用于转换器的输入电压检测制造技术

本公开涉及用于转换器的输入电压检测。具体地，示例涉及用于操作转换器的方法，转换器包括变压器的初级侧和变压器的次级侧，其中开关元件用于将能量从初级侧传输至次级侧，该方法包括：(i)确定变压器的初级侧两端的压降，(ii)确定转换器的初级侧的至少一个部件两端的至少一个附加压降，以及(iii)经由压降确定转换器处的输入电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及用于转换器的输入电压检测。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及用于转换器(例如，反激式转换器)的输入电压检测。具体地，与已知解决方案相比，提高了输入电压检测的精度。第一实施例涉及用于操作转换器的方法，该转换器包括变压器的初级侧和变压器的次级侧。开关元件用于将能量从初级侧传输至次级侧。确定变压器的初级侧两端的压降。确定转换器的初级侧的至少一个部件两端的至少一个附加压降。经由压降确定转换器处的输入电压。第二实施例涉及包括变压器以及用于将能量从变压器的初级侧传输至变压器的次级侧的开关元件的设备。控制单元被布置用于确定变压器的初级侧两端的压降，确定初级侧处的至少一个部件两端的至少一个附加压降，以及基于压降确定输入电压。第三实施例涉及用于向负载提供电能的设备。该设备包括变压器、用于将能量从变压器的初级侧传输至变压器的次级侧的开关元件。该设备还包括用于确定变压器的初级侧两端的压降的装置、用于确定初级侧处的至少一个部件两端的至少一个附加压降的装置以及用于经由压降确定输入电压的装置。第四实施例涉及一种计算机程序产品，其可以直接加载到数字处理设备的存储器中，包括用于执行本文所述方法的步骤的软件代码部分。附图说明参照附图示出和说明实施例。附图用于示出基本原理，使得仅示出理解基本原理所需的方面。附图不必要按比例绘制。在附图中，相同的参考标号表示相似的部件。图1示出了示例性反激式转换器的示意电路；以及图2示出了图1的PWM控制，其ZCD端连接至放大器，其中放大器的增益可以被调节并且该放大器的输出被馈送到提供预定分辨率的数字信号的ADC。具体实施方式用于电源的控制单元通常要求电源的输入电压的测量。电源可以是开关电源，其包括具有至少一个电子开关元件(例如，晶体管)的转换器，通过控制单元(例如，PWM控制(PWM：脉宽调制))来控制至少一个电子开关元件。控制单元可用于将电能从变压器的初级侧传输至次级侧，其中，开关可布置在初级侧上。转换器可以包括降压转换器和/或升压转换器。电源可用于关于照明应用的调光目的。然而，本文呈现的示例还可结合任何种类的(功率)转换器使用。关于输入电压的信息可用于各种控制目的，例如用于过压或欠压的调节和检测。这种测量的精度对系统的性能和例如掉电阈值的精度具有直接的影响。开关模式电源不仅仅从输入中得到恒定电流，而是以脉冲模式得到电流。因此，峰值输入电流可以远大于平均输入电流。由于输入滤波器中的电感器，整流输入电压还可以大于实际的输入电压。根据输入滤波器设计和/或电缆的阻抗，存在由大电流引起的显著压降或者由输入滤波器电感器引起的电压升压。因此，在变压器的初级绕组(在输入滤波器和电缆的阻抗之后)处测量的电压不正确地反映输入电压。在示例中，测量的输入电压(例如，通过使用初级绕组电压)可以与测量电流组合以补偿由于沿着系统(例如，输入滤波器、电缆、分压电阻器和开关元件两端)的电阻和电感器引起的电压变化。这使得输入电压测量更加精确，并且例如允许(更加)与操作条件无关的掉电阈值的感测。图1示出了反激式转换器的示意性电路，其包括n沟道MOSFETQ1作为示例性电子开关以及包括零交叉检测、PWM发生器和电流感测电路的PWM控制105。零交叉检测经由端子ZCD接收信号，PWM发生器经由端子GD(栅极驱动器)控制MOSFETQ1的栅极，并且电流感测单元经由端子CS接收信号。此外，提供的变压器包括初级绕组106、次级绕组107和辅助绕组108。注意，初级绕组106、次级绕组107和辅助绕组108均可以包括一个或多个绕组。初级绕组106和辅助绕组108之间的匝数可存在预定的比率，使得可在辅助绕组108两端检测初级环路106两端的电压的一部分。AC输入电压Vin(例如，85VAC至305VAC)可连接至端子101和102。然后，AC输入电压Vin被整流器103(其可以包括输入滤波器)处理，并且由整理器103输出的DC信号被传输至节点104。节点104经由电容器C1连接至节点109，并且节点109经由二极管D2连接至节点110。二极管D2的阴极朝向节点109引导。电阻器R1被布置为与电容器C1并联。初级绕组106连接在节点104和110之间。节点110连接至MOSFETQ1的漏极。MOSFETQ1的源极经由电阻器R2连接至地。MOSFETQ1的源极还连接至端子CS。端子GD连接至MOSFETQ1的栅极。辅助绕组108提供辅助电压VAUX。辅助绕组108的一个管脚连接至地，其他管脚经由电阻器R3连接至节点111。节点111连接至PWM控制105的端子ZCD。节点111还经由电阻器R4连接至地。因此，辅助绕组经由电阻器R3和R4向PWM控制105的端子ZCD提供零交叉信号。次级绕组107的一个管脚经由二极管D1连接至节点112，其中二极管D1的阴极指向节点112。次级绕组107的其他管脚连接至次级侧的地(作为次级侧)，并且次级侧可以相互电流分离，初级侧的地可以不同于次级侧的地；换句话说，初级侧的地可以不连接至次级侧的地。电容器C2连接在次级绕组107两端。横跨节点112和(次级侧的)地之间提供输出电压Voutput。在图1所示示例中，负载120可以通过输出电压来提供；这种负载120可以包括发光二极管(LED)的串联连接。初级电压Vpri位于初级绕组106两端(即，节点104和110之间)。可以在电阻器R4两端(即，在节点111和地之间)确定零交叉电压VZCD。电压VMOS位于MOSFETQ1两端(即，在MOSFETQ1的漏极和源极之间)。电流感测电压VCS位于电阻器R2两端。在端子101和节点104之间具有电压Vdrop,L以及在地和端子102之间具有电压Vdrop,N。因此，初级绕组106处的电压Vpri可以通过考虑辅助绕组108两端的电压来测量。在MOSFETQ1接通的时间期间，辅助绕组108反映横跨初级绕组106至辅助绕组108的电压Vpri；根据绕组方向，这可以直接使用分压器来感测(在正电压VAUX的情况下)或者间接地利用将管脚ZCD钳位至限定电压的钳位电流来感测(在负电压VAUX的情况下)。因此，初级绕组106上的电压Vpri可以使用初级绕组与辅助绕组之间的预定的固定匝数比来测量。为了得到输入电压Vin的更精确的测量，还可以考虑以下压降：电缆、输入滤波器和整流器103两端的压降Vdrop,L和Vdrop,N(具有电阻Rin,L和Rin,N)；MOSFETQ1两端的压降VMOS(具有合计为RDSon的电阻)；感测电阻器R2两端的压降VCS；电磁干扰滤波器两端的任何压降。为了组合电流和电阻信息，初级绕组电压Vpri和电压VCS(针对电流)可以同时测量，例如刚好在MOSFETQ1截止之前。然而，测量可以发生在MOSFET的接通时间期间的任何时间。优选经由电压VAUX确定的电压Vpri还考虑初级绕组与辅助绕组之间的匝数比。因此，电压VCS可用于补偿任何压降，并使得输入电压测量更加精确：Vin＝Vdrop,L+Vpri+VMOS+VCS+Vdrop,NVin＝Vpri+VCS*(Rin,L+RDSon+R2+Rin,N)/R2电缆和整理器103(其可以包括滤波器)的电阻值Rin,L和Rin,N可以预先确定，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作转换器的方法，所述转换器包括具有初级侧和次级侧的变压器，所述变压器还包括用于将能量从所述初级侧传输至所述次级侧的开关元件，所述方法包括：确定所述变压器的所述初级侧两端的第一压降；确定所述转换器的初级侧的至少一个部件两端的第二压降；以及基于所述第一压降和所述第二压降确定所述转换器处的输入电压。

【技术特征摘要】
2015.07.08 US 14/794,6391.一种用于操作转换器的方法，所述转换器包括具有初级侧和次级侧的变压器，所述变压器还包括用于将能量从所述初级侧传输至所述次级侧的开关元件，所述方法包括：确定所述变压器的所述初级侧两端的第一压降；确定所述转换器的初级侧的至少一个部件两端的第二压降；以及基于所述第一压降和所述第二压降确定所述转换器处的输入电压。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述输入电压用于确定低于预定阈值的输入压降。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换器是反激式转换器。4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一压降包括：基于所述变压器的辅助绕组两端的压降确定所述变压器的初级侧两端的压降。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二压降包括：所述转换器的输入滤波器两端的压降；整流器两端的压降；感测电阻器两端的压降；所述开关元件两端的压降；电缆两端的压降；或者连接两端的压降。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述开关元件接通时确定所述输入电压，所述输入电压基于以下因素来确定：所述变压器的所述初级侧两端的所述第一压降，所述第一压降通过所述变压器的辅助绕组两端的压降来确定；感测电阻器两端的压降；所述感测电阻器；或者所述开关元件的电阻。7.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述输入电压包括使用公式Vin＝Vpri+VCS*(RDSon+R2)/R2，其中，Vin是所述输入电压，Vpri是所述变压器的所述初级侧处的电压；VCS是所述感测电阻器两端的压降，R2是所述感测电阻器，以及RDSon是所述开关元件的电阻。8.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述输入电压包括使用公式Vin＝Vpri+VCS*(Rrf+RDSon+R2)/R2其中，Vin是所述输入电压，Vpri是所述变压器的所述初级侧处的电压，VCS是所述感测电阻器两端的压降，R2是所述感测电阻器，RDSon是所述开关元件的电阻，以及Rrf是所连接的整流器、滤波器和电缆的电阻。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述开关元件包括晶体管、双极晶体管、MOSFET、J...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·谢曼，R·皮祖蒂，A·法瓦兹，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT