CN205657583U - 在功率转换器中使用的电路、对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统及设备 - Google Patents

在功率转换器中使用的电路、对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统及设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及在功率转换器中使用的电路、对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统及设备。所述电路系统包括具有一个控制端子和多个主端子的晶体管，所述控制端子被耦合以接收阻抗控制信号，且所述主端子被耦合以响应于所述阻抗控制信号可变地阻碍所述功率转换器的输入电流。一个阻抗控制电路跨接所述功率转换器的多个输入轨而耦合，以提供所述阻抗控制信号。所述阻抗控制电路包括将所述控制端子耦合到所述功率转换器的多个输入轨中的第一输入轨的第一电流传导路径，以及将所述控制端子耦合到所述功率转换器的多个输入轨中的第二输入轨的第二电流传导路径。所述功率转换器的所述第二输入轨被耦合到所述晶体管的主端子。

Description

在功率转换器中使用的电路、对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统及设备
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2015年1月26日提交的美国临时申请No.62/108,028的权益。
技术领域
本实用新型总体上涉及阻尼器电路(damper circuit)，并且更具体地，涉及用于在功率转换器中使用的阻尼器电路。
背景技术
电子设备使用电力来运行。开关模式功率转换器由于其效率高、尺寸小和重量轻，被普遍用来为许多现代的电子装置提供动力。常规的壁式插座提供高电压交流电。在开关功率转换器中，高电压交流(ac)输入通过能量传递元件(energy transfer element)被转换，以提供经调节的直流(dc)输出。开关模式功率转换器控制电路通过感测输出并且使用一个闭环控制该输出来提供输出调节。在运行期间，在开关模式功率转换器(还被称为开关电源或开关模式电源)中通过改变开关的占空比(通常是开关的接通时间与总开关周期之比)，利用开关提供期望的输出。
在用于照明应用的一种调光类型中，三端双向可控硅(triac)调光器电路去除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输入电压周期的一部分来指定缺失电压的位置通常是便利的。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(line 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，半线循环具有180度。通常，相角是对三端双向可控硅调光电路去除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电路在半线循环中去除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。
虽然相角调光对直接接收变化的ac线电压的白炽灯很有效，但是对于由开关功率转换器驱动的发光二极管(LED)灯它通常会导致问题。常规的受控功率转换器通常被设计成忽略ac输入电压的失真并且传送一个恒定的经调节的输出，直到低输入电压导致它们关掉。这样，常规的受控开关功率转换器不对LED灯进行调光。除非用于LED灯的功率转换器被特别地设计成以一种期望的方式对来自三端双向可控硅调光电路的电压进行识别和响应，否则三端双向可控硅调光器可以引起不可接受的结果，例如LED灯的闪烁。
将三端双向可控硅调光电路与LED灯一起使用的另一个困难来自三端双向可控硅自身的特性。三端双向可控硅是一个表现为受控交流开关的半导体部件。换句话说，三端双向可控硅表现为一个对交流电压打开的开关，直到其在控制端子处接收到导致开关闭合的触发信号。只要通过开关的电流在被称为保持电流的值以上，该开关就保持闭合。大部分白炽灯从交流电源使用多于足够电流的电流，以允许三端双向可控硅的可靠且一致的运行。然而，由有效率的功率转换器用来驱动LED灯的低电流可能不能提供足够的电流来在ac线周期的期望部分内保持三端双向可控硅传导。因此，常规功率转换器控制器设计依赖于有时被称为泄放器电路的虚拟负载(dummy load)，以从功率转换器的输入取得足够的额外电流来保持三端双向可控硅传导。此外，在每个半线循环期间当三端双向可控硅启动(fire)时急剧增加的输入电压导致可以在半线循环期间反转若干次的浪涌输入电流振铃(ringing)。在这些电流反转期间，三端双向可控硅可以过早地关断且导致LED灯中的闪烁。然后可以利用串联电阻器阻尼器来减慢输入电容器的充电，并且阻碍输入电流振铃且防止输入电容器的电压过冲。通常，阻尼器电路在功率转换器控制器的集成电路的外部并且用耦合在功率转换器的输入处的电阻器实施。然而，单独使用阻尼器电阻器降低了系统的整体效率。
实用新型内容
在一个实施方式中，电路系统(143、443)用于对功率转换器的输入电流(103、403)中的转变进行阻尼(damp)。对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统包括：一个晶体管(142、442)，该晶体管包括一个被耦合以接收一个阻抗控制信号的控制端子和被耦合以响应于所述阻抗控制信号可变地(variably)阻碍(impede)所述功率转换器的所述输入电流的多个主端子；一个阻抗控制电路，其跨接所述功率转换器的输入轨(input rail)而耦合，以将所述阻抗控制信号提供给所述控制端子。该阻抗控制电路包括将所述控制端子耦合至所述功率转换器的所述多个输入轨中的第一输入轨的第一电流传导路径和将所述控制端子耦合至所述功率转换器的所述多个输入轨中的第二输入轨的第二电流传导路径，其中所述功率转换器的所述第二输入轨被耦合至所述晶体管的所述多个主端子中的第一主端子。
此实施方式和其他实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述电路系统还包括被耦合在输入电压和所述功率转换器的所述第一输入轨之间的一个阻尼电阻(144、444)，并且所述晶体管被耦合以响应于所述阻抗控制信号而在所述阻尼电阻的两端对所述功率转换器的所述输入电流进行可变地分流。所述第一电流传导路径可以包括位于所述控制端子和所述第一输入轨之间的一个电阻(132、432)。所述第二电流传导路径可以包括位于所述控制端子和所述第二输入轨之间的一个电阻(140、440)。所述晶体管可以包括一个压控晶体管，并且所述阻抗控制信号可以是施加至所述压控晶体管的控制端子的电压。
在一些实施方式中，在所述晶体管阻碍所述功率转换器的输入电流的第一时间部分(T1)期间，沿着所述第一电流传导路径和所述第二电流传导路径的电流传导趋向于对所述压控晶体管进行偏置，以阻碍所述功率转换器的输入电流。在所述晶体管阻碍所述功率转换器的输入电流的第一时间部分的第二时间部分(T2)期间，可以以线性模式驱动所述晶体管。
所述电路系统还可以包括：一个非寄生电容(138、438)，其被耦合以存储施加至所述控制端子的电压。所述电路系统还包括：一个齐纳二极管(136、436)，其被耦合以限制施加至所述晶体管的所述 控制端子的电压。
所述电路系统还包括一个耦合在所述晶体管的所述控制端子和所述晶体管的所述多个主端子中的第二主端子之间的电阻(134、434)。所述第二输入轨可以是一个返回轨。
在一个实施方案中，一种设备包括所述电路系统的实施方案和所述功率转换器。所述设备还可以包括一个被耦合以整流输入到所述功率转换器内的ac信号的整流器(106)。所述设备还可以包括一个被耦合以截断(truncate)由所述整流器整流的ac信号的调光器电路(104)。所述电路系统可以被耦合以响应于所述输入电流的相对快的增大而相对快地增大所述功率转换器的所述输入电流的阻抗，并且响应于所述输入电流的相对慢的减小而相对慢地减小所述输入电流的阻抗。所述电路系统可以被耦合以通过所述晶体管将所述输入电流的阻抗减小至近似零稳态阻抗(T3)。所述阻抗控制电路可以被配置成通过所述晶体管在少于一个半线循环内将所述输入电流的阻抗减小至稳态阻抗。
在另一个实施方式中，一个设备用于对功率转换器的输入电流(103、403)中的转变进行阻尼。对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的设备可以包括：一个阻尼电阻(144、444)，其被耦合在输入电压和所述功率转换器的第一输入轨之间；一个旁路晶体管(142、442)，其包括被耦合以接收一个旁路控制信号的一个控制端子和被耦合以响应于所述旁路控制信号而在所述阻尼电阻的两端对所述功率转换器的所述输入电流进行选择性地分流的多个主端子；以及一个旁路控制电路，其跨接所述功率转换器的多个输入轨而耦合，以将所述旁路控制信号提供至所述旁路晶体管的所述控制端子。所述旁路控制电路可以包括：一个非寄生电容(138、438)，其耦合在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述旁路晶体管的所述多个主端子中的第一主端子之间；第一电阻(140、440)，其耦合在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述旁路晶体管的所述多个主端子中的第二主端子之间；以及一个电流传导路径，其在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述功率转换器的第二输入轨之间。
此实施方式和其他实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。 在所述控制端子和所述第二输入轨之间的电流传导路径可以包括一个电阻(132、432)。所述旁路晶体管可以包括一个MOSFET。所述旁路控制电路可以被配置成使得非寄生电容支持电压，从而以线性模式驱动所述MOSFET。所述设备还包括一个齐纳二极管(136、436)，该齐纳二极管被耦合以限制施加至所述旁路晶体管的所述控制端子的电压。所述设备还包括一个耦合在所述控制端子和所述晶体管的第一主端子之间的第二电阻(134、434)。所述第一输入轨可以是一个返回轨(return rail)。所述电路系统可以被耦合以响应于所述输入电流中的相对快的增大而相对快速地减少对所述功率转换器的所述输入电流的分流，且响应于所述输入电流中的相对慢的减小而相对缓慢地增大对所述输入电流的分流。所述电路系统可以被耦合以增大对输入电流的分流，直到近似全部的输入电流被分流在阻尼电阻(T3)的两端。所述阻抗控制电路可以被配置成通过所述晶体管、在少于一个半线循环内将所述输入电流的分流增大至稳态阻抗。
在另一个实施方式中，一个电源包括前述实施方式中的任一个的设备、功率转换器以及被耦合以整流输入到所述功率转换器的ac信号的整流器(106)。
在另一个实施方式中，一个电路用在功率转换器中。在功率转换器中使用的电路包括：一个阻尼电阻(144、444)，该阻尼电阻具有耦合至一个整流器电路(106)的输出的第一端子，该阻尼电阻具有耦合至所述功率转换器的输入滤波电容器(108、408)的第一端子的第二端子，其中所述输入滤波电容器的第二端子耦合至所述整流器电路的输出；一个晶体管(142、442)，该晶体管具有耦合至所述阻尼电阻的第一端子的第一主端子，该晶体管具有耦合至所述阻尼电阻的第二端子的第二主端子；以及一个控制电路，该控制电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容。所述第一电阻(132、432)被耦合在所述晶体管的控制端子和所述输入滤波电容器的第二端子之间。所述第二电阻(140、440)被耦合在所述晶体管的控制端子和所述输入滤波电容器的第一端子之间。所述第一电容(138、438)被耦合在所述晶体管的控制端子和所述阻尼电阻的第一端子之间。
此实施方式和其他实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。 所述输入滤波电容器可以跨接所述功率转换器的初级绕组(112、412)和开关(126、426)而耦合。所述功率转换器的开关可以被耦合以响应于一个驱动信号(129、429)而被打开和闭合，以调节功率转换器的输出。整流器电路(106)可以被耦合以接收来自调光器电路(104)的调光器电压。所述调光器电路可以被耦合以将ac输入电压的每半线循环的时段的一部分与功率转换器断开。所述阻尼电阻可以被耦合以在所述控制电路将所述晶体管设定成在所述主端子之间具有高阻抗时减小所述功率转换器的输入电流中由所述调光器电路导致的振铃。所述阻尼电阻可以被耦合以在所述控制电路将所述晶体管设定成在所述主端子之间具有低阻抗时被所述晶体管旁路。
附图说明
参照下面的图描述本实用新型的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，在各个视图中相同的参考数字指代相同的部分。
图1是例示根据本实用新型的教导的一个示例功率转换器的功能框图。
图2A是例示根据本实用新型的教导的一个示例ac电压的波形。
图2B是例示根据本实用新型的教导的一个调光器电路的一个示例输出电压的波形。
图2C是例示根据本实用新型的教导的一个整流器电路的一个示例输出的波形。
图3A是例示来自根据本实用新型的教导的输出调光器电路的输入电流的一个实施例的波形。
图3B例示了根据本实用新型的教导的来自图1的调光器电路的电压VR4。
图4是例示根据本实用新型的教导的具有一个调光器电路的另一个示例功率转换器的功能框图。
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，以帮助提高对本实用新型多个不同实施方案的理解。此外，为 了便于较少受妨碍地察看本实用新型这些不同实施方案，在商业可行的实施方案中有用或必需的常见但是众所周知的元件通常未被示出。
具体实施方式
在本文中描述了利用调光器电路的功率转换器的实施例。在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本实用新型的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本实用新型无需采用这些具体细节。在其他情况下，为了避免使本实用新型模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
现在参考图1，描绘了示例开关功率转换器100的图表，该开关功率转换器包括ac输入电压VAC 102、调光器电路104、桥式整流器电路106、调光器电压VDO 105、经整流的电压VRECT 107、能量传递元件T1 115、能量传递元件T1 115的初级绕组112、能量传递元件T1 115的次级绕组114、开关S1 126、输入返回113、箝位电路110、输入电容器CF 108、整流器D1 116、输出电容器CO 118、输出量UO 123、输出电压VO 119、输出电流IO 121、反馈电路122、反馈信号UFB 125、控制器124、驱动信号129、电流感测信号127以及开关电流ID 131。还在图1中示出的是耦合到开关功率转换器100的负载120(例如，一个或多个发光二极管)。图1中例示的示例开关功率转换器100大致上被配置为回扫调节器(fly regulator)，该回扫调节器是可以受益于本公开内容的教导的开关功率转换器拓扑结构的一个实施例。然而，应理解，开关功率转换器调节器的其他已知拓扑结构和配置也可以受益于本公开内容的教导。
进一步描述的是耦合在整流器电路的第一端子170和第二端子172之间的晶闸管(thyristor)阻尼器电路143。晶闸管阻尼器电路143包括第一电阻器R1 132、第二电阻器R2 134、第三电阻器R3、第四电阻器R4 144、第二整流器D2 126、第一电容器C1 138以及晶体管Q1 142。在一个实施例中，晶体管Q1 142是MOSFET。晶闸管阻尼器电路143还包括第四电阻器144两端的电压VR4 146。
开关功率转换器100从未经调节的输入电压(诸如，ac输入电压VAC 102)向负载120(诸如，发光二极管(LED))提供输出功率。 调光器电路104响应于输入电压VAC 102提供调光器电压VDO 105。调光器电路104例如可以是任何已知调光器电路，诸如，晶闸管调光器电路或三端双向可控硅(TRIAC)调光器电路。桥式整流器106响应于调光器电压VDO 105提供经整流的电压VRECT 107。桥式整流器104被耦合到能量传递元件T1 115。在一些实施方案中，能量传递元件T1 115可以是耦合电感器。在其他实施方案中，能量传递元件T1 115可以是变压器。在图1的实施例中，能量传递元件T1 115包括两个绕组，初级绕组112和次级绕组114。然而，应理解，如果需要的话，能量传递元件T1 115可以具有不止两个绕组。初级绕组112被耦合到开关S1 126，初级绕组112还被耦合到输入返回116。在一个实施方案中，开关S1 126可以是一个晶体管，诸如，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124可以被实施为单片集成电路或可以用分立的电气部件或分立部件和集成部件的组合来实施。此外，控制器124和开关S1 126可以被包括在被制造为混合集成电路或单片集成电路的集成电路中。闭合的(即，ON)开关可以传导电流，而打开的(即，OFF)开关不能够传导电流。
如示出的，箝位电路110被耦合在能量传递元件T1 115的初级绕组112两端。输入电容器CF 108可以跨接初级绕组112和开关S1 126而耦合。换句话说，输入电容器CF 108可以被耦合至整流器106和输入返回113。能量传递元件T1 115的次级绕组114被耦合到整流器D1 116。尽管在此实施例中将整流器D1 116描绘为一个二极管，但是如果需要的话整流器D1 116可以是一个用作同步整流器的晶体管。在此实施例中，输出电容器CO 118和负载120被耦合到整流器D1 116。输出被提供至负载120且该输出可以作为经调节的输出电压VO 119、经调节的输出电流IO 121或经调节的输出电压VO 119与经调节的输出电流IO 121的组合来提供。
开关模式功率转换器100还包括调节输出的电路系统(circuitry)，该输出被示出为输出量UO 123。一般而言，经调节的输出量UO 123是输出电压VO 119、输出电流IO 121或输出电压VO 119和输出电流IO 121的组合。反馈电路122可操作以感测开关模式功率转换器100的输出量UO 123并且基于此产生反馈信号UFB 125。在一个实施方案 中，反馈电路122可以感测来自功率转换器100的输出的输出量UO123。在其他实施方案中，可以从感测变压器的输入侧上的代表输出量UO 123的一个或多个量来导出反馈信号UFB 125。反馈电路122被耦合到控制器124的一个端子使得控制器124接收反馈信号UFB 125。控制器124还包括一个用于接收电流感测输入信号127的端子。电流感测输入信号127代表开关S1126中的开关电流ID 131。此外，开关S1126接收来自控制器124的驱动信号129。
在运行中，图1的开关功率转换器100从未经调节的输入(诸如，ac输入电压VAC 102)向负载120提供输出功率。ac输入电压VAC 102由调光器电路104接收且基于此提供调光器电压105。当耦合到功率转换器100的负载120是发光二极管(LED)阵列时利用调光器电路104，以限制传送到功率转换器100的功率的量。结果，传送到LED阵列负载的电流被限制且LED阵列变暗。在一个实施方案中，调光器电路是三端双向可控硅调光器电路或其他合适的开关调光器电路。当ac输入电压VAC 102与零电压交叉时，调光器电路104将ac输入电压VAC 102从功率转换器断开。在给定量的时间之后，调光器电路104将ac输入电压VAC 102与功率转换器100重新连接。根据期望的调光量，调光器电路104控制ac输入电压VAC 102从功率转换器100断开的时间的量。一般而言，较多的调光对应于如下这样的较长的时间段：在该较长的时间段期间调光器电路104断开ac输入电压VAC 102。对于利用三端双向可控硅调光器电路的LED的相位调光应用，三端双向可控硅需要最小的保持电流以使三端双向可控硅自身免于关断。控制器124利用调光器电路143以帮助确保通过三端双向可控硅的电流不下降到三端双向可控硅的保持电流以下。
整流器电路104响应于调光器电压105提供经整流的电压VRECT107。输入电容器CF 108滤除来自开关S1126的高频电流。在一个实施例中，输入电容器CF108具有足够大的电容使得dc电压被施加到能量传递元件T1115。然而，对于具有功率因数校正(PFC)的功率转换器，可以利用小的输入电容器CF 108，以允许施加到能量传递元件T1115的电压大体上遵循经整流的电压VRECT 107。这样，可以选择输入电容器CF 108的值，使得输入电容器CF 108上的电压在输入线路 电压的每个半线循环期间达到大体上为零。或者换句话说，输入电容器CF 108上的电压大体上遵循ac输入电压VAC 102的正幅度。
当调光器电路104接通时，晶闸管阻尼器电路143抑制输入电流IIN 103以减少振铃。如上所述，当调光器电路104接通时，发生浪涌输入电流振铃，其可以在半线循环期间反转若干次。在这些电流反转期间，调光器电路104的三端双向可控硅可以过早地关断且导致LED灯中的闪烁。
对于调光器电路104的每个开关循环，当调光器电路104接通时晶闸管调光器电路143抑制输入电流IIN 103达一预定时间且其后在该预定时间过去之后导致抑制输入电流IIN 103。在一个实施例中，第一电阻器R1 132的值可以是1MΩ。在另一个实施例中，第一电阻器R1 132可以是在500Ω到1MΩ的范围内的值。在一个实施例中，第二电阻器的值可以是100kΩ。这样，当调光器电路104接通时，晶闸管调光器电路143减少振铃。此外，由于晶闸管调光器电路143仅在调光器电路104接通的时间的一部分内接通，因此与当存在ac电压时与消耗功率的常规调光器电路相比本实用新型的实施方案可以消耗更少功率。
在一个半线循环运行期间的第一时间段处，调光器电路104接通且重新连接ac电压VAC 102。浪涌电流的峰值发生在与调光器电路104接通的时刻相关联的第一时间段处。此时，晶体管Q1 142当前被关断且因此阻碍功率转换器的输入电流。电容器C1 138开始充电。在一个实施例中，电容器C1 138的值是从1nF到10nF的范围。电容器C1 138的充电量由第一电阻器R1 132和第二电阻器134设定。第一电阻器R1 132和第二电阻器R2 134形成一个分压器。
在半线循环期间的第二时间段处，电容器C1 138处于比晶体管Q1 142的栅源电压VGS更大的电压处。第二整流器D2 136保护晶体管Q1 142免于超过栅源电压VGS。电容器C1 138向晶体管Q1 142提供一个控制信号。晶体管Q1 142以线性模式运行且以由第三电阻器R3 140指示的斜率阻碍功率转换器的输入电流。在一个实施例中，第三电阻器R3的值是10kΩ。晶体管Q1 142防止输入电流IIN 103下降到被称为三端双向可控硅的保持电流的电流阈值以下，以防止LED闪 烁。
在该半线循环期间在邻近传导角结束时发生的第三时段处，晶体管Q1142被关断。当调光器电路104断开时，输入电流IIN 103减小，这进而禁用晶闸管阻尼器电路143。然后当调光器电路104在下一个半线循环内接通时再次启用晶闸管阻尼器电路143。
开关功率转换器100利用能量传递元件T1115在初级绕组112和次级绕组114之间传递电压。箝位电路118被耦合到初级绕组110以限制开关S1126上的最大电压。开关S1126响应于驱动信号129而被打开和闭合。通常理解的是，闭合的开关可以传导电流且被认为接通，而打开的开关不能够传导电流且被认为断开。在运行中，开关S1126的开关在整流器D1116处产生脉动电流。整流器D1116中的电流被输出电容器CO 118滤波以在负载120处产生大体上恒定的输出电压VO 119、输出电流IO 121或输出电压VO 119和输出电流IO 121的组合。在一些实施方案中，负载120是LED阵列。
反馈电路122感测功率转换器100的输出量UO 123以向控制器124提供反馈信号UFB 125。反馈信号UFB 125可以是电压信号或电流信号且向控制器124提供关于输出量UO 123的信息。此外，控制器124接收中继(relay)开关S1126中的开关电流ID 131的电流感测输入信号127。可以以多种方式感测开关电流ID 131，诸如例如，分立电阻器两端的电压或当晶体管正传导时该晶体管两端的电压。
控制器124响应于多种系统输入来输出驱动信号129，以运行开关S1126从而大体上将输出量UO 123调节到期望的值。在一个实施方案中，驱动信号129可以是逻辑高部分和逻辑低部分的长度不同的矩形脉冲波形，其中逻辑高值对应于闭合的开关且逻辑低对应于打开的开关。在另一个实施方案中，驱动信号129可以由大体上固定长度的逻辑高(或接通)脉冲组成且通过改变接通脉冲数目/振荡器周期数目而被调节。
图2A-图2C例示了根据本公开内容的教导的ac输入电压202的示例波形、调光器输出电压205的示例波形以及经整流的输入电压207的示例波形。ac输入电压202、调光器输出电压205以及经整流的输入电压207分别是图1的ac输入电压102、调光器输出电压105以及 经整流的输入电压107的可能的代表。
如图2A中示出的，ac输入电压VAC 202一般是正弦波形，该正弦波形的周期被表示为全线循环TAC 248。ac输入电压VAC 202的全线循环TAC 248被表示为每隔一个零交叉之间的时间的长度。当被表达被角位移而不是时间时，全线循环跨越360度，其中零交叉之间为180度。
现在参考图2B的调光器输出电压205，ac输入电压VAC 202的半线循环250被表示为连续的零交叉之间的时间的长度。相角Φ252被测量为调光器电路102与输入电压VAC 202断开了多少度(距离零度参考)。对于前沿调光，当ac输入电压VAC 202大体上与零电压交叉时，调光器电路102将ac输入电压VAC 202从功率转换器100断开。在给定量的时间之后，调光器电路102使ac输入电压VAC 202与功率转换器100重新连接且调光器输出电压VDO 205大体上遵循ac输入电压VAC 202。换句话说，调光器电路102移除ac输入电压202的一部分以提供调光器输出电压VDO 205，因此限制供应到负载(诸如，一个LED灯)的功率的量。
图2C例示了在每个半线循环250开始时，经整流的输入电压VIN207大体上等于零，对应于调光器电路102将ac输入电压VAC 202从功率转换器断开的时间。当调光器电路102将ac输入电压VAC 202重新连接到功率转换器时，经整流的输入电压VIN 207大体上遵循调光器输出电压VDO 205的正幅度和ac输入电压VAC 202(即，VIN＝|VDO|)。如示出的，当调光器电路102重新连接ac输入电压202时，调光器输出电压VDO 205从零急剧改变为大体上遵循ac输入电压VAC 202。
图3A例示了在一个半线循环期间输出调光器电压VDO 305的波形和相关联的输入电流IIN 303。图3B例示了来自图1的调光器电路的R4的电压VR4346。
当调光器电路接通时，发生输入电流IIN 303的浪涌。在时间段T1处，来自图1的晶体管Q1142阻碍功率转换器的输入电流，既沿着第一电流传导路径又沿着第二电流传导路径的电流传导倾向于使电压控制的晶体管Q1偏置以阻碍功率转换器的输入电流，且VR4346两端的电压上升到恒定值。在此时间段期间，晶体管Q1142被关断。在 第二时间段T2处，电容器C1 138被充分地充电使得晶体管Q1 142以线性模式运行。VR4 346的斜率由第三电阻器R3设定。在邻近该半线循环结束时发生的第三时间段T3处，电压VR4 346处于大体上为零的值使得晶体管Q1 142关断。
图4例示了与图1类似的还包括偏置绕组423的另一个功率转换器400。在运行中，当耦合到次级绕组414的输出二极管D1 416传导时偏置绕组423产生响应于输出电压VO 419的偏置电压VB 417。在开关S1 426的断开时间的至少一部分期间，反馈信号UFB 425代表输出电压VO 419。在开关S1 427的接通时间期间，偏置绕组423响应于输入电压VRECT 407产生偏置电压VB 417。
应理解，在使用一个偏置绕组感测输出电压VO 419且用于提供感测同时还向具有电流隔离的控制器提供功率时，许多变体是可能的。例如，偏置绕组可以应用分别类似于整流器D1 416和电容器CO 418的整流器和电容器，以产生dc偏置电压同时提供来自该整流器的正极的ac反馈信号。这样，附加的无源部件(诸如，电阻器)可以被用在偏置绕组423上以将来自该绕组的电压缩放到更适合由控制器424接收的值。
对本实用新型的所例示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实用新型的特定实施方案和实施例，但是在不偏离本实用新型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，且根据本实用新型的教导，在其它实施方案和实施例中也可以使用其他值。
鉴于上文的详细描述可以对本实用新型作出这些修改。在下面的权利要求中使用的术语不应被解释成将本实用新型限制于本说明书中公开的具体实施方案。相反，本实用新型的范围将完全由下面的权利要求来确定，这些权利要求待要根据权利要求解释的既定原则被解释。

Claims (24)

1.对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的电路系统，其特征在于，所述电路系统包括：
一个晶体管，包括：
一个控制端子，被耦合以接收阻抗控制信号；以及
多个主端子，被耦合以响应于所述阻抗控制信号来可变地阻碍所述功率转换器的所述输入电流；
一个阻抗控制电路，该阻抗控制电路跨接所述功率转换器的多个输入轨而耦合，以向所述控制端子提供所述阻抗控制信号，所述阻抗控制电路包括：
第一电流传导路径，将所述控制端子耦合至所述功率转换器的所述多个输入轨中的第一输入轨；以及
第二电流传导路径，将所述控制端子耦合至所述功率转换器的所述多个输入轨中的第二输入轨，其中所述功率转换器的所述第二输入轨被耦合至所述晶体管的所述主端子。
2.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，还包括一个阻尼电阻，所述阻尼电阻被耦合在输入电压和所述功率转换器的所述第一输入轨之间，其中所述晶体管被耦合以响应于所述阻抗控制信号而在所述阻尼电阻的两端对所述功率转换器的所述输入电流进行可变地分流。
3.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述第一电流传导路径包括位于所述控制端子和所述第一输入轨之间的一个电阻。
4.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述第二电流传导路径包括位于所述控制端子和所述第二输入轨之间的一个电阻。
5.根据权利要求2所述的电路系统，其特征在于，所述晶体管包括一个压控晶体管，且其中所述阻抗控制信号是施加至所述压控晶体管的控制端子的电压。
6.根据权利要求5所述的电路系统，其特征在于，在所述晶体管阻碍所述功率转换器的所述输入电流的第一部分时间期间，沿着所述第一电流传导路径和所述第二电流传导路径的电流传导趋向于对所述压控晶体管进行偏置，以阻碍所述功率转换器的所述输入电流。
7.根据权利要求6所述的电路系统，其特征在于，在所述晶体管阻碍所述功率转换器的所述输入电流的第二部分时间期间，所述晶体管以线性模式被驱动。
8.根据权利要求7所述的电路系统，其特征在于，还包括一个非寄生电容，所述非寄生电容被耦合以存储施加至所述控制端子的电压。
9.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，还包括一个齐纳二极管，所述齐纳二极管被耦合以限制施加至所述晶体管的所述控制端子的电压。
10.根据权利要求9所述的电路系统，其特征在于，还包括耦合在所述晶体管的所述控制端子和所述晶体管的所述多个主端子中的第二主端子之间的一个电阻。
11.一种对功率转换器的输入电流中的转变进行阻尼的设备，其特征在于，所述设备包括：
一个阻尼电阻，被耦合在输入电压和所述功率转换器的第一输入轨之间；
一个旁路晶体管，包括：
一个控制端子，被耦合以接收旁路控制信号；以及
多个主端子，被耦合以响应于所述旁路控制信号而在所述阻尼电阻的两端对所述功率转换器的所述输入电流进行选择性地分流；
一个旁路控制电路，该旁路控制电路跨接所述功率转换器的多个输入轨而耦合，以向所述旁路晶体管的所述控制端子提供所述旁路控制信号，所述旁路控制电路包括：
一个非寄生电容，被耦合在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述旁路晶体管的所述多个主端子中的第一主端子之间；
第一电阻，被耦合在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述旁路晶体管的所述多个主端子中的第二主端子之间；以及
一个电流传导路径，在所述旁路晶体管的所述控制端子和所述功率转换器的第二输入轨之间。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述控制端子和所述第二输入轨之间的所述电流传导路径包括一个电阻。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述旁路晶体管包括一个MOSFET，且其中所述旁路控制电路被配置为使得所述非寄生电容提供电压从而以线性模式驱动所述MOSFET。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括一个齐纳二极管，所述齐纳二极管被耦合以限制施加至所述旁路晶体管的所述控制端子的电压。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括第二电阻，所述第二电阻被耦合在所述晶体管的所述控制端子和第一主端子之间。
16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第二输入轨是一个返回轨。
17.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备被耦合以响应于所述输入电流中的相对快的增大而相对快速地减少对所述功率转换器的所述输入电流的分流，且响应于所述输入电流中的慢的减小而相对缓慢地增大对所述输入电流的分流。
18.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备被耦合以增大对输入电流轨的分流，直到近似全部的输入电流被分流在所述阻尼电阻的两端。
19.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其中所述旁路控制电路被配置为通过所述晶体管、在少于一个半线循环内将对所述输入电流的分流增大至一个稳态阻抗。
20.一种在功率转换器中使用的电路，其特征在于，所述电路包括：
一个阻尼电阻，具有耦合至整流器电路的输出的第一端子，所述阻尼电阻具有耦合至所述功率转换器的输入滤波电容器的第一端子的第二端子，其中所述输入滤波电容器的第二端子被耦合至所述阻尼电阻的所述第二端子；
一个晶体管，具有耦合至所述阻尼电阻的所述第一端子的第一主端子，所述晶体管具有耦合至所述阻尼电阻的所述第二端子的第二主 端子；以及
一个控制电路，包括第一电阻、第二电阻和第一电容，其中
所述第一电阻被耦合在所述晶体管的所述控制端子和所述输入滤波电容器的所述第二端子之间；
所述第二电阻被耦合在所述晶体管的所述控制端子和所述输入滤波电容器的所述第一端子之间；以及
所述第一电容被耦合在所述晶体管的所述控制端子和所述阻尼电阻的所述第一端子之间。
21.根据权利要求20所述的电路，其特征在于，所述输入滤波电容器跨接所述功率转换器的初级绕组和所述功率转换器的开关而耦合，其中所述功率转换器的所述开关被耦合以响应于驱动信号而被打开和闭合，从而调节所述功率转换器的输出。
22.根据权利要求20所述的电路，其特征在于，所述整流器被耦合以接收来自调光器电路的调光器电压，其中所述调光器电路被耦合以将输入电压的每半线循环的时段的一部分与所述功率转换器断开。
23.根据权利要求22所述的电路，其特征在于，所述阻尼电阻被耦合以在所述晶体管被所述控制电路设定为在所述第一主端子和所述第二主端子之间具有高阻抗时减小所述功率转换器的输入电流中由所述调光器电路所导致的振铃。
24.根据权利要求20所述的电路，其特征在于，所述阻尼电阻被耦合以在所述晶体管被所述控制电路设定为在所述第一主端子和所述第二主端子之间具有低阻抗时被所述晶体管旁路。
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