專利名稱：開(kāi)關(guān)模式電源用的電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS :Switched Mode Power Supply)用的電路的領(lǐng)域，盡管也非排他地涉及用于確定開(kāi)關(guān)模式電源中退磁沖程的結(jié)束的電路。
背景技術(shù)：
在說(shuō)明書中現(xiàn)有公開(kāi)文獻(xiàn)或任意背景技術(shù)的列舉或討論并不必然看作是承認(rèn)這些文獻(xiàn)或背景技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)的一部分或是公知常識(shí)
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了ー種具有繞組的開(kāi)關(guān)模式電源用的電路，所述電路包括輸入端，配置為接收從所述繞組得出的繞組電壓；微分元件，配置為將所述繞組電壓相對(duì)于時(shí)間求微分，以便確定導(dǎo)數(shù)信號(hào)并且將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)和閾值進(jìn)行比較；穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器，配置為當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間段上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)都沒(méi)有超過(guò)所述閾值時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)；以及邏輯裝置，配置為在已經(jīng)設(shè)置了零導(dǎo)數(shù)信號(hào)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)與最終閾值相交時(shí)，識(shí)別所述開(kāi)關(guān)模式電源的退磁沖程的結(jié)束。這種電路使得能夠利用相對(duì)簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)來(lái)精確地確定退磁沖程的結(jié)束。所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器可以看作是提供從退磁沖程開(kāi)始的可變延遲，其中，在所述可變延遲期間不能識(shí)別所述退磁沖程的結(jié)束。這可以減小在磁化沖程開(kāi)始時(shí)在繞組電壓中存在的任何振鈴(ringing)期間錯(cuò)誤地識(shí)別退磁沖程結(jié)束的可能性?？梢詫⑼ㄟ^(guò)穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器施加的延遲看作是提供靈活且自適應(yīng)的操作。所述電路可以精確地確定退磁時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。這進(jìn)而能夠改進(jìn)開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)的控制，因?yàn)榭梢詫?duì)退磁時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間提出要求，以確定SMPS的輸出電平。所述開(kāi)關(guān)模式電源可以是反激變換器(flyback converter) 0所述繞組可以是反激變壓器的初級(jí)側(cè)的繞組。所述繞組可以是變壓器的初級(jí)繞組或者輔助繞組。所述繞組電壓可以是反激變換器的功率開(kāi)關(guān)(power switch)的漏極處的電壓。所述繞組電壓可以是輔助繞組上的電壓、或者是所述輔助繞組上電壓的ー個(gè)比例。所述功率開(kāi)關(guān)的漏極可以與變壓器的初級(jí)繞組相耦接。所述閾值可以是負(fù)閾值。當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)小于負(fù)閾值時(shí)，可以將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)看作是超過(guò)所述閾值。替代地，所述閾值可以是正閾值。當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)大于正閾值時(shí)，可以將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)看作是超過(guò)所述閾值。在一些實(shí)施例中，所述微分元件和所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器可以配置為施加負(fù)閾值和正閾值。所述微分元件還可以配置為將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)與正閾值和負(fù)閾值進(jìn)行比較。所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器可以配置為當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間段上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)位于負(fù)閾值和正閾值之間時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)。這可以使得能夠精確并且更快速地設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)。所述最終閾值可以與所述閾值、所述負(fù)閾值或所述正閾值相同。這可以提供方便的實(shí)現(xiàn)方式。然而在一些實(shí)施例中，可以將不同于所述閾值的最終閾值看作是提供更為有利的性能。所述微分元件還可以配置為當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)大于正閾值時(shí)設(shè)置正導(dǎo)數(shù)信號(hào)；當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)小于所述正閾值時(shí)重新設(shè)置所述正導(dǎo)數(shù)信號(hào)；當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)小于負(fù)閾值時(shí)設(shè)置負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)；以及當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)大于所述負(fù)閾值時(shí)重新設(shè)置所述負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)。
所述微分元件還可以包括微分器，配置為對(duì)所述繞組電壓求微分并且提供所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)；參考電壓源，配置為提供直流參考電壓；電壓加法器，配置為將所述直流參考電壓與所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)相加，并且提供導(dǎo)數(shù)參考信號(hào);正微分放大器/比較器，配置為將所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)與從所述直流參考電壓得出的正閾值電壓進(jìn)行比較，以便在所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)的電壓幅度大于所述正閾值的電壓幅度時(shí)設(shè)置正導(dǎo)數(shù)信號(hào)，以及在所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)的電壓幅度小于所述正閾值的電壓幅度時(shí)重新設(shè)置所述正導(dǎo)數(shù)信號(hào)；負(fù)微分放大器/比較器，配置為將所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)與從所述直流參考電壓得出的負(fù)閾值電壓進(jìn)行比較，以便在所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)的電壓幅度大于所述負(fù)閾值的電壓幅度時(shí)設(shè)置負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)，以及在所述導(dǎo)數(shù)參考信號(hào)的電壓幅度小于所述負(fù)閾值的電壓幅度時(shí)重新設(shè)置所述負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)。所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器可以包括定時(shí)電容器，配置為在所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)不超過(guò)所述閾值時(shí)充電，而在所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)超過(guò)所述閾值時(shí)放電；以及比較器，配置為將所述定時(shí)電容器上的電壓與定時(shí)閾值電平進(jìn)行比較，其中所述比較器的輸出是零導(dǎo)數(shù)信號(hào)。所述邏輯裝置可以配置為在已經(jīng)設(shè)置了零導(dǎo)數(shù)信號(hào)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)與所述最終閾值相交時(shí)，設(shè)置退磁結(jié)束指示(indicator);以及在設(shè)置了退磁結(jié)束指示之后的延遲間隔過(guò)去時(shí)重新設(shè)置所述退磁結(jié)束指示。在延遲間隔之后退磁時(shí)間段的設(shè)置和后續(xù)重新設(shè)置可以產(chǎn)生對(duì)退磁沖程的結(jié)束加以指示的脈沖。所述邏輯裝置可以配置為接收所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)并且提供延遲的零導(dǎo)數(shù)信號(hào)；對(duì)于所述負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)和所述延遲的零導(dǎo)數(shù)信號(hào)執(zhí)行邏輯“與”操作，以便產(chǎn)生退磁結(jié)束指示(308，408)。可以提供一種用于控制開(kāi)關(guān)模式電源中的開(kāi)關(guān)的控制器。所述控制器可以配置為
確定開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段；確定退磁時(shí)間段的開(kāi)始；使用這里公開(kāi)的任一電路識(shí)別退磁時(shí)間段的結(jié)束；確定所述退磁時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間；根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算輸出電流開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間；流過(guò)所述繞組的峰值電流；以及退磁時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間；以及 根據(jù)計(jì)算的輸出電流激活所述開(kāi)關(guān)，用于后續(xù)開(kāi)關(guān)周期。確定何時(shí)激活所述開(kāi)關(guān)可以包括設(shè)置所述開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間的持續(xù)時(shí)間，從而根據(jù)計(jì)算的輸出電流設(shè)置后續(xù)功率周期的磁化時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。確定何時(shí)激活所述開(kāi)關(guān)可以包括設(shè)置所述開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率，從而根據(jù)計(jì)算的輸出電流設(shè)置后續(xù)功率周期的磁化時(shí)間段之間的持續(xù)時(shí)間。所述開(kāi)關(guān)可以是晶體管。所述開(kāi)關(guān)可以是場(chǎng)效應(yīng)晶體管。所述控制器可以通過(guò)向所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極施加電勢(shì)來(lái)激活所述開(kāi)關(guān)。所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極可以與SMPS的繞組的端子相耦接。根據(jù)另ー個(gè)方面，提出了ー種操作具有繞組的開(kāi)關(guān)模式電源用的電路的方法，所述方法包括接收從所述繞組得出的繞組電壓；將所述繞組電壓相對(duì)于時(shí)間求微分，以便確定導(dǎo)數(shù)信號(hào)；將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)與閾值進(jìn)行比較；當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間間隔上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)還沒(méi)有超過(guò)所述閾值時(shí)，則設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào);在已經(jīng)設(shè)置了零導(dǎo)數(shù)信號(hào)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)與最終閾值相交時(shí)，識(shí)別所述開(kāi)關(guān)模式電源的退磁沖程的結(jié)束。根據(jù)另ー個(gè)方面，提出了一種控制開(kāi)關(guān)模式電源中的開(kāi)關(guān)的方法，所述開(kāi)關(guān)模式電源包括繞組，所述方法包括確定開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段；確定退磁時(shí)間段的開(kāi)始；使用這里公開(kāi)的任一方法識(shí)別退磁沖程的結(jié)束；根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算所述總時(shí)間段上的輸出電流開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間；流過(guò)所述繞組的峰值電流；以及退磁時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間；以及根據(jù)計(jì)算的輸出電流激活所述開(kāi)關(guān)，用于后續(xù)開(kāi)關(guān)周期?？梢蕴峁┮环N控制器，用于包括這里公開(kāi)的任ー電路的開(kāi)關(guān)模式電源?？梢蕴峁┅`種集成電路，包括這里公開(kāi)的任ー電路或控制器?？梢蕴峁┮环N計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序引起所述計(jì)算機(jī)配置包括這里公開(kāi)的電路、控制器、變換器或裝置的任ー設(shè)備、或者執(zhí)行這里公開(kāi)的任一方法。作為非限制示例，計(jì)算機(jī)程序可以是軟件實(shí)現(xiàn)，并且所述計(jì)算機(jī)可以看作是任意合適的硬件，包括數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器、以及在只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)或電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)上的實(shí)現(xiàn)。所述軟件可以是匯編程序?？梢詫⑺鲇?jì)算機(jī)程序提供在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是諸如磁盤或存儲(chǔ)器裝置之類的物理計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，或者可以實(shí)現(xiàn)為瞬態(tài)信號(hào)。這種瞬態(tài)信號(hào)可以是網(wǎng)絡(luò)下載的，包括因特網(wǎng)下載。


現(xiàn)在參考附圖只作示例性描述，其中圖I說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)的反激變換器； 圖2a示出了本發(fā)明實(shí)施例的電路圖；圖2b示出了圖2a所示電路中信號(hào)的示意輪廓(profile)；圖3示意性地示出了用于操作根據(jù)本發(fā)明的反激變換器的控制信號(hào)；圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的另外細(xì)節(jié)；圖5說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的電路；圖6示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明電路的計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的信號(hào)輪廓；圖7示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明電路的計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的信號(hào)輪廓；以及圖8示出了具有緩沖器電路(snubber circuit)的反激變換器的電路圖,所述緩沖器電路可以與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例能夠改進(jìn)對(duì)當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)器的變壓器中的磁場(chǎng)完全釋放或者電源完全放電的那個(gè)時(shí)刻的檢測(cè)。這可以允許對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器或者電源的輸出的測(cè)量進(jìn)行改進(jìn)，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器或者電源的輸出電流的更好控制。各種實(shí)施例的性能不會(huì)受到由于寄生電容、泄露電流等導(dǎo)致的變壓器信號(hào)中的微擾的影響。在變壓器的初級(jí)側(cè)(primary side)具有電源隔離(mains isolation)和控制的開(kāi)關(guān)模式電源中，可能需要感測(cè)要調(diào)節(jié)的輸出變量。例如，可以將輸出電壓、輸出電流或者輸出功率調(diào)節(jié)到所需的值。通常通過(guò)下面的操作來(lái)執(zhí)行調(diào)節(jié)感測(cè)輸出變量、將其與變壓器次級(jí)側(cè)的參考值進(jìn)行比較、并且將由輸出變量和參考值之間的差產(chǎn)生的誤差信從所述次級(jí)側(cè)發(fā)送至所述初級(jí)側(cè)。在圖I中給出了這種變換器100的示例。圖I說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)的反激變換器100，所述反激變換器感測(cè)輸出電量、產(chǎn)生誤差信號(hào)119、并且經(jīng)由光耦合器116將所述誤差信號(hào)119發(fā)送至反激變換器的初級(jí)側(cè)。在圖I中，將交流(AC)電源信號(hào)101提供給電源濾波器102，所述電源濾波器從所述電源信號(hào)101中濾除高頻噪聲。將濾波的信號(hào)103提供給橋式整流器104，在該示例中所述橋式整流器提供濾波的AC電源信號(hào)103的全波整流。橋式整流器104將整流信號(hào)105通過(guò)提供給變壓器106的初級(jí)繞組107的第一端子。變壓器106的初級(jí)繞組107的第二端子經(jīng)由開(kāi)關(guān)的傳導(dǎo)通道(conduction channel)接地。在該示例中，將開(kāi)關(guān)設(shè)置為場(chǎng)效應(yīng)晶體管110，其中傳導(dǎo)通道是晶體管110的源極-漏極路徑。所述晶體管開(kāi)關(guān)110可以稱作功率開(kāi)關(guān)。
初級(jí)繞組107的第一端子也通過(guò)電容器112接地。這一電容器112的效果是為了對(duì)提供給初級(jí)繞組的整流信號(hào)105進(jìn)行平滑。晶體管開(kāi)關(guān)110的柵極由反激控制器114控制，其根據(jù)從光耦合器116接收的調(diào)節(jié)輸入信號(hào)115改變柵極電勢(shì)。應(yīng)該理解的是所述光耦合器116可以用于維持變壓器106的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電隔離。光耦合器116具有初級(jí)側(cè)傳感器117，所述初級(jí)側(cè)傳感器向控制器114提供調(diào)節(jié)輸入信號(hào)115。光耦合器116也具有次級(jí)側(cè)發(fā)射器118，所述次級(jí)側(cè)發(fā)射器接收誤差信號(hào)119。通過(guò)次級(jí)側(cè)控制器120確定所述誤差信號(hào)119，所述次級(jí)側(cè)控制器接收反激變換器的輸出信號(hào)122。次級(jí)繞組108的第一端子與輸出二極管124的端子相耦接，所述輸出二極管配置為允許常規(guī)的(conventional)電流從次級(jí)繞組108的第一端子流走。輸出二極管124的 第二端子與輸出電容器126 (該輸出電容器也可以稱作elcap)的第一極板相I禹接。輸出電容器126的第二極板與次級(jí)繞組108的第二端子和地都相耦接。在輸出二極管124和輸出電容器126之間的結(jié)處提供輸出信號(hào)122。在一些應(yīng)用中，光耦合器116和次級(jí)側(cè)控制器裝置120可能太昂貴。在低功率適配器和LED驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)中尤為如此。因此，可能需要提供不要求光耦合器的開(kāi)關(guān)電路。圖2a說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反激變換器200。這里將不再詳細(xì)描述圖2所示反激變換器的與圖I的反激變換器100相同的部件。反激變換器200包括反激控制器210，所述反激控制器接收對(duì)功率開(kāi)關(guān)212的漏極處的電壓加以表示的Vdrain信號(hào)211。如下面更加詳細(xì)地描述的，反激控制器210可以使用Vdrain信號(hào)211來(lái)確定次級(jí)沖程(secondary stroke)的持續(xù)時(shí)間,使用次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算或者測(cè)量變換器200的輸出，并且因此能夠操作變換器200的功率開(kāi)關(guān)使得精確地實(shí)現(xiàn)所需輸出值。圖2a的反激變換器200是可以與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的開(kāi)關(guān)模式電源的一個(gè)示例。所述變壓器的初級(jí)繞組206是繞組的示例，并且Vdrain信號(hào)211是從變壓器的初級(jí)繞組206得出的繞組電壓的示例。當(dāng)與圖I所示的進(jìn)行比較時(shí)，圖2所示變換器200的變壓器次級(jí)側(cè)的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化了。因?yàn)椴惶峁淖儔浩鞯拇渭?jí)側(cè)到初級(jí)側(cè)的反饋，不需要次級(jí)控制器或光耦合器。圖2b說(shuō)明了圖2a的電路內(nèi)的幾個(gè)信號(hào)的輪廓。使用按照邊界傳導(dǎo)模式(boundaryconduction mode)或者間斷模式(discontinuous mode)的反激變換器,次級(jí)電路中的電流在次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)為高，并且出現(xiàn)了顯著的振鈴式振蕩(ringing oscillation)。在次級(jí)沖程期間，抑制了振鈴式振蕩，并且在次級(jí)線圈中流過(guò)的電流逐漸減小到零。在圖2b中示出了完整的開(kāi)關(guān)周期，并且該完整的開(kāi)關(guān)周期包括三個(gè)時(shí)間段初級(jí)沖程(Tprim) 260之后是次級(jí)沖程(Tsec) 262和失效時(shí)間段(dead period) Tdead 264。失效時(shí)間段264開(kāi)始于次級(jí)沖程262的結(jié)束并且終止于下一個(gè)初級(jí)沖程260的開(kāi)始?？梢詫㈤_(kāi)關(guān)電路的初級(jí)沖程(也稱作磁化時(shí)間段或者“接通”時(shí)間段)看作在功率開(kāi)關(guān)接通的那個(gè)時(shí)刻和電感器中最大磁化電流的那個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間段。替代地，可以將初級(jí)沖程看作功率開(kāi)關(guān)接通的那個(gè)時(shí)刻和功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷的那個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間段。圖2b的示意圖示出了初級(jí)沖程的結(jié)束和次級(jí)沖程的開(kāi)始之間的間隔。因?yàn)檫@種間隔相對(duì)較短，在許多實(shí)際應(yīng)用中可以忽略這種間隔。替代地，在一些示例中，可以將所述間隔看作是初級(jí)沖程的一部分?？梢詫⒋渭?jí)沖程(也稱作退磁時(shí)間段或者“關(guān)斷”時(shí)間段)看作是在變壓器中的磁化電流下降到零之前磁能流到輸出222的時(shí)間段。圖2b中的頂部信號(hào)251是開(kāi)關(guān)晶體管212的柵極處的電壓。在初級(jí)沖程期間該柵極信號(hào)251為高(通過(guò)定義)。在開(kāi)關(guān)周期的其他時(shí)間段期間，所述柵極信號(hào)251為低。當(dāng)柵極信號(hào)251從低變換到高時(shí)，電流開(kāi)始流過(guò)初級(jí)繞組207和開(kāi)關(guān)晶體管212的傳導(dǎo)通道。圖2b的第二幅曲線圖中示出了初級(jí)電流252。在初級(jí)電流252中的初始涌流 (surge)之后，初級(jí)電流252在達(dá)到峰值之前從低電平線性地斜坡式上升，在圖2b中將所述峰值表示為Ipk-prim。圖2b的第三幅曲線圖示出了曲線253，描繪了通過(guò)輸出二極管214的電流?？梢钥闯鲈诔跫?jí)沖程260期間，該電流253是零。在初級(jí)沖程260結(jié)束時(shí)，通過(guò)初級(jí)繞組206在磁場(chǎng)中存儲(chǔ)的能量開(kāi)始轉(zhuǎn)移給次級(jí)繞組204。這在圖2b中示出為在初級(jí)沖程的結(jié)束和次級(jí)沖程的開(kāi)始之間的間隙信號(hào)中，輸出電流253從零增加到在圖2b中被稱為Ipk-sec的峰值。遞送至次級(jí)繞組的電流(通過(guò)輸出二極管204所測(cè)量的)在次級(jí)沖程262期間從峰值Ipk-sec衰減至零。圖2b的第四幅曲線圖示出了開(kāi)關(guān)晶體管212的漏極處的電壓。將該波形稱作Vdrain 254。當(dāng)在初級(jí)沖程260中柵極信號(hào)251為高時(shí)，Vdrain254接近零。當(dāng)柵極信號(hào)251變低時(shí)，Vdrain 254開(kāi)始上升。當(dāng)Vdrain 254與變換器輸入電壓(在圖2b中表示為參考數(shù)字256)相交時(shí)，次級(jí)沖程262開(kāi)始。Vdrain 254從零增加到輸入電壓電平期間的時(shí)間段代表初級(jí)沖程260和次級(jí)沖程262之間的間隙。在次級(jí)沖程262開(kāi)始時(shí)，Vdrain 254繼續(xù)上升。Vdrain 254達(dá)到峰值，然后以幅度逐漸降低的振蕩的形式開(kāi)始振蕩。所述振蕩最終衰減為具有可忽略的幅度，并且在次級(jí)沖程262結(jié)束之前，Vdrain 254則具有相對(duì)恒定的值?？梢詫Ⅲ槲徊考糜谝种七@些振鈴式振蕩，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的和參考圖8如下所述。在次級(jí)沖程262終止的那個(gè)時(shí)刻，并且直到下一個(gè)初級(jí)沖程260，出現(xiàn)了 Vdrain254振蕩的失效時(shí)間段264。對(duì)于反激變換器，通過(guò)以下等式給出輸出電流Iont = — * Af *--
2Tprim + 7 sec+ Idead其中Iout是輸出電流，Ipk是初級(jí)繞組中的峰值電流，Tprim是初級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間，也稱作磁化時(shí)間段(magnetization period),Tsec是次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間，也稱作退磁時(shí)間段(demagnetization period),以及Tdead是失效時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間(次級(jí)沖程的結(jié)束和下一個(gè)初級(jí)沖程的開(kāi)始之間的時(shí)間段)。
開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段(Tprim +Tsec +Tdead)等效于選擇的開(kāi)關(guān)時(shí)間段Ts，其中選擇的開(kāi)關(guān)頻率是h_ =
Is根據(jù)以上表達(dá)Iout的等式可以看出，為了產(chǎn)生精確的輸出電流，要求精確地知曉次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間(Tsec)和總開(kāi)關(guān)時(shí)間段(Ts = Tprim+Tsec +Tdead)?，F(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式不能夠使用對(duì)其可用的信息來(lái)精確地判定次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間(Tsec)?，F(xiàn)有技術(shù)解決方案已經(jīng)使用了不精確的、令人不滿意的、復(fù)雜或者不靈活的方法來(lái)確定退磁時(shí)間段的結(jié)束。本發(fā)明的實(shí)施例可以通過(guò)更加精確地確定Tsec來(lái)改進(jìn)對(duì)開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)輸出的控制。利用這種信息，可以通過(guò)控制器更好地控制開(kāi)關(guān)晶體管，以便將輸出修改為所需電平。·本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例可以改進(jìn)電源或者LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流精度。在一些不要求復(fù)雜或昂貴的實(shí)現(xiàn)方式的示例中，可以實(shí)現(xiàn)輸出電流或者輸出電壓與所需值相比小于5%的變化。通過(guò)確定退磁時(shí)間段的開(kāi)始和結(jié)束來(lái)估計(jì)Tsec。退磁時(shí)間段的開(kāi)始對(duì)于控制器是已知的，因?yàn)楫?dāng)Vdrain與輸入電壓電平(或值，level)相交時(shí)發(fā)生退磁。圖3圖表地示出了功率開(kāi)關(guān)的漏極處的電壓(將該電壓稱作Vdrain303)。在Vdrain 303下方示出了多個(gè)控制信號(hào)304-308，來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制信號(hào)的另外細(xì)節(jié)，其中將Vdrain相對(duì)于時(shí)間的微分繪制為曲線409 (與圖3中所示的Vdrain 303的絕對(duì)值相反)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器使用的電路500，以便產(chǎn)生如圖4和圖5所示的控制信號(hào)?？梢栽趫D2所示的控制器210內(nèi)提供電路500。電路500包括三個(gè)部分差分元件510、穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502和邏輯裝置513。差分元件501和穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502向邏輯裝置513提供信號(hào)，所述邏輯裝置輸出退磁結(jié)束檢測(cè)脈沖508。差分元件501接收輸入電壓Vdrain 503，它表示反激變換器中開(kāi)關(guān)晶體管的漏極處的電壓。在圖3中用參考符號(hào)303示出了 Vdrain信號(hào)。圖5的電路500的替代實(shí)施例可以從反激變換器的變壓器的輔助繞組接收輸入電壓503的電壓來(lái)代替Vdrain信號(hào)。輔助繞組兩端的電壓可以反映Vdrain信號(hào)。輔助繞組兩端的電壓可以由差分元件501按照與圖5所示Vdrain信號(hào)類似的方式進(jìn)行處理。差分元件501計(jì)算Vdrain信號(hào)503相對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，并且將該導(dǎo)數(shù)稱作dV/dt信號(hào)509。差分兀件501產(chǎn)生正導(dǎo)數(shù)信號(hào)(正dV/dt) 504,表不dV/dt信號(hào)509大于正閾值552。差分元件501也產(chǎn)生負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)(負(fù)dV/dt) 505，表示dV/dt信號(hào)509小于負(fù)閾值554。在圖3中，將示例的正導(dǎo)數(shù)信號(hào)和負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)分別示出為曲線305、305，在圖4中分別示出為曲線404、405。穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502接收由差分元件501產(chǎn)生的正導(dǎo)數(shù)信號(hào)504和負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)505，并且產(chǎn)生零導(dǎo)數(shù)信號(hào)507 (在圖3至5中稱作“無(wú)dV/dt” )作為輸出。當(dāng)接收的正導(dǎo)數(shù)信號(hào)504和負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)505表示正閾值552和負(fù)閾值554之間的Vdrain信號(hào)503對(duì)于最小時(shí)間段的差分時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)507。在圖3中將所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)507繪制為曲線307，并且在圖4中繪制為曲線407。可以將零導(dǎo)數(shù)信號(hào)504看作是提供當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管的漏極處的電壓變化率實(shí)質(zhì)上等于零時(shí)的指示。邏輯裝置513接收負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)505和零導(dǎo)數(shù)信號(hào)507作為輸入，并且當(dāng)dV/dt信號(hào)509從實(shí)質(zhì)上等于零變?yōu)樨?fù)時(shí)產(chǎn)生退磁結(jié)束指示(indicator) 508作為輸出。在這種示例中，當(dāng)檢測(cè)到退磁結(jié)束時(shí)將退磁結(jié)束指示508設(shè)置為短脈沖。在圖5的實(shí)施例中，差分元件501包括串聯(lián)電容器510，所述串聯(lián)電容器具有與反激變換器的功率晶體管的漏極相耦接的第一極板。電容器510用作高通濾波器，并且可以看作是差分器。電容器510的輸出(在其第二極板處)是對(duì)Vdrain相對(duì)于時(shí)間的變化率加以表示的電流。在圖5所示的差分元件501的實(shí)施例中，電容器510的第二極板與電流電壓(I_V)轉(zhuǎn)換器512相耦接，并且將電流從電容器510的第二極板提供給電流電壓轉(zhuǎn)換器512。電流電壓轉(zhuǎn)換器512的輸出信號(hào)509是Vdrain相對(duì)于時(shí)間的變化率的電壓表示，也就是dV/dt信號(hào)509?！と欢鴳?yīng)該理解的是電流電壓轉(zhuǎn)換器512不必存在于所有的實(shí)施例中，因?yàn)椴罘衷?01的各種部件可以被配置為相加和比較電流，代替電壓。在不包括電流電壓轉(zhuǎn)換器512的實(shí)施例中，可以將dV/dt信號(hào)看作是來(lái)自電容器510的第二極板的輸出。配置為作用于電流的部件可以與作用于電壓信號(hào)的部件類似，并且因?yàn)樾枰幚黼娏鞯牟罘衷木壒蕦?duì)圖5進(jìn)行的必要修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是很清楚的。將dV/dt信號(hào)509作為輸入與參考信號(hào)556 (在電壓情況下是來(lái)自直流參考電壓源516的參考電壓信號(hào)556) —起提供給加法器514 (在電壓情況下是電壓加法器514)。加法器514輸出參考dV/dt信號(hào)517，其是對(duì)偏移了固定參考值的dV/dt信號(hào)509的表示。差分兀件501也包括正信號(hào)差分放大器518和負(fù)信號(hào)差分放大器520。將參考dV/dt信號(hào)517提供給正信號(hào)差分放大器518和負(fù)信號(hào)差分放大器520兩者的反相輸入端。差分元件501也包括正閾值設(shè)置部件522，所述正閾值設(shè)置部件向參考電平增加偏移，以便向正差分放大器518提供表不正閾值的信號(hào),將該信號(hào)稱作ref I 522(或者對(duì)于電壓情況稱作vrefl 522)。類似地，將參考電壓信號(hào)556提供給負(fù)閾值設(shè)置部件524，所述負(fù)閾值設(shè)置部件從參考電平中減去偏移，以便向負(fù)差分放大器520提供表示負(fù)閾值的信號(hào)，將所述信號(hào)稱作refl 552(或者對(duì)于電壓情況稱作vref2 554)。在圖4中示出了 dV/dt 參考信號(hào) 417、vrefl452 和 vref2454 信號(hào)。通過(guò)正閾值設(shè)置部件522和負(fù)閾值設(shè)置部件524施加的偏移的幅度可以相同或者不同。參考圖4，應(yīng)該理解的是改變偏移的大小將改變水平軸和閾值電平452、454之間的距離。當(dāng)參考dV/dt信號(hào)517大于vref 1552時(shí)設(shè)置差分放大器518的輸出，并且將該輸出稱作正dV/dt 504。當(dāng)參考dV/dt信號(hào)517小于vref2 554時(shí)，設(shè)置負(fù)差分放大器520的輸出，并且將該輸出稱作負(fù)dV/dt 505。穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502包括第一放電開(kāi)關(guān)532，當(dāng)負(fù)dV/dt 505為高時(shí)所述第一放電開(kāi)關(guān)接通，并且當(dāng)負(fù)dV/dt 505為低時(shí)，所述第一放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。類似地，穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502包括第二放電開(kāi)關(guān)530，當(dāng)正dV/dt 504為高時(shí)所述第二放電開(kāi)關(guān)接通，并且當(dāng)正dV/dt504為低時(shí)，所述第二放電開(kāi)斷開(kāi)。
第一放電開(kāi)關(guān)532和第二放電開(kāi)關(guān)530兩者的第一端子都接地。第一放電開(kāi)關(guān)532和第二放電開(kāi)關(guān)530兩者的第二端子都與定時(shí)電容器528的第一極板相耦接。定時(shí)電容器528的第二極板也接地。定時(shí)電容器528的第一極板也經(jīng)由次級(jí)沖程開(kāi)關(guān)536與恒定DC電流源534相耦接，在圖5中稱作Iref?？刂扑龃渭?jí)沖程開(kāi)關(guān)536，使得在次級(jí)沖程期間所述次級(jí)沖程開(kāi)關(guān)接通、并且在所述初級(jí)沖程期間所述次級(jí)沖程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。按照這種方式，恒定電流源536只在次級(jí)沖程期間與定時(shí)電容器528的第一極板相耦接。當(dāng)負(fù)dV/dt信號(hào)505和正dV/dt信號(hào)504兩者都為低時(shí)，并且因此相關(guān)聯(lián)的放電開(kāi)關(guān)532、530斷開(kāi)時(shí)，恒定電流源536線性地增加定時(shí)電容器528上存儲(chǔ)的電荷。當(dāng)負(fù)dV/dt信號(hào)505或正dV/dt信號(hào)504的任一個(gè)為高時(shí)，并且因此相關(guān)聯(lián)的放電開(kāi)關(guān)532、530接通時(shí)，將定時(shí)電容器528經(jīng)由接通的放電開(kāi)關(guān)532、530向地放電，并且在定時(shí)電容器528上存儲(chǔ)的電荷下降到零?，F(xiàn)在將參考圖4的波形和圖5的電路一起描述定時(shí)電容器528的充電和圖5的電路的后續(xù)操作。應(yīng)該理解的是圖4所示的波形發(fā)生在次級(jí)沖程期間，并且因此在圖4所示的整個(gè)時(shí)間，所述次級(jí)沖程開(kāi)關(guān)536都將接通。 圖4中的參考dV/dt信號(hào)417、正dV/dt信號(hào)404和負(fù)dV/dt信號(hào)405都從零開(kāi)始。然后，參考dV/dt信號(hào)417與正閾值電平452相交。當(dāng)超過(guò)該正閾值452時(shí)，將正dV/dt 404設(shè)置為高，這引起第二放電開(kāi)關(guān)530接通并且對(duì)定時(shí)電容器528放電。然后，在參考dV/dt信號(hào)417下降為小于正閾值電平452之前，所述參考dV/dt信號(hào)保持為高，在正閾值電平這一點(diǎn)，將正dV/dt信號(hào)404設(shè)置為低，并且將第二放電開(kāi)關(guān)530斷開(kāi)。此時(shí),第一放電開(kāi)關(guān)532和第二放電開(kāi)關(guān)530都是斷開(kāi)的，不存在對(duì)于定時(shí)電容器528的放電路徑，并且因此電荷開(kāi)始在定時(shí)電容器528上聚集。這在圖4中由充電電容器(charging cap)信號(hào)406示出，當(dāng)正dV/dt 404下降到零時(shí)所述充電電容器信號(hào)開(kāi)始線性增加。然后，參考dV/dt信號(hào)417停留在正閾值電平452和負(fù)閾值電平454之間由圖4的參考數(shù)字410表示的時(shí)間段，隨后參考dV/dt信號(hào)417下降為小于負(fù)閾值電平454。當(dāng)參考dV/dt信號(hào)417下降為小于負(fù)閾值電平454時(shí)，設(shè)置負(fù)dV/dt信號(hào)405。這引起第一放電開(kāi)關(guān)532接通并且將定時(shí)電容器528向地放電。圖4的充電電容器信號(hào)406表明定時(shí)電容器528上的電荷減小。然后，參考dV/dt信號(hào)417繼續(xù)振蕩，并且在次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)漏極電壓的振鈴期間周期性地超過(guò)正閾值電平452和負(fù)閾值電平454。從圖4可以看出參考dV/dt信號(hào)417中的振蕩幅度隨時(shí)間下降，這導(dǎo)致參考dV/dt信號(hào)417對(duì)于每一次振蕩在正閾值電平452和負(fù)閾值電平454之間的時(shí)間中增加。這進(jìn)而引起在將定時(shí)電容器上的電荷重新設(shè)置為零之前，所述定時(shí)電容器528上的電荷將達(dá)到更高的值，如圖4的充電電容器信號(hào)407所示。在多次振蕩之后(圖4的示例中是三次振蕩)，參考dV/dt信號(hào)417中的振蕩幅度不會(huì)超過(guò)正閾值電平452或負(fù)閾值電平454的任一個(gè)。因此，定時(shí)電容器528對(duì)于每一次振蕩不再放電，并且充電電容器信號(hào)406繼續(xù)線性增加。充電電容器信號(hào)406在預(yù)定的時(shí)間段之后達(dá)到定時(shí)閾值電平427。該預(yù)定的時(shí)間段表示dV/dt信號(hào)409應(yīng)該位于正閾值電平452和負(fù)閾值電平454之間的最小時(shí)間段，以便將次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)的初始振鈴看作是結(jié)束。當(dāng)充電電容信號(hào)406超過(guò)定時(shí)閾值電平427時(shí)，設(shè)置無(wú)dV/dt信號(hào)407。通過(guò)圖5中的差分放大器526執(zhí)行這種功能。圖5中的差分放大器526的非反相輸入端與定時(shí)電容器528的第一極板相I禹接。差分放大器526的反相輸入端與DC電壓源527相耦接，所述DC電壓源提供表示定時(shí)閾值電平的信號(hào)。差分放大器526的輸出是無(wú)dV/dt信號(hào)507，用圖4中的參考數(shù)字407示出。邏輯裝置513從差分元件501接收負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)505，并且從穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器502接收無(wú)dV/dt信號(hào)507。邏輯裝置513包括延遲元件538，所述延遲元件接收無(wú)dV/dt信號(hào)507作為輸入。延遲元件538向零導(dǎo)數(shù)信號(hào)507施加延遲，并且提供延遲的無(wú)dV/dt信號(hào)537。在圖4中也示出了延遲的無(wú)dV/dt信號(hào)437。例如，延遲元件538可以包括具有偶數(shù)個(gè)“非”門的鏈。每一個(gè)“非”門或者其他功能單元具有本征的傳播延遲。提供許多串聯(lián)的這種延遲器可能會(huì)導(dǎo)致要傳播的信號(hào)中的實(shí)質(zhì)延遲。將延遲的無(wú)dV/dt信號(hào)537作為輸入與無(wú)dV/dt信號(hào)507 —起提供給“或”門540?！盎颉遍T540的輸出是無(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)541，在圖4中用參考數(shù)字441示出。當(dāng)無(wú)dV/dt信號(hào)507變高時(shí)將無(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)541設(shè)置為高，并且在延遲的無(wú)dV/dt信號(hào)537變低之前，所述無(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)保持為高?？梢詫o(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)541看作是無(wú)dV/dt信號(hào)擴(kuò)展與延遲長(zhǎng)度等價(jià)的時(shí)間段的擴(kuò)展版本，通過(guò)延遲部件538施加所述延遲。如根據(jù)以下描述應(yīng)該理解的，延遲的長(zhǎng)度與退磁結(jié)束檢測(cè)信號(hào)508中的脈沖長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。邏輯裝置513包括“與”門542，所述“與”門接收無(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)541作為第一輸入，并且接收負(fù)dV/dt信號(hào)505作為第二輸入。“與”門542的輸出是退磁結(jié)束檢測(cè)信號(hào)508。從圖4的波形中可以看出退磁結(jié)束檢測(cè)信號(hào)408由在已經(jīng)設(shè)置了無(wú)dV/dt信號(hào)407之后、dV/dt信號(hào)409首先下降為小于負(fù)閾值454時(shí)開(kāi)始的脈沖構(gòu)成。也就是說(shuō)，在已經(jīng)設(shè) 置了無(wú)dV/dt信號(hào)507之后、當(dāng)dV/dt信號(hào)409與最終閾值(在該示例中與負(fù)閾值相同，盡管這不必一定是這種情況，因?yàn)榭梢允褂貌罘肿罱K閾值)相交時(shí)設(shè)置退磁結(jié)束檢測(cè)信號(hào)508。在該示例中，當(dāng)無(wú)dV/dt擴(kuò)展信號(hào)441下降為零時(shí)，退磁檢測(cè)信號(hào)408中的脈沖結(jié)束。已知的是，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管漏極處的電壓從其平均值下降時(shí)退磁沖程結(jié)束，并且因此可以將退磁結(jié)束檢測(cè)信號(hào)408中的脈沖的開(kāi)始看作是退磁沖程結(jié)束的良好近似。應(yīng)該理解的是，在一些示例中可以提供不要求計(jì)算或者使用正dV/dt信號(hào)504的類似電路。也就是說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例可以讓差分元件只計(jì)算負(fù)dV/dt輸出信號(hào)，它表示dV/dt信號(hào)小于負(fù)閾值。當(dāng)設(shè)置dV/dt信號(hào)時(shí),穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器可以只對(duì)定時(shí)電容器放電，這可以要求調(diào)節(jié)所述預(yù)定時(shí)間的值(如由圖5中的Vth 527所設(shè)定)。在這種示例中，對(duì)于圖5的邏輯裝置513不要求任何變化，因?yàn)榭梢约僭O(shè)當(dāng)dV/dt信號(hào)變負(fù)時(shí)總是發(fā)生退磁沖程的結(jié)束。這種操作可以使得控制器能夠使用次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間的精確測(cè)量來(lái)精確地確定輸出的電平，使得可以將輸出電流/電壓維持在非常精確的范圍內(nèi)。在次級(jí)繞組中不再有電流的時(shí)間與dV/dt狀態(tài)的變化(即從零到負(fù))相對(duì)應(yīng)。因?yàn)檫@種控制器能夠在由于次級(jí)沖程的結(jié)束而導(dǎo)致的預(yù)期dV/dt和與次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)的振鈴式振蕩相關(guān)的dV/dt之間進(jìn)行區(qū)分，可以實(shí)現(xiàn)次級(jí)沖程結(jié)束的精確檢測(cè)。圖6和圖7示出了針對(duì)圖5電路的仿真結(jié)果。圖6和圖7以600和700序列的相應(yīng)參考數(shù)字示出了在上述圖5電路內(nèi)的信號(hào)。圖8示出了可以與本發(fā)明實(shí)施例一起使用的反激變換器800的電路圖。圖8的電路適用于向由圖中的LED 830表示的一個(gè)或更多個(gè)LED供電。反激變換器800的結(jié)構(gòu)與圖I中的變換器100類似。開(kāi)關(guān)晶體管810示出為具有與開(kāi)關(guān)晶體管810的源極和漏極端子并聯(lián)的寄生電容Cp 811。變壓器的初級(jí)側(cè)具有本領(lǐng)域已知的緩沖器電路(snubber circuit) 828。緩沖器電路828可以有助于減小由寄生電容和泄露電流引起的漏極電壓中的振蕩。在一些應(yīng)用中，優(yōu)選地是不使用緩沖器電路。在這些情況中，不存在由緩沖器電路造成的阻尼，因此振鈴式振蕩的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。如果向所述系統(tǒng)施加固定的消隱時(shí)間，可能發(fā)生問(wèn)題，因?yàn)榭赡軐⒄疋徥秸袷幗忉尀橥舜诺慕Y(jié)束。本發(fā)明的實(shí)施例可以解決無(wú)需緩沖器電路實(shí)現(xiàn)方式的開(kāi)關(guān)模式電源中的這個(gè)問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器可以使用與次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間(退磁時(shí)間段)有關(guān) 的信息，以精確地確定變壓器的輸出電流。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是存在可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明功能的各種等價(jià)方法或者部件結(jié)構(gòu)。這里公開(kāi)的電路、圖和信號(hào)輪廓表示如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的非限制示例。本發(fā)明的實(shí)施例可以任意開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)組合地使用，其中在初級(jí)沖程期間在繞組、電感器或變壓器中存儲(chǔ)能量，并且在次級(jí)沖程期間將能量轉(zhuǎn)換至輸出。這種SMPS的示例包括反激變換器、降壓變換器和降壓升壓變換器。這些實(shí)施例可以配置為使用負(fù)dV/dt信號(hào)和/或正dV/dt信號(hào)來(lái)區(qū)分次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)的振鈴式振蕩和表示次級(jí)沖程結(jié)束的振蕩。當(dāng)優(yōu)選地針對(duì)輸出電壓調(diào)節(jié)不使用光耦合器時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于具有電源隔離的開(kāi)關(guān)模式電源。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以提供在低功率適配器或者LED驅(qū)動(dòng)器方面的特別優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明實(shí)施例的一些優(yōu)勢(shì)包括-與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比改善了實(shí)現(xiàn)的容易性?？梢员景l(fā)明實(shí)施例的IC外殼中內(nèi)部地監(jiān)測(cè)輸出電流精度，而無(wú)需諸如光耦合器之類的外部部件。這可以減小部件成本。-可以在IC封裝中實(shí)現(xiàn)一個(gè)管腳的節(jié)省。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明實(shí)施例的dV/dt檢測(cè)器可以與電源的功率晶體管的漏極直接相連，無(wú)需提供來(lái)自作為dV/dt檢測(cè)器的電源變壓器的輔助繞組的反饋信號(hào)。-本發(fā)明的實(shí)施例可以與降壓和反激變換器兼容。-減小了對(duì)抑制由緩沖器電路提供的振蕩的要求。因此，可以將較小和/或不太昂貴的部件用于結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例使用的緩沖器電路。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器或電路可以將退磁時(shí)間段的結(jié)束識(shí)別為在導(dǎo)數(shù)值已經(jīng)粗略等于零最小的時(shí)間段之后、對(duì)SMPS中的繞組兩端電壓從粗略等于零變?yōu)樨?fù)值加以表示的信號(hào)的導(dǎo)數(shù)值(相對(duì)于時(shí)間的變化率)?？梢詫⒋致缘扔诹憬忉尀樵谙鄬?duì)于零的一個(gè)或更多個(gè)閾值之內(nèi)。使用最小時(shí)間段可以認(rèn)為是施加“自適應(yīng)的消隱”以便忽略次級(jí)沖程開(kāi)始時(shí)的初始振鈴式振蕩。自適應(yīng)消隱與預(yù)定的或者固定的時(shí)間段和時(shí)間不相關(guān)，并且可以允許控制器的設(shè)計(jì)和使用中的良好靈活性。應(yīng)該理解的是這里描述為耦接或連接的任意部件可以是直接或者間接耦接或連接。也就是說(shuō)，一個(gè)或更多個(gè)部件可以位于被認(rèn)為是耦接或連接的兩個(gè)部件之間，同時(shí)使得仍然能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能?！?br> 權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)模式電源(200)用的電路(500)，所述開(kāi)關(guān)模式電源(200)具有繞組(206)，所述電路(500)包括 輸入端，配置為接收從所述繞組(206)得出的繞組電壓(503)； 微分元件(501)，配置為將所述繞組電壓(503)相對(duì)于時(shí)間求微分，以便確定導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)，并且將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)和閾值(554)進(jìn)行比較； 穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器(502)，配置為當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間段上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)都沒(méi)有超過(guò)所述閾值(554)時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507);以及 邏輯裝置(513)，配置為在已經(jīng)設(shè)置了所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與最終閾值(554)相交時(shí)，識(shí)別所述開(kāi)關(guān)模式電源的退磁沖程的結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路(500)，其中所述開(kāi)關(guān)模式電源是反激變換器(200)，以及所述繞組是反激變壓器(202)的初級(jí)側(cè)的繞組(206)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路(500)，其中所述繞組電壓(211)是反激變換器(200)的功率開(kāi)關(guān)(212)的漏極處的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的電路(500)，其中所述最終閾值(554)與所述閾值(554)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的電路(500)，其中所述閾值是負(fù)閾值(554)，并且所述微分元件(501)還配置為將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與正閾值(552)進(jìn)行比較；以及 所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器(502)配置為當(dāng)在所述預(yù)定的時(shí)間段上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)都位于所述負(fù)閾值(554)和所述正閾值(552)之間時(shí)，設(shè)置所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路(500)，其中所述微分元件(501)還配置為 在所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)大于所述正閾值(552)時(shí)設(shè)置正導(dǎo)數(shù)信號(hào)(504)； 當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)小于所述正閾值(552)時(shí)重新設(shè)置所述正導(dǎo)數(shù)信號(hào)(504)； 當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)小于所述負(fù)閾值(554)時(shí)設(shè)置負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)(505);以及 當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)大于所述負(fù)閾值(554)時(shí)重新設(shè)置所述負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)(505)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的電路(500)，其中所述穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器(502)包括 定時(shí)電容器(528)，配置為在所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)不超過(guò)所述閾值(554)時(shí)充電，并且在所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)超過(guò)所述閾值(554)時(shí)放電；以及 比較器(526)，配置為將所述定時(shí)電容器上的電壓與定時(shí)閾值電平(527)進(jìn)行比較，其中所述比較器(526)的輸出是所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的電路(500)，其中所述邏輯裝置(513)配置為 在已經(jīng)設(shè)置了所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與所述最終閾值(554)相交時(shí)，設(shè)置退磁結(jié)束指示(508);以及 在設(shè)置了所述退磁結(jié)束指示之后的延遲間隔終結(jié)時(shí)重新設(shè)置所述退磁結(jié)束指示(508)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路(500)，其中所述邏輯裝置(513)配置為 接收所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)并且提供延遲的零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(537)； 對(duì)于所述負(fù)導(dǎo)數(shù)信號(hào)(505)和所述延遲的零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(537)執(zhí)行邏輯“與”操作，以便產(chǎn)生所述退磁結(jié)束指示(508)。
10.一種用于控制開(kāi)關(guān)模式電源(200)中的開(kāi)關(guān)(212)的控制器(210)，所述控制器(210)配置為 確定開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段； 確定退磁時(shí)間段(262)的開(kāi)始； 使用任一前述權(quán)利要求所述的電路(500)識(shí)別退磁時(shí)間段(262)的結(jié)束； 確定退磁時(shí)間段(262)的持續(xù)時(shí)間； 根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算輸出電流 開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間； 流過(guò)所述繞組(207)的峰值電流；以及 退磁時(shí)間段(262)的持續(xù)時(shí)間；以及 根據(jù)計(jì)算的輸出電流激活所述開(kāi)關(guān)(212)，用于后續(xù)開(kāi)關(guān)周期。
11.一種操作開(kāi)關(guān)模式電源(200)用的電路的方法，所述開(kāi)關(guān)模式電源(200)具有繞組(206)，所述方法包括 接收從所述繞組(206)得出的繞組電壓(503)； 將所述繞組電壓(503)相對(duì)于時(shí)間求微分，以便確定導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)； 將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與閾值(554)進(jìn)行比較； 當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間間隔上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(309，409)都沒(méi)有超過(guò)所述閾值(554)時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)； 在已經(jīng)設(shè)置了所述零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與最終閾值(554)相交時(shí)，識(shí)別所述開(kāi)關(guān)模式電源(200)的退磁沖程的結(jié)束。
12.—種控制開(kāi)關(guān)模式電源(200)中的開(kāi)關(guān)(212)的方法，所述開(kāi)關(guān)模式電源(200)包括繞組(206)，所述方法包括 確定開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段； 確定退磁時(shí)間段(262)的開(kāi)始； 使用權(quán)利要求11所述的方法識(shí)別退磁沖程的結(jié)束； 根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算所述總時(shí)間段上的輸出電流 開(kāi)關(guān)周期的總時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間； 流過(guò)所述繞組(206)的峰值電流；以及 退磁時(shí)間段(262)的持續(xù)時(shí)間；以及 根據(jù)計(jì)算的輸出電流激活所述開(kāi)關(guān)(212)，用于后續(xù)開(kāi)關(guān)周期。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)模式電源(200)用的電路(500)及其方法。該開(kāi)關(guān)模式電源(200)具有繞組(206)。所述電路(500)包括輸入端，配置為接收從所述繞組(206)得出的繞組電壓(503)；微分元件(501)，配置為將所述繞組電壓(503)相對(duì)于時(shí)間求微分，以便確定導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)并且將所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)和閾值(554)進(jìn)行比較；穩(wěn)定狀態(tài)檢測(cè)器(502)，配置為當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間段上所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)都沒(méi)有超過(guò)所述閾值(554)時(shí)，設(shè)置零導(dǎo)數(shù)信號(hào)(507)；以及邏輯裝置(513)，配置為在已經(jīng)設(shè)置了零導(dǎo)數(shù)信號(hào)之后，當(dāng)所述導(dǎo)數(shù)信號(hào)(509)與最終閾值(554)相交時(shí)，識(shí)別所述開(kāi)關(guān)模式電源的退磁沖程的結(jié)束。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102957322SQ20121028076
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者米歇爾·杰姆, 埃默里克·于崗 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司