用于開關電源的調光控制的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2011年4月19日、名稱為"用于開關電源的調光控制"的第 201110099807. 1號發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明總體上設及電源，并且更具體地，設及和調光器電路一起使用的電源。
【背景技術】
[0003] 電子設備使用電能來運行。開關式電源由于其效率高、尺寸小和重量輕，被普遍用 來為許多現在的電子裝置提供電能。常規的壁式插座提供高壓交流電。在開關電源中，高 壓交流（ac)輸入通過能量傳遞元件（energytransferelement)被轉換，W提供經過適當 調節的直流（dc)輸出。在運行中，在開關式電源中通過改變開關的占空比（通常是開關的 接通時間與總開關周期之比）、改變開關的切換頻率或改變開關的每單位時間的脈沖數，利 用開關提供期望的輸出。
[0004] 在用于照明應用的一種調光類型中，S端雙向可控娃（triac)調光器電路通常去 除ac輸入電壓的一部分W限制提供給白巧燈的電壓和電流的量。該被稱為相位調光，因 為使用W度為度量單位所量度的ac輸入電壓周期的一部分來表明缺失電壓的位置通常是 便利的。一般而言，ac輸入電壓是正弦波形，并且ac輸入電壓的周期被稱為一個全線循 環（化11linecycle)。該樣，ac輸入電壓的周期的一半被稱為一個半線循環化alfline cycle)。一個完整周期有360度，一個半線循環有180度。通常，相角是對調光器電路去除 了每個半線循環多少度（W零度為參考）的量度。該樣，=端雙向可控娃（triac)調光器 電路在一個半線循環中去除ac輸入電壓的一半對應于90度的相角。在另一個實施例中， 在一個半線循環中去除ac輸入電壓的四分之一對應于45度的相角。
[0005] 雖然相角調光對直接接收經過改變的ac輸入電壓的白巧燈很有效，但是對于 發光二極管（LED)燈它通常會導致問題。L邸燈需要一個穩壓電源（regulatedpower supply)從ac電力線提供已調節的電流和電壓。常規的穩壓電源控制器通常不會對=端雙 向可控娃調光器電路去除ac輸入電壓的一部分做出期望的響應。常規電源通常被設計成 忽略ac輸入電壓的失真并傳送恒定的已調節的輸出，直到低輸入電壓導致它們完全關掉。 因而，作為相位調光的結果，常規電源很可能產生不可接受的結果，例如LED燈的閃爍、LED 燈在高相角下的閃光W及LH)燈的色移。
[0006] 因此，常規電源控制器可被設計為，響應于輸入處的相位調光來實現對電源的輸 出的調光，例如由S端雙向可控娃調光器進行。常規電源控制器使用的一種類型的調光控 制被稱為閉環調光。對于閉環調光控制，常規電源控制器可主動地（actively)檢測一個或 多個輸出量W調節電源的輸出。此外，被設計為進行相位調光的常規電源控制器可通過如 下方式響應=端雙向可控娃調光器：直接檢測調光器電壓輸出（換句話說，直接檢測已經 被S端雙向可控娃調光器去除了一部分之后的ac輸入電壓），W確定所要求的調光量。然 而，在高相角（對應于S端雙向可控娃調光器電路去除了ac輸入電壓的一大部分）下，S 端雙向可控娃調光器輸出變得不那么對稱。換句話說，即使=端雙向可控娃調光器被設置 為提供恒定相角，在每個半線循環得到的相角也仍然有變化，導致=端雙向可控娃調光器 輸出不對稱。=端雙向可控娃在高相角下的不對稱往往導致不可接受的結果，例如L邸燈 的閃爍。閉環調光控制通常會擴大不可接受的結果例如閃爍，因為電源控制器將會在每個 半線循環響應于電源的變化的輸出功率（由變化的相角引起）。
[0007] 常規電源控制器使用的另一種類型的調光控制不檢測調光器電壓輸出，而是利用 電源在低輸入電壓下不能調節的性質。如上文所述，電源提供恒定的已調節的輸出，直到低 輸入電壓導致它們完全關掉。然而，電源的關掉不是瞬時的。相反，電源在低輸入電壓下變 得不能調節輸出，并導致輸出開始調光。=端雙向可控娃調光器電路去除ac輸入電壓的足 夠多的部分，使得它導致電源的輸出開始調光。該樣，調光通常發生在高相角下。當調光發 生在高相角下時，因為調光的范圍小，調光轉變（dimmingtransition)迅速地出現。此外， 根據電源的負載，調光可W發生在不同的相角下。
【附圖說明】
[0008] 根據結合W下附圖給出的對本發明的W下更具體描述，本發明的一些實施方案的 上述W及其他方面、特征和優點將更明顯。
[0009] 圖1是示出了根據本發明一實施方案的帶有利用控制器的調光器電路的示例性 開關電源的功能方塊圖。
[0010] 圖2A是示出了根據本發明一實施方案的圖1中的開關電源的示例性整流輸入電 壓波形的圖。
[0011] 圖2B是示出了根據本發明一實施方案的圖2A中的示例性整流輸入電壓的一段 (section)和對應的零交叉信號的圖。
[0012] 圖3A是示出了根據本發明一實施方案的開關電源的另一示例性整流輸入電壓波 形的圖。
[0013] 圖3B是示出了根據本發明一實施方案的圖3A中的示例性整流輸入電壓的一段和 對應的零交叉信號的圖。
[0014] 圖4是根據本發明一實施方案的控制器的功能方塊圖。
[0015] 圖5是圖4中的控制器的相角測量單元和驅動邏輯單元的功能方塊圖。
[0016] 圖6A是示出了圖4中的驅動邏輯單元的一個實施方案的功能方塊圖。
[0017] 圖6B是示出了圖4中的驅動邏輯單元的另一實施方案的功能方塊圖。
[001引圖7是示出了圖5中的計數器的示例性計數的表。
[0019] 圖8A是示出了根據本發明一實施方案的當相角增加時驅動信號工作狀況與相角 之間的關系的圖。
[0020] 圖8B是示出了根據本發明一實施方案的當相角最初大于相位闊值且相角減小時 驅動信號工作狀況與相角之間的關系的圖。
[0021] 在附圖的所有視圖中，對應的參考字符指示對應的部件。技術人員應理解，圖中的 元件是為了簡化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例繪制。例如，圖中一些元件的尺寸 可W相對于其他元件被夸大，W幫助提高對本發明各實施方案的理解。而且，為了避免模糊 對本發明的各實施方案的了解，通常未示出在商業可行的實施方案中有用或必需的那些常 見但是眾所周知的元件。
【具體實施方式】
[0022] 此處描述了用于閉環調光控制到開環調光控制的控制器和電源的多個實施方案。 在下文的描述中，闡明了許多具體細節，W提供對所述實施方案的透徹理解。然而，相關領 域技術人員會認識到，可W在沒有所述具體細節中的一個或多個的情況下，或者使用其他 方法、部件、材料等等，來實施此處描述的技術。在其他情況下，為了避免使某些方面模糊， 沒有示出或詳細描述眾所周知的結構、材料或操作。
[0023] 在本說明書全文中提到"一個實施方案""一實施方案""一個實施例"或"一實施 例"意指，聯系該實施方案或實施例描述的特定特征、結構或特性被包括在本發明的至少一 個實施方案中。因此，在本說明書全文中多個地方出現的短語"在一個實施方案中""在一 實施方案中""一個實施例"或"一實施例"未必全都指相同的實施方案或實施例。再者，所 述特定特征、結構或特性可W在一個或多個實施方案或實施例中W任何合適的組合和/或 子組合結合。此外，應理解，本文中提供的圖是出于向本領域普通技術人員解釋的目的，并 且未必按比例繪制。
[0024] 對于相位調光應用，包括那些用于發光二極管（LED)的相位調光應用，相位調光 器電路通常在每個半線循環去除ac輸入電壓的一部分，W限制向LED供應的電壓和電流的 量。如上文提到的，通常，相角是對調光器電路去除每個半線循環多少度的量度。例如，ac 輸入電壓的半線循環可W總共有180度。該樣，調光器電路在一個半線循環中去除ac輸入 電壓的一半對應于90度的相角。在另一個實施例中，在一個半線循環中去除ac輸入電壓 的四分之一可對應于45度的相角。S端雙向可控娃調光器電路是相位調光器電路的一個 例子。在高相角下，=端雙向可控娃調光器輸出變得不那么對稱。換句話說，即使=端雙向 可控娃調光器被設置為提供恒定相角，實際上在每個半線循環得到的相角也有變化，并且 立端雙向可控娃調光器輸出不對稱。
[00巧]對于本發明的實施方案，當相角達到相位闊值時，電源控制器從閉環調光控制轉 變到開環調光控制。如上文所述，閉環調光控制在高相角下會放大不期望的結果，例如LED 燈的閃爍。另一方面，如果電源控制不響應于S端雙向可控娃調光器，則在達到高相角之前 不會發生調光。對于本發明的實施方案，電源控制器從閉環調光轉變到開環調光W減輕對 L邸燈的不期望的結果。對于閉環調光控制，電源控制器可主動地檢測電源輸出W調節電 源的輸出。換句話說，在閉環調光中，一個或多個驅動信號工作狀況響應于電源輸出。在開 環調光控制中，電源控制器不檢測電源輸出W調節該輸出，并且不響應于一個或多個輸出 量來控制開關的切換。換句話說，在開環調光中，一個或多個驅動信號工作狀況不響應于電 源輸出。在一個實施方案中，電源控制器在其檢測到的相角大于相位闊值時，無關于反饋信 號而保持一個或多個驅動信號工作狀況。通過保持一個或多個驅動信號工作狀況，控制器 從閉環調光控制轉變到開環調光控制，因為一個或多個驅動信號工作狀況不響應于電源輸 出。
[0026]首先參考圖1，其示出了示例性開關電源100的功能方塊圖，包括ac輸入電壓 Vac102、調光器電路104、調光器輸出電壓V。