用于控制用于负载的电流供给的脉冲宽度调制的电路和方法技术

一种电路包括用于控制经脉冲宽度调制的输入信号的控制器（2），以及配置成基于输入信号向负载（6）供给电流的驱动器（4），其中在每一个脉冲宽度调制周期的接通时间内，驱动器（4）以比第一频率大的第二频率向负载（6）供给电流。控制器（2）配置成控制占空比以将负载（6）的输出设置到期望的输出水平，并且使占空比关于对应于所期望的输出水平的点抖动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及控制应用于驱动器以便驱动负载的经脉冲宽度调制的输入信号。
技术介绍
脉冲宽度调制（PWM）是用于控制供给到负载的功率的技术。诸如微处理器之类的控制器生成周期性控制信号，其被调制使得在每一个周期中，信号在某个时间（接通时间）内被认定并且在周期的其余部分（关断时间）被解除认定。占空比是指接通时间与调制周期之比（或更一般地，接通时间相对于周期或关断时间的比例）。要指出的是，“接通”和“关断”可以是名义上的——它们可以意指绝对地接通和绝对地关断，或者在相对于“背景”DC电平的高电平与低电平之间切换。控制器将经脉冲宽度调制的控制信号应用于诸如降压转换器或其它类型的驱动器之类的驱动器的输入，所述驱动器基于控制信号的调制而驱动负载。在每一个周期的接通时间期间，驱动器从功率供给向负载供给电流，而在每一个周期的关断时间期间驱动器不从功率供给向负载供给电流。因而供给到负载的平均功率取决于占空比：较高占空比意味着电流在较多的时间接通，并且因此平均功率较高；而相反，较低占空比意味着在较少时间内供给电流，并且因此平均功率较低。通过控制占空比（即相对于PWM周期或关断时间变化接通时间），控制器因而能够控制利用其驱动负载的平均功率。图1是用于基于脉冲宽度调制控制到负载的功率的目的的包括典型降压转换器4的电路的示意图。与降压转换器4一起，电路包括功率供给8、负载6和控制器2，诸如适当编程的微处理器。降压转换器4包括开关12和电感器14以及二极管10。开关12具有连接到功率供给8的第二端子（例如正端子）的第一接触件和连接到电感器14的第一端子的第二接触件。电感器14具有连接到负载6的第一端子的第二端子，并且负载6具有连接到功率供给8的第一端子的第二端子。二极管10具有连接到电感器8的第一端子（和开关12的第二接触件）的阴极和连接到负载6的第二端子（和功率供给8的第一端子）的阳极。开关12和功率供给8因而与彼此串联连接，并且电感器14和负载与彼此串联连接，其中电感器14和负载6的串联布置跨功率供给8和开关12的串联布置并联连接，并且二极管10还跨功率供给8和开关12的串联布置并联连接（利用功率供给8反向偏置）。要指出的是，图1示出具有高侧开关的降压转换器。在图2中示出具有低侧开关的可替换布置。电路是相同的，除了开关12连接在功率供给的另一（第一）端子与负载6的第二端子（和二极管10的阳极）之间之外，其中功率供给8的第二（例如正）端子连接到电感器8的第一端子（和二极管8的阴极）。在任一变型中，控制器2布置成向开关12的输入应用经脉冲宽度调制的控制信号，因而生成以电压信号Vin的形式的经脉冲宽度调制的输入信号。当控制信号接通（认定，例如逻辑1）时，开关12闭合从而将输入电压Vin连接到供给8。当控制信号关断（解除认定，例如逻辑0）时，开关12开路并且Vin从供给8断开。如图3中所示，这导致对应于由控制器2生成的经脉冲宽度调制的控制信号的矩形经脉冲宽度调制的输入电压Vin。该矩形PWM输入波形在高侧开关的情况下（图1）存在于二极管10的阳极处，或者在低侧开关的情况下（图2）存在于阴极处。在Vin连接到供给8的接通时间期间，这允许电流从功率供给8通过电感器14和负载6流动。在Vin从供给断开的关断时间期间，这意味着没有电流从功率供给8被供给到电感器14和负载6（尽管当电感器去激励时一些电流可能临时从电感器14流过负载6）。然而要指出的是，降压转换器仅仅是一个示例。一般对于LED灯或其它灯的驱动器而言，还可以使用其它形式的切换模式功率供给，例如反激式转换器。控制器2掌控脉冲宽度调制的占空比以便控制供给到负载的电流或功率，并且因而控制其输出。电流在LED驱动器的情况下是受控的性质，但是当跨LED的电压降几乎恒定时，这（几乎）成比例地对应于功率。例如在光源的情况中，脉冲宽度调制控制发射光的输出功率或强度，或者在发动机的情况中这控制其速度。许多最新LED驱动器利用降压转换器以用于控制通过（多个）LED的电流并且从而控制由（多个）LED发射的光的水平。PWM波形的频率典型地具有4至16kHz的量级。最新编码光控制器还可以将数据编码到PWM波形中，通过变化其占空比以便在（多个）LED所发射的可见光中产生无DC幅度调制。
技术实现思路
然而，如所指出的，经脉冲宽度调制的控制信号未被直接应用于负载，而是经由诸如降压转换器之类的驱动器。在PWM波形的每一个周期的关断状态中，降压转换器不向（多个）LED供给电流，但是在接通状态中降压转换器典型地以高频率（典型地在100和800kHz之间）向其线圈的次级侧并且因而向（多个）LED推送“电流分组”。这在本文中可以被称为“降压开关频率”（如不同于PWM开关频率那样）。参见例如图4。以这两个不同频率的开关的组合可以导致问题。取决于PWM信号的开关边沿是否与第二、更高频率的上升或下降沿重合，这意味着PWM波形占空比和应用于负载的电流之间的关系不一定完全是线性的。例如如果PWM输入信号Vin的下降沿与降压转换器的更高频率“摆动”之一的下降沿重合，PWM输入信号Vin的准确开关时间将不影响供给到负载的电流Iout，并且因此占空比与负载电流之间的关系将不是线性的。在其中负载是诸如LED之类的光源的情况中，专利技术人已经认识到，作为该非线性的结果，降压开关频率和PWM占空比的某些组合将把可见闪烁引入到由（多个）LED发射的光中，尽管对如由控制器2生成的PWM波形进行无DC编码。更一般地，用于驱动其它负载的其它种类的驱动器还可能经历高频振荡或谐波，并且这样的频率和PWM开关频率之间的相互作用还可能导致不想要的效果，诸如非线性。在实践中，避免这样的频率组合可能是困难或甚至不可能的。更加鲁棒的解决方案因而可能是合期望的。根据本文所公开的一个方面，提供了一种电路，包括：用于控制经脉冲宽度调制的输入信号的控制器，以及配置成基于输入信号向负载供给电流的驱动器。由于其被脉冲宽度调制，因此输入信号具有包括接通时间和关断时间的周期，其中该周期以第一频率重复；并且控制器配置成控制输入信号的占空比，占空比是接通时间相对于周期或关断时间的比例。在每一个周期的关断时间内，驱动器制止电流从功率供给到负载的供给，并且在每一个周期的接通时间内，驱动器从功率供给向负载供给电流但是是以比第一频率大的第二频率。基于该脉冲宽度调制，负载因而以取决于占空比的水平生成输出。另外，依照本公开，控制器配置成向占空比应用“抖动”。也就是说，控制器使用占空比来将负载的输出设置到期望的输出水平，但是还使占空比关于对应于所期望的输出水平的点抖动。抖动有利地使得控制器能够避免或至少减轻由第二频率（例如降压开关频率）与第一频率（PWM频率）之间的相互作用导致的占空比与负载的输出之间的关系中的不想要的人为产物。在优选实施例中，电路还包括从驱动器到控制器的反馈通道以用于测量第二频率，其中控制器配置成取决于如经由所述反馈通道测量的第二频率适配抖动。在实施例中，控制器可以配置成控制占空比以将负载的输出切换到多个不同输出水平，并且所述抖动可以包括使占空比关于分别对应于所述不同输出水平的多个点中的每一个抖动。在实施例中，负载包括光源并且输出包括由光源发射的光。控制器可以配置成控制占空比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：用于控制经脉冲宽度调制的输入信号的控制器（2），输入信号具有包括接通时间和关断时间的周期，其中所述周期以第一频率重复，并且控制器配置成控制输入信号的占空比，占空比是接通时间相对于周期或关断时间的比例；配置成基于输入信号向负载（6）供给电流的驱动器（4），其中在每一个周期的关断时间内，驱动器制止电流从功率供给（8）到负载的供给，并且在每一个周期的接通时间内，驱动器从功率供给向负载供给电流但是是以比第一频率大的第二频率，负载因而以取决于占空比的水平生成输出；其中控制器配置成控制占空比以将负载的输出设置到期望的输出水平，并且使占空比关于对应于所期望的输出水平的点抖动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.14 EP 14155173.91.一种电路，包括：用于控制经脉冲宽度调制的输入信号的控制器（2），输入信号具有包括接通时间和关断时间的周期，其中所述周期以第一频率重复，并且控制器配置成控制输入信号的占空比，占空比是接通时间相对于周期或关断时间的比例；配置成基于输入信号向负载（6）供给电流的驱动器（4），其中在每一个周期的关断时间内，驱动器制止电流从功率供给（8）到负载的供给，并且在每一个周期的接通时间内，驱动器从功率供给向负载供给电流但是是以比第一频率大的第二频率，负载因而以取决于占空比的水平生成输出；其中控制器配置成控制占空比以将负载的输出设置到期望的输出水平，并且使占空比关于对应于所期望的输出水平的点抖动。2.权利要求1的电路，还包括从驱动器到控制器的反馈通道（16）以用于测量第二频率，其中控制器（2）配置成取决于如经由所述反馈通道测量的第二频率适配占空比的抖动。3.权利要求1的电路，其中控制器（2）配置成控制占空比以将负载（6）的输出切换到多个不同输出水平，并且所述抖动包括使占空比关于分别对应于所述不同输出水平的多个点中的每一个抖动。4.任何前述权利要求的电路，其中负载（6）包括光源并且输出包括由光源发射的光。5.权利要求4的电路，其中控制器（2）配置成控制占空比以将负载（6）所发射的光切换到多个不同光输出水平。6.权利要求5的电路，其中控制器（2）配置成通过使用不同输出水平来发信号通知数据信号的符号来将数据信号编码到所述光中。7.权利要求5或6的电路，其中控制器（2）配置成通过使占空比关于分别对应于不同光输...

【专利技术属性】
技术研发人员：CPMJ巴格根，SJJ尼斯森，
申请(专利权)人：飞利浦灯具控股公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL