CN107623441A - 用于功率转换器的控制器 - Google Patents

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Abstract

一种用于功率转换器的控制器。所述功率转换器包括转换器开关和转换器电感器。所述控制器包括：控制器输出端，其被配置成提供用于转换器开关的开关控制信号；比较器；以及延迟块。所述比较器可以提供比较器输出信号，所述比较器输出信号取决于感测信号是否大于参考信号而具有比较器输出状态，其中所述比较器输出状态可以为第一状态值或第二状态值。所述延迟块可以进行以下操作：基于(i)跨越转换器电感器的电压设置时间延迟值；当比较器输出状态改变时开启计时器；以及当所述计时器达到所述时间延迟值时引起所述开关控制信号中的改变。

Description

用于功率转换器的控制器
技术领域
本发明涉及用于例如功率因数校正电路的功率转换器的控制器。
背景技术
LED可以受益于由恒定的平均电流驱动。降压式转换器具有恒定电流调节环路，该恒定电流调节环路被用于提供恒定平均电流到LED串。降压式转换器包括转换器开关和转换器电感器，转换器开关的切换受迟滞比较器控制，迟滞比较器具有上限切换阈值和下限切换阈值。在实际应用中，来自其它电路的干扰可以使得比较器较早跳脱，这可能会引起平均电流的波动。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种功率转换器的控制器，所述功率转换器包括转换器开关和转换器电感器，所述控制器包括：
参考输入端，其被配置成接收参考信号；
控制器输出端，其被配置成提供用于转换器开关的开关控制信号；
比较器，其被配置成提供比较器输出信号，所述比较器输出信号取决于感测信号是否大于参考信号而具有比较器输出状态，其中所述比较器输出状态可以取第一状态值或第二状态值；以及
延迟块，其被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越转换器电感器的电压设置时间延迟值；
当比较器输出状态改变时开启计时器；以及
当计时器达到时间延迟值时引起开关控制信号中的改变。
在一个或多个实施例中，延迟块被配置成基于跨越转换器电感器的电压的反相设置时间延迟值。
在一个或多个实施例中，延迟块还被配置成基于(ii)计时常数设置时间延迟值。
在一个或多个实施例中，延迟块包括校准块，所述校准块被配置成进行以下操作：
确定向上向下计数值，所述向上向下计数值表示对于完整切换循环(a)比较器输出信号具有第一状态值的时长与(b)比较器输出信号具有第二状态值的时长之间的差异；以及
基于向上向下计数值修改计时常数。
在一个或多个实施例中，校准块被配置成将向上向下计数值确定为对于多个完整切换循环(a)比较器输出信号具有第一状态值的时长与(b)比较器输出信号具有第二状态值的时长之间的差异。
在一个或多个实施例中，校准块被配置成修改计时常数使得向上向下计数值减小，这可以涉及减小向上向下计数值的绝对值使得向上向下计数值更接近零。
在一个或多个实施例中，校准块进一步包括：
延迟参考块，其被配置成提供默认延迟信号；
延迟值信号生成器，其被配置成提供延迟值信号以用于设置计时常数。延迟值信号生成器可被配置成进行以下操作：
如果开关控制信号具有第一状态值，那么将向上向下计数值添加到默认延迟信号以提供延迟值信号；以及
如果开关控制信号具有第二状态值，那么从默认延迟信号中减去向上向下计数值以提供延迟值信号。
在一个或多个实施例中，校准块被配置成通过来自时钟信号生成器的时钟信号计时。比较器可以包括计时比较器，所述计时比较器也可被配置成通过来自时钟信号生成器的时钟信号计时。
在一个或多个实施例中，计时比较器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和第二输入端中的每一个被配置成接收感测信号和参考信号中的相应一个作为输入信号。根据时钟信号，控制器可被配置成周期性地交换哪些输入信号被提供到哪些输入端。
在一个或多个实施例中，延迟块被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越转换器电感器的电压和(ii)断开常数设置断开时间延迟值；
当比较器输出信号的信号状态从第一状态值变为第二状态值时开启断开计时器；以及
当断开计时器达到断开时间延迟值时引起开关控制信号的改变。
在一个或多个实施例中，延迟块被配置成基于(a)转换器的输入电压与(b)转换器的输出电压之间的差异确定跨越转换器电感器的电压。
在一个或多个实施例中，延迟块被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越转换器电感器的电压的负值以及(ii)接通常数设置接通时间延迟值；
当比较器输出信号的信号状态从第二状态值改变为第一状态值时开启接通计时器；以及
当接通计时器达到接通时间延迟值时引起开关控制信号的改变。
在一个或多个实施例中，延迟块被配置成基于转换器的输出电压确定跨越转换器电感器的电压的负值。
在一个或多个实施例中，感测信号表示功率转换器的操作情况的瞬时值。感测信号可以表示穿过转换器电感器的电流的瞬时值。参考信号可以表示穿过转换器电感器的电流的目标值。
可以提供集成电路、电子装置或包括本文所公开的任何控制器的系统。
虽然本发明容许各种修改和替代形式，但其细节已经以举例的方式在附图中示出且将详细地描述。然而，应理解，所描述的特定实施例之外的其它实施例也是可能的。还涵盖属于所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和替代实施例。
以上论述并不意图表示当前或将来权利要求集的范围内的每一示例实施例或每一实施方案。图式和以下具体实施方式还举例说明各种示例实施例。结合附图考虑以下具体实施方式可以更全面地理解各种示例实施例。
附图说明
现将仅借助于例子参考附图描述一个或多个实施例，在附图中：
图1示出了具有用于提供恒定平均电流到LED串的恒定电流调节环路的降压式转换器；
图2示出了图1的迟滞比较器的示例实施方案；
图3示出了图1和图2的电路的随时间推移的电感器电流的曲线图；
图4示出了用于功率转换器的控制器的示例实施例；
图5示出了图4的电路的示例实施方案；
图6示出了说明图5的电路的操作的时序图；
图7示出了用于功率转换器的控制器的另一示例实施例；以及
图8示出了可以在图7中使用的模拟计时器的可能的实施方案。
具体实施方式
LED可以受益于由恒定的平均电流驱动。
图1示出了具有用于提供恒定平均电流到LED串(D3)102的恒定电流调节环路的降压式转换器100。
降压式转换器100包括转换器开关104(T1)和转换器电感器108，所述转换器开关104也可以被称作功率开关。在此例子中，转换器开关104是FET。
转换器开关104的切换受迟滞比较器106(CMP1)控制，迟滞比较器106具有上限切换阈值和下限切换阈值。电感器电流流过感测电阻器110(R1)。一旦电感器电流下降到低于下限阈值，则转换器开关104接通。这使得电感器电流增大，直至达到上限阈值。随后转换器开关104断开，并且电感器电流继续流过转换器二极管112(D1)。现在电流降低直至再次达到下限阈值。
图2示出图1的迟滞比较器的示例实施方案。转换器电感器208示出为L1，并且感测电阻器210示出为R1。参考电流源214(I10)提供流过通过第一参考电阻器216(R10)和第二参考电阻器218(R11)提供的电阻分压器的参考电流。
此电路具有限定降压式转换器中的电感器电流电平的下限跳脱电平和上限跳脱电平的两个比较器。更确切地说，上限比较器220(CMP10)检测何时电感器电流超过上限阈值，并且下限比较器222(CMP11)检测何时电感器电流下降到低于下限阈值。如上文所指出，当电流低于下限跳脱电平时降压式转换器的转换器开关(其为外部FET的例子)是接通的，并且当电流超过上限跳脱电平时降压式转换器的转换器开关是断开的。以此方式，平均电感器电流可以调节到明确限定的平均值。
滞后是通过SR(设置-重新设置)锁存器224(SR10)提供的，所述SR锁存器224提供开关控制信号(在图2中标记为“栅极”)以控制转换器开关(在图2中未示出)。
在实际应用中，来自其它电路的干扰可以使得比较器220、222较早跳脱，这可以引起平均电流的波动。
图3示出了图1和图2的电路的随时间推移的电感器电流326的曲线图，并且还示出了上限阈值328和下限阈值330。转换器受到控制使得转换器开关响应于电感器电流326达到上限阈值328和下限阈值330中的一个而操作。以此方式，电感器电流326在上限阈值328与下限阈值330之间匀变。
由于电路的比较器和栅极驱动器都具有延迟，所以电感器电流326将过冲超过上限阈值328，并且下冲低于下限阈值330。即使开启延迟与如图3中所示的断开延迟相同，电感器电流326的改变的速率在它上升时通常与在它下降时并不相同。这可以引起平均电流的不希望的偏移，这是因为过冲的幅值与下冲的幅值并不相同。也就是说，比较器和栅极驱动器中的延迟可以引起偏离目标值的平均电流。这可以由比较器滞后和栅极驱动器中的延迟引起，并且取决于dI/dt引起过冲和下冲。此外，偏差的大小取决于实际输出电压(其在图1中在节点3处)。
此类偏差可以是所谓的矩阵束应用的具体问题。对于矩阵束应用，所有LED彼此串联连接，并且可能需要是单独地可调光的。这可以通过在具有PWM(脉冲宽度调制)信号的串中选择性地短接一些LED完成。由于短接LED引起整体串电压发生改变可以出现问题，这如上文所论述可以引起平均输出电流的不希望的偏移。
如下文将论述的，本文中所公开的一个或多个例子可以解决上述问题。举例来说，电路可以提供为包含单个比较器以感测LED电流。并且，转换器开关可能无法立刻通过比较器切换，而是仅在时间延迟之后切换。此延迟时间可以设置为使得它与跨越电感器的电压成反比，这可以产生以与图1和图2的系统相同的方式对干扰不敏感的系统。
图4示出了用于功率转换器的控制器401的示例实施例。作为非限制性例子，功率转换器可以是切换模式电源(switched mode power supply，SMPS)或降压式转换器。
功率转换器包括至少转换器开关404和转换器电感器408。在此例子中，还示出了转换器二极管412和输出端432。将了解取决于所使用的功率转换器的类型，这些组件的具体布局可以发生改变。
控制器401包括用于接收表示功率转换器的操作的感测信号的感测输入端434。感测信号可以表示功率转换器的瞬时操作情况，例如，穿过转换器电感器408的电流。因此，在此例子中感测信号可以被视为感测电流。在其它例子中，感测信号可以是感测电压。
控制器401还包括用于接收参考信号的参考输入端436。参考电压可以表示用于感测信号的期望电平，在此例子中是流过转换器电感器408的电流。
控制器401还包括用于将开关控制信号提供到转换器开关404的控制器输出端438。如在功率转换器的领域中已知的，可以操作转换器开关404以便依序将能量放置到转换器电感器408中并且将能量带离转换器电感器408使得在输出端432处的电流或电压可以受到控制。
控制器401包括比较器440和延迟块442。比较器440接收感测信号和参考信号作为输入信号，并且取决于感测信号是否大于参考信号提供具有比较器输出状态的比较器输出信号。举例来说，比较器输出状态可以采用第一状态值(0)或第二状态值(1)。
延迟块442接收表示跨越转换器电感器408的电压的电感器电压信号。延迟块442可以随后基于跨越转换器电感器408的电压设置时间延迟值。在一些例子中，时间延迟值也可以是基于恒定计时设置的，如下文将论述的。延迟块442还从比较器440中接收比较器输出信号。当比较器输出状态改变(或者从第一状态值(0)变为第二状态值(1)，或者从第二状态值(1)变为第一状态值(0))时，延迟块442开启计时器，所述计时器可以是模拟或数字计时器。随后，当计时器达到时间延迟值时，延迟块442引起开关控制信号的改变使得转换器开关404的状态发生改变。
有利的是，图4的控制器401可以控制功率转换器使得它对干扰不太敏感，并且因此不大可能引起经过负载/LED的平均电流的波动。这可以引起功率转换器的更精确的控制，尤其是对于动态地改变的负载而言。
图5示出了图4的电路的示例实施方案。已经参考图4描述的图5的特征已经按500的序列给出对应的参考标号，并且此处将不会再次进行描述。
在图5中，转换器电感器508与感测电阻器510串联连接。感测电阻器510的端中的一个连接到控制器501的感测输入端534。以此方式，表示流过转换器电感器508的瞬时电流的感测电压信号被提供为到控制器501的输入信号。
在图5的例子中还连接到转换器电感器508的是参考电阻器544。参考电阻器544在转换器电感器508与参考电流源546之间串联连接。参考电阻器544与参考电流源546之间的节点连接到控制器501的参考输入端536。以此方式，表示流过参考电阻器544的电流的参考电压信号被提供为到控制器501的输入信号。参考电流源546的电平可以设置成使得参考电压信号限定用于穿过转换器电感器508的电流的所需的目标值。
按照与图4相同的方式，图5的控制器501包括比较器540，所述比较器540接收感测电压信号和参考电压信号作为输入信号，并且提供取决于感测电压信号是否高于或低于目标具有比较器输出状态的比较器输出信号(Q)548，如由参考电压信号限定。在此例子中仅使用单个比较器540，并且感测电压信号仅与一个阈值(参考电压信号)进行比较。
比较器输出信号(Q)548提供为到计时器550的输入信号，所述计时器550在此例子中是模拟计时器。当存在比较器输出信号(Q)548的状态的改变时计时器550开始计数并且当计时器550达到时间延迟值时引起计时器输出信号552的改变(以及开关控制信号554的改变)。
在此例子中，时间延迟值的持续时间取决于开关控制信号554的状态。也就是说，如果开关控制信号554具有表示转换器开关(未示出)断开(开启电路)的第一状态值(0)，那么应用接通时间延迟值。如果开关控制信号554具有表示转换器开关接通(闭合电路)的第二状态值(1)，那么应用断开时间延迟值。以此方式，取决于计时器是否倒计时到开关控制信号554从第一状态值到第二状态值的转变可以应用不同时间延迟，或反之亦然。
在下文中将描述图5的单个计时器550为提供断开计时器和接通计时器的功能。将了解这一功能可以由在其它例子中的单独的计时器电路提供。
当开关控制信号554具有表示转换器开关断开的第一状态值(0)时，计时器应用接通时间延迟值，并且可以被视为接通计时器。在此例子中接通时间延迟值(tgon)是基于(i)跨越转换器电感器(-VL)的电压的负值；以及(ii)接通常数(constanton)设置的。接通常数(constanton)是计时常数的例子，计时常数在此例子中是固定的。在此例子中，接通时间延迟值(tgon)与转换器电感器成反比。
tgon＝constanton/(-VL)
当转换器开关断开时(当使用接通计时器时是这种情况)，功率转换器的输出电压(Vout)可以用作跨越转换器电感器(-VL)的电压的负值。输出电压也可以被称作Vled。因此，接通时间延迟值(tgon)可以被定义为：
其中Tref和Vref可以一起被视为计时常数。如下文将参考图8所论述，在一些例子中，Tref和Vref可以在操作期间使用反馈来修改以便改进性能。
因此，当比较器输出信号548的信号状态从第二状态值(1)变为第一状态值(0)时，当接通计时器550达到接通时间延迟值时接通计时器550引起计时器输出信号552中的改变。
当开关控制信号554具有表示转换器开关接通的第二状态值(1)时，计时器应用断开时间延迟值，并且可以被视为断开计时器。在此例子中，断开时间延迟值(tgoff)是基于(i)跨越转换器电感器的电压(VL)；以及(ii)断开常数(constantoff)设置的。断开常数(constantoff)是计时常数的例子，并且在此例子中断开时间延迟值(tgoff)与转换器电感器成反比。
tgoff＝constantoff/VL
当转换器开关接通时(这是断开计时器正在使用的情况)，(i)功率转换器的输入电压(Vin)与(ii)功率转换器的输出电压(Vout)之间的差异可以用作跨越转换器电感器的电压(VL)。输出电压也可以被称作Vled。因此，断开时间延迟值(tgoff)可以被定义为：
其中Tref和Vref可以一起被视为计时常数。
因此，当比较器输出信号548的信号状态从第一状态值(0)变为第二状态值(1)时，当断开计时器550达到断开时间延迟值时断开计时器550引起计时器输出信号552中的改变。
从下文图8的描述中将了解，用于计算tgoff的Tref和Vref的值未必与用于计算tgon的Tref和Vref的值相同。
如图5所示，功率转换器558的输入电压(Vin)和功率转换器560的输出电压(Vout/Vled)可以作为输入信号被提供到计时器550。因此，计时器550具有计时器550需要用于确定接通时间延迟值(tgon)和断开时间延迟值(tgoff)的值的信息。
计时器输出信号552被提供到D型触发器556的时钟输入端。比较器输出信号548的反相版本被提供到D型触发器556的数据输入端。D型输出端连接到控制器501的控制器输出端538以便提供开关控制信号554。将了解，可以使用替代的组件来代替D型触发器556，以便计时器输出信号552中的改变引起开关控制信号554中的所需的改变。
图6示出了说明图5的电路的操作的时序图。顶部曲线图示出了取决于栅极的切换而向上和向下匀变的电感器电流626，所述栅极的切换由开关控制信号654限定(如图6的底部曲线所示)。顶部曲线中还示出表示电感器电流626的目标平均值的参考信号629。
开关控制信号654(在图6中标记为“栅极”)指示转换器开关的状态(所述转换器开关在此例子中由场效应管的栅极限定)。当开关控制信号654较高时，接通转换器开关(场效应管)，并且当开关控制信号654较低时，断开转换器开关(场效应管)。
在图6中的第二曲线示出为比较器输出的比较器输出信号648。如上所述，比较器输出信号648指示电感器电流626是否大于参考信号629。
第三曲线示出计时器的计数器值658和计时器阈值660。在此例子中计时器阈值660是常数值。下文将参考图8更详细地论述可如何实施计时器阈值660的一个例子。
如图6中所示，在比较器输出信号648的下降边缘处，接通计时器的计数器值658开始增大，也就是说，接通计时器启动。在将在下文论述的图8的例子中，计时器是通过使用电流对电容器充电来实施的模拟计时器。如图6中所示，计数器值线658是跨越这一电容器的电压。在如图8中所示的一个例子中，电容器的充电电流与输出电压Vled成正比，且它可以借助于电阻器从输出电压导出。
当电容器电压(计数器值658)达到计时器阈值660时，接通场效应管的栅极(如由在图6中的开关控制信号654的从低到高的转变表示)。这引起电感器电流626再次上升。
由于电感器电流626升高，它将达到参考信号629，这引起在比较器输出信号648中的正边缘。在此期间，计数器值658被重置为零。在比较器输出信号648中的这一正/上升边缘引起断开计时器开始计数，并且因此计数器值658开始再次增大。对于断开计数器在这一时间，到电容器的充电电流与Vin-Vled成正比。结合上文所述的计时常数(Tref*Vref)，取决于接通计数器或断开计数器是否被使用，断开计数器和接通计数器的不同充电电流造成计数器值658线的斜率的不同。
当计数器值658达到计时器阈值660时，断开场效应管的栅极(如在图6中由开关控制信号654的从高到低转变所表示)。
通过图6所示出的操作的结果是恒定的纹波电流(其可以与参考图1和图2所描述的迟滞转换器相似)，除了现在有利地切换频率并不取决于感测电阻器值或电感器值并且并不依赖于外部组件的值之外。
使用tgon和tgoff的上述等式，纹波电流可以表示为：
图7示出用于功率转换器的控制器701的另一示例实施例，其可以有利地降低在电感器电流中的过冲和下冲的影响，过冲和下冲是由于可通过比较器、栅极驱动器或任何其它组件引入的任何延迟。图7可以应用旨在降低或去除由此类延迟引起的平均值LED电流的任何偏差的补偿(中值控制)。这可以通过使用反馈修改计时常数来实现。
同样在图5中示出的图7的组件将按700的序列给出对应的参考标号，并且此处将不会再次进行描述。
如参考图8将更详细地描述的，在此例子中，计时器750基于接收到的延迟值信号772确定待应用的时间延迟的长度。
比较器输出信号(Q)748的占空比是实际电流与参考值的中值偏差的指示。也就是说，如果比较器输出信号(Q)748的占空比不是50％，那么感测电感器电流的中位值与目标/参考值不同。如下文将论述的，图7的控制器701可以调节计时器750的操作以便使得占空比更接近50％，并且因此补偿任何过冲的影响，所述过冲因在电路中可能引入的延迟导致。
图7的控制器701包括向上向下计数器764，所述计数器具有接收来自比较器740的比较器输出信号(Q)748的向上向下输入端、接收来自时钟信号生成器762的时钟信号的时钟输入端以及向上向下输出端。时钟信号的频率可以远大于功率转换器的最大切换频率，使得存在功率转换器的单个切换循环的相当大数量的时钟脉冲。在向上向下计数器764的向上向下输出端处，向上向下计数器764提供表示向上向下计数值的计数输出信号。当比较器输出信号(Q)748具有第一状态值(例如，0)时，对于在接收到的时钟信号中的每一脉冲，向上向下计数值递减。类似地，当比较器输出信号(Q)748具有第二状态值(例如，1)时，对于在接收到的时钟信号中的每一脉冲，向上向下计数值递增。
因此，将了解，对于功率转换器的完整切换循环，向上向下计数值表示比较器输出信号(Q)748的占空比。如果向上向下计数值为零，那么比较器输出信号(Q)748为50％。如果向上向下计数值大于零，那么比较器输出信号(Q)748大于50％并且电感器电流将过高(这还意味着LED电流将过高)。如果向上向下计数值小于零，那么比较器输出信号(Q)748小于50％并且电感器电流将过低(这还意味着LED电流将过低)。
对于功率转换器的每一切换循环有一次，向上向下计数值被复制到多位寄存器，所述多位寄存器在此例子中为D型触发器766。通过开关控制信号754对D型触发器766计时，使得向上向下计数值被复制(每个切换循环一次)到D型触发器766的输出端。D型触发器766的输出可以被视为表示比较器输出信号(Q)748的占空比的锁存向上向下计数值774。锁存向上向下计数值774作为输入被提供到延迟值信号生成器768。
在此例子中，向上向下计数器764在切换循环的末端没有被重置。这意味着向上向下计数值表示多个完整切换循环的比较器输出信号(Q)748的占空比。以此方式，向上向下计数器764可以继续向上和向下计数，使得平均起来(对于多个切换循环)在比较器740的输出处将恰好存在比较器输出信号(Q)748中的一样多的较高层级和较低层级。
控制器701还包括延迟参考块770，所述延迟参考块770可以被视为将默认延迟信号776提供到延迟值信号生成器768的(多位)参考。
基于锁存向上向下计数值774和默认延迟信号776，延迟值信号生成器768产生计时器750的延迟值信号772。基于延迟值信号772，计时器750随后设置用于功率转换器的每半个切换循环的延迟。
如果锁存向上向下计数值774为正或负(也就是说，它不是零)，那么延迟值信号生成器768从默认延迟信号776或者加上或者减去锁存向上向下计数值774，以便确定延迟值信号772。基于开关控制信号754的状态，延迟值信号生成器768或者加上或者减去锁存向上向下计数值774。举例来说，如果开关控制信号754具有第一状态，那么延迟值信号生成器768可以将锁存向上向下计数值774加到默认延迟信号776上；或者如果开关控制信号754具有第二状态，那么延迟值信号生成器768可以从默认延迟信号776中减去锁存向上向下计数值774。
如果锁存向上向下计数值774为零，那么一半的时间电感器电流高于目标/参考且一半的时间电感器电流低于目标/参考。这是因为向上向下计数器764必须接收相同数量的向上计数和向下计数。在这种情况下，因为电感器电流的波形为三角形形状，所以中值电感器电流等于目标。因此，无论锁存向上向下计数值774是否被添加到默认延迟信号776或者从默认延迟信号776中减去，延迟值信号772都表示默认延迟信号776。
默认延迟信号776可以被视为在切换循环的两个阶段上表示延迟值信号772的平均值。这是因为在切换循环的第一阶段中锁存向上向下计数值774被添加到默认延迟信号776，并且在切换循环的第二阶段中锁存向上向下计数值774的相同值从默认延迟信号776中减去。因此，可以通过默认延迟信号776的值来设置功率转换器的切换频率。
如上所述，通过延迟值信号772设置由计时器750应用的延迟的值。计时器输出信号752是用于触发功率开关/栅极切换的延迟信号。
以此方式，当比较器740输出高与低相比更加频繁时，将存在与递减相比更多的递增，并且在一个循环之后，向上向下计数值高于在循环开始处的向上向下计数值。这一计数器值用于增大延迟以接通栅极，并且用于减小延迟以断开栅极。因此，穿过电感器的平均电流将减小。这将引起对于较小部分的时间中值比较器较高，并且由此在一个循环之后迫使计数器净减小它的值。当存在相同数量的递增和递减时这将稳定在某一值处，这引起在一个循环之后没有计数器值的净改变。当这种情况发生时，中值电流与目标值相同。
时钟信号生成器762中的一个或多个、向上向下计数器764、D型触发器766、延迟参考块770以及延迟值信号生成器768可以一起被视为校准块769。时钟信号生成器762可以被视为对校准块769进行计时。如上所述，校准块769可以确定向上向下计数值，所述向上向下计数值表示对于完整切换循环(a)比较器输出信号748在第一状态值中的时长与(b)比较器输出信号748在第二状态值中的时长之间的差异。校准块769可随后基于向上向下计数值修改计时常数。校准块769可以修改计时常数(接通常数和断开常数的任选的两者)，使得向上向下计数值减小。
这一操作可以允许自动补偿以保持LED电流恒定，即使具有快速改变的输出电压也是如此，例如在图1中所示的像素光应用中。
任选地，比较器740可以为由时钟信号生成器762的时钟信号驱动的计时比较器。此类计时比较器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和第二输入端中的每一个被配置成接收感测信号和参考信号中的相应一个作为输入信号。根据时钟信号，控制器701可以周期性地交换哪些输入信号被提供到哪些输入端。举例来说，在每一时钟循环之后，可以交换到比较器740的输入。这可以因此消除或降低比较器740的任何输入偏移对最终LED电流准确性的影响。
例如，图8示出可以在图7中使用的模拟计时器850的可能实施方案。这一电路具有两个电阻器878、880，所述电阻器878、880将Vin 858和Vout 860相应地连接到开关882和开关884。这些开关882、884是根据开关控制信号(栅极控制信号)的状态来操作的。当开关控制信号是接通/高时，Vin 858连接到电流镜886的输入，且Vout 860连接到电流镜886的输出。由于Vin 858高于Vout 860，所以将存在与从NMOS 888的源极流动的VinVout成正比的净电流，并且这一电流将经由电流镜890对连接到节点894的可配置电容器组892充电。在节点894处的信号(电压)与在图6中所示的计数器值658相同。
延迟值信号生成器868如图8中所示，其提供与图7中示出的对应的组件相同的功能。延迟值信号生成器868提供延迟值信号872，所述延迟值信号872用于计时器850中以或者包括在电容器组892中的个体电容器或者排除在电容器组892中的个体电容器，并且由此调节相关联计时常数。通过可配置电容器组892所提供的电容的总量影响计数器值升高的斜率。也就是说，计数器值是在电容器上的电压，即在节点894处的电压。
计时器850还包括参考电压源极895，所述参考电压源极895提供界定计时器阈值的参考电压，例如，如图6中所示的计时器阈值660。计时器阈值可以为固定电压。它的值可以设置为略低于计时器比较器896的共模范围，但是不是过低。如果它设置的过低，那么可能降低准确性。
计时器比较器896将(i)在节点894处的计数器值与(ii)来自参考电压源极895的计时器阈值进行比较，以便当计数器值超过计时器阈值时触发在计时器输出信号852中的改变。
返回到上文参考图5所论述的接通时间延迟值(tgon)的公式：
回顾tgon为直至接通转换器开关(在图8中未示出)的时间延迟。在可配置电容器组892已经被放电(通过在图8中未示出的开关)且随后开始通过充电电流充电之后开始tgon时间。当计时器850操作为接通计时器时，开关882和开关884向左切换(其与图8中所示的内容相反)。因此，可配置电容器组892的充电电流与Vout(860)/电阻器(880)相等。
因此，tgon可以表示为：
tgon＝参考电压(895)*电容器组(892)*电阻器(880)/Vout(860)
因此，当接通常数(constanton)表示为tgon＝Tref*Vref时，Tref＝电容器组(892)*电阻器(880)，且Vref＝参考电压(895)。
类似地，断开时间延迟值(tgoff)的公式：
回顾tgoff为直至断开转换器开关(在图8中未示出)的时间延迟。在可配置电容器组892已经被放电(通过在图8中未示出的开关)且随后开始通过充电电流充电之后也开始tgoff时间。当计时器850操作为断开计时器时，开关882和开关884向右切换(如图8中所示)。因此，可配置电容器组892的充电电流是从(Vin(858)-Vout(860))导出的。
因此，tgoff可以表示为：
tgoff＝参考电压(895)*电容器组(892)/((Vin(858)/电阻器(878)-Vout(860)/电阻器(880))
当电阻器(878)的电阻等于电阻器(880)的电阻时，等式简化为：
tgoff＝参考电压(895)*电容器组(892)*电阻器(880)/(Vin(858)-Vout(860))
因此，当断开常数(constantoff)表示为Tref*Vref时，Tref＝电容器组(892)*电阻器(880)；且Vref＝参考电压(895)。然而，如上所述，取决于计时器850是否操作为断开计时器或接通计时器，可以不同地设置电容器组(892)的电容的值。
由于可允许在运行中改变Vout/Vled，所以也可以瞬时改变电容器组892的充电电流，并且因此实际的电容器电压可以为随时间推移而集成的电感器电压的精确表示。
将了解，以上论述假定电流镜886和电流镜890的传送比为1。也就是说，电流镜的输出电流与输入电流相同。对于不同传送比，以上公式可以轻易地适用。
从以上描述将了解，当接通栅极时，断开时间延迟值(tgoff)设置为与VinVout成反比，并且可以根据可配置断开常数进行修改，所述可配置断开常数是基于切换循环的阶段的延迟值信号872的值来设置的。并且，当断开栅极且开关882和开关884仅连接Vout 860以对电容器892的组充电时，接通时间延迟值(tgon)设置为与Vout 860成反比，并且可以根据可配置接通常数进行修改，所述可配置接通常数是基于切换循环的阶段的延迟值信号872的值来设置的。如上所述，对于切换循环的不同阶段，可以不同地设置延迟值信号872的值。
本文所公开的电路中的一个或多个可以避免通过迟滞降压转换器所产生的缺点，对于所述迟滞降压转换器切换频率不仅取决于输入电压和输出电压，还取决于电感器值。并且，本文所公开的电路中的一个或多个可以具有对接近比较器的跳脱点的干扰的降低的灵敏度。同时，由于在转换器中FET可以切换具有较高dV/dt的较大电压，所以可以存在较大干扰。对于单个通道，仅在比较器决策之后可能发生干扰，并且因此可以通过引入合适的消隐时间来消除或减少任何不希望的影响。这一消隐时间可用于防止因来自切换节点的噪音所致的不希望的多个切换。举例来说，可以使比较器对大约100ns不敏感。因此，还可以减少在LED电流中经历波动的可能性。
并且，如上所述，使用通过模拟计时器的调节可以提供在迟滞转换器上的以下优点：
●单个比较器可以相对地较慢并且因此可以对来自其它通道的干扰不敏感；
●可以使模拟计时器对干扰不敏感。
●仅需要一个比较器，而不是两个；以及
●切换频率可能并不取决于外部组件值。
本文所公开的电路优于PI控制器的优点(具体地说)在于它们可以无条件保持稳定。如上所述，在它的大多数基础形式中，图5的电路(具有固定计时常数)仍然可能遭受线和负载调节问题。然而，这些问题可以通过基于比较器的占空比来调节模拟延迟计时器电容器(且因此调节计时常数)且将它调整到50％来解决。延迟的这一调节可以缓慢的进行，并且因此可以对稳定性具有极少的影响。在其它例子中，还可以将锁存计数器值馈送到PI或PID控制器中，并且使得PI/PID控制器以相似方式调整延迟设置。
除非明确陈述特定顺序，否则可以任何顺序执行以上附图中的指令和/或流程图步骤。而且，本领域的技术人员将认识到，尽管已经论述一个例子指令集/方法，但是在本说明书中的材料可以多种方式组合从而还产生其它例子，并且应在此详细描述提供的背景内来理解。
在一些示例实施例中，上文描述的指令集/方法实施为体现为可执行指令集的功能和软件指令，其在计算机或以所述可执行指令编程和控制的机器上实现。这些指令经过加载以在处理器(例如，一个或多个CPU)上执行。术语“处理器”包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器)，或其它控制或计算装置。处理器可以指代单个组件或多个组件。
在其它例子中，本文示出的指令集/方法以及与其相关联的数据和指令存储在相应的存储装置中，所述存储装置实施为一个或多个非暂时性机器或计算机可读或计算机可用存储媒体。此类计算机可读或计算机可用存储媒体被认为是物品(或制品)的一部分。物品或制品可指代任何所制造的单个组件或多个组件。如本文所定义的非暂时性机器或计算机可用媒体不包括信号，但此类媒体可能够接收和处理来自信号和/或其它瞬态媒体的信息。
本说明书中论述的材料的示例实施例可整体或部分经由网络、计算机或基于数据的装置和/或服务实施。这些可包括云、互联网、内联网、移动装置、台式计算机、处理器、查找表、微控制器、消费者设备、基础设施，或其它致能装置和服务。如本文和权利要求书中可使用的，提供以下非排他性定义。
在一个例子中，本文论述的一个或多个指令或步骤被自动化。术语自动化或自动(及其类似变体)意味着使用计算机和/或机械/电气装置控制设备、系统和/或过程的操作，而不需要人类干预、观察、努力和/或决策。
应了解，称为被耦合的任何组件可直接或间接耦合或连接。在间接耦合的情况下，可以在称为被耦合的两个组件之间安置额外的组件。
在本说明书中，已经依据选定的细节集呈现示例实施例。然而，本领域的普通技术人员应理解，可以实践包括这些细节的不同选定集合的许多其它示例实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的示例实施例。

Claims (10)

1.一种用于功率转换器的控制器，其特征在于，所述功率转换器包括转换器开关和转换器电感器，所述控制器包括：
感测输入端，其被配置成接收表示所述功率转换器的操作的感测信号；
参考输入端，其被配置成接收参考信号；
控制器输出端，其被配置成提供用于所述转换器开关的开关控制信号；
比较器，其被配置成提供比较器输出信号，所述比较器输出信号取决于所述感测信号是否大于所述参考信号而具有比较器输出状态，其中所述比较器输出状态可以取第一状态值或第二状态值；以及
延迟块，其被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越所述转换器电感器的电压设置时间延迟值；
当所述比较器输出状态改变时开启计时器；以及
当所述计时器达到所述时间延迟值时引起所述开关控制信号中的改变。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述延迟块被配置成基于跨越所述转换器电感器的所述电压的所述反相设置所述时间延迟值。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述延迟块还被配置成基于(ii)计时常数设置所述时间延迟值。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述延迟块包括校准块，所述校准块被配置成进行以下操作：
确定向上向下计数值，所述向上向下计数值表示对于完整切换循环(a)所述比较器输出信号具有所述第一状态值的时长与(b)所述比较器输出信号具有所述第二状态值的时长之间的差异；以及
基于所述向上向下计数值修改所述计时常数。
5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述校准块被配置成将所述向上向下计数值确定为对于多个完整切换循环(a)所述比较器输出信号具有所述第一状态值的时长与(b)所述比较器输出信号具有所述第二状态值的时长之间的差异。
6.根据权利要求4到5中任一权利要求所述的控制器，其特征在于，所述校准块进一步包括：
延迟参考块，其被配置成提供默认延迟信号；
延迟值信号生成器，其被配置成提供延迟值信号以用于设置所述计时常数，其中所述延迟值信号生成器被配置成进行以下操作：
如果所述开关控制信号具有第一状态值，那么将所述向上向下计数值添加到所述默认延迟信号以提供所述延迟值信号；以及
如果所述开关控制信号具有第二状态值，那么从所述默认延迟信号中减去所述向上向下计数值以提供所述延迟值信号。
7.根据权利要求4到6中任一权利要求所述的控制器，其特征在于：
所述校准块被配置成通过来自时钟信号生成器的时钟信号计时；以及
所述比较器包括计时比较器，所述计时比较器也被配置成通过来自所述时钟信号生成器的所述时钟信号计时。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述计时比较器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和第二输入端中的每一个被配置成接收所述感测信号和所述参考信号中的相应一个作为输入信号，其中所述控制器被配置成根据所述时钟信号周期性地交换哪些所述输入信号被提供到哪些所述输入端。
9.根据在前的任一项权利要求所述的控制器，其特征在于，所述延迟块被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越所述转换器电感器的所述电压和(ii)断开常数设置断开时间延迟值；
当所述比较器输出信号的所述信号状态从所述第一状态值改变为所述第二状态值时开启断开计时器；以及
当所述断开计时器达到所述断开时间延迟值时引起所述开关控制信号的改变。
10.根据在前的任一项权利要求所述的控制器，其特征在于，所述延迟块被配置成进行以下操作：
基于(i)跨越所述转换器电感器的所述电压的所述负值以及(ii)接通常数设置接通时间延迟值；
当所述比较器输出信号的所述信号状态从所述第二状态值改变为所述第一状态值时开启接通计时器；以及
当所述接通计时器达到所述接通时间延迟值时引起所述开关控制信号的改变。
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