CN115428591A - 具有改进的电流感测的隔离转换器 - Google Patents

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CN115428591A CN202180029254.4A CN202180029254A CN115428591A CN 115428591 A CN115428591 A CN 115428591A CN 202180029254 A CN202180029254 A CN 202180029254A CN 115428591 A CN115428591 A CN 115428591A
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Abstract

本发明涉及一种用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器(100),该隔离转换器包括:电流隔离级(101);位于隔离级(101)的初级侧上的感测电路(103),该感测电路磁性地耦合到隔离级(101)的次级侧;其中感测电路(103)被配置成接收与次级侧电流成比例的反馈信号;和控制单元(105),该控制单元被配置成基于反馈信号确定转换器(100)的输出电流;其中感测电路(103)和/或控制单元(105)的至少一个电特性是可调的,以将反馈信号与次级侧电流从第一比率转换为第二比率。

Description

具有改进的电流感测的隔离转换器
技术领域
本发明涉及一种用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器,以及用于操作此类转换器的方法。本发明还涉及一种驱动器。
背景技术
通常已知隔离转换器诸如LLC转换器。此类转换器通常包括变压器,该变压器布置在电流隔离级的初级侧与次级侧之间。
隔离转换器可以在LED驱动器中实施,以向LED负载提供稳定的DC功率供应。例如,转换器在特定电流范围内向LED负载提供输出电流。
通常已知在此类转换器中实施电流感测功能。例如,可以通过隔离级的初级侧上的辅助绕组或通过电流感测变压器来感测输出电流。
一些转换器在宽电流范围内提供输出电流,尤其是在它们具有调光功能的情况下。然而,辅助绕组或电流感测变压器的设计只能在所提供的电流范围内针对高或低输出电流进行优化。具体地,优化用于高输出电流的这些部件的设计可能导致较低输出电流处的感测信号的信号质量降低,而优化用于低输出电流的设计可能导致较高输出电流处的功率损耗。
因此,目的是提供一种改进的隔离转换器、用于操作隔离转换器的改进的方法和用于供应LED负载的改进的驱动器,这些避免了上述缺点。具体地,目的是提供一种隔离转换器,其有效地且准确地在宽电流范围内感测次级侧电流。
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,本公开涉及一种用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器,该隔离转换器包括:电流隔离级;位于隔离级的初级侧上的感测电路,该感测电路磁性地耦合到隔离级的次级侧;其中感测电路被配置成接收与次级侧电流成比例的反馈信号;和控制单元,该控制单元被配置成基于反馈信号确定转换器的输出电流;其中感测电路和/或控制单元的至少一个电特性是可调的,以将反馈信号与次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
这实现了反馈信号可以有效地调整以在宽电流范围内实现次级侧电流的更准确确定的优点。具体地,可以根据次级侧电流的电平来调整反馈信号。
具体地,感测电路和控制单元限定用于反馈信号的测量路径。根据这些部件的电特性,测量路径针对高或低输出电流进行优化。然而,优化用于高输出电流的测量路径可以导致低输出电流处的低测量分辨率,并且优化用于低输出电流的测量路径可以导致灯光闪烁性能的降低和高输出电流处的其他不必要的问题。因此,调节感测电路和/或控制单元的至少一个电特性允许动态优化到转换器的不同输出电流的测量路径的电特性。
隔离转换器可以是LLC转换器,特别是LLC谐振半桥转换器或反激转换器。
次级侧电流可以对应于转换器的输出电流,特别是LED供应电流,或者可以表示输出电流。
反馈信号可以表示转换器的次级侧电流。具体地,反馈信号是电流或电压信号。
隔离转换器可以是初级侧开关转换器。转换器可以包括位于电流隔离级的初级侧上的开关网络。优选地,初级侧包括两个或四个开关,其中控制单元被配置成控制开关的开关操作,特别是基于所确定的输出电流。
隔离转换器可以是用于用调节的输出电流和电压供应LED负载的DC/DC级。
LED负载可以包括LED模块、LED灯具和/或LED轨道。具体地,LED负载是可调光的。
在一个实施方案中,感测电路包括磁性地耦合到至少一个次级侧绕组的辅助绕组,其中辅助绕组包括能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数。
这实现了可以有效地转换反馈信号的优点。具体地,反馈信号与辅助绕组的线匝和至少一个次级侧绕组的线匝的比率间接成正比。
具体地,反馈信号与次级侧电流的比率至少部分地由辅助绕组与至少一个次级侧绕组的线匝比限定。通过改变辅助绕组的绕组的数量,可以调整该比率,并因此可以调整反馈信号。
优选地,可以通过使多个绕组串联连接或断开连接来以逐步的方式改变辅助绕组的线匝数,其中辅助绕组由感测电路的所有绕组形成,该所有绕组串联连接并且耦合到次级侧绕组。
在一个实施方案中,感测电路包括至少一个分流电阻器,其中至少一个分流电阻器的总电阻能够以逐步或连续的方式进行调节,特别是通过使两个或更多个分流电阻器并联连接或断开连接。
这实现了反馈信号可以通过总分流电阻有效地调整的优点。具体地,在总分流电阻与反馈信号之间存在线性依赖性。
例如,当感测低次级侧电流时,高分流电阻是优选的,因为它允许限制控制单元的增益,并且因此提高信号质量。相比之下,当感测高次级侧电压时,低分流电阻是优选的,因为它允许降低功率损耗。
优选地,感测电路包括并联连接的两个或更多个分流电阻器,其中两个或更多个分流电阻器中的每个分流电阻器可以通过开关与其他分流电阻器连接或断开连接。以该方式,可以逐步的方式改变总分流电阻。
在一个实施方案中,控制单元被配置成在内部修改反馈信号。
在一个实施方案中,控制单元被配置成通过调节内部放大器的放大器增益和/或通过调节内部模数转换器(ADC)的参考电压来将反馈信号从第一比率转换为第二比率。
这实现了反馈信号可以通过控制单元有效地调整的优点。具体地,在反馈信号(尤其是反馈信号的电压分量)与放大器增益或参考电压之间存在线性依赖性。
优选地,感测电路或控制单元的至少一个电特性包括辅助绕组的线匝数、至少一个分流器的总电阻、放大器增益和/或ADC的参考电压。
在一个实施方案中,控制单元包括ASIC和/或微控制器。
在一个实施方案中,感测电路经由一个或两个感测引脚连接到控制单元,以用于转发反馈信号。
这实现了反馈信号可以有效地转发到控制单元的优点。
具体地,使用两个感测引脚允许执行差分测量。
在一个实施方案中,转换器被设计成在至少一个调光范围内提供输出电流。
在一个实施方案中,对于转换器的所有调光范围,该反馈信号与次级侧电流被设置为固定比率,其中固定比率取决于待检测的最大电流电平。
这实现了可以优化反馈信号以检测高次级侧电流的优点。
在一个实施方案中,反馈信号与次级侧电流能够在调光范围的两个或更多个部分中被设置为不同比率。
这实现了反馈信号可以在电流范围内适于不同输出电流的优点,例如,反馈信号可以在电流范围内被转换为针对低输出电流的较高值和针对高输出电流的较低值。
根据第二方面,本公开涉及一种用于供应LED负载的驱动器,该驱动器包括根据本公开的第一方面的隔离转换器。
该转换器可以是驱动器的DC/DC级。具体地,转换器是隔离初级侧开关转换器。
关于根据本公开的第一方面的隔离转换器的以上描述对于根据本公开的第二方面的驱动器是对应有效的。
根据第三方面,本公开涉及一种用于操作用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器的方法,其中该隔离转换器包括电流隔离级,该方法包括以下步骤:
●通过电流隔离级的初级侧上的感测电路接收反馈信号,其中反馈信号与次级侧电流成比例;以及
●基于反馈信号通过控制单元确定转换器的输出电流;
●其中感测电路和/或控制单元的至少一个电特性是可调的,以将反馈信号与次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
这实现了反馈信号可以有效地调整以在宽电流范围内实现次级侧电流的更准确确定的优点。
在一个实施方案中,感测电路包括磁性地耦合到至少一个次级侧绕组的辅助绕组,其中辅助绕组包括能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数。
这实现了可以有效地转换反馈信号的优点。具体地,反馈信号与辅助绕组的线匝和次级侧绕组的线匝的比率间接成正比。
在一个实施方案中,感测电路包括至少一个分流电阻器,其中至少一个分流电阻器的总电阻能够以逐步或连续的方式进行调节,特别是通过使两个或更多个分流电阻器并联连接或断开连接。
这实现了反馈信号可以通过分流电阻有效地调整的优点。具体地,在分流电阻与反馈信号之间存在线性依赖性。
在一个实施方案中,控制单元被配置成通过调节内部放大器的放大器增益和/或通过调节内部模数转换器的参考电压来将反馈信号从第一比率转换为第二比率。
这实现了反馈信号可以通过控制单元有效地调整的优点。具体地,在反馈信号(尤其是反馈信号的电压分量)与放大器增益或参考电压之间存在线性依赖性。
关于根据本公开的第一方面的隔离转换器的以上描述对于根据本公开的第三方面的方法是对应有效的。
附图说明
下面将连同附图来说明本发明。
图1示出了根据实施方案的隔离转换器的示意图;
图2示出了根据实施方案的隔离转换器的示意图;
图3示出了根据实施方案的隔离转换器的示意图;
图4示出了根据实施方案的隔离转换器的各种操作参数的曲线图;
图5示出了根据实施方案的用于供应LED负载的驱动器的示意图;以及
图6示出了根据实施方案的用于操作隔离转换器的方法的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据实施方案的隔离转换器100的示意图。该隔离转换器100可以向LED负载提供电流供应。
隔离转换器100包括:电流隔离级101;位于隔离级101的初级侧上的感测电路103,该感测电路磁性地耦合到隔离级101的次级侧,其中感测电路103被配置成接收与次级侧电流成比例的反馈信号;和控制单元105,该控制单元被配置成基于反馈信号确定隔离转换器100的输出电流。由此,感测电路103和/或控制单元105的至少一个电特性是可调的,以将反馈信号与次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
图1所示的示例性隔离转换器100是LLC转换器。另选地,隔离转换器100可以是不同类型的隔离转换器,例如反激转换器。
次级侧电流可以对应于转换器100的输出电流,特别是LED供应电流,或者可以表示输出电流。
例如,转换器100被配置成在900mA至1800mA的范围内或在1000mA至2300mA范围内提供输出电流。如果转换器被调整用于将输出电流调光为最小1%,则这些范围分别增大到9mA-1800mA或10mA-2300mA。
转换器100的输出电流范围越大,越难在整个范围内准确地感测输出电流。调节感测电路103或控制单元105的电特性允许针对范围的不同输出电流优化反馈信号与输出电流之间的比率。因此,改进转换器100的电流感测。
反馈信号可以表示转换器100的次级侧电流。具体地,反馈信号包括电流和/或电压分量。
如图1所示,转换器100包括转换器的上半部中的电源电路和下半部中的感测电路103。电源电路包括两个半桥FET M40、M41,谐振电容器C51和LLC变压器,该LLC变压器包括绕组L51a、L51b和L51d。转换器100还包括次级侧整流二极管D52a、D52b,输出滤波电容器C52和LED负载(由LED符号和字词LED参考)。LED负载可以包括LED模块、LED灯具和/或LED轨道。电源电路还可以包括用于总线电压VBUS的输入端。例如,转换器被配置成将总线电压转换为LED供应电压。
控制单元105可以是ASIC和/或微控制器。
图1中的控制单元还包括放大器107和模数转换器(ADC)109,该ADC可以是ASIC内的12位或10位ADC。
感测电路103可以包括辅助绕组L52a、有源桥式整流器Q50-Q53、滤波电容器C30、分流电阻器R33、由电阻器R38、R37和电容器C28组成的低通滤波器。具体地,辅助绕组L52a和两个次级侧绕组L52b、L52形成电流感测变压器。
由绕组L52a-c形成的电流感测变压器可以具有特定线匝比。例如,线匝比可以是1/20。这意味着L52b和L52c各自具有例如5个线匝,并且L52a具有例如100个线匝。在该示例中,通过辅助绕组L52a的电流是输出电流的1/20(其通过L52b和L52c分流)。
通过辅助绕组L52a的电流(即,在L52处接收的反馈信号)可以由桥式整流器Q50至Q53整流。然后,整流电流可以使用C30进行滤波。继而,滤波电流可以流过分流电阻器R33。可以使用由R38、R37和C28形成的低通滤波器对跨R33的电压降进行平均化。将平均电压馈送到控制单元105的感测引脚ISNSP和ISNS,该感测引脚可以形成ASIC的输入端。感测引脚ISNSP与ISNSN之间的电压可以由放大器107放大,然后用例如12位ADC 109进行采样。
例如,在电流感测变压器线匝比为1/20并且输出电流为2.3A的情况下,通过辅助绕组L52a的平均整流电流为2.3A/20=0.115A。使用3R的分流电阻器R33,这导致感测引脚ISNSP和ISNSN之间的平均电压为3R*0.115A=0.345V。
控制单元105的最大输入电压可以限于例如0.3V。因此,最大可测量电流为0.3V/3R*20=2A。ISNSP和ISNSN之间的信号可以用例如6.66的增益来放大。这意味着放大器107之后的电压具有在0V与2V(=0.3V*6.66)之间的范围,该范围是12位ADC 107的输入电压范围。
然而,具有此类高增益的放大器107可能将噪声引入系统中,该噪声可以在低输出电流处对灯光闪烁结果具有负面影响。因此,期望具有较低增益值但具有较高分流电阻,以提高信噪比。例如,分流器R33可以从3R到20R增大6.66倍,而放大器增益从6.66降低到1。在这种情况下,ADC 109输入端处的电压将保持不受影响,但将提高信号质量。增大分流电阻器可以在高输出电流处具有较高功率损耗的缺点,例如在2A和20R分流电阻器处,损耗将为(2A/20)^2*20R=0.2W。因此,期望在低输出电流处具有较高分流电阻并且在高输出电流处具有低分流电阻。
向ADC 109提供的输入电压VADC_in,即,反馈信号,可以由以下公式表示,其中电流感测变压器线匝比为1/20,并且其中Rs为分流电阻器R33,gamp为ADC 109之前的放大器107的增益,并且ILED为输出电流:
Figure BDA0003895382820000071
分流电阻、电流感测变压器线匝比和放大器增益可以通过线性因子gx总结,其中gx表示反馈信号(此处:VADC_in)与输出电流ILED的比率。
换句话说,反馈信号(特别是VADC_in)与次级侧电流(特别是输出电流ILED)之间的比率取决于感测电路103(感测变压器线匝比、分流电阻)和控制单元105(放大器增益)的若干电特性。使这些特性中的至少一个特性可调整允许改变该比率并调整反馈信号,例如以允许更好地感测高或低输出电流。
优选地,为了增大可测量电流范围并改进转换器100的闪烁性能,可能期望使反馈信号与输出电流之间的上述关系是非线性的,特别是通过调整在特定输出电流处确定因子gx的电特性中的至少一个电特性。例如,关于闪烁性能,有利的是在低输出电流处具有高ADC 109输入电压,即高反馈信号和高gx。相比之下,对于较大输出电流(和较大输出电流窗口),可能期望降低因子gx
通过增大分流电阻或通过降低电流感测晶体管的线匝比,优选地增大因子gx,并因此增大反馈信号。优选地,还可以通过增大放大器增益gamp来增大因子,然而,这可能引入不必要的噪声。相比之下,对于较大输出电流(和较大输出电流窗口),可能期望降低因子gx
在一个实施方案中,控制单元105被配置成在内部修改反馈信号。例如,放大器107可以被配置成调整放大器增益(如上文所解释)。具体地,放大器107可以被配置成根据输出电流在不同放大器增益之间切换。例如,如果使用较高分流电阻,例如6R而不是3R,以实现较高信噪比,则可以在低LED电流处设置6.66的增益,并且可以在较高LED电流处设置3.33或1的增益。
另选地,控制单元105的ADC 109也可以被配置成例如通过调节参考电压来改变反馈信号。
就具有调光功能的转换器100而言,对于转换器100的所有调光范围,该反馈信号与次级侧电流可以被设置为固定比率,其中固定比率取决于待检测的最大电流电平。
另选地,反馈信号与次级侧电流能够在转换器100的调光范围的两个或更多个部分中被设置为不同比率。例如,对于调光范围内的低电流,增大反馈信号,并且对于调光范围内的高电流,降低反馈信号。具体地,ADC 109处的分辨率可以更精细,待检测的输出电流越小,这形成跨调光范围的ADC 109的非线性(例如,逐步改变)分辨率曲线。
图2示出了根据实施方案的隔离转换器100的示意图。
图2所示的转换器100的感测电路103包括两个分流电阻器R33、R34,这两个分流电阻器可以使用开关S1和S2进行选择(或并联地组合)。通过这种方法,可以根据期望的输出电流动态地选择总分流电阻,即并联的R33和R34的组合电阻。例如,如果总分流电阻降低2倍,则输出电流范围(或至少可测量反馈信号)加倍。
具体地,感测电路103可以包括并联连接的任何数量的分流电阻器,其中每个分流电阻器可以通过开关连接或断开连接。
图3示出了根据实施方案的隔离转换器100的示意图。
图2所示的转换器100的感测电路103包括辅助绕组L52a、L52d,该辅助绕组具有能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数。具体地,辅助绕组可以包括两个或更多个绕组部分,此处为L52a和L52d,该两个或更多个绕组部分与抽头形成单个绕组。感测电路103可以包括用于附加绕组部分L52b的另外的有源整流开关Q54、Q55。
优选地,次级侧绕组L52b、L52c和由L52a和L52d形成的辅助绕组形成电流感测变压器,其线匝比可以通过调节辅助绕组的线匝数来调节,例如从1/20调节到1/10。
具体地,如果期望1/20的线匝比,特别是在高输出电流处,则通过利用开关Q50、Q52、Q54和Q55来完成整流。其他开关Q51和Q53保持断开。在这种情况下,辅助绕组由串联的绕组区段L52a和L52d形成。例如,L52a和L52d两者均具有50个线匝;在电源侧具有5个线匝,这导致线匝比为5/(50+50)=1/20。
相比之下,如果期望1/10的线匝比,特别是在低输出电流处,则通过利用开关Q50、Q52、Q51和Q53来完成整流。其他开关Q54和Q55保持断开,使得辅助绕组仅由绕组区段L52a形成,并且实现了5/50=1/10的线匝比。
利用图3所示的方法,可以在不改变总分流电阻的情况下,通过感测电路103转换反馈信号,如上文关于图2所公开的。这在特定条件下可以是有利的,例如,图2中的分流电阻器R33、R34的开关S1、S2可以具有非零传导损耗,这可以是温度依赖性的并且添加到分流电阻。
优选地,转换器100可以包括可调整分流电阻,如例如图2所示,以及具有可调整线匝数的辅助绕组,如例如图3所示。另外,转换器100可以包括具有可调增益的放大器107和/或具有可调参考电压的ADC 109。
图4示出了根据实施方案的隔离转换器的各种操作参数的曲线图。具体地,图4示出在操作期间图1、图2或图3所示的转换器100的各个点处的不同信号。
在第一曲线图401中,示出了半桥开关M41、M40的选通信号,而图1至图3中,“选通M40”被称为“HS”并且“选通M41”被称为“LS”。在第二曲线图403中,示出了在400V至0V范围内的半桥中点电压。在第三曲线图405中,示出了通过电容器C51和绕组L51d的LLC初级电路。在第四曲线图407中,示出了通过次级侧二极管D52a和D52b的电流。在第五曲线图409中,示出了电流感测信号,即反馈信号,其是通过辅助绕组L52a(在图1和图2中)或L52a+L52d(在图3中)的整流电流以及感测引脚ISNSP与ISNSN(称为“ISNS(滤波后的)”)之间的平均电压。
图5示出了根据实施方案的用于供应LED负载的驱动器500的示意图。
该驱动器500包括隔离转换器100,如例如图1至图3所示,该隔离转换器可以形成驱动器500的DC/DC转换器。
LED灯具或其他LED装置可包括驱动器500。
图6示出了根据实施方案的用于操作隔离转换器100的方法600的示意图。
该方法600包括以下步骤:
●通过电流隔离级101的初级侧上的感测电路103接收601反馈信号,其中反馈信号与次级侧电流成比例;以及
●基于反馈信号通过控制单元105确定603隔离转换器100的输出电流;
●其中感测电路103和/或控制单元105的至少一个电特性是可调的,以将反馈信号与次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
具体地,方法600是用于确定隔离转换器100的次级侧电流的方法,例如图1至图3所示的转换器100中的任何转换器。
优选地,感测电路103包括磁性地耦合到至少一个次级侧绕组的辅助绕组L52a、L52d,其中辅助绕组L52a、L52d包括能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数L52a、L52d。
优选地,感测电路103包括至少一个分流电阻器R33、R34,其中至少一个分流电阻器R33、R34的总电阻能够以逐步或连续的方式进行调节,特别是通过使两个或更多个分流电阻器R33、R34并联连接或断开连接。
优选地,控制单元105被配置成通过调节内部放大器107的放大器增益和/或通过调节内部ADC 107的参考电压来将反馈信号从第一比率转换为第二比率。
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。

Claims (15)

1.一种用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器(100),所述隔离转换器包括:
电流隔离级(101);
位于所述隔离级(101)的初级侧上的感测电路(103),所述感测电路磁性地耦合到所述隔离级(101)的次级侧;
其中所述感测电路(103)被配置成接收与次级侧电流成比例的反馈信号;和
控制单元(105),所述控制单元被配置成基于所述反馈信号确定所述转换器(100)的输出电流;
其中所述感测电路(103)和/或所述控制单元(105)的至少一个电特性是可调的,以将所述反馈信号与所述次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
2.根据权利要求1所述的转换器(100),其中所述感测电路(103)包括磁性地耦合到至少一个次级侧绕组(L52b,L52c)的辅助绕组(L52a,L52d),其中所述辅助绕组(L52a,L52d)包括能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数。
3.根据权利要求1或2所述的转换器(100),其中所述感测电路(103)包括至少一个分流电阻器(R33,R34),其中所述至少一个分流电阻器(R33,R34)的总电阻能够以逐步或连续的方式进行调节,特别是通过使两个或更多个分流电阻器(R33,R34)并联连接或断开连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转换器(100),其中所述控制单元(105)被配置成在内部修改所述反馈信号。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转换器(100),其中所述控制单元(105)被配置成通过调节内部放大器(107)的放大器增益和/或通过调节内部模数转换器(109)的参考电压来将所述反馈信号从所述第一比率转换为所述第二比率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转换器(100),其中所述控制单元(105)包括ASIC和/或微控制器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转换器(100),其中所述感测电路(103)经由一个或两个感测引脚(ISNSP,ISNSN)连接到所述控制单元(105),以用于转发所述反馈信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转换器(100),其中所述转换器(100)被设计成在至少一个调光范围内提供所述输出电流。
9.根据权利要求8所述的转换器(100),其中对于所述转换器(100)的所有调光范围,所述反馈信号与所述次级侧电流被设置为固定比率,其中所述固定比率取决于待检测的最大电流电平。
10.根据权利要求8所述的转换器(100),其中所述反馈信号与所述次级侧电流能够在所述调光范围的两个或更多个部分中被设置为不同比率。
11.一种用于供应LED负载的驱动器(500),所述驱动器包括根据前述权利要求中任一项所述的隔离转换器(100)。
12.一种用于操作用于向LED负载提供电流供应的隔离转换器(100)的方法(600),其中所述转换器(100)包括电流隔离级(101),所述方法包括以下步骤:
●通过所述电流隔离级(101)的初级侧上的感测电路(103)接收(601)反馈信号,其中所述反馈信号与次级侧电流成比例;以及
●基于所述反馈信号通过控制单元(105)确定(603)所述转换器(100)的输出电流;
●其中所述感测电路(103)和/或所述控制单元(105)的至少一个电特性是可调的,以将所述反馈信号与所述次级侧电流从第一比率转换为第二比率。
13.根据权利要求12所述的方法(600),其中所述感测电路(103)包括磁性地耦合到至少一个次级侧绕组(L52c,L52b)的辅助绕组(L52a,L52d),其中所述辅助绕组(L52a,L52d)包括能够在一个或多个步骤中改变的可调线匝数。
14.根据权利要求12或13所述的方法(600),其中所述感测电路(103)包括至少一个分流电阻器(R33,R34),其中所述至少一个分流电阻器(R33,R34)的总电阻能够以逐步或连续的方式进行调节,特别是通过使两个或更多个分流电阻器(R33,R34)并联连接或断开连接。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法(600),其中所述控制单元(105)被配置成通过调节内部放大器(107)的放大器增益和/或通过调节内部模数转换器(109)的参考电压来将所述反馈信号从所述第一比率转换为所述第二比率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101020597B1 (ko) * 2010-03-03 2011-03-09 주식회사 라이트그린컨셉 Led 조명 구동 장치
CN102348302B (zh) * 2010-08-02 2014-07-16 艾默龙电子科技(嘉兴)有限公司 高效率led平衡驱动及调光控制方法
US20120062147A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-15 Suntec Enterprises High efficiency drive method for driving LED devices
GB2491550A (en) * 2011-01-17 2012-12-12 Radiant Res Ltd A hybrid power control system using dynamic power regulation to increase the dimming dynamic range and power control of solid-state illumination systems
US8907581B2 (en) * 2012-12-17 2014-12-09 Infineon Technologies Austria Ag Method and circuit for LED driver dimming
DE102014202665A1 (de) * 2014-02-13 2015-08-27 Tridonic Gmbh & Co Kg Treiberschaltung für LEDs
DE102014214746A1 (de) * 2014-07-28 2016-01-28 Tridonic Gmbh & Co Kg Aktive Schaltung zur Erfassung eines Leuchtmittel-Stroms
CN105898946A (zh) * 2014-12-12 2016-08-24 南京工业大学 一种无电解电容的led照明驱动电源实现方法
US9807830B1 (en) * 2015-08-10 2017-10-31 Universal Lighting Technologies, Inc. LED driver circuit with step configurable output
US9923455B2 (en) * 2016-06-15 2018-03-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Current-sensing and gain-switching circuit and method for using wide range of current
US10326377B1 (en) 2017-09-01 2019-06-18 Universal Lighting Technologies, Inc. Circuit and method for indirect primary-side load current sensing in an isolated power supply
KR102539962B1 (ko) 2017-09-05 2023-06-05 삼성전자주식회사 Led 구동 장치 및 조명 장치

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