TWI633807B

TWI633807B - 一種開關電源系統及其控制電路和控制方法

Info

Publication number: TWI633807B
Application number: TW104134536A
Authority: TW
Inventors: 鄺乃興
Original assignee: 茂力科技股份有限公司
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2018-08-21
Also published as: US20160190941A1; CN104578799A; CN104578799B; TW201625072A

Abstract

本發明揭露了一種開關電源系統及其控制電路和控制方法。其中開關電源系統包括：整流電路，對交流輸入電壓進行整流並提供開關電路的輸入電壓；開關電路，包含功率開關，開關電路在功率開關的開關動作下在開關電路的輸出端提供輸出電流用於為負載供電；以及控制電路，包括積分電路，其中積分電路接收表徵輸出電流的輸出電流信號並對其進行積分獲得電荷信號，控制電路基於電荷信號和電荷參考信號產生開關控制信號用於控制功率開關，控制電路進一步通過控制電荷信號控制輸出電流的穩定。該開關電源系統及其控制電路和控制方法能有效消除LED中的閃爍現象，且具有功耗低、電路簡單，控制可靠等優點。

Description

一種開關電源系統及其控制電路和控制方法

本發明涉及電路，具體但不限於涉及用於消除LED燈源閃爍的開關電源系統及其控制電路和控制方法。

三端雙向可控矽（TRIAC）元件被廣泛用於對發光二極體（LED）照明系統進行調光。TRIAC元件接收交流電源，並通過控制TRIAC元件的導通角來截斷部分交流電壓，從而達到調節輸入能量從而達到調光目的。然而由於交流電源的擾動，影響TRIAC元件的導通角截斷時機，因此其輸出的能量在不同的交流週期不穩定，極易造成LED的閃爍。為避免此一情形發生，現有的一種方法為在TRIAC元件後加上電阻可調的洩流器(Breeder)電路用於穩定TRIAC元件的輸出，但這種方法功耗損失大，電能效率低，同時也增加了系統散熱的要求。另一種方法是採用多級電壓變換器，如在反激式變換器前增加升壓轉換電路，但這種方法增加了很多的元件，大大增加了體積和製造成本。

另外，在其它一些不採用TRIAC調光電路或不採用調光電路的場合，也同樣存在對電源輸出穩定的要求。

為了解決至少一個或多個上述提出的問題，本發明提出了一種開關電源系統及其控制電路和控制方法。

根據本發明的一個方面，一種用於控制開關電路的控制電路包括：積分電路，接收表徵開關電路輸出電流的輸出電流信號，積分電路對輸出電流信號進行積分並提供電荷信號；電荷控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中電荷控制電路的第一輸入端接收電荷信號，電荷控制電路的第二輸入端耦接電荷參考信號；以及開關控制電路，具有輸入端和輸出端，其中開關控制電路的輸入端耦接電荷控制電路的輸出端，開關控制電路基於電荷信號和電荷參考信號在開關控制電路的輸出端提供開關控制信號用於控制開關電路的功率開關。在一個實施例中，電荷控制電路包括：增益控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中增益控制電路的第一輸入端接收電荷信號，增益控制電路的第二輸入端接收電荷參考信號，增益控制電路基於電荷信號和電荷參考信號在輸出端提供增益調製信號；以及乘法電路，具有輸入端、控制端和輸出端，其中乘法電路的輸入端耦接開關電路的輸入端，乘法電路的控制端耦接增益控制電路的輸出端，乘法電路的輸出端耦接開關控制電路的輸入端，乘法電路根據增益調製信號調製輸入電壓的增益，並在乘法電路的輸出端提供經增益調製的輸入電壓信號。在一個實施例中，控制電路進一步包括電流回饋電路，電流回饋電路檢測開關電路的輸入電流並提供輸入電流信號，控制電路控制輸入電流信號跟隨經增益調製的輸入電壓信號。在一個實施例中，電荷控制電路包括：電荷參考信號發生電路，產生電荷參考信號；電荷比較電路，接收電荷信號和電荷參考信號，電荷比較電路將電荷信號和電荷參考信號進行比較並產生電荷比較信號；增益調製電路，其輸入端接收電荷比較信號，其輸出端提供增益調製信號；乘法電路，具有輸入端、控制端和輸出端，其中乘法電路的輸入端耦接開關電路的輸入端，乘法電路的控制端耦接增益調製電路的輸出端，乘法電路控制輸入電壓的增益並在乘法電路的輸出端提供電流參考信號；第一鎖存電路，具有置位元輸入端、復位輸入端和輸出端，其中第一鎖存電路的置位元輸入端接收輸入電壓檢測信號，第一鎖存電路的重定輸入端耦接電荷比較電路的輸出端用於接收電荷比較信號；以及及閘，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中及閘的第一輸入端耦接開關控制電路的輸出端，及閘的第二輸入端耦接第一鎖存電路的輸出端，及閘的輸出端耦接功率開關的控制端；當電荷信號高於電荷參考信號時，第一鎖存電路被重定，功率開關被關斷，當輸入電壓檢測信號表徵新的輸入週期到來時，第一鎖存電路被置位元，功率開關受開關控制電路的輸出控制。在一個實施例中，開關控制電路包括：電流比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中電流比較電路的第一輸入端接收電流參考信號，電流比較電路的第二輸入端接收輸入電流信號，電流比較電路將輸入電流信號與電流參考信號進行比較並在輸出端提供電流比較信號；以及第二鎖存電路，具有置位元輸入端、復位輸入端和輸出端，其中置位輸入端接收置位元信號，重定輸入端耦接電流比較電路的輸出端，其中當置位元信號由無效狀態變為有效狀態時，功率開關導通，當輸入電流信號上升至電流參考信號時，功率開關關斷。在一個實施例中，增益調製信號包括增益上升信號和增益下降信號，其中：當電荷信號高於電荷參考信號時或輸入電壓降為零值時，增益下降信號從無效狀態切換為有效狀態，當調光電路導通時，增益下降信號從有效狀態切換為無效狀態；當輸入電壓下降至參考電壓時，增益上升信號從無效狀態切換為有效狀態，當調光電路導通時，增益上升信號從有效狀態切換為無效狀態；當增益上升信號為有效狀態、增益下降信號為無效狀態時，增益增高；當增益上升信號為無效狀態、增益下降信號為有效狀態時，增益降低；當增益上升信號和增益下降信號均為有效狀態或無效狀態時，增益不變。在一個實施例中，電荷參考信號發生電路包括：低通濾波器，具有輸入端和輸出端，其中低通濾波器的輸入端接收輸入電壓，低通濾波器對輸入電壓進行低通濾波以獲得輸入電壓在一時間段內的平均值；以及鉗制電路，具有輸入端和輸出端，其中鉗制電路的輸入端耦接低通濾波器的輸出端，鉗制電路的輸出端提供電荷參考信號，鉗制電路的輸出端在每個時間段的終點更新輸出濾波值。在一個實施例中，控制電路進一步包括信號轉換電路，信號轉換電路的輸入端接收輸入電流信號，信號轉換電路的輸出端耦接積分電路的輸入端，信號轉換電路基於輸入電流信號產生表徵輸出電流的輸出電流信號。

根據本發明的另一個方面，一種開關電源系統包括：整流電路，具有輸入端和輸出端，其中整流電路的輸入端接收交流輸入電壓，整流電路對交流輸入電壓進行整流並在整流電路的輸出端提供輸入電壓；開關電路，具有輸入端和輸出端，其中開關電路的輸入端耦接整流電路的輸出端，開關電路包含功率開關，開關電路在功率開關的開關動作下在開關電路的輸出端提供輸出電流用於為負載供電；以及如上所述的控制電路。

根據本發明的又一個方面，一種開關電源系統包括：整流電路，具有輸入端和輸出端，其中整流電路的輸入端接收交流輸入電壓，整流電路對交流輸入電壓進行整流並在整流電路的輸出端提供輸入電壓；開關電路，具有輸入端和輸出端，其中開關電路的輸入端耦接整流電路的輸出端，開關電路包含功率開關，開關電路在功率開關的開關動作下在開關電路的輸出端提供輸出電流用於為負載供電；以及控制電路，包括積分電路，其中積分電路接收表徵輸出電流的輸出電流信號並對其進行積分以獲得電荷信號，控制電路基於電荷信號和電荷參考信號產生開關控制信號用於控制功率開關，控制電路進一步通過控制電荷信號控制輸出電流的穩定。在一個實施例中，控制電路進一步包括：增益控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中增益控制電路的第一輸入端接收電荷信號，增益控制電路的第二輸入端耦接電荷參考信號，增益控制電路基於電荷信號和電荷參考信號在輸出端提供增益調製信號；乘法電路，具有輸入端、控制端和輸出端，其中乘法電路的輸入端耦接開關電路的輸入端，乘法電路的控制端耦接增益控制電路的輸出端，乘法電路根據增益調製信號控制輸入電壓的增益，並在乘法電路的輸出端提供經增益調製的輸入電壓信號；以及開關控制電路，開關控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中開關控制電路的第一輸入端耦接乘法電路的輸出端，開關控制電路的第二輸入端接收表徵開關電路輸入電流的輸入電流信號，開關控制電路基於經增益調製的輸入電壓信號和輸入電流信號產生開關控制信號用於控制功率開關，當輸入電流信號大於經調製的輸入電壓信號時，開關控制電路關斷功率開關。在一個實施例中，開關電路包括反激式電壓變換電路。在一個實施例中，開關電源系統，進一步包括TRIAC調光元件，耦接於交流輸入電壓和整流電路之間。在一個實施例中，負載包括LED元件。在一個實施例中，控制電路進一步包括：電流回饋電路，檢測開關電路的輸入電流以獲得輸入電流信號；電荷比較電路，將電荷信號和電荷參考信號進行比較並產生電荷比較信號；增益調製電路，其輸入端接收電荷比較信號，其輸出端提供增益調製信號；乘法電路，具有輸入端、控制端和輸出端，其中乘法電路的輸入端耦接開關電路的輸入端，乘法電路的控制端耦接增益調製電路的輸出端，乘法電路控制輸入電壓的增益並在乘法電路的輸出端提供電流參考信號；電流比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中電流比較電路的第一輸入端接收電流參考信號，電流比較電路的第二輸入端接收輸入電流信號，電流比較電路將輸入電流信號與電流參考信號進行比較並在輸出端提供電流比較信號；第二鎖存電路，具有置位元輸入端、復位輸入端和輸出端，其中置位輸入端接收置位元信號，重定輸入端耦接電流比較電路的輸出端，第二鎖存電路的輸出端耦接功率開關，其中當置位元信號由無效狀態變為有效狀態時，功率開關導通，當輸入電流信號上升至電流參考信號時，功率開關關斷。在一個實施例中，增益調製信號包括增益上升信號和增益下降信號：當電荷信號高於電荷參考信號時或輸入電壓降為零值時，增益下降信號從無效狀態切換為有效狀態，當調光電路導通時，增益下降信號從有效狀態切換為無效狀態；當輸入電壓下降至參考電壓時，增益上升信號從無效狀態切換為有效狀態，當調光電路導通時，增益上升信號從有效狀態切換為無效狀態；當增益上升信號為有效狀態、增益下降信號為無效狀態時，增益增高；當增益上升信號為無效狀態、增益下降信號為有效狀態時，增益降低；當增益上升信號和增益下降信號均為有效狀態或無效狀態時，增益不變。在一個實施例中，控制電路進一步包括：第一鎖存電路，具有置位元輸入端、復位輸入端和輸出端，其中第一鎖存電路的置位元輸入端接收輸入電壓檢測信號，第一鎖存電路的重定輸入端耦接電荷比較電路的輸出端用於接收電荷比較信號；以及及閘，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中及閘的第一輸入端耦接第二鎖存電路的輸出端，及閘的第二輸入端耦接第一鎖存電路的輸出端，及閘的輸出端耦接功率開關的控制端；當電荷信號高於電荷參考信號時，第一鎖存電路被重定，功率開關被關斷，當新的輸入週期到來時，第一鎖存電路被置位元，功率開關受第二鎖存電路的輸出端控制。在一個實施例中，控制電路進一步包括信號轉換電路，信號轉換電路的輸入端接收輸入電流回饋信號，信號轉換電路的輸出端耦接積分電路的輸入端，信號轉換電路基於輸入電流回饋信號產生表徵輸出電流的輸出電流信號。在一個實施例中，控制電路進一步包括電荷參考信號發生電路用於產生電荷參考信號，電荷參考信號發生電路包括：低通濾波器，具有輸入端和輸出端，其中低通濾波器的輸入端接收輸入電壓，低通濾波器對輸入電壓進行低通濾波以獲得輸入電壓在一時間段內的平均值；以及鉗制電路，具有輸入端和輸出端，其中鉗制電路的輸入端耦接低通濾波器的輸出端，鉗制電路的輸出端提供電荷參考信號，鉗制電路的輸出端在每個時間段的終點更新輸出濾波值。在一個實施例中，開關電源系統，進一步包括檢測電路，用於檢測輸入電壓的狀態，當輸入電壓跳變時，輸出高電平的脈衝用於表徵新的輸入週期的到來，其中電荷信號為一輸入週期中的輸出電流信號對時間的積分。

根據本發明的再一個方面，一種消除LED閃爍的開關電源控制方法包括：將表徵開關電源輸出電流的輸出電流信號沿時間進行積分獲得電荷信號；基於電荷信號和電荷參考信號控制輸入電壓的增益獲得經增益調製的輸入電壓信號；基於經調製的輸入電壓信號控制開關電源的功率開關；當電荷信號大於電荷參考信號時關斷功率開關並降低輸入電壓的增益，當電荷信號低於電荷參考信號時升高輸入電壓的增益。在一個實施例中，上述方法進一步包括：檢測開關電源的輸入電流獲得輸入電流信號；基於輸入電流信號計算輸出電流信號。在一個實施例中，上述方法進一步包括將經增益調製的輸入電壓信號與輸入電流信號進行比較，當輸入電流信號大於經增益調製的輸入電壓信號時，關斷功率開關；當輸入電流為零或新的輸入週期到來時導通功率開關。

根據本發明的開關電源系統及其控制電路和控制方法，能有效地消除LED燈光的閃爍問題，且具有功耗低、電路簡單，控制可靠等優點。

下面參照附圖詳細描述本發明的實施例。本領域的技術人員應當理解，圖中的一些細節，如尺寸、形狀、角度以及其他特徵僅僅是示意本技術的某一特定實施例。沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。本領域技術人員還應理解，儘管本發明中的詳細描述與特定實施例相結合，但本發明仍有許多其他實施方式，在實際執行時可能有些變化，但仍然包含在本發明主旨範圍內，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例、改進例和變化例等。

說明書和申請專利範圍中的“耦接”包括直接連接和通過中間體的間接連接。其中間接連接可包括通過導體的連接，該導體具有一定的電阻阻值，也可有一定的寄生電容值或電感值。間接連接還可包括通過其他中間體的連接，如二極體、開關管，或包括導體與其它中間體的組合連接。

第1圖示出了交流輸入電壓Vac和經整流或整流調光後的輸入電壓Vin波形。開關電源系統將交流輸入電壓Vac如市政電源電壓轉換為經整流的輸入電壓Vin。若該輸入電壓Vin不經調光，則輸入電壓Vin如波形A所示。若對交流電壓進行調光整流，如採用TRIAC元件對交流電壓Vac進行斬波以控制某相位段的波形通過，則經調光整流後的輸入電壓Vin如波形B所示。其中經整流後的輸入電壓Vin的週期稱為輸入週期To，即交流輸入電壓Vac的半波週期。本發明的多個實施例通過控制開關電源的每個輸入週期To中的輸出電流的電荷量來為實現開關電源的輸出電流穩定。

第2圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統200。該開關電源系統200包括整流電路21、開關電路22，負載23和控制電路20。整流電路21將一交流輸入電壓Vac整流形成輸入電壓Vin，如第1圖所示的波形A。整流電路21可採用如圖所示的整流橋，也可採用其它形式的整流電路。開關電路22基於輸入電壓Vin為負載23提供經控制的輸出電流Io。在一個實施例中，開關電路22採用降壓變換器。在其它一些實施例中，開關電路也可為升壓變換器，隔離式電壓變換器或非隔離式電壓變換器。在所示的實施例中，負載23為LED元件。在另一些實施例中，負載23可為其它形式，可為其它類型的照明元件，也可為非照明元件。對LED來說，為了使其提供穩定的光源，需要開關電路提供穩定的輸出電流。控制電路20接收表徵開關電路輸出電流Io的輸出電流信號Ic，並基於該電流信號Ic產生開關控制信號CTRL用於控制開關電路22，從而為負載提供所需的能量。在一個實施例中，電流信號Ic通過直接檢測輸出電流Io獲得。在另一個實施例中，電流信號Ic通過檢測開關電源系統200其它部位的電流後再經過計算換算為輸出電流後獲得。控制電路20基於電流信號Ic計算每個輸入週期輸出電流的電荷量，並通過控制輸出電流控制每個輸入週期的輸出電流的電荷量在一預定水平上。具體地，控制電路20包括積分電路24、電荷控制電路25和開關控制電路26。積分電路24接收表徵流過負載23的輸出電流的輸出電流信號Ic，並對輸出電流信號Ic進行積分。積分電路24輸出的積分信號即為反映輸出電流電荷量的電荷信號CHG。積分電路24可採用任何現有的對信號依時間進行積分的電路。電荷控制電路25接收電荷信號CHG和電荷參考信號CREF，將電荷信號CHG與電荷參考信號CREF進行比較。開關控制電路26基於電荷信號CHG與電荷參考信號CREF的比較結果，調節開關控制信號CTRL。在一個實施例中，電荷控制電路25的比較結果為邏輯信號。在另一個實施例中，比較結果為誤差放大信號。開關控制信號CTRL控制開關電路22中的功率開關的導通和關斷，從而控制開關電路22的輸出電流。通過控制每個輸入週期中的輸出電流的電荷跟隨電荷參考信號CREF，使得輸出電荷保持穩定以控制輸出電流穩定，從而消除LED負載23光源的閃爍現象。

第3圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統300的示意圖。開關電源系統300基於輸出電荷與電荷參考信號CREF的比較結果控制輸入電壓Vin的增益，並基於經增益調製的輸入電壓信號REF控制開關電路22中功率開關，從而控制輸出電荷，進而控制輸出電流的穩定。開關電源系統300包含TRIAC元件調光電路31，整流電路21、開關電路22、負載23和控制電路30。

調光電路31具有輸入端和輸出端，其中調光電路31的輸入端耦接交流電源Vac，輸出端提供調光後的電壓信號Vtr。調光電路31用於將交流電源Vac進行相位斬波獲得經斬波後的交流信號Vtr。第4圖示出了根據本發明一實施例的經調光後的信號Vtr和經整流後獲得的信號Vin波形示意圖。如第4圖所示的TRIAC元件採用前沿調光。在另一個實施例中，TRIAC元件也可採用後沿調光。整流電路21具有輸入端和輸出端，其中整流電路21的輸入端耦接調光電路31的輸出端，用於接收經斬波後的交流信號Vtr，整流電路21的輸出端提供開關電路22的輸入電壓Vin。斬波後的輸入電壓Vtr經整流電路21整流獲得輸入電壓Vin。開關電路22具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接整流電路21的輸出端，用於接收輸入電壓Vin，並基於輸入電壓Vin在輸出端提供輸出電流Io，用於為負載23供電。在第3圖所示的實施中，控制電路30接收表徵輸出電流Io的輸出電流信號Ic，並將輸出電流信號Ic按每個輸入週期進行積分，獲得電荷信號CHG。

控制電路30包括積分電路24、增益控制電路32、乘法電路33和開關控制電路26。其中增益控制電路32和乘法電路33可稱為電荷控制電路。積分電路24耦接開關電路22用於接收表徵輸出電流Io的輸出電流信號Ic。積分電路24在一個輸入週期To內對輸出電流信號Ic進行積分用於獲得電荷信號CHG。增益控制電路32具有第一輸入端和第二輸入端。其中增益控制電路32的第一輸入端耦接積分電路24用於接收電荷信號CHG，增益控制電路32的第二輸入端接收電荷參考信號CREF，增益控制電路32基於電荷信號CHG和電荷參考信號CREF產生增益調製信號Gct，增益控制電路32的輸出端耦接乘法電路33的控制端。乘法電路33具有輸入端，控制端和輸出端，其中乘法電路33的輸入端耦接開關電路22的輸入端用於接收表徵輸入電壓Vin的輸入電壓信號，乘法電路33的控制端耦接增益控制電路32的輸出端，乘法電路33的輸出端提供電流參考信號REF。增益控制電路32基於積分信號CHG和電荷參考信號CREF的差值控制輸入電壓Vin的增益，並獲得經增益調製後的輸入電壓信號作為電流參考信號REF。開關控制電路26接收電流參考信號REF和其他回饋信號如輸出電流信號Ic或輸入電流信號，並基於電流參考信號REF和其它回饋信號輸出開關控制信號CTRL控制開關電路22。在一個實施例中，開關電源系統300採用功率因素校正（PFC）控制，使得輸入電流Iin跟隨經增益調製後的輸入電壓Vin的波形，其中輸入電流Iin可根據開關電路22的輸出電流Io與輸入電流Iin的關係從輸出電流信號Ic經過計算獲得。在另一個實施例中，開關控制電路26直接接收輸入電流信號並基於經增益調製的輸入電壓信號REF和輸入電流信號控制開關電路，使得輸入電流Iin跟隨經調製後的輸入電壓。在又一個實施例中，電流信號Ic為檢測輸入電流Iin的信號，輸入電流信號Ic經過計算變換後得到表徵輸出電流的信號並對計算後的信號進行積分用於獲得電荷信號CHG。開關電源系統300的控制電路30基於電荷信號CHG與電荷參考信號CREF的比較結果控制輸入電壓Vin的增益。通過上述控制，輸入電流跟隨電流參考信號REF，輸出電荷跟隨電荷參考信號CREF。這樣，每個輸入週期的輸出電荷被控制在一定水平，LED負載提供的光源中的閃爍現象被消除或降低。

第5圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統500的具體電路示意圖。開關電源系統500採用PFC控制。開關電源系統500包括調光電路31、整流電路21，開關電路和控制電路50。在第5圖所示的實施例中，開關電路包括反激式電壓變換電路，其包括功率開關K、變壓電路T、副邊整流二極體D和輸出電容C。控制電路50採集反激式電壓變換電路原邊的輸入電流Iin，並基於PFC控制使得輸入電流Iin的峰值跟隨輸入電壓Vin。同時信號轉換電路51將輸入電流Iin信號轉換成表徵輸出電流Io的輸出電流信號Ic，並控制輸出電流Io在每個輸入週期內的電荷穩定。

控制電路50包括電流回饋電路、信號轉換電路51、積分電路24、電荷參考信號發生電路52、電荷比較電路53、增益調製電路54、第一鎖存電路59、乘法電路33、及閘57和開關控制電路。其中開關控制電路包括電流比較電路55和第二鎖存電路56。控制電路50進一步包括檢測電路58，檢測輸入電壓Vin的狀態。在一個實施例中，當輸入電壓Vin跳變時，如輸入電壓Vin由零值跳變為較高電壓時，檢測電路58輸出高電平的脈衝用於表徵新的輸入週期的到來，其中電荷信號CHG為一輸入週期中的輸出電流信號對時間的積分。在圖示的實施例中，TRIAC元件調光採用前沿調光，狀態檢測信號Det在輸入電壓Vin由零值跳變為較高電壓時輸出高電平脈衝，其中一個輸入週期為狀態檢測信號Det的兩個脈衝上升沿之間的時間長。在另一個實施例中，TRIAC元件採用後沿調光，則一個輸入週期為輸入電壓由高電位切換為零值時的狀態檢測信號兩個脈衝上升沿之間的時間長。電流回饋電路包括電阻R和前沿消隱電路LEB，用於採樣流過功率開關K的電流，即輸入電流Iin，並提供輸入電流信號Ii。信號轉換電路51的輸入端耦接電流回饋電路用於接收輸入電流信號Ii。信號轉換電路51基於輸入電流Iin計算得到輸出電流Io，並在信號轉換電路51的輸出端提供輸出電流信號Ic。

在另一個實施例中，輸出電流信號Ic通過採樣副邊輸出電流獲得。積分電路24的輸入端耦接信號轉換電路51的輸出端用於接收輸出電流信號Ic，對輸出電流信號Ic在一個輸入週期內沿時間進行積分，並在積分電路24的輸出端提供電荷信號CHG。電荷參考信號發生電路52產生電荷參考信號CREF。在一個實施例中，電荷參考信號發生電路52基於輸入電壓Vin在多個週期中的平均值產生電荷參考信號CREF。

第6圖示出了根據本發明一實施例的電荷參考信號發生電路52的示意圖。電荷參考信號發生電路52包括低通濾波器61和鉗制電路62。其中低通濾波器61的輸入端接收輸入電壓Vin，低通濾波器61對輸入電壓進行低通濾波，以獲得輸入電壓Vin在一時間段內的平均值。在一個實施例中，該時間段為n個輸入週期，其中n為大於2的正整數。低通濾波器61的輸出端耦接鉗制電路62。鉗制電路62在每個時間段的終點更新輸出濾波電路61的濾波值。低通濾波器61可採用任意的具有低通濾波功能的電路。鉗制電路62可為任意的具有保持-輸出功能的電路。

繼續第5圖的說明。電荷比較電路53具有同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，其中電荷比較電路53的同相輸入端耦接積分電路24的輸出端用於接收積分信號CHG，電荷比較電路53的反相輸入端耦接電荷參考信號發生電路52的輸出端用於接收電荷參考信號CREF。電荷比較電路53將積分信號CHG與電荷參考信號CREF進行比較，輸出電荷比較信號Ccmp。在另一個實施例中，同相輸入端和反相輸入端的信號可以對換。增益調製電路54的輸入端耦接電荷比較電路53的輸出端，其輸出端耦接乘法電路33的控制端，增益調製電路54基於電荷比較信號Ccmp產生增益調製信號Ginc，Gdec對輸入電壓Vin的增益進行調製，並在乘法電路33的輸出端提供經調製後的輸入電壓信號，作為輸入電流Iin的電流參考信號REF。在一個實施例中，增益調製電路54輸出增益上升信號Ginc和增益下降信號Gdec兩個邏輯信號，當增益上升信號Ginc為有效狀態、增益下降信號Gdec為無效狀態時，增益增高；當增益上升信號Ginc為無效狀態、增益下降信號Gdec為有效狀態時，增益降低；當增益上升信號Ginc和增益下降信號Gdec均為有效狀態或無效狀態時，增益不變。電荷比較信號Ccmp進一步輸送至第一鎖存電路59用於在電荷信號CHG高於電荷參考信號CREF時控制關斷功率開關K。第一鎖存電路59具有重定輸入端R、置位輸入端S和輸出端Q，其中復位輸入端R耦接電荷比較電路53的輸出端，置位輸入端S耦接檢測電路58的輸出端用於接收狀態檢測信號Det。第一鎖存電路59的輸出端Q耦接及閘57的第一輸入端。當電荷信號CHG大於電荷參考信號CREF時，電荷比較信號Ccmp為有效的高電平信號，將第一鎖存電路59重定，第一鎖存電路59的輸出端Q輸出低電平的信號，同時及閘57輸出低電平信號將功率開關K關斷。當下一個輸入週期到來時，狀態檢測信號Det出現高電平脈衝，第一鎖存電路59置位元，其輸出端Q為高電平，與門電路57的輸出信號受開關控制電路控制。在一個實施例中，開關電源系統500在及閘57和功率開關K之間進一步包括驅動電路，用於將邏輯信號放大為合適的電壓用於驅動功率開關K。其中電荷參考信號發生電路52、電荷比較電路53、增益調製電路54、乘法電路33、第一鎖存電路59和及閘57可合併稱為電荷控制電路，電荷比較電路53和增益調製電路54可合併稱為增益控制電路。

在另一個實施例中，增益控制電路進一步包括誤差放大電路，用於將電荷信號CHG和電荷參考信號CREF的差值放大獲得誤差信號，並基於該誤差信號控制輸入電壓Vin的增益。

當電荷信號CHG高於電荷參考信號CREF時，電荷比較信號Ccmp為邏輯高電平信號，增益調製電路54降低輸入電壓Vin的增益，用於降低電流參考信號REF；當電荷信號CHG在一個輸入週期都低於電荷參考信號CREF時，電荷比較信號Ccmp為邏輯低電平信號，增益調製電路54升高輸入電壓Vin的增益，用於升高電流參考信號REF。

電流比較電路55具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端。其中同相輸入端耦接電流回饋電路用於接收輸入電流信號Ii，反相輸入端耦接乘法電路33用於接收電流參考信號REF，電流比較電路55比較輸入電流信號Ii和電流參考信號REF，並提供電流比較信號Icmp。電流比較電路55的輸出端用於控制反激式電壓變換電路的功率開關K。第二鎖存電路56具有置位元輸入端S、復位輸入端R和輸出端Q，其中置位輸入端S接收置位元信號ON，重定輸入端耦接電流比較電路55的輸出端，輸出端Q通過驅動電路耦接至功率開關K的控制端。當置位元信號ON為有效狀態時，如高電平電位時，第二鎖存電路56的輸出端Q提供高電平的信號用於導通功率開關K。置位元信號ON為狀態檢測信號Det和輸入電流Iin的零電流檢測信號ZCD的“或”信號，即當輸入電流Iin降為零或新的輸入週期到來時，置位元信號ON為有效狀態用於置位元第二鎖存電路56。在另一個實施例中，置位元信號ON基於不同於零電流檢測信號的其它類型的信號產生。當輸入電流信號Ii上升至電流參考信號REF時，比較電路55輸出有效的高電平信號，第二鎖存電路56被重定輸出低電平信號，功率開關K被關斷。也即比較電路55將輸入電流信號Ii與經增益調製後的輸入電壓信號即電流參考信號REF進行比較，使得當輸入電流信號Ii的峰值到達電流參考信號REF時關斷功率開關K，從而控制輸入電流信號Ii的峰值跟隨經增益調製後的輸入電壓信號REF。輸出電流信號Ic經積分電路24積分，獲得一輸入週期中的電荷信號CHG。該電荷信號CHG與電荷參考信號CREF相比較，並基於比較結果Ccmp控制輸入電壓Vin的增益，將輸出電流Io的週期電荷控制在電荷參考信號CREF水平，從而獲得穩定的輸出電流，消除輸出電流中的閃爍現象。

第7圖示出了根據本發明一實施例的信號波形示意圖。這些信號包括第5圖電路圖中所示的輸入信號Vin，輸入電流信號Iin，電流參考信號REF，電荷參考信號CREF，電荷信號CHG和電荷比較信號Ccmp，以及增益調製電路54中的增益下降信號Gdec、增益上升信號Ginc以及輸入電壓Vin的增益調製係數Gain。下面將聯繫這些信號闡述根據一實施例的第5圖中控制電路50的工作方式。

在時間t0，調光電路開始導通，輸入電壓Vin由零電位上升為高值，狀態檢測信號Det出現高電平脈衝，一個輸入週期開始。此時置位元信號ON出現有效狀態，鎖存電路56被置位元，開關控制信號CTRL切換為高電平，功率開關K導通，輸入電流Iin開始上升。輸入電流Iin的上升導致輸出電流的上升，輸出電流的電荷信號CHG開始上升。當輸入電流Iin上升到電流參考信號REF時，開關控制信號CTRL切換為低電平，功率開關K關斷，此時輸入電流Iin出現峰值後下降。當輸入電流Iin下降到零值時，即零電流檢測信號ZCD出現高電平脈衝時，置位元信號ON切換為有效狀態，開關控制信號CTRL被置位元為高電平，輸入電流Iin重新上升，直至輸入電流Iin重新到達電流參考信號REF，開關控制信號CTRL再次切換為低電平，輸入電流Iin再次達到峰值。隨著輸入電壓Vin的下降，輸入電流Iin的峰值也隨之下降，與此同時，輸出電流的電荷信號CREF逐漸上升但上升速度減緩。可以看到，輸入電流信號Ii的峰值跟隨經增益調製的輸入電壓信號即電流參考信號REF的波形，實現了PFC控制。在時間t1，電荷信號CHG上升至高於電荷參考信號CREF，電荷比較信號Ccmp切換為有效的高電平。高電平的電荷比較信號Ccmp使第5圖中的第一鎖存電路59重定，及閘57輸出低電平的開關控制信號CTRL，關斷功率開關K。此時儘管輸入電壓Vin未降至零值，輸入電流Iin降為零值，使得該週期的輸出電流電荷CHG控制在電荷參考信號CREF水平。同時，增益下降信號Gdec從無效低電平切換為有效高電平，輸入電壓增益Gain開始下降。在時間t2，輸入電壓Vin降為預定的參考電壓Vth，增益上升信號Ginc切換為高電平的有效狀態，增益下降與增益上升相抵，輸入電壓增益Gain保持水平狀態。在時間t3，調光電路TRIAC元件導通，輸入電壓Vin由零值上升至高值，狀態檢測信號Det出現高電平脈衝，又一個輸入週期到來，增益上升信號Ginc和增益下降信號Gdec同時切換為低電平的無效狀態。此時，置位元信號ON切換為有效狀態，第二鎖存電路56被置位元，功率開關K再次導通。這樣，增益Gain在第一個輸入週期（t0-t3）出現了下降。在時間t4，輸入電壓Vin下降至預定的參考電壓Vth，增益上升信號Ginc切換為高電平。在時間t5，輸入電壓下降至零值，增益下降信號Gdec切換為高電平。在一個實施例中，當輸入電壓下降至一個較低的參考電壓Vth2時，增益下降信號Gdec切換為高電平，其中Vth2＜Vth。這樣，在時間段t4至t5之間，增益上升信號Ginc為高電平，增益下降信號Gdec為低電平，輸入電壓Vin的增益Gain上升。當下一個週期到來時，在時間t6，在狀態檢測信號Det脈衝的上升沿，增益上升信號Ginc和增益下降信號Gdec同時切換為低電平。這樣，在時間t4和t5之間增益信號Gain上升，保證了下一個輸入週期中輸入電壓增益的上升。若輸入電壓Vin輻值越小，時刻t4到來的越早，則增益Gain的上升時間（t4-t5）越長，則輸入電壓增益Gain上升越大。由此控制輸出電流的電荷信號CHG跟隨電荷參考信號CREF。

第8圖分別示出了現有技術中採用TRIAC元件調光的信號波形模擬圖（見左圖）和根據本發明一實施例的採用TRIAC元件調光的信號波形模擬圖（見右圖）。圖示的波形圖採用TRIAC元件調光，TRIAC元件調光時機在不同的輸入週期中有波動，因此造成輸入電壓Vin的相位波動和幅度的變化，如第二個輸入週期中的輸入電壓Vin調光時機晚於第一個輸入週期中的輸入電壓Vin，因此第二個輸入電壓Vin幅度小於第一週期中的輸入電壓幅度。在現有技術中，輸入電流Iin的峰值完全跟隨輸入電壓Vin，當輸入電壓Vin幅度減小時，輸出電流的電荷CHG在相鄰的兩個輸入週期中亦下降，由此導致了LED的閃爍現象。而根據本發明一實施例的開關電源系統，其功率開關在電荷信號CHG到達電荷參考信號後關斷，使得輸入電流Iin及時降為零值。因此保證了不同輸入周期間電荷峰值的穩定，因此可以有效避免LED的閃爍現象。

應當知道，一個信號的有效狀態可為高電平狀態，也可為低電平狀態，同時該信號的無效狀態與有效狀態呈相反的狀態。一個邏輯電路的同相輸入端和反相輸入端或者置位輸入端和復位輸入端之間也可以對換，同時調整其它邏輯電路用於實現相同的整體功能。

第9圖示出了根據本發明一實施例的用於消除LED閃爍現象的開關電源控制方法900。方法900包括在步驟901將表徵開關電源輸出電流Io的輸出電流信號沿時間進行積分獲得電荷信號CHG。在步驟902基於電荷信號CHG控制輸入電壓Vin的增益獲得經增益調製的輸入電壓信號REF。在一個實施例中，將電荷信號CHG與電荷參考信號CREF進行比較，根據比較結果控制輸入電壓Vin的增益。在步驟903基於經調製的輸入電壓信號REF控制開關電源的功率開關K。在一個實施中，基於經調製的輸入電壓信號REF控制開關電源的功率開關K包括將經增益調製的輸入電壓信號REF與輸入電流信號Iin進行比較，若輸入電流信號Iin大於經增益調製的輸入電壓信號REF時關斷功率開關K，直至下一個開關週期或輸入週期到來，使得輸入電流Iin峰值跟隨經增益調製的輸入電壓信號REF。在步驟904，判斷電荷信號CHG是否大於電荷參考信號CREF。一旦電荷信號CHG大於電荷參考信號CREF，進入步驟905，關斷功率開關K，並降低輸入電壓Vin的增益。若當輸入電壓降為零值時電荷信號CHG尚未到達電荷參考信號CREF，進入步驟906，增大輸入電壓的增益。

在一個實施例中，開關電源為反激式電壓變換電路。在一個實施例中，該方法包括檢測開關電源的輸入電流獲得輸入電流信號，以及基於輸入電流信號計算輸出電流信號。

上述的一些特定實施例僅僅以示例性的方式對本發明進行說明，這些實施例不是完全詳盡的，並不用於限定本發明的範圍。對於揭露的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術領域的普通技術人員所瞭解。本發明所揭露的實施例的其他變化和修改並不超出本發明的精神和保護範圍。

20、30‧‧‧控制電路
21‧‧‧整流電路
22‧‧‧開關電路
23‧‧‧負載
24‧‧‧積分電路
25‧‧‧電荷控制電路
26‧‧‧開關控制電路
31‧‧‧調光電路
32‧‧‧增益控制電路
33‧‧‧乘法電路
50‧‧‧控制電路
51‧‧‧信號轉換電路
52‧‧‧電荷參考信號發生電路
53‧‧‧電荷比較電路
54‧‧‧增益調製電路
55‧‧‧電流比較電路
56‧‧‧第二鎖存電路
57‧‧‧閘
58‧‧‧檢測電路
59‧‧‧第一鎖存電路
200、300、500‧‧‧開關電源系統

為了更好的理解本發明，將根據以下附圖對本發明進行詳細描述：第1圖示出了根據本發明一實施例的交流輸入電壓以及經整流和經整流調光後的輸入電壓波形；第2圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統200的框圖示意圖；第3圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統300的框圖示意圖；第4圖示出了根據本發明一實施例的經調光後的信號Vtr和經整流後獲得的信號Vin的波形示意圖；第5圖示出了根據本發明一實施例的開關電源系統500的具體電路示意圖；第6圖示出了根據本發明一實施例的電荷參考信號發生電路52的示意圖；第7圖示出了根據本發明一實施例的信號波形示意圖；第8圖分別示出了現有技術中採用TRIAC元件調光的信號波形模擬圖和根據本發明一實施例的採用TRIAC元件調光的信號波形模擬圖；第9圖示出了根據本發明一實施例的用於消除LED閃爍現象的開關電源控制方法900。附圖沒有對實施例的所有電路或結構進行顯示。貫穿所有附圖相同的附圖標記表示相同或相似的部件或特徵。

Claims

一種用於一控制開關電路的控制電路，包括：一積分電路，接收表徵該開關電路一輸出電流的一輸出電流信號，該積分電路對該輸出電流信號進行積分並提供一電荷信號，該電荷信號代表了該輸出電流的電荷量；一電荷控制電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該電荷控制電路的該第一輸入端接收該電荷信號，該電荷控制電路的該第二輸入端耦接一電荷參考信號；以及一開關控制電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該開關控制電路的該輸入端耦接該電荷控制電路的該輸出端，該開關控制電路基於該電荷信號和該電荷參考信號在該開關控制電路的該輸出端提供一開關控制信號用於控制該開關電路的一功率開關，控制該輸出電流的電荷量跟隨該電荷參考信號以保持輸出電荷穩定，其中該開關電路接收經過整流的一輸入電壓，該輸入電壓的週期為輸入週期，當檢測到該輸入電壓跳變時，新的輸入週期到來，該開關控制電路控制該功率開關導通及關斷，當前輸入週期的該電荷信號逐漸增大，當該電荷信號增大至該電荷參考信號時，該開關控制信號控制該功率開關在當前輸入週期維持關斷直至輸入電壓的下一輸入週期到來。
如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中該電荷控制電路包括：一增益控制電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該增益控制電路的該第一輸入端接收該電荷信號，該增益控制電路的該第二輸入端接收該電荷參考信號，該增益控制電路基於該電荷信號和該電荷參考信號在該輸出端提供一增益調製信號；以及一乘法電路，具有一輸入端、一控制端和一輸出端，其中該乘法電路的該輸入端耦接該開關電路的該輸入端，該乘法電路的該控制端耦接該增益控制電路的該輸出端，該乘法電路的該輸出端耦接該開關控制電路的該輸入端，該乘法電路根據該增益調製信號調製該輸入電壓的增益，並在該乘法電路的該輸出端提供經增益調製的一輸入電壓信號作為一電流參考信號。
如申請專利範圍第2項所述的控制電路，進一步包括一電流回饋電路，該電流回饋電路檢測該開關電路的一輸入電流並提供一輸入電流信號，該控制電路基於該輸入電流信號和該電流參考信號控制該功率開關，當該輸入電流信號大於該電流參考信號時，該功率開關關斷。
如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中該電荷控制電路包括：一電荷參考信號發生電路，產生該電荷參考信號；一電荷比較電路，接收該電荷信號和該電荷參考信號，該電荷比較電路將該電荷信號和該電荷參考信號進行比較並輸出一電荷比較信號；一增益調製電路，其輸入端接收該電荷比較信號，其輸出端提供一增益調製信號；一乘法電路，具有一輸入端、一控制端和一輸出端，其中該乘法電路的該輸入端耦接該開關電路的一輸入端，該乘法電路的該控制端耦接該增益調製電路的該輸出端，該乘法電路控制該輸入電壓的增益並在該乘法電路的該輸出端提供一電流參考信號；一第一鎖存電路，具有一置位元輸入端、一復位輸入端和一輸出端，其中該第一鎖存電路的該置位元輸入端接收一輸入電壓檢測信號，該第一鎖存電路的重定輸入端耦接該電荷比較電路的該輸出端用於接收該電荷比較信號；以及一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該及閘的該第一輸入端耦接該開關控制電路的該輸出端，該及閘的該第二輸入端耦接該第一鎖存電路的該輸出端，該及閘的該輸出端耦接該功率開關的該控制端；當該電荷信號高於該電荷參考信號時，該第一鎖存電路被重定，該功率開關被關斷，當該輸入電壓檢測信號表徵新的輸入週期到來時，該第一鎖存電路被置位元，該功率開關受該開關控制電路的輸出控制。
如申請專利範圍第4項所述的控制電路，其中該開關控制電路包括：一電流比較電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該電流比較電路的該第一輸入端接收該電流參考信號，該電流比較電路的該第二輸入端接收一輸入電流信號，該電流比較電路將該輸入電流信號與該電流參考信號進行比較並在該輸出端提供一電流比較信號；以及一第二鎖存電路，具有一置位元輸入端、一復位輸入端和一輸出端，其中該置位輸入端接收一置位元信號，重定輸入端耦接該電流比較電路的該輸出端，其中當該置位元信號由無效狀態變為有效狀態時，該功率開關導通，當該輸入電流信號上升至該電流參考信號時，該功率開關關斷。
如申請專利範圍第4項所述的控制電路，其中該增益調製信號包括一增益上升信號和一增益下降信號，其中：當該電荷信號高於該電荷參考信號時或該輸入電壓降為零值時，該增益下降信號從無效狀態切換為有效狀態，當一調光電路導通時，該增益下降信號從有效狀態切換為無效狀態；當該輸入電壓下降至一參考電壓時，該增益上升信號從無效狀態切換為有效狀態，當該調光電路導通時，該增益上升信號從有效狀態切換為無效狀態；當該增益上升信號為有效狀態、該增益下降信號為無效狀態時，增益增高；當該增益上升信號為無效狀態、該增益下降信號為有效狀態時，增益降低；當該增益上升信號和該增益下降信號均為有效狀態或無效狀態時，增益不變。
如申請專利範圍第4項所述的控制電路，其中該電荷參考信號發生電路包括：一低通濾波器，具有一輸入端和一輸出端，其中該低通濾波器的該輸入端接收該輸入電壓，該低通濾波器對該輸入電壓進行低通濾波以獲得該輸入電壓在一時間段內的平均值；以及一鉗制電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該鉗制電路的該輸入端耦接該低通濾波器的該輸出端，該鉗制電路的該輸出端提供該電荷參考信號，該鉗制電路的該輸出端在每個時間段的終點更新輸出一濾波值。
如申請專利範圍第1項所述的控制電路，進一步包括一信號轉換電路，該信號轉換電路的一輸入端接收一輸入電流信號，該信號轉換電路的一輸出端耦接該積分電路的一輸入端，該信號轉換電路基於該輸入電流信號產生表徵輸出電流的該輸出電流信號。
一種開關電源系統，包括：一整流電路，具有一輸入端和輸出端，其中該整流電路的該輸入端接收一交流輸入電壓，該整流電路對該交流輸入電壓進行整流並在該整流電路的該輸出端提供一輸入電壓；一開關電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該開關電路的該輸入端耦接該整流電路的該輸出端，該開關電路包含一功率開關，該開關電路在該功率開關的開關動作下在該開關電路的該輸出端提供一輸出電流用於為一負載供電；以及如申請專利範圍第1項至第8項中任一所述的控制電路。
一種開關電源系統，包括：一整流電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該整流電路的該輸入端接收一交流輸入電壓，該整流電路對該交流輸入電壓進行整流並在該整流電路的該輸出端提供一輸入電壓；一負載；一開關電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該開關電路的該輸入端耦接該整流電路的該輸出端，該開關電路包含一功率開關，該開關電路在該功率開關的開關動作下在該開關電路的該輸出端提供一輸出電流用於為該負載供電；以及一控制電路，包括一積分電路，其中該積分電路接收表徵該輸出電流的一輸出電流信號並對其進行積分以獲得一電荷信號，該電荷信號代表了該輸出電流的電荷量，該控制電路基於該電荷信號輸出一開關控制信號用於控制該功率開關，該控制電路進一步通過控制該電荷信號，使得該輸出電流的電荷量保持穩定以控制該輸出電流的穩定，其中該輸入電壓的週期為輸入週期，當檢測到該輸入電壓跳變時，新的輸入週期到來，該控制電路控制該功率開關導通及關斷，當前輸入週期的該電荷信號逐漸增大，當該電荷信號增大至一電荷參考信號時，該開關控制信號控制該功率開關在當前輸入週期維持關斷直至輸入電壓的下一輸入週期到來。
如申請專利範圍第10項所述的開關電源系統，其中該控制電路進一步包括：一增益控制電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該增益控制電路的該第一輸入端接收該電荷信號，該增益控制電路的該第二輸入端耦接該電荷參考信號，該增益控制電路基於該電荷信號和該電荷參考信號在該輸出端提供一增益調製信號；一乘法電路，具有一輸入端、一控制端和一輸出端，其中該乘法電路的該輸入端耦接該開關電路的該輸入端，該乘法電路的該控制端耦接該增益控制電路的該輸出端，該乘法電路根據該增益調製信號控制該輸入電壓的增益，並在該乘法電路的該輸出端提供經增益調製的一輸入電壓信號作為一電流參考信號；以及一開關控制電路，具有一第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該開關控制電路的該第一輸入端耦接該乘法電路的該輸出端，該開關控制電路的該第二輸入端接收表徵該開關電路一輸入電流的一輸入電流信號，該開關控制電路基於該電流參考信號和該輸入電流信號產生該開關控制信號用於控制該功率開關，當該輸入電流信號大於該電流參考信號時，該開關控制電路關斷該功率開關。
如申請專利範圍第11項所述的開關電源系統，其中該控制電路進一步包括一電荷參考信號發生電路用於產生該電荷參考信號，該電荷參考信號發生電路包括：一低通濾波器，具有一輸入端和一輸出端，其中該低通濾波器的該輸入端接收該輸入電壓，該低通濾波器對該輸入電壓進行低通濾波以獲得該輸入電壓在一時間段內的平均值；以及一鉗制電路，具有一輸入端和一輸出端，其中該鉗制電路的該輸入端耦接該低通濾波器的該輸出端，該鉗制電路的該輸出端提供該電荷參考信號，該鉗制電路的該輸出端在每個時間段的終點更新輸出一濾波值。
如申請專利範圍第10項所述的開關電源系統，其中該開關電路包括一反激式電壓變換電路。
如申請專利範圍第10項所述的開關電源系統，進一步包括一三端雙向可控矽調光元件，耦接於交流輸入電壓和該整流電路之間。
如申請專利範圍第10項所述的開關電源系統，其中該負載包括一LED元件。
如申請專利範圍第10所述的開關電源系統，其中該控制電路進一步包括：一電流回饋電路，檢測該開關電路的一輸入電流以獲得一輸入電流信號；一電荷比較電路，將該電荷信號和該電荷參考信號進行比較並產生一電荷比較信號；一增益調製電路，其輸入端接收該電荷比較信號，其輸出端提供一增益調製信號；一乘法電路，具有一輸入端、一控制端和一輸出端，其中該乘法電路的該輸入端耦接該開關電路的該輸入端，該乘法電路的該控制端耦接該增益調製電路的該輸出端，該乘法電路控制該輸入電壓的增益並在該乘法電路的該輸出端提供一電流參考信號；一電流比較電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該電流比較電路的該第一輸入端接收該電流參考信號，該電流比較電路的該第二輸入端接收該輸入電流信號，該電流比較電路將該輸入電流信號與該電流參考信號進行比較並在該輸出端提供一電流比較信號；一第二鎖存電路，具有一置位元輸入端、一復位輸入端和輸出端，其中該置位輸入端接收一置位元信號，重定輸入端耦接該電流比較電路的該輸出端，該第二鎖存電路的該輸出端耦接該功率開關，其中當該置位元信號由無效狀態變為有效狀態時，該功率開關導通，當該輸入電流信號上升至該電流參考信號時，該功率開關關斷。
如申請專利範圍第16項所述的開關電源系統，其中該增益調製信號包括一增益上升信號和一增益下降信號：當該電荷信號高於該電荷參考信號或該輸入電壓降為零值時，該增益下降信號從無效狀態切換為有效狀態，當一調光電路導通時，該增益下降信號從有效狀態切換為無效狀態；當該輸入電壓下降至一參考電壓時，該增益上升信號從無效狀態切換為有效狀態，當該調光電路導通時，該增益上升信號從有效狀態切換為無效狀態；當該增益上升信號為有效狀態、該增益下降信號為無效狀態時，增益增高；當該增益上升信號為無效狀態、該增益下降信號為有效狀態時，增益降低；當該增益上升信號和該增益下降信號均為有效狀態或無效狀態時，增益不變。
如申請專利範圍第16項所述的開關電源系統，其中該控制電路進一步包括：一第一鎖存電路，具有一置位元輸入端、一復位輸入端和一輸出端，其中該第一鎖存電路的該置位元輸入端接收一輸入電壓檢測信號，該第一鎖存電路的該重定輸入端耦接該電荷比較電路的該輸出端用於接收該電荷比較信號；以及一及閘，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該及閘的該第一輸入端耦接該第二鎖存電路的該輸出端，該及閘的該第二輸入端耦接該第一鎖存電路的該輸出端，該及閘的該輸出端耦接該功率開關的該控制端；當該電荷信號高於該電荷參考信號時，該第一鎖存電路被重定，該功率開關被關斷，當新的輸入週期到來時，該第一鎖存電路被置位元，該功率開關受該第二鎖存電路的該輸出端控制。
如申請專利範圍第10項所述的開關電源系統，進一步包括一檢測電路，用於檢測該輸入電壓的狀態，當該輸入電壓跳變時，輸出高電平的脈衝用於表徵新的輸入週期的到來，其中該電荷信號為一輸入週期中的該輸出電流信號對時間的積分。
一種消除LED閃爍的開關電源控制方法，包括：將表徵開關電源一輸出電流的一輸出電流信號沿時間進行積分獲得一電荷信號；基於該電荷信號和一電荷參考信號控制一輸入電壓的增益獲得經增益調製的一輸入電壓信號作為一電流參考信號；該輸入電壓的週期為輸入週期，當檢測到該輸入電壓跳變時，新的輸入週期到來，基於代表該開關電路一輸入電流的一輸入電流信號和該電流參考信號控制一開關電源的一功率開關，當前輸入週期的該電荷信號逐漸增大；當該電荷信號大於該電荷參考信號時，降低該輸入電壓的增益，並在當前輸入週期維持該功率開關關斷直至輸入電壓的下一輸入週期到來；當該電荷信號低於該電荷參考信號時升高該輸入電壓的增益。
如申請專利範圍第20項所述的控制方法，進一步包括：檢測該開關電源的該輸入電流獲得該輸入電流信號；基於該輸入電流信號計算該輸出電流信號。
如申請專利範圍第20項所述的控制方法，進一步包括將該電流參考信號與該輸入電流信號進行比較，當該輸入電流信號大於該電流參考信號時，關斷該功率開關；當該輸入電流為零或新的輸入週期到來時導通該功率開關。