用于驅(qū)動器的準(zhǔn)諧振模式的波谷到波谷切換的制作方法
【專利說明】用于驅(qū)動器的準(zhǔn)諧振模式的波谷到波谷切換
[0001]本申請要求于2014年2月26日提交的美國臨時(shí)申請61/945，013的權(quán)益，上述全部內(nèi)容以引用的方式引入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及利用驅(qū)動器控制負(fù)載處的電流或電壓。
【背景技術(shù)】
[0003]驅(qū)動器可用于控制流過負(fù)載的電流量以保持流過負(fù)載的目標(biāo)平均電流或者保持負(fù)載處的目標(biāo)平均電壓。作為一個(gè)示例，驅(qū)動器可以控制電流流過負(fù)載多長時(shí)間或者電流多久一次流過負(fù)載，以保持流過負(fù)載的期望平均電流或者保持負(fù)載處的期望平均電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開描述了用于保持開關(guān)的高切換效率的技術(shù)，其中驅(qū)動器開啟和關(guān)閉以控制流過負(fù)載的平均電流(稱為平均負(fù)載電流)或控制負(fù)載處的平均電壓電平(稱為平均負(fù)載電壓)。例如，驅(qū)動器接通和斷開開關(guān)以控制流過負(fù)載的電流量，使得平均負(fù)載電流或平均負(fù)載電壓近似等于目標(biāo)電流電平或目標(biāo)電壓電平。
[0005]在一個(gè)示例中，當(dāng)負(fù)載電流或負(fù)載電壓由于目標(biāo)電流電平或目標(biāo)電壓電平的改變而需要改變時(shí)，驅(qū)動器將開關(guān)接通的時(shí)間調(diào)整(例如，調(diào)整接通時(shí)間或開關(guān)的接通時(shí)間)到需要最少量的能量接通開的時(shí)間，這允許適當(dāng)?shù)碾娏髁鬟^負(fù)載以實(shí)現(xiàn)平均負(fù)載電流電平或平均負(fù)載電壓電平。此外，在該示例中，驅(qū)動器立刻調(diào)整一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)以補(bǔ)償由于開關(guān)的接通時(shí)間(例如，開關(guān)接通的時(shí)間)的調(diào)整而引起的本來應(yīng)流過負(fù)載的電流量的突變。
[0006]在另一示例中，當(dāng)負(fù)載電流或負(fù)載電壓由于目標(biāo)電流電平或目標(biāo)電壓電平的變化而需要變化時(shí)，驅(qū)動器逐漸地將開關(guān)的接通時(shí)間從一個(gè)電壓谷調(diào)整為另一個(gè)電壓谷，并且通過可小于最佳接通時(shí)間的中間接通時(shí)間(例如，沒有實(shí)現(xiàn)開關(guān)的高開高效率的時(shí)間)。在該示例中，驅(qū)動器逐漸地調(diào)整接通時(shí)間，同時(shí)允許適當(dāng)量的電流流過負(fù)載以實(shí)現(xiàn)平均負(fù)載電流電平或平均負(fù)載電壓電平。此外，在該示例中，驅(qū)動器的反饋控制回路隨著驅(qū)動器調(diào)整接通時(shí)間而逐漸地調(diào)整一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)，以補(bǔ)償由于開關(guān)的接通時(shí)間的調(diào)整而引起的否則應(yīng)流過負(fù)載的電流量的變化。
[0007]在一個(gè)示例中，本發(fā)明描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的方法，該方法包括:確定是否將開關(guān)的接通時(shí)間從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間調(diào)整為與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間；確定開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)，使得如果接通時(shí)間從第一時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間，則傳送給負(fù)載的電能的量在緊接在調(diào)整之前和緊接在調(diào)整之后基本相同；基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，將開關(guān)的接通時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間；以及基于所確定的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)為開關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)。
[0008]在一個(gè)示例中，本公開描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的驅(qū)動器系統(tǒng)，該驅(qū)動器系統(tǒng)包括:變壓器，包括具有第一線圈的初級側(cè)和具有第二線圈的次級側(cè)，其中負(fù)載連接至第二線圈；開關(guān)，耦合至第一線圈；以及驅(qū)動器，耦合至開關(guān)并被配置為:確定是否將開關(guān)的接通時(shí)間從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間調(diào)整為與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間，確定開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)，使得如果接通時(shí)間從第一時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間，則傳送給負(fù)載的電能的量在緊接在調(diào)整之前和緊接在調(diào)整之后基本相同，基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，將開關(guān)的接通時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間，以及基于所確定的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)為開關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)。
[0009]在一個(gè)示例中，本公開描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括:控制器，被配置為確定是否將開關(guān)的接通時(shí)間從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間調(diào)整為與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的所述振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間，并且確定開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)，使得如果接通時(shí)間從第一時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間，則傳送給負(fù)載的電能的量在緊接在調(diào)整之前和緊接在調(diào)整之后基本相同；以及脈寬調(diào)制(PWM)單元，被配置為基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，將開關(guān)的所述接通時(shí)間調(diào)整為第二時(shí)間，以及基于所確定的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)為開關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)。
[0010]在一個(gè)示例中，本公開描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的方法，所述方法包括:確定是否從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間開始調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間，使得流過負(fù)載的平均電流量或負(fù)載處的平均電壓量近似等于目標(biāo)電流負(fù)載電平或目標(biāo)電壓負(fù)載電平；確定與振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間；基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通，經(jīng)過與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的非波谷電壓相關(guān)聯(lián)的中間時(shí)間；以及在從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間期間，逐漸調(diào)整開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)以保持傳送給負(fù)載的電能量基本恒定。
[0011]在一個(gè)示例中，本公開描述了一種用于控制傳送給負(fù)載的電能的驅(qū)動器系統(tǒng)，該驅(qū)動器系統(tǒng)包括:變壓器，包括具有第一線圈的初級側(cè)和具有第二線圈的次級側(cè)，其中負(fù)載連接至第二線圈；開關(guān)，耦合至第一線圈；以及驅(qū)動器，耦合至開關(guān)并被配置為確定是否從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間開始調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間，使得流過負(fù)載的平均電流量或負(fù)載處的平均電壓量近似等于目標(biāo)電流負(fù)載電平或目標(biāo)電壓負(fù)載電平，確定與振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間，基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通，經(jīng)過與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的非波谷電壓相關(guān)聯(lián)的中間時(shí)間，以及在從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間期間，逐漸調(diào)整開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)以保持傳送給負(fù)載的電能量基本恒定。
[0012]在一個(gè)示例中，本公開描述了一種用于控制傳送給負(fù)載的電能的驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括:控制器，被配置為確定是否從與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第一時(shí)間開始調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間，使得流過負(fù)載的平均電流量或負(fù)載處的平均電壓量近似等于目標(biāo)電流負(fù)載電平或目標(biāo)電壓負(fù)載電平，確定與振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的第二時(shí)間，基于調(diào)整接通時(shí)間的確定，從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通，經(jīng)過與開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓中的非波谷電壓相關(guān)聯(lián)的中間時(shí)間，以及在從第一時(shí)間到第二時(shí)間逐漸調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間期間，逐漸調(diào)整開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)操作參數(shù)以保持傳送給負(fù)載的電能量基本恒定。
[0013]下面在附圖和說明書中闡述本公開的一種或多種技術(shù)的細(xì)節(jié)。本公開的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)勢從說明書和附圖以及從權(quán)利要求中可以顯而易見。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出根據(jù)本公開描述的一個(gè)或多個(gè)示例的驅(qū)動器系統(tǒng)的示例的電路圖。
[0015]圖2是用于示出驅(qū)動器可增加或減小流過變壓器的線圈的電流的量的示例性方式的示圖。
[0016]圖3是示出當(dāng)開關(guān)斷開且沒有電流流過與負(fù)載耦合的線圈時(shí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓變?yōu)榱愕男袨榈氖緢D。
[0017]圖4是示出根據(jù)本公開的第一示例技術(shù)的流程圖。
[0018]圖5是示出根據(jù)本公開的第二示例技術(shù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]驅(qū)動器(諸如作為兩個(gè)示例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器或電源適配器)可用于控制流過與驅(qū)動器連接的負(fù)載(例如，在驅(qū)動器是LED驅(qū)動器的示例中為一個(gè)或多個(gè)LED)的電流量，使得流過負(fù)載的平均電流量(稱為平均負(fù)載電流)或負(fù)載處的平均電壓電平(稱為平均負(fù)載電壓)處于目標(biāo)電流電平或目標(biāo)電壓電平。在本公開中，負(fù)載處的電壓電平是指負(fù)載兩端的電位。
[0020]在一些示例中，負(fù)載連接至逆向變換器和開關(guān)。然而，除逆向變換器的拓?fù)湟彩强梢缘?，并且在本公開中描述的技術(shù)不應(yīng)理解為僅限于逆向變換器拓?fù)?。?qū)動器接通和斷開開關(guān)以控制流過開關(guān)的電流量，從而控制平均負(fù)載電流或平均負(fù)載電壓。
[0021]當(dāng)電流流過負(fù)載且開關(guān)接通時(shí)，開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的電壓處于特定的電壓電平。當(dāng)流過與負(fù)載連接的線圈(例如，指示器)的電流變?yōu)榱闱议_關(guān)斷開時(shí)，開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的電壓趨于振蕩，其在開關(guān)的節(jié)點(diǎn)處創(chuàng)建具有電壓波峰和電壓波谷的振蕩電壓。開關(guān)的電壓可振蕩的節(jié)點(diǎn)被稱為開關(guān)節(jié)點(diǎn)，并且開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓稱為開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓。
[0022]作為一個(gè)示例，開關(guān)可以是晶體管，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，晶體管處于歐姆模式或主動模式，而當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，晶體管處于截止模式。在開關(guān)為晶體管的示例中，開關(guān)的電壓振蕩的節(jié)點(diǎn)可以是晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)。換句話說，開關(guān)節(jié)點(diǎn)可以是晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)，并且開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓可以是晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)處的電壓(即，漏極節(jié)點(diǎn)電壓)。然而，本公開所描述的示例不限于晶體管為開關(guān)。
[0023]在一些情況下，振蕩電壓波谷處的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和開關(guān)接通時(shí)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓之間的差值與振蕩電壓的其他非波谷電壓電平的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和開關(guān)接通時(shí)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓之間的差值相比最小。例如，假設(shè)開關(guān)接通時(shí)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓為X，并且開關(guān)斷開時(shí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的振蕩電壓波谷處的電壓為Y。在該示例中，Y減去X小于振蕩期間開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的非波谷電壓減去X。
[0024]因此，在振蕩電壓的波谷處接通開關(guān)可以使開關(guān)的切換效率最大化，這是因?yàn)殚_關(guān)斷開時(shí)振蕩電壓波谷的開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓最接近開關(guān)接通時(shí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓。換句話說，與在振蕩電壓的非波谷處重新接通開關(guān)相比，在振蕩電壓的波谷處重新接通開關(guān)時(shí)需要最少量的能量來重新接通開關(guān)，這是因?yàn)殚_關(guān)接通時(shí)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓與振蕩期間的開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓的差值在電壓振蕩波谷處最小。在電壓波谷處打開開關(guān)(例如，作為一個(gè)示例，接通晶體管)被稱為準(zhǔn)諧振切換。
[0025]在一些示例中，需要流過負(fù)載的電流量可以改變以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電流或電壓電平。例如，在負(fù)載為一個(gè)或多個(gè)LED的示例中，用戶可調(diào)暗或調(diào)亮LED，這分別要求減少或增加需要流過負(fù)載的電流量。改變需要流過負(fù)載的電流量可要求調(diào)整開關(guān)被接通的時(shí)間，并且可能為振蕩電壓處于非波谷電壓電平的時(shí)間。然而，在非波谷電壓電平處調(diào)整開關(guān)接通的時(shí)間可能導(dǎo)致低切換效率。例如，與振蕩電壓處于波谷電壓電平的情況下使開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓返回到開關(guān)接通時(shí)的電壓電平所需要的能量相比，在非波谷電壓電平處接通開關(guān)會要求更多的能量來使開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓返回到開關(guān)接通時(shí)的電壓電平。
[0026]在振蕩電壓中，存在多個(gè)波峰和波谷，并且在一些情況下，如果開關(guān)接通的時(shí)間改變(即，開關(guān)的接通時(shí)間改變)，則可以在后面或前面的波谷處接通開關(guān)。在這種情況下，保持切換效率，或者受到非常輕微的影響，因?yàn)殚_關(guān)仍然在波谷電壓處接通，雖然是不同的電壓波谷。然而，如果沒有應(yīng)用補(bǔ)償，則開關(guān)接通時(shí)間的這種突變引起流過負(fù)載的電流量的分段跳變(即，相對較大的瞬時(shí)變化)。
[0027]流過負(fù)載的電流量的分段跳變是不期望的，并且流過負(fù)載的電流量的逐漸變化是希望的。例如，在照明的情況下，如果LED被調(diào)暗或調(diào)亮，流過LED的電流量的分段跳變導(dǎo)致LED的閃爍，這是觀看者不希望看到的。觀看者通常更希望LED輸出隨著LED被調(diào)暗或調(diào)亮而逐漸變化。
[0028]在本公開描述的技術(shù)中，控制流過負(fù)載的電流量的驅(qū)動器可確定是否需要改變開關(guān)接通的時(shí)間(例如，是否調(diào)整開關(guān)的接通時(shí)間)，以調(diào)整流過負(fù)載的電流量，使得平均負(fù)載電流或平均負(fù)載電壓近似等于目標(biāo)電流或電壓電平。在本公開描述的技術(shù)中，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，流過負(fù)載的電流流過開關(guān)。如果驅(qū)動器確定需要改變接通開關(guān)的時(shí)間(即，接通時(shí)間)，則驅(qū)動器可實(shí)施本公開所描述的一個(gè)或多個(gè)示例性技術(shù)。
[0029]此外，在一些示例中，在調(diào)整之前，驅(qū)動器在與振蕩電壓的第一電壓波谷相關(guān)聯(lián)的時(shí)間處接通開關(guān)。換句話說，在一些示例中，在改變流過負(fù)載的電流量之前，驅(qū)動器可被配置為在振蕩電壓的第一電壓波谷的時(shí)間處接通開關(guān)。應(yīng)該理解，“第一電壓波谷”不是必須指波谷存在的第一個(gè)示例，而是用于區(qū)分電壓波谷。例如，可以存在多個(gè)電壓波谷和第一電壓波谷，如這種環(huán)境所使用的，是指這些電壓波谷中的一個(gè)。第二電壓波谷是指這些電壓波谷中的另一種，并且可以是比第一電壓波谷更早的電壓波谷或隨后的電壓波谷。
[0030]在一個(gè)示例中，驅(qū)動器可確定與振蕩電壓中的第二電壓波谷相關(guān)聯(lián)的時(shí)間并將開關(guān)接通的時(shí)間(例如，調(diào)整接通時(shí)間)調(diào)整為第二電壓波谷的時(shí)間?；谑欠裥枰黾踊驕p小流過負(fù)載的電流，第二電壓波谷可以