泄放器電路仿真器、功率轉換器和包括功率轉換器的裝置的制造方法
【專利說明】泄放器電路仿真器、功率轉換器和包括功率轉換器的裝置
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2013年11月19日提交的美國臨時申請N0.61/906，298的權益。
技術領域
[0003]本公開內容涉及功率轉換器，且更具體地，涉及以三端雙向可控硅(triac)調光電路驅動發光二極管(LED)照明的功率轉換器。
【背景技術】
[0004]發光二極管(LED)照明在工業中已非常流行，原因在于與其他照明技術(諸如例如，緊湊型熒光燈(CFL)或白熾燈照明技術)相比，發光二極管(LED)照明具有許多優點一一包括更長的使用壽命、更少的危害以及視覺吸引增強。LED照明提供的優點使得LED被并入到各種照明技術、電視、監視器以及也可能需要調光的其他應用中。
[0005]一種用于調光的已知的技術是使用三端雙向可控硅調光或相位角調光。三端雙向可控硅電路通過去除交流功率的每個半周期的一些開始部分或結束部分(分別地被稱為“前沿相位控制或后沿相位控制”)來運行。通過消除每個半周期的一些部分，遞送到燈的功率量減少且光輸出對人眼表現變暗。在大多數應用中，由于相位受控線路電壓的變化和遞送到燈的功率的變化發生地如此快，因此每個半周期的缺少的部分不被人眼察覺到。雖然三端雙向可控硅調光電路尤其適于對白熾燈泡進行調光，但是當三端雙向可控硅調光電路被用于對LED燈進行調光時，它們可能產生不理想的結果，諸如，閃變、閃爍、色移和輸入波形失真。
[0006]將三端雙向可控硅調光電路與LED燈一起使用的困難來自三端雙向可控硅自身的特性。三端雙向可控硅表現為一個打開的受控交流開關，直到其于控制端子處接收到導致開關閉合的觸發信號。只要通過開關的電流在被稱為保持電流的值以上，該開關就保持閉合。大部分白熾燈容易從交流電源吸取多于最小保持電流的電流，以使得三端雙向可控硅能夠可靠且一致地運行。然而，與保持三端雙向可控硅開關導通并可靠運行所需的最小保持電流相比，LED低電流可能是不足夠的。
[0007]雖然基于三端雙向可控硅的前沿相位控制或后沿相位控制調光器LED驅動器可提供低成本的燈調光，但是由于LED燈串/陣列吸取的電流可容易地下降到三端雙向可控硅調光電路的保持電流以下，因此會導致包括受限的調光范圍、閃變和輸入波形失真在內的不希望的行為。由于LED串/陣列吸取的低電流，三端雙向可控硅可能不一致地啟動。另夕卜，由于為輸入電容充電的涌入電流和LED串/陣列呈現給線路的相對大的阻抗，因此每當三端雙向可控娃接通，會發生一個顯著的振鈴(ringing)。由于三端雙向可控娃電流可降到零且斷開LED串/陣列，此振鈴可引起甚至更多不期望的行為，導致閃變。
[0008]因此，LED驅動器可以包括補償器電路(例如，泄放器、或虛負載/預負載)，以增加來自三端雙向可控硅調光器的電流需求。泄放器電路實際上是被添加在輸入或輸出處的無源或有源部件的虛負載，以獲取除了 LEDs之外足夠的額外電流，從而在三端雙向可控硅被觸發之后保持其可靠地導通。低成本無源泄放器在LED驅動器電路中是常用的和普及的，但是在效率和性能方面具有相關的損失。
【實用新型內容】
[0009]根據本實用新型的一個方面，提供一種用于在功率轉換器中使用的泄放器電路仿真器，所述泄放器電路仿真器包括:一個輸入電壓修正器，該輸入電壓修正器待被耦合以接收代表所述功率轉換器的輸入電壓的幅度的輸入電壓信號，并響應于接收到一個控制信號向一個控制器的輸入選擇性提供一個經修正的輸入電壓信號，其中所述經修正的輸入電壓信號代表一個小于所述輸入電壓的幅度的值；以及一個前沿調光檢測電路，該前沿調光檢測電路被耦合以響應于檢測到所述功率轉換器輸入處的前沿調光，生成所述控制信號以接合所述輸入電壓修正器從而生成所述經修正的輸入電壓信號。
[0010]根據本實用新型的又一方面，提供一種功率轉換器，該功率轉換器包括:一個能量傳遞元件，被耦合在所述功率轉換器的一個輸入和一個輸出之間；第一開關，被耦合至所述能量傳遞元件以控制所述功率轉換器的所述輸入和所述輸出之間的能量傳遞；一個控制器，被耦合以響應于在所述控制器的一個端子處接收的信號，控制所述第一開關以調節所述功率轉換器的所述輸出處的輸出量；以及一個泄放器電路仿真器，被耦合以向所述控制器的所述端子提供所述信號，其中所述泄放器電路仿真器包括:一個前沿調光檢測電路，被耦合以生成指示所述功率轉換器的所述輸入處是否存在前沿調光的控制信號；以及一個輸入修正器，被耦合以接收一個輸入信號并向所述控制器的所述端子選擇性提供所述輸入信號或一個經修正的輸入信號，其中所述輸入修正器響應于所述控制信號指示所述功率轉換器的所述輸入處沒有前沿調光，向所述端子提供所述輸入信號，并響應于所述控制信號指示有前沿調光，向所述端子提供所述經修正的輸入信號，其中所述控制器被配置為響應于接收到所述經修正的輸入信號來控制所述開關以增加所述功率轉換器的所述輸出量。
[0011]根據本實用新型的另一方面，提供一種裝置，該裝置包括:一個負載；以及一個功率轉換器，被耦合以向所述負載提供經調節的輸出電流，所述功率轉換器包括:一個能量傳遞元件，被耦合在所述功率轉換器的一個輸入和一個輸出之間；第一開關，被耦合至所述能量傳遞元件以控制所述功率轉換器的所述輸入和所述輸出之間的能量傳遞；一個控制器，被耦合以響應于在所述控制器的一個端子處接收的信號，控制所述第一開關以調節所述輸出電流；以及一個泄放器電路仿真器，被耦合以向所述控制器的所述端子提供所述信號，其中所述泄放器電路仿真器包括:一個前沿調光檢測電路，被耦合以生成指示所述功率轉換器的所述輸入處是否存在前沿調光的控制信號；以及一個輸入修正器，被耦合以接收一個輸入信號，并向所述控制器的所述端子選擇性提供所述輸入信號或一個經修正的輸入信號，其中所述輸入修正器響應于所述控制信號指示所述功率轉換器的所述輸入處沒有前沿調光，向所述端子提供所述輸入信號，并響應于所述控制信號指示有前沿調光，向所述端子提供所述經修正的輸入信號，其中所述控制器被配置為響應于接收到所述經修正的輸入信號，控制所述開關以增加所述功率轉換器的所述輸出量。
【附圖說明】
[0012]附圖中提供了本實用新型的非限制性和非窮舉性實施方案，其中除非另外有指定，否則所有視圖中相同的參考數字指代相同的部分。
[0013]圖1A是例示具有根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的功率轉換器的示例功能框圖。
[0014]圖1B是例示具有根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的功率轉換器的示例功能框圖。
[0015]圖2A是例示示出了根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的更多細節的功率轉換器的示例示意圖。
[0016]圖2B是例示示出了根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的更多細節的功率轉換器的示例示意圖。
[0017]圖3是例示根據本公開內容的教導的具有升降壓開關調節器的功率轉換器的示例示意圖。
[0018]圖4A例示不具有泄放器電路仿真器的功率轉換器的交流輸入電壓和經整流的輸入電流的示例波形。
[0019]圖4B是例示具有根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的功率轉換器的交流輸入電壓的示例波形、經整流的輸入電流的示例波形、控制開關(晶體管Ql)集電極到發射極電壓的示例波形。
[0020]圖4C例示交流輸入電壓的示例波形，以及在具有與不具有根據本公開內容的教導的泄放器電路仿真器的情況下經整流的輸入電流的比較。
[0021]圖5例示具有泄放器電路仿真器的功率轉換器的相位受控的交流輸入電壓的示例波形、交流輸入電流的示例波形、阻尼電阻器兩端的電壓的示例波形、控制開關集電極到發射極電壓和高頻開關脈沖的示例波形。
【具體實施方式】
[0022]在下面的描述中，闡述了許多具體的細節，以提供對本實用新型的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將會明了，無需采用所述具體的細節來實施本實用新型。在其他例子中，沒有詳細地描述公知的材料或方法，以免模糊本實用新型。
[0023]貫穿本說明書引用的“一個實施方案”、“一實施方案”、“一個實施例” “一實施例”意味著針對該實施方案或實施例描述的特定的特征、結構或者特性包括在本實用新型的至少