具有用于推断的输出电流反馈感测的初级侧状态估计器的驱动器电路制造技术

本发明专利技术呈现了一种LED驱动器电路及为此隔离的DC-DC转换器，其中提供初级侧状态估计器以用于实现推断的输出电流感测、从而用于脉宽调制的回扫式转换器或降压转换器的闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于推断的输出电流反馈感测的初级侧状态估计器的驱动器电路
技术介绍
LED驱动器和其他照明功率电路常常采用回扫式转换器、升降压转换器和降压转换器来提供用于驱动光源的DC功率。为了提供此类转换器的闭环控制，通常经由输出电路中的电流感测电阻器，使用与输出电流成比例的信号作为控制变量。在通过变压器将输出与输入隔离的转换器中无法执行直接输出感测，在此情况中，使用变流器和/或光隔离组件来感测输出电流。但是，这些组件占用电路板空间并且成本昂贵。而且，在低功率转换器中，有隔离或无隔离的情况下，直接感测是非期望的，因为对输出电流的任何直接感测都会大大地降低驱动器效率。虽然变流器可能将对效率的影响减到最小，但是与转换器本身相t匕，这些额外的组件体积大且昂贵并影响转换器的紧密性。因此，需要用于闭环功率转换器控制的改进的输出电流感测能力和系统。
技术实现思路
本公开提供用于从初级侧电流模式控制感测电阻器推断输出电流而非从输出感测电阻器或变流器提取输出电流的技术和电路。该公开的多种方面可以有利地在用于驱动光源的功率转换器(例如，用于驱动LED的回扫式转换器、降压转换器和升降压转换器)或用于对其他类型的光源供电的此类转换器级中使用。在公开的实施例中，使用转换器PWM驱动信号控制的模拟开关，感测流经PWM开关的电流并将其用于对状态估计器的电容器充电。估计器开关和电容器对来自感测电阻器的电流取样，并将其馈送到设置电流模式控制比较器的断路点时使用的误差放大器。本公开由此有助于在没有常规脉冲变压器类型的感测方法中所固有的成本、空间和效率折衷的情况下进行输出电流估计。提供一种电路用于对至少一个光源供电，该电路包括变压器、主电源开关、具有脉宽调制(PWM)控制器和误差放大器的PWM电路、和与变压器次级电隔离的估计器电路。在某些实施例中，该脉宽调制电 路和估计器电路集成到专用集成电路(ASIC)中。该变压器具有初级绕组和次级绕组，其中次级耦合成提供到如LED的光源的功率，或对后续转换器级提供功率以对AC驱动的灯供电。感测电阻器连接在变压器初级绕组与电路地之间，以及第一开关器件与感测电阻器和变压器初级绕组串联耦合。该开关由脉宽调制的控制信号来操作，以便选择性地允许在开关导通时电流在初级绕组中流动。PWM控制器至少部分地基于PWM控制输入以脉宽调制的控制信号的形式将驱动输出提供到开关控制输入端，并且包括耦合成从感测电阻器的第一端接收感测电压的比较器输入。提供一种误差放大器，其包括误差输入和I禹合成向PWM控制输入提供信号的输出。比较器电路包括其第一端与PWM控制器比较器输入耦合以及其第二端与误差放大器的误差输入耦合的电容。此外，估计器包括第二开关器件以及控制输入，该第二开关器件耦合在第二电容器端和电路地之间，以及该控制输入与PWM控制器驱动输出耦合。该第二开关选择性地将第二电容器端与地耦合以在第一开关器件让电流在初级绕组中流动时允许该电容基于感测电压来充电，以及将该电容的第二端与电路地解耦合以在第一开关器件阻止初级电流流动时允许该电容向误差放大器提供信号。以此方式，向误差放大器提供表示回扫式转换器或其他类型转换器的次级绕组中流动的输出电流的信号，而不会牺牲输出效率以及无需体积大且昂贵的感测和隔离电路。在某些实施例中，估计器的第二开关器件是η沟道M0SFET，该η沟道MOSFET具有与电容的第二端耦合的源极、与电路地耦合的漏极、和与脉宽调制控制器的驱动输出耦合的栅极。在其他实现中，该估计器包括P沟道MOSFET和逆变器，该ρ沟道MOSFET具有栅极、与电容的第二端耦合的漏极、与电路地耦合的源极，以及该逆变器具有与脉宽调制控制器的驱动输出I禹合的输入和与第二开关器件的栅极I禹合的输出。在某些实施例中，使用瞬变(transition)模式PWM控制器，其具有过零检测输入，并且该电路包括具有与初级绕组磁耦合的一个或多个感测绕组的过零检测电路。该过零电路感测初级绕组的过零状况，并向PWM控制器的过零检测输入提供信号。提供一种专用集成电路(ASIC)以用于操作脉宽调制的功率转换器电路。该ASIC包括用于设置点、驱动输出、比较器输入和电路地的输入端，以及PWM控制器、误差放大器、和估计器电路。PWM控制器具有PWM控制输入、与比较器输入端耦合的比较器输入以及驱动输出，该驱动输出至少部分地根据PWM控制输入向驱动输出端提供脉宽调制的控制信号。该误差放大器包括与设置点输入端耦合的输入和耦合成向PWM控制器的PWM控制输入提供信号的输出。估计器电路包括电容和开关，其中电容稱合在比较器输入与误差放大器输入之间，以及该开关连接 在电容器与电路地之间。该开关从PWM控制器驱动输出接收控制输入并以第一模式操作以将电容耦合到电路地、从而允许基于比较器输入端处感测的电压对电容充电，以及以第二模式操作以将电容的第二端与地解耦合、从而允许电容向误差放大器提供信号。在某些实施例中，PWM控制器是瞬变模式PWM控制器。在某些实施例中，ASIC开关是其栅极与PWM控制器驱动输出耦合的η沟道MOSFET。在其他实施例中，该开关是ρ沟道M0SFET，其具有逆变器，该逆变器将PWM控制器驱动输出与MOSFET栅极耦合。附图说明在下文详细描述和附图中提出一个或多个示范实施例，其中:图1是图示根据本公开的一个或多个方面的示范LED驱动器电路的示意图，该LED驱动器电路具有使用初级侧状态估计器电路来估计次级侧输出电流的回扫式DC-DC转换器；图2是图示图1的回扫式转换器的初级绕组电路中的感测电阻器两端的电压的曲线 图3是图示图1的电路中估计器电路开关控制端处的栅极驱动信号的曲线 图4是图示图1的转换器中估计器电容两端的电压的曲线 图5是图示由图1的转换器中估计器电路提供到误差放大器的估计的次级电流信号的曲线图；以及 图6是图示根据本公开的具有使用ρ沟道MOSFET开关和逆变器的估计器电路的另一个驱动器电路实施例的示意图。具体实施例方式现在参考附图，相似的引用数字通用于指代相似的元件，以及多种特征不一定是按比例绘制的。图1图示示范LED驱动器电路100，LED驱动器电路100具有回扫式DC-DC转换器106以转换来自输入整流器104的DC功率以便驱动一个或多个LED光源108。驱动器100从单相或多相输入源102接收AC功率，经由具有输出滤波器电容器C3的整流器104将其转换到DC总线，其中在一个实现中，DC参考电路地GND，虽然这不是本公开的严格要求。在本实施例中，DC-DC转换器级106是回扫式转换器，该回扫式转换器转换来自整流器104的DC总线以驱动变压器Tl，以及次级电路将电流转换成DC输出功率以驱动LED负载108。变压器Tl包括具有指示的点极性的初级绕组LI和次级绕组L2。次级电路包括在下方输出分支中具有整流二极管D3的绕组L2，连同输出电容器C6以便将提供到LED阵列108的整流的DC功率平滑。此情况中，将整流器D3的位置设为使得当电流在初级绕组LI中流动(进入“点”中)时，阻止绕组L2中的对应次级电流(离开“点”)，从而在变压器Tl的磁芯中产生磁通量，以及反之，一旦初级电流停止以进行回扫式操作，次级电流将从绕组L2流到电容器C6和负载108 (以及返回流进绕组L2的“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LR内龙伊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：