專利名稱：控制光源能量的控制器、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制器，特別是涉及一種控制光源能量的控制器、系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
反激轉(zhuǎn)換器是一種開關(guān)穩(wěn)壓電源，可以應(yīng)用于交流/直流適配器或電池充電器。圖I所示為一種傳統(tǒng)的反激轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)示意圖。該反激轉(zhuǎn)換器100利用控制器120控制一個變壓器。該變壓器包含與直流電源VBB相連的初級繞組104、與負載112相連的次級繞組106以及輔助繞組108?？刂破?20控制與初級繞組104串聯(lián)的開關(guān)118。當開關(guān)118接通，電流流經(jīng)初級繞組104，變壓器的磁芯124儲能。當開關(guān)118斷開時，與次級繞組相連的二極管110正向偏置，磁芯124中儲存的能量通過次級繞組106釋放至電容122和 負載112。誤差放大器114將流經(jīng)電流監(jiān)測電阻111的電流和一個參考電流進行比較并產(chǎn)生反饋信號FB。反饋信號FB通過光耦合器116傳送至控制器120。控制器120根據(jù)反饋信號FB控制開關(guān)118以調(diào)整變壓器的輸出能量。該傳統(tǒng)反激轉(zhuǎn)換器100的缺點在于其尺寸相對較大，且變壓器的電磁感應(yīng)導(dǎo)致電路工作工程中存在電磁干擾效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種控制光源能量的控制器、系統(tǒng)及方法，以減小電路中的電磁干擾效應(yīng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種控制發(fā)光二極管(LED)光源能量的控制器，該控制器包括控制端，該控制端用以提供控制信號以控制變壓器。該控制信號的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段。該控制器還包括控制電路，該控制電路與控制端耦合，用于在充電階段控制變壓器的初級繞組接收能量，在放電階段控制變壓器的次級繞組向LED光源放電，并通過控制調(diào)整階段以周期性地改變控制信號的頻率。本發(fā)明還提供了一種控制發(fā)光二極管(LED)光源能量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括變壓器，包括初級繞組和次級繞組，該變壓器用以向LED光源提供能量。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器用以控制與初級繞組串聯(lián)耦合的開關(guān)，進而控制變壓器工作于多個周期，該周期中的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段。該控制器在充電階段增大流經(jīng)初級繞組的電流，在放電階段降低流經(jīng)次級繞組的電流，且該控制器控制調(diào)整階段以周期性改變開關(guān)的開關(guān)頻率。本發(fā)明還提供了一種控制發(fā)光二極管(LED)光源能量的方法，該方法包括通過控制信號控制變壓器，該控制信號的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段；在充電階段控制變壓器的初級繞組接收能量；在放電階段控制變壓器的次級繞組對所述LED光源放電；及通過控制調(diào)整階段，周期性改變所述控制信號的頻率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過采用本發(fā)明的控制器、系統(tǒng)及方法，可以減小電路中的電磁干擾效應(yīng)。


以下通過對本發(fā)明的一些實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。圖I所示為一種傳統(tǒng)反激轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意；圖3所示為圖2中的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源轉(zhuǎn)換器接收的或產(chǎn)生的信號的波形圖；
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制電源轉(zhuǎn)換器中變壓器的方法流程圖；圖6所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖6中的控制器的電路示意圖；圖8A和圖SB所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖6中電源轉(zhuǎn)換器的信號波形示例圖；圖9所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制LED光源能量的方法流程圖。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細的說明。盡管本發(fā)明通過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式
中給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對于大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。本發(fā)明提供了一種電源轉(zhuǎn)換器和對電源轉(zhuǎn)換器進行控制的方法。電源轉(zhuǎn)換器包含變壓器和控制變壓器的控制器?？刂破骺刂婆c變壓器初級繞組串聯(lián)的開關(guān)。通過控制開關(guān)的接通/斷開時間，使得變壓器可以通過次級繞組輸出直流電流。通過采用本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換器以及對電源轉(zhuǎn)換器進行控制的方法，可以省去圖I中所示傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器中所包含的光耦合器和誤差放大器等部件，從而減小電源轉(zhuǎn)換器的尺寸并提高效率。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示為電源轉(zhuǎn)換器200接收的或產(chǎn)生的信號的波形圖。圖2將結(jié)合圖4進行描述。在圖2的實施例中，電源轉(zhuǎn)換器200包含變壓器202及用于控制變壓器202的控制器220。在一個實施例中，變壓器202包含初級繞組204、次級繞組206和輔助繞組208。初級繞組204 —端與直流輸入電壓Vbb相連，另一端通過開關(guān)218和電阻230連接到地。次級繞組206通過二極管210連接至負載212。在一個實施例中，輔助繞組208位于變壓器202的初級繞組204 —側(cè)。輔助繞組208 —端通過電阻214和電阻216連接至地，另外一端直接連接至地?？刂破?20通過控制與初級繞組204串聯(lián)的開關(guān)218來控制變壓器202。在一個實施例中，控制器220由輔助繞組208產(chǎn)生的電壓Vdd供電。電阻230提供反饋信號FBI。該反饋信號FBI指示流經(jīng)初級繞組204的電流IPK。輔助繞組208提供反饋信號FB2。該反饋信號FB2指示輔助繞組208的輸出電壓，從而進一步指示次級繞組206的輸出電壓。因此，反饋信號FB2能夠指示流經(jīng)次級繞組206的電流Ise是否下降到預(yù)設(shè)的電流值，比如是否下降到O。在一個實施例中，反饋信號FB2在電阻214和電阻216之間的節(jié)點處產(chǎn)生?？刂破?20包括信號產(chǎn)生器，例如振蕩器226。電源轉(zhuǎn)換器200還包括鉗位電路228。當開關(guān)218接通時，鉗位電路228對反饋信號FB2的電壓進行鉗位。在一個實施例中，控制器220接收參考信號PEAK和參考信號SET。參考信號PEAK決定流經(jīng)初級繞組204的電流Ipk的最大電流值IPEAK。參考信號SET具有參考電壓值Vset。在另一個實施例中，參考信號PEAK和參考信號SET由控制器220產(chǎn)生。控制器220接收反饋信號FBl和反饋信號FB2，并根據(jù)反饋信號FBl和反饋信號FB2產(chǎn)生一個脈沖信號(如脈寬調(diào)制信號PWM1)來控制開關(guān)218。控制器220通過控制與初級繞組204串聯(lián)的開關(guān)218，使得變壓器202工作于多個周期。在一個實施例中，一個周期包含充電階段I*、放電階段Tdis和調(diào)整階段Taw，如圖4中所示。在充電階段Tw，變壓器202由輸入電壓Vbb供電，流經(jīng)初級繞組204的電流Ipk增大。在放電階段Tdis，變壓器202放電對負載212供電，流經(jīng)次級繞組206的電流Ise減小。具體而言，在充電階段！》，控制器220接通開關(guān)218，從而使得變壓器202接收輸入電壓VBB。當開關(guān)218接通，與次級繞組206相連的二極管210反向偏置，沒有電流流經(jīng)次級繞組206。電流Ipk流經(jīng)初級繞組204、開關(guān)218和電阻230到地。電流Ira線性增大。因此，在充電階段Tw，變壓器202的磁芯224儲能，鉗位電路228對反饋信號FB2的電壓進行鉗位，使得反饋信號FB2的電壓為O。在放電階段Tdis,控制器220關(guān)斷開關(guān)218，通過變壓器202放電對負載212供電。當開關(guān)218斷開，與次級繞組206相連的二極管210正向偏置，磁芯224通過次級繞組206釋放能量至電容222和負載212。在放電階段Tdis，流經(jīng)次級繞組206的電流Ise從一個最大電流值ISE_MX線性減小至一個預(yù)設(shè)的電流值(比如減小到0)。次級繞組206的最大電流值Ise-M由初級繞組204的最大電流值Ipeak和變壓器202的初級繞組204與次級繞組206的匝數(shù)比決定。在調(diào)整階段Taw，開關(guān)218保持關(guān)斷，沒有電流流經(jīng)初級繞組204和次級繞組206。如圖4中流經(jīng)次級繞組206的電流Ise的波形所示，在一個周期Ts中次級繞組206輸出的平均電流Imtc可以由等式⑴得到。
權(quán)利要求
1.一種控制發(fā)光二極管LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器包括 控制端，用以提供控制信號以控制變壓器，所述控制信號的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段； 控制電路，與所述控制端耦合，用于在所述充電階段控制所述變壓器的初級繞組接收能量，在所述放電階段控制所述變壓器的次級繞組向所述LED光源放電，并通過控制所述調(diào)整階段以周期性改變所述控制信號的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制電路通過所述控制信號控制所述變壓器的具體方式包括在所述充電階段控制流經(jīng)所述初級繞組的電流從第一谷值增大至第一峰值，在所述放電階段控制流經(jīng)所述次級繞組的電流從第二峰值降至第二谷值，且控制所述調(diào)整階段在所述控制信號的多個周期內(nèi)變化以改變所述控制信號的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，在所述控制信號的多個周期內(nèi)，所述控制電路將所述調(diào)整階段從第一數(shù)值調(diào)整至第二數(shù)值，其后重復(fù)所述調(diào)整階段的調(diào)整過程，以使所述控制信號的頻率周期性變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器還包括與所述初級繞組串聯(lián)耦合的開關(guān)，所述開關(guān)在所述充電階段導(dǎo)通，在所述放電階段和調(diào)整階段關(guān)斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器還包括 第一反饋端，用于接收指示流經(jīng)所述初級繞組的電流是否增至峰值的第一反饋信號； 第二反饋端，用于接收指示流經(jīng)所述次級繞組的電流是否降至谷值的第二反饋信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器還包括 信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生鋸齒波信號，在所述充電階段所述鋸齒波信號的電壓從參考電壓值上升至第一電壓值，在所述放電階段所述鋸齒波信號的電壓從所述第一電壓值下降至第二電壓值；并在所述調(diào)整階段所述鋸齒波信號的電壓從所述第二電壓值上升至所述參考電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述鋸齒波信號根據(jù)第一反饋信號和第二反饋信號產(chǎn)生，所述第一反饋信號指示流經(jīng)所述初級繞組的電流是否增至峰值，所述第二反饋信號指示流經(jīng)所述次級繞組的電流是否降至谷值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器還包括與所述初級繞組串聯(lián)耦合的開關(guān)，所述開關(guān)由根據(jù)所述鋸齒波信號產(chǎn)生的脈沖信號控制，所述開關(guān)在所述充電階段導(dǎo)通，在所述放電階段和調(diào)整階段關(guān)斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，所述控制器還包括 能量儲存元件，在所述充電階段所述能量儲存元件以第一電流充電，所述能量儲存元件的電壓從參考電壓值上升至第一電壓值，在所述放電階段所述能量儲存元件以第二電流放電，所述能量儲存元件的電壓從所述第一電壓值下降至第二電壓值，在所述調(diào)整階段所述能量儲存元件的電壓從所述第二電壓值上升至所述參考電壓值，其中，所述第二電流在所述控制信號的多個周期內(nèi)變化以改變所述控制信號的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，流經(jīng)所述次級繞組的電流在所述控制信號的多個周期內(nèi)的平均值取決于所述周期內(nèi)放電階段的時間長度的總和與所述周期內(nèi)充電階段、放電階段以及調(diào)整階段的時間長度的總和的比值。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制LED光源能量的控制器，其特征在于，流經(jīng)所述次級繞組的電流的平均值為常數(shù)。
12.—種控制發(fā)光二極管LED光源能量的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 變壓器，包括初級繞組和次級繞組，用以向所述LED光源提供能量； 控制器，用以控制與所述初級繞組串聯(lián)耦合的開關(guān)，進而控制所述變壓器工作于多個周期，所述周期中的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段，其中，所述控制器在所述充電階段增大流經(jīng)所述初級繞組的電流，在所述放電階段降低流經(jīng)所述次級繞組的電 流，且控制所述調(diào)整階段以周期性改變所述開關(guān)的開關(guān)頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制LED光源能量的系統(tǒng)，其特征在于，所述周期內(nèi)放電階段的時間長度的總和與所述周期內(nèi)充電階段、放電階段以及調(diào)整階段的時間長度的總和的比值為常數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制LED光源能量的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)由脈沖信號控制，所述脈沖信號根據(jù)指示流經(jīng)所述次級繞組的電流是否降至谷值的反饋信號產(chǎn)生。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制LED光源能量的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括 信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述反饋信號產(chǎn)生鋸齒波信號，在所述充電階段所述鋸齒波信號的電壓從參考電壓值上升至第一電壓值，在所述放電階段所述鋸齒波信號的電壓從所述第一電壓值下降至第二電壓值；并在所述調(diào)整階段所述鋸齒波信號的電壓從所述第二電壓值上升至所述參考電壓值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制LED光源能量的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括 能量儲存元件，在所述充電階段和調(diào)整階段，所述能量儲存元件以第一電流充電，在所述放電階段，所述能量儲存元件以第二電流放電，所述第二電流在所述周期內(nèi)變化以改變所述開關(guān)的開關(guān)頻率。
17.—種控制發(fā)光二極管LED光源能量的方法,其特征在于,所述方法包括 通過控制信號控制變壓器，所述控制信號的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段； 在所述充電階段控制所述變壓器的初級繞組接收能量； 在所述放電階段控制所述變壓器的次級繞組對所述LED光源放電；及 通過控制所述調(diào)整階段，周期性改變所述控制信號的頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制LED光源能量的方法，其特征在于，所述方法還包括 控制一比值基本不變，該比值為所述控制信號的多個周期內(nèi)放電階段的時間長度的總和與所述周期內(nèi)充電階段、放電階段以及調(diào)整階段的時間長度的總和的比值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制LED光源能量的方法，其特征在于，所述方法還包括 在所述充電階段導(dǎo)通與所述初級繞組串聯(lián)耦合的開關(guān)； 在所述放電階段和調(diào)整階段關(guān)斷所述開關(guān)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制LED光源能量的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述充電階段，以第一電流對能量儲存元件充電以將所述能量儲存元件上的電壓從參考電壓值增至第一電壓值； 在所述放電階段，以第二電流對所述能量儲存元件放電以將所述電壓從所述第一電壓值下降至第二電壓值； 在所述調(diào)整階段，以所述第一電流對所述能量儲存元件充電以將所述電壓從所述第二電壓值開始增大；及 通過在所述控制信號的多個周期內(nèi)改變所述第二電流，以改變所述控制信號的頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種控制發(fā)光二極管(LED)光源能量的控制器、系統(tǒng)及方法。所述控制器包括控制端，該控制端用以提供控制信號以控制變壓器。該控制信號的一個周期包括充電階段、放電階段和調(diào)整階段。該控制器還包括控制電路，該控制電路與控制端耦合，用于在充電階段控制變壓器的初級繞組接收能量，在放電階段控制變壓器的次級繞組向LED光源放電，并通過控制調(diào)整階段周期性地改變控制信號的頻率。本發(fā)明能夠減小電路中的電磁干擾效應(yīng)。
文檔編號H05B37/02GK102740531SQ20111008584
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者任智謀, 許育彰, 謝云寧 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司