升压转换级开关控制器制造技术

一种低压灯，其包括升压转换级(100)和负载(190)。负载(190)可以包括低压光产生元件，后者包括低压发光二极管。升压转换级(100)接收电子变压器(ET、200)输出(Vot)并包括耦合至开关(Q)和开关控制器(110)的电感器(L)，开关控制器接收一个或多个控制器输入(111、112、115、116)。当开关(Q)闭合时，电感器电流(IL)可以返回给变压器(ET、130)，而当开关(Q)断开时，电感器电流被提供给耦合至负载的整流器(140)。控制器输入可以包括接收变压器输出(Vot)的变压器输入(11、112)、表示开关电流(Iq)的感测输入(115)以及表示负载电压(Vc)的负载输入(116)。控制器逻辑可以将用于开关的控制信号的断言与变压器输出的边缘转换同步，以在指定范围内保持峰值电感器电流并且选择性地将电感器中所存储的能量传输至负载会传输回变压器。

Step-up converter stage switch controller

A low voltage lamp includes a step-up conversion stage (100) and a load (190). The load (190) may include a low voltage light generating element, the latter including a low-voltage light emitting diode. The boost converter stage (100) receiving electronic transformer (ET, 200) (Vot) and includes output coupled to a switch (Q) and switch controller (110) of the inductor (L), the switch controller receives one or more input controller (111, 112, 115, 116). When the switch (Q) is closed, the inductor current (IL) can be returned to the transformer (ET, 130), and when the switch (Q) is switched off, the inductor current is supplied to a rectifier (140) coupled to the load. A controller input may include a transformer input (11, 112) that receives a transformer output (Vot), a sense input (115) representing a switching current (Iq), and a load input (116) indicating a load voltage (Vc). The controller logic can be used to assert transformer and output control signal of the switch to the edge of the synchronous conversion, within the specified range to maintain the peak inductor current and selectively stored in the inductor energy transfer to the load will be transferred back to the transformer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】升压转换级开关控制器
本专利技术总的来说涉及低压照明领域，更具体地，涉及用于向具有电子变压器的低压灯提供功率的系统和方法。
技术介绍
图1示出了现有技术的低压照明系统10，其包括向调光器20提供主电源信号14(其例如表示输出端16两端的电压15)的主电源12，调光器20是可被简单开关替换的光学部件。在图1所示的低压照明系统10中，调光器20生成例如表示调光器输出26两端的电压25的调光器信号24，其中电压25具有比主电源信号14更低的平均功率。例如，调光器20可以切割主电源信号14的相位。调光器信号24被提供给电子变压器30。电子变压器30将调光器信号24转换至变压器输出信号34(其例如表示变压器输出36两端的电压35)，其为低压灯40提供电源信号，低压灯40从电子变压器30中汲取灯电流42。低压灯40可以是卤素灯、发光二极管(LED)灯或另一种类型的灯，其在低压电源(即，产生12VRMS(均方根)以下的电源电压的电源)下进行操作。电子变压器30可以包括自振荡电路，其要求最小电流(称为振荡电流)来自保持可靠的振荡。如果灯电流42小于为电子变压器30指定的振荡电流，则电子变压器30可能不会可靠地进行操作并且低压灯40可能闪烁或不能照明。卤素灯的灯电流通常大于为电子变压器30指定的振荡电流。然而，LED灯通常更有效，并且与具有可比较发光度(luminosity)的卤素灯相比具有更低的额定功率。虽然通常期望较高的效率和较低的功耗，但与LED灯相关联的灯电流42可以低于为电子变压器30指定的振荡电流。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与确保具有LED灯的可靠电子变压器操作相关联的缺点和问题。根据本公开的实施例，适合用于低压电子变压器的低压灯包括升压转换级，该升压转换级耦合至可包括一个或多个LED或者其他低压光产生部件的负载。在至少一个实施例中，升压转换级包括电感器、开关以及接通和断开开关的开关控制器。在至少一些实施例中，电感器接收电子变压器的输出并且向整流器提供电感器电流，整流器向开关节点提供整流电流。开关可以被配置为断言整流电流是否被路由至负载或者返回到电子变压器。例如，开关可以被配置为：当开关断开时，整流电流被提供给负载，而当开关接通时返回电子变压器。低压照明领域的技术人员将理解，本文公开的其中电感器接收来自电子变压器的未整流信号的实施例不同于被设计用于包括传统MR16-兼容LED灯的电子变压器的至少一些低压灯，在这些灯中，整流器对变压器输出进行整流并向电感器提供整流信号。开关控制器可被配置为通过对开关控制器向开关的控制端子提供的开关控制信号进行断言来接通开关。开关控制器还可以被配置为使开关控制信号的断言与变压器输出同步。例如，开关控制器可以被配置为控制变压器输出的边缘转换与开关控制信号的断言之间的时间间隔。此外，开关控制器可以接收来自升压转换级的一个或多个输入的集合并且进一步根据任何一个或多个这些输入来控制开关控制信号。在兼容用于磁性变压器和电子变压器的实施例中，升压转换级的部分可以选择性地仅在向LED灯提供功率的变压器为电子变压器时连接。在这些实施例中，LED灯可以包括电子变压器检测电路，其被配置为响应于检测到向LED灯提供功率的变压器是电子变压器而启动升压转换器电路。电子变压器检测电路例如可以包括高通滤波器，其触发被配置为包括或排除来自接收变压器输出的LED灯的功率级中的电感器的开关。高通滤波器可以被配置为基于电子变压器输出的高频分量特性来区分电子变压器输出和磁性变压器输出。适当的电子变压器检测电路可以包括在2013年5月13日提交的美国临时专利申请第61/822,673号的电子变压器检测电路的元件，其全部结合于此作为参考。由于以下详细描述强调使用与变压器输出同步的升压转换器电路以利于电子变压器中的自振荡电路的稳定和可靠操作，所以下面示出和公开的变压器可以描述为或者假设为电子变压器。然而，每当本文的变压器被描述或假设为电子变压器时，都可以通过包括电子变压器检测电路来实现与磁性变压器的兼容性，从而选择性地针对具有电子变压器的操作激活升压转换器。现在返回到升压转换器电路，升压转换器电路可以包括耦合至开关的电感器，并且可以被配置为在实际功率传输模式或电抗功率传输模式中进行操作。当在电抗功率传输模式中进行操作时，能量可以在电子变压器和电感器之间来回传输。与电抗功率传输相关联的电感器电流对通过LED灯从电子变压器汲取的总电流有所贡献。以这种方式，包括升压功率电路和本文公开的控制器的低压LED灯有利地满足电子变压器的振荡电流要求，而不牺牲LED灯的较高效率并且不引入调光器兼容性问题。根据本公开的这些和其他实施例，低压灯的低压升压转换级包括电感器、开关和被配置为接收一个或多个控制器输入的开关控制器。控制器输入可以例如包括变压器输入、感测输入和负载输入。变压器输入可以耦合或以其他方式配置以接收电子变压器的输出。感测输入可被配置为接收表示电流流过开关的感测信号，其可以表示电感器电流。负载输入可以被配置为接收表示负载电压的LOAD信号。开关控制器可以包括控制器逻辑，其被配置为至少部分地基于一个或多个控制器输入来生成或控制开关控制信号。开关控制信号可以耦合至开关的控制输入以闭合和断开开关或者以其他方式控制开关的传导状态。在闭合时，开关可以提供用于电感器电流的至少一部分的电流路径。穿过闭合时的开关提供的电流路径的电流可以表示电感器和电子变压器之间的能量的电抗传输。在至少一些实施例中，，控制器逻辑被配置为根据电感器电流参数的阈值(预定的或其他方式得到的)，使开关控制信号的至少一些转换(即，开关的闭合和断开)与变压器输出的边缘转换同步。例如，变压器输出的负到正转换可以表示电感器充电周期的结束，并且控制器逻辑可以被配置为在充电周期结束之前足够长的时间内闭合开关，以确保充电周期结束时的电感器电流(其对应于最小峰值电感器电流)大于或等于为电子变压器指定的最小峰值电感器电流。开关的闭合的定时可以通过包括指定最小峰值电感器电流、电感器的电感以及变压器输出的幅度和振荡频率的因素来影响。开关控制信号和变压器输出的同步通过确保遵从电子变压器的最小峰值电感器电流要求来利于电子变压器的稳定和可靠的振荡。在一些实施例中，开关控制信号的断言进一步被控制，以确保最小峰值电感器电流不超过为电感器指定的最大阈值。例如，控制器逻辑可以被配置为充分地延迟开关的闭合，以确保充电周期结束时的电感器电流小于或等于为电感器指定的最大电感器电流。延迟量可以通过包括最大电感器电流、电感器的电感、变压器输出的幅度以及变压器的振荡频率的因素来确定。控制器逻辑可以被配置为根据LOAD信号的触发值，在电感器放电周期(例如，变压器输出的正到负转换之后的周期)期间解除断言开关控制信号或以其他方式断开开关。在这些实施例中，存储在电感器中的能量的真实传输在开关断开时发生，因为电感器能量在负载中被耗散。触发值的变化可以导致更多或更少的能量从电感器传输至负载。因此，控制器逻辑的实施例提供了当负载要求相对于电子变压器要求的振荡电流较小的电流时排他地或主要地在电抗传输模式中操作开关的能力，从而通过增加从电子变压器汲取的电流来更好地激发电子变压器性能而基本不增加负载中耗散的功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关控制器，包括：一个或多个控制器输入的集合，包括：变压器输入，被配置为接收来自电子变压器的变压器信号，以及控制器逻辑，被配置为：检测所述变压器信号的边缘转换；生成用于开关的开关控制信号，所述开关被配置为影响耦合至所述电子变压器的电感器的电感器电流的电流路径；和使开关控制信号的断言与所述边缘转换同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 US 14/303,0681.一种开关控制器，包括：一个或多个控制器输入的集合，包括：变压器输入，被配置为接收来自电子变压器的变压器信号，以及控制器逻辑，被配置为：检测所述变压器信号的边缘转换；生成用于开关的开关控制信号，所述开关被配置为影响耦合至所述电子变压器的电感器的电感器电流的电流路径；和使开关控制信号的断言与所述边缘转换同步。2.根据权利要求1所述的开关控制器，其中，当所述开关闭合时，所述电感器电流作为开关电流流过所述开关并且返回所述电子变压器。3.根据权利要求2所述的开关控制器，其中，当所述开关断开时，所述电感器电流被整流并且被提供给负载。4.根据权利要求3所述的开关控制器，其中，在所述开关控制信号的断言之后，所述电感器电流以根据所述变压器信号的电压和所述电感器的电感所确定的速率近似线性地增加。5.根据权利要求4所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的边缘转换之后将对所述开关控制信号的断言延迟以延迟间隔，其中，所述延迟间隔导致峰值电感器电流，其中所述峰值电感器电流大于最小峰值电感器电流阈值且小于最大电感器电流阈值。6.根据权利要求3所述的开关控制器，其中：所述控制器输入包括被配置为接收表示所述开关电流的感测信号的感测输入；以及所述控制器逻辑被配置为进一步根据所述感测信号来控制所述开关控制信号。7.根据权利要求6所述的开关控制器，其中：所述控制器输入包括被配置为接收表示负载电压的负载信号的负载输入；以及所述控制器逻辑被配置为进一步根据所述负载信号来控制所述开关控制信号。8.根据权利要求7所述的开关控制器，所述控制器逻辑被配置为所述变压器信号的每半周期断言一次所述开关控制信号。9.根据权利要求8所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的正到负边缘转换之前以最小间隔断言所述开关控制信号，其中所述最小间隔根据最小峰值电感器电流阈值来确定。10.根据权利要求9所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为在正到负边缘转换之前以最大周期断言所述开关控制信号，其中所述最大周期根据最大电感器电流阈值来确定。11.根据权利要求8所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为在所述变压器信号的正到负边缘转换之后解除断言所述开关控制信号。12.根据权利要求11所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为在所述正到负边缘转换之后根据所述感测信号的触发值来解除断言所述开关控制信号。13.根据权利要求12所述的开关控制器，其中，所述感测信号的所述触发值表示零电感器电流。14.根据权利要求12所述的开关控制器，其中，所述感测信号的所述触发值对应于所述电感器电流的正值，并且所述触发值被传输至负载电路。15.根据权利要求7所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为所述变压器的每半周期多次断言和解除断言所述开关控制信号。16.根据权利要求15所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑包括多脉冲使能输入，其被配置为防止所述开关控制信号在所述变压器信号的单个半周期内的多次断言，直到检测到所述感测信号高于指定阈值为止。17.根据权利要求15所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为首先在正到负边缘转换之前以多脉冲间隔断言所述开关控制信号，其中，所述多脉冲间隔包括充电间隔和耗散间隔，其中所述充电间隔足以根据最小峰值电感器电流阈值对所述电感器进行充电，并且其中所述耗散间隔足以包括多个耗散循环。18.根据权利要求17所述的开关控制器，其中，所述耗散循环中的每个耗散循环都包括将所述开关控制信号解除断言达第一持续时间以及将所述开关控制信号断言达第二持续时间。19.根据权利要求17所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为根据所述负载信号来确定所述多脉冲间隔的持续时间。20.根据权利要求7所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为：初始化至ON状态，其中所述开关控制信号被断言；以及监控表示所述变压器振荡的振荡信号以及表示所述变压器信号的边缘转换的边缘信号。21.根据权利要求20所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为：对于在所述ON状态时检测到被断言的所述振荡信号和所述边缘信号二者，进行如下响应：解除断言所述开关控制信号；转换至边缘状态；以及监控表示所述感测信号低于低阈值的比较低信号。22.根据权利要求21所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为：对于在所述边缘状态时检测到被断言的所述比较低信号，进行如下响应：清除OFF计数器；转换至OFF状态；以及监控表示所述OFF计数器超过最大阈值的OFF超时信号。23.根据权利要求22所述的开关控制器，其中，所述控制器逻辑被配置为：对于在所述OFF状态时检测到所述OFF超时信号，进行如下响应：断言所述开关控制信号；以及转换至所述ON状态。24.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王侃，M·A·科斯特，E·J·金，J·L·梅兰森，J·P·麦克法兰德，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL