CN106797686A - 升压转换级开关控制器 - Google Patents

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Abstract

一种低压灯,其包括升压转换级(100)和负载(190)。负载(190)可以包括低压光产生元件,后者包括低压发光二极管。升压转换级(100)接收电子变压器(ET、200)输出(Vot)并包括耦合至开关(Q)和开关控制器(110)的电感器(L),开关控制器接收一个或多个控制器输入(111、112、115、116)。当开关(Q)闭合时,电感器电流(IL)可以返回给变压器(ET、130),而当开关(Q)断开时,电感器电流被提供给耦合至负载的整流器(140)。控制器输入可以包括接收变压器输出(Vot)的变压器输入(11、112)、表示开关电流(Iq)的感测输入(115)以及表示负载电压(Vc)的负载输入(116)。控制器逻辑可以将用于开关的控制信号的断言与变压器输出的边缘转换同步,以在指定范围内保持峰值电感器电流并且选择性地将电感器中所存储的能量传输至负载会传输回变压器。

Description

升压转换级开关控制器
技术领域
本发明总的来说涉及低压照明领域,更具体地,涉及用于向具有电子变压器的低压灯提供功率的系统和方法。
背景技术
图1示出了现有技术的低压照明系统10,其包括向调光器20提供主电源信号14(其例如表示输出端16两端的电压15)的主电源12,调光器20是可被简单开关替换的光学部件。在图1所示的低压照明系统10中,调光器20生成例如表示调光器输出26两端的电压25的调光器信号24,其中电压25具有比主电源信号14更低的平均功率。例如,调光器20可以切割主电源信号14的相位。调光器信号24被提供给电子变压器30。电子变压器30将调光器信号24转换至变压器输出信号34(其例如表示变压器输出36两端的电压35),其为低压灯40提供电源信号,低压灯40从电子变压器30中汲取灯电流42。低压灯40可以是卤素灯、发光二极管(LED)灯或另一种类型的灯,其在低压电源(即,产生12VRMS(均方根)以下的电源电压的电源)下进行操作。
电子变压器30可以包括自振荡电路,其要求最小电流(称为振荡电流)来自保持可靠的振荡。如果灯电流42小于为电子变压器30指定的振荡电流,则电子变压器30可能不会可靠地进行操作并且低压灯40可能闪烁或不能照明。
卤素灯的灯电流通常大于为电子变压器30指定的振荡电流。然而,LED灯通常更有效,并且与具有可比较发光度(luminosity)的卤素灯相比具有更低的额定功率。虽然通常期望较高的效率和较低的功耗,但与LED灯相关联的灯电流42可以低于为电子变压器30指定的振荡电流。
发明内容
根据本公开的教导,可以减少或消除与确保具有LED灯的可靠电子变压器操作相关联的缺点和问题。
根据本公开的实施例,适合用于低压电子变压器的低压灯包括升压转换级,该升压转换级耦合至可包括一个或多个LED或者其他低压光产生部件的负载。在至少一个实施例中,升压转换级包括电感器、开关以及接通和断开开关的开关控制器。
在至少一些实施例中,电感器接收电子变压器的输出并且向整流器提供电感器电流,整流器向开关节点提供整流电流。开关可以被配置为断言整流电流是否被路由至负载或者返回到电子变压器。例如,开关可以被配置为:当开关断开时,整流电流被提供给负载,而当开关接通时返回电子变压器。低压照明领域的技术人员将理解,本文公开的其中电感器接收来自电子变压器的未整流信号的实施例不同于被设计用于包括传统MR16-兼容LED灯的电子变压器的至少一些低压灯,在这些灯中,整流器对变压器输出进行整流并向电感器提供整流信号。
开关控制器可被配置为通过对开关控制器向开关的控制端子提供的开关控制信号进行断言来接通开关。开关控制器还可以被配置为使开关控制信号的断言与变压器输出同步。例如,开关控制器可以被配置为控制变压器输出的边缘转换与开关控制信号的断言之间的时间间隔。此外,开关控制器可以接收来自升压转换级的一个或多个输入的集合并且进一步根据任何一个或多个这些输入来控制开关控制信号。
在兼容用于磁性变压器和电子变压器的实施例中,升压转换级的部分可以选择性地仅在向LED灯提供功率的变压器为电子变压器时连接。在这些实施例中,LED灯可以包括电子变压器检测电路,其被配置为响应于检测到向LED灯提供功率的变压器是电子变压器而启动升压转换器电路。电子变压器检测电路例如可以包括高通滤波器,其触发被配置为包括或排除来自接收变压器输出的LED灯的功率级中的电感器的开关。高通滤波器可以被配置为基于电子变压器输出的高频分量特性来区分电子变压器输出和磁性变压器输出。适当的电子变压器检测电路可以包括在2013年5月13日提交的美国临时专利申请第61/822,673号的电子变压器检测电路的元件,其全部结合于此作为参考。由于以下详细描述强调使用与变压器输出同步的升压转换器电路以利于电子变压器中的自振荡电路的稳定和可靠操作,所以下面示出和公开的变压器可以描述为或者假设为电子变压器。然而,每当本文的变压器被描述或假设为电子变压器时,都可以通过包括电子变压器检测电路来实现与磁性变压器的兼容性,从而选择性地针对具有电子变压器的操作激活升压转换器。
现在返回到升压转换器电路,升压转换器电路可以包括耦合至开关的电感器,并且可以被配置为在实际功率传输模式或电抗功率传输模式中进行操作。当在电抗功率传输模式中进行操作时,能量可以在电子变压器和电感器之间来回传输。与电抗功率传输相关联的电感器电流对通过LED灯从电子变压器汲取的总电流有所贡献。以这种方式,包括升压功率电路和本文公开的控制器的低压LED灯有利地满足电子变压器的振荡电流要求,而不牺牲LED灯的较高效率并且不引入调光器兼容性问题。
根据本公开的这些和其他实施例,低压灯的低压升压转换级包括电感器、开关和被配置为接收一个或多个控制器输入的开关控制器。控制器输入可以例如包括变压器输入、感测输入和负载输入。变压器输入可以耦合或以其他方式配置以接收电子变压器的输出。感测输入可被配置为接收表示电流流过开关的感测信号,其可以表示电感器电流。负载输入可以被配置为接收表示负载电压的LOAD信号。
开关控制器可以包括控制器逻辑,其被配置为至少部分地基于一个或多个控制器输入来生成或控制开关控制信号。开关控制信号可以耦合至开关的控制输入以闭合和断开开关或者以其他方式控制开关的传导状态。在闭合时,开关可以提供用于电感器电流的至少一部分的电流路径。穿过闭合时的开关提供的电流路径的电流可以表示电感器和电子变压器之间的能量的电抗传输。
在至少一些实施例中,,控制器逻辑被配置为根据电感器电流参数的阈值(预定的或其他方式得到的),使开关控制信号的至少一些转换(即,开关的闭合和断开)与变压器输出的边缘转换同步。例如,变压器输出的负到正转换可以表示电感器充电周期的结束,并且控制器逻辑可以被配置为在充电周期结束之前足够长的时间内闭合开关,以确保充电周期结束时的电感器电流(其对应于最小峰值电感器电流)大于或等于为电子变压器指定的最小峰值电感器电流。开关的闭合的定时可以通过包括指定最小峰值电感器电流、电感器的电感以及变压器输出的幅度和振荡频率的因素来影响。开关控制信号和变压器输出的同步通过确保遵从电子变压器的最小峰值电感器电流要求来利于电子变压器的稳定和可靠的振荡。
在一些实施例中,开关控制信号的断言进一步被控制,以确保最小峰值电感器电流不超过为电感器指定的最大阈值。例如,控制器逻辑可以被配置为充分地延迟开关的闭合,以确保充电周期结束时的电感器电流小于或等于为电感器指定的最大电感器电流。延迟量可以通过包括最大电感器电流、电感器的电感、变压器输出的幅度以及变压器的振荡频率的因素来确定。
控制器逻辑可以被配置为根据LOAD信号的触发值,在电感器放电周期(例如,变压器输出的正到负转换之后的周期)期间解除断言开关控制信号或以其他方式断开开关。在这些实施例中,存储在电感器中的能量的真实传输在开关断开时发生,因为电感器能量在负载中被耗散。触发值的变化可以导致更多或更少的能量从电感器传输至负载。
因此,控制器逻辑的实施例提供了当负载要求相对于电子变压器要求的振荡电流较小的电流时排他地或主要地在电抗传输模式中操作开关的能力,从而通过增加从电子变压器汲取的电流来更好地激发电子变压器性能而基本不增加负载中耗散的功率。类似地,当负载要求电流更接近或超过振荡电流时,控制器逻辑可以操作开关以产生能量从电感器到负载更真实的传输。在该操作模式中,电感器的切换再次促进从变压器汲取的增加的电流以及电子变压器性能的对应改善,但是使用存储在电感器中的能量以提供负载要求的真实功率。控制器逻辑可以支持单脉冲操作模式,其中,控制器逻辑在变压器输出的每半循环或半周期接通开关一次。控制器逻辑还可以支持多脉冲模式,其中,控制器逻辑在变压器输出半周期期间循环断开和接通多次。在多脉冲模式中,控制器逻辑可以在充电周期内较早地闭合开关,然后随着电感器电流接近指定的高值(例如,最小峰值电感器电流和最大电感器电流之间的值),控制器逻辑可以断开开关。当开关断开时,存储在电感器中的能量在负载中耗散并且电感器电流下降。当电感器电流下降到指定低值以下时,控制器逻辑可以再次接通开关,使得电感器电流再次上升。该次序可以在充电周期的持续时间内重复。多脉冲模式有利地能够使控制器逻辑确保遵从最小峰值电感器电流和最大电感器电流参数,同时利用存储在电感器中的能量来满足负载的能量要求。
开关控制器可以实施有限状态机或以其他方式作为有限状态机操作,该有限状态机限定控制器逻辑可以采用的状态集合以及用于从一个状态转换到另一个状态的标准。有限状态机可以包括单脉冲有限状态机、多脉冲有限状态机或二者。
在至少一个实施例中,单脉冲有限状态机可以包括三个状态的集合。控制器逻辑可以初始化为ON状态,其中开关闭合。在至少一些实施例中,当振荡信号和边缘信号都为TRUE时,控制器逻辑可以从ON状态转换至EDGE状态。振荡信号可以表示电子变压器何时适当地振荡。边缘信号可以表示变压器输出的边缘转换,例如从第一电压到第二电压的相对快速的转换(或者反之亦然),包括从相同或相似幅度的正电压到负电压的转换(并且反之亦然)或者从正电压到零电压的转换(或者反之亦然)。
当处于EDGE状态时,单脉冲有限状态机可以保持开关闭合,并且监控表示感测信号的值是否小于低阈值的COMP_LO信号。单脉冲有限状态机可以在检测到COMP_LO信号为FALSE(即,感测信号小于低阈值)时从EDGE状态转换至OFF状态。
当转换至OFF状态时,单脉冲有限状态机可以断开开关或者以其他方式断开开关,并且监控指示有限状态机处于电流OFF状态多长时间的OFF计数器。当OFF计数器的值达到或超过阈值时,有限状态机可以转换至ON状态并接通开关。在这些实施例中,OFF计数器的阈值确定在变压器输出半周期的开始之后开关保持断开多长时间,这可用于控制电感器经历的最小峰值电感器电流。阈值的较低值将使得开关在变压器输出半周期中较早地闭合,并且将增加最小峰值电感器电流,而阈值的较高值将使得开关在变压器输出半周期中较迟闭合并且将降低最小峰值电感器电流。
支持多脉冲操作的开关控制器的实施例可以执行有限状态机,其包括与单脉冲有限状态机的有限状态机状态不同或除此之外的有限状态机状态。在至少一个实施例中,多脉冲有限状态机可以包括ON状态,这类似于单脉冲有限状态机(其中开关闭合),并且控制器逻辑被配置为对于检测到振荡信号和COMP_HI信号都被断言,通过解除断言开关控制信号、转换至CCM_OFF状态、并且监控表示CCM_OFF状态的持续时间的CCM_OFF计数器来进行响应。控制器逻辑可以进一步被配置为:在处于CCM_OFF状态的同时,对于检测到CCM_OFF计数器超过CCM_OFF阈值,通过断言开关控制信号,转换至CCM_ON状态进行响应。
在CCM_ON状态中,控制器逻辑可以监控COMP_HI信号、CCM_ON计数器和COMP_LO信号。如果COMP_HI信号为TRUE,则控制器逻辑可以转换回CCM_OFF状态,断开开关,并且如之前监控CCM_OFF计数器。在断言COMP_HI信号之前,如果控制器逻辑检测到CCM_ON计数器超过CCM_ON阈值且COMP_LO信号为FALSE,则控制器逻辑可以断开开关并且从CCM_ON状态转换至OFF状态。
在OFF状态中,控制器逻辑可以被配置为监控OFF计数器并且对于检测到OFF计数器超过OFF阈值,通过接通开关、并且转换回ON状态进行响应。
当在ON状态时,如果控制器逻辑在断言COMP_HI信号之前检测到振荡信号和边缘信号均被断言,则控制器逻辑可以闭合开关并转换到EDGE状态。控制器逻辑可以保持在EDGE状态,直到COMP_LO信号为TRUE,此时控制器逻辑可以转换至OFF状态。
根据本文公开的实施例,低压装置包括但不限于低压照明装置,其可以包括被配置为接收变压器输出信号并向负载提供负载电流的升压转换级。升压转换级可以包括:电感器,耦合至输入端口,被配置为接收变压器输出信号;开关,耦合至电感器;以及控制器。控制器可以包括控制器输入,包括但不限于被配置为接收来自变压器的变压器输出的变压器输入、被配置为接收表示开关中的电流的感测信号的感测输入以及被配置为接收表示负载电压的LOAD信号的负载输入,并且控制器逻辑被配置为至少部分地基于控制器输入生成开关控制信号。开关控制信号可以被配置为控制开关的状态。装置可以进一步包括低压发光二极管灯。控制器逻辑可以被配置为根据用于电感器电流的最小阈值断言开关控制信号。
根据本文公开的又一些实施例,开关控制方法可以包括接收控制器输入,后者包括接收来自变压器的变压器输出,接收表示开关中的电流的感测信号,以及接收表示负载电压的LOAD信号。该方法可以包括:至少部分地基于控制器输入生成开关控制信号,其中,开关控制信号被配置为控制开关的状态,并且开关影响与耦合至变压器输出的电感器相关联的电感器电流的电流路径。
本领域技术人员可以根据本文包括的附图、说明书和权利要求容易地理解本公开的技术优势。至少通过权利要求中具体指定的元件、特征和组合来实现实施例的目的和优势。
应该理解,前面的一般描述和以下的详细描述都是示例和说明性性,并且不限于本公开中阐述的权利要求。
附图说明
可以通过结合附图参考以下描述来获取对本发明及其优势的更加完全的理解,其中,类似的参考标号表示类似的特征,其中:
图1示出了本领域已知的低压照明系统;
图2示出了低压灯的升压转换级,其包括开关控制器以操作与电感器相关联的开关;
图3示出了在电抗功率传输模式下操作的图2的升压转换级;
图4包括示出电抗功率传输模式操作的第一示例性波形;
图5包括示出电抗功率传输模式操作的第二示例性波形;
图6示出了在实际功率传输模式下进行操作的图2的升压转换级;
图7包括示出控制器的单脉冲操作的示例性波形,具有从电感器和到负载的实际能量的传输;
图8包括示出控制器的单脉冲操作的波形的第二示例,具有从电感器和到负载的实际能量的传输;
图9包括示出控制器的多脉冲操作的示例性波形;
图10示出了图2的开关控制器的示例性元件;
图11示出了在单脉冲模式中由图2的开关控制器支持的有限状态机;
图12包括示出图11的操作的示例性波形;
图13示出了在多脉冲模式中由图2的开关控制器支持的有限状态机;
图14包括示出图11的操作的示例性波形;以及
图15示出了图2的开关控制器的振荡信号逻辑的操作。
具体实施方式
图2示出了包括耦合至开关控制器110和负载190的升压转换级100的低压灯199的所选元件。负载190可以包括一个或多个低压光产生部件,包括一个或多个低压发光二极管。所示升压转换级100包括电感器L,其接收电子变压器130的输出并向整流器140提供电感器电流IL。整流器140向开关节点155提供整流电流IR。整流电流IR通常为正,并且幅度近似等于电感器电流IL。开关节点155连接至开关Q,并且还经由包括链接二极管DLINK和链接电容器C连接至负载190。链接电容器C连接在升压转换级100的输出181两端。升压转换级输出181被提供给负载190。
图2所示的开关控制器110基于电子变压器130的输出以及来自升压转换级100的一个或多个输入生成操作开关Q的开关控制信号SCS。当开关Q断开时,流过开关Q的开关电流IQ可忽略并且基本所有的整流电流IR如链接二极管电流ID一样流过链接二极管DLINK。当开关Q闭合时,基本所有的整流电流IR通过开关Q流回到电子变压器130,即,IR基本等于IQ,并且ID为零或可忽略。因此,当开关Q闭合时,开关电流IQ表示从电子变压器130汲取的电流,其不在负载190中消耗并不会由此增加功耗。此外,当开关Q闭合以及变压器输出电压VOT为正且相对恒定时,电感器电流IL近似线性地增加。开关控制器110可以在足以确保电感器电流IL达到要求保持电子变压器130的稳定操作的最小峰值的持续时间内确认开关控制信号SCS,但是不会太长而使电感器电流IL超过为电感器指定的最大电感器电流。
图2所示的升压转换级100包括输入103,其包括第一端子101和第二端子102。输入103被配置为接收来自电子变压器130的变压器输出电压VOT。开关控制器110的输入113与输入103并联,使得开关控制器110接收来自电子变压器130的变压器输出电压VOT。电感器L连接在输入103的第一端子101与整流器140的整流器输入133的第一端子131之间。输入103的第二端子102连接至整流器输入133的第二端子132。
图2所示的整流器140是二极管桥式整流器,其包括输入节点141和142、二极管D1、D2、D3和D4以及输出节点143和144。如图2所示,二极管D1和D3的阴极连接至第一输出节点143,以及二极管D2和D4的阳极连接至第二输出节点144。第一输入节点141连接至D1阳极和D2阴极,以及第二输入节点142连接至D3阳极和D4阴极。如图2所示,第一输出节点143连接至整流器输出153的第一端子151。第二输出节点144连接至整流器输出153的第二端子152。尽管图2所示的整流器140是二极管桥式整流器,但整流器140也可以以其他适当的结构来实施。
整流器输出153的第一端子151连接至开关节点155,以及整流器输出153的第二端子152连接至接地节点159。整流器140向开关节点155提供整流电流IR。开关节点155连接至二极管(其在本文称为链接二极管DLINK)的阳极以及连接至开关Q的第一输出端子162-1。图2所示的开关Q是固态晶体管165,其可以实施为双极晶体管或场效应晶体管。开关Q的第二输出端子162-2连接至感测节点157。图2所示的开关Q还包括输入端子161,其接收来自开关控制器110的开关控制信号SCS。控制器110接收来自感测节点157的感测信号115。感测节点157连接至感测晶体管RS的第一端子。感测电阻器RS的第二端子连接至接地节点159。
当图2所示的开关控制器110断言(assert)开关控制信号SCS以闭合、激活、接通或以其他方式将开关Q置于低阻抗OR导通状态下时,在开关节点155与感测节点157之间创建短路或虚拟短路,并且整流电流IR可以容易地在第一输出端子162-1与第二输出端子162-2之间容易地流过开关Q。相反,当开关控制器110解除断言开关控制信号SCS时,开关Q断开、去激活、关断或以其他方式置于在高阻抗状态时,在开关节点155与感测节点157之间建立开路或虚拟开路,并且整流电流IR被防止或基本防止在第一输出端子162-1与第二输出端子162-2之间流动。
在一些实施例中,链接二极管DLINK的阴极连接至输出节点171。输出节点171连接至升压转换级输出183的第一端子181。输出节点171还向开关控制器110的LOAD输入提供LOAD信号116。链接电容器C被示出连接在输出节点171与接地节点159之间,升压转换级输出183的第二端子182也连接至接地节点159。在该实施例中,链接电容器电压VC等于驱动负载190的升压转换级输出电压VB
开关Q被示为其输出端子162-1和162-2与感测电阻器RS串联。当开关Q闭合时,从开关节点155流过开关Q的开关电流IQ基本等于整流器电流IR。当开关Q断开时,开关电流IQ可忽略,并且整流电流IR与二极管电流ID一样流过链接二极管DLINK。如果开关Q随后闭合时,开关节点155处的电压将随着电感器电流IL跳动,整流电流IR和二极管电流ID均快速地增加。二极管电流ID的快速增加将使得链接电容器电压VC上升到稳定状态电压之上,并且以这种方式,相对于整流输出153的幅度提升升压转换器输出电压VB。如果开关Q周期性地断开和闭合,则升压转换级输出电压VB的幅度将大于整流器输出电压VR的幅度。
当开关Q闭合时感测节点157处的感测电压VS是电感器电流IL和感测电阻RS的函数。例如,使用1Ω的感测电阻器RS,以毫伏(mV)为单位的感测电压VS近似接近以毫安(mA)为单位的电感器电流IL的幅度。图2所示的升压转换级向开关控制器110提供感测电压VS作为感测信号115。
从定性角度来看,开关控制器110与开关Q和电感器L结合适合于将低压LED灯连接至电子变压器。通过控制开关Q,开关控制器110可以控制电感器电流IL以确保遵从电子变压器要求的最小峰值电感器电流而不违反最大电感器电流限制。例如,开关控制器110可以经由感测信号157监控电感器电流IL,并且基于所感测的电感器电流,当电感器电流IL达到指定或期望值时,开关控制器110可以断开开关Q。感测电感器电流IL的能力直接减小与电感器的大小、变压器电压的幅度和其他对电感器电流和电感器电流的改变率有所贡献的各种参数相关的关注点。
图3示出了当开关Q接通时在电抗功率传输模式下进行操作的升压转换级100。如图3所示,根据变压器输出电压VOT的极性,电感器电流IL遵从从电子变压器130开始、通过二极管D1、开关Q和二极管D4(当IL为正时)以及通过二极管D3、开关Q和二极管D2(当IL为负时)的电流路径301。在该操作模式中,电子变压器130和电感器L电抗性地交换能量。与图3的电抗功率传输模式相关联的电感器电流IL和电流路径301强调维持电子变压器130要求的振荡电流的能力而没有功耗或非常小的实际功耗。
图4示出了电抗功率传输模式中操作的变压器输出电压VOT、电感器电流IL和开关控制信号SCS的示例性波形,其中开关控制信号SCS始终接通。变压器输出电压VOT被示出在(2*TW)-1的频率下在正电压VHI与负电压VLO之间振荡,其中,TW是VOT的半周期。对于电压器输出电压VOT的恒定值,开关Q闭合时电感器L两端的电压基本恒定,并且根据具有电感L的电感器的电流-电压关系VL=L*dIL/dt(其中,VL是电感器两端的电压),电感器电流IL在变压器输出电压VOT为正时近似线性地增加而当变压器输出信号为负时近似线性地降低。对于RS充分小的值,当开关Q闭合时,VL近似等于VOT,并且电感器电流IL增加的速率近似为VOT/L。在图4的示例中,假设VHI和VLO具有相同的幅度,峰值电感器电流IPEAK是VHI、L和TW的线性函数,更具体地,IPEAK=(VHI*TW)/2L。
图5示出了强调使用开关控制信号SCS来控制电感器电流IL的峰值IPEAK的电抗功率传输模式的示例,而与变压器输出电压半周期TW的持续时间无关。如图5所示,例如,在变压器输出电压VOT的边缘转换之后延迟间隔TDELAY对开关控制信号SCS进行断言,使得对于给定值L、VHI和TW,峰值电感器电流IPEAK=VHI*(TW-TDELAY)/2L可以由开关控制器110来控制。图5示出了使得峰值电感器电流IPEAK大于电子变压器130要求的最小峰值电感器电流IMINPEAK且小于为电感器L指定的最大电感器电流IMAX的TDEALY的值。
图5的时序图还示出了当电压器输出电压VOT的极性从正(VHI)转换至负(VLO)时,电感器电流IL从VOT边缘197开始从峰值IPEAK减小到零。在SCS边缘198处,图5所示的开关控制信号SCS被解除断言,如同电感器电流IL达到零。由于图5所示的开关控制信号SCS保持被断言直到电感器L中不存在能量(即,直到IL达到零),图5中的能量的所有传送都是电抗能量传送。
图6示出了当开关Q断开时在实际功率传输模式下进行操作的升压转换级100。如图所示,电感器电流IL遵循从电感器L、通过整流器二极管D1(当IL为正时)和链接二极管DLINK到达输出节点171的电流路径302。在该操作模式中,存储在电感器L中的能量对链接电容器C进行充电、在负载190中消散,或者这二者。
图7示出了类似于图5的波形示例。然而,在图7的波形中,在电感器L中存储的所有能量返回到电子变压器之前,即在电感器电流IL的幅度返回到零之前,在202处解除断言开关控制信号SCS。通过图7所示的定时,当开关Q断开时存储在电感器L中的能量210被传输至负载190(图6)。通过改变跟随开关控制信号SCS被解除断言的变压器输出电压VOT的边缘转换的时间量,开关控制器110可以控制存储在电感器L中的被传输至负载的能量的量。
图8示出了类似于图7的波形,除了图8中在212处SCS信号的解除断言基本发生在与变压器输出电压VOT的循环转换的结束相同的时间处。在该示例中,当开关断开时的电感器电流IL大于图7中开关断开时的电感器电流IL,结果,由参考标号220表示的图8中发生的实际功率传输大于由参考标号210表示的图7的实际功率传输。
图4、图5、图7和图8所示的定时配置均是单脉冲结构,其中,每变压器输出电压VOT的半周期仅一次断言开关控制信号SCS。
图9示出了在变压器输出电压VOT的单半个周期内两次或更多次地断言开关控制信号SCS的多脉冲定时配置。在开关控制信号SCS的第一断言321期间(其在相对于VOT上升边缘320的时间TDELAY处开始),在时间322处,在变压器输出信号半周期的结束之前,电感器电流从零增加到指定值(在图9中标记为COMP_HI值)。然后,通过在322处解除断言开关控制信号SCS,持续标记为CCM_OFF间隔的间隔(在此期间,存储在电感器L中的能量部分地传送至负载),开关Q断开。图9示出了随着当IL在325处达到COMP_LO值并且电感器电流IL在标记为CCM_ON的间隔期间开始增加时,开关Q接通,开关控制信号SCS开始被重新断言。当电感器电流在参考标号326处再次达到COMP_HI值时,开关Q再次断开,以开始第二CCM_OFF间隔。CCM_OFF间隔之后是CCM_ON间隔的这种序列可以持续到时间328处的变压器输出信号半周期的末尾。
在图9所示的示例中,开关控制信号SCS在变压器输出信号半周期的末尾处处于断言状态并且保留断言持续以半周期的末尾之后的间隔,直到SCS在时间329处解除断言,并且保持在电感器L中的能量330被传输至负载。开关控制器110的实施例可以基于一个或多个标准的满足在329处断开开关Q。例如,329处SCS信号的解除断言可以在IL下降到COMP_LO之下且开关控制信号SCS的最后断言331的宽度大于最小CCM_ON阈值时发生。此外,尽管图9示出SCS在变压器输出信号半周期的末尾处处于断言状态,但SCS信号可以在变压器输出信号半周期的末尾处处于解除断言状态。
定性地,图9的波形示出了通过以下操作控制电感器电流IL并利用存储在电感器中的能量的能力:在变压器输出信号半周期中相对较早地接通开关Q、监控电感器电流直到其达到COMP_HI值(例如,其大于最小峰值电感器电流但小于最大电感器电流IMAX),然后开始触发开关Q断开和接通以将电感器能量的一部分传送至负载,同时在最小峰值电感器电流和最大电感器电流之间的相对较窄的范围内保持电感器电流。
图10示出了适合用于图1的升压转换级100的示例性开关控制器110的元件。图10所示的开关控制器110在SENSE_IN输入处接收感测信号115,在LOAD_IN输入处接收LOAD信号116,并且经由表示为VA_IN和VB_IN的输入对接收变压器输出电压VOT。在至少一个实施例中,开关控制器110从接收的输入中得到一个或多个内部信号的集合。图10所示的开关控制器110包括控制器逻辑400,其接收内部信号并生成在SCS_OUT输出上输出的开关控制信号SCS。
在一些实施例中,开关控制器110向第一比较器401的第一输入以及第二比较器402的第一输入提供感测信号115。第一比较器401的第二输入从数模转换器403接收预定或可配置的DAC_HI信号,同时第二比较器402的第二输入接收来自数模转换器404的预定或可配置的DAC_LO信号406。
图10所示的开关控制器110基于感测信号115和DAC_HI信号405的相对值生成COMP_HI信号410。开关控制器110还基于比较器402确定的感测信号115和DAC_LO信号406的比较生成COMP_LO信号420。
图10所示的开关控制器110向生成振荡信号431的振荡逻辑430提供COMP_LO信号420。振荡信号431可以表示电子变压器130的操作状态。例如,通过指示电感器电流IL何时超过IMINPEAK或另一最小阈值,振荡信号431可以指示升压转换级100是否汲取足够的电流来保持电子变压器的可靠操作。以下参照图15更详细地描述振荡逻辑430的示例性实施。
在图10所示开关控制器110的实施例中,通过EDGE检测逻辑440来接收变压器输出信号VOT,EDGE检测逻辑440生成EDGE信号441来表示电压器输出信号的转换,例如变压器输出电压VOT的边缘。
图10示出了提供给计数器逻辑450的第一输入的LOAD信号116,计数器逻辑450接收参考电压信号452作为第二输入。如图10所示,计数器逻辑450生成表示为OFF_COUNT_MAX451的计数器值,其可用于在变压器输出电压半周期的开始后对开关控制信号SCS的第一断言进行定时。在一些实施例中,当LOAD信号116表示较少负载时,计数器逻辑450生成OFF_COUNT_MAX的较大值。相反,当LOAD信号116表示相对较多的负载时,计数器逻辑450可以生成OFF_COUNT_MAX的较小值。
图10所示的控制器110包括存储器或存储元件470。存储器470可以利用计数器可读存储器或存储的任何适当形式来实施,包括但不限于磁性存储、固态存储、非易失性存储、易失性存储等。图10所示的存储器470存储或以其他方式包括配置设置480。存储在图10所示存储器470中的配置设置480可以包括但不限于使能或表示多脉冲操作的多脉冲配置设置、对应于用于确定COMP_HI信号的DAC_HI参考403的DAC_HI配置设置、对应于用于确定COMP_LO信号的DAC_LO参考404的DAC_LO配置设置、表示为电感器L指定的最小峰值电流的最小峰值电感器电流配置设置、对应于为电感器L推荐的最大电流的最大电感器电流IMAX设置、表示电感器L的电感器的电感配置设置以及电子变压器频率配置设置、表示CCM_ON间隔的CCM_ON配置设置以及表示CCM_OFF间隔的CCM_OFF设置。其他实施例可以采用比图10所示更多的配置设置、更少的配置设置和/或不同的配置设置。
图10的控制器逻辑400可以接收控制器逻辑输入,作为非限制性示例包括COMP_HI信号410、COMP_LO信号420、振荡信号431、EDGE信号441和OFF_COUNT_MAX信号451。图10所示的控制器逻辑基于由控制器逻辑400接收的控制器逻辑输入和配置设置480生成开关控制信号SCS。控制器逻辑400可以控制开关控制信号SCS以支持图4、图5、图7、图8和图9所示的任何定时配置以及这些所示配置的变形。
现在参照图11,在至少一些实施例中,开关控制器110实施包括限定集合的操作状态以及用于在限定状态之间转换的限定标准的有限状态机。图11示出了在单脉冲模式中由开关控制器110支持的示例性有限状态机501。图11所示的有限状态机501包括ON状态502、EDGE状态510和OFF状态520。在至少一个实施例中,开关控制器110例如在功率重置之后初始化到ON状态502。在ON状态502中,开关Q闭合并且开关控制器110监控振荡信号431和边缘信号441。如果且当振荡信号431和边缘信号441均为TRUE时,图11所示的有限状态机501沿着转换路径503从ON状态502转换至EDGE状态510。在检测到COMP_LO信号处于FALSE状态时,即NOT COMP_LO为真,图11所示的有限状态机501沿着转换路径504从EDGE状态510转换至OFF状态520。当有限状态机501转换至OFF状态520时,有限状态机501断开开关Q并且清除OFF计数器。在至少一个实施例中,OFF计数器在提供给控制器110的逻辑时钟信号的每个循环内递增一次,并且控制器110针对OFF_COUNT_MAX设置451监控OFF计数器。当OFF计数器超过OFF_COUNT_MAX 451时,图11所示的有限状态机501从OFF状态520转换至ON状态502。
图12示出了用于图11的有限状态机501的变压器输出电压VOT、电感器电流IL和开关控制信号SCS的示例性波形。如图12所示,OFF状态的持续时间TDELAY表示开关控制信号SCS在变压器输出信号VOT的低-高转换之后保持解除断言的时间量。在持续时间TDELAY的末尾处,有限状态机501转换至ON状态501,并且开关控制信号SCS被断言且电感器电流IL开始上升。图11和图12所示的有限状态机501在开关Q闭合的情况下保持在ON状态502,直到边缘532处变压器输出电压VOT的半周期的末尾。在该配置中,峰值电感器电流仅通过TDELAY531和升压转换级100的电特性来限制。
在变压器输出电压VOT的边缘转换532之后,EDGE信号441为TRUE且开关控制器110转换至EDGE状态510,开关Q保持闭合且电感器电流IL随着电感器能量返回到电子变压器130而降低。当电感器电流IL下降到要求保持COMP_LO信号410为TRUE的COMP_LO阈值时,有限状态机501从EDGE状态510转换至OFF状态520。有限状态机501在SCS边缘533处解除断言开关控制信号SCS以断开开关Q。当开关Q断开时,保持在电感器L中的电感器能量535被传输至负载。
图13示出了支持多脉冲操作并包括五个状态的有限状态机601。有限状态机601包括ON状态602、EDGE状态610以及OFF状态620,其类似于图11所示的ON状态502、EDGE状态510和OFF状态520。然而,在图11所示的有限状态机501的ON状态502仅可以转换至EDGE状态510的情况下,图13所示的有限状态机601可以从ON状态602转换至两个不同的状态。从ON状态602的两个转换要求检测振荡信号431。然而,不同于有限状态机501,除了被有限状态机501监控的边缘信号和振荡信号,有限状态机601监控COMP_HI信号。图13所示的有限状态机601在检测到振荡信号和COMP_HI信号都被断言时从ON状态602转换至CCM_OFF状态630。有限状态机601在检测到振荡信号和边缘信号都被断言时从ON状态602转换至EDGE状态610。意识到,COMP_HI信号与具有大于或等于预定阈值限制的值的电感器电流相关联,如果在变压器输出半周期的末尾之前,电感器电流IL等于或超过COMP_HI阈值,则有限状态机601转换至CCM_OFF状态630。
在边缘转换631处,在图14中图形地示出从ON状态602到CCM_OFF状态630的转换。在CCM_OFF状态630中,开关控制器110断开开关Q,同时变压器输出电压VOT被保持,在所示示例中,保持为正电压。通过开关Q断开,电感器L开始将能量传输至负载并且电感器电流IL开始下降。返回参照图13,有限状态机601监控CCM_OFF计数器以确定开关控制器110保持在CCM_OFF状态630多长时间。当CCM_OFF计数器等于或超过CCM_OFF阈值时,有限状态机601从CCM_OFF状态630转换至CCM_ON状态640,其中,开关控制器信号SCS被断言并且第二信号、边缘使能信号被设置为1。
图13所示的有限状态机601可以从CCM_ON状态640转换至CCM_OFF状态630或OFF状态620两者之一。如果COMP_HI信号被断言同时有限状态机601处于CCM_ON状态640时,有限状态机601转换回CCM_OFF状态630。在图14的边缘转换641处图形地示出从CCM_ON状态640到CCM_OFF状态630的这一转换。图14示出了有限状态机601可以随着电感器电流IL在COMP_HI和COMP_LO值之间上升和下降同时变压器输出电压VOT保持基本恒定,而在CCM_OFF状态630和CCM_ON状态640之间来回振荡两个或多个循环。
如果且当CCM_ON计数器超过CCM_ON_MIN值且COMP_LO信号为FALSE时,图13所示的有限状态机601可以从CCM_ON状态640转换至OFF状态620。如图14所示,从CCM_ON状态640转换到OFF状态620可以发生在变压器输出电压VOT边缘651之后。当变压器输出电压VOT在边缘651处转换时,VOT转换至负值同时开关控制信号SCS保持开关Q闭合。有限状态机501开始将存储在电感器L中的电抗能量传输回电子变压器130,并且电感器电流IL开始下降。当开关控制信号SCS随后在参考661处解除断言时,开关Q断开且电感器L将其剩余能量655传输至负载。
通过控制CCM_OFF阈值限制、CCM_ON阈值限制以及COMP_HI和COMP_LO信号,有限状态机601可以灵活地实施图14所示的状态机转换以控制TDELAY的持续时间以及CCM_ON/CCM_OFF间隔的数量和持续时间。在图14所示的有限状态机601中,COMP_HI阈值和COMP_LO阈值均在最小峰值电感器电流IMINPEAK与最大电感器电流IMAX之间的范围内,其中COMP_HI阈值大于COMP_LO阈值。在该配置中,开关控制器110通过满足用于振荡电流的标准来确保电子变压器的可靠操作而不违反电感器额定的最大电流。
尤其针对从初始ON状态到一些其他状态的转换,图13和图14所示的有限状态机601以及图11和图12所示的有限状态机501均监控振荡信号。在这些实施例的两者中,升压转换级100的有限状态机在开关控制信号被断言的情况下保持在初始ON状态,直到振荡信号表示电子变压器电路的正确运行。参照图15,有限状态机501、有限状态机601或者另一适当的有限状态机的部分可以包括用于根据图15的流程图执行操作的振荡信号逻辑。如图15所示,操作700包括COMP_LO信号的初始比较(块702)。如果COMP_LO信号为真,则操作700转换到块704,其中,死区计数器(dead counter)被初始化为零且振荡信号被断言。然后,图15所示的方法700转换回到块702。如果在进行块702的比较时比较低被否断言(un-asserted),则图15所示的方法700从块702转换至块706,其中,死区计数器递增。然后,在块708中,图15所示的方法700将死区计数器与死区计数器最大值进行比较。如果死区计数器等于或超过死区计数器最大值,则方法700转换至块710,其中,振荡信号被解除断言,并且死区计数器被设置为死区计数器最大值。如果在块708中死区计数器小于死区计数器最大值,则方法700在块712中将振荡信号设置为1并且转换回块702。
如图15所示,方法700初始地断言振荡信号并且保持振荡信号,除非COMP_LO信号在由死区计数器最大值确定的持续时间内保持解除断言。如果COMP_LO信号在比由死区计数器最大值确定的间隔长的间隔内保持解除断言,则在块710中解除断言振荡信号。
如本文所使用的,当两个或多个元件被表示为相互“耦合”时,这些术语表示这两个或多个元件为电通信,而不管是直接还是间接连接,不管是否具有中间元件。
本公开包括本领域技术人员将理解的对本文的示例性实施例所做的所有改变、替换、变形、更改和修改。类似地,在合适的情况下,所附权利要求涵盖本领域技术人员将理解的对本文的示例性实施例所做的所有改变、替换、变形、更改和修改。此外,在所附权利要求中对被适配、被布置、能够、被配置、被使能、可操作或操作性地用于执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的部件的引用涵盖该装置、系统或部件,不管它或者该特定功能是否被启动、接通或解锁,只要该装置、系统或部件如此适配、布置、能够、配置、使能、可操作或为操作性的即可。
本文引用的所有示例和条件语言旨在教学目的,以用于帮助读者理解发明人为了进一步拓展本领域所贡献的公开内容和概念,并且这些示例和条件语言被解释为不限于这些具体引用的示例和条件。尽管详细描述了本公开的实施例,但应该理解,在不背离本公开的精神和范围的情况下,可以对其进行各种改变、替换和更改。

Claims (35)

1.一种开关控制器,包括:
一个或多个控制器输入的集合,包括:
变压器输入,被配置为接收来自电子变压器的变压器信号,以及
控制器逻辑,被配置为:
检测所述变压器信号的边缘转换;
生成用于开关的开关控制信号,所述开关被配置为影响耦合至所述电子变压器的电感器的电感器电流的电流路径;和
使开关控制信号的断言与所述边缘转换同步。
2.根据权利要求1所述的开关控制器,其中,当所述开关闭合时,所述电感器电流作为开关电流流过所述开关并且返回所述电子变压器。
3.根据权利要求2所述的开关控制器,其中,当所述开关断开时,所述电感器电流被整流并且被提供给负载。
4.根据权利要求3所述的开关控制器,其中,在所述开关控制信号的断言之后,所述电感器电流以根据所述变压器信号的电压和所述电感器的电感所确定的速率近似线性地增加。
5.根据权利要求4所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的边缘转换之后将对所述开关控制信号的断言延迟以延迟间隔,其中,所述延迟间隔导致峰值电感器电流,其中所述峰值电感器电流大于最小峰值电感器电流阈值且小于最大电感器电流阈值。
6.根据权利要求3所述的开关控制器,其中:
所述控制器输入包括被配置为接收表示所述开关电流的感测信号的感测输入;以及
所述控制器逻辑被配置为进一步根据所述感测信号来控制所述开关控制信号。
7.根据权利要求6所述的开关控制器,其中:
所述控制器输入包括被配置为接收表示负载电压的负载信号的负载输入;以及
所述控制器逻辑被配置为进一步根据所述负载信号来控制所述开关控制信号。
8.根据权利要求7所述的开关控制器,所述控制器逻辑被配置为所述变压器信号的每半周期断言一次所述开关控制信号。
9.根据权利要求8所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的正到负边缘转换之前以最小间隔断言所述开关控制信号,其中所述最小间隔根据最小峰值电感器电流阈值来确定。
10.根据权利要求9所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为在正到负边缘转换之前以最大周期断言所述开关控制信号,其中所述最大周期根据最大电感器电流阈值来确定。
11.根据权利要求8所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的正到负边缘转换之后解除断言所述开关控制信号。
12.根据权利要求11所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为在所述正到负边缘转换之后根据所述感测信号的触发值来解除断言所述开关控制信号。
13.根据权利要求12所述的开关控制器,其中,所述感测信号的所述触发值表示零电感器电流。
14.根据权利要求12所述的开关控制器,其中,所述感测信号的所述触发值对应于所述电感器电流的正值,并且所述触发值被传输至负载电路。
15.根据权利要求7所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为所述变压器的每半周期多次断言和解除断言所述开关控制信号。
16.根据权利要求15所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑包括多脉冲使能输入,其被配置为防止所述开关控制信号在所述变压器信号的单个半周期内的多次断言,直到检测到所述感测信号高于指定阈值为止。
17.根据权利要求15所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为首先在正到负边缘转换之前以多脉冲间隔断言所述开关控制信号,其中,所述多脉冲间隔包括充电间隔和耗散间隔,其中所述充电间隔足以根据最小峰值电感器电流阈值对所述电感器进行充电,并且其中所述耗散间隔足以包括多个耗散循环。
18.根据权利要求17所述的开关控制器,其中,所述耗散循环中的每个耗散循环都包括将所述开关控制信号解除断言达第一持续时间以及将所述开关控制信号断言达第二持续时间。
19.根据权利要求17所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为根据所述负载信号来确定所述多脉冲间隔的持续时间。
20.根据权利要求7所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
初始化至ON状态,其中所述开关控制信号被断言;以及
监控表示所述变压器振荡的振荡信号以及表示所述变压器信号的边缘转换的边缘信号。
21.根据权利要求20所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
对于在所述ON状态时检测到被断言的所述振荡信号和所述边缘信号二者,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
转换至边缘状态;以及
监控表示所述感测信号低于低阈值的比较低信号。
22.根据权利要求21所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
对于在所述边缘状态时检测到被断言的所述比较低信号,进行如下响应:
清除OFF计数器;
转换至OFF状态;以及
监控表示所述OFF计数器超过最大阈值的OFF超时信号。
23.根据权利要求22所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
对于在所述OFF状态时检测到所述OFF超时信号,进行如下响应:
断言所述开关控制信号;以及
转换至所述ON状态。
24.根据权利要求22所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
在所述OFF状态时,对于检测到被断言的所述振荡信号和比较高信号二者,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
清除连续电流模式OFF计数器;
转换至连续电流模式OFF状态;以及
监控指示所述连续电流模式OFF状态的持续时间的所述连续电流模式OFF计数器。
25.根据权利要求24所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
在所述连续电流模式OFF状态时,对于检测到所述连续电流模式OFF计数器超过连续电流模式OFF阈值,进行如下响应:
断言所述开关控制信号;
清除连续电流模式ON计数器;以及
转换至连续电流模式ON状态。
26.根据权利要求25所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑被配置为:
在所述连续电流模式ON状态时,对于检测到所述比较高信号,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
清除所述连续电流模式OFF计数器;以及
转换至所述连续电流模式OFF状态;并且
在所述连续电流模式ON状态时,对于检测到所述连续电流模式ON计数器超过连续电流模式ON阈值和所述比较低信号未被断言,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
清除所述OFF计数器;以及
转换至所述OFF状态。
27.根据权利要求7所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑包括:
第一比较器,被配置为根据所述感测信号和高参考电压信号来生成所述比较高信号;以及
第二比较器,被配置为根据所述感测信号和低参考电压信号来生成所述比较低信号。
28.根据权利要求27所述的开关控制器,其中,所述控制器逻辑包括:
振荡检测器,被配置为根据所述比较低信号生成所述振荡信号,其中所述振荡信号初始化为真值并保持为真,除非所述比较低信号被解除断言达超过预定间隔的持续时间。
29.一种低压装置,适用于被配置为生成变压器输出信号的电子变压器,所述变压器输出信号包括变压器输出电流和变压器输出电压,所述低压装置包括:
升压转换级,包括:
电感器,被配置为接收所述变压器输出电流作为电感器电流;
整流器,被配置为通过整流所述电感器电流来生成整流电流;
开关,被配置为根据开关控制信号影响所述整流电流的电流路径;和
控制器,包括:
至少一个控制器输入,包括:
变压器输入,被配置为接收所述变压器输出电压;和
控制器逻辑,被配置为使所述开关控制信号的转换与由所述变压器输入表示的变压器输出转换同步。
30.根据权利要求29所述的装置,其中,所述升压转换级还包括:
电容器,连接在所述升压转换级的输出两端;
二极管,包括连接至开关节点的阳极和连接至所述升压转换级输出的第一端子的阴极;以及
其中,所述开关包括连接至所述开关节点的第一输出端子,并且其中所述开关被配置为从所述开关节点汲取开关电流,其中所述开关电流近似等于:
当断言所述开关控制信号时的所述整流电流;以及
当未断言所述开关控制信号时的零。
31.根据权利要求30所述的装置,其中,所述控制器逻辑被配置为使所述开关控制信号与所述变压器输出转换同步,其中,峰值电感器电流大于最小峰值电感器电流阈值且小于最大电感器电流限值。
32.一种开关控制方法,包括:
接收一个或多个控制器输入的集合,其中所述控制器输入包括电子变压器的变压器输出;以及
至少部分地基于所述控制器输入生成开关控制信号,其中所述开关控制信号被配置为控制开关的导通状态,所述开关被配置为影响由整流器生成的整流电流的电流路径,所述整流器被配置为对耦合至所述变压器输出的电感器的电感器电流进行整流;以及
使所述开关控制信号的断言与所述变压器输出的转换同步。
33.根据权利要求32所述的方法,其中,生成所述开关控制信号包括:
初始化至OFF状态,其中所述开关控制信号被断言;
监控表示所述变压器振荡的振荡信号、表示所述变压器输出的边缘转换的边缘信号、表示遵从最大电感器电流阈值的电感器电流的比较高信号以及表示遵从最小峰值电感器电流阈值的电感器电流的比较低信号;以及
在所述OFF状态时,对于检测到被断言的所述振荡信号和所述比较高信号二者,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
清除表示连续电流模式OFF状态的持续时间的连续电流模式OFF计数器;和
转换至所述连续电流模式OFF状态。
34.根据权利要求33所述的方法,还包括:
在所述连续电流模式OFF状态时,对于检测到所述连续电流模式OFF计数器超过连续电流模式OFF阈值,进行如下响应:
断言所述开关控制信号;
清除表示连续电流模式ON状态的持续时间的连续电流模式ON计数器;以及
转换至所述连续电流模式ON状态。
35.根据权利要求34所述的装置,还包括:
在所述连续电流模式ON状态时,对于检测到所述比较高信号,进行如下响应:
解除断言所述开关控制信号;
清除所述连续电流模式OFF计数器;和
转换至所述连续电流模式OFF状态;以及
在所述连续电流模式ON状态时,对于检测到所述连续电流模式ON计数器超过连续电流模式OFF阈值,以及所述比较低信号未被断言,通过转换至所述OFF状态来进行响应。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9341358B2 (en) 2012-12-13 2016-05-17 Koninklijke Philips N.V. Systems and methods for controlling a power controller
US9494139B2 (en) * 2014-07-31 2016-11-15 General Electric Company System and method for controlling a power output of a wind turbine generator
WO2016187845A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Solid state lighting driver circuit with ballast compatibility
EP3806341B1 (en) * 2018-06-20 2022-10-12 VIVIWARE Japan, Inc. Electronic device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2403120A2 (en) * 2010-07-01 2012-01-04 Alistair Macfarlane Zero voltage switching PFC converter and LED lighting
US20130113458A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-09 Crs Electronics Led lamp driver identification
WO2013072793A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Circuit arrangement for operating a low- power lighting unit and method operating the same

Family Cites Families (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3806829A (en) 1971-04-13 1974-04-23 Sys Inc Pulsed laser system having improved energy control with improved power supply laser emission energy sensor and adjustable repetition rate control features
US4008414A (en) 1975-07-28 1977-02-15 Power Saver Corporation Circuit for powering fluorescent lamps
US4562382A (en) 1982-11-26 1985-12-31 Quietlite International Ltd. Solid-state inverter including a multiple core transformer
US5089753A (en) 1990-07-09 1992-02-18 North American Philips Corporation Arrangement for predicting failure in fluorescent lamp systems
US5040236A (en) 1990-07-18 1991-08-13 Argus International Apparatus for irradiation of printed wiring boards and the like
US5416387A (en) 1993-11-24 1995-05-16 California Institute Of Technology Single stage, high power factor, gas discharge lamp ballast
US5583402A (en) 1994-01-31 1996-12-10 Magnetek, Inc. Symmetry control circuit and method
US5872429A (en) 1995-03-31 1999-02-16 Philips Electronics North America Corporation Coded communication system and method for controlling an electric lamp
US5650694A (en) 1995-03-31 1997-07-22 Philips Electronics North America Corporation Lamp controller with lamp status detection and safety circuitry
US6407935B1 (en) 2000-05-30 2002-06-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. High frequency electronic ballast with reactive power compensation
US6369461B1 (en) 2000-09-01 2002-04-09 Abb Inc. High efficiency power conditioner employing low voltage DC bus and buck and boost converters
IL147578A (en) 2002-01-10 2006-06-11 Lightech Electronics Ind Ltd Lamp transformer for use with an electronic dimmer and method for use thereof for reducing acoustic noise
TWI222266B (en) 2002-02-14 2004-10-11 Kazuo Kohno Self oscillation circuits
GB2416248B (en) 2003-05-02 2007-02-21 George Alan Limpkin Apparatus for supplying energy to a load and a related system
US20070149496A1 (en) 2003-10-31 2007-06-28 Jack Tuszynski Water-soluble compound
US20080119421A1 (en) 2003-10-31 2008-05-22 Jack Tuszynski Process for treating a biological organism
US20050174162A1 (en) 2004-02-09 2005-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Configurable voltage generator
US20050249667A1 (en) 2004-03-24 2005-11-10 Tuszynski Jack A Process for treating a biological organism
IL163558A0 (en) 2004-08-16 2005-12-18 Lightech Electronics Ind Ltd Controllable power supply circuit for an illumination system and methods of operation thereof
US7772724B2 (en) 2005-06-06 2010-08-10 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for use with lighting circuits having three-way switches
US7847440B2 (en) 2005-06-06 2010-12-07 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for use with lighting circuits having three-way switches
US20070040516A1 (en) 2005-08-15 2007-02-22 Liang Chen AC to DC power supply with PFC for lamp
US8558470B2 (en) 2006-01-20 2013-10-15 Point Somee Limited Liability Company Adaptive current regulation for solid state lighting
US8742674B2 (en) 2006-01-20 2014-06-03 Point Somee Limited Liability Company Adaptive current regulation for solid state lighting
US20080018261A1 (en) 2006-05-01 2008-01-24 Kastner Mark A LED power supply with options for dimming
US7489120B2 (en) 2006-07-12 2009-02-10 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for a high voltage power supply circuit
GB0617393D0 (en) 2006-09-04 2006-10-11 Lutron Electronics Co Variable load circuits for use with lighting control devices
US7804256B2 (en) 2007-03-12 2010-09-28 Cirrus Logic, Inc. Power control system for current regulated light sources
JP4688846B2 (ja) * 2007-06-12 2011-05-25 三菱電機株式会社 コンバータ装置
CN102318440B (zh) 2007-08-24 2015-09-09 塞瑞斯逻辑公司 多led控制
US8115419B2 (en) 2008-01-23 2012-02-14 Cree, Inc. Lighting control device for controlling dimming, lighting device including a control device, and method of controlling lighting
US7812550B2 (en) 2008-05-28 2010-10-12 Revlite Technologies Inc. LED replacement for low voltage lamps
US7936132B2 (en) 2008-07-16 2011-05-03 Iwatt Inc. LED lamp
US8212491B2 (en) 2008-07-25 2012-07-03 Cirrus Logic, Inc. Switching power converter control with triac-based leading edge dimmer compatibility
US8067902B2 (en) 2008-09-05 2011-11-29 Lutron Electronics Co., Inc. Electronic ballast having a symmetric topology
US8288954B2 (en) 2008-12-07 2012-10-16 Cirrus Logic, Inc. Primary-side based control of secondary-side current for a transformer
US8013544B2 (en) 2008-12-10 2011-09-06 Linear Technology Corporation Dimmer control leakage pull down using main power device in flyback converter
JP4864994B2 (ja) 2009-03-06 2012-02-01 シャープ株式会社 Led駆動回路、led照明灯具、led照明機器、及びled照明システム
JP5241578B2 (ja) * 2009-03-19 2013-07-17 株式会社日清製粉グループ本社 誘導熱プラズマ発生方法及び装置
US8222832B2 (en) 2009-07-14 2012-07-17 Iwatt Inc. Adaptive dimmer detection and control for LED lamp
TW201134305A (en) 2009-07-27 2011-10-01 Koninkl Philips Electronics Nv Bleeder circuit
RU92282U1 (ru) * 2009-10-07 2010-03-10 Закрытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ПРОЕКТ" Светодиодный источник света
US8686668B2 (en) 2009-10-26 2014-04-01 Koninklijke Philips N.V. Current offset circuits for phase-cut power control
EP2497337B1 (en) 2009-11-05 2020-10-21 eldoLAB Holding B.V. Led driver for powering an led unit from a electronic transformer
BR112012011829A2 (pt) 2009-11-17 2018-03-27 Terralux Inc detecção e controle de suprimento de energia led
MX2012005844A (es) 2009-11-20 2012-09-28 Lutron Electronics Co Circuito de carga controlable para su uso con un dispositivo de control de carga.
US8957662B2 (en) 2009-11-25 2015-02-17 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for high-efficiency loads
US8664881B2 (en) 2009-11-25 2014-03-04 Lutron Electronics Co., Inc. Two-wire dimmer switch for low-power loads
CN102083254B (zh) 2009-11-30 2013-09-18 成都芯源系统有限公司 适用于三端可控硅调光器的wled驱动电路及驱动方法
DE102010001919B4 (de) 2010-02-15 2012-03-01 Osram Ag Schaltung und Verfahren zur Ansteuerung eines Leuchtmittels
CN102792776A (zh) 2010-03-12 2012-11-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于供电电路的功率接口
US20120106216A1 (en) 2010-04-29 2012-05-03 Victor Tzinker Ac-dc converter with unity power factor
CN102238774B (zh) 2010-04-30 2016-06-01 奥斯兰姆有限公司 导通角获取方法和装置,以及led驱动方法和装置
EP2410821B1 (en) 2010-07-20 2014-01-08 Panasonic Corporation Lighting device of semiconductor light-emitting element and illumination fixture using the same
US8569972B2 (en) 2010-08-17 2013-10-29 Cirrus Logic, Inc. Dimmer output emulation
CN103155387B (zh) 2010-07-30 2016-10-19 皇家飞利浦有限公司 从基于三端可控硅调光器给高效照明装置供电
US9307601B2 (en) 2010-08-17 2016-04-05 Koninklijke Philips N.V. Input voltage sensing for a switching power converter and a triac-based dimmer
WO2012027507A2 (en) 2010-08-24 2012-03-01 Cirrus Logic, Inc. Multi-mode dimmer interfacing including attach state control
US8653759B2 (en) 2010-10-29 2014-02-18 General Electric Company Lighting system electronic ballast or driver with shunt control for lighting control quiescent current
CN103262398B (zh) 2010-11-04 2017-06-30 飞利浦照明控股有限公司 照明系统的链路路径中的受控功耗
US9084316B2 (en) 2010-11-04 2015-07-14 Cirrus Logic, Inc. Controlled power dissipation in a switch path in a lighting system
EP2636134A2 (en) 2010-11-04 2013-09-11 Cirrus Logic, Inc. Switching power converter input voltage approximate zero crossing determination
DE102011055071B4 (de) 2010-11-08 2023-05-04 Maxim Integrated Products, Inc. Kompatibilität elektronischer transformatoren für leuchtdiodensysteme
US8547034B2 (en) 2010-11-16 2013-10-01 Cirrus Logic, Inc. Trailing edge dimmer compatibility with dimmer high resistance prediction
US8432104B2 (en) 2010-12-09 2013-04-30 Delta Electronics, Inc. Load current balancing circuit
TWI461107B (zh) 2011-03-22 2014-11-11 Richtek Technology Corp 發光元件電源供應電路、發光元件驅動電路及其控制方法
US8933642B2 (en) 2011-05-13 2015-01-13 General Electric Company Dimmable LED lamp
EP2590477B1 (en) 2011-11-07 2018-04-25 Silergy Corp. A method of controlling a ballast, a ballast, a lighting controller, and a digital signal processor
US8896231B2 (en) 2011-12-16 2014-11-25 Terralux, Inc. Systems and methods of applying bleed circuits in LED lamps
US8928243B2 (en) 2011-12-27 2015-01-06 Texas Instruments Incorporated Light driving system and method
US9210744B2 (en) 2012-04-18 2015-12-08 Power Integrations, Inc. Bleeder circuit for use in a power supply
US9215770B2 (en) * 2012-07-03 2015-12-15 Philips International, B.V. Systems and methods for low-power lamp compatibility with a trailing-edge dimmer and an electronic transformer
US9072125B2 (en) * 2012-07-03 2015-06-30 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for determining a type of transformer to which a load is coupled
US8933648B1 (en) 2012-07-03 2015-01-13 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for selecting a compatibility mode of operation for a lamp assembly
US9341358B2 (en) 2012-12-13 2016-05-17 Koninklijke Philips N.V. Systems and methods for controlling a power controller
JP6617099B2 (ja) 2013-05-13 2019-12-04 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ 低電圧照明のための安定化回路
US9635723B2 (en) 2013-08-30 2017-04-25 Philips Lighting Holding B.V. Systems and methods for low-power lamp compatibility with a trailing-edge dimmer and an electronic transformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2403120A2 (en) * 2010-07-01 2012-01-04 Alistair Macfarlane Zero voltage switching PFC converter and LED lighting
US20130113458A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-09 Crs Electronics Led lamp driver identification
WO2013072793A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Circuit arrangement for operating a low- power lighting unit and method operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017525326A (ja) 2017-08-31
US9385598B2 (en) 2016-07-05
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CN106797686B (zh) 2019-07-12
EP3155876A1 (en) 2017-04-19
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WO2015191680A1 (en) 2015-12-17
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RU2017100449A (ru) 2018-07-18

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