用于驅(qū)動(dòng)器的準(zhǔn)諧振模式的波谷到波谷切換的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于驅(qū)動(dòng)器的準(zhǔn)諧振模式的波谷到波谷切換
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年2月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/945,013的權(quán)益,上述全部?jī)?nèi)容以引用的方式引入本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及利用驅(qū)動(dòng)器控制負(fù)載處的電流或電壓。
【背景技術(shù)】
[0003]驅(qū)動(dòng)器可用于控制流過(guò)負(fù)載的電流量以保持流過(guò)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(dòng)器可以控制電流流過(guò)負(fù)載多長(zhǎng)時(shí)間或者電流多久一次流過(guò)負(fù)載,以保持流過(guò)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(kāi)描述了用于保持開(kāi)關(guān)的高切換效率的技術(shù),其中驅(qū)動(dòng)器開(kāi)啟和關(guān)閉以控制流過(guò)負(fù)載的平均電流(稱(chēng)為平均負(fù)載電流)或控制負(fù)載處的平均電壓電平(稱(chēng)為平均負(fù)載電壓)。例如,驅(qū)動(dòng)器接通和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)以控制流過(guò)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(dòng)器將開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間調(diào)整(例如,調(diào)整接通時(shí)間或開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間)到需要最少量的能量接通開(kāi)的時(shí)間,這允許適當(dāng)?shù)碾娏髁鬟^(guò)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(dòng)器立刻調(diào)整一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)操作參數(shù)以補(bǔ)償由于開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間(例如,開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間)的調(diào)整而引起的本來(lái)應(yīng)流過(guò)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(dòng)器逐漸地將開(kāi)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(guò)可小于最佳接通時(shí)間的中間接通時(shí)間(例如,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的高開(kāi)高效率的時(shí)間)。在該示例中,驅(qū)動(dòng)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(guò)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(dòng)器的反饋控制回路隨著驅(qū)動(dòng)器調(diào)整接通時(shí)間而逐漸地調(diào)整一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)操作參數(shù),以補(bǔ)償由于開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間的調(diào)整而引起的否則應(yīng)流過(guò)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(kāi)關(guān)的接通時(shí)間從與開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)操作參數(shù)為開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)操作參數(shù)。
[0008]在一個(gè)示例中,本公開(kāi)描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng),該驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括:變壓器,包括具有第一線圈的初級(jí)側(cè)和具有第二線圈的次級(jí)側(cè),其中負(fù)載連接至第二線圈;開(kāi)關(guān),耦合至第一線圈;以及驅(qū)動(dòng)器,耦合至開(kāi)關(guān)并被配置為:確定是否將開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間從與開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)操作參數(shù)為開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)操作參數(shù)。
[0009]在一個(gè)示例中,本公開(kāi)描述了一種用于控制傳送至負(fù)載的電能的驅(qū)動(dòng)器,該驅(qū)動(dòng)器包括:控制器,被配置為確定是否將開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間從與開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)操作參數(shù)為開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)操作參數(shù)。
[0010]在一個(gè)示例中,本公開(kāi)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(kāi)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(kāi)始調(diào)整開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間,使得流過(guò)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(kāi)關(guān)的接通,經(jīng)過(guò)與開(kāi)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(kāi)關(guān)的接通時(shí)間期間,逐漸調(diào)整開(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)描述了一種用于控制傳送給負(fù)載的電能的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng),該驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括:變壓器,包括具有第一線圈的初級(jí)側(cè)和具有第二線圈的次級(jí)側(cè),其中負(fù)載連接至第二線圈;開(kāi)關(guān),耦合至第一線圈;以及驅(qū)動(dòng)器,耦合至開(kāi)關(guān)并被配置為確定是否從與開(kāi)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(kāi)始調(diào)整開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間,使得流過(guò)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(kāi)關(guān)的接通,經(jīng)過(guò)與開(kāi)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(kāi)關(guān)的接通時(shí)間期間,逐漸調(diào)整開(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)描述了一種用于控制傳送給負(fù)載的電能的驅(qū)動(dòng)器,該驅(qū)動(dòng)器包括:控制器,被配置為確定是否從與開(kāi)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(kāi)始調(diào)整開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間,使得流過(guò)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(kāi)關(guān)的接通,經(jīng)過(guò)與開(kāi)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(kāi)關(guān)的接通時(shí)間期間,逐漸調(diào)整開(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(shuō)明書(shū)中闡述本公開(kāi)的一種或多種技術(shù)的細(xì)節(jié)。本公開(kāi)的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)從說(shuō)明書(shū)和附圖以及從權(quán)利要求中可以顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)描述的一個(gè)或多個(gè)示例的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的示例的電路圖。
[0015]圖2是用于示出驅(qū)動(dòng)器可增加或減小流過(guò)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(kāi)關(guān)斷開(kāi)且沒(méi)有電流流過(guò)與負(fù)載耦合的線圈時(shí)開(kāi)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(kāi)的第一示例技術(shù)的流程圖。
[0018]圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的第二示例技術(shù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]驅(qū)動(dòng)器(諸如作為兩個(gè)示例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器或電源適配器)可用于控制流過(guò)與驅(qū)動(dòng)器連接的負(fù)載(例如,在驅(qū)動(dòng)器是LED驅(qū)動(dòng)器的示例中為一個(gè)或多個(gè)LED)的電流量,使得流過(guò)負(fù)載的平均電流量(稱(chēng)為平均負(fù)載電流)或負(fù)載處的平均電壓電平(稱(chēng)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(kāi)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(kāi)關(guān)。然而,除逆向變換器的拓?fù)湟彩强梢缘?,并且在本公開(kāi)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(dòng)器接通和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)以控制流過(guò)開(kāi)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(guò)負(fù)載且開(kāi)關(guān)接通時(shí),開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的電壓處于特定的電壓電平。當(dāng)流過(guò)與負(fù)載連接的線圈(例如,指示器)的電流變?yōu)榱闱议_(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)處的電壓趨于振蕩,其在開(kāi)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(kāi)關(guān)的電壓可振蕩的節(jié)點(diǎn)被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn),并且開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓稱(chēng)為開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓。
[0022]作為一個(gè)示例,開(kāi)關(guān)可以是晶體管,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí),晶體管處于歐姆模式或主動(dòng)模式,而當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),晶體管處于截止模式。在開(kāi)關(guān)為晶體管的示例中,開(kāi)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(shuō),開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以是晶體管的漏極節(jié)點(diǎn),并且開(kāi)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(kāi)所描述的示例不限于晶體管為開(kāi)關(guān)。
[0023]在一些情況下,振蕩電壓波谷處的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和開(kāi)關(guān)接通時(shí)的開(kāi)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(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和開(kāi)關(guān)接通時(shí)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓之間的差值相比最小。例如,假設(shè)開(kāi)關(guān)接通時(shí)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓為X,并且開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)可以使開(kāi)關(guān)的切換效率最大化,這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)振蕩電壓波谷的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓最接近開(kāi)關(guān)接通時(shí)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓。換句話說(shuō),與在振蕩電壓的非波谷處重新接通開(kāi)關(guān)相比,在振蕩電壓的波谷處重新接通開(kāi)關(guān)時(shí)需要最少量的能量來(lái)重新接通開(kāi)關(guān),這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)接通時(shí)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓與振蕩期間的開(kāi)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(kāi)開(kāi)關(guān)(例如,作為一個(gè)示例,接通晶體管)被稱(chēng)為準(zhǔn)諧振切換。
[0025]在一些示例中,需要流過(guò)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(guò)負(fù)載的電流量。改變需要流過(guò)負(fù)載的電流量可要求調(diào)整開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓返回到開(kāi)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(kāi)關(guān)會(huì)要求更多的能量來(lái)使開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓返回到開(kāi)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(kāi)關(guān)接通的時(shí)間改變(即,開(kāi)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(kāi)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_(kāi)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(méi)有應(yīng)用補(bǔ)償,則開(kāi)關(guān)接通時(shí)間的這種突變引起流過(guò)負(fù)載的電流量的分段跳變(即,相對(duì)較大的瞬時(shí)變化)。
[0027]流過(guò)負(fù)載的電流量的分段跳變是不期望的,并且流過(guò)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(guò)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(kāi)描述的技術(shù)中,控制流過(guò)負(fù)載的電流量的驅(qū)動(dòng)器可確定是否需要改變開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間(例如,是否調(diào)整開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間),以調(diào)整流過(guò)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(kāi)描述的技術(shù)中,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí),流過(guò)負(fù)載的電流流過(guò)開(kāi)關(guān)。如果驅(qū)動(dòng)器確定需要改變接通開(kāi)關(guān)的時(shí)間(即,接通時(shí)間),則驅(qū)動(dòng)器可實(shí)施本公開(kāi)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(dòng)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(kāi)關(guān)。換句話說(shuō),在一些示例中,在改變流過(guò)負(fù)載的電流量之前,驅(qū)動(dòng)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(kāi)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(dòng)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(kāi)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(guò)負(fù)載的電流,第二電壓波谷可以