用于LED照明的过电压保护的系统和方法技术方案

本公开涉及用于LED照明的过电压保护的系统和方法。提供了用于功率转换器的系统控制器和方法。例如，用于功率转换器的系统控制器包括：逻辑控制器，被配置为生成调制信号；以及驱动器，被配置为接收调制信号，至少部分地基于调制信号来生成驱动信号，并输出驱动信号到开关以影响流过功率转换器的电感绕组的电流。此外，系统控制器包括电压到电压转换器，被配置为接收第一电压信号、调制信号以及退磁信号，并且至少部分地基于第一电压信号、调制信号和退磁信号来生成第二电压信号。

Overvoltage protection system and method for LED lighting

The present disclosure relates to systems and methods for overvoltage protection for LED lighting. System controllers and methods for power converters are provided. For example, system controllers for power converters include: logic controllers configured to generate modulated signals; and drivers configured to receive modulated signals, to generate driving signals based at least in part on modulated signals, and to output driving signals to switches to affect the electricity flowing through the inductance windings of power converters. Flow. In addition, the system controller includes a voltage-to-voltage converter configured to receive a first voltage signal, a modulation signal and a demagnetization signal, and to generate a second voltage signal at least partially based on the first voltage signal, a modulation signal and a demagnetization signal.

【技术实现步骤摘要】
用于LED照明的过电压保护的系统和方法分案申请说明本申请是申请日为2016年3月29日、题为“用于LED照明的过电压保护的系统和方法”的中国专利技术专利申请No.201610190128.8的分案申请。
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了用于过电压保护的系统和方法。仅通过示例的方式，本专利技术的一些实施例已经被应用于LED照明。但是，将认识到，本专利技术有更广泛的适用范围。
技术介绍
具有初级侧调节(PSR)和升降压(Buck-Boost)架构的传统功率转换系统已被广泛用于发光二极管(LED)照明。图1是示出具有初级侧调节(PSR)和升降压架构、用于LED照明的传统AC到DC功率转换系统的简化图。AC到DC功率转换系统100(例如，功率转换器)包括电阻器110和118，电容器112、114和116，脉冲宽度调制(PWM)控制器120，开关140，电感绕组142，以及二极管144。例如，AC到DC功率转换系统100仅包括一个电感绕组(例如，电感绕组142)。在另一示例中，脉冲宽度调制(PWM)控制器120包括端子122(例如，引脚VDD)、端子124(例如，引脚COMP)、端子126(例如，引脚GATE)、端子128(例如，引脚CS)、以及端子130(例如，引脚GND)。如图1所示，AC输入电压150(例如，VAC)被接收，并进行全波整流处理以生成经整流的电压152(例如，Vin)。例如，经整流的电压152不下降至0伏特以下。在另一示例中，经整流的电压152经由电阻器110(例如，R2)对电容器112(例如，C2)充电以增大电压154的幅度。电压154由PWM控制器120通过端子122接收。如果电压154变得大于欠压锁定(UVLO)阈值，则PWM控制器120开始正常操作。在正常操作中，PWM控制器120生成具有脉冲宽度调制的驱动信号156。例如，PWM控制器120在检测到退磁过程结束后，使用作为PWM控制器120的一部分的误差放大器来控制通过端子124的对电容器116(例如，C3)的充电和放电。在另一示例中，电阻器118被用于感测流过电感绕组142的电流并且经由端子128将该感测电压提供给PWM控制器120。作为响应，PWM控制器120通过采样感测电压的峰值幅度、并且发送经采样的峰值幅度到作为PWM控制器120的一部分的误差放大器，来在逐周期(cycle-by-cycle)的基础上处理感测电压。PWM控制器120通过端子126输出驱动信号156到开关140。例如，驱动信号156具有频率以及占空比。在另一示例中，驱动信号156断开(例如，关断)并且闭合(例如，导通)开关140。另外，电容器114(例如，C5)被用于支持功率转换系统100的输出电压160(例如，Vo)。例如，功率转换系统100提供恒定的输出电流到一个或多个发光二极管(LED)190。在另一示例中，电感绕组142包括绕组端子141和143，并且二极管144包括二极管端子145和147。例如，绕组端子143被耦接到二极管端子145。在另一示例中，二极管端子147和绕组端子141之间的电压差等于功率转换器100的输出电压160(例如，Vo)。如图1所示，具有初级侧调节(PSR)和升降压架构的AC到DC功率转换系统100只包括一个电感绕组(例如，电感绕组142)。AC到DC功率转换系统100包括传统单电感绕组升降压结构。与包含两个或更多个电感绕组的常规升降压结构相比，传统单电感绕组升降压结构通常有一定的优势，以及一些弱点。例如，传统单电感绕组升降压结构可以减小材料外部清单(BOM)以及功率转换系统的成本。在另一示例中，传统单电感绕组升降压架构不包括次级绕组，因此传统单电感绕组升降压结构通常不能直接测量和/或精确地确定输出电压的幅值。对输出电压幅度的精确测定的这种缺乏通常会导致传统功率转换系统无法及时关断开关和/或有效地进执行过电压保护(OVP)功能。其结果是，输出电容器(例如，电容器114)可能经历过度输出电压而被损坏。因此，非常需要改进用于功率转换系统的过电压保护的技术。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了用于过电压保护的系统和方法。仅作为示例，本专利技术的一些实施例被应用到LED照明系统。但是应该理解，本专利技术具有更广泛的适用范围。根据一个实施例，用于功率转换器的系统控制器，包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；以及驱动器，该驱动器被配置为接收调制信号，至少部分地基于调制信号来生成驱动信号，并输出驱动信号到开关以影响流过功率转换器的电感绕组的电流。此外，系统控制器包括电压到电压转换器，该电压到电压转换器被配置为接收第一电压信号、调制信号以及退磁信号，并且至少部分地基于第一电压信号、调制信号和退磁信号来生成第二电压信号。此外，系统控制器包括比较器，该比较器被配置为接收第一阈值信号，至少部分地基于与第二电压信号和第一阈值信号相关联的信息来生成比较信号，并且输出比较信号到逻辑控制器。调制信号指示开关的导通时间段，并且退磁信号指示电感绕组的退磁时间段。第二电压信号在幅度上约等于第一电压信号乘以导通时间段与导通时间段和退磁时间段的总和之间的比率。根据另一实施例，用于功率转换器的系统控制器包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；以及驱动器，该驱动器被配置为接收调制信号，至少部分地基于调制信号来生成驱动信号，并输出驱动信号到开关以影响流过功率转换器的电感绕组的电流。电感绕组包括第一绕组端子和第二绕组端子。第二绕组端子处于端子电压并且被耦接到二极管的第一二极管端子，并且二极管还包括第二二极管端子。第二二极管端子和第一绕组端子之间的电压差是，例如功率转换器的输出电压。此外，系统控制器还包括过电压保护检测器，该过电压保护检测器被配置为接收反馈信号和退磁信号，至少部分地基于反馈信号和退磁信号来生成检测信号，并且输出检测信号到逻辑控制器。反馈信号等于端子电压除以预定常数。退磁信号指示电感绕组的退磁时间段，并且检测信号指示过电压保护是否被触发。逻辑控制器被配置为响应于指示过电压保护被触发的检测信号，使所述功率转换器关闭。根据另一实施例，用于功率转换器的系统控制器包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；以及驱动器，该驱动器被配置为接收调制信号，至少部分地基于调制信号来生成驱动信号，并输出驱动信号到开关以影响流过功率转换器的电感绕组的电流。电感绕组包括第一绕组端子和第一绕组端子。第一绕组端子处于端子电压并且第二绕组端被耦接到二极管的第一二极管端子。二极管还包括第二二极管端子。第二二极管端子和第一绕组端子之间的电压差是，例如功率转换器的输出电压。此外，系统控制器包括：过电压保护检测器，该过电压保护检测器被配置为接收输入信号和退磁信号，至少部分地基于输入信号和退磁信号来生成检测信号，并且输出检测信号到逻辑控制器。输入信号等于端子电压除以预定常数。退磁信号指示电感绕组的退磁时间段，并且检测信号指示过电压保护是否被触发。逻辑控制器被配置为响应于指示过电压保护被触发的检测信号，使所述功率转换器关闭。根据另一实施例，用于功率转换器的方法包括：生成调制信号，接收调制信号，至少部分地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率转换器的系统控制器，所述系统控制器包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；驱动器，该驱动器被配置为接收所述调制信号，至少部分地基于所述调制信号来生成驱动信号，并且输出所述驱动信号到开关以影响流过所述功率转换器的电感绕组的电流，所述电感绕组包括第一绕组端子和第二绕组端子，该第二绕组端子处于端子电压并且被耦接到二极管的第一二极管端子，所述二极管还包括第二二极管端子，所述第二二极管端子和所述第一绕组端子之间的电压差是所述功率转换器的输出电压；以及过电压保护检测器，该过电压保护检测器被配置为接收反馈信号和退磁信号，至少部分地基于所述反馈信号和所述退磁信号来生成检测信号，并且输出所述检测信号到所述逻辑控制器，所述反馈信号等于所述端子电压除以预定常数，所述退磁信号指示所述电感绕组的退磁时间段，并且所述检测信号指示过电压保护是否被触发；其中所述逻辑控制器被配置为响应于指示所述过电压保护被触发的检测信号来使所述功率转换器关闭。

【技术特征摘要】
1.一种用于功率转换器的系统控制器，所述系统控制器包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；驱动器，该驱动器被配置为接收所述调制信号，至少部分地基于所述调制信号来生成驱动信号，并且输出所述驱动信号到开关以影响流过所述功率转换器的电感绕组的电流，所述电感绕组包括第一绕组端子和第二绕组端子，该第二绕组端子处于端子电压并且被耦接到二极管的第一二极管端子，所述二极管还包括第二二极管端子，所述第二二极管端子和所述第一绕组端子之间的电压差是所述功率转换器的输出电压；以及过电压保护检测器，该过电压保护检测器被配置为接收反馈信号和退磁信号，至少部分地基于所述反馈信号和所述退磁信号来生成检测信号，并且输出所述检测信号到所述逻辑控制器，所述反馈信号等于所述端子电压除以预定常数，所述退磁信号指示所述电感绕组的退磁时间段，并且所述检测信号指示过电压保护是否被触发；其中所述逻辑控制器被配置为响应于指示所述过电压保护被触发的检测信号来使所述功率转换器关闭。2.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器包括：采样和保持电路，该采样和保持电路被配置为接收所述反馈信号，并且至少部分地基于所述反馈信号来生成经采样和保持的信号；电压到电压转换器，该电压到电压转换器被配置为接收所述经采样和保持的信号以及所述退磁信号，并且至少部分地基于所述经采样和保持的信号以及所述退磁信号来生成第一电压信号；以及比较器，该比较器被配置为接收第一阈值信号，并且至少部分地基于与所述第一电压信号和所述第一阈值信号相关联的信息来生成所述检测信号。3.如权利要求2所述的系统控制器，其中，所述第一电压信号约等于所述功率转换器的输出电压除以所述预定常数。4.如权利要求2所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器还包括：低通滤波器，该低通滤波器被配置为接收所述第一电压信号，并且至少部分地基于所述第一电压信号来生成经滤波的信号；其中所述比较器还被配置为至少部分地基于与所述经滤波的信号和所述第一阈值信号相关联的信息来生成所述检测信号。5.如权利要求4所述的系统控制器，其中，所述比较器还被配置为接收所述经滤波的信号，并且至少部分地基于所述经滤波的信号和所述第一阈值信号来生成所述检测信号。6.如权利要求4所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器还包括：均值确定电路，该均值确定电路被配置为接收所述经滤波的信号和第二阈值信号，并且至少部分地基于所述经滤波的信号和所述第二阈值信号来生成第二电压信号。7.如权利要求6所述的系统控制器，其中，所述均值确定电路还被配置为：比较所述经滤波的信号和所述第二阈值信号的幅度；响应于所述经滤波的信号在幅度上大于所述第二阈值信号，增大所述第二电压信号的幅度；并且响应于所述经滤波的信号在幅度上小于所述第二阈值信号，减小所述第二电压信号的幅度。8.如权利要求7所述的系统控制器，其中，所述比较器还被配置为接收所述第二电压信号，并且至少部分地基于所述第二电压信号和所述第一阈值信号来生成所述检测信号。9.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器还被配置为：从第一电阻器的第一电阻器端子和第二电阻器的第二电阻器端子接收所述反馈信号，所述第一电阻器端子被耦接到所述第二电阻器端子，所述第二电阻器还包括被偏置在所述端子电压的第三电阻器端子。10.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器包括：采样和保持电路，该采样和保持电路被配置为接收所述反馈信号，并且至少部分地基于所述反馈信号来生成经采样和保持的信号；第一电压到电流转换器，该第一电压到电流转换器被配置为接收所述经采样和保持的信号，并且至少部分地基于所述经采样和保持的信号来生成第一电流信号；以及第二电压到电流转换器，该第二电压到电流转换器被配置为接收第一阈值信号，并且至少部分地基于所述第一阈值信号来生成第二电流信号；电流发生器，该电流发生器被配置为接收所述第一电流信号和所述第二电流信号，并且至少部分地基于所述第一电流信号和所述第二电流信号来生成第三电流信号；电容器，该电容器被配置为接收所述第三电流信号，并且至少部分地基于所述第三电流信号来生成电压信号；以及受控比较器，该受控比较器被配置为接收所述电压信号、第二阈值信号和所述退磁信号，并且至少部分地基于所述电压信号、所述第二阈值信号和所述退磁信号来生成所述检测信号。11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述电流发生器还被配置为：接收所述调制信号和所述退磁信号，并且至少部分地基于所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述调制信号和所述退磁信号来生成所述第三电流信号。12.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述受控比较器包括：第一比较器，该第一比较器被配置为接收所述电压信号和所述第二阈值信号，并且至少部分地基于所述电压信号和所述第二阈值信号来生成比较信号；以及边沿触发锁存器，该边沿触发锁存器被配置为接收所述比较信号和所述退磁信号，并且至少部分地基于所述比较信号和所述退磁信号来生成所述检测信号。13.一种用于功率转换器的系统控制器，所述系统控制器包括：逻辑控制器，该逻辑控制器被配置为生成调制信号；驱动器，该驱动器被配置为接收所述调制信号，至少部分地基于所述调制信号来生成驱动信号，并输出所述驱动信号到开关以影响流过所述功率转换器的电感绕组的电流，所述电感绕组包括第一绕组端子和第一绕组端子，所述第一绕组端子处于端子电压并且所述第二绕组端子被耦接到二极管的第一二极管端子，所述二极管还包括第二二极管端子，所述第二二极管端子和所述第一绕组端子之间的电压差是所述功率转换器的输出电压；以及过电压保护检测器，该过电压保护检测器被配置为接收输入信号和退磁信号，至少部分地基于所述输入信号和所述退磁信号来生成检测信号，并且输出所述检测信号到所述逻辑控制器，所述输入信号等于所述端子电压除以预定常数，所述退磁信号指示所述电感绕组的退磁时间段，并且所述检测信号指示过电压保护是否被触发；其中所述逻辑控制器被配置为响应于指示所述过电压保护被触发的检测信号，使所述功率转换器关闭。14.如权利要求13所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器包括：采样和保持电路，该采样和保持电路被配置为接收所述输入信号，并且至少部分地基于所述输入信号来生成经采样和保持的信号；电压到电压转换器，该电压到电压转换器被配置为接收所述经采样和保持的信号以及所述退磁信号，并且至少部分地基于所述经采样和保持的信号以及所述退磁信号来生成第一电压信号；以及比较器，该比较器被配置为接收第一阈值信号，并且至少部分地基于与所述第一电压信号和所述第一阈值信号相关联的信息来生成所述检测信号。15.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述第一电压信号约等于所述功率转换器的输出电压除以所述预定常数。16.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器还包括：低通滤波器，该低通滤波器被配置为接收所述第一电压信号，并且至少部分地基于所述第一电压信号来生成经滤波的信号；其中所述比较器还被配置为至少部分地基于与所述经滤波的信号和所述第一阈值信号相关联的信息来生成所述检测信号。17.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述比较器还被配置为接收所述经滤波的信号，并且至少部分地基于所述经滤波的信号和所述第一阈值信号来生成所述检测信号。18.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述过电压保护检测器还包括：均值确定电路，该均值确定电路被配置为接收所述经滤波的信号和第二阈值信号，并且至少部分地基于所述经滤波的信号和所述第二阈值信号来生成第二电压信号。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓研，朱力强，杨吉庆，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31