Die Offenbarung betrifft das Steuern eines Stroms oder einer Spannung an einer Last mit einem Treiber. The disclosure relates to controlling a current or voltage on a load with a driver.
Ein Treiber kann dazu verwendet werden, die Menge des durch eine Last fließenden Stroms zu steuern, um einen Ziel-Durchschnittswert eines die Last durchfließenden Stroms beizubehalten, oder um einen Ziel-Durchschnittswert einer Spannung an der Last beizubehalten. Gemäß einem Beispiel kann der Treiber steuern, wie lange Strom durch die Last fließt und wie oft Strom durch die Last fließt, um den gewünschten durch die Last fließenden Durchschnittstrom beizubehalten oder um die gewünschte Durchschnittsspannung an der Last beizubehalten. A driver may be used to control the amount of current flowing through a load to maintain a target average of a current flowing through the load, or to maintain a target average of a voltage across the load. In one example, the driver may control how long current flows through the load and how often current flows through the load to maintain the desired average current flowing through the load or to maintain the desired average voltage across the load.
Diese Offenbarung beschreibt Verfahren zur Aufrechterhaltung einer hohen Schalteffizienz für einen Schalter, den ein Treiber ein- und ausschaltet, um den durchschnittlichen Stromfluss durch eine Last (als Durchschnittslaststrom bezeichnet) zu steuern, oder um den durchschnittlichen Spannungspegel an der Last (als Durchschnittslastspannung bezeichnet) zu steuern. Beispielsweise schaltet der Treiber den Schalter ein und aus, um die Menge des Stroms, der durch die Last fließt, so zu steuern, dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem Zielstrompegel oder dem Zielspannungspegel ist. This disclosure describes methods for maintaining a high switching efficiency for a switch that a driver turns on and off to control the average current flow through a load (referred to as the average load current) or the average voltage level at the load (called the average load voltage) Taxes. For example, the driver turns the switch on and off to control the amount of current flowing through the load such that the average load current or voltage is approximately equal to the target current level or voltage level.
Gemäß einem Beispiel passt der Treiber, wenn sich der Laststrom oder die Lastspannung wegen einer Änderung des Zielstrompegels oder des Zielspannungspegels ändern muss, die Zeit an, zu der der Schalter einschaltet (z.B. passt die Einschaltzeit oder Ein-Zeit des Schalters an) auf einen Zeitpunkt an, zu dem der geringste Betrag an Energie erforderlich ist, um den Schalter einzuschalten, während er zulässt, dass die zum Erreichen des Durchschnittslaststrompegels oder des Durchschnittspannungspegels erforderliche Menge an Strom durch die Last fließt. Zusätzlich passt der Treiber bei diesem Beispiel unverzüglich einen oder mehr Schalterbetriebsparameter an, um die plötzliche Änderung des Betrags des Stroms auszugleichen, der andernfalls wegen der Anpassung der Einschaltzeit des Schalters (z.B. die Zeit, zu der der Schalter eingeschaltet wird) durch die Last fließen würde. According to one example, when the load current or voltage needs to change due to a change in the target current level or the target voltage level, the driver adjusts the time the switch turns on (eg, adjusts the on-time or on-time of the switch) to a point in time at which the least amount of energy is required to turn on the switch while allowing the amount of current required to reach the average load current level or average voltage level to flow through the load. In addition, in this example, the driver immediately adjusts one or more switch operating parameters to compensate for the sudden change in the amount of current that would otherwise flow through the load due to the adjustment of the on-time of the switch (eg, the time the switch is turned on) ,
Gemäß einem anderen Beispiel passt der Treiber, wenn der Laststrom oder die Lastspannung wegen einer Änderung des Zielstrompegels oder des Zielspannungspegels eine Änderung erfordert, die Einschaltzeit des Schalters von einem Spannungstal zu einem weiteren Spannungstal und über eine Zwischen-Einschaltzeit, bei der es sich um eine weniger optimale Einschaltzeit (z.B. eine Zeit, wenn eine hohe Schaltereffizienz des Schalters nicht erreicht wird) handeln kann, graduell an. Gemäß diesem Beispiel passt der Treiber die Einschaltzeit graduell an, während er zulässt, dass die geeignete Menge an Strom durch die Last fließt, um den Durchschnittslaststrompegel oder den Durchschnittslastspannungspegel zu erreichen. Ferner passt bei diesem Beispiel eine Rückkopplungsregelschleife des Treibers einen oder mehr Schalterbetriebsparameter graduell an, wenn der Treiber die Einschaltzeit anpasst, um Änderungen des Betrags des Stroms auszugleichen, der anderenfalls aufgrund der Anpassung der Einschaltzeit des Schalters durch die Last fließen würde. According to another example, when the load current or the load voltage requires a change due to a change in the target current level or the target voltage level, the driver adjusts the on time of the switch from one voltage level to another voltage level and an intermediate on time, which is one less optimal on-time (eg, a time when high switch efficiency of the switch is not achieved) may gradually increase. According to this example, the driver gradually adjusts the turn-on time while allowing the appropriate amount of current to flow through the load to reach the average load current level or the average load voltage level. Furthermore, in this example, a feedback control loop of the driver gradually adjusts one or more switch operating parameters as the driver adjusts the on-time to compensate for changes in the amount of current that would otherwise flow due to the adjustment of the on-time of the switch by the load.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zur Steuerung einer einer Last zugeführten Leistung, wobei das Verfahren das Festlegen aufweist, ob eine Einschaltzeit eines Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, auf eine zweite Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, angepasst wird oder nicht, das Festlegen eines oder mehr Schalterbetriebsparameter für den Schalter derart, dass wenn die Einschaltzeit von der ersten Zeit auf die zweite Zeit angepasst wird, ein Betrag an Leistung (engl.: "power"), die der Last zugeführt wird, unmittelbar vor der Anpassung und unmittelbar nach der Anpassung im Wesentlichen dieselbe ist, das Anpassen der Einschaltzeit des Schalters auf die zweite Zeit basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, und das Einstellen des einen oder der mehr Schalterbetriebsparameter für den Schalter basierend auf dem festgelegten einen oder mehr Schalterbetriebsparametern. In one example, the disclosure describes a method for controlling power applied to a load, the method comprising determining whether a switch-on time of a switch is from a first time corresponding to a first voltage level of an oscillating voltage at a node of the switch second time belonging to a second voltage valley of the oscillating voltage at the node of the switch is adjusted or not, setting one or more switch operating parameters for the switch such that when the switch-on time is adjusted from the first time to the second time Amount of power supplied to the load immediately before the adjustment and immediately after the adjustment is substantially the same, adjusting the switch-on time of the switch to the second time based on the setting Adjusting on-time, and adjusting the one or more switch operating parameters for the switch based on the established one or more switch operating parameters.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung ein Treibersystem zur Steuerung einer einer Last zugeführten Leistung, wobei das Treibersystem einen Transformator mit einer Primärseite aufweist, die eine erste Wicklung enthält, sowie eine Sekundärseite, die eine zweite Wicklung enthält, wobei die Last mit der Sekundärwicklung verbunden ist, einem Schalter, der mit der ersten Wicklung verbunden ist, und einem Treiber, der mit dem Schalter gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, festzulegen, ob eine Einschaltzeit des Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal in einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, auf eine zweite Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, angepasst wird, oder nicht, das Festlegen von einem oder mehr Betriebsparametern für den Schalter derart, dass wenn die Einschaltzeit von der ersten Zeit auf die zweite Zeit angepasst wird, ein Betrag an Leistung, die der Last zugeführt wird, unmittelbar vor der Anpassung und unmittelbar nach der Anpassung im Wesentlichen dieselbe ist, und das Anpassen der Einschaltzeit des Schalters auf die zweite Zeit basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, und das Einstellen des einen oder der mehr Schaltbetriebsparameter für den Schalter basierend auf den festgelegten einen oder mehr Schalterbetriebsparametern. In one example, the disclosure describes a driver system for controlling power supplied to a load, the driver system comprising a transformer having a primary side containing a first winding and a secondary side including a second winding, the load being connected to the secondary winding , a switch connected to the first winding and a driver coupled to the switch and configured to determine whether a turn-on time of the switch from a first time to a first voltage point in an oscillating voltage a node of the switch is adapted to a second time, which belongs to a second voltage valley of the oscillating voltage at the node of the switch, or not, the setting of one or more operating parameters for the switch such that when the switch-on of the first time is adjusted to the second time, an amount of lei power supplied to the load immediately before the adjustment and immediately after the adjustment is substantially the same, and adjusting the on-time of the switch to the second time based on the determination to adjust the on-time and the setting of the one or more Switching operating parameters for the switch based on the specified one or more switch operating parameters.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung einen Treiber zur Steuerung einer einer Last zugeführten Leistung, wobei der Treiber einen Controller aufweist, der dazu ausgebildet ist, festzulegen, ob eine Einschaltzeit eines Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal in einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, auf eine zweite Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal in der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, angepasst wird oder nicht, und für den Schalter einem oder mehr Schalterbetriebsparameter festzulegen, so dass wenn die Einschaltzeit von der ersten Zeit auf die zweite Zeit angepasst wird, ein Betrag an Leistung, die der Last zugeführt wird, unmittelbar vor der Anpassung und unmittelbar nach der Anpassung im Wesentlichen dieselbe ist, und eine Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einheit, die dazu ausgebildet ist, die Einschaltzeit des Schalters auf die zweite Zeit basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, anzupassen, und den einen oder die mehr Schalterbetriebsparameter für den Schalter basierend auf die festgelegten einen oder mehr Schalterbetriebsparametern einzustellen. In one example, the disclosure describes a driver for controlling power supplied to a load, the driver having a controller configured to determine whether a turn-on time of a switch from a first time to a first voltage level in an oscillating voltage a node of the switch is adapted or not adapted to a second time belonging to a second voltage valley in the oscillating voltage at the node of the switch, and for the switch to set one or more switch operating parameters, so that when the switch-on time of the first Time is adjusted to the second time, an amount of power supplied to the load immediately before the adjustment and immediately after the adjustment is substantially the same, and a pulse width modulation (PWM) unit configured to make the on time the switch to the second time based on the determination, the Einschaltz to adjust, adjust, and set the one or more switch operating parameters for the switch based on the specified one or more switch operating parameters.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zur Steuerung einer einer Last zugeführten Leistung, wobei das Verfahren das Festlegen aufweist, ob eine Einschaltzeit eines Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, so angepasst wird oder nicht, dass ein durchschnittlicher Betrag eines durch die Last fließenden Stroms oder ein durchschnittlicher Betrag einer Spannung an der Last näherungsweise gleich einem Ziellaststrompegel (engl.: "target current load level") oder einem Ziellastspannungspegel (engl.: "target current load level") ist, das Festlegen einer zweiten Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört, das graduelle Anpassen der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit über eine dazwischen liegende Zeit, die zu einer Spannung außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, und graduelles Anpassen des einen oder der mehr Schalterbetriebsparameter für den Schalter, um den Betrag der Leistung, die der Last zugeführt wird, während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit näherungsweise konstant zu halten. In one example, the disclosure describes a method for controlling power applied to a load, the method comprising determining whether a turn-on time of a switch is adjusted from a first time corresponding to a first voltage point of an oscillating voltage at a node of the switch or not, an average amount of current flowing through the load or an average amount of voltage at the load is approximately equal to a target current load level or a target current load level "), setting a second time associated with a second voltage valley of the oscillating voltage is the gradual adjustment of the switch-on time of the switch from the first time to the second time over an intermediate time that is at a voltage outside a valley of the oscillating one Voltage is heard at the node of the switch, b based on the determination to adjust the on-time, and gradually adjusting the one or more switch operating parameters for the switch to adjust the amount of power supplied to the load during the gradual adjustment of the on-time of the switch from the first time to the second time approximately constant.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung ein Treibersystem zur Steuerung einer einer Last zugeführten Leistung, wobei das Treibersystem einen Transformator mit einer Primärseite aufweist, die eine erste Wicklung enthält, und eine Sekundärseite, die eine zweite Wicklung enthält, wobei die Last mit der zweiten Wicklung verbunden ist, einen Schalter, der mit einer ersten Wicklung gekoppelt ist, und einen Treiber, der mit dem Schalter gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, zu festzulegen, ob eine Einschaltzeit des Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal in einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, anzupassen, so dass ein durchschnittlicher Betrag des Stroms, der durch die Last fließt, oder ein durchschnittlicher Betrag einer Spannung an der Last näherungsweise gleich ist einem Ziellaststrompegel oder einem Ziellastspannungspegel, das Festlegen einer zweiten Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört, das graduelle Anpassen der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit über eine Zwischenzeit, die zu einer Spannung außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, und das graduelle Anpassen von einem oder mehr Schalterbetriebsparametern für den Schalter, um den Betrag der Leistung, die der Last zugeführt wird, während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit näherungsweise konstant zu halten. In one example, the disclosure describes a driver system for controlling power supplied to a load, the driver system comprising a transformer having a primary side containing a first winding and a secondary side including a second winding, the load being connected to the second winding is a switch coupled to a first winding and a driver coupled to the switch and configured to determine whether a turn-on time of the switch is from a first time to a first voltage point in an oscillating one Voltage at a node of the switch is required to adjust so that an average amount of current flowing through the load or an average amount of voltage across the load is approximately equal to a target load current level or a target load voltage level, setting a second time to a second voltage valley of the oscillating S. pendency, the gradual adjustment of the switch-on time of the switch from the first time to the second time over an intermediate time belonging to a voltage outside a valley of the oscillating voltage at the node of the switch, based on the determination to adjust the on-time, and gradually adjusting one or more switch operating parameters for the switch to maintain the amount of power applied to the load approximately constant during the gradual adjustment of the switch on time of the switch from the first time to the second time.
Gemäß einem Beispiel beschreibt die Offenbarung einen Treiber zur Steuerung von Leistung, der dazu ausgebildet ist, festzulegen, ob eine Einschaltzeit des Schalters von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters gehört, so angepasst wird oder nicht, dass eine durchschnittlicher Betrag des durch die Last fließenden Stroms oder ein durchschnittlicher Betrag einer Spannung an der Last näherungsweise gleich einem Ziellaststrompegel oder einem Ziellastspannungspegel ist, das Festlegen einer zweiten Zeit, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört, das graduelle Anpassen der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit über eine Zwischenzeit, die zu einer Spannung außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört, basierend auf der Festlegung, die Einschaltzeit anzupassen, und das graduelle Anpassen von einem oder mehr Schalterbetriebsparametern für den Schalter, um die Menge der Leistung, die der Last zugeführt wird, während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit auf die zweite Zeit näherungsweise konstant zu halten. In one example, the disclosure describes a driver for controlling power configured to determine whether or not to adjust an on-time of the switch from a first time associated with a first voltage level of an oscillating voltage at a node of the switch in that an average amount of the current flowing through the load or an average amount of a voltage across the load is approximately equal to a target load current level or a target load voltage level, setting a second time belonging to a second voltage valley of the oscillating voltage, gradually adjusting the on-time the switch from the first time to the second time over an intermediate time associated with a voltage outside a valley of the oscillating voltage at the node of the switch based on the determination to adjust the on-time, and the gradual adjustment of one or more switches parameter for the switch to keep the amount of power applied to the load approximately constant during the gradual adjustment of the on-time of the switch from the first time to the second time.
Die Einzelheiten von einem oder mehr Verfahren dieser Offenbarung werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile dieser Offenbarung sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen erkennbar. The details of one or more methods of this disclosure are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, goals and benefits This disclosure will be apparent from the description and drawings, and from the claims.
1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Treibersystems gemäß einem oder mehr in dieser Offenbarung beschriebenen Beispielen veranschaulicht. 1 FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a driver system according to one or more examples described in this disclosure.
2 ist ein graphisches Diagramm, das dazu verwendet wird, Beispielmöglichkeiten zu veranschaulichen, wie ein Treiber den Betrag eines Stroms, der durch Wicklungen eines Transformators fließt, zu erhöhen oder zu verringern. 2 Figure 4 is a graphical diagram used to illustrate example ways in which a driver may increase or decrease the amount of current flowing through windings of a transformer.
3 ist ein graphisches Diagramm, das das Verhalten einer Spannung ein einem Schalterknoten veranschaulicht, wenn der Schalter ausgeschaltet wird und wenn ein Strom, der durch eine mit der Last gekoppelte Wicklung fließt, Null wird. 3 FIG. 12 is a graphical diagram illustrating the behavior of a voltage at a switch node when the switch is turned off and when a current flowing through a winding coupled to the load becomes zero.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispielverfahren gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht. 4 FIG. 10 is a flowchart illustrating a first example method according to this disclosure. FIG.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispielverfahren gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht. 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating a second example method according to this disclosure. FIG.
Ein Treiber wie beispielsweise ein Leuchtdioden-(LED)-Treiber oder ein Netzteil, um zwei Beispiele zu nennen, kann eingesetzt werden, um den Betrag des Stroms zu steuern, der durch eine Last fließt, die mit dem Treiber verbunden ist (z.B. oder eine mehr LEDs bei dem Beispiel, bei dem der Treiber ein LED-Treiber ist), so dass der durchschnittliche Betrag des Stroms, der durch die Last fließt (als Durchschnittslaststrom bezeichnet) oder der durchschnittliche Spannungspegel an der Last (als Durchschnittslastspannung bezeichnet) sich auf einem Zielstrompegel oder einem Zielspannungspegel befindet. In dieser Offenbarung bezieht sich der Spannungspegel an der Last auf das Potential über der Last. A driver, such as a light emitting diode (LED) driver or a power supply, to name two examples, may be used to control the amount of current flowing through a load connected to the driver (eg, or one) more LEDs in the example where the driver is an LED driver) such that the average amount of current flowing through the load (referred to as the average load current) or the average voltage level at the load (called the average load voltage) is one Target current level or a target voltage level. In this disclosure, the voltage level at the load refers to the potential across the load.
Gemäß einigen Beispielen ist die Last mit einem Sperrwandler und einem Schalter verbunden. Allerdings sind andere Topologien als Sperrwandler möglich, und die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren sind nicht als auf eine Sperrwandlertopologie beschränkt zu verstehen. Der Treiber schaltet den Schalter ein und aus, um den Betrag des Stroms, der durch den Schalter fließt, zu steuern, um den Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung zu steuern. According to some examples, the load is connected to a flyback converter and a switch. However, other topologies than flyback converters are possible, and the methods described in this disclosure should not be construed as limited to a flyback topology. The driver turns the switch on and off to control the amount of current flowing through the switch to control the average load current or the average load voltage.
Wenn Strom durch die Last fließt und der Schalter eingeschaltet ist, befindet sich eine Spannung an einem Knoten des Schalters auf einem bestimmten Spannungspegel. Wenn der Strom, der durch eine Spule (z.B. einen Induktor) fließt, die mit der Last verbunden ist, Null erreicht und der Schalter ausgeschaltet wird, tendiert eine Spannung an dem Knoten des Schalters dazu, zu oszillieren, was an dem Knoten des Schalters eine oszillierende Spannung mit Spannungsspitzen und Spannungstälern erzeugt. Der Knoten des Schalters, an dem die Spannung oszillieren kann, wird als Schalterknoten bezeichnet, und eine Spannung an dem Schalterknoten wird als Schalterknotenspannung bezeichnet. When current flows through the load and the switch is turned on, a voltage at a node of the switch is at a certain voltage level. When the current flowing through a coil (eg, an inductor) connected to the load reaches zero and the switch is turned off, a voltage at the node of the switch tends to oscillate, resulting in the node of the switch oscillating voltage generated with voltage spikes and voltage valleys. The node of the switch on which the voltage can oscillate is referred to as a switch node, and a voltage on the switch node is referred to as a switch node voltage.
Gemäß einem Beispiel kann es sich bei dem Schalter um einen Transistor handeln, wenn der Schalter eingeschaltet ist, befindet sich der Transistor im ohmschen Modus oder aktiven Modus, und wenn der Schalter ausgeschaltet ist, ist der Transistor der Ausschaltmodus. Gemäß Beispielen, in denen der Schalter ein Transistor ist, kann es sich bei dem Knoten des Schalters, an dem die Spannung oszilliert, um den Drainknoten des Transistors handeln. In anderen Worten, bei dem Schalterknoten kann es sich um den Drainknoten des Transistors handeln, und bei der Schalterknotenspannung kann es sich um die Spannung an dem Drainknoten des Transistors (d.h. die Drainknotenspannung) handeln. Allerdings sind die in dieser Offenbarung beschriebenen Beispiele nicht darauf beschränkt, dass es ein Transistor ist, der den Schalter darstellt. In one example, the switch may be a transistor when the switch is on, the transistor is in ohmic mode or active mode, and when the switch is off, the transistor is off mode. According to examples in which the switch is a transistor, the node of the switch where the voltage oscillates may be the drain node of the transistor. In other words, the switch node may be the drain node of the transistor, and the switch node voltage may be the voltage at the drain node of the transistor (i.e., the drain node voltage). However, the examples described in this disclosure are not limited to being a transistor that constitutes the switch.
Gemäß einigen Beispielen ist der Unterschied zwischen der Schalterknotenspannung bei einem Tal der oszillierenden Spannung und der Schalterknotenspannung, wenn der Schalter eingeschaltet ist, der kleinste im Vergleich zu dem Unterschied zwischen der Schalterknotenspannung bei anderen Spannungspegeln außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung und der Schalterknotenspannung, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Nimmt man beispielsweise an, dass die Spannung an dem Schalterknoten bei eingeschaltetem Schalter X ist, und die Spannung an einem Tal der oszillierenden Spannung an dem Schalterknoten bei ausgeschaltetem Schalter X ist. Bei diesem Beispiel ist Y minus X kleiner als eine Spannung außerhalb eines Tals an dem Schalterknoten während der Oszillation minus X. According to some examples, the difference between the switch node voltage at a valley of the oscillating voltage and the switch node voltage when the switch is on is the smallest compared to the difference between the switch node voltage at other voltage levels outside a valley of the oscillating voltage and the switch node voltage when the switch node voltage Switch is turned on. Assuming, for example, that the voltage at the switch node when the switch is on is X, and the voltage at a valley of the oscillating voltage at the switch node when the switch is off is X. In this example, Y minus X is less than a voltage outside a valley at the switch node during the oscillation minus X.
Entsprechend kann das Einschalten des Schalters in einem Tal der oszillierenden Spannung die Schalteffizienz des Schalters maximieren, weil sich die Spannung an dem Schalterknoten in einem Tal der oszillierenden Spannung, wenn der Schalter ausgeschaltet ist, am nächsten an der Spannung an dem Schalterknoten befindet, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Anders ausgedrückt wird die geringste Menge an Energie benötigt, um den Schalter wieder einzuschalten, wenn der in einem Tal der oszillierenden Spannung wieder eingeschaltet wird, im Vergleich zum Wiedereinschalten des Schalters außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung, wobei der Unterschied zwischen der Schalterknotenspannung, wenn der Schalter eingeschaltet ist, und der Schalterknotenspannung während der Oszillation in einem Tal der Spannungsoszillation am geringsten ist. Das Einschalten des Schalters (z.B. das Einschalten des Transistors als ein Beispiel) in einem Spannungstal wird als quasi-resonantes Schalten bezeichnet. Accordingly, turning on the switch in a valley of the oscillating voltage may maximize the switching efficiency of the switch because the voltage at the switch node in a valley of the oscillating voltage, when the switch is off, is closest to the voltage at the switch node when the switch Switch is turned on. In other words, the least amount of energy is needed to turn the switch back on when it is turned on again in a valley of the oscillating voltage, compared to turning the switch back on outside a valley of the oscillating voltage, the difference between the switch node voltage when the oscillator voltage Switch is turned on, and the Switch node voltage is lowest during oscillation in a valley of stress oscillation. Turning on the switch (eg turning on the transistor as an example) in a voltage valley is referred to as quasi-resonant switching.
Gemäß einigen Beispielen kann sich der Betrag des Stroms, der durch die Last fließen muss, ändern, um einen Zielstrom- oder -spannungspegel zu erreichen. Beispielsweise kann ein Anwender bei dem Beispiel, bei dem die Last durch eine oder mehr LEDs gegeben ist, die LEDs dimmen oder heller machen, was eine Verringerung bzw. Erhöhung des Betrags des Stroms erfordert, der durch die Last fließen muss. Änderungen des Betrags des Stroms, der durch die Last fließen muss, können eine Anpassung der Zeit erfordern, zu der der Schalter eingeschaltet wird, und möglicherweise auf einen Zeitpunkt, zu dem die oszillierende Spannung einen Spannungspegel außerhalb eines Tals aufweist. Allerdings kann das Anpassen des Zeitpunkts, zu dem der Schalter eingeschaltet wird, auf einen Spannungspegel außerhalb eines Tals zu ineffizientem Schalten führen. Beispielsweise kann das Einschalten des Schalters bei einem Spannungspegel außerhalb eines Tals mehr Energie benötigen, damit die Schalterknotenspannung auf den Spannungspegel zurückkehrt, bei dem der Schalter eingeschaltet ist im Vergleich zu der Energie, die erforderlich ist, damit die Schalterknotenspannung auf den Spannungspegel zurückkehrt, wenn der Schalter zu einem Zeitpunkt, zu dem die oszillierende Spannung einen Spannungspegel in einem Tal aufweist, eingeschaltet wird. According to some examples, the amount of current that must flow through the load may change to reach a target current or voltage level. For example, in the example where the load is given by one or more LEDs, a user may dim or brighten the LEDs, requiring a reduction in the amount of current that must flow through the load. Changes in the amount of current that must flow through the load may require adjusting the time at which the switch is turned on, and possibly at a time when the oscillating voltage has a voltage level outside of a valley. However, adjusting the time at which the switch is turned on may result in a voltage level outside a valley resulting in inefficient switching. For example, turning on the switch at a voltage level outside a valley may require more power for the switch node voltage to return to the voltage level at which the switch is turned on compared to the energy required for the switch node voltage to return to the voltage level when the switch node voltage Switch is turned on at a time when the oscillating voltage has a voltage level in a valley.
In der oszillierenden Spannung gibt es mannigfache Spitzen und Täler und in einigen Fällen kann es, wenn sich der Zeitpunkt, zu dem der Schalter einzuschalten ist, ändert (d.h. sich der Einschaltzeitpunkt des Schalters ändert), möglich sein, den Schalter in einem nachfolgenden oder vorhergehenden Tal einzuschalten. In diesem Fall wird die Schalteffizienz aufrechterhalten oder nur geringfügig beeinflusst, weil der Schalter immer noch in einem Spannungstal einschaltet, wenn auch in einem anderen Spannungstal. Allerdings verursachen derartige plötzliche Änderungen des Zeitpunkts, zu dem der Schalter einschaltet, einen schrittweisen Sprung (d.h. eine relativ große sofortige Änderung) des Betrags des Stroms, der durch die Last fließt, wenn keine Kompensation erfolgt. There are multiple peaks and valleys in the oscillating voltage, and in some cases, when the time at which the switch is to be turned on (ie, the switch-on time of the switch changes), it may be possible to switch to a subsequent or previous one Turn on valley. In this case, the switching efficiency is maintained or only slightly influenced because the switch still turns on in a voltage valley, albeit in a different voltage valley. However, such sudden changes in the timing at which the switch turns on cause a gradual jump (i.e., a relatively large instantaneous change) in the amount of current flowing through the load when no compensation occurs.
Stufenweise Sprünge des Betrags des Stroms, der durch die Last fließt, können unerwünscht sein und graduelle Änderungen des Betrags des Stroms, der durch die Last fließt, können wünschenswert sein. Beispielsweise ergibt sich im Kontext von Beleuchtung, wenn die LEDs gedimmt oder heller gemacht werden, ein stufenweiser Sprung des Betrags des Stroms, der durch die LEDs fließt, ein Flackern der LEDs, was Betrachter als unerwünscht wahrnehmen können. Betrachter können generell graduelle Änderungen der LED-Ausgabe bevorzugen, wenn die LEDs gedimmt oder heller gemacht werden. Gradual jumps in the amount of current flowing through the load may be undesirable, and gradual changes in the amount of current flowing through the load may be desirable. For example, in the context of lighting, as the LEDs are dimmed or brightened, a gradual jump in the amount of current flowing through the LEDs results in flickering of the LEDs, which observers may perceive as undesirable. Viewers may generally prefer gradual changes to the LED output as the LEDs are dimmed or brightened.
Bei den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren kann ein Treiber, der den Betrag des durch eine Last fließenden Stroms steuert, festlegen, ob eine Änderung des Zeitpunkts erforderlich ist, zu dem ein Schalter eingeschaltet wird (z.B. ob eine Anpassung der Einschaltzeit des Schalters) erforderlich ist, um den Betrag des durch die Last fließenden Stroms so anzupassen, dass der durchschnittliche Laststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich einem Zielstrom- oder -spannungspegel ist. Bei den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren fließt der Strom, der durch die Last fließt, durch den Schalter, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Wenn der Treiber festlegt, dass eine Änderung des Zeitpunkts erforderlich ist, zu dem der Schalter eingeschaltet wird (d.h. die Einschaltzeit), kann der Treiber eine oder mehr in dieser Offenbarung beschriebenen Beispielverfahren implementieren. In the methods described in this disclosure, a driver that controls the amount of current flowing through a load may determine whether a change in the timing at which a switch is turned on (eg, whether an adjustment of the switch on time) is required for adjusting the amount of current flowing through the load so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to a target current or voltage level. In the methods described in this disclosure, the current flowing through the load flows through the switch when the switch is turned on. If the driver determines that a change in the timing at which the switch is turned on (i.e., the turn-on time) is required, the driver may implement one or more example methods described in this disclosure.
Ferner schaltet der Treiber den Schalter gemäß einigen Beispielen vor der Anpassung zu einem Zeitpunkt, der zu einem ersten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört, ein. In anderen Worten kann der Treiber gemäß einigen Beispielen dazu ausgebildet sein, den Schalter, bevor der Betrag des durch die Last fließenden Stromes geändert wird, zu einer Zeit eines ersten Spannungstals der oszillierenden Spannung einzuschalten. Es versteht sich, dass das "erste Spannungstal" nicht notwendigerweise den allerersten Fall bedeutet, in dem ein Tal vorliegt, sondern dass es stattdessen dazu verwendet wird, die Spannungstäler zu unterscheiden. Beispielsweise können mehrere Spannungstäler vorliegen und ein erstes Spannungstal, wie es in diesem Kontext verwendet wird, bedeutet, dass es sich auf eines dieser Spannungstäler bezieht. Ein zweites Spannungstal bedeutet, dass es sich auf ein anderes dieser Spannungstäler bezieht und es kann in Bezug auf das erste Spannungstal ein vorhergehendes Spannungstal oder ein nachfolgendes Spannungstal sein. Further, according to some examples, the driver turns on the switch at a time corresponding to a first voltage valley of the oscillating voltage prior to the adjustment. In other words, according to some examples, the driver may be configured to turn on the switch at a time of a first voltage valley of the oscillating voltage before the amount of current flowing through the load is changed. It should be understood that the "first voltage valley" does not necessarily mean the very first case where there is a valley, but instead it is used to distinguish the voltage valleys. For example, there may be multiple voltage valleys and a first voltage valley, as used in this context, means that it refers to one of these voltage valleys. A second voltage valley means that it refers to another one of these voltage valleys, and it may be a previous voltage valley or a subsequent voltage valley with respect to the first voltage valley.
Gemäß einem Beispiel kann der Treiber einen Zeitpunkt festlegen, der zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört und den Zeitpunkt, zu dem der Schalter eingeschaltet wird (z.B. Anpassen der Einschaltzeit), auf den Zeitpunkt des zweiten Spannungstals anpassen. Bei dem zweiten Spannungstal kann es sich um ein Spannungstal handeln, das dem ersten Spannungstal vorausgeht oder dem ersten Spannungstal nachfolgt, basierend darauf, ob eine Erhöhung oder eine Verringerung des Stroms durch die Last erforderlich ist, um den Zielstrom- oder -spannungspegel zu erreichen. Wie oben beschrieben kann eine Änderung der Zeit, zu der der Schalter eingeschaltet wird, von einem Spannungstal zu einem anderen einen stufenweisen Sprung des Betrags des Stroms durch die Last verursachen. According to one example, the driver may set a time associated with a second voltage valley of the oscillating voltage and adjust the time at which the switch is turned on (eg, adjusting the on-time) to the time of the second voltage valley. The second voltage valley may be a voltage valley preceding the first voltage valley or following the first voltage valley based on whether an increase or a decrease in the current through the load is required to cause the current To reach target current or voltage levels. As described above, a change in the time that the switch is turned on from one voltage level to another may cause a step change in the amount of current through the load.
Entsprechend kann bei diesem Beispiel der Treiber eine plötzliche Änderung des Betrags des durch die Last fließenden Stroms ausgleichen. Beispielsweise kann der Treiber unverzüglich einen oder mehr Schalterbetriebsparameter anpassen, so dass der Betrag der Leistung, die der Last unmittelbar vor der Änderung der Einschaltzeit des Schalters zugeführt wird, derselbe ist, wie der Betrag der Leistung, die der Last unmittelbar nach der Änderung der Einschaltzeit des Schalters zugeführt wird. In anderen Worten kann der Treiber, weil der durch die Last fließende Strom unverzüglich springen kann, wenn die Zeit, zu der der Schalter eingeschaltet wird, von einem Spannungstal auf ein anderes Spannungstal angepasst wird, unverzüglich einen oder mehr Betriebsparameter anpassen, um dem Sprung des Stroms von der Änderung der Zeit, zu der der Schalter eingeschaltet wird, entgegenzuwirken. Dieses Beispielverfahren kann als Tal-zu-Tal-Schalten mit Leistungskompensation bezeichnet werden. Accordingly, in this example, the driver can compensate for a sudden change in the amount of current flowing through the load. For example, the driver may promptly adjust one or more switch operating parameters so that the amount of power supplied to the load immediately prior to the switch ON time change is the same as the amount of power immediately after the change in ON time the switch is supplied. In other words, because the current flowing through the load can instantaneously jump when the time at which the switch is turned on is adjusted from one voltage level to another voltage level, the driver can promptly adjust one or more operating parameters to cope with the jump in the voltage Current from the change in the time at which the switch is turned on, counteract. This example method may be referred to as valley-to-valley switching with power compensation.
Ein Beispiel für einen Schalterbetriebsparameter ist eine Einschaltdauer, die die Dauer angibt, für die der Treiber den Schalter eingeschaltet lässt, indem der Treiber den Schalter nach der Laufzeit der Abschaltdauer abschaltet. Ein anderes Beispiel der Schalterbetriebsparameter ist ein Spitzenstromamplitudenschwellenwert des durch den Schalter fließenden Stroms, bei dem Treiber den Schalter ausschaltet, wenn der durch den Schalter fließende Strom den Amplitudenschwellenwert erreicht. An example of a switch operating parameter is a duty cycle that indicates the duration for which the driver keeps the switch on by the driver turning off the switch after the run time of the turn-off period. Another example of the switch operating parameters is a peak current amplitude threshold of the current flowing through the switch where the driver turns off the switch when the current flowing through the switch reaches the amplitude threshold.
Als weiteres Beispiel kann der Treiber, anstelle die Einschaltzeit des Schalters von einer Zeit, die zu einem Spannungstal gehört, auf eine Zeit anzupassen, die zu einem anderen Spannungstal gehört, die Zeit, zu der der Schalter einschaltet, graduell auf ein anderes Spannungstal anpassen. Beispielsweise kann der Treiber die Einschaltzeit des Schalters von einer Einschaltzeit des Spannungstals zu einer Einschaltzeit eines anderen Spannungstals anpassen, und durch eine dazwischen liegende Einschaltzeit, die nicht in einem Spannungstal liegt, sowie bei einem Spannungspegel der oszillierenden Spannung, bei dem eine suboptimale Schalteffizienz auftritt. Wenn beispielsweise die LEDs gedimmt werden, kann der Treiber graduell die Zeit erhöhen, zu der der Schalter erneut eingeschaltet wird, um den Betrag des durch die Last fließenden Stroms zu reduzieren. Bei diesem Beispiel führt der graduelle Anstieg der Zeit, zu der der Schalter erneut eingeschaltet wird, zu Fällen, in denen der Schalter einschaltet und sich die oszillierende Spannung nicht in einem Spannungstal befindet, was eine suboptimale Schalteffizienz bewirkt. As another example, instead of adjusting the turn-on time of the switch from a time associated with a voltage valley to a time associated with a different voltage valley, the driver may gradually adjust the time the switch turns on to a different voltage valley. For example, the driver may adjust the on-time of the switch from a turn-on time of the voltage valley to a turn-on time of another voltage valley, and an intermediate turn-on time that is not in a voltage valley, and a voltage level of the oscillating voltage at which sub-optimal turn-on efficiency occurs. For example, when the LEDs are dimmed, the driver may gradually increase the time at which the switch is turned on again to reduce the amount of current flowing through the load. In this example, the gradual increase in the time at which the switch is turned on again results in cases where the switch turns on and the oscillating voltage is not in a voltage valley, causing suboptimal switching efficiency.
Gemäß den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren kann der Treiber gemäß einigen Beispielen die Einschaltzeit graduell anpassen (d.h. die Einschaltzeit des Schalters graduell anpassen), bis die Einschaltzeit in einem Spannungstal liegt, was eine hohe Schalteffizienz erlaubt (d.h. bis die Einschaltzeit des Schalters mit einer Zeit eines Spannungstals verknüpft ist). Allerdings bedingt das graduelle Anpassen der Einschaltzeit des Schalters an eine Zeit, die mit einem Spannungstal verknüpft ist, Änderungen des Betrags des die Last durchfließenden Stroms. According to the methods described in this disclosure, according to some examples, the driver may gradually adjust the turn-on time (ie, gradually adjust the turn-on time of the switch) until the turn-on time is in a voltage range allowing for high switching efficiency (ie, until the turn-on time of the switch with time a voltage valley is linked). However, gradually adjusting the on-time of the switch to a time associated with a voltage valley causes changes in the amount of current flowing through the load.
Gemäß einigen Beispielen kann eine Rückkopplungsregelschleife des Treibers bereits dazu ausgebildet sein, Schalterbetriebsparameter anzupassen, um Änderungen der Eingangsspannung und anderer Faktoren, die sich auf den Betrag des durch die Last fließenden Stroms auswirken, auszugleichen. Diese Regelschleife des Treibers kann nicht schnell genug sein, um schrittweise Änderungen des die Last durchfließenden Stroms auszugleichen, wie dies bei dem obigen Beispiel der Fall ist. Entsprechend kann der Treiber bei dem obigen Beispiel den einen oder die mehr Schalterbetriebsparameter unverzüglich anpassen. Allerdings kann diese Regelschleife des Treibers schnell genug sein, um graduelle Änderungen des Stroms auszugleichen, wie zum Beispiel jene, die aufgrund einer graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Einschaltzeit, wenn sich die oszillierende Spannung in einem Spannungstal befindet, auf eine zweite Zeit, wenn sich die oszillierende Spannung bei einem Spannungstal befindet sowie durch eine dazwischen liegende Einschaltzeit, wenn sich die oszillierende Spannung außerhalb eines Tals befindet, auftreten würden. Aufgrund der graduellen Anpassung der Zeit, zu der der Schalter eingeschaltet wird, kann dieses Beispielverfahren als Tal-zu-Tal-Schalten mit weicher Übergabe bezeichnet werden. In some examples, a feedback control loop of the driver may already be configured to adjust switch operating parameters to compensate for changes in the input voltage and other factors that affect the amount of current flowing through the load. This control loop of the driver may not be fast enough to compensate for incremental changes in the load passing current, as in the example above. Accordingly, in the above example, the driver may promptly adjust the one or more switch operating parameters. However, this control loop of the driver may be fast enough to compensate for gradual changes in current, such as those due to a gradual adjustment of the on-time of the switch from the first on-time when the oscillating voltage is in one voltage valley to a second time when the oscillating voltage is at a voltage level and would occur through an intermediate on-time when the oscillating voltage is outside a valley. Due to the gradual adjustment of the time at which the switch is turned on, this example method may be referred to as soft-to-valley switching.
Sowohl beim Tal-zu-Tal-Schalten mit Leistungsausgleich als auch beim Tal-zu-Tal-Schalten mit weicher Übergabe gilt, dass der Treiber, sobald die Einschaltzeit des Schalters auf ein Spannungstal gelegt ist, andere Betriebsparameter des Schalters zusätzlich anpassen kann, so dass der durch die Last fließende Durchschnittsstrom oder die Durchschnittsspannung an der Last gleich dem Ziellaststrompegel oder dem Ziellastspannungspegel ist. Auf diese Weise kann eine hohe Schalteffizienz realisiert werden, während zugelassen wird, dass der durchschnittliche Strom durch die Last oder die durchschnittliche Spannung an der Last gleich dem Zielstrompegel oder dem Zielspannungspegel ist. For both power-to-valley switching and soft-to-valley switching, once the switch on time is set to a voltage level, the driver can additionally adjust other operating parameters of the switch the average current flowing through the load or the average voltage at the load is equal to the target load current level or the target load voltage level. In this way, a high switching efficiency can be realized while allowing the average current through the load or the average voltage at the load to be equal to the target current level or the target voltage level.
1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Treibersystems gemäß einem oder mehr in dieser Offenbarung beschriebenen Beispielen veranschaulicht. Beispielsweise veranschaulicht 1 ein Treibersystem 10, das einen Treiber 12 und eine Last 13 enthält. Beispiele des Treibersystems 10 weisen eine Leiterplatte mit den dargestellten Bauelementen und dem Treiber 12 auf, sowie einen Stecker zum Einstecken in eine Leistungsquelle wie beispielsweise eine AC-Eingangsquelle. 1 FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a driver system according to one or more examples described in this disclosure. For example, illustrated 1 a driver system 10 that a driver 12 and a burden 13 contains. Examples of the driver system 10 have a printed circuit board with the illustrated components and the driver 12 and a plug for plugging into a power source such as an AC input source.
Der Treiber 12 kann in einem integrierten Schaltkreis-(IC)-Chip ausgebildet sein. Alternativ können eine oder mehr Einheiten des Treibers 12 in anderen IC-Chips ausgebildet sein. Die Einheiten des Treibers 12 sind als funktionelle Blöcke veranschaulicht, um das Verständnis zu vereinfachen und sie können innerhalb des Treibers 12 kombiniert oder getrennt sein. Die Einheiten des Treibers 12 können als Hardware oder Software implementiert sein, oder als Firmware, die auf Hardware läuft. The driver 12 may be formed in an integrated circuit (IC) chip. Alternatively, one or more units of the driver 12 be formed in other IC chips. The units of the driver 12 are illustrated as functional blocks to simplify the understanding and they can be inside the driver 12 combined or separated. The units of the driver 12 can be implemented as hardware or software, or as firmware running on hardware.
Bei dem in 1 veranschaulichten Beispiel enthält die Last 13 eine Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs), die in Reihe geschaltet sind. Entsprechend stellt in 1 der Treiber 12 ein Beispiel für einen LED-Treiber dar. Ein weiteres Beispiel für einen Treibers enthält ein Netzteil, wobei die Last 13 ein Laptop-Computer ist. Allgemein kann es sich bei dem Treiber 12 um einen Schaltkreis handeln, der dazu ausgebildet ist, Leistung auszugeben, und bei der Last 13 kann es sich um eine Einheit handeln, die Leistung aufnimmt. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die in dieser Offenbarung erläuterten Verfahren aus Sicht eines LED-Treibersystems beschrieben. Allerdings sind die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren nicht derart beschränkend zu verstehen und sie können auf andere Treibersysteme ausgedehnt werden. At the in 1 Illustrated example includes the load 13 a plurality of light emitting diodes (LEDs) connected in series. Accordingly, in 1 the driver 12 an example of an LED driver. Another example of a driver includes a power supply, where the load 13 a laptop computer is. Generally, the driver may be 12 to act a circuit that is designed to output power, and the load 13 it can be a unit that consumes power. For ease of description, the methods discussed in this disclosure will be described from the perspective of an LED driver system. However, the methods described in this disclosure are not so restrictive and can be extended to other driver systems.
Die LEDs der Last 13 leuchten auf, wenn ein Strom durch sie hindurch fließt. Wie dargestellt gibt der Sperrwandler 14 den Strom an die Last 13 aus, was die LEDs der Last 13 veranlasst, aufzuleuchten. Beispielsweise ist eine AC-Eingangsquelle (z.B. 85 bis 305 V AC) mit dem Treibersystem 10 verbunden. Die AC-Spannung der Eingangsquelle wird durch einen Vollweggleichrichter (z.B. die vier mit der AC-Eingangsquelle gekoppelten Dioden) gleichgerichtet und mit einem Kondensator gefiltert. Bei Beispielen, bei denen die Eingangsquelle eine DC-Eingangsquelle ist, kann der Gleichrichter nicht erforderlich sein, und der Kondensator, der in 1 mit dem Gleichrichter verbunden ist, kann optional mit der DC-Eingangsquelle verbunden sein. The LEDs of the load 13 light up when a current flows through them. As shown, the flyback converter 14 the electricity to the load 13 from what the LEDs of the load 13 causes to light up. For example, an AC input source (eg 85 to 305 V AC) is connected to the driver system 10 connected. The AC voltage of the input source is rectified by a full-wave rectifier (eg the four diodes coupled to the AC input source) and filtered with a capacitor. In examples where the input source is a DC input source, the rectifier may not be required, and the capacitor used in 1 connected to the rectifier, may optionally be connected to the DC input source.
Der Treiber 12 ist mit dem Vollweggleichrichter verbunden und empfängt auf diese Weise Leistung von der Eingangsquelle. Beispielsweise wird die lokale Spannung für den Treiber 12 (als VCC bezeichnet) aus der von dem Vollweggleichrichter ausgegebenen Spannung erzeugt. Die Bauelemente und Einheiten des Treibers 12 werden durch die aus der Ausgangsspannung des Vollweggleichrichters erzeugte VCC mit Energie versorgt. The driver 12 is connected to the full-wave rectifier and thus receives power from the input source. For example, the local voltage for the driver 12 (referred to as VCC) is generated from the voltage output by the full-wave rectifier. The components and units of the driver 12 are energized by the VCC generated from the output voltage of the full-wave rectifier.
Ähnlich empfängt der Sperrwandler 14 Leistung von einer Eingangsquelle über den Vollweggleichrichter. Es versteht sich, dass die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren zur Vereinfachung der Darstellung in Verbindung mit einem Sperrwandler beschrieben sind. Die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren können auf andere Wandlertopologien erweitert werden. Similarly, the flyback converter receives 14 Power from an input source via the full-wave rectifier. It will be understood that the methods described in this disclosure are described for ease of illustration in connection with a flyback converter. The methods described in this disclosure can be extended to other transducer topologies.
Wie gezeigt enthält der Sperrwandler einen Transformator, der eine Primärseite aufweist, welche eine Primärwicklung (zur Vereinfachung als Wicklung 16 bezeichnet) aufweist, eine Sekundärwicklung (zur Vereinfachung als Wicklung 18 bezeichnet), und eine Abtastwicklung (zur Vereinfachung als Wicklung 20 bezeichnet). Die Wicklung 16 ist mit dem Vollweggleichrichter und einem Schalter T0 verbunden. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Schalter T0 ein Transistor vom Typ "n", und deshalb ist die Wicklung 16 so dargestellt, dass sie mit dem Drainknoten des Schalters T0 verbunden ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind die Beispiele im Hinblick auf die Wicklung 16 der Primärseite beschrieben, die mit einem Drainknoten des Schalter T0 verbunden ist. Allerdings sind die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren nicht hierauf beschränkt und der Schalter T0 kann ein Transistor vom Typ "p" sein. Gemäß einigen Beispielen kann der Transistor T0 ein Leistungstransistor sein wie beispielsweise ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffektschalter (MOSFET), ein Galliumnitrid-(GaN)-FET, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), oder andere Arten von Transistoren. Gemäß einigen Beispielen kann der Schalter T0 kein Transistor sein und er kann andere Arten von Schaltern sein. As shown, the flyback converter includes a transformer having a primary side which has a primary winding (for convenience, as a winding 16 designated), a secondary winding (for simplicity as a winding 18 ), and a sense winding (for convenience as a winding 20 designated). The winding 16 is connected to the full-wave rectifier and a switch T0. At the in 1 As shown, the switch T0 is a type "n" transistor, and therefore the winding is 16 shown connected to the drain node of the switch T0. For ease of description, the examples are in terms of winding 16 the primary side, which is connected to a drain node of the switch T0. However, the methods described in this disclosure are not limited thereto, and the switch T0 may be a type "p" transistor. According to some examples, the transistor T0 may be a power transistor, such as a power metal oxide semiconductor field effect switch (MOSFET), a gallium nitride (GaN) FET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or other types of transistors. In some examples, switch T0 may not be a transistor and may be other types of switches.
Im Allgemeinen kann der Schalter T0 einen ersten Knoten aufweisen, der mit der Wicklung 16 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der steuert, ob der Schalter T0 ein oder aus ist, und einen dritten Knoten, über den der Schalter T0 Strom ausgibt. Als Beispiel kann bei Beispielen, bei denen der Schalter T0 ein Transistor ist, der erste Knoten des Schalters T0, der mit der Wicklung 16 gekoppelt ist, ein Drainknoten des Transistors sein, der zweite Knoten des Schalters T0, der steuert, ob der Schalter T0 ein oder aus ist, kann ein Gateknoten des Transistors sein, und der dritte Knoten des Schalters T0, über den der Schalter T0 Strom ausgibt, kann ein Sourceknoten des Transistors sein. In general, the switch T0 may have a first node connected to the winding 16 is coupled, a second node that controls whether the switch T0 is on or off, and a third node over which the switch T0 outputs power. As an example, in examples where switch T0 is a transistor, the first node of switch T0 may be connected to the winding 16 may be a drain node of the transistor, the second node of the switch T0 which controls whether the switch T0 is on or off may be a gate node of the transistor, and the third node of the switch T0 over which the switch T0 outputs current , may be a source node of the transistor.
Bei den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren kann der Treiber 12 steuern, wann der Schalter T0 ausgeschaltet wird und eingeschaltet wird, um die Menge des durch die Last 13 fließenden Stroms derart zu steuern, dass der durchschnittliche Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms (als durchschnittlicher Laststrom bezeichnet) oder der durchschnittliche Spannungspegel an der Last 13 (als Durchschnittslastspannung bezeichnet) auf einen Laststrom- oder Lastspannungspegel (z.B. bei einem Ziel-Laststrompegel oder Ziel-Lastspannungspegel) eingestellt wird. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel zeigt die Ausgangsspannung den Spannungspegel an der Last 13 an (z.B. das Potential über den LEDs), und der durch die Last 13 fließende Strom ist der durch die LEDs fließende Strom, der bewirkt, dass die LEDs aufleuchten. In the methods described in this disclosure, the driver 12 control when the switch T0 is turned off and is turned on to the amount of through the load 13 flowing current to control such that the average amount of the load 13 flowing current (referred to as the average load current) or the average voltage level at the load 13 (called average load voltage) is set to a load current or load voltage level (eg, at a target load current level or target load voltage level). At the in 1 As shown, the output voltage shows the voltage level at the load 13 on (eg the potential across the LEDs) and that through the load 13 flowing current is the current flowing through the LEDs which causes the LEDs to light up.
Wenn der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet, fließt Strom durch die Wicklung (auch als Wicklung 16 bezeichnet) und in den Schalter T0 und durch den Widerstand, der an dem Stromabtast-(CS)-Pin des Treibers 12 angeschlossen ist, nach Masse (GND). Der Strom durch die Wicklung 16 kann sich nicht unverzüglich ändern und deshalb steigt der Strom durch die Wicklung 16 langsam (und er steigt bei einigen Beispielen linear). Der die Wicklung 16 durchfließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, und wenn der die Wicklung 16 durchfließende Strom abgeschaltet wird, induziert das Magnetfeld einen Strom in der Wicklung 18 (auch als Spule (engl.: "inductor") 18 bezeichnet) in der zweiten Seite, der das Magnetfeld entlädt. Der Strom der Wicklung 18 fließt durch die Last 13 und erleuchtet die LEDs. If the driver 12 Turning on the switch T0, current flows through the winding (also as a winding 16 and the switch T0 and the resistor connected to the current sense (CS) pin of the driver 12 is connected to ground (GND). The current through the winding 16 can not change immediately and therefore the current through the winding increases 16 slowly (and it increases linearly in some examples). The the winding 16 flowing current creates a magnetic field, and when the winding 16 flowing current is turned off, the magnetic field induces a current in the winding 18 (as well as "inductor") 18 in the second side, which discharges the magnetic field. The current of the winding 18 flows through the load 13 and illuminate the LEDs.
Wenn der Treiber 12 den Schalter T0 ausschaltet, hört der Strom auf, in den Schalter T0 zu fließen. Allerdings stoppt der die Wicklung 16 durchfließende Strom aufgrund der Induktivität der Wicklung 16 nicht unverzüglich. Stattdessen sinkt der Strom durch die Wicklung 16 langsam ab (und er fällt gemäß einigen Beispielen linear ab), indem er durch den auf der linken Seite der Wicklung 16 dargestellten Kondensator und innerhalb des Sperrwandlers 14 fließt. Während der Strom durch die Wicklung 16 fließt, erzeugt der Strom ein Magnetfeld. Während der Strom abgeschaltet wird, erzeugt das Magnetfeld einen Sekundärstrom durch die Wicklung 18, der sich durch die Last 13 ebenfalls langsam abbaut (z.B. linear aufgrund der Induktivität) und das Magnetfeld entlädt. If the driver 12 turns off the switch T0, the current ceases to flow into the switch T0. However, the winding stops 16 current flowing due to the inductance of the winding 16 not immediately. Instead, the current sinks through the winding 16 slowly (and it drops linearly according to some examples), passing through on the left side of the winding 16 shown capacitor and within the flyback converter 14 flows. While the current through the winding 16 flows, the current generates a magnetic field. While the power is turned off, the magnetic field generates a secondary current through the winding 18 that is through the burden 13 also degrades slowly (eg linear due to the inductance) and discharges the magnetic field.
Wenn der Treiber 12 den Schalter T0 wieder einschaltet, bevor der Strom durch die Wicklung 16, und bei einigen Beispielen, die Last 13, Null erreicht hat (d.h. eine Amplitude von Null Ampere (0 A)), kann der Treiber 12 als in einem kontinuierlichen Leitungsmodus (engl.: "continuous conduction mode"; CCM) arbeitend angesehen werden. Wenn der Treiber 12 den Schalter T0 erneut einschaltet, nachdem der Strom durch die Wicklung 16 und, gemäß einigen Beispielen, die Last 13, Null erreicht hat, kann der Treiber 12 als in einem diskontinuierlichen Leitungsmodus (engl.: "discontinuous conduction mode"; DCM) arbeitend angesehen werden. Wie ausführlicher beschrieben wird, können die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren im DCM arbeiten, wobei der Treiber 12 festlegt, wann er den Schalter T0 erneut einschaltet, nachdem der Strom durch die Wicklung 16 und, gemäß einigen Beispielen, die Last 13, Null erreicht, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung gleich dem festgelegten Laststrompegel oder dem festgelegten Lastspannungspegel ist. If the driver 12 Turn the switch T0 back on before the current through the winding 16 , and in some instances, the load 13 , Has reached zero (ie an amplitude of zero amps (0 A)), the driver can 12 as operating in a continuous conduction mode (CCM). If the driver 12 Turn on the switch T0 again after the current through the winding 16 and, according to some examples, the load 13 , Has reached zero, the driver can 12 as operating in a discontinuous conduction mode (DCM). As described in greater detail, the methods described in this disclosure may operate in the DCM with the driver 12 determines when it turns the switch T0 again after the current through the winding 16 and, according to some examples, the load 13 , Reaches zero so that the average load current or the average load voltage is equal to the specified load current level or the specified load voltage level.
Beispielsweise kann der Treiber 12 den Betrag des die Last 13 durchfließenden Stroms basierend darauf steuern, wie oft der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet und wie lange der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet. Als ein Beispiel kann der Treiber 12, wenn ein höherer Durchschnittslaststrom erforderlich ist, die Dauer der Zeit verringern, die der Treiber 12 wartet, nachdem der Strom durch die Wicklung 16 und/oder die Last 13 Null erreicht, bevor er den Schalter T0 einschaltet, oder der Treiber 12 kann den Schalter T0 eine längere Zeit lang eingeschaltet lassen, oder eine Kombination dieser beiden Maßnahmen. Als weiteres Beispiel kann der Treiber 12, wenn ein geringerer Durchschnittslaststrom erforderlich ist, die Dauer erhöhen, die der Treiber 12 abwartet, nachdem der Strom durch die Wicklung 16 und/oder die Last 13 Null erreicht, bevor er den Schalter T0 einschaltet, oder der Treiber 12 kann den Schalter T0 für eine kürzere Dauer eingeschaltet lassen, oder eine Kombination dieser beiden Maßnahmen. For example, the driver 12 the amount of the load 13 based on how much the driver is flowing 12 switch T0 on and how long the driver 12 turns on the switch T0. As an example, the driver 12 if a higher average load current is required, reduce the duration of the time that the driver 12 Wait after the current through the winding 16 and / or the load 13 Zero reaches before turning on the T0 switch or the driver 12 may leave switch T0 on for a long time, or a combination of both. As another example, the driver 12 if a lower average load current is required, increase the duration of the driver 12 waits for the current through the winding 16 and / or the load 13 Zero reaches before turning on the T0 switch or the driver 12 may leave switch T0 on for a shorter duration, or a combination of both.
2 ist eine graphische Darstellung, die dazu verwendet wird, beispielhafte Möglichkeiten zu veranschaulichen, mit denen ein Treiber den Betrag eines durch Wicklungen eines Transformators fließenden Stroms erhöhen oder verringern kann. Beispielsweise veranschaulicht 2 den Strom, der durch die Wicklung 16 fließt, die mit dem Schalter T0 gekoppelt ist, sowie den Strom, der durch die Wicklung 18 fließt, die mit der Last 13 gekoppelt ist. Beispielsweise fließt der Strom Icharge durch die Wicklung 16 und den Schalter T0. Idischarge ist der Strom, der durch die Wicklung 18 fließt. Der Strom, der durch die Wicklung 18 fließt wird, wie in 1 veranschaulicht, mit einem Kondensator tiefpassgefiltert, der mit der Last 13 verbunden ist, und der tiefpassgefilterte Strom fließt durch die Last 13. Entsprechend kann sich eine Darstellung des die Last durchfließenden Stroms von der in 2 veranschaulichten Darstellung des die Wicklung 18 durchfließenden Stroms unterscheiden. 2 FIG. 12 is a graph used to illustrate exemplary ways in which a driver may increase or decrease the amount of current flowing through windings of a transformer. For example, illustrated 2 the current flowing through the winding 16 flows, which is coupled to the switch T0, as well as the current flowing through the winding 18 flows with the load 13 is coupled. For example, the current Icharge flows through the winding 16 and the switch T0. Idischarge is the current flowing through the winding 18 flows. The current flowing through the winding 18 is flowing, as in 1 illustrates using a low-pass-filtered capacitor that is connected to the load 13 is connected, and the low-pass filtered current flows through the load 13 , Accordingly, a representation of the current flowing through the load of the in 2 illustrated illustration of the winding 18 differ by flowing stream.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel schaltet der Treiber 12 am Anfang den Schalter T0 ein, was es ermöglicht, dass ein Strom durch die Wicklung 16 und durch den Schalter T0 fließt, was ein Magnetfeld erzeugt. Am Ende der Einschaltdauer schaltet der Treiber 12 den Schalter T0 aus und das Magnetfeld induziert einen Strom, der durch die Last 13 fließt und der aufgrund der Induktivität der Wicklung 18 linear abfällt, bis der Strom durch die Wicklung 18 Null erreicht, um das Magnetfeld abzubauen. Allerdings schaltet der Treiber 12 in dem gezeigten Beispiel den Schalter T0 nicht sofort wieder ein. Stattdessen gibt es eine Verzögerung, bevor der Treiber 12 den Schalter T0 erneut einschaltet. 2 veranschaulicht beispielsweise die Schaltperiode. Die Schaltperiode ist die Dauer zwischen einem Vorgang, bei dem der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet, und einem anderen Vorgang, bei dem der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet (d.h. die Ein-Zeit des Schalters T0). At the in 2 example shown switches the driver 12 At the beginning, the switch T0 turns on, which allows a current through the winding 16 and flows through the switch T0, generating a magnetic field. At the end of the duty cycle, the driver switches 12 switch T0 off and that Magnetic field induces a current through the load 13 flows and due to the inductance of the winding 18 linearly drops until the current through the winding 18 Zero reached to break down the magnetic field. However, the driver turns off 12 in the example shown, the switch T0 not immediately on again. Instead, there is a delay before the driver 12 switch T0 on again. 2 for example, illustrates the switching period. The switching period is the duration between a process in which the driver 12 the switch T0 turns on, and another process in which the driver 12 the switch T0 turns on (ie the on-time of the switch T0).
Basierend auf dem in 2 gezeigten Beispiel kann es wenigstens zwei Arten geben, mit denen der Treiber 12 den Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms steuern kann. Bei einer ersten Möglichkeit, den Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, zu steuern, kann der Treiber 12 die Schaltperiode erhöhen oder verringern, was faktisch die Zeit erhöht oder die Zeit verringert, zu der der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet (d.h. die Einschaltzeit des Schalters T0 erhöht oder verringert). Die Schaltperiode lässt auf die Frequenz schließen, mit der der Treiber 12 den Schalter T0 einschaltet. Based on the in 2 For example, there may be at least two ways in which the driver may be used 12 the amount of the load 13 can control the flow of electricity. At a first possibility, the amount of current passing through the load 13 flows, to control, the driver can 12 increase or decrease the switching period, which in fact increases the time or decreases the time at which the driver 12 switch T0 on (ie, increase or decrease the on time of switch T0). The switching period indicates the frequency at which the driver is driving 12 turns on the switch T0.
Wenn der Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, steigen muss, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem eingestellten Laststrompegel oder Lastspannungspegel (z.B. dem Ziel-Laststrompegel oder dem Ziel-Lastspannungspegel) ist, kann der Treiber 12 den Schalter T0 häufiger einschalten (d.h. die Schaltperiode verringern). Wenn sich der Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, verringern muss, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem eingestellten Laststrompegel oder dem Lastspannungspegel ist, kann der Treiber 12 den Schalter T0 weniger oft einschalten (d.h. die Schaltperiode erhöhen). When the amount of electricity passing through the load 13 flows, must rise so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or load voltage level (eg, the target load current level or the target load voltage level), the driver 12 turn on switch T0 more often (ie decrease the switching period). When the amount of electricity passing through the load 13 flows, must decrease, so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or the load voltage level, the driver 12 Turn on switch T0 less often (ie increase the switching period).
Bei einer zweiten Möglichkeit, die Menge des Stroms zu steuern, der durch die Last 13 fließt, kann der Treiber 12 die Schaltereinschaltdauer erhöhen oder verringern (d.h. ton erhöhen oder verringern). Wenn beispielsweise der Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, steigen muss, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem eingestellten Laststrompegel oder Lastspannungspegel ist, kann der Treiber 12 die Schaltereinschaltdauer erhöhen. Wenn sich der Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, verringern muss, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem eingestellten Laststrompegel oder Lastspannungspegel ist, kann der Treiber 12 die Schaltereinschaltdauer verringern. In a second way, the amount of electricity to be controlled by the load 13 flows, the driver can 12 increase or decrease the switch on time (ie increase or decrease the tone). For example, if the amount of current flowing through the load 13 flows, must rise, so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or load voltage level, the driver 12 increase the switch on time. When the amount of electricity passing through the load 13 flows, must decrease, so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or load voltage level, the driver 12 reduce the switch on time.
Das Erhöhen oder Verringern der Schaltereinschaltdauer wirkt sich auch auf die Schaltperiode aus, weil die Schalterausschaltdauer (toff) konstant sein oder nur geringfügig variieren kann. Beispielsweise kann der Treiber 12 nicht dazu in der Lage sein, die Schalterausschaltdauer einzustellen, weil die Schalterausschaltdauer eine Funktion der Induktivität des Transformators ist, der die Primärseite aufweist, welche die Wicklung 16 enthält und die Sekundärseite, welche die Wicklung 18 enthält, sowie mit dem Transformator verbundene Kondensatoren. Increasing or decreasing the switch on period also affects the switching period because the switch off period (toff) may be constant or only slightly variable. For example, the driver 12 not be able to adjust the switch-off time, because the switch-off duration is a function of the inductance of the transformer having the primary side connecting the winding 16 contains and the secondary side, which is the winding 18 contains, as well as connected to the transformer capacitors.
Demgemäß ändert sich, wenn sich die Schaltereinschaltdauer ändert, die Schaltperiode (d.h. die Einschaltzeit des Schalters T0) entsprechend, was bedeutet, dass die Schaltperiode eine Funktion der Schaltereinschaltdauer ist. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, können gemäß einigen Beispielen die Berechnungen, die erforderlich sind, um zu bestimmen, wann der Schalter T0 eingeschaltet werden sollte, kompliziert sein. Daher können die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren gemäß einigen Beispielen die Zeit, zu der der Schalter T0 einschalten sollte, basierend auf einer Annahme approximieren, dass die Schaltperiode eine Funktion der Schaltereinschaltdauer ist, oder dass die Schaltereinschaltdauer einen geringen Einfluss auf die Schaltperiode besitzt. Allerdings sind die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren nicht auf diese Weise beschränkt. Die in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren sind ebenso auf Situationen anwendbar, in denen der Auswirkung von Änderungen der Schaltereinschaltdauer auf die Schaltperiode Rechnung getragen wird. Accordingly, as the switch-on duration changes, the switching period (i.e., the turn-on time of the switch T0) changes accordingly, which means that the switching period is a function of the switch-on duration. As will be described in more detail below, according to some examples, the calculations required to determine when switch T0 should be turned on may be complicated. Therefore, in some examples, the methods described in this disclosure may approximate the time that the switch T0 should turn on, based on an assumption that the switching period is a function of the switch on period, or that the switch on period has little effect on the switching period. However, the methods described in this disclosure are not limited in this way. The methods described in this disclosure are equally applicable to situations where the effect of changes in the switch on period to the switching period is accounted for.
Auf diese Weise kann der Treiber 12, wenn der Treiber 12 nicht dazu in der Lage ist, rechenintensive Aufgaben zu verarbeiten, die Beispielverfahren implementieren, bei denen angenommen wird, dass die Schaltperiode keine Funktion der Schaltereinschaltdauer ist. Wenn die Rechenleistungsfähigkeit des Treibers 12 in der Lage ist, rechenintensive Aufgaben zu verarbeiten, kann der Treiber 12 Beispielverfahren implementieren, bei denen der Auswirkung der Schaltereinschaltdauer auf die Schaltperiode Rechnung getragen wird. That way the driver can 12 if the driver 12 is unable to process computationally intensive tasks that implement example methods that assume that the switching period is not a function of switch on-time. If the computing power of the driver 12 is able to handle compute-intensive tasks, the driver may 12 Implement example methods that take into account the effect of the switch on period on the switching period.
Wie oben erläutert besteht eine Möglichkeit, mit der der Treiber 12 den Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließt, steuert, darin, die Schaltereinschaltdauer einzustellen. Es können wenigstens zwei Wege gegeben sein, mit denen der Treiber 12 die Schaltereinschaltdauer einstellt. Gemäß einem Beispiel kann der Treiber 12 die Schaltereinschaltdauer festlegen und nachdem die Schaltereinschaltdauer abgelaufen ist, kann der Treiber 12 den Schalter T0 ausschalten. Als weiteres Beispiel kann der Treiber 12 eine Spitzenstromschwellenwertamplitude von Icharge festlegen, wobei es sich bei Icharge um einen Strom handeln kann, der durch den Transformator und den Schalter T0 fließt. Gemäß diesem Beispiel kann der Treiber 12 den Schalter T0 abschalten, wenn Icharge die Spitzenstromschwellenwertamplitude erreicht, wie sie durch die Spannung über dem Widerstand bestimmt ist, der mit dem CS-Pin des Treibers 12 verbundenen ist. As explained above, there is a possibility with which the driver 12 the amount of electricity passing through the load 13 flows, controls to set the switch on time. There can be at least two ways in which the driver 12 adjusts the switch on time. According to one example, the driver may 12 set the switch on time and after the switch on time has expired, the driver may 12 switch off the switch T0. As another example, the driver 12 define a peak current threshold amplitude of Icharge, where Icharge may be a current generated by the Transformer and the switch T0 flows. According to this example, the driver 12 Turn switch T0 off when Icharge reaches the peak current threshold amplitude as determined by the voltage across the resistor that is connected to the CS pin of the driver 12 is connected.
Ob der Treiber 12 die Dauer festlegt, während der der Schalter T0 eingeschaltet ist (d.h. die Einschaltdauer), kann eine Frage der Wahl der Auslegung sein. Beispielsweise kann der Treiber 12 für Netzteile die Einschaltdauer basierend auf der Spitzenstromschwellenwertamplitude festlegen, um eine konstantere Leistungsübertragung zu ermöglichen. Wenn der Treiber 12 die Dauer, während der der Schalter T0 eingeschaltet ist, basierend auf der vorgegebenen Dauer festlegt, kann der Treiber 12 die Blindleistung minimieren. Wirkleistung bezieht sich auf Bauelemente, die Leistung verbrauchen, und Blindleistung bezieht sich auf die Rück- und Hinübertragung von Leistung zwischen den Bauelementen und der Eingangsquelle. Das Festlegen der Dauer, für die der Schalter T0 eingeschaltet ist, basierend auf der festgelegten Dauer bewirkt, dass die Bauelemente wie eine konstante resistive Last erscheinen, was für einen besseren Wirkfaktor sorgt (d.h. für einen besseren Verbrauch von Wirkleistung sorgt und die Blindleistung minimiert). Daher kann die Frage, ob eine bessere konstante Leistungsübertragung benötigt wird oder ob bessere Wirkfaktoren benötigt werden, bestimmen, ob der Treiber 12 die aktuelle Dauer, während der der Schalter T0 eingeschaltet ist, festlegt, um die Einschaltdauer festzulegen, oder ob der Treiber 12 die Spitzenstromschwellenwertamplitude festlegt, um die Einschaltdauer festzulegen. Whether the driver 12 determines the duration during which the switch T0 is on (ie, the duty cycle) may be a matter of choice of design. For example, the driver 12 for power supplies, set the duty cycle based on the peak current threshold amplitude to allow more consistent power transfer. If the driver 12 determines the duration during which the switch T0 is turned on, based on the predetermined duration, the driver 12 minimize the reactive power. Active power refers to devices that consume power, and reactive power refers to the transfer of power back and forth between the devices and the input source. Setting the duration for which switch T0 is on, based on the set duration, causes the devices to appear as a constant resistive load, providing a better impact factor (ie, providing better consumption of active power and minimizing reactive power). , Therefore, the question of whether a better constant power transfer is needed or whether better impact factors are needed can determine if the driver 12 Sets the current duration while switch T0 is on to set the duty cycle, or whether the driver 12 sets the peak current threshold amplitude to set the duty cycle.
Im diskontinuierlichen Leitungsmodus (engl.: "discontinuous conduction mode"; DCM) kann der Treiber 12 den Schalter T0, nachdem der Strom durch die Wicklung 16 (Induktor 16) Null erreicht hat (d.h. eine Amplitude von Null Ampere erreicht hat), zu jeder beliebigen Zeit einschalten. Allerdings kann es bestimmte Zeitpunkte geben, zu denen das Wiedereinschalten des Schalters T0 vorteilhafter ist als zu anderen Zeitpunkten. In discontinuous conduction mode (DCM), the driver 12 the switch T0 after the current through the winding 16 (inductor 16 ) Has reached zero (ie has reached an amplitude of zero amps), turn on at any time. However, there may be certain times when it is more convenient to turn the switch T0 back on than at other times.
3 ist ein graphisches Diagramm, das das Verhalten einer Spannung an einem Schaltungsknoten veranschaulicht, wenn der Schalter ausgeschaltet wird und wenn kein Strom durch die Wicklung 16 fließt. Beispielsweise veranschaulicht 3 das Verhalten einer Spannung VAUX, die auf die Spannung an dem Schaltungsknoten des Schalters T0 (als gestrichelte Linie dargestellt) schließen lässt, die einer graphischen Darstellung des Ilade und Ientlade (welche ähnlich dem in 2 veranschaulichten Ilade und Ientlade sind) überlagert ist. 3 Figure 12 is a graphical diagram illustrating the behavior of a voltage at a circuit node when the switch is turned off and when no current is flowing through the winding 16 flows. For example, illustrated 3 the behavior of a voltage VAUX indicative of the voltage at the circuit node of the switch T0 (shown as a dashed line) corresponding to a plot of the Ilade and Ientlade (which are similar to those in FIG 2 Ilade and Ientlade are superimposed).
Beispielsweise kann es sich bei der Spannung VAUX um ein Abbild der Spannung an dem Schalterknoten des Schalters T0 (z.B. dem Drainknoten bei Beispielen, bei denen der Schalter T0 ein Transistor ist) mit der Wicklung 16 verbunden ist. Allgemein veranschaulicht die Spannung VAUX das Verhalten der Spannung an dem Schalterknoten von T0, der mit der Wicklung 16 verbunden ist. Wie in 3 gezeigt ist, befindet sich die Schalterknotenspannung (z.B. die Drain-Spannung des Schalters T0) während der Schaltereinschaltdauer bei einem konstant niedrigen Spannungspegel. Dieser konstant niedrige Spannungspegel wird als Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel bezeichnet. Obwohl der Schalter T0 ausgeschaltet ist, fließt während der Schalterausschaltdauer noch Strom durch die Wicklung 16, und die Schalterknotenspannung befindet sich bei einem relativ konstant hohen Spannungspegel (es kann einen leichten Abfall (engl.: "droop") geben). For example, the voltage VAUX may be an image of the voltage at the switch node of the switch T0 (eg, the drain node in examples where the switch T0 is a transistor) with the winding 16 connected is. In general, the voltage VAUX illustrates the behavior of the voltage at the switch node of T0 connected to the winding 16 connected is. As in 3 is shown, the switch node voltage (eg the drain voltage of the switch T0) is at a constant low voltage level during the switch on period. This constant low voltage level is referred to as the on-time switch node voltage level. Although switch T0 is off, current still flows through the winding during the switch off period 16 and the switch node voltage is at a relatively constant high voltage level (there may be a droop).
Wenn jedoch der Strom durch die Wicklung 16 Null erreicht und der Schalter T0 ausgeschaltet wird, beginnt die Schalterknotenspannung mit einer Periode Tosc zu oszillieren. Die Frequenz dieser Oszillation (d.h. 1/Tosc) ist eine Funktion der mit dem Schalter T0 verbundenen Komponenten, und der Treiber 12 kann nicht dazu in der Lage sein, die Frequenz der Oszillation zu steuern. Während des Einschaltens (z.B. wenn das Treibersystem 10 mit der Eingangsquelle verbunden wird), kann die Einschaltsteuerung 26 des Treibers 12 die Schwingungsperiode Tosc bestimmen. However, if the current through the winding 16 Reaches zero and the switch T0 is turned off, the switch node voltage begins to oscillate with a period Tosc. The frequency of this oscillation (ie 1 / Tosc) is a function of the components connected to switch T0, and the driver 12 may not be able to control the frequency of the oscillation. During power up (eg when the driver system 10 connected to the input source), the power-up control 26 of the driver 12 determine the period of oscillation Tosc.
Die Spannungsoszillation an dem Schalterknoten erzeugt Spannungsspitzen und Spannungstäler. Wie beispielsweise in 3 gezeigt ist, enthält die oszillierende Spannung (d.h. die Spannung an dem Schalterknoten des Schalters, wenn (1) der Strom durch die Wicklung 16 Null ist und (2) der Schalter T0 ausgeschaltet ist) ein Spannungstal 36 und ein Spannungstal 40 und eine Spannungsspitze 38. Das Spannungstal 36 tritt zur Zeit 0,5·Tosc nach Toff auf, das Spannungstal 40 tritt zu dem Zeitpunkt 1,5·Tosc nach Toff auf, und die Spannungsspitze 38 tritt zum Zeitpunkt Tosc nach Toff auf. The voltage oscillation at the switch node generates voltage spikes and voltage valleys. Such as in 3 is shown, the oscillating voltage (ie, the voltage at the switch node of the switch when (1) the current through the winding 16 Is zero and (2) switch T0 is off) a voltage valley 36 and a tension valley 40 and a spike of tension 38 , The tension valley 36 At present, Tosc, T0, is the time when Tosc, the tension valley, appears 40 occurs at the time 1.5 · Tosc after Toff, and the voltage spike 38 occurs at Tosc after Toff.
3 veranschaulicht außerdem drei hypothetische Schaltperioden: Schaltperiode A, Schaltperiode B und Schaltperiode C, wobei jede Schaltperiode eine Zeit veranschaulicht, zu der der Schalter T0 wieder eingeschaltet wird (d.h. jede veranschaulicht eine Einschaltzeit des Schalters T0). In 3 liegt die Schaltperiode A bei der Zeit des Spannungstals 36, die Schaltperiode B liegt bei der Zeit der Spannungsspitze 38, und die Schaltperiode C liegt bei der Zeit des Spannungstals 40. Gemäß einigen Beispielen kann die Schalteffizienz des Schalters T0 maximiert werden, wenn der Treiber 12 den Schalter T0 wieder bei einem Spannungstal 36 oder einem Spannungstal 40 einschaltet. 3 also illustrates three hypothetical switching periods: switching period A, switching period B and switching period C, each switching period illustrating a time when switch T0 is turned on again (ie, each illustrating a turn-on time of switch T0). In 3 the switching period A is at the time of the voltage valley 36 , the switching period B is at the time of the voltage spike 38 , and the switching period C is at the time of the voltage valley 40 , According to some examples, the switching efficiency of the switch T0 may be maximized when the driver 12 the switch T0 again at a Spannungsstal 36 or a tension valley 40 turns.
Bei den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren kann der Betrag der zum Wiedereinschalten des Schalters T0 erforderlichen Energie mit dem Unterschied zwischen dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel und dem Spannungspegel der oszillierenden Spannung in Zusammenhang stehen. Je kleiner der Unterschied zwischen dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel und dem Spannungspegel der oszillierenden Spannung ist, desto geringer ist der Betrag der Energie, die es gestattet, dass die Schalterknotenspannung auf den Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel zurückkehrt, wenn der Schalter T0 wieder eingeschaltet wird. Der Betrag an Energie, die erforderlich ist, dass die Schalterknotenspannung auf den Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel zurückkehrt, wenn der Schalter T0 wieder eingeschaltet wird, wird durch eine Schalteffizienz des Schalters T0 angegeben. In the methods described in this disclosure, the amount of power required to re-switch the switch T0 may be related to the difference between the on-time switch node voltage level and the voltage level of the oscillating voltage. The smaller the difference between the on-time switch node voltage level and the voltage level of the oscillating voltage, the lower the amount of energy that allows the switch node voltage to return to the on-time switch node voltage level when the switch T0 is turned on again. The amount of power required for the switch node voltage to return to the power-on switch node voltage level when the switch T0 is turned on again is indicated by a switching efficiency of the switch T0.
In 3 repräsentiert die Spannungsdifferenz 42 die Differenz zwischen der Spannung an dem Spannungstal 36 und dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel (z.B. die Spannung an dem Drainknoten des Schalters T0, wenn der Schalter T0 eingeschaltet ist). Die Spannungsdifferenz 44 repräsentiert die Differenz zwischen der Spannung bei der Spannungsspitze 38 und dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel, und die Spannungsdifferenz 46 repräsentiert die Differenz zwischen der Spannung bei dem Spannungstal 40 und dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel. In 3 represents the voltage difference 42 the difference between the voltage at the voltage valley 36 and the power-on switch node voltage level (eg, the voltage at the drain node of the switch T0 when the switch T0 is turned on). The voltage difference 44 represents the difference between the voltage at the voltage peak 38 and the duty cycle node voltage level, and the voltage difference 46 represents the difference between the voltage at the voltage valley 40 and the duty cycle node voltage level.
Wie gezeigt ist die Spannungsdifferenz 42 die geringste Spannungsdifferenz zwischen dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel und jedem anderen Spannungspegel der oszillierenden Spannung. Daher wäre, wenn der Treiber 12 den Schalter T0 erneut einschaltet, wenn sich die oszillierende Spannung bei dem Spannungstal 36 befindet, der geringste Betrag an Energie erforderlich, um die Schalterknotenspannung auf den Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel zurückzubringen, was zu der höchsten Schalteffizienz führt. Wie gezeigt ist die Spannungsdifferenz 46 die nächstkleinere Spannungsdifferenz zwischen dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel und jedem anderen Spannungspegel (ausgenommen dem Spannungspegel 36) der oszillierenden Spannung. Deshalb wäre, wenn der Treiber 12 den Schalter T0 wieder einschalten würde, wenn sich die oszillierende Spannung bei dem Spannungstal 40 befindet, der nächst geringere Betrag an Energie erforderlich, um die Schalterknotenspannung auf den Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel zurückzuführen, was nahezu zu der höchsten Schalteffizienz führt. Wie gezeigt ist die Spannungsdifferenz 44 die größte Spannungsdifferenz zwischen der Einschaltdauerschalterknotenspannung und jedem anderen Spannungspegel der oszillierenden Spannung. Daher wäre, wenn der Treiber 12 den Schalter T0 wieder einschaltet, wenn sich die oszillierende Spannung bei der Spannungsspitze 38 befindet, der größte Betrag an Energie erforderlich, um die Schalterknotenspannung auf den Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel zurückzuführen, was zu der geringsten Schalteffizienz führt. As shown, the voltage difference 42 the lowest voltage difference between the on-duration switch node voltage level and any other voltage level of the oscillating voltage. Therefore, if the driver 12 the switch T0 turns on again when the oscillating voltage at the Spannungsstal 36 The lowest amount of power is required to return the switch node voltage to the on-duration switch node voltage level, resulting in the highest switching efficiency. As shown, the voltage difference 46 the next smaller voltage difference between the on-duration switch node voltage level and any other voltage level (except the voltage level 36 ) of the oscillating voltage. That's why if the driver 12 switch the switch T0 on again when the oscillating voltage at the voltage level 40 The next lesser amount of energy is required to return the switch node voltage to the on-duration switch node voltage level, resulting in nearly the highest switching efficiency. As shown, the voltage difference 44 the largest voltage difference between the on-time switch node voltage and any other voltage level of the oscillating voltage. Therefore, if the driver 12 the switch T0 turns on again when the oscillating voltage at the voltage peak 38 The largest amount of power is required to return the switch node voltage to the on-duration switch node voltage level, resulting in the lowest switching efficiency.
Entsprechend kann der Treiber 12, um eine hohe Schalteffizienz zu erreichen, dazu ausgebildet sein, den Schalter T0 zu einer Zeit bei einem Spannungstal der oszillierenden Spannung einzuschalten. Beispielsweise kann ein Anwender den Helligkeitspegel der LEDs auf den höchsten Pegel einstellen, indem er den Laststrompegel auf den höchsten Pegel einstellt. Bei diesem Beispiel kann der Treiber 12 dazu ausgebildet sein, den Schalter T0 zu einem Zeitpunkt des Spannungstals 36 einzuschalten. In anderen Worten kann der Treiber 12 die Einschaltzeit des Schalters T0 gleich der Schaltperiode A einstellen. Umgekehrt kann ein Anwender den Helligkeitspegel der LEDs auf den geringsten Pegel einstellen, indem er den Laststrompegel auf den geringsten Pegel einstellt. Bei diesem Beispiel kann der Treiber 12 dazu ausgebildet sein, den Schalter T0 zu einem Zeitpunkt des Spannungstals 40 einzuschalten. In anderen Worten, kann der Treiber 21 die Einschaltzeit des Schalters T0 gleich der Schaltperiode C einstellen. Accordingly, the driver can 12 to achieve a high switching efficiency, be configured to turn on the switch T0 at a time at a Spannungsstal the oscillating voltage. For example, a user can set the brightness level of the LEDs to the highest level by setting the load current level to the highest level. In this example, the driver 12 be configured to the switch T0 at a time of Spannungsstals 36 turn. In other words, the driver 12 Set the switch-on time of the switch T0 equal to the switching period A. Conversely, a user can set the brightness level of the LEDs to the lowest level by setting the load current level to the lowest level. In this example, the driver 12 be configured to the switch T0 at a time of Spannungsstals 40 turn. In other words, the driver may be 21 Set the switch-on time of the switch T0 equal to the switching period C.
Es versteht sich, dass 3 zur Vereinfachung der Darstellung und der Beschreibung zwei Spannungstäler veranschaulicht. Allgemein können vielfache Spannungstäler und vielfache Spannungsspitzen vorhanden sein. Daher kann der Treiber 12 gemäß einigen Beispielen dazu ausgebildet sein, den Schalter T0 bei irgendeinem dieser Spannungstäler zu schalten. It is understood that 3 to simplify the illustration and the description of two voltage valleys illustrated. In general, multiple voltage valleys and multiple voltage spikes may be present. Therefore, the driver can 12 According to some examples, be configured to switch the switch T0 at any of these voltage valleys.
Bei den obigen Beispielen kann der Treiber 12 die Zeit, zu der der Schalter T0 einzuschalten ist, basierend darauf festlegen, wann bei der oszillierenden Spannung ein Spannungstal auftritt. Entsprechend kann es erforderlich sein, dass der Treiber 12 dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, wann die Spannungstäler auftreten. In the above examples, the driver may 12 determine the time at which the switch T0 is to be turned on based on when a voltage valley occurs at the oscillating voltage. Accordingly, it may be necessary for the driver 12 configured to determine when the tension valleys occur.
Erneut Bezug nehmend auf 1 weist der Transformator eine Abtastseite auf, die eine Wicklung 20 enthält. Die Wicklung 20 kann die Spannung an der Wicklung 16 abtasten. Weil die Wicklung 16 mit dem Schalterknoten des Schalters T0 (z.B. bei dem Beispiel, bei dem der Schalter T0 ein Transistor ist, dem Drainknoten), an dem die oszillierende Spannung auftritt, verbunden ist, kann die Wicklung 20 die Spannung an dem Schalterknoten des Schalters T0 abtasten und die Spannung dem Treiber 12 zuführen. Beispielsweise enthält das Treibersystem 12 einen Spannungsteiler 22, der mit dem Nulldurchgangs-(ZCD)-Pin des Treibers 12 verbunden ist. Daher empfängt der Treiber 12 über den ZCD-Pin einen Bruchteil der Spannung, der der Schalterknotenspannung folgt, bei der es sich um die Spannung an dem Knoten des Schalters T0 handelt, der mit dem Sperrwandler 14 (z.B. dem Drainknoten des Schalters T0) verbunden ist. Der Spannungsteiler 22 kann optional oder in dem Treiber 12 enthalten sein. Referring again to 1 For example, the transformer has a scan side that has one winding 20 contains. The winding 20 can the voltage on the winding 16 scan. Because the winding 16 is connected to the switch node of the switch T0 (eg, in the example where the switch T0 is a transistor, the drain node), where the oscillating voltage occurs, the winding 20 sample the voltage at the switch node of switch T0 and the voltage to the driver 12 respectively. For example, the driver system contains 12 a voltage divider 22 with the zero crossing (ZCD) pin of the driver 12 connected is. Therefore, the driver receives 12 via the ZCD pin one Fraction of the voltage following the switch node voltage, which is the voltage at the node of the switch T0 connected to the flyback converter 14 (eg the drain node of the switch T0) is connected. The voltage divider 22 can be optional or in the driver 12 be included.
Wenn beispielsweise an dem Schalterknoten eine Spannungsoszillation vorliegt, dann kann die Spannungsoszillation durch die Wicklung 20 abgetastet, von dem Spannungsteiler 22 geteilt und in den ZCD-Pin eingekoppelt werden. Eine ZCD-Einheit 30 des Treibers 12 kann ermitteln, wann die abgetastete Spannung auf unter Null abfällt (z.B. sich von über Null nach unter Null bewegt), und gibt an den Controller 24 des Treibers 12 ein Signal aus, das erkennen lässt, dass die abgetastete Spannung auf unter Null abgefallen ist. Basierend auf der Zeit, zu der die abgetastete Spannung auf unter Null abgefallen ist, kann der Controller 24 die Zeit bestimmen, zu der in der oszillierenden Spannung ein Spannungstal auftreten wird. Beispielsweise kann das Spannungstal der oszillierenden Spannung bei einem Viertel der Schwingungsdauer auftreten. Gemäß einigen Beispielen kann die Einschaltsteuerung 26 die Schwingungsdauer (Tosc) bereits während des Einschaltens bestimmt haben. Daher kann der Controller 24, wenn die ZCD-Einheit 30 an den Controller 24 ein Signal ausgibt, das erkennen lässt, dass die abgetastete Spannung die Null Volt durchkreuzt hat, ermitteln, das in der oszillierenden Spannung um näherungsweise Tosc/4 später ein Spannungstal auftreten wird. Weil die abgetastete Spannung der Spannung an dem Schalterknoten folgt, kann der Controller 24 ermitteln, dass in der oszillierenden Spannung an dem Schalterknoten von der Zeit, zu der die abgetastete Spannung von einer Spannung größer als Null Null gekreuzt hat, näherungsweise Tosc/4 später ein Spannungstal auftreten wird. For example, if voltage oscillation is present at the switch node, then voltage oscillation through the winding may occur 20 sampled from the voltage divider 22 divided and coupled into the ZCD pin. A ZCD unit 30 of the driver 12 can determine when the sampled voltage drops below zero (eg, moving from above zero to below zero) and gives to the controller 24 of the driver 12 a signal indicating that the sampled voltage has dropped to below zero. Based on the time at which the sampled voltage has dropped below zero, the controller may 24 determine the time at which a voltage valley will occur in the oscillating voltage. For example, the Spannungsstal the oscillating voltage occur at a quarter of the period of oscillation. According to some examples, the power up control 26 the oscillation period (Tosc) already determined during switching on. Therefore, the controller can 24 if the ZCD unit 30 to the controller 24 output a signal indicating that the sampled voltage has crossed the zero volt, determine that a voltage valley will occur in the oscillating voltage at approximately Tosc / 4 later. Because the sampled voltage follows the voltage at the switch node, the controller may 24 determine that in the oscillating voltage at the switch node from the time that the sampled voltage has crossed from a voltage greater than zero to zero, approximately Tosc / 4, a voltage valley will occur later.
Bei den in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren beginnt die Spannung an dem Schalterknoten zu oszillieren, wenn der Strom durch die Wicklung 16 Null erreicht. Obwohl der Treiber 12 nicht dazu in der Lage sein kann, die exakte Zeit festzustellen, zu der die Oszillation begonnen hat, kann der Treiber 12 basierend auf der Nulldurchgangsermittlung von der abgetastete Spannung von der Wicklung 20 nach wie vor dazu in der Lage sein, zu ermitteln, wann ein Spannungstal auftreten wird. In the methods described in this disclosure, the voltage at the switch node begins to oscillate as the current through the winding 16 Reached zero. Although the driver 12 can not be able to determine the exact time at which the oscillation started, the driver may 12 based on the zero crossing detection of the sampled voltage from the winding 20 still be able to determine when a voltage valley will occur.
Sobald der Treiber 12 die Zeit festlegt, zu der der Schalter T0 einzuschalten ist, um eine hohe Schalteffizienz zu erreichen, kann der Treiber 12 auch die Einschaltdauer (ton) bestimmen. Erneut kann der Treiber 12 nicht dazu in der Lage sein, die Ausschaltdauer (toff) zu steuern. Ferner bestimmt die Zeit, zu der der Schalter T0 einzuschalten ist, die Schaltperiode (z.B. schaltet der Schalter T0 zu jeder Schaltperiode ein, die basierend darauf festgelegt wird, wann eine hohe Schalteffizienz realisiert wird). Once the driver 12 determines the time at which the switch T0 is to be turned on to achieve a high switching efficiency, the driver can 12 also determine the duty cycle (ton). Again, the driver can 12 not be able to control the off time (toff). Further, the time at which the switch T0 is to be turned on determines the switching period (eg, the switch T0 turns on every switching period decided based on when a high switching efficiency is realized).
Um die Einschaltdauer zu festzulegen, empfängt die Stromabtast-(CS)-Einheit 34 eine Spannung, die auf dem Betrag des durch den Schalter T0 fließenden Stroms schließen lässt. Beispielsweise fließt der Strom, wie gezeigt, durch den Schalter T0 und durch einen mit dem CS-Pin des Treibers 12 verbundenen Widerstand, was eine Spannung an dem CS-Pin erzeugt, die proportional ist zu dem Betrag des durch den Schalter T0 fließenden Stroms. Die CS-Einheit 34 kann an den Controller 24 ein Signal ausgeben, das auf dem Betrag des durch den Schalter fließenden Stroms schließen lässt. Als Reaktion hierauf kann der Controller 24 die Einschaltdauer des Schalters derart festlegen, dass ein Durchschnittslaststrom oder eine Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich ist dem eingestellten Laststrom oder der eingestellten Lastspannung. To set the duty cycle, the Current Scanning (CS) unit receives 34 a voltage that is indicative of the amount of current flowing through the switch T0. For example, as shown, the current flows through switch T0 and through one with the CS pin of the driver 12 connected resistor, which produces a voltage on the CS pin which is proportional to the amount of current flowing through the switch T0. The CS unit 34 can to the controller 24 output a signal indicative of the amount of current flowing through the switch. In response, the controller can 24 set the on-time of the switch such that an average load current or voltage is approximately equal to the set load current or set load voltage.
Auf diese Weise kann der Controller 24 die Schaltperiode des Schalters T0 (d.h. die Zeit, wenn der Schalter T0, nachdem er ausgeschaltet war, erneut eingeschaltet wurde, auch als Einschaltzeit bezeichnet) bestimmen, sowie, wie lang der Schalter T0 eingeschaltet zu sein hat (d.h. die Einschaltdauer). Der Controller 24 kann dann die Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einheit 32 dazu veranlassen, den Schalter T0 zu geeigneten Zeiten basierend auf der festgelegten Schaltperiode einzuschalten und T0 für eine geeignete Dauer basierend auf der festgelegten Einschaltdauer eingeschaltet zu lassen. That way, the controller can 24 the switching period of the switch T0 (ie, the time when the switch T0 after it was turned off, again turned on, also referred to as the turn-on time) determine, and how long the switch T0 has to be turned on (ie the duty cycle). The controller 24 then the pulse width modulation (PWM) unit 32 cause the switch T0 to be turned on at appropriate times based on the set switching period and to keep T0 turned on for an appropriate duration based on the set duty cycle.
Entsprechend bilden die CS-Einheit 34, der Controller 24 und die PWM-Einheit 32 eine Regelschleife, um die Einschaltdauer für die gegebene Schaltperiode einzustellen, wie sie mit Ausgangssignalen von der ZCD-Einheit 30 und der Einschaltsteuerung 26 bestimmt wurden, um den Betrag des Stroms zu steuern, der durch die Last 13 fließt, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich ist dem eingestellten Laststrompegel oder dem eingestellten Spannungspegel. Beispielsweise wird der durch die Wicklung 16 fließende Strom gesteuert, indem gesteuert wird, wann der Schalter T0 ein- und ausschaltet, was den Betrag des durch die Last 13 fließenden Stromes steuert. Gemäß einigen Beispielen kann die interne Temperatur des Treibers Anpassungen an die Einschaltdauer erfordern. Entsprechend kann der Temperatursensor 28 an den Controller 24 ein Signal ausgeben, das auf die interne Temperatur schließen lässt, und der Controller 24 kann die interne Temperatur als eine der Variablen zur Festlegung der Einschaltdauer verwenden. Accordingly form the CS unit 34 , the controller 24 and the PWM unit 32 a control loop to set the duty cycle for the given switching period, as with output signals from the ZCD unit 30 and the power on control 26 were determined to control the amount of current passing through the load 13 flows, so that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or the set voltage level. For example, the winding through the 16 controlling current by controlling when switch T0 turns on and off, which is the amount of current through the load 13 flowing current controls. According to some examples, the internal temperature of the driver may require duty cycle adjustments. Accordingly, the temperature sensor 28 to the controller 24 output a signal indicative of the internal temperature, and the controller 24 can use the internal temperature as one of the variables to set the duty cycle.
Allerdings kann ein Anwender den eingestellten Laststrompegel oder den eingestellten Spannungspegel modifizieren. Beispielsweise kann sich der eingestellte Strompegel auf einem Pegel befinden, bei dem die LEDs am hellsten sind, und der Anwender kann die LEDs dimmen, oder der eingestellte Laststrompegel kann sich auf einem Pegel befinden, bei dem die LEDs weniger hell sind, und der Anwender kann die LEDs heller machen. Bei diesem Beispiel kann die Regelschleife die Einschaltdauer derart anpassen, dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich sind dem eingestellten Laststrompegel oder dem eingestellten Spannungspegel (d.h. dem modifizierten Pegel, den der Anwender eingestellt hat, auch bezeichnet als Ziel-Laststrompegel oder Ziel-Lastspannungspegel). Gemäß einigen Fällen kann es als Teil der Regelschleife einen Grenzwert dafür geben, wie weit der Controller 24 die Einschaltdauer anpassen kann. However, a user may modify the set load current level or voltage level. For example, can itself the set current level is at a level where the LEDs are brightest, and the user can dim the LEDs, or the set load current level can be at a level where the LEDs are less bright and the user can brighten the LEDs do. In this example, the control loop may adjust the duty cycle such that the average load current or the average load voltage is approximately equal to the set load current level or voltage level (ie, the modified level that the user set, also referred to as the target load current level or target load voltage level). , In some cases, as part of the control loop, there may be a limit to how far the controller is 24 can adjust the duty cycle.
Wenn der Controller 24 als Teil der Regelschleife die Einschaltdauer nicht weiter anpassen kann, um den erforderlichen Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung zu erreichen, kann der Controller 24 die Schaltperiode einstellen (z.B. die Einschaltzeit einstellen). Gemäß einigen Beispielen muss der Controller 24 nicht abwarten, bis der Controller 24 die Einschaltdauer nicht mehr anpassen kann, um den erforderlichen Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung zu erreichen, und er kann die Schaltperiode (z.B. die Einschaltzeit) zu einem früheren Punkt anpassen. If the controller 24 As part of the control loop, the on-time can no longer be adjusted to achieve the required average load current or average load voltage, the controller can 24 set the switching period (eg set the switch-on time). According to some examples, the controller needs 24 do not wait for the controller 24 can no longer adjust the duty cycle to achieve the required average load current or average load voltage, and can adjust the switching period (eg, the turn-on time) to an earlier point.
Das Anpassen der Schaltperiode kann zu Schaltineffizienzen führen. Nimmt man beispielsweise Bezug nehmend auf 3 an, dass die Schaltperiode anfänglich gleich ist der Schaltperiode A, und der Anwender die LEDs auf einen derartigen Pegel gedimmt hat, dass der Controller 24 die Schaltperiode (z.B. einen Anstieg der Schaltperiode) anpassen musste. Bei diesem Beispiel kann es möglich sein, dass der Controller 24, um den eingestellten Laststrom oder den eingestellten Lastspannungspegel zu erreichen, die Schaltperiode von der Schaltperiode A auf die Schaltperiode B erhöht. Wie vorangehend beschrieben, sorgt die Schaltperiode B für die geringste Schalteffizienz, weil die Differenz 44 die größte Differenz zwischen der oszillierenden Spannung und dem Einschaltdauerschalterknotenspannungspegel ist. Adjusting the switching period can lead to switching inefficiencies. For example, with reference to FIG 3 that the switching period is initially equal to the switching period A, and the user has dimmed the LEDs to such a level that the controller 24 had to adjust the switching period (eg an increase of the switching period). In this example, it may be possible for the controller 24 In order to achieve the set load current or set load voltage level, the switching period from the switching period A to the switching period B is increased. As described above, the switching period B provides the lowest switching efficiency because the difference 44 the largest difference between the oscillating voltage and the duty cycle node voltage level is.
Die in dieser Offenbarung beschriebenen Beispielverfahren stellen Wege bereit, eine hohe Schalteffizienz aufrecht zu erhalten, während sie ermöglichen, dass der benötigte Strom durch die Last 13 fließt, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung gleich dem Ziellaststrompegel oder dem Ziellastspannungspegel ist. Gemäß einem ersten Beispielverfahren passt der Controller 24 die Schaltperiode derart an, dass sich die Schaltperiode unverzüglich von einem ersten Spannungstal zu einem zweiten Spannungstal ändert. Bei diesem ersten Beispielverfahren passt der Controller 24 ebenso einen Schalterbetriebsparameter (z.B. die Einschaltdauer durch Anpassung der Zeit oder des Spitzenstroms) an, so dass die an die Last ausgegebene Leistung unmittelbar vor dem Anpassen der Schaltperiode von dem ersten Spannungstal auf das zweite Spannungstal und unmittelbar nach dem Anpassen der Schaltperiode von dem ersten Spannungstal zu dem zweiten Spannungstal gleich bleibt. Nachdem der Treiber 12 die Schaltperiode auf das zweite Spannungstal anpasst, kann der Controller, wenn der Anwender den Ziellaststrompegel oder den Ziellastspannungspegel weiter modifiziert, die Einschaltdauer als Teil der Regelschleife anpassen und unverzüglich die Spannungstäler wechseln, wenn der Controller 24 den Ziellaststrompegel oder den Ziellastspannungspegel durch Anpassung der Einschaltdauer nicht erreichen kann. The example methods described in this disclosure provide ways to maintain high switching efficiency while allowing the required current through the load 13 flows so that the average load current or the average load voltage is equal to the target load current level or the target load voltage level. According to a first example method, the controller fits 24 the switching period such that the switching period changes immediately from a first Spannungsstal to a second Spannungsstal. The controller fits in with this first example procedure 24 Also, a switch operation parameter (eg, the duty ratio by adjusting the time or the peak current), so that the output power to the load immediately before adjusting the switching period from the first voltage to the second voltage valley and immediately after adjusting the switching period of the first Spannungsstal remains the same to the second voltage valley. After the driver 12 If the driver adjusts the target load current level or the target load voltage level, the controller may adjust the duty cycle as part of the control loop and immediately change the voltage valleys when the controller 24 can not reach the target load current level or the target load voltage level by adjusting the duty cycle.
Gemäß einem zweiten Beispielverfahren passt der Controller 24 die Schaltperiode über eine Zwischenschaltperiode (d.h. eine Zwischen-Einschaltzeit) an eine zu einem Spannungstal gehörende Schaltperiode an. Diese Zwischenschaltperiode kann bei einem Spannungspegel außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung liegen, was zu Schalt-Ineffizienzen führt. Allerdings kann der Controller 24 bei dem zweiten Beispielverfahren die Schaltperiode graduell anpassen, bis sich die Schaltperiode bei einem Spannungstal befindet. Bei diesem zweiten Beispielverfahren kann die Regelungsschleife die Schalterbetriebsparameter graduell anpassen, um Änderungen des Betrags des durch die Last 13 fließenden Stroms, die eine Abweichung von dem Ziellaststrompegel oder dem Ziellastspannungspegel verursachen, zu korrigieren. Ähnlich zu oben, kann der Controller 24, nachdem der Treiber 12 die Schaltperiode auf das zweite Spannungstal anpasst, wenn der Anwender weiter den Ziellaststrompegel oder den Ziellastspannungspegel modifiziert, die Einschaltdauer als Teil der Regelungsschleife anpassen, und graduell die Einschaltzeit des Schalters auf ein anderes Spannungstal anpassen, wenn der Controller 24 den Ziellaststrompegel oder den Ziellastspannungspegel durch Anpassung der Einschaltdauer nicht erreichen kann. According to a second example method, the controller fits 24 the switching period over an intermediate switching period (ie, an intermediate on-time) to a switching period associated with a voltage valley. This intermediate switching period may be at a voltage level outside a valley of the oscillating voltage, resulting in switching inefficiencies. However, the controller can 24 in the second example method, gradually adjusting the switching period until the switching period is at a voltage level. In this second example method, the control loop may gradually adjust the switch operating parameters to changes in the amount of the load 13 flowing current causing a deviation from the target load current level or the Zielastspannungspegel to correct. Similar to above, the controller can 24 after the driver 12 the switch period adapts to the second voltage level as the user further modifies the target load current level or the target load voltage level, adjusts the duty cycle as part of the control loop, and gradually adjusts the switch on time to a different voltage level when the controller 24 can not reach the target load current level or the target load voltage level by adjusting the duty cycle.
Bei dem zweiten Beispielverfahren kann der Controller 24 während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters die Einschaltzeit des Schalters auf die Zwischenzeit anpassen, die zu der außerhalb eines Tals liegenden Spannung der oszillierenden Spannung gehört. Ferner kann der Controller während der graduellen Anpassung des einen oder der mehr Schalterbetriebsparameter den einen oder die mehr Schalterbetriebsparameter so anpassen, dass der Betrag der der Last 13 zugeführten Leistung näherungsweise konstant gehalten wird, wenn die Einschaltzeit an die Zwischenzeit angepasst wird, die zu der außerhalb eines Tals befindlichen Spannung während der Anpassung der Einschaltzeit von der ersten Zeit zu der zweiten Zeit gehört. In the second example method, the controller 24 during the gradual adjustment of the switch-on time of the switch, adjust the turn-on time of the switch to the intermediate time associated with the voltage of the oscillating voltage lying outside of a valley. Further, during the gradual adjustment of the one or more switch operating parameters, the controller may adjust the one or more switch operating parameters such that the amount of the load 13 supplied power is kept approximately constant when the switch-on is adjusted to the intermediate time, which is to the out-of-valley voltage during the adjustment of On time from the first time to the second time belongs.
Die ersten und zweiten Beispielverfahren werden nachfolgend ausführlicher beschrieben, aber allgemein passen beide Beispielverfahren die Schaltperiode so an, dass der Schalter bei einem Spannungstal der oszillierenden Spannung an dem Schalterknoten einschaltet (d.h. sie passen die Einschaltzeit so an, dass der Schalter T0 bei einem Spannungstal einschaltet). Sowohl das erste, als auch das zweite Beispielverfahren kann gegenüber anderen Verfahren vorteilhaft sein, weil das erste und zweite Beispielverfahren die Einschaltzeit so anpassen, dass sie gleich ist einer Zeit, zu der ein Spannungstal vorliegt, während andere Verfahren die Einschaltzeit so anpassen, dass sie gleich einer Zeit ist, zu der kein Spannungstal vorliegen kann. In anderen Worten, sowohl das erste, als auch zweite Beispielverfahren verwendet Tal-zu-Tal-Schalten, wohingegen andere Verfahren mit einer Einstellung mit nur mit einem Tal arbeiten. Weil sowohl das erste, als auch zweite Beispielverfahren Tal-zu-Tal-Schalten verwenden, und das Schalten bei einem Tal als quasi-resonantes Schalten bezeichnet wird, können sowohl das erste, als auch zweite Beispielverfahren quasi-resonantes Schalten einsetzen. The first and second example methods are described in more detail below, but generally, both example methods adjust the switching period such that the switch turns on at a voltage valley of the oscillating voltage at the switch node (ie, adjusts the turn-on time such that switch T0 turns on at a voltage valley ). Both the first and second example methods may be advantageous over other methods because the first and second example methods adjust the turn-on time to be equal to a time when a voltage valley is present, while other methods adjust the turn-on time to adjust the turn-on time is equal to a time when there can be no voltage valley. In other words, both the first and second example methods use valley-to-valley switching, whereas other methods use a one-valley setting. Because both the first and second example methods use valley-to-valley switching, and switching at a valley is referred to as quasi-resonant switching, both the first and second example methods may employ quasi-resonant switching.
Das erste Beispielverfahren verwendet ein System mit offener Regelschleife (engl.: "open loop scheme"), bei dem der Controller 24 die Einschaltzeit unverzüglich von der Zeit eines Spannungstals an die Zeit eines anderen Spannungstals anpasst und der Controller 24 bestimmt, anstelle den resultierenden, durch den Schalter T0 fließenden Strom abzutasten und den Betrag des durch die Last 13 fließenden Stromes graduell anzupassen, unverzüglich die Schalterbetriebsparameter, die erforderlich sind, um die der Last 13 zugeführte Leistung unmittelbar vor der Anpassung der Einschaltzeit und unmittelbar nach der Anpassung der Einschaltzeit gleich zu halten. In diesem Sinn kann das erste Beispielverfahren als Tal-zu-Tal-Schalten mit Leistungskompensation betrachtet werden. The first example method uses an open loop scheme in which the controller 24 immediately adjusts the on-time from the time of one voltage to the time of another, and the controller 24 determines, instead of sensing the resulting current flowing through the switch T0 and the amount of current through the load 13 Gradually adjust the current flowing, immediately the switch operating parameters that are required to those of the load 13 supplied power immediately before the adjustment of the switch-on and immediately after the adjustment of the switch-on to keep the same. In this sense, the first example method can be considered as valley-to-valley switching with power compensation.
Bei dem zweiten Beispielverfahren passt der Controller 24 die Einschaltzeit nicht unverzüglich von der Zeit eines Spannungstals an die Zeit eines anderen Spannungstals an. Vielmehr passt der Controller 24 die Einschaltzeit graduell von der Zeit eines Spannungstals über eine Zwischeneinschaltzeit, bei der sich die oszillierende Spannung nicht in einem Spannungstal befindet, an, bis die Einschaltzeit bei einer Zeit eines anderen Spannungstals liegt. Diese graduelle Anpassung der Einschaltzeit auf ein anderes Spannungstal bewirkt, dass der Laststrompegel oder der Lastspannungspegel von dem Ziellaststrompegel oder dem Zielspannungspegel abweicht. Bei diesem zweiten Beispielverfahren stütz sich das zweite Beispielverfahren, anstelle die erforderlichen Schalterbetriebsparameter in einem offenen Schleife-Schema unverzüglich zu bestimmen, auf die Rückkopplungsregelschleife, um die Schalterbetriebsparameter graduell anzupassen, um Abweichungen des Laststrompegels oder des Lastspannungspegels von dem Ziellaststrompegel oder dem Ziellastspannungspegel zu korrigieren. In diesem Sinn kann das zweite Beispielverfahren als Tal-zu-Tal-Schalten mit weicher Übergabe (engl.: "handover") betrachtet werden. In the second example method, the controller fits 24 the switch-on time is not instantaneous from the time of one voltage level to the time of another voltage level. Rather, the controller fits 24 the turn-on time is gradually from the time of a voltage over a Zwischeneinschaltzeit in which the oscillating voltage is not in a Spannungsstal, until the turn-on is at a time of another Spannungsstal. This gradual adjustment of the on-time to another voltage level causes the load current level or the load voltage level to deviate from the target load current level or the target voltage level. In this second example method, instead of promptly determining the required switch operating parameters in an open loop scheme, the second example method relies on the feedback control loop to gradually adjust the switch operating parameters to correct deviations of the load current level or load voltage level from the target load current level or the target load voltage level. In this sense, the second example method may be considered as a handover valley-to-valley switching.
Gemäß einigen Beispielen kann für das erste Beispielverfahren keine Zwischenzeit vorliegen, wenn es eine Verringerung der Schalteffizienz gibt, und der Treiber 12 muss nicht unbedingt bestimmen, ob die Einschaltzeit das Spannungstal erreicht hat, da der Treiber 12 im Vergleich mit dem Beispielverfahren unverzüglich zu dem Spannungstal springt. Gemäß einigen Beispielen für das zweite Beispielverfahren kann die Stärke des Flackerns, das beim Tal-zu-Tal-Schalten auftritt, aufgrund der im Vergleich zum ersten Beispielverfahren graduellen Anpassung der Einschaltzeit minimal sein. According to some examples, there may be no split time for the first example method if there is a reduction in switching efficiency, and the driver 12 does not necessarily have to determine if the turn-on time has reached the voltage level, since the driver 12 immediately jumps to the voltage valley in comparison with the example method. According to some examples of the second example method, the magnitude of the flicker that occurs in the valley-to-valley switching may be minimal due to the gradual adjustment of the on-time as compared to the first example method.
Das Folgende beschreibt das erste Beispielverfahren ausführlicher. Zum Zwecke der Veranschaulichung und der Vereinfachung der Beschreibung erläutert das Folgende das Beispiel des Anpassens der Einschaltzeit von der Schaltperiode A zu der Schaltperiode C und umgekehrt. Im Folgenden wird die Einschaltdauer, wenn die Schaltperiode die Schaltperiode A ist, als ton,1 bezeichnet, und die Schaltperiode A wird als T1 bezeichnet. Wenn die Einschaltdauer die Schaltperiode C ist, wird die Schaltperiode als ton,2 bezeichnet und die Schaltperiode C wird als T2 bezeichnet. The following describes the first example method in more detail. For the purpose of illustrating and simplifying the description, the following explains the example of adjusting the on-time from the switching period A to the switching period C, and vice versa. Hereinafter, the duty ratio when the switching period is the switching period A will be referred to as ton, 1, and the switching period A will be referred to as T1. When the duty ratio is the switching period C, the switching period is referred to as ton, 2, and the switching period C is referred to as T2.
Wie vorangehend beschrieben führt eine unverzügliche Änderung der Schaltperiode zu einem stufenweisen Sprung der Leistung. Bei dem Beleuchtungsverfahren erscheint dieser stufenweise Sprung der Leistung als Flackern und beeinträchtigt die Lichtqualität negativ. Demgemäß sollte, um Flackern zu vermeiden, die Leistung unmittelbar vor der Änderung der Schaltperiode und die Leistung unmittelbar nach der Änderung der Schaltperiode dieselbe sein (d.h. um einen Übergang der Schaltperiode mit konstanter Leistung zu erreichen). As described above, an immediate change in the switching period results in a step-by-step jump in power. In the lighting process, this step-by-step jump in power appears as flickering and adversely affects the quality of the light. Accordingly, to avoid flicker, the power immediately before the change of the switching period and the power immediately after the change of the switching period should be the same (i.e., to achieve a transition of the constant power switching period).
Bei dem ersten Beispielverfahren basiert ein Schalterbetriebsparameter (z.B. die Einschaltdauer), der erforderlich ist, bei der Anpassung von einem Spannungstal zu einem anderen die Leistung konstant zu halten, auf der gegenwärtigen Einschaltdauer, der gegenwärtigen Schaltperiode, sowie der parasitären Schwingungsdauer (Tosc). Beispielsweise ist die der Last 13 zugeführte Leistung gleich: P = ½·Vin·ton2/L/T (Gl. 1) In the first example method, a switch operating parameter (eg, the duty cycle) required to maintain power constant from one voltage level to another is based on the current duty cycle, current switching period, and parasitic cycle time (Tosc). For example, that's the load 13 supplied power equal: P = ½ · Vin · tone 2 / L / T (Eq. 1)
In Gleichung 1 sind Vin (Eingangsspannung) und L (Induktanz) konstant, was bedeutet, dass ton2/T konstant gehalten werden sollte. In anderen Worten, ton2/T unmittelbar vor der Anpassung der Schaltperiode von T1 nach T2 oder von T2 nach T1 und unmittelbar nach der Anpassung der Schaltperiode von T1 nach T2 oder von T2 nach T1 sollten gleich sein. Entsprechend führt dies für einen Anstieg oder einen Abfall der Schaltperiode T um Tosc zu: ton2 = ton1·sqrt((T1 + Tosc)/T1) = ton1·sqrt((1 + Tosc)/T1) (Gl. 2); ton1 = ton2·sqrt((T2 – Tosc)/T2) = ton2·sqrt((1 – Tosc)/T2) (Gl. 3). In Equation 1, Vin (input voltage) and L (inductance) are constant, which means that ton 2 / T should be kept constant. In other words, ton 2 / T immediately before the adjustment of the switching period from T1 to T2 or from T2 to T1 and immediately after the adjustment of the switching period from T1 to T2 or from T2 to T1 should be the same. Accordingly, this leads to an increase or a decrease of the switching period T by Tosc: ton2 = ton1 * sqrt ((T1 + Tosc) / T1) = ton1 * sqrt ((1 + Tosc) / T1) (equation 2); ton1 = ton2 · sqrt ((T2 - Tosc) / T2) = ton2 · sqrt ((1 - Tosc) / T2) (Figure 3).
Gleichung 2 ist für den Anstieg der Einschaltzeit von der Schaltperiode A zu der Schaltperiode C (d.h. Anstieg von T1 nach T2). Gleichung 3 ist für den Abfall der Einschaltzeit von der Schaltperiode C zu der Schaltperiode A (d.h. Abfall von T2 nach T1). Ferner kann die Einschaltdauer (z.B. ton1 und ton2), wie oben beschrieben, die Einschaltzeit (z.B. T1 und T2) beeinflussen. In anderen Worten stellt die Einschaltzeit eine Funktion der Einschaltdauer dar, allerdings sind Gleichung 2 und Gleichung 3 basierend auf der Näherung erstellt, dass die Schaltperiode keine Funktion von ton ist (d.h. T = f(ton), allerdings basieren die Gleichungen 2 und 3 auf einer Näherung, die annimmt, dass T ! = f(ton)). Equation 2 is for the increase of the on-time from the switching period A to the switching period C (i.e., increase from T1 to T2). Equation 3 is for the fall of the on-time from the switching period C to the switching period A (i.e., falling from T2 to T1). Further, the duty ratio (e.g., ton1 and ton2) as described above may affect the on-time (e.g., T1 and T2). In other words, the turn-on time is a function of the turn-on time, however, Equation 2 and Equation 3 are made based on the approximation that the switching period is not a function of ton (ie, T = f (ton)) but Equations 2 and 3 are based an approximation that assumes that T! = f (ton)).
Der Controller 24 bestimmt eine Einschaltzeit, die die Änderung der Schaltperiode bei einem Talwechsel beim quasi-resonanten Schalten kompensiert. Gemäß einigen Beispielen kann es sich bei dem Controller 24 um einen digitalen Controller mit begrenzten Verarbeitungsfähigkeiten handeln, und die Durchführung der Wurzeloperation kann für den Controller 24 nicht praktikabel sein. Anstelle die Quadratwurzeloperation auszuführen, kann der Controller 24 gemäß einigen Beispielen die Quadratwurzel unter Verwendung von Nachschlagtabellen bestimmen. Gemäß einigen Beispielen kann der Controller, anstelle Nachschlagtabellen zu verwenden, die Quadratwurzel unter Verwendung ihrer Taylorreihe annähern: (1 + x)0,5 = 1 + (1/2)x – (1/8)x2 + (1/16)x3 – (5/128)x4 + (7/256)x5 − ... (Gl. 4). The controller 24 determines a switch-on time that compensates for the change in the switching period in the case of a quasi-resonant switchover. According to some examples, the controller may be 24 To act as a digital controller with limited processing capabilities, and performing the root operation can be done for the controller 24 not be practicable. Instead of performing the square root operation, the controller may 24 determine the square root using lookup tables according to some examples. According to some examples, the controller, instead of using lookup tables, may approximate the square root using its Taylor series: (1 + x) 0.5 = 1 + (1/2) x - (1/8) x 2 + (1/16) x 3 - (5/128) x 4 + (7/256) x 5 - ... (Eq 4).
Um die Rechenarbeit, die der Controller 24 durchführen muss, zu verringern, kann der Controller 24 die ersten beiden Terme der Taylorreihe berechnen und aufhören, wobei das Ergebnis eine Näherung des tatsächlichen Quadratwurzelwerts ist. In diesem Fall vereinfachen sich die Gleichungen 2 und 3 zu: ton2 = ton1·(1 + Tosc/T1/2) = ton1·(T1 + Tosc/2)/T1; (Gl. 5) ton1 = ton2·(1 + Tosc/T2/2) = ton2·(T2 – Tosc/2)/T2 (Gl. 6). To do the arithmetic work, the controller 24 must perform, reduce, the controller can 24 calculate and stop the first two terms of the Taylor series, where the result is an approximation of the actual square root value. In this case, equations 2 and 3 are simplified to: ton2 = ton1 · (1 + Tosc / T1 / 2) = ton1 · (T1 + Tosc / 2) / T1; (Equation 5) ton1 = ton2 · (1 + Tosc / T2 / 2) = ton2 · (T2 - Tosc / 2) / T2 (item 6).
In jeder der Gleichungen 5 und 6 ist die zuletzt genannte Form der Gleichungen (d.h. ton1·(T1 + Tosc/2)/T1 für Gleichung 5 und ton2·(T2 – Tosc/2)/T2 für Gleichung 6) besser für Festkommazahlen, da dies das Quantisierungsrauschen verringert, indem zuerst multipliziert und dann das Ergebnis dividiert wird. Weiterhin basieren die ersten Beispielverfahren auf verschiedenen Näherungen. Daher muss die letzte bestimmte Einschaltdauer nicht exakt korrekt sein, aber die Rückkopplungsregelschleife des Treibers 12 korrigiert sämtliche Abweichungen von den exakten Werten. In each of Equations 5 and 6, the latter form of equations (ie, ton1 * (T1 + Tosc / 2) / T1 for Equation 5 and ton2 * (T2-Tosc / 2) / T2 for Equation 6) is better for fixed-point numbers. since this reduces the quantization noise by first multiplying and then dividing the result. Furthermore, the first example methods are based on different approximations. Therefore, the last specified duty cycle need not be exactly correct, but the feedback control loop of the driver 12 corrects all deviations from the exact values.
Um zu testen, wie gut dieses erste Beispielverfahren arbeitet, besteht die Möglichkeit, die Ausgangsspannung an dem Schalter zu messen, wenn die Messung zeigt, dass sich die Einschaltdauer (ton) und die Einschaltzeit (Schaltperiode) zur gleichen Zeit in einem stufenförmigen Sprung unverzüglich ändern, kann dieses erste Beispielverfahren sehr nützlich sein. Allerdings ist eine derartige unverzügliche Änderung des stufenförmigen Sprungs zur selben Zeit nicht erforderlich, damit das erste Beispielverfahren effektiv ist. To test how well this first example method works, it is possible to measure the output voltage at the switch when the measurement shows that the on-time (ton) and on-time (switching period) changes instantaneously in a step-like jump This first example method can be very useful. However, such an immediate change of the stepwise jump at the same time is not required for the first example method to be effective.
Überdies kann es, wie oben beschrieben, zwei Wege geben, die Einschaltdauer festzulegen: (1) Festlegen der Einschaltdauer und (2) Festlegen des Spitzenstroms. Die Gleichungen 1–3, 5 und 6 sind für Beispiele anwendbar, bei denen der Controller 24 die Einschaltdauerzeit festlegt, um die Einschaltdauer festzulegen. Das nachfolgende beschreibt die Gleichungen für das Beispiel, bei dem der Controller 24 die Spitzenstromschwellenwertamplitude einstellt, um die Einschaltdauer einzustellen. Moreover, as described above, there may be two ways to set the duty cycle: (1) set the duty cycle and (2) set the peak current. Equations 1-3, 5 and 6 are applicable to examples in which the controller 24 sets the duty cycle time to set the duty cycle. The following describes the equations for the example where the controller 24 Sets the peak current threshold amplitude to adjust the duty cycle.
Wenn die Einschaltdauer durch den Spitzenstrom eingestellt ist, lautet die Gleichung für die Leistung: P = ½·L·Ipk2/T (Gl. 7). When the duty cycle is set by the peak current, the equation for the power is: P = ½ * L * Ipk 2 / T (equation 7).
Ähnlich wie oben ist L konstant, und daher wird Ipk2/T konstant gehalten, so dass die Leistung unmittelbar vor der Änderung der Einschaltzeit und unmittelbar nach der Änderung der Einschaltzeit gleich ist. Ipk ist die Spitzenstromschwellenwertamplitude. Ferner ist die Einschaltzeit (d.h. die Schaltperiode T) eine Funktion von Ipk, allerdings sind die Gleichungen basierend auf der Näherung erstellt, dass die Schaltperiode keine Funktion von Ipk ist (d.h. T = f(Ipk), allerdings basieren die Gleichungen auf der Näherung, dass T ! = f(Ipk)). Similarly as above, L is constant, and therefore Ipk 2 / T is kept constant, so that the power immediately before the change of the on time and immediately after the change of the on time is the same. Ipk is the peak current threshold amplitude. Furthermore, the on-time (ie, the switching period T) is a function of Ipk, however, the equations are made based on the approximation that the switching period is not a function of Ipk (ie, T = f (Ipk), but the equations are based on the approximation, that T! = f (Ipk)).
Ähnlich zu den Gleichungen 2 und 3: Ipk2 = Ipk1·sqrt((T1 + Tosc)/T1) = Ipk1·sqrt((1 + Tosc)/T1) (8); Ipk1 = Ipk2·sqrt((T2 + Tosc)/T2) = Ipk2·sqrt((1 + Tosc)/T2) (9). Similar to equations 2 and 3: Ipk2 = Ipk1 * sqrt ((T1 + Tosc) / T1) = Ipk1 * sqrt ((1 + Tosc) / T1) (8); Ipk1 = Ipk2 * sqrt ((T2 + Tosc) / T2) = Ipk2 * sqrt ((1 + Tosc) / T2) (9).
Ähnlich zu den Gleichungen 5 und 6 mit der Taylorreihen-Näherung: Ipk2 = Ipk1·(1 + Tosc/T1/2) = Ipk1·(T1 + Tosc/2)/T1; (10) Ipk1 = Ipk2·(1 + Tosc/T2/2) = Ipk2·(T2 + Tosc/2)/T2 (11). Similar to equations 5 and 6 with the Taylor series approximation: Ipk2 = Ipk1 * (1 + Tosc / T1 / 2) = Ipk1 * (T1 + Tosc / 2) / T1; (10) Ipk1 = Ipk2 * (1 + Tosc / T2 / 2) = Ipk2 * (T2 + Tosc / 2) / T2 (11).
Das Folgende beschreibt das zweite Beispielverfahren ausführlicher. Bei diesem Beispiel erfolgt ein Wechsel vom Schalten bei einem Tal zu einem anderen nicht in einem Sprung, sondern unter Verwendung eines langsamen Durchlaufs (engl.: "slow sweep"). Bei diesem Beispiel passt die Regelungsschleife die Schalterbetriebsparameter (z.B. die Einschaltdauer basierend auf der Zeit oder basierend auf dem Spitzenstrom) an, so dass der Durchschnittslaststrom oder die Durchschnittslastspannung näherungsweise gleich dem eingestellten Laststrompegel oder dem eingestellten Lastspannungspegel sind. The following describes the second example method in more detail. In this example, switching from one valley to another does not occur in a jump but using a slow sweep. In this example, the control loop adjusts the switch operating parameters (e.g., duty cycle based on time or based on the peak current) so that the average load current or load voltage is approximately equal to the adjusted load current level or set load voltage level.
Bei dem zweiten Beispielverfahren kann es ein Ziel-Tal N und eine weitere Schaltperiode geben, wenn sich die Schaltperiode verringert, und ein Ziel-Tal N und eine weitere Schaltperiode, wenn sich die Schaltperiode erhöht. Zum leichteren Verständnis wird im Folgenden das Spannungstal 36 mit N1 bezeichnet und das Spannungstal 40 wird mit N2 bezeichnet. In the second example method, there may be a target valley N and another switching period when the switching period decreases, and a target valley N and another switching period when the switching period increases. For ease of understanding, below is the voltage valley 36 denoted by N1 and the voltage valley 40 is called N2.
Wenn sich die Schaltperiode erhöhen muss, kann der Controller 24 eine Schaltperiode auf die Zeit von N1 (Spannungstal 36) einstellen, und er kann das Ziel-Tal auf N2 (Spannungstal 40) einstellen. Wie oben erläutert kann die Einschaltsteuerung 26 das Tosc bestimmt haben, aus dem der Controller 24 den Zeitablauf von mehreren Spannungstälern bestimmen kann, nachdem die ZCD-Einheit 32 die Zeit des Nulldurchgangs detektiert. If the switching period has to increase, the controller can 24 a switching period to the time of N1 (Spannungsstal 36 ), and he can set the target valley to N2 (voltage valley 40 ) to adjust. As explained above, the power-up control 26 the Tosc have determined from which the controller 24 can determine the timing of multiple voltage valleys after the ZCD unit 32 detects the time of zero crossing.
Bei diesem Beispiel kann der Treiber 12, weil die eingestellte Schaltperiode (N1) kleiner ist als die Zeit von N2, das Schalten zur Zeit von N1 beibehalten. Der Controller 24 kann die Schaltperiode graduell von N1 auf N2 erhöhen, was es der Rückkopplungsregelschleife ermöglicht, den Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms auszugleichen, um die Schaltperiode zu erhöhen. Wenn der Controller 24 feststellt, dass das Spannungstal bei N2 durch den graduellen Anstieg der Schaltperiode erreicht ist, stellt der Controller 24 die Schaltperiode auf N2. In this example, the driver 12 because the set switching period (N1) is less than the time of N2, the switching is maintained at the time of N1. The controller 24 For example, the switching period may gradually increase from N1 to N2, allowing the feedback control loop to control the amount of the load 13 flowing current to increase the switching period. If the controller 24 determines that the voltage valley at N2 is reached by the gradual increase of the switching period, the controller provides 24 the switching period on N2.
Wenn die Schaltperiode verringert werden muss, kann der Controller 24 die Schaltperiode auf die Zeit N2 einstellen und er kann das Ziel-Tal auf N1 einstellen. Bei diesem Beispiel kann der Treiber 12, weil die eingestellte Schaltperiode (N2) größer ist als die Zeit von N1, das Schalten zur Zeit von N2 beibehalten. Der Controller 24 kann die Schaltperiode graduell von N2 auf N1 verringern, was es der Rückkopplungsregelschleife ermöglicht, den Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms auszugleichen, um die Schaltperiode zu verringern. Wenn der Controller 24 feststellt, dass das Spannungstal bei N1 durch die graduelle Verringerung der Schaltperiode erreicht ist, stellt der Controller 24 die Schaltperiode auf N1. If the switching period needs to be reduced, the controller can 24 set the switching period to the time N2 and it can set the target valley to N1. In this example, the driver 12 because the set switching period (N2) is greater than the time of N1, the switching is maintained at the time of N2. The controller 24 For example, the switching period may be gradually reduced from N2 to N1, allowing the feedback control loop to increase the amount of the load 13 flowing current to reduce the switching period. If the controller 24 determines that the voltage valley at N1 is reached by the gradual reduction of the switching period, the controller provides 24 the switching period on N1.
Wenn die PWM-Einheit 32 beispielsweise die Zeit zwischen den Tälern N1 und N2 (z.B. Tosc, wenn N1 und N2 benachbarte Täler sind mit N1 vor N2), ermittelt hat, kann sie einen Mechanismus einsetzen, um einen Zeitablauf für die Schaltperiode zu erzeugen, die auf der Zeit basiert, während der N1 detektiert wird, zuzüglich oder abzüglich einer einstellbaren Verzögerung. Wenn ein Wechsel von N1 auf N2 gewünscht ist, kann die Verzögerung graduell von 0 auf Tosc erhöht werden. Wenn ein Wechsel von N2 nach N1 gewünscht ist, kann die Verzögerung graduell von Tosc nach 0 verringert werden. Um beispielsweise von N1 nach N2 zu wechseln, kann der Controller 24 die PWM-Einheit 32 dazu veranlassen, die Schaltzeit graduell von N1 zuzüglich einer Verzögerung zwischen 0 und Tosc graduell zu erhöhen. Die ursprüngliche Schaltperiode kann N1 + 0 sein, dann N1 + 0,01, dann N1 + 0,02, und so weiter, bis die Schaltperiode gleich ist N1 + Tosc, was gleich ist N2. Im umgekehrten Fall von N2 nach N1 kann die ursprüngliche Schaltperiode gleich N2 – 0 sein, dann N2 – 0,01, dann N2 – 0,02, und so weiter, bis die Schaltperiode gleich N2 – Tosc ist, was gleich ist N1. If the PWM unit 32 For example, if the time between valleys N1 and N2 (eg, Tosc, if N1 and N2 are adjacent valleys with N1 before N2), can use a mechanism to generate a timing for the switching period based on time. while N1 is detected plus or minus an adjustable delay. If a change from N1 to N2 is desired, the delay can be gradually increased from 0 to Tosc. If a change from N2 to N1 is desired, the delay can be gradually decreased from Tosc to zero. For example, to change from N1 to N2, the controller can 24 the PWM unit 32 to gradually increase the switching time gradually from N1 plus a delay between 0 and Tosc. The original switching period may be N1 + 0, then N1 + 0.01, then N1 + 0.02, and so on until the switching period is equal to N1 + Tosc, which is equal to N2. Conversely, from N2 to N1, the original switching period may be equal to N2 - 0, then N2 - 0.01, then N2 - 0.02, and so on until the switching period is equal to N2 - Tosc, which is equal to N1.
Bei dem obigen Beispiel ist ein Anstieg oder eine Verringerung der Schaltperiode um 0,01 lediglich zur Erleichterung des Verständnisses vorgesehen und ist nicht als beschränkend zu verstehen. Ein feinerer oder gröberer Anstieg oder Abfall der Schaltperiode ist möglich. Beispielsweise kann bei diesem zweiten Beispielverfahren der Anstieg oder Abfall der Schaltperiode als analoger Anstieg oder Abfall der Schaltperiode betrachtet werden, wobei sich die Schaltperiode in diesem Fall zeitlich bei vielen Zwischen-Schaltperioden zwischen N1 und N2 in der ansteigenden Schaltperiode oder zwischen N2 und N1 in der abfallenden Schaltperiode befinden kann. Das erste Beispielverfahren kann als digitaler Anstieg oder Abfall der Schaltperiode betrachtet werden, wobei die Schaltperiode von N1 nach N2 oder umgekehrt springt, wobei die Schaltperiode in diesem Fall keine andere Zwischen-Schaltperiode annimmt. In the above example, an increase or decrease in the switching period of 0.01 is provided for ease of understanding only and is not to be considered as limiting. A finer or coarser increase or decrease in the switching period is possible. For example, in this second example method, the rise or fall of the switching period may be considered as an analog increase or decrease in the switching period, in which case the switching period will be timed at many intermediate switching periods between N1 and N2 in the rising switching period or between N2 and N1 in the falling switching period can be located. The first example method may be considered as a digital rise or fall of the switching period, with the switching period jumping from N1 to N2 or vice versa, in which case the switching period does not assume any other intermediate switching period.
Ferner kann die Schaltperiode, ähnlich dem ersten Beispielverfahren, durch Messen der Spannung an dem Schalter überwacht werden. Dieses zweite Beispielsverfahren kann gut funktionieren, wenn Messungen zeigen, dass die Schaltperiode nicht springt, sondern von einem Tal zu einem anderen durchläuft. Allerdings kann das zweite Beispielverfahren sogar auch dann gut funktionieren, wenn es nur geringfügige oder anderweitig nicht wahrnehmbare Sprünge der Schaltperiode gibt. Further, the switching period, similar to the first example method, can be determined by measuring the Voltage at the switch to be monitored. This second example method may work well if measurements show that the switching period does not jump, but traverses from one valley to another. However, the second example method may work well even if there are only minor or otherwise imperceptible leaps in the switching period.
Zum Beispiel kann das zweite Beispielverfahren wie folgt konzipiert sein: Die Einschaltzeit des Schalters kann auf eine zu dem Spannungstal 36 gehörende erste Zeit eingestellt werden, und der Controller 24 kann festlegen, dass er die Einschaltzeit des Schalters von der zu dem Spannungstal 36 gehörenden ersten Zeit so anpasst, dass ein durchschnittlicher Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms oder ein durchschnittlicher Betrag der Spannung an der Last 13 näherungsweise gleich einem Ziellaststrompegel oder einem Ziellastspannungspegel ist. Bei diesem Beispiel kann der Controller 24 eine zu dem Spannungstal 40 gehörende zweite Zeit festlegen. Allerdings kann der Controller 24, anstelle die Einschaltzeit graduell von der ersten Zeit auf die zweite Zeit zu verändern, die Einschaltzeit in kleineren Schrittgrößen graduell anpassen. Konzeptionell kann dies so gesehen werden, dass der Controller die Einschaltzeit derart anpasst, dass die Einschaltzeit des Schalters kurz bei einer Zeit liegt, die zu einem Nicht-Spannungstal gehört. Beispielsweise kann die Einschaltzeit als so eingestellt angesehen werden, dass die Einschaltzeit zu jedem der Punkte auf der Oszillation zwischen dem Spannungstal 36 und dem Spannungstal 40 gehört, wobei bei dem ersten Beispielverfahren die Einschaltzeit der zu dem Spannungstal 36 gehörenden Zeit auf die zu dem Spannungstal 40 gehörende Zeit springt. Anders ausgedrückt kann das erste Beispielverfahren als digitale Anpassung der Einschaltzeit betrachtet werden, während das zweite Beispielverfahren als analoge Anpassung der Einschaltzeit angesehen werden kann. For example, the second example method may be designed as follows: The on-time of the switch may be switched to the voltage level 36 belonging first time to be set, and the controller 24 can set it to be the on time of the switch from the to the voltage valley 36 belonging first time so that adjusts an average amount of the load 13 flowing current or an average amount of voltage across the load 13 is approximately equal to a target load current level or a target load voltage level. In this example, the controller 24 one to the tension valley 40 set second time. However, the controller can 24 Instead of gradually changing the on-time from the first time to the second time, gradually adjust the on time in smaller increments. Conceptually, this can be seen that the controller adjusts the turn-on time so that the turn-on time of the switch is short for a time belonging to a non-voltage valley. For example, the turn-on time may be considered set such that the turn-on time to each of the points on the oscillation between the voltage valley 36 and the tension valley 40 is heard, wherein in the first example method, the turn-on time to the Spannungsstal 36 belonging to the time to the voltage valley 40 belonging time jumps. In other words, the first example method may be considered as a digital adjustment of the on time, while the second example method may be considered as an analog adjustment of the on time.
Beispielsweise kann der Controller 24 die Einschaltzeit des Schalters graduell derart anpassen, dass der Controller 24 während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters die Einschaltzeit des Schalters auf eine Zwischenzeit anpasst, die zu einer Spannung außerhalb eines Tals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehört (z.B. der Spannungsspitze 38). Während der graduellen Anpassung passt die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 die Betriebsparameter an, um den Leistungspegel näherungsweise konstant zu halten. Beispielsweise kann der Controller während der graduellen Anpassung des einen oder der mehreren Schalterbetriebsparameter den einen oder die mehreren Schalterbetriebsparameter so anpassen, dass der Betrag der der Last zugeführten Leistung näherungsweise konstant ist, wenn die Einschaltzeit während der Anpassung der Einschaltzeit von der ersten Zeit auf die zweite Zeit auf die zu der Spannung außerhalb eines Tals gehörende Zwischenzeit angepasst wird. For example, the controller 24 gradually adjust the on-time of the switch so that the controller 24 during the gradual adjustment of the on-time of the switch, the on-time of the switch adapts to an intermediate time associated with a voltage outside a valley of the oscillating voltage at the node of the switch (eg, the voltage spike) 38 ). During the gradual adjustment, the controller's feedback loop fits 24 the operating parameters to keep the power level approximately constant. For example, during the gradual adjustment of the one or more switch operating parameters, the controller may adjust the one or more switch operating parameters such that the amount of power applied to the load is approximately constant when the on time during the adjustment of the on time from the first time to the second Time is adapted to the intermediate time associated with the voltage outside a valley.
Man nehme beispielsweise an, dass bei dem ersten und zweiten Beispielverfahren die Einschaltzeit des Schalters auf eine zu dem Spannungstal 36 gehörende erste Zeit eingestellt ist. Weiterhin nehme man an, dass der Anwender den Betrag des Stroms, der durch die Last 13 fließen sollte, ändert (den Zielstrompegel einstellt). In diesem Fall passt die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 bei gleicher Einschaltzeit die Einschaltdauer des Schalters an. Allerdings kann die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 irgendwann die Einschaltdauer nicht mehr anpassen, um den Zielstrompegel zu erreichen. For example, suppose that in the first and second example methods, the switch-on time of the switch to one to the Spannungsstal 36 belonging first time is set. Furthermore, suppose that the user is the amount of current passing through the load 13 should flow (changes the target current level). In this case, the feedback loop of the controller will fit 24 at the same switch-on time, the switch-on duration of the switch. However, the feedback loop of the controller 24 At some point, no longer adjust the duty cycle to reach the target current level.
Bei dem ersten Beispielverfahren verursacht der Controller 24 einen schrittweisen Sprung von der zu dem Spannungstal 36 gehörenden ersten Zeit zu einer zu dem Spannungstal 40 gehörenden zweiten Zeit und stellt einen oder mehrere Schalterbetriebsparameter so ein, dass die Leistung im Wesentlichen dieselbe ist. Auf diese Weise gibt es nur ein sehr geringes Flackern. Weiterhin behält die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 das Anpassen der Einschaltdauer des Schalters bei, bis der Strom durch die Last 13 gleich dem Zielstrompegel ist. In the first example procedure, the controller causes 24 a step-by-step jump from the one to the Spannstal 36 belonging first time to one to the tension valley 40 associated second time and sets one or more switch operating parameters such that the power is substantially the same. In this way, there is only a very small flicker. Furthermore, the feedback loop of the controller retains 24 adjusting the on-time of the switch until the current through the load 13 is equal to the target current level.
Bei dem zweiten Beispielverfahren passt der Controller 24 die Einschaltzeit von der zu dem Spannungstal gehörenden ersten Zeit zu einer zu dem Spannungstal 40 gehörenden zweiten Zeit graduell an, und er passt die Schalterbetriebsparameter graduell an, um den Betrag der ausgegebenen Leistung während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit näherungsweise konstant zu halten. Ferner behält die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 das Anpassen der Einschaltzeit des Schalters bei, bis der Strom durch die Last 13 gleich dem Zielstrompegel ist. In the second example method, the controller fits 24 the on-time from the first time associated with the voltage valley to one to the voltage valley 40 It gradually adjusts to the second operating time and gradually adjusts the switch operating parameters to keep the amount of output power approximately constant during the gradual adjustment of the on-time. Furthermore, the feedback loop of the controller retains 24 adjusting the on time of the switch at, until the current through the load 13 is equal to the target current level.
Auf diese Weise ist eine Anpassung des Betrags des durch die Last 13 fließenden Stroms möglich, während eine hohe Schalteffizienz aufrechterhalten wird. Wenn beispielsweise die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 dazu in der Lage ist, die Einschaltzeit so anzupassen, dass der durch die Last 13 fließende Strom gleich dem Zielstrompegel ist, dann darf der Controller 24 die Einschaltzeit des Schalters nicht anpassen. Wenn allerdings die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 nicht dazu in der Lage ist, die Einschaltzeit so anzupassen, dass der Strom durch die Last 13 gleich dem Zielstrompegel ist, dann kann der Controller 24 die Einschaltzeit anpassen. Um die Schalteffizienz aufrecht zu erhalten, kann es wünschenswert sein, die Einschaltzeit auf ein Spannungstal einzustellen und dann zuzulassen, dass die Rückkopplungsschleife des Controllers 24 die Einschaltzeit weiter so anpasst, dass der Strom durch die Last 13 gleich dem Zielstrompegel ist. In this way is an adjustment of the amount of the load 13 flowing current while maintaining a high switching efficiency. For example, if the controller's feedback loop 24 is able to adjust the switch-on time so that the load through 13 flowing current is equal to the target current level, then allowed the controller 24 do not adjust the switch on time. If, however, the feedback loop of the controller 24 not being able to adjust the turn-on time so that the current through the load 13 is equal to the target current level, then the controller can 24 adjust the switch-on time. In order to maintain the switching efficiency, it may be desirable to set the on-time to a voltage valley and then allow the controller's feedback loop 24 the on-time continues to adjust so that the current through the load 13 is equal to the target current level.
Das erste Beispielverfahren führt einen Sprung der Einschaltzeit von einem Spannungstal zu einem anderen durch. Wenn keine zusätzlichen Schritte ergriffen werden, gäbe es aufgrund der unverzüglichen Änderung des Stroms ein Flackern. Um dem Rechnung zu tragen, legt der Controller fest, wie einige der Schalterbetriebsparameter sein sollten, so dass die Leistung im Wesentlichen dieselbe ist. Auf diese Weise kann die Einschaltzeit von einem Spannungstal zu einem anderen springen, allerdings bleibt die Leistung dieselbe und daher gibt es kein Flackern. Die Rückkopplungsschleife kann dann übernehmen und die Einschaltzeit anpassen, um den Zielstrompegel zu erreichen. The first example method performs a jump of the on-time from one voltage level to another. If no additional steps are taken, there would be a flicker due to the instantaneous change in current. To account for this, the controller determines what some of the switch operating parameters should be so that the performance is essentially the same. In this way, the on-time can jump from one voltage valley to another, but the power remains the same and therefore there is no flicker. The feedback loop can then take over and adjust the turn-on time to reach the target current level.
Das zweite Beispielverfahren führt eine graduelle Anpassung der Einschaltzeit von einem Spannungstal zu einem anderen durch. Während dieser graduellen Anpassung befindet sich die Einschaltzeit zeitweise außerhalb eines Spannungstals, allerdings ist die Rückkopplungsschleife dazu in der Lage, die Einschaltzeit so zu steuern, dass der Leistungspegel konstant bleibt. Dann kann die Rückkopplungsschleife, sobald der Controller 24 die Einschaltzeit auf ein Spannungstal setzt, übernehmen und die Einschaltdauer anpassen, um den Zielstrompegel zu erreichen. The second example method performs a gradual adjustment of the turn-on time from one voltage valley to another. During this gradual adjustment, the turn-on time is temporarily outside a voltage valley, however, the feedback loop is able to control the turn-on time so that the power level remains constant. Then the feedback loop, as soon as the controller 24 set the switch-on time to a voltage level, apply it and adjust the switch-on time to reach the target current level.
Auch wenn die obigen Beispiele mit einem Strompegel beschrieben wurden, sind die Verfahren nicht hierauf beschränkt und sie können auf einen Zielspannungspegel erweitert werden. Ebenso kann der Zielstrompegel oder ein Zielspannungspegel gemäß einigen Beispielen, wie oben beschrieben, auf dem durchschnittlichen Betrag des durch die Last 13 fließenden Stroms oder dem durchschnittlichen Betrag der Spannung an der Last 13 basieren. Although the above examples have been described with a current level, the methods are not limited thereto and can be extended to a target voltage level. Likewise, the target current level or voltage level, according to some examples, as described above, may be based on the average amount of the load 13 flowing current or the average amount of voltage across the load 13 based.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Beispielverfahren gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht. In 4 kann der Controller 24 festlegen, ob er eine Einschaltzeit des Schalters T0 von einer ersten Zeit, die zu einem ersten Spannungstal einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters T0 (z.B. einem Drainknoten) gehört (z.B. eine zu dem Spannungstal 36 oder 40 gehörende Zeit) auf eine zweite Zeit anpasst, die zu einem zweiten Spannungstal in der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters T0 gehört (z.B. eine zu dem Spannungstal 40 oder 36 gehörende Zeit), anpasst oder nicht (50). 4 FIG. 10 is a flowchart illustrating a first example method according to this disclosure. FIG. In 4 can the controller 24 determining whether it has a turn-on time of the switch T0 from a first time associated with a first voltage valley of an oscillating voltage at a node of the switch T0 (eg, a drain node) (eg, one to the voltage valley 36 or 40 belonging time) to a second time belonging to a second voltage valley in the oscillating voltage at the node of the switch T0 (eg one to the Spannungsstal 40 or 36 time), or not ( 50 ).
Beispielsweise kann der Controller 24 festlegen, ob eine Anpassung der die Einschaltzeit (d.h. die Einschaltzeit des Schalters T0) basierend darauf erfolgt, ob ein Betrag des durch die Last fließenden Stroms so angepasst wird, dass ein durchschnittlicher Betrag des durch die Last fließenden Stroms oder ein durchschnittlicher Betrag der Spannung an der Last näherungsweise gleich einem Ziellaststrompegel oder einem Zielspannungspegel ist. Ferner tritt die oszillierende Spannung an einem Drainknoten (als ein Beispiel) des Schalters T0 auf, wenn der Schalter T0 ausgeschaltet ist und kein Strom durch eine mit dem Schalter T0 verbundene Wicklung (z.B. die Wicklung 16) fließt. For example, the controller 24 determining whether an adjustment of the on-time (ie, the on time of the switch T0) is based on whether an amount of the current flowing through the load is adjusted such that an average amount of the current flowing through the load or an average amount of the voltage the load is approximately equal to a target load current level or a target voltage level. Further, the oscillating voltage occurs at a drain node (as an example) of the switch T0 when the switch T0 is turned off and no current through a winding connected to the switch T0 (eg, the winding 16 ) flows.
Der Controller 24 kann einen oder mehrere Schalterbetriebsparameter für den Schalter festlegen, so dass wenn die Einschaltzeit von der ersten Zeit auf die zweite Zeit angepasst wird, der Betrag der der Last zugeführten Leistung unmittelbar vor der Anpassung und unmittelbar nach der Anpassung im Wesentlichen derselbe ist (52). Gemäß einigen Beispielen enthalten der eine oder die mehreren Schalterbetriebsparameter eine Zeitdauer, die festlegt, wie lang der Schalter eingeschaltet wird. Gemäß einigen Beispielen enthalten der eine oder die mehreren Schalterbetriebsparameter eine Spitzenstromschwellenwertamplitude, die festlegt, wie lang der Schalter eingeschaltet wird. Weiterhin kann der Controller 24 gemäß einigen Beispielen ein System mit offener Regelschleife (engl.: "open loop scheme") implementieren, um die Betriebsparameter zu festzulegen, wobei der Controller 24 den einen oder die mehreren Schalterbetriebsparameter festlegen kann, ohne dass er einen Betrag des durch den Schalter fließenden Stroms ermitteln muss. The controller 24 may set one or more switch operating parameters for the switch such that when the on-time is adjusted from the first time to the second time, the amount of power applied to the load immediately before the adjustment and immediately after the adjustment is substantially the same ( 52 ). According to some examples, the one or more switch operating parameters include a period of time that determines how long the switch is turned on. According to some examples, the one or more switch operating parameters include a peak current threshold amplitude that determines how long the switch is turned on. Furthermore, the controller can 24 According to some examples, to implement an open loop scheme to establish the operating parameters, the controller 24 determine the one or more switch operating parameters without having to determine an amount of current flowing through the switch.
Der Controller 24 kann die Einschaltzeit des Schalters auf die zweite Zeit basierend auf der Festlegung anpassen, die Einschaltzeit anzupassen (54). Der Controller 24 kann den einen oder die mehreren Schalterbetriebsparameter für den Schalter basierend auf dem einen oder den mehreren festgelegten Schalterbetriebsparametern einstellen (56). Gemäß einigen Beispielen kann der Controller 24 die PWM-Einheit 32 dazu veranlassen, die Zeit, zu der der Schalter einzuschalten ist (z.B. die Einschaltzeit anpassen) zugleich mit dem Einstellen des einen oder der mehreren Schalterbetriebsparameter anzupassen. The controller 24 can adjust the on-time of the switch to the second time based on the setting to adjust the on-time ( 54 ). The controller 24 may adjust the one or more switch operating parameters for the switch based on the one or more specified switch operating parameters ( 56 ). According to some examples, the controller may 24 the PWM unit 32 to adjust the time at which the switch is to be turned on (eg, adjust the turn-on time) at the same time as adjusting the one or more switch operating parameters.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Beispielverfahren gemäß dieser Offenbarung veranschaulicht. Der Controller 24 kann festlegen, ob er eine Einschaltzeit eines Schalters von einer mit einem ersten Spannungstal einer oszillierenden Spannung an einem Knoten des Schalters einer ersten Zeit so anpasst oder nicht, dass ein durchschnittlicher Betrag des durch die Last fließenden Stroms oder ein durchschnittlicher Betrag der Spannung an der Last näherungsweise gleich einem Ziellaststrompegel oder einem Ziellastspannungspegel ist (60). Ferner tritt die oszillierende Spannung an dem Drainknoten des Schalters auf, wenn der Schalter ausgeschaltet ist und kein Strom durch die mit dem Schalter verbundene Spule fließt. 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating a second example method according to this disclosure. FIG. The controller 24 may determine whether or not it adjusts an on-time of a switch from a first voltage-level of an oscillating voltage at a node of the first time switch such that an average amount of the current flowing through the load or an average amount of the voltage on the load is approximately equal to a target load current level or a target load voltage level ( 60 ). Further, the oscillating voltage occurs at the drain node of the switch when the switch is turned off and no current flows through the coil connected to the switch.
Der Controller 24 kann eine zweite Zeit festlegen, die zu einem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehört (62). Beispielsweise kann der Controller 24 die zu dem zweiten Spannungstal der oszillierenden Spannung gehörende zweite Zeit basierend auf einer Zeit festlegen, zu der ein Strom durch die Wicklung 16 Null erreicht (z.B. basierend auf einem Hinweis von der ZCD-Einheit 30). Der Controller 24 kann die Einschaltzeit des Schalters graduell von der ersten Zeit auf die zweite Zeit über eine zu einer Spannung außerhalb eines Spannungstals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters gehörende Zwischenzeit basierend auf der Festlegung anpassen, die Einschaltzeit anzupassen (64). Der Controller 24 kann den einen oder die mehreren Schalterbetriebsparameter für den Schalter graduell anpassen, um den Betrag der der Last zugeführten Leistung während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit zu der zweiten Zeit näherungsweise konstant zu halten (66). The controller 24 may specify a second time associated with a second voltage valley of the oscillating voltage ( 62 ). For example, the controller 24 determine the second time associated with the second voltage valley of the oscillating voltage based on a time at which a current through the winding 16 Reaches zero (eg based on a hint from the ZCD unit 30 ). The controller 24 For example, the switch-on time of the switch may be gradually adjusted from the first time to the second time via an intermediate time associated with a voltage outside a voltage point of the oscillating voltage at the node of the switch, based on the determination to adjust the on-time (FIG. 64 ). The controller 24 may gradually adjust the one or more switch operating parameters for the switch to approximately keep the amount of power applied to the load during the gradual adjustment of the on-time of the switch from the first time to the second time (FIG. 66 ).
Beispielsweise kann der Controller 24 während des graduellen Anpassens der Einschaltzeit des Schalters die Einschaltzeit des Schalters auf die Zwischenzeit anpassen, die zu der außerhalb eines Spannungstals der oszillierenden Spannung an dem Knoten des Schalters befindlichen Spannung gehört. Ferner kann der Controller während der graduellen Anpassung des einen oder der mehreren Schalterbetriebsparameter den einen oder die mehreren Schalterbetriebsparameter anpassen, um den Betrag der der Last zugeführten Leistung näherungsweise konstant zu halten, wenn die Einschaltzeit von der zu der außerhalb eines Spannungstals befindlichen Spannung gehörenden Zwischenzeit während der Anpassung der Einschaltzeit von der ersten Zeit zu der zweiten Zeit näherungsweise konstant zu halten. For example, the controller 24 while gradually adjusting the on-time of the switch, adjust the on-time of the switch to the intermediate time associated with the voltage external to a voltage valley of the oscillating voltage at the node of the switch. Further, during the gradual adjustment of the one or more switch operating parameters, the controller may adjust the one or more switch operating parameters to keep the amount of power applied to the load approximately constant when the on time is greater than the interim time associated with the off-voltage voltage the adjustment of the on-time from the first time to the second time to keep approximately constant.
Gemäß einem Beispiel kann der Controller mit einer Rückkopplungsregelschleife, die den Betrag des Stroms misst, der während der graduellen Anpassung der Einschaltzeit des Schalters von der ersten Zeit zu der zweiten Zeit durch die Last fließt, von der ersten Zeit zu der zweiten Zeit graduell anpassen. Gemäß einigen Beispielen erhalten der eine oder die mehr Schalterbetriebsparameter eine Zeitdauer, die festlegt, wie lang der Schalter eingeschaltet wird. Gemäß einigen Beispielen enthalten der eine oder die mehr Schalterbetriebsparameter eine Spitzenstromschwellenwertamplitude, die festlegt, wie lang der Schalter eingeschaltet wird. In one example, the controller may gradually adjust from the first time to the second time with a feedback control loop that measures the amount of current that flows through the load during the gradual adjustment of the switch on time of the switch from the first time to the second time. According to some examples, the one or more switch operating parameters receive a period of time that determines how long the switch is turned on. According to some examples, the one or more switch operating parameters include a peak current threshold amplitude that determines how long the switch is turned on.
Gemäß einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Funktionen in Hardware, Software, Firmware oder beliebige Kombinationen hiervon implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert sind, können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder als Code auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und durch eine hardware-basierte Recheneinheit (z.B. dem Controller 24 des Treibers 12) ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können computerlesbare Speichermedien enthalten, was einem greifbaren Medium wie beispielsweise Datenspeichermedien entspricht. Auf diese Weise können computerlesbare Medien allgemein greifbaren, nicht-flüchtigen computerlesbaren Speichermedien entsprechen. Bei den Datenspeichermedien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die von einem oder mehreren Computern oder einem oder mehreren Prozessoren zugegriffen werden kann, um Anweisungen und/oder Datenstrukturen zur Implementierung der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren abzurufen. Ein Computerprogrammerzeugnis kann ein computerlesbares Medium enthalten. In accordance with one or more examples, the described functions may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. When implemented in software, the functions may be stored as one or more instructions or as code on a computer-readable medium and by a hardware-based computing device (eg, the controller 24 of the driver 12 ). Computer readable media may contain computer readable storage media, which corresponds to a tangible medium such as data storage media. In this way, computer readable media may conform to generally tangible non-transitory computer readable storage media. The data storage media may be any available media that may be accessed by one or more computers or one or more processors to retrieve instructions and / or data structures for implementing the methods described in this disclosure. A computer program product may include a computer readable medium.
Beispielhaft und ohne Beschränkung können derartige computerlesbare Speichermedien RAM enthalten, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, magnetische Plattenspeicher oder andere magnetische Speichereinrichtungen, Flash-Speicher oder jedes andere Medium, das dazu verwendet werden kann, den gewünschten Programmcode in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern und auf das durch einen Computer zugegriffen werden kann. Es versteht sich, dass computerlesbare Speichermedien und Datenspeichermedien keine Trägerwellen, Signale oder andere transiente Medien enthalten, sondern dass sie stattdessen auf nicht-flüchtige, greifbare Speichermedien gerichtet sind. By way of example and not limitation, such computer-readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk or other magnetic storage devices, flash memory or any other medium that may be used to provide the desired program code in the form of To store instructions or data structures that can be accessed by a computer. It is understood that computer-readable storage media and data storage media do not contain carrier waves, signals, or other transient media, but instead are directed to non-volatile, tangible storage media.
Disketten (engl. "disc") und Disketten (engl.: "disk"), wie sie hierin verwendet werden, enthalten Compact Disc (CD), Laserdisc, optische Disc, DVD (Digital Versatile Disc), Floppy Disk und Blue Ray Disc, wobei Disketten (engl.: "disks") üblicherweise magnetisch wiedergeben, während Disketten (engl.: "discs") Daten optisch mit Lasern wiedergeben. Kombinationen des oben Gesagten sind ebenfalls im Bereich der computerlesbaren Medien enthalten. As used herein, "disc" and "disk" include compact disc (CD), laser disc, optical disc, digital versatile disc (DVD), floppy disk, and blue ray disc where disks are typically magnetic, while disks are optical data with lasers. Combinations of the above are also included in the field of computer-readable media.
Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren (z.B. den Controller 24 des Treibers 12) wie beispielsweise einen oder mehrere zentrale Recheneinheiten (CPU), digitale Signalprozessoren (DSPs), Universal-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), vor Ort programmierbare Logik-Arrays (FPGAs) oder andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen ausgeführt werden. Entsprechend kann sich der hierin verwendete Ausdruck „Prozessor“ oder „Controller“ auf jede der vorangehend beschriebenen Strukturen oder jede andere Struktur beziehen, die geeignet ist, die hier beschriebenen Verfahren zu implementieren. Außerdem könnten die Verfahren vollständig in einem oder mehreren Schaltkreisen oder Logikelementen implementiert sein. Instructions may be given by one or more processors (eg the controller 24 of the driver 12 ), such as one or more central processing units (CPU), digital signal processors (DSPs), general purpose microprocessors, application specific integrated circuits (ASICs), field programmable logic arrays (FPGAs), or other equivalent integrated or discrete logic circuits. Accordingly, the term "processor" or "controller" as used herein may refer to any of the structures described above or any other structure suitable for implementing the methods described herein. Additionally, the methods could be fully implemented in one or more circuits or logic elements.
Die Verfahren dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt von Geräten oder Apparaten einschließlich einem integrierten Schaltkreis (IC) oder einem Set von ICs (z.B. einem Chipsatz) implementiert sein. Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten sind in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionelle Aspekte von Geräten hervorzuheben, die dazu ausgebildet sind, die dargelegten Verfahren auszuführen, aber sie erfordern nicht notwendigerweise eine Realisierung durch verschiedene Hardwareeinheiten. Vielmehr können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer Hardwareeinheit kombiniert oder durch eine Ansammlung interoperativer Hardwareeinheiten einschließlich einem oder mehreren Prozessoren wie oben beschrieben in Verbindung mit geeigneter Software und/oder Firmware bereitgestellt werden. The methods of this disclosure may be implemented in a wide variety of devices or apparatus including an integrated circuit (IC) or a set of ICs (e.g., a chipset). Various components, modules, or units are described in this disclosure to highlight functional aspects of devices configured to perform the methods set forth, but do not necessarily require implementation by various hardware devices. Rather, as described above, various units may be combined in a hardware unit or provided by a collection of interoperative hardware units including one or more processors as described above in conjunction with appropriate software and / or firmware.
