差大于第二阈值，则边沿信号UEDGE 562断言边沿已被探测到。在一个实施例中，当边沿被探测到时，边沿信号UEDGE 562转变到逻辑高值。消隐单元566一般输出逻辑高值来使能比较器540。然而，当边沿被探测到且比较器542的输出是逻辑高时，消隐单元566在一个固定时间段内输出逻辑低值以禁止比较器540比较其输入。禁止该比较器会防止边沿探测电路536响应于其刚刚探测到的同一边沿重复使边沿信号UEDGE 562有效。
对本发明的所示出的实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并不旨在是穷举性的或是对所公开的确切形式进行限制。尽管出于例示目的在本文中描述了本发明的特定实施方案和实施例，但是在不偏离本发明的较宽泛的精神和范围的前提下，多种等同改型是可能的。实际上，应理解，特定的示例电压、电流、频率、功率范围值、时间等被提供是出于解释目的，且根据本发明的教导，在其它实施方案和实施例中也可以使用其他值。

Claims (20)

1.一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：
一个驱动电路，被耦合为响应于一个边沿信号输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的一个开关；以及
一个边沿探测电路，所述边沿探测电路包括：
一个采样单元，被耦合为通过对一个代表所述功率转换器的一个输入电压的一个输入检测信号进行采样生成第一样本、第二样本和第三样本，所述第一样本在所述第二样本之前生成且所述第二样本在所述第三样本之前生成，
一个最初边沿校验模块，被耦合为接收所述第一样本和所述第二样本，其中所述最初边沿校验模块包括一个比较器，所述比较器被耦合为当所述第一样本与所述第二样本之间的第一差超过第一阈值时使一个使能信号有效，以及
一个确认校验模块，被耦合为比较所述第三样本与所述第一样本，并且被耦合为从所述比较器接收所述使能信号，其中当所述使能信号有效且所述第一样本与所述第三样本之间的第二差超过第二阈值时，所述确认校验模块输出所述边沿信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第一样本紧接在所述第二样本之前被采样。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述采样单元被配置为在所述第二样本与所述第三样本之间生成附加样本。
4.根据权利要求3所述的控制器，还包括一个延迟电路，所述延迟电路被耦合在所述最初边沿校验模块与所述确认校验模块之间，其中所述延迟电路被耦合为在所述采样单元生成所述第三样本和所述附加样本时保持所述使能信号有效。
5.根据权利要求3所述的控制器，其中所述采样单元被配置为存储所述输入检测信号的L个样本，L等于所述第一样本、第二样本、第三样本和附加样本的总数。
6.根据权利要求1所述的控制器，还包括一个消隐单元，所述消隐单元被耦合在所述最初边沿校验模块与所述确认校验模块之间，所述消隐单元被配置为在所述确认校验模块使所述边沿信号有效之后的一个固定时间段内禁止所述最初边沿校验模块比较所述第一样本和所述第二样本。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述采样单元包括第一采样端子、第二采样端子和第三采样端子，且其中在第一时间段，所述第一采样端子输出所述第二样本至所述最初边沿校验模块且所述第二采样端子输出所述第一样本至所述最初边沿校验模块，此外其中在所述第一时间段之后的第二时间段，所述第一采样端子输出所述第三样本至所述确认校验模块且所述第三采样端子输出所述第一样本至所述确认校验模块。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述采样单元包括：
一个模拟-数字转换器(“ADC”)，被耦合为接收所述输入检测信号，且被耦合为将所述输入检测信号转换为一个数字信号；以及
级联移位寄存器，用于存储所述第一样本、第二样本和第三样本，所述级联移位寄存器中的第一个寄存器被耦合为接收所述数字信号，且所述级联移位寄存器中的最后一个寄存器被耦合到所述确认校验模块。
9.一种运行功率转换器的控制器的方法，所述方法包括：
生成一个代表所述功率转换器的一个输入电压的一个输入检测信号的一个最初的样本；
在生成所述最初的样本之后生成所述输入检测信号的下一个样本；
当所述最初的样本与所述下一个样本之间的第一差超过第一阈值时使一个使能信号有效；
在生成所述下一个样本之后生成所述输入检测信号的一个最近的样本；
当所述使能信号有效且所述最近的样本与所述最初的样本之间的第二差超过第二阈值时，生成一个边沿确认信号，其中被耦合为调节所述功率转换器的一个输出的一个开关响应于所述边沿确认信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述下一个样本与所述最近的样本之间生成附加样本。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在生成所述附加样本和所述最近的样本时保持所述使能信号有效。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在生成所述边沿确认信号之后将所述使能信号的随后的有效延迟一个延迟时段。
13.根据权利要求9所述的方法，其中输出所述边沿确认信号指示一个调光器信号的一个边沿存在。
14.一种开关模式功率转换器，包括：
一个开关；
一个能量传递元件，被耦合至所述开关，且被耦合为接收一个输入检测信号；以及
一个控制器，被耦合至所述开关以响应于一个调光信号调节所述开关模式功率转换器的一个输出，其中所述控制器包括：
一个驱动电路，被耦合为响应于一个边沿信号输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制所述开关；以及
一个边沿探测电路，所述边沿探测电路包括：
一个采样单元，被耦合为对一个代表所述调光信号的输入检测信号进行采样，其中所述采样单元包括第一采样输出、第二采样输出和最后的采样输出；
一个最初边沿校验模块，被耦合至所述第一采样输出和所述第二采样输出，所述最初边沿校验模块被耦合为响应于在第一时间进行a)和b)而使一个使能信号有效：
a)从所述第一采样输出接收下一个样本和
b)从所述第二采样输出接收一个最初的样本，
其中
通过对所述输入检测信号进行采样生成所述下一个样本，
通过对所述输入检测信号进行采样生成所述最初的样本，并且
所述下一个样本在所述最初的样本之后获得；以及
所述最初边沿校验模块被耦合为接收所述最初的样本和所述下一个样本，其中所述最初边沿校验模块包括一个比较器，所述比较器被耦合为当所述最初的样本与所述下一个样本之间的第一差超过第一阈值时使所述使能信号有效，以及
一个确认校验模块，被耦合至所述第一采样输出和所述最后的采样输出，且被耦合为在所述第一时间之后的第二时间接收来自所述第一采样输出的一个最近的样本和来自所述最后的采样输出的所述最初的样本，所述确认校验模块被耦合为当所述使能信号有效且所述最近的样本与所述最初的样本之间的差超过一个阈值时输出所述边沿信号。
15.根据权利要求14所述的开关模式功率转换器，其中所述最初的样本紧接在所述下一个样本之前被采样。
16.根据权利要求14所述的开关模式功率转换器，其中所述采样单元被配置为在所述最近的样本与所述下一个样本之间生成附加样本。
17.根据权利要求16所述的开关模式功率转换器，还包括一个延迟电路，所述延迟电路被耦合在所述最初边沿校验模块与所述确认校验模块之间，其中所述延迟电路被耦合为在所述采样单元生成所述最近的样本和所述附加样本时保持所述使能信号有效。
18.根据权利要求16所述的开关模式功率转换器，其中所述采样单元被配置为存储所述输入检测信号的L个样本，L等于所述最初的样本、所述下一个样本、所述最近的样本和所述附加样本的总数。
19.根据权利要求14所述的开关模式功率转换器，还包括一个消隐单元，所述消隐单元被耦合在所述最初边沿校验模块与所述确认校验模块之间，所述消隐单元被配置为在所述确认校验模块输出所述边沿信号之后的一个固定时间段内禁止所述最初边沿校验模块使所述使能信号有效。
20.根据权利要求14所述的开关模式功率转换器，其中所述采样单元包括：
一个模拟-数字转换器(“ADC”)，被耦合为接收所述输入检测信号，且被耦合为将所述输入检测信号转换为一个数字信号；以及
级联移位寄存器，用于存储所述最初的样本、所述下一个样本和所述最近的样本，所述级联移位寄存器中的第一个寄存器被耦合为接收所述数字信号且所述级联移位寄存器中的最后一个寄存器被耦合到所述确认校验模块。
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