TW201334621A - 開關電源及其控制電路和調光方法 - Google Patents

開關電源及其控制電路和調光方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201334621A
TW201334621A TW101143263A TW101143263A TW201334621A TW 201334621 A TW201334621 A TW 201334621A TW 101143263 A TW101143263 A TW 101143263A TW 101143263 A TW101143263 A TW 101143263A TW 201334621 A TW201334621 A TW 201334621A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
minimum
time
circuit
compensation signal
Prior art date
Application number
TW101143263A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI492659B (zh
Inventor
nai-xing Kuang
Original Assignee
Monolithic Power Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Monolithic Power Systems Inc filed Critical Monolithic Power Systems Inc
Publication of TW201334621A publication Critical patent/TW201334621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI492659B publication Critical patent/TWI492659B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

揭示一種用於開關電源的控制電路以及調光方法。該開關電源包括電晶體，所述電晶體在所述控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件，所述控制電路包括：誤差放大器，接收調光信號和表示發光元件電流的信號，並輸出補償信號；最小關斷時間電路，接收所述補償信號，在所述補償信號小於預定閾值的情況下基於所述補償信號調節所述電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號；以及邏輯電路，接收所述經過調節的最小關斷時間信號，輸出控制信號。利用實施例，實現了對LED的精細調光。

Description

開關電源及其控制電路和調光方法
本發明係有關電子電路，具體上係有關一種用於LED驅動的開關電源及其控制電路和調光方法。
LED由於具有高發光亮度、長使用壽命等優點而被廣泛應用於照明場合。在不同的應用場合，通常會根據需要而對LED進行調光。
考慮到現有技術中的一個或多個問題，提出了一種開關電源及其控制電路和調光方法。
在本發明的一個態樣，提出了一種用於開關電源的控制電路，所述開關電源包括電晶體，所述電晶體在所述控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件，所述控制電路包括：誤差放大器，接收調光信號和表示發光元件電流的信號，並輸出補償信號；最小關斷時間電路，接收所述補償信號，在所述補償信號小於預定閾值的情況下基於所述補償信號而調節所述電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號；以及邏輯電路，接收所述經過調節後的最小關斷時間信號，輸出控制信號。
在本發明的另一態樣，提出了一種用於開關電源的調 光方法，所述開關電源包括電晶體，所述電晶體在所述控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件，所述方法包括：接收調光信號和表示發光元件電流的信號；基於調光信號和表示發光元件電流的信號而產生補償信號；在所述補償信號小於預定閾值的情況下基於所述補償信號而調節電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號；以及基於所述經過調節後的最小關斷時間信號而輸出控制信號。
在本發明的又一態樣，提出了一種用於LED驅動的開關電源，包括如上所述的控制電路。
利用本發明的上述實施例，透過在補償信號小於預定閾值的情況下基於補償信號而調節電晶體的最小關斷時間，以實現對LED的精細調光。
將在下文中結合附圖而對本發明的實施例進行詳細描述。雖然結合實施例進行闡述，但應理解為這並非意指將本發明限定於這些實施例中。相反地，本發明意在涵蓋由所附申請專利範圍所界定的本發明之精神和範圍內所定義的各種可選方案、修改方案和等同方案。
此外，為了更好的理解本發明，在下面的描述中，闡述了大量具體的細節，比如具體的電路、裝置、連接關係等。然而，本發明的領域的普通技術人員應該理解，沒有這些具體的細節，本發明依然可以實施。在其他的一些實 施例中，為了便於凸顯本發明的主旨，對於熟知的技術未作詳細的描述。
圖1是出了根據一個實施例的LED驅動電路的示意圖。該LED驅動電路採用了高功率因數反激式轉換器。
如圖1所示，外部電源通過EMI濾波器110過濾後而被接入橋式電路120，以進行整流，整流後的電壓被提供給變壓器的一次側繞組。與一次側繞組串聯連接的電晶體Q1在控制電路150輸出的開關信號的控制下導通或者關斷，從而將電能從一次側傳輸到二次側。這裏，變壓器的一次側與二次側繞組的匝數比為N：1，N為自然數。透過電阻器Rs來檢測流過LED的電流，然後誤差放大器156放大表示LED電流的信號和調光信號之間的誤差信號，在COMP接腳產生補償信號，其中，COMP接腳外接電容器C4。該補償信號被輸入到乘法器151的一個輸入端。乘法器151的另一個輸入端接收分壓電路130從整流後的電壓分出的線電壓信號Vin_rec，該線電壓信號的波形是經整流後的正弦波。乘法器151將補償信號與分壓得到的線電壓信號Vin_rec相乘後輸出的信號同樣是經整流後的正弦波形。當諸如MOSFET之類的電晶體Q1被導通時，由於電晶體Q1的開關頻率遠遠大於交流線電壓的頻率，所以流過電晶體Q1的汲極-源極的電流線性增加。用電阻器Rcs來檢測通過電晶體Q1的電流，尤其檢測經過了由前沿消光電路157決定的前沿消光時間的電流。當代表檢測電流的電壓等於乘法器151的輸出電壓時，比較器153 輸出正邏輯(例如，邏輯值“1”)信號到觸發器152的重設端子R，在Q端輸出負邏輯(例如，邏輯值“0”)的控制信號，從而使得電晶體Q1被關斷。
電晶體Q1有一個最小導通時間，它大致等於前沿消光時間。在電晶體Q1被關斷時，通過二極體D2的二次側電流將線性地減小。當二次側電流減小到零時，在變壓器一次側將會產生諧振。過零檢測電路160對分壓器140從另一一次側繞組分出的電壓進行檢測，輸出過零信號。當檢測到過零信號時，電晶體Q1被導通。
如圖1所示，控制電路150中的重啟計時器158用以在檢測到過零信號之前對系統進行重啟。圖1中示出的最小關斷時間單元159用以限制最大開關頻率。在最小關斷時間內，最小關斷時間單元159輸出負邏輯信號，遮蔽過零檢測信號。在最小關斷時間外，最小關斷時間單元159輸出正邏輯信號，過零檢測單元160輸出的過零信號通過及閘161和或閘155而被輸出到觸發器152的設定端子S，從而在觸發器152的Q端輸出正邏輯的控制信號，從而使電晶體Q1導通。驅動器154將放大後的控制信號通過電阻器R4而被輸出到電晶體Q1的閘極，以控制電晶體Q1的導通與關斷。
在圖1所示的電路中，當調光信號非常小，以便將LED調節成非常低的亮度時，補償信號非常小。但是由於最小導通時間的緣故，流過LED的電流必然有一個最小LED電流，尤其是在電源電壓較高的情況下。圖5A和5B 示出了根據圖1所示電路的開關波形圖，它們是常數最小關斷時間控制方案下的開關波形。圖5A示出了在正常操作情況下圖1所示開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖。圖5B示出了在補償信號非常小的情況下圖1所示的開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖。如圖5B所示，隨著將補償信號調節得越來越小，電晶體Q1的關斷時間同樣變小。由於最小導通時間的緣故，無論將補償信號調節到怎樣小，輸入電流也不能達到非常小的值，因此限制了LED的最小電流。在圖1所示的電路中，不能將LED的電流調節的非常小，也就是無法對LED實現精細調光。
圖2示出了根據另一實施例的調光方案。根據圖2所示的方案，當補償信號非常小時，執行叢發模式(burst mode)，也就是間歇式地進行開關操作。
如圖2所示，外部電源通過EMI濾波器210過濾後而被接入橋式電路220，以進行整流，整流後的電壓被提供給變壓器的一次側繞組。與一次側繞組串聯連接的電晶體Q1在控制電路250輸出的開關信號的控制下導通或者關斷，從而將電能從一次側傳輸到二次側。這裏，變壓器的一次側與二次側繞組的匝數比為N：1，N為自然數。通過電阻器Rs來檢測流過LED的電流，然後誤差放大器256放大表示LED電流的信號與調光信號之間的誤差信號，在COMP接腳產生補償信號，其中，COMP接腳外接電容器C4。該補償信號被輸入到乘法器251的一個輸入端。 乘法器251的另一個輸入端接收分壓電路230從整流後的電壓分出的線電壓信號Vin_rec，該線電壓信號的波形是整流後的正弦波。乘法器251將補償信號與分壓得到的線電壓信號Vin_rec相乘後輸出的信號同樣是整流後的正弦波形。當諸如MOSFET之類的電晶體Q1被導通時，由於電晶體Q1的開關頻率遠遠大於交流線電壓的頻率，所以流過電晶體Q1的汲極-源極的電流線性地增加。用電阻器Rcs來檢測通過電晶體Q1的電流，尤其檢測經過了由前沿消光電路257決定的前沿消光時間的電流。當代表檢測電流的電壓等於乘法器251的輸出電壓時，比較器253輸出正邏輯信號到觸發器252的重設端子R，在Q端輸出負邏輯的控制信號，從而使得電晶體Q1被關斷。
電晶體Q1有一個最小導通時間，它大致等於前沿消光時間。在電晶體Q1被關斷時，通過二極體D2的二次側電流將線性地減小。當二次側電流減小到零時，在變壓器一次側將會產生諧振。過零檢測電路260對分壓器240從另一一次側繞組分出的電壓進行檢測，輸出過零信號。當檢測到過零信號時，電晶體Q1被導通。
如圖2所示，控制電路250中的重啟計時器258用以在檢測到過零信號之前對系統進行重啟。圖2中示出的最小關斷時間單元259用以限制最大開關頻率。在最小關斷時間內，最小關斷時間單元259輸出負邏輯信號，遮蔽過零檢測信號。在最小關斷時間外，最小關斷時間單元259輸出正邏輯信號，過零檢測單元260輸出的過零信號通過 及閘261和或閘255而被輸出到觸發器252的設定端子S，從而在觸發器252的Q端輸出正邏輯的控制信號。觸發器252輸出的控制信號在及閘263從叢發模式單元262接收的信號為正邏輯信號的情況下被輸出到驅動器254。驅動器254將放大後的控制信號通過電阻器R4而被輸出到電晶體Q1的閘極，以控制該電晶體Q1的導通與關斷。
在圖2所示的電路中，當補償信號很小時，系統進入叢發模式，在叢發模式下，一部分連續的開關週期被丟棄，而緊接著在另一部分開關週期中進行開關操作。這樣，在較低的補償信號的情況下，也能夠對LED進行精細的調光。補償信號越小，則叢發模式單元262輸出的遮蔽信號(負邏輯信號)持續的時間越長，從而及閘263將觸發器252輸出的開關信號遮蔽的時間越長，進而使得流過LED串的電流越小。
但是叢發模式下，由於部分的開關週期被跳過，因此流過LED串的平均電流並不是正弦波形，所以無法取得高功率因數，電源效率較低。另一方面，在叢發模式下，總的諧波失真較高，並且會導致LED串閃爍。
根據本發明的又一實施例，開關電源電路的電晶體的最小關斷時間在調光亮度低、調光信號小的情況下隨著代表調光信號的補償信號的變化而反比變化。這樣，該最小關斷時間線上電壓的一個週期中幾乎保持為常數，因此能夠在保持高功率因數的同時實現對LED串的精細調光。 並且，開關頻率隨著補償信號的變小而變小，所以低亮度情況下的開關損耗減小，提高了電源效率。
圖3示出了根據又一實施例的開關電源電路的示意性方塊圖。根據圖3所示的實施例，在代表調光信號的補償信號變小時，將開關電源電路的電晶體的最小關斷時間相應地延長，從而保持在高功率因數的情況下實現對LED的精細調光。
如圖3所示，外部電源通過EMI濾波器310過濾後而被接入橋式電路320，以進行整流，整流後的電壓被提供給變壓器的一次側繞組。與一次側繞組串聯連接的電晶體Q1在控制電路350輸出的開關信號的控制下導通或者關斷，從而將電能從一次側傳輸到二次側。這裏，變壓器的一次側與二次側繞組的匝數比為N：1，N為自然數。通過電阻器Rs來檢測流過LED的電流，然後誤差放大器356放大表示LED電流的信號與調光信號之間的誤差信號，在COMP接腳產生補償信號Vcomp，其中，COMP接腳外接電容器C4。該補償信號被輸入到乘法器351的一個輸入端。乘法器351的另一個輸入端接收分壓電路330從整流後的電壓分出的線電壓信號Vin_rec，該線電壓信號的波形是經整流後的正弦波。乘法器351將補償信號與分壓得到的線電壓信號Vin_rec相乘後輸出的信號同樣是經整流後的正弦波形。當諸如MOSFET之類的電晶體Q1被導通時，由於電晶體Q1的開關頻率遠遠大於交流線電壓的頻率，所以流過電晶體Q1的汲極-源極的電流線性地增 加。用電阻器Rcs來檢測通過電晶體Q1的電流，尤其檢測經過了由前沿消光電路357決定的前沿消光時間的電流。當代表檢測電流的電壓等於乘法器351的輸出電壓時，比較器353輸出正邏輯信號到觸發器352的重設端子R，在Q端輸出負邏輯的控制信號，從而使得電晶體Q1被關斷。
電晶體Q1有一個最小導通時間，它大致等於前沿消光時間。在電晶體Q1關斷時，通過二極體D2的二次側電流將線性地減小。當二次側電流減小到零時，在變壓器一次側將會產生諧振。過零檢測電路360對分壓器340從另一一次側繞組分出的電壓進行檢測，輸出過零信號。當檢測到過零信號時，電晶體Q1被導通。
如圖3所示，控制電路350中的重啟計時器358用以在檢測到過零信號之前對系統進行重啟。圖3中示出的最小關斷時間單元359用以限制最大開關頻率。在最小關斷時間內，最小關斷時間單元359輸出負邏輯信號，遮蔽過零檢測信號。在最小關斷時間外，最小關斷時間單元359輸出正邏輯信號，過零檢測單元360輸出的過零信號通過及閘361和或閘355而被輸出到觸發器352的設定端子S，從而在觸發器352的Q端輸出正邏輯信號，作為控制信號，而被輸出到驅動器354。然後，驅動器354將放大後的控制信號通過電阻器R4而被輸出到電晶體Q1的閘極，控制該電晶體Q1被導通。
最小關斷時間單元359根據觸發器352輸出的信號 VA和補償信號Vcomp而確定最小關斷時間。該最小關斷時間是隨著補償信號Vcomp的大小而變化的，當補償信號Vcomp變小時，最小關斷時間相應地變大，當補償信號Vcomp變大時，最小關斷時間相應地變小。根據另一個實施例，在補償信號Vcomp小於預設閾值的情況下，代表調光信號的補償信號Vcomp與開關電源電路的電晶體的最小關斷時間之間成反比關係。
這樣，由於在補償信號Vcomp變小的過程中電晶體的最小關斷時間被延長，使得能夠在保持高功率因數的情況下實現對LED的精細調光。
圖4示出了根據一個實施例的調光模式的示意圖。如圖4所示，隨著代表調光信號的補償信號Vcomp從V1變為較大的值V2，最小關斷時間(Min_off Time)從T1變為較小的T2。同樣，隨著代表調光信號的補償信號Vcomp從V2變為較小的值V1，最小關斷時間從T2變為較大的T1。
圖6A示出了在正常操作情況下圖3所示開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖。圖6B示出了補償信號非常小的情況下圖3所示的開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖。
如圖6A所示，當正常操作情況下，補償信號Vcomp較大，開關電源電路的最小關斷時間恒定不變。如圖6B所示，當在補償信號Vcomp非常小的情況下，最小關斷時間單元359隨著補償信號Vcomp的變小，相應地延長 最小關斷時間。由於電晶體Q1的實際關斷時間必須大於最小關斷時間，最小關斷時間的不斷延長最終會導致電晶體Q1實際關斷時間的延長，使得LED電流可不斷被降低，而實現對LED的精細調光。此外，由於是延長了最小關斷時間，並不是跳過一些開關週期，所以一個週期中的輸入平均電流同樣為正弦波形，因此功率因數是高的。這樣，根據該實施例的開關電源電路能夠在保持高功率因數的同時實現對LED串的精細調光。
圖7示出了根據一個實施例的開關電源電路中的最小關斷時間單元的示意性電路圖。如圖7所示，運算放大器701的同相輸入端接收補償信號Vcomp，反相輸入端係連接到運算放大器701的輸出端，通過串聯連接的電阻器R11而被輸入到運算放大器702的同相輸入端，運算放大器702的輸出端連接三極體Q11的基極，反相輸入端連接三極體Q11的射極，然後通過電阻器R12而被接地。如後所示，該電阻器R12是用以控制對電容器C11的充電速度。
根據一個實施例，在運算放大器702的同相輸入端連接齊納二極體D11，用以將運算放大器701的輸出箝位在固定的電壓以下。這樣，當在補償信號Vcomp較小的情況下，最小關斷時間單元才對最小關斷時間進行調節。當在補償信號Vcomp較大的情況下，運算放大器701的輸出端也不會超過齊納二極體D11所箝位的電壓，此時對補償信號Vcomp進行調節的話，最小關斷時間單元359不 會對最小關斷時間進行調節，最小關斷時間恒定。
電流鏡電路703的輸入端連接三極體Q11的集極，輸出端接比較器705的同相輸入端，並且該同相輸入端透過電容器C11而被接地。這樣，電流鏡電路703對電容器C11進行充電，比較器705的同相輸入端的電壓Vc逐漸升高，當等於預設的閾值Vth時，比較器705的輸出翻轉，向觸發器704的設定端子S輸出正邏輯信號，觸發器704的Q端輸出正邏輯信號。由於洩放電晶體Q12的閘極係連接在觸發器704的輸出端，汲極係連接在比較器705的同相輸入端，而源極係接地，所以當觸發器704輸出正邏輯信號時，洩放電晶體Q12對電容器C11進行放電。由於信號VA是從觸發器352的負輸出端輸出的信號，所以它與控制電晶體Q1的控制信號是相反的。因此，電流鏡電路703在控制信號的正邏輯持續時間後又開始對電容器C11充電，重複之前的動作。在電壓Vc逐漸升高到閾值Vth的過程中，最小關斷時間單元359持續輸出負邏輯信號，因此，及閘361將過零檢測電路360檢測的過零信號遮蔽。最小關斷時間為電容器C11的電壓從零上升到閾值Vth所需的時間。
如上所述，當在補償信號Vcomp較大的情況下，運算放大器701的輸出端不會超過齊納二極體D11所箝位的電壓，例如閾值電壓，此時，對補償信號Vcomp進行調節的話，最小關斷單元359不會對最小關斷時間進行調節，最小關斷時間恒定。在圖8A所示的實施例中，在控 制信號的負邏輯期間，電流鏡電路703對電容器C11進行充電，由於運算放大器702的反相輸入端的電壓保持為齊納二極體所能維持的最大電壓，所以電流鏡電路703對電容器C11的充電速度很快，電容器C11兩端的電壓在過零檢測電路360檢測到過零信號之前就達到了閾值Vth。在過零檢測電路360檢測到過零信號後，正邏輯信號通過及閘360和或閘355而被輸出到觸發器352的設定端子S，從而使控制信號為正邏輯信號，將電晶體Q1導通。
在補償信號Vcomp較大的情況下，最小關斷時間單元359不對電晶體的最小關斷時間進行調整，而是在補償信號Vcomp較小的情況下才隨著補償信號Vcomp的變化而對最小關斷時間進行相反地調整。隨著補償信號Vcomp的變小，最小關斷時間單元359增大最小關斷時間，隨著補償信號Vcomp的變大，最小關斷時間單元359減小最小關斷時間。在圖8B所示的實施例中，補償信號Vcomp很小，最小關斷時間被調節得很大。在過零檢測電路360檢測到過零信號之後很久，電容器C11兩端的電壓方達到閾值Vth。直至此時，正邏輯信號才通過及閘360和或閘355而被輸出到觸發器352的設定端子S，使控制信號為正邏輯信號，將電晶體Q1導通。
根據一個實施例，對最小關斷時間的調整是在調光亮度，亦即，調光信號小於某個閾值的情況下才進行的，上述閾值可以通過設置上述齊納二極體的擊穿電壓來進行。
雖然上面以分立元件為例描述了最小關斷時間單元 359的結構和功能，但是本領域的技術人員可以將上述最小關斷時間單元按照功能而進行劃分。例如將運算放大器702、電阻器R12和三極體Q11劃分為充電控制電路，用以對電容器C11進行充電。運算放大器702的同相輸入端接收箝位的補償信號Vcomp，輸出端耦接三極體Q11的基極，三極體Q11的集極連接所述運算放大器702的反相輸入端並且通過電阻器R12而被接地。
再如，將電晶體Q12、比較器705和觸發器704劃分為放電電路，用以在電壓Vc達到閾值Vth時對電容器C11進行放電。例如，比較器705的同相輸入端接收電容器C11兩端的電壓Vc，反相輸入端接收預定的閾值電壓Vth。觸發器704的輸入端耦接比較器705的輸出端，根據比較器705的輸出信號而產生最小關斷時間信號。諸如電晶體之類的洩放電路在最小關斷時間信號為正邏輯時對電容器C11進行放電。
根據一個實施例，雖然採用了電流鏡電路而對電容器進行充電，但是本領域的技術人員應該意識到採用流過電晶體Q11的電流而直接對電容器進行充電，或者採用其他的電流源，都是可以的。根據一個實施例，可以將電容器C11設置在控制電路之外，方便用戶調節充電電容的值。
本領域技術人員可知，開關電源電路的拓撲結構不限於具有功率因數校正功能的反激式轉換器，而可採用任何其他的交流/直流或直流/直流拓撲結構。開關電源電路可採用任何常見的控制方法來控制其中的電晶體，例如定頻 PWM控制、關斷時間控制、恒定導通時間控制等等。
圖9示出了根據實施例的用於開關電源的調光方法的流程圖。根據該實施例，開關電源包括電晶體。電晶體在所述控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件。
如圖9所示，根據該實施例的調光方法包括步驟：
在步驟901，接收調光信號和表示發光元件電流的信號。
在步驟902，基於調光信號和表示發光元件電流的信號而產生補償信號。
在步驟903，判斷補償信號是否小於預定閾值，在不小於的情況下繼續判斷，否則在步驟904，基於所述補償信號調節電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號。
在步驟905，基於經過調節後的最小關斷時間信號而輸出控制信號。
根據一個實施例，調節電晶體最小關斷時間的步驟包括：基於補償信號而對電容器進行充電；當電容器的電壓達到預定的閾值電壓時對電容器的電荷進行洩放；其中，在電容器的電壓達到預定的閾值電壓之前，輸出最小關斷時間信號。
根據另一個實施例，在補償信號小於預定閾值的情況下，最小關斷時間隨著所述補償信號的變大而減小，最小關斷時間隨著所述補償信號的變小而增大。
雖然上面詳細的描述了具體的實施例，但是不論先前描述的多詳細，本發明仍有許多其他實施方式。因此，本發明旨在包括所有落入本發明和所述申請專利範圍及主旨內的替代方案、改進方案和變化方案等。
110‧‧‧EMI濾波器
120‧‧‧橋式電路
150‧‧‧控制電路
151‧‧‧乘法器
130‧‧‧分壓電路
152‧‧‧觸發器
153‧‧‧比較器
156‧‧‧誤差放大器
157‧‧‧前沿消光電路
140‧‧‧分壓器
160‧‧‧過零檢測電路
158‧‧‧計時器
159‧‧‧最小關斷時間單元
161‧‧‧及閘
155‧‧‧或閘
154‧‧‧驅動器
210‧‧‧EMI濾波器
220‧‧‧橋式電路
250‧‧‧控制電路
256‧‧‧誤差放大器
251‧‧‧乘法器
230‧‧‧分壓電路
257‧‧‧前沿消光電路
253‧‧‧比較器
252‧‧‧觸發器
240‧‧‧分壓器
260‧‧‧過零檢測電路
258‧‧‧計時器
259‧‧‧最小關斷時間單元
261‧‧‧及閘
255‧‧‧或閘
263‧‧‧及閘
262‧‧‧叢發模式單元
254‧‧‧驅動器
310‧‧‧EMI濾波器
320‧‧‧橋式電路
350‧‧‧控制電路
356‧‧‧誤差放大器
330‧‧‧分壓電路
351‧‧‧乘法器
353‧‧‧比較器
357‧‧‧前沿消光電路
352‧‧‧觸發器
340‧‧‧分壓器
360‧‧‧過零檢測電路
358‧‧‧計時器
354‧‧‧驅動器
359‧‧‧最小關斷時間單元
355‧‧‧或閘
361‧‧‧及閘
701‧‧‧運算放大器
702‧‧‧運算放大器
703‧‧‧電流鏡電路
704‧‧‧觸發器
705‧‧‧比較器
Q1‧‧‧電晶體
Rs‧‧‧電阻器
D2‧‧‧二極體
C4‧‧‧電容器
R4‧‧‧電阻器
Q11‧‧‧三極體
C11‧‧‧電容器
Q12‧‧‧電晶體
D11‧‧‧齊納二極體
R12‧‧‧電阻器
圖1示出了根據一個實施例的開關電源電路的示意性方塊圖；圖2示出了根據另一個實施例的在叢發模式下的開關電源電路的示意性方塊圖；圖3示出了根據又一個實施例的開關電源電路的示意性方塊圖；圖4示出了描述根據又一個實施例的調光模式的示意圖；圖5A示出了在正常操作情況下圖1所示開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖；圖5B示出了在補償信號非常小的情況下圖1所示的開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖；圖6A示出了在正常操作情況下圖3所示開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖；圖6B示出了在補償信號非常小的情況下圖3所示的開關電源電路線上電壓的半個週期中的開關脈衝的示意圖； 圖7示出了根據一個實施例的開關電源電路中的最小關斷時間單元的示意性電路圖；圖8A示出了根據一個實施例的開關電源電路在正常操作情況下的信號波形圖；圖8B示出了根據一個實施例的開關電源電路在補償信號非常小的情況下的信號波形圖；圖9示出了根據一個實施例的調光方法的流程圖。
310‧‧‧EMI濾波器
320‧‧‧橋式電路
350‧‧‧控制電路
356‧‧‧誤差放大器
330‧‧‧分壓電路
351‧‧‧乘法器
353‧‧‧比較器
357‧‧‧前沿消光電路
352‧‧‧觸發器
340‧‧‧分壓器
360‧‧‧過零檢測電路
358‧‧‧計時器
354‧‧‧驅動器
359‧‧‧最小關斷時間單元
355‧‧‧或閘
361‧‧‧及閘
C1~C4‧‧‧電容器
R1~R6、Rs‧‧‧電阻器
D1、D2‧‧‧二極體
Q1‧‧‧電晶體

Claims (13)

  1. 一種用於開關電源的控制電路，該開關電源包括電晶體，該電晶體在該控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件，該控制電路包括：誤差放大器，接收調光信號和表示發光元件電流的信號，並輸出補償信號；最小關斷時間電路，接收該補償信號，在該補償信號小於預定閾值的情況下基於該補償信號而調節該電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號；以及邏輯電路，接收該經過調節後的最小關斷時間信號，輸出控制信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中，該最小關斷時間電路包括：充電電路，接收該補償信號，並基於該補償信號而對電容器進行充電；以及放電電路，當電容器的電壓達到預定的閾值電壓時對電容器的電荷進行洩放；其中，在該電容器的電壓達到預定的閾值電壓之前，該最小關斷時間電路輸出最小關斷時間信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的控制電路，其中，該充電電路包括：箝位電路，用以將該補償信號箝位在預定的電壓以下； 充電控制電路，基於箝位的補償信號而產生充電控制信號；以及電流鏡電路，基於該充電控制信號而對電容器進行充電。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的控制電路，其中，該充電控制電路包括第一運算放大器、三極體和電阻器，該運算放大器的同相輸入端接收箝位的補償信號，輸出端耦接三極體的基極，三極體的集極連接該第一運算放大器的反相輸入端並且透過該電阻器而接地。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的控制電路，其中，該箝位電路包括齊納二極體。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的控制電路，其中，該放電電路包括：第二運算放大器，其同相輸入端接收電容器的充電電壓，而其反相輸入端接收預定的閾值電壓；觸發器，其輸入端接收耦接該第二運算放大器的輸出端，根據第二運算放大器的輸出信號而產生最小關斷時間信號；以及洩放電路，當最小關斷時間信號為正邏輯時，對電容器進行放電。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的控制電路，其中，該洩放電路為電晶體。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的控制電路，還包括第三運算放大器，連接成跟隨器，以將補償信號傳輸到充電 電路。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中，該最小關斷時間電路在該補償信號小於預定閾值的情況下，隨著該補償信號的變大而將最小關斷時間減小，隨著該補償信號的變小而將最小關斷時間增大。
  10. 一種用於開關電源的調光方法，該開關電源包括電晶體，該電晶體在該控制電路輸出的控制信號的控制下導通和關斷從而將電能提供至發光元件，該方法包括：接收調光信號和表示發光元件電流的信號；基於調光信號和表示發光元件電流的信號而產生補償信號；在該補償信號小於預定閾值的情況下基於該補償信號而調節電晶體的最小關斷時間，並輸出經過調節後的最小關斷時間信號；以及基於該經過調節後的最小關斷時間信號而輸出控制信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的調光方法，其中，調節電晶體最小關斷時間的步驟包括：基於該補償信號而對電容器進行充電；以及當電容器的電壓達到預定的閾值電壓時對電容器的電荷進行洩放；其中，在該電容器的電壓達到預定的閾值電壓之前，輸出最小關斷時間信號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的調光方法，其中， 在該補償信號小於預定閾值的情況下，最小關斷時間隨著該補償信號的變大而減小，隨著該補償信號的變小而增大。
  13. 一種用於LED驅動的開關電源，包括如申請專利範圍第1~9項之任一項所述的控制電路。
TW101143263A 2011-11-25 2012-11-20 開關電源及其控制電路和調光方法 TWI492659B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110380411.4A CN102412727B (zh) 2011-11-25 2011-11-25 开关电源及其控制电路和调光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201334621A true TW201334621A (zh) 2013-08-16
TWI492659B TWI492659B (zh) 2015-07-11

Family

ID=45914634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101143263A TWI492659B (zh) 2011-11-25 2012-11-20 開關電源及其控制電路和調光方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9232606B2 (zh)
CN (1) CN102412727B (zh)
TW (1) TWI492659B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106132003A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 成都芯源系统有限公司 双通道led驱动器及其控制方法
TWI572252B (zh) * 2015-11-13 2017-02-21 台達電子工業股份有限公司 可調光式即時啓動安定器調光控制裝置

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295872B (zh) 2007-04-28 2010-04-14 昂宝电子（上海）有限公司 为功率转换器提供过电流和过功率保护的系统和方法
US9197132B2 (en) 2006-12-01 2015-11-24 Flextronics International Usa, Inc. Power converter with an adaptive controller and method of operating the same
US8742677B2 (en) 2010-01-11 2014-06-03 System General Corp. LED drive circuit with a programmable input for LED lighting
US9246391B2 (en) 2010-01-22 2016-01-26 Power Systems Technologies Ltd. Controller for providing a corrected signal to a sensed peak current through a circuit element of a power converter
CN102545567B (zh) 2010-12-08 2014-07-30 昂宝电子（上海）有限公司 为电源变换器提供过电流保护的系统和方法
US9553501B2 (en) 2010-12-08 2017-01-24 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. System and method providing over current protection based on duty cycle information for power converter
US9190898B2 (en) 2012-07-06 2015-11-17 Power Systems Technologies, Ltd Controller for a power converter and method of operating the same
ITMI20121231A1 (it) * 2012-07-16 2014-01-17 St Microelectronics Srl Metodo di controllo burst-mode per basso consumo in ingresso in convertitori risonanti e relativo dispositivo di controllo
US20140091720A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for Use with a Power Converter and Method of Operating the Same
KR101334042B1 (ko) * 2012-11-30 2013-11-28 주식회사 실리콘웍스 Ｌｅｄ 조명 장치 및 그의 전류 레귤레이터와 전류 레귤레이팅 방법
KR101422959B1 (ko) * 2012-12-21 2014-08-13 삼성전기주식회사 역률 보정 장치 및 전원 공급 장치
TWI556555B (zh) * 2013-02-07 2016-11-01 Variable flow control module with suppression of harmonic action
CN104106314B (zh) * 2013-02-13 2015-07-29 新电元工业株式会社 Led照明调光电路以及led照明调光方法
TWI532409B (zh) 2013-05-03 2016-05-01 隆達電子股份有限公司 照明裝置與其發光二極體調光電路
CN103327694B (zh) * 2013-06-26 2015-07-22 上海晶丰明源半导体有限公司 一种可控硅调光led驱动电路
CN103401424B (zh) 2013-07-19 2014-12-17 昂宝电子（上海）有限公司 用于调整电源变换系统的输出电流的系统和方法
US9166483B2 (en) * 2013-10-01 2015-10-20 General Electric Company Single stage AC-DC power converter with flyback PFC and improved THD
US9332601B2 (en) 2013-10-01 2016-05-03 General Electric Company Two-stage AC-DC power converter with selectable dual output current
US9510403B2 (en) 2013-10-01 2016-11-29 General Electric Company Two-stage LED driver with buck PFC and improved THD
US9301350B2 (en) 2013-10-01 2016-03-29 General Electric Company Two-stage LED driver with selectable dual output current
US9380655B2 (en) 2013-10-01 2016-06-28 General Electric Company Single-stage AC-DC power converter with flyback PFC and selectable dual output current
US9300206B2 (en) 2013-11-15 2016-03-29 Power Systems Technologies Ltd. Method for estimating power of a power converter
KR20150059019A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동 장치
US9449546B2 (en) 2013-12-23 2016-09-20 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. LED driver, LED driving method and controller for LED driver
KR102204392B1 (ko) * 2014-03-06 2021-01-18 삼성전자주식회사 Led 조명 구동장치, 조명장치 및 조명장치의 동작방법.
US9584005B2 (en) 2014-04-18 2017-02-28 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for regulating output currents of power conversion systems
CN108809100B (zh) 2014-04-18 2020-08-04 昂宝电子（上海）有限公司 用于调节电源变换系统的输出电流的系统和方法
US9313851B2 (en) * 2014-05-19 2016-04-12 Infineon Technologies Ag Standby power for LED drivers
US9491819B2 (en) * 2014-07-15 2016-11-08 Dialog Semiconductor Inc. Hysteretic power factor control method for single stage power converters
JP6502054B2 (ja) * 2014-10-17 2019-04-17 ローム株式会社 発光素子駆動装置、発光素子駆動回路、発光装置、車両
CN104660022B (zh) 2015-02-02 2017-06-13 昂宝电子（上海）有限公司 为电源变换器提供过流保护的系统和方法
US10270334B2 (en) 2015-05-15 2019-04-23 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for output current regulation in power conversion systems
CN106981985B (zh) 2015-05-15 2019-08-06 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源转换系统中的输出电流调节的系统和方法
CN107635323B (zh) * 2016-01-13 2019-10-08 上海新进芯微电子有限公司 Led驱动电路
TWI594663B (zh) * 2016-04-08 2017-08-01 東林科技股份有限公司 光源驅動器及包含此光源驅動器之照明裝置
KR102207025B1 (ko) * 2016-07-28 2021-01-22 루미레즈 엘엘씨 디밍 led 회로 증강 dc/dc 제어기 집적 회로
WO2018022181A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Lumileds Llc Dimming led circuit augmenting dc/dc controller integrated circuit
US10491127B2 (en) * 2016-09-16 2019-11-26 Rohm Co., Ltd. Power supply control unit and isolation type switching power supply device
CN107071958B (zh) * 2016-12-29 2019-02-26 深圳市拓革科技有限公司 一种可多模式操作的初级侧调整led驱动电路及控制方法
CN107172739A (zh) * 2017-05-15 2017-09-15 杰华特微电子（张家港）有限公司 Pwm调光电路和调光方法及led驱动电路
CN107482931A (zh) * 2017-08-23 2017-12-15 广路智能科技有限公司 一种小微型单极隔离式开关电源
CN107666248A (zh) * 2017-08-23 2018-02-06 广路智能科技有限公司 一种单极隔离式led开关电源
TWI669987B (zh) * 2018-05-11 2019-08-21 群光電能科技股份有限公司 光源切換系統及其控制光源發光之方法
CN108738201B (zh) * 2018-06-21 2024-04-30 上海晶丰明源半导体股份有限公司 控制电路、led驱动芯片、led驱动系统及led驱动方法
CN115669224A (zh) 2020-03-31 2023-01-31 路创技术有限责任公司 用于照明装置的功率转换器电路
CN112803735B (zh) * 2021-01-28 2022-05-27 苏州汇川联合动力系统有限公司 变换器的控制方法、装置及计算机可读存储介质
EP4199332A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-21 Tridonic GmbH & Co. KG Programmable blanking for asynchronous driver break

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6366070B1 (en) * 2001-07-12 2002-04-02 Analog Devices, Inc. Switching voltage regulator with dual modulation control scheme
CN101616521B (zh) * 2008-06-23 2012-11-21 台达电子工业股份有限公司 可调光的发光二极管驱动电路
US8242704B2 (en) * 2008-09-09 2012-08-14 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing power to solid state lighting
JP5277952B2 (ja) * 2008-12-25 2013-08-28 富士電機株式会社 スイッチング電源回路
CN101645655B (zh) * 2009-06-16 2013-07-10 成都芯源系统有限公司 一种准谐振控制的开关稳压电路及方法
US8947010B2 (en) * 2009-10-14 2015-02-03 Nationl Semiconductor Corporation Dimmer decoder with low duty cycle handling for use with LED drivers
TWI491312B (zh) * 2009-10-16 2015-07-01 Green Solution Tech Co Ltd 負載驅動電路及多負載迴授電路
US8102683B2 (en) * 2010-02-09 2012-01-24 Power Integrations, Inc. Phase angle measurement of a dimming circuit for a switching power supply
CN102065601B (zh) 2010-03-23 2014-03-12 成都芯源系统有限公司 驱动多串发光二极管的装置、方法及其液晶显示设备
CN101835314B (zh) * 2010-05-19 2013-12-04 成都芯源系统有限公司 一种具有调光功能的led驱动电路及灯具
CN101916547B (zh) 2010-07-14 2012-10-17 成都芯源系统有限公司 驱动多个发光元件的驱动器以及显示设备
US8269423B2 (en) 2010-09-10 2012-09-18 Monolithic Power Systems, Inc. LED drivers with adaptive hysteretic control circuits and associated methods of operation
CN102098853B (zh) 2011-01-30 2015-04-15 成都芯源系统有限公司 发光元件驱动系统、驱动控制电路及驱动方法
CN202334314U (zh) * 2011-11-25 2012-07-11 成都芯源系统有限公司 用于led驱动的开关电源及其控制电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI572252B (zh) * 2015-11-13 2017-02-21 台達電子工業股份有限公司 可調光式即時啓動安定器調光控制裝置
US9648690B1 (en) 2015-11-13 2017-05-09 Delta Electronics, Inc. Dimmable instant-start ballast
CN106132003A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 成都芯源系统有限公司 双通道led驱动器及其控制方法
CN106132003B (zh) * 2016-06-30 2017-12-26 成都芯源系统有限公司 双通道led驱动器及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102412727B (zh) 2014-02-19
US20130134894A1 (en) 2013-05-30
TWI492659B (zh) 2015-07-11
US9232606B2 (en) 2016-01-05
CN102412727A (zh) 2012-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI492659B (zh) 開關電源及其控制電路和調光方法
TWI523569B (zh) Adjustable LED driver circuit and drive method
US8716949B2 (en) Lighting device for solid-state light source and illumination apparatus using same
TWI556686B (zh) 光源調光控制器、控制方法及其電子系統
TWI436689B (zh) 發光裝置及其控制方法
TWI508613B (zh) High efficiency LED driver circuit and its driving method
EP2603058B1 (en) Lighting apparatus and illuminating fixture with the same
US8872437B2 (en) Lighting apparatus and illuminating fixture with the same
TWI581657B (zh) 控制發光二極體光源的調光控制器及其驅動電路
US20140361701A1 (en) Secondary side phase-cut dimming angle detection
US20130249437A1 (en) Adaptive filter for led dimmer
US9585209B2 (en) Lighting apparatus and illuminating fixture with the same
US9232581B2 (en) Output current compensation for jitter in input voltage for dimmable LED lamps
JP2012164633A (ja) Ｌｅｄ駆動装置及びｌｅｄ照明装置
TWI653907B (zh) 光源驅動電路及亮度和色溫控制器
TWI580303B (zh) 具有調光偵測的發光二極體驅動器系統
EP2903396A1 (en) Secondary side phase-cut dimming angle detection
EP2603057A2 (en) Lighting apparatus and illuminating fixture with the same
US20110163684A1 (en) Driving circuit of light emitting diode and lighting apparatus using the same
EP3675603A1 (en) Driving circuit and driving method for driving light emitting diode load
CN106714411B (zh) 开关调光电路
US11172551B2 (en) Solid-state lighting with a driver controllable by a power-line dimmer
US10757770B2 (en) Light source driving circuits and light source module
TWI477189B (zh) 發光二極體調光裝置
TWI459854B (zh) A white LED (WLED) drive circuit and driving method for three - terminal controllable silicon dimmer