CN113950791A - 用于驱动led负载的同步反激转换器 - Google Patents

用于驱动led负载的同步反激转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN113950791A
CN113950791A CN202080042293.3A CN202080042293A CN113950791A CN 113950791 A CN113950791 A CN 113950791A CN 202080042293 A CN202080042293 A CN 202080042293A CN 113950791 A CN113950791 A CN 113950791A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flyback converter
time
control unit
voltage
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080042293.3A
Other languages
English (en)
Inventor
L·萨卡维尼
S·斯塔克
L·E·德克莱尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of CN113950791A publication Critical patent/CN113950791A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明涉及一种具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器(100)。该同步反激转换器(100)包括：感测绕组(Lw)，该感测绕组耦接到该反激转换器(100)的变压器T的初级绕组(Lp)；控制单元(106)，该控制单元使用反馈信号来控制与该反激转换器(100)的该初级绕组(Lp)串联的初级侧开关(S1)以用于通过控制该初级侧开关(S1)的切换的频率和/或占空比来进行对该反激转换器(100)的次级侧电压的闭环控制，其中该反馈信号是从在该反激转换器(100)的次级侧开关(S2)的接通时间期间采样一次的跨该感测绕组(Lw)的感测电压导出的。

Description

用于驱动LED负载的同步反激转换器
技术领域
本发明涉及具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器。
背景技术
在不同种类的电气设备的开关式DC-DC电源中，利用电力整流器以便输出经整流的输出电压。通常，在次级侧上采用二极管以便获得经整流的输出电压。
具有跟随整流级的反激转换器是开关式DC/DC转换器的典型已知示例。
常规反激转换器可在初级侧上包括变压器的初级绕组和开关，并且在次级侧上包括该变压器的连接到一个或多个整流二极管的次级绕组和输出电容器，可通过该输出电容器连接负载。这种转换器在二极管上具有大电压降。
所谓的同步反激转换器在其次级侧上设置有优选主动控制的开关，例如FET晶体管。此类布置方式将减小次级侧上的损耗。
用于控制该反激转换器的初级侧开关的控制单元通常被布置成处于初级侧的电势上，使得来自次级侧的反馈信号不能容易地反馈到控制单元，例如用于对LED电流和/或该反激转换器的输出电压的闭环控制。因此，已知间接地检测次级侧实体，例如间接检测次级侧输出电压，即基于初级侧测量结果。这样，没有反馈信号必须通过该反激转换器的流电隔离来传输。
因此，本发明的目的是提供一种改进的同步反激转换器，尤其是关于对可向LED负载供电的次级侧电压(该反激转换器的输出电压)的间接检测的同步反激转换器。
发明内容
本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现的。在从属权利要求中进一步限定本发明的有利具体实施。
根据第一方面，本发明涉及一种具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器，包括：感测绕组，该感测绕组耦接到该反激转换器的变压器的初级绕组；以及控制单元(处于该反激的初级侧的电势上)，该控制单元使用反馈信号来控制与该反激转换器的该初级绕组串联的初级侧开关以用于通过控制该初级侧开关的切换的频率和/或占空比来进行对该反激转换器的该次级侧电压的闭环控制，其中该反馈信号是从在该反激转换器的次级侧开关的接通(即导通)周期期间或在其每第n个接通周期采样一次的跨该感测绕组的感测电压导出的，n为整数。
该控制单元可控制该次级侧开关，使得存在该次级侧上具有负电流的时间段。因此，该次级侧上的电流将在两个不同的方向上(在不同的时间段内)流动。
在该第一方面的一个实施方案中，在通过该次级侧开关的该次级侧电流至少接近零时的时间点对该感测电压进行采样。
在该第一方面的一个实施方案中，至少接近零对应于该开关接通时间的该总时段的10％，优选地5％。
在该第一方面的一个实施方案中，该控制单元被设计成如果在该次级侧电流为零的时间点未对该感测电压进行采样，则通过施加校准值来补偿次级侧电阻元件对该感测电压的任何贡献。
在该第一方面的一个实施方案中，该控制单元控制该次级侧开关。
在该第一方面的一个实施方案中，该转换器包括比较器，该比较器被配置为将该初级侧电流ip与参考值iref进行比较。
在该第一方面的一个实施方案中，该控制单元被配置为测量该初级开关闭合的时间(Tp)并且计算比率：
比率＝Δ/Tp，
其中时间Δ对应于该初级侧电流ip大于该参考值iref的时间。
在该第一方面的一个实施方案中，该控制单元被配置为在时间点ts测量该绕组电压：
ts＝(TsΔ)/Tp
其中Ts对应于该次级开关闭合的时间。
该控制单元可被配置为向该时间点ts添加恒定校正因子，该恒定校正因子任选地能够导致该时间点ts的减小或增加。
该校正因子可取决于指示例如该负载的值、例如该LED负载的温度等中的一者或多者的感测信号。
用于该采样的该时间点被预设为在预设最小值内，优选地介于1ns和40ns之间，优选地可调整，优选地为该控制单元的时钟周期，以及(TS-settlingTimeSH)的最大值，其中settlingTime SH是该采样信号的信号路径中的采样保持模块的稳定时间。
根据第二方面，本发明涉及一种用于具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器的方法，包括以下步骤：使用反馈信号来控制与该反激转换器的该初级绕组串联的初级侧开关以用于通过控制该初级侧开关的切换的频率和/或占空比来进行对该反激转换器的该次级侧电压的闭环控制，其中该反馈信号是从在该反激转换器的次级侧开关的接通时间期间采样一次的跨该感测绕组的感测电压导出的。
附图说明
下面将连同附图来说明本发明。
图1示出了根据一个实施方案的同步反激转换器；
图2示出了根据一个实施方案的作为时间的函数的同步反激转换器中的电流；
图3示出了根据一个实施方案的作为时间的函数的同步反激转换器的感测绕组的电压；
图4示出了根据一个实施方案的同步反激转换器中的电流(a)和比较器(b)；
图5示出了根据一个实施方案的作为时间的函数的同步反激转换器中的电流和比较器的输出；
图6示出了根据一个实施方案的同步反激转换器的方法的示意图，并且
图7特别示出了供应给控制单元并由控制单元发出的信号，该控制单元可为ASIC。
具体实施方式
本文在同步反激转换器的上下文中描述了本发明的各方面。
下文参考附图更全面地描述了本发明，其中示出了本发明的各方面。然而，本发明可以多种不同的形式体现，并且不应理解为限于通过本公开呈现的本发明的各方面。相反，提供这些方面使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。附图中示出的本发明的各方面可能未按比例绘制。相反，为清楚起见，可扩大或减小各种特征结构的尺寸。此外，为清楚起见，可简化一些附图。因此，附图可能未示出给定装置的所有部件。
将呈现同步反激转换器的各个方面。然而，如本领域的技术人员将容易理解的，在不脱离本发明的情况下，这些方面可以扩展到同步反激转换器的各方面。
还应当理解，本发明的方面可包含易于使用常规半导体技术(诸如互补金属氧化物半导体技术，简称为“CMOS”)制造的集成电路。此外，本发明的各方面可利用用于制造光学器件以及电气器件的其他制造工艺来实现。现在将详细参考如附图所示的示例性方面的具体实施。在整个附图和以下详细描述中将使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。
图1示出了根据一个实施方案的同步反激转换器100。
同步反激转换器100包括变压器的初级侧102和次级侧104，并且具有用于对LED负载(LED)供电的端子。
此外，同步反激转换器100包括：
-感测绕组Lw，该感测绕组耦接到反激转换器100的变压器T的初级绕组Lp；和
-控制单元106，该控制单元潜在地位于变压器的初级侧上并且控制与反激转换器100的初级绕组Lp串联的初级侧开关S1，该切换特性基于反馈信号以用于通过控制初级侧开关S1的切换的频率和/或占空比来进行对反激转换器100的次级侧电压的闭环控制。
该反馈信号是从在反激转换器100的次级侧开关(S2)的接通周期(导通周期)期间或在每第n个周期采样一次的跨感测绕组Lw的感测电压导出的，n为整数。优选地，采样在接近接通周期的结束时进行。
如图1所示，反激变压器T具有初级绕组Lp，该初级绕组的一端连接到输入电压VB并且其另一端连接到初级开关S1的漏极端子，该初级开关可由MOS晶体管实现。
该控制单元106可连接到初级开关S1的栅极端子，并且被配置为发出脉冲信号以控制初级开关S1的切换操作。
当初级开关S1接通时，初级绕组Lp从输入端子接收输入电流ip并且从而将能量存储在初级绕组Lp中。同时，可由MOS晶体管实现并且连接到反激变压器T的第二次级绕组Ls的同步开关或次级开关S2优选地通过控制单元106断开。由于反激转换器被设计作为根据本发明的同步反激转换器100，因此次级开关S2设置在次级侧104而不是整流器(例如其将用于单个开关反激)上。
此外，当初级开关S1断开时，同步或次级开关S2通过控制单元106接通，使得存储在初级绕组Lp中的能量可传输到反激变压器T的次级侧104。这感应出第二次级绕组Ls上的高频电压并且致使次级电流流过同步开关S2。
利用同步开关S2的重复开关操作，第二次级绕组Ls上感应的高频电压变化可被整流成DC电压。该经整流的DC电压可呈现纹波并且因此通常将被输出电容器Cf滤波以便生成提供给LED负载(LED)的稳定输出DC电压Vout。
控制单元106可被配置为(间接地)检测同步反激转换器100的输出电压的实际值，将其与标称值进行比较，对实际值与标称值之间的任何偏差应用控制算法，并且取决于控制算法的结果来控制初级侧开关的切换。
控制单元106可由集成电路例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程阵列)或微控制器形成。
图2示出了根据一个实施方案的作为时间t的函数的同步反激转换器100中的初级侧电流ip和次级侧电流is。
本发明的目的是使LED电压测量采样(例如，次级侧开关的每个接通周期进行一次，或仅在每第n个接通周期进行)尽可能接近在次级侧电流is(通过导通次级侧开关S2)与零线相交时的时间点(即，在图2中的时间Tzxs)进行，该次级侧电流从正电流流动方向朝向负流动方向(负流动方向为较小部分)。
此外，可利用这样的事实：初级侧102上的正电流与负电流的比率与次级侧104上的对应比率相同。
因此，通过监测初级侧102上的负电流或正电流的时间段，了解初级侧上的总接通时间Tp，了解次级侧开关的总接通时间Ts，则次级侧的电流的过零时间点Tzxs可通过将从零开始的次级侧开关S2的总接通时间乘以初级侧电流的对应比率来间接地确定。
因此，LED电压测量采样将总是至少非常接近过零点地进行，这具有以下优点：由于没有电流在次级侧104上流动，次级侧104上的电阻元件不能通过其自身的电压降影响LED电压测量。
非常接近过零点对应于开关接通时间的总时段的10％，优选地为5％。
在同步反激转换器100生产之后的校准期间，可测量来自电阻次级侧元件的对电压测量的任何贡献，并且然后将其用作在同步反激转换器的操作期间的随后测量中的校准值。
因此，本发明还依赖于同步反激，其中耦接到同步反激转换器100的初级侧102的辅助绕组Lw用于LED电压测量。
在给定的时间点，在次级侧开关S2的开关接通周期期间，可对表示LED电压测量的值进行采样。
此外，然后可通过在生产结束时并因此在工厂确定的校准值来校正该测量。
采样时间点越接近次级侧电流的过零点，校准值就越不重要。
优选地，该校准方法用于低负载，其中电流比高负载时更快地减少，这导致关于精确过零时间点的更高不确定性。
另一方面，使用精确过零采样时间的方法优选地在较高负载下使用。
因此，根据一个实施方案，取决于调光水平使用上述两种具体实施形式。
影响次级侧电流减小的陡度的LED电压基本上被LED负载影响，这意味着通过改变LED模块，这将改变。因此，如果预见到多负载转换器，则对于低负载范围，优选地使用校准方法，而如果使用较高负载范围内的LED模块，则优选地使用过零方法。在该实施方案中，多负载意味着具有不同的总正向电压的各种LED。
调光不影响次级侧电流减小的陡度，而是影响正电流与负电流的“占空比”。
本发明有利地使用这种设置，并且通过对于进行LED电压测量的每个周期具有专用采样时间点来改善LED电压测量的质量。
在一个实施方案中，同步反激转换器100通过负电流ip来驱动。在该实施方案中，然后，当初级电流ip首次变为正时，可检查ip。
在测量ip为正的时间之后，可使用该时间与初级开关接通时间的比率以便设置采样保持应从附加绕组Lw捕获电压的时间。通过比率调整时间，可大致知道交叉何时将在次级侧104上发生，并且因此调整时间。
这具有可获得具有信息的准确测量的优点。
此外，这提供了实现更准确的电流估计并因此实现更好的光控制性能的优点。
此外，这具有实现确定LED电压的便宜方式的优点。
在下文中，为了完整起见，将总结导致确定LED电压的步骤。
由于目的是仅测量LED电压，因此由于像次级FET、次级侧上的电阻损耗等的事物而引起的电压降不是期望的。此外，从初级侧102测量LED电压具有更便宜的优点，因为不需要跨越安全的超低电压(SELVC)屏障。
在图2中，如果is＝0，则没有电流在次级侧104上流动，并且因此除LED电压VLED之外没有其他电压可被反映。
可使用电压Vw和具有模数转换器(ADC)的采样保持芯片。
为了获得ts，可执行以下步骤：
a)使用针对初级侧102上的电流的分流测量，将结果放在图4(b)中的比较器400上(还参见图5)；
b)检查何时发生ZX(过零)；
c)测量Tp和Ts；
d)通过例如定时器测量时间间隔Δ(还参见图5以了解时间间隔Δ的定义)；以及
e)计算比率＝Δ/Tp，然后从图3中设定ts＝Tzxs＝Ts(Δ)/Tp。这对应于测量绕组电压Vw的最佳时间，该绕组电压Vw通过绕组比与VLED电压相关。
在图3中，示出了感测绕组电压Vw，其中Vw的第一部分a对应于输入电压VB*因子，其中因子取决于绕组。Vw的第二部分c对应于次级侧的反映电压，并且b中的电压Vw对应于VLED*因子。
图6示出了根据一个实施方案的具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器100的方法600的示意图。
方法600包括以下步骤：
-使用反馈信号来控制602与反激转换器100的初级绕组Lp串联的初级侧开关S1以用于进行对反激转换器100的次级侧电压的闭环控制；
-控制604初级侧开关S1的切换的频率和/或占空比，其中反馈信号是从在反激转换器100的次级侧开关S2的接通周期期间采样一次的跨感测绕组Lw的感测电压导出的。
图7示出了同步反激转换器100'的另一个更详细的实施方案。控制单元106'可被实现为例如ASIC(优选地)或微控制器。
控制单元具有输出端子OUTP，该输出端子OUTP发出导致同步反激转换器的初级侧开关S1'的切换的命令。
此外，分流电阻器R5与初级侧开关S1'串联连接。经由分流电阻器R5并使用任选的电平自适应电路RISL6、R4、C1，初级侧电流信号在输入端子ISP处被供应给控制单元。
电阻器R6被供应有低DC电压。
控制单元的输出端子OUT发出针对次级侧开关S2'的控制信号。可提供流电隔离的耦接器CP1(例如，光耦接器)以便跨隔离屏障()将该控制信号从初级侧传输到次级侧开关。
此外，控制单元具有用于向其供应表示LED电流的次级侧感测信号的输入端子ISL。提供另外的流电隔离耦接器CP2(例如，光耦接器)以跨过隔离屏障()将该反馈信号从次级侧传输到初级侧。
最后，辅助绕组Lw'被示为与变压器T的次级侧绕组Ls'以及任选的初级侧绕组Lp'耦接，以便在初级侧上感测表示次级侧电压的信号。辅助绕组Lw'用于根据本发明的LED电压测量，通常考虑同步反激的开关的当前状态(这些状态是控制电路106'已知的)。
提供分压器R1、R2、R3以将跨辅助绕组Lw'的该电压信号馈送到电容器CR，该电容器的DC电压被供应到控制单元106'的输入端子VLS。
从上述说明中显而易见的是，对LED电压(图7中的VLS)进行采样的确切定时是重要的。因此，初级侧开关的定时(例如初级侧接通时间TP、次级侧接通时间TS和接通时间TP-TZXP的正部分)的测量的准确度具有相关性。在这些测量不准确的情况下，所感测的电压VLS可偏离真实LED电压。
此外，可能存在关于采样时间的极值的问题。例如，当不存在初级侧电流的负贡献时(例如，在启动时)，并且次级时间为固定的时，采样时间点将处于次级导通阶段的结束处。
此外，必须考虑对信号VSNS(在控制单元106'内)进行采样保持处理的稳定时间和控制单元。采样保持单元需要时间来将采样电容器充电至感测电压。如果不考虑该时间并且采样触发接近次级接通时间(TS)的结束，则可发生不准确的采样。
就这一点而言，建议将校正因子添加到对采样时间的确定。校正因子是恒定时间增量并且能够以例如介于10Ns步长和200Ns步长之间的步长、优选地以控制电路的计时步长进行设置，经由控制单元106内部的或控制单元106'外部的配置单元CU(参见图7)中的寄存器，例如在经由串行接口SIF功能性地连接到控制单元106'(此处为ASIC)的输入端子INT的微控制器中。可预见的是，通过改变配置单元CU的寄存器中的对应位，校正因子可具有正号或负号。
图7中的控制单元106'可监测采样时间点高于10ns至200ns，优选地构成最小预设值的控制单元(ASIC)的一个时钟周期的持续时间。
此外，可预设最大预设值，其为控制单元106'的采样保持单元的TS-稳定时间。
校正值的量及其符号可取决于控制单元106'的内部或外部感测信号(例如，表示LED负载的温度)或电负载值，以便在整个负载范围内增加电压感测准确度。
本文所述、所示和/或受权利要求书保护的所有实施方案的所有特征可彼此组合。
虽然上文已描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，这些实施方案仅以举例的方式而非限制的方式给出。在不脱离本发明范围的精神的前提下，可根据本文的公开内容对本发明所公开的实施方案进行多种改变。因此，本发明的广度和范围不应受任何上述实施方案的限制。相反，本发明的范围应根据以下权利要求书及其等同物来限定。
虽然已经相对于一个或多个具体实施例示和描述了本发明，但是本领域的技术人员在阅读本说明书和附图的理解后将想到等同的替代形式和修改形式。此外，虽然可仅相对于若干具体实施公开本发明的特定特征，但此类特征可根据任何给定或特定应用的期望和优点与其他具体实施的一个或多个其他特征组合。

Claims (12)

1.一种具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器(100)，所述同步反激转换器包括：
-感测绕组(Lw)，所述感测绕组耦接到所述反激转换器(100)的变压器T的初级绕组(Lp)，
-控制单元(106)，所述控制单元使用反馈信号来控制与所述反激转换器(100)的所述初级绕组(Lp)串联的初级侧开关(S1)以用于通过控制所述初级侧开关(S1)的切换的频率和/或占空比来进行对所述反激转换器(100)的次级侧电压的闭环控制，其中所述反馈信号是从由所述控制单元(106)在所述反激转换器(100)的次级侧开关(S2)的接通周期期间或在其每第n个接通周期采样一次的跨所述感测绕组(Lw)的感测电压导出的，n为整数，
-其中所述控制单元控制所述次级侧开关(S2)，使得存在所述次级侧上具有负电流的时间段。
2.根据权利要求1所述的同步反激转换器(100)，其中在通过所述次级侧开关(S2)的所述次级侧电流至少接近零时的时间点对所述感测电压进行采样。
3.根据权利要求2所述的同步反激转换器(100)，其中至少接近零对应于所述开关接通时间的总时段的10％，优选地为5％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的同步反激转换器(100)，其中所述控制单元(106)被设计成如果在所述次级侧电流为零的时间点未对所述感测电压进行采样，则通过施加校准值来补偿次级侧电阻元件对所述感测电压的任何贡献。
5.根据前述权利要求中任一项所述的同步反激转换器(100)，其中所述控制单元(106)控制所述次级侧开关(S2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的同步反激转换器(100)，其中所述同步反激转换器(100)包括比较器(400)，所述比较器被配置为将所述初级侧电流ip与参考值iref进行比较。
7.根据权利要求6所述的同步反激转换器(100)，其中所述控制单元(106)被配置为测量所述初级开关闭合的时间(Tp)并且计算比率：
比率＝Δ/Tp，
其中时间Δ对应于所述初级侧电流ip大于所述参考值iref的时间间隔。
8.根据权利要求7所述的同步反激转换器(100)，其中所述控制单元(106)被配置为在时间点ts测量绕组电压：
ts＝(TsΔ)/Tp
其中Ts对应于所述次级开关(S2)闭合的时间。
9.根据权利要求8所述的同步反激转换器(100)，其中所述控制单元(106)被配置为向所述时间点ts添加恒定校正因子，所述恒定校正因子任选地能够导致所述时间点ts的减小或增加。
10.根据权利要求9所述的同步反激转换器(100)，其中所述校正因子取决于指示例如所述负载的值、例如所述LED负载的温度等中的一者或多者的感测信号。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的同步反激转换器(100)，其中用于所述采样的所述时间点被预设为在预设最小值内，优选地为所述控制单元(106')的一个时钟周期的持续时间，优选地介于1ns和40ns之间，以及(TS-settlingTimeSH)的最大值，其中settlingTime SH是所述控制单元(106')的处理所述采样信号的采样保持模块的稳定时间。
12.一种用于具有用于对LED负载供电的端子的同步反激转换器(100)的方法(600)，所述方法包括：
-使用反馈信号来控制(602)与所述反激转换器(100)的初级绕组(Lp)串联的初级侧开关S1以用于通过控制(604)所述初级侧开关(S1)的切换的频率和/或占空比来进行对所述反激转换器(100)的所述次级侧电压的闭环控制，其中所述反馈信号是从在所述反激转换器(100)的次级侧开关(S2)的接通时间期间采样一次的跨所述感测绕组(Lw)的感测电压导出的，
其中控制所述次级侧开关(S2)，使得存在所述次级侧上具有负电流的时间段。
CN202080042293.3A 2019-06-27 2020-06-29 用于驱动led负载的同步反激转换器 Pending CN113950791A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19182785 2019-06-27
EP19182785.6 2019-06-27
PCT/EP2020/068208 WO2020260681A1 (en) 2019-06-27 2020-06-29 Synchronous flyback converter for driving led loads

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113950791A true CN113950791A (zh) 2022-01-18

Family

ID=67105822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080042293.3A Pending CN113950791A (zh) 2019-06-27 2020-06-29 用于驱动led负载的同步反激转换器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11758631B2 (zh)
EP (1) EP3966921A1 (zh)
CN (1) CN113950791A (zh)
WO (1) WO2020260681A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4054066A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-07 Tridonic GmbH & Co. KG Synchronous flyback converter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007135452A1 (en) 2006-05-23 2007-11-29 Cambridge Semiconductor Limited Switch mode power supply controllers
CN103391006A (zh) * 2012-05-11 2013-11-13 凹凸电子（武汉）有限公司 光源驱动电路、控制电力转换器的控制器及方法
GB2490542A (en) 2011-05-06 2012-11-07 Texas Instr Cork Ltd Sensing arrangement for estimating the output voltage of an isolated flyback converter
US9343988B2 (en) * 2011-08-05 2016-05-17 Triune Systems, LLC Current mode regulator
US9742288B2 (en) * 2014-10-21 2017-08-22 Power Integrations, Inc. Output-side controller with switching request at relaxation ring extremum
CN106160709B (zh) * 2016-07-29 2019-08-13 昂宝电子（上海）有限公司 减少功率变换系统中的开关损耗的系统和方法
CN107920403B (zh) * 2016-11-08 2019-06-18 成都芯源系统有限公司 双通道led驱动器及其短路保护方法
CN108155799B (zh) 2016-12-06 2020-09-11 台达电子企业管理（上海）有限公司 用于反激变换器电路的控制方法及控制装置
CN110073584B (zh) * 2017-01-12 2022-06-14 戴泺格半导体股份有限公司 混合次级侧调节
US10172197B1 (en) 2017-09-22 2019-01-01 Dialog Semiconductor, Inc. Dimmable single-stage power converter with adaptive switching frequency control

Also Published As

Publication number Publication date
US20220312564A1 (en) 2022-09-29
WO2020260681A1 (en) 2020-12-30
EP3966921A1 (en) 2022-03-16
US11758631B2 (en) 2023-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10284096B2 (en) Current converter with control on the primary winding side and compensation of the propagation delay
US20200412265A1 (en) Accurate Peak Detection Architecture for Secondary Controlled AC-DC converter
US7636249B2 (en) Rectifier circuit
US9577538B2 (en) Utilizing secondary-side conduction time parameters of a switching power converter to provide energy to a load
JP6424605B2 (ja) 絶縁型直流電源装置および制御方法
CN111431414B (zh) 反激式转换器及其操作方法
US9680382B2 (en) Input frequency measurement
US10128762B2 (en) Semiconductor device for controlling power source
US20120224397A1 (en) Devices and methods of constant output current and voltage control for power supplies
US9876436B2 (en) Current-resonance type switching power supply apparatus
JP2011091925A (ja) スイッチング電源装置
US10436620B2 (en) Excitation circuit for electromagnetic flow meter, and electromagnetic flow meter
US10172195B2 (en) LED driver
US11128228B2 (en) Switching power supply device
US11201555B2 (en) Switching power supply device having secondary side synchronous rectification element and control circuit therefor
CN107359794B (zh) 开关电源装置
CN113950791A (zh) 用于驱动led负载的同步反激转换器
JP2012125084A (ja) 絶縁型直流電源装置
US11962246B2 (en) Power supply control device and flyback converter
KR20170020599A (ko) 직류-직류 컨버터 및 그를 위한 컨트롤러

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination