專利名稱：用于開關電源的調光控制的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電源，并且更具體地，涉及和調光器電路一起使用的電源。
背景技術：
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(energy transfer element)被轉換，以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。在用于照明應用的一種調光類型中，三端雙向可控硅(triac)調光器電路通常去除ac輸入電壓的一部分以限制提供給白熾燈的電壓和電流的量。這被稱為相位調光，因為使用以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(full line cycle)。這樣，ac輸入電壓的周期的一半被稱為一個半線循環(half line 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(以零度為參考)的量度。這樣，三端雙向可控硅(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。雖然相角調光對直接接收經過改變的ac輸入電壓的白熾燈很有效，但是對于發光二極管(LED)燈它通常會導致問題。LED燈需要一個穩壓電源(regulated power 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三端雙向可控硅調光器電路去除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以及LED燈的色移。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，例如由三端雙向可控硅調光器進行。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以調節電源的輸出。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三端雙向可控硅調光器直接檢測調光器電壓輸出(換句話說，直接檢測已經被三端雙向可控硅調光器去除了一部分之后的ac輸入電壓)，以確定所要求的調光量。然而，在高相角(對應于三端雙向可控硅調光器電路去除了 ac輸入電壓的一大部分)下，三端雙向可控硅調光器輸出變得不那么對稱。換句話說，即使三端雙向可控硅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，導致三端雙向可控硅調光器輸出不對稱。三端雙向可控硅在高相角下的不對稱往往導致不可接受的結果，例如LED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)。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。三端雙向可控硅調光器電路去除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。這樣，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(dimming transition)迅速地出現。此外， 根據電源的負載，調光可以發生在不同的相角下。
根據結合以下附圖給出的對本發明的以下更具體描述，本發明的一些實施方案的上述以及其他方面、特征和優點將更明顯。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。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。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。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。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。圖4是根據本發明一實施方案的控制器的功能方塊圖。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。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。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。圖7是示出了圖5中的計數器的示例性計數的表。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。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閾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。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以相對于其他元件被夸大，以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
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，以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，可以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。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、結構或特性可以在一個或多個實施方案或實施例中以任何合適的組合和/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。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，以限制向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以總共有180度。這樣，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。三端雙向可控硅調光器電路是相位調光器電路的一個例子。在高相角下，三端雙向可控硅調光器輸出變得不那么對稱。換句話說，即使三端雙向可控硅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，并且三端雙向可控硅調光器輸出不對稱。對于本發明的實施方案，當相角達到相位閾值時，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三端雙向可控硅調光器，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以減輕對 LED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以調節電源的輸出。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以調節該輸出，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閾值時，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ο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Vac 102、調光器電路104、調光器輸出電壓Vdq 106、整流器108、整流電SVkkt 110、具有初級繞組114和次級繞組116的能量傳遞元件Tl 12、開關SP 118、輸入返回(input return) 120、 箝位電路122、濾波電容器Cf 124、整流器Dl 126、輸出電容器Cl 128、輸出量U。、輸出電壓I、輸出電流Itj、反饋電路132、反饋信號Ufb 134、控制器136、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、電壓檢測輸入信號142和開關電流Id 144。在圖1中還示出了耦合到開關電源100的輸出端的負載130。圖1中示出的示例性開關電源100總體被構造為回掃調節器 (flyback regulator)，回掃調節器是可以得益于本發明的教導的開關電源拓撲的一個實例。然而，應理解，開關電源調節器的其他已知拓撲和構造也可以得益于本發明的教導。開關電源100從未調節的輸入電壓向負載130提供輸出功率。在一個實施方案中，輸入電壓是ac輸入電壓VAe 102。在另一個實施方案中，輸入電壓是經整流的ac輸入電壓，例如整流電壓Vkect 110。如所示出的，調光器電路104接收ac輸入電壓VAe 102并且產生調光器輸出電壓Vdq 106。在一個實施方案中，調光器電路104可以是相位調光電路， 例如三端雙向可控硅相位調光器。調光器電路104還耦合到整流器108，并且調光器輸出電壓Vdq 106被整流器108接收。整流器108輸出整流電壓Vkect 110。在一個實施方案中，整流器108可以是橋式整流器。整流器108還耦合到能量傳遞元件Tl 112。在本發明的一些實施方案中，能量傳遞元件Tl 112可以是耦合電感器(coupled inductor) 0在其他實施方案中，能量傳遞元件Tl 112可以是變壓器(trans former) 0在圖1的實施例中，能量傳遞元件Tl 112包括兩個繞組，即初級繞組114和次級繞組116。然而，應理解，能量傳遞元件Tl 112可以具有不止兩個繞組。初級繞組114還耦合到開關SP 118，開關SP 118然后還耦合到輸入返回120。在一個實施方案中，開關SP 118可以是晶體管，例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。在另一個實施例中，控制器136可以被實現為單片集成電路，或者可以用分立的電氣部件或者用分立和集成部件的組合實現。控制器136和開關 SP 118可形成集成電路146的一部分，所述集成電路146被制造為混合集成電路或單片集成電路。此外，箝位電路122在圖1的實施方案中被示為與能量傳遞元件Tl 112的初級繞組114并聯耦合(couple across) 0濾波電容器Cf 1 可以耦合到整流器108和輸入返回 120。換句話說，濾波電容器Cf IM可以與初級繞組114和開關SP 118并聯耦合。能量傳遞元件Tl 112的次級繞組116耦合到整流器Dl 126。在圖1的實施例中，整流器D1U6被例示為二極管。然而，在一些實施方案中，整流器Dl 1 可以是用作同步整流器的晶體管。 輸出電容器Cl 1 和負載130在圖1中均被示為耦合到整流器Dl 126。一個輸出被提供給負載130，并且所述輸出可以被提供為已調節的輸出電壓\、已調節的輸出電流Itj或二者的組合。在一個實施方案中，負載130可以是發光二極管(LED)陣列。開關式電源100還包括用以調節被例示為輸出量U。的輸出的電路。一般來說，輸出量^是輸出電壓Vtj、輸出電流Itj或二者的組合。反饋電路132被耦合，以檢測來自開關式電源100的輸出的輸出量^，并且產生反饋信號134。在另外的實施方案中，可以通過檢測在變壓器輸入側的代表輸出量^的一個或多個量來獲得反饋信號Ufb 134。反饋電路 132還耦合到控制器136，使得控制器136接收反饋信號UFB134。控制器136還接收電流檢測輸入信號140。電流檢測輸入信號140代表開關SP 118中的開關電流Id 144。此外，開關SP 118接收來自控制器136的驅動信號138。控制器136還可以接收電壓檢測輸入信號 142。在圖1的實施例中，電壓檢測輸入信號142代表整流電壓VKECT110。然而，在另外的實施方案中，電壓檢測信號142可以代表調光器輸出電壓Vdq 106。在運行中，圖1的開關電源100從一個未調節的輸入——例如ac輸入電壓Vac 102——向負載130提供輸出功率。當開關電源100的負載130是LED陣列時，可以利用調光器電路104來限制傳送到該電源的功率的量。結果，傳送到該LED陣列負載的電流被限制，從而該LED陣列變暗。當ac輸入電壓VAe 102與零電壓交叉時，調光器電路104將ac輸入電壓Vac 102斷開(disconnect)。在給定量的時間之后，調光器電路104將ac輸入電壓 Vac 102與電源100重新連接。換句話說，調光器電路104可以中斷ac輸入電壓Vac 102的相位。根據希望的調光的量，調光器電路104控制ac輸入電壓Vac 102從電源斷開的時間的量。一般來說，希望的調光越多，調光電路104將ac輸入電壓Vac 102斷開時間就越長。 如將會進一步討論的，可以通過測量調光電路104將ac輸入電壓Nkc 102斷開的時間段來確定相角。利用所確定的相角，控制器136可以在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。調光器電路104產生調光器輸出電壓Vdq 106，該調光器輸出電壓被整流器108接收。整流器108產生整流電壓Vkect 110。濾波電容器Cf IM過濾來自開關SP 118的高頻電流。對于另外的應用，濾波電容器Cf IM可以足夠大，以使得基本上直流的電壓被施加到能量傳遞元件Tl 112。然而，對于帶有功率因數校正(PFC)的電源，可以利用小的濾波電容器(；124，以允許施加到能量傳遞元件Tl 112的電壓基本跟隨整流電壓Vkect 110。這樣，可以選擇濾波電容器Cf 124的值，以使得濾波電容器Cf 124上的電壓在ac輸入電壓Vac 102 的每個半線循環期間基本達到零。或者換句話說，濾波電容器Cf IM上的電壓基本跟隨調光器輸出電壓Vdq 106的正幅值(positive magnitude)。這樣，通過檢測濾波電容器Cf 124 上的電壓(或者換言之，整流電壓Vkect 110)，控制器136可以探測調光器電路104何時將 ac輸入電壓Vac 102從電源100斷開。在另一個實施方案中，通過檢測開關電流Id 144，控制器136可以探測調光器電路104何時將ac輸入電壓Nkc 102從電源100斷開。開關電源100利用能量傳遞元件T1112在初級繞組114和次級繞組116之間傳遞電壓。箝位電路122耦合到初級繞組114，以限制開關SP 118上的最大電壓。開關SP 118 響應于驅動信號138而打開和閉合。人們一般理解，閉合的開關可以傳導電流從而被認為是導通的(on)，而打開的開關不能傳導電流從而被認為是斷掉的(off)。在運行中，開關SP 118的切換在整流器Dl 1 處產生脈動電流(pulsating current)。整流器Dl 1 中的電流被輸出電容器Cl 128濾波，以在負載130處產生基本恒定的輸出電壓Vtj、輸出電流Iq 或二者的組合。反饋電路132檢測電源100的輸出量U。，以向控制器136提供反饋信號Ufb 134。 反饋信號Ufb 134可以是電壓信號或電流信號，并且向控制器136提供關于輸出量U0的信息。此外，控制器136接收電流檢測輸入信號140，所述電流檢測輸入信號140中繼(relay) 開關SP118中的開關電流Id 144。開關電流Id 144可以通過多種方式被檢測到，例如分立電阻器兩端的電壓或當晶體管導通時該晶體管兩端的電壓。此外，控制器136可以接收電壓檢測輸入信號142，所述電壓檢測輸入信號142中繼整流電壓Vkect 110的值。整流電壓 Veect 110可以通過多種方式被檢測到，例如通過電阻分壓器(resistor divider)。通過利用電流檢測輸入信號140所提供的開關電流Id 144，或者電壓檢測輸入信號142所提供的整流電壓Vkect 110，或者二者的組合，控制器136可以確定相角。例如，控制器136測量調光器電路104將ac輸入電壓VAe 102從電源100斷開的時間長度。換句話說，控制器136測量調光器輸出電壓Vdq 106和整流電壓Vkect 110基本等于零電壓的時間長度。為了測量相角，控制器136將調光器輸出電壓Vdq 106和整流電壓Vkect 110基本等于零電壓的時間長度除以半線循環的時間長度。然后，控制器136可以利用測得的相角來確定何時在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。
當控制器136運行在閉環調光控制下時，控制器136輸出驅動信號138，以響應于各個系統輸入來操作開關SP 118，從而將輸出量^基本調節到期望值。在一個實施方案中， 驅動信號138可以是帶有變化長度的邏輯高段和邏輯低段的矩形脈沖波形，其中邏輯高值對應于閉合的開關，并且邏輯低對應于打開的開關。在另一個實施方案中，驅動信號可以由基本固定長度的邏輯高(或導通(ON))脈沖組成，并且通過改變每一定數量振蕩器循環中的導通脈沖數量來調節。驅動信號138可以具有各種驅動信號工作狀況，例如開關導通時間tw(—般對應于驅動信號138的邏輯高值)、開關斷掉時間一般對應于驅動信號138的邏輯低值)、 切換頻率4或占空比。在閉環調光控制期間，控制器136響應于反饋信號Ufb 134以確定一個或多個驅動信號工作狀況。但是，當控制器136所確定的相角超過相位閾值時，控制器 136轉變到開環調光控制，并且不響應于反饋信號Ufb 134來確定一個或多個驅動信號工作狀況。換句話說，一旦相角超過相位閾值(對應于相角從一個低值增大到一個較高的值)， 控制器136就將一個或多個驅動信號工作狀況的值保持在當相角達到相位閾值之時控制器136所確定的它們各自的值。因為控制器136保持驅動信號工作狀況的值，所以當控制器136在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變時不存在輸出功率的不連續。在一個實施例中，控制器136所確定的驅動信號工作狀況可以是當相位閾值是大致145度時的開關導通時間和切換頻率fs。然而，如果相角最初大于相位閾值，控制器136就始于開環調光控制，并將預定值用于一個或多個驅動信號工作狀況。如果相角減小到小于相位閾值，控制器136就轉變到閉環調光控制，并開始響應于反饋信號Ufb 134。因而，當控制器136轉變到閉環調光控制時，輸出功率可從由預定驅動信號工作狀況確定的值轉變到現在由反饋信號Ufb 134確定的值。接下來參考圖2A，其示出了開關電源100的整流電壓Vkect 110的示例性波形的圖，包括半線循環Tm 202、閾值電壓Vth 204、峰值電壓Vp 206和段210。圖2B示出了段210 和對應的零交叉信號212。該控制器利用零交叉信號212測量相角，并確定何時在閉環調光和開環調光之間轉變。一般來說，ac輸入電壓VAe 102是正弦波形，其中ac輸入電壓VAe 102的周期被稱為一個全線循環。數學表示為Vac = VpSinO Jifj)。其中Vp 206是ac輸入電壓Vac 102 的峰值電壓，4是線輸入電壓的頻率。或者換句話說，fV是ac輸入電壓VA。102的頻率。應理解，全線循環是線頻率&的倒數，或者數學表示為全線循環=1/4。再者，半線循環Tm
202是線頻率的兩倍的倒數，或者數學表示為7瓜=+。示出的示例性整流電壓Vkect 110
是整流器108和調光電路104的合成輸出(resultant output)。對于圖2A的實施例，整流電壓Vkect 110的每個半線循環Tm 202的開始都基本等于零電壓，這對應于調光器電路104 將ac輸入電壓Vac 102從該電源斷開之時。當調光器電路104將ac輸入電壓Vac 102重新連接到該電源時，整流電壓Vkect 110基本跟隨ac輸入電壓VAe 102的正幅值。或者數學表
不為=vEECT = I VD0 I °在一個實施例中，閾值電壓Vth 204基本等于零。在另一個實施例中，閾值電壓Vth 204基本是整流電SVkkt 110的峰值電壓Vp 206的四分之一。應理解，閾值電壓Vth 204的值越接近零電壓，零交叉信號212對整流電壓Vkect 110基本等于零的指示就越精確。然而， 整流電壓Vkect 110的值越接近零電壓，控制器136可能就越難檢測整流電壓Vkect 110的值。 特別地，當整流電壓Vkect 110處于零電壓或接近零電壓時，控制器136可能有些難以通過電流檢測信號140所提供的開關電流Id 144來檢測整流電壓Vkect 110的值。此外，整流電壓Vkect 110可能會部分地因為濾波電容器Cf IM的選定值而不達到零。這樣，當整流電壓 Veect 110的值處于零電壓或接近零電壓時，控制器136可以利用非零閾值電壓Vth 204以允許檢測零電壓狀況。圖2B示出了整流電壓Vkect 110的段210和對應的零交叉信號212。本發明的實施方案利用零交叉信號212來確定相角，隨后使電源100在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。當整流電壓Vkect 110小于閾值電壓Vth 204時，零交叉信號212處在指示整流電壓Vkect 110小于閾值電壓Vth 204的狀態。零交叉信號212是帶有邏輯高段和邏輯低段的矩形脈沖波形。對于圖2B中示出的實施例，當整流電壓VkectIIO小于閾值電壓Vth 204時， 零交叉信號212的值是邏輯高。當整流電壓Vkect 110大于閾值電壓Vth 204時，零交叉信號212的值是邏輯低。如上文提到的，一旦調光器電路104將ac輸入電壓Vac 102重新連接到電源100，整流電壓Vkect 110就跟隨ac輸入電壓VAe 102的正幅值。這樣，確定整流電壓VKEeT 110何時接近零電壓將對應于探測ac輸入電壓VAe 102何時與零電壓交叉，因此有術語“零交叉(zero-crossing)，，。然而，由于調光器電路104將ac輸入電壓VAe 102從該電源斷開，整流電壓Vkect 110的隨后部分基本等于零。這樣，零交叉信號212處在指示整流電壓Vkect 110小于閾值電壓Vth 204的狀態(即，該實施例中的邏輯高)。相角是對調光器電路從ac輸入電壓Vac 102去除每個半線循環Tm 202多少度的量度。因此，通過測量零交叉信號212處在指示整流電壓Vkect 110小于閾值電壓Vth 204的狀態(即，該實施例中的邏輯高)的時間長度，控制器136可以測量相角。對于圖2B，零交叉信號處在邏輯高值的時間長度由Tz 218表示， 在本文中被稱為零交叉脈沖寬度Tz 218。根據本發明的實施方案，可以通過把零交叉脈沖寬度Tz 218除以半線循環Tm 202然后乘以180來計算相角(用度表示)，或者數學表示
為相角(用度表示)=1(180)。
Thl控制器136還可以根據在調光器電路已經去除ac輸入電壓一部分之后的ac輸入電壓平均值來間接地確定相角。調光器電路輸出的較小平均值將對應于較大的相角。這樣， 控制器136就可以利用這一關系來間接地確定相角，并使電源100在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。然而，通過調光器電路輸出的平均值所測得的相角的精確性將依賴于 ac輸入電壓的變化。通過計算零交叉脈沖寬度Tz 218的長度并將該長度與半線循環1^202 比較，控制器136可以無關于ac輸入電壓VAe 102的形狀且無關于ac輸入電壓VAe 102的變化而計算調光器電路104的相角。應理解，調光器電路104還包括一輸入(未示出)，該輸入為調光器電路104提供與希望的調光的量相關的信息。調光器電路104將ac輸入電壓Vac 102從電源斷開的時間越長，整流電壓Vkect 110基本等于零電壓的時間就越長。結果，零交叉脈沖寬度1 218的長度對應于調光器電路104所提供的調光的量以及對應的相角。如將會進一步討論的，控制器136使用計數器來確定零交叉脈沖寬度Tz 218的長度。當零交叉信號212跳到邏輯高值時，該計數器開始計數，這在圖2B中用開始時刻tSTAKT 214表示。當零交叉信號212跳到邏輯低值時，該計數器停止計數，這在圖2B中用停止時刻、top216表示。從該計數器輸出的停止時刻tSTOP 216計數是對零交叉脈沖寬度Tz 218長度的測量的一個例子。在一個實施例中，該計數器可以繼續對半線循環Tm 202的長度計數，并且該控制器可以確定相角。在另一個實施例中，控制器136對半線循環Tm 202使用固定計數。例如，控制器136可以將半線循環Tm 202的總計數固定為320個。當半線循環 Thl 202的總計數固定時，相角的每個可能度數將被固定為對零交叉脈沖寬度Tz 218的具體計數。可以選擇每半線循環THL 202的總計數，以使得每計數的百分比誤差(percentage error)在可接受的容限水平內。每半線循環Tm 202的總計數越大，每計數的百分比誤差
就越小，或者數學表示為每計數的誤差(以百分數表示)100)，其中M
是半線循環Tm 202的總計數。如果半線循環Tm 202的總計數等于100，則每計數的百分比誤差將是1%。如果半線循環Tm202的總計數等于320個，則每計數的百分比誤差將是 0. 31%。如將會進一步討論的，圖4、5、6A和6B示出了控制器136如何確定相角并使用所確定的相角來幫助在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。接下來參考圖3A，其示出了整流電壓Vkect 310的另一個示例性波形，包括半線循環、302、閾值電壓Vth 304、峰值電壓Vp 306和段311。圖示出了整流電壓Vkkt 310的段311以及對應的零交叉信號312。半線循環Tm 302、閾值電壓Vth 304和峰值電壓Vp 306 可以是圖2A和2B中示出的半線循環、202、閾值電壓Vth 204和峰值電壓Vp 206的另外的例子。整流電壓Vkect 310的示例性波形類似于圖2A中示出的整流電壓VKEeT 110。在圖 2A的實施例中，整流電壓Vkect 110是調光器電路104(例如三端雙向可控硅調光器)在每個半線循環Tm 202的開始將ac輸入電壓Vac 102斷開的結果。然而，圖3A和圖中示出的整流電壓Vkect 310是調光器電路104在每個半線循環Tm 302的結尾將ac輸入電壓\c 102斷開的結果。因此，在半線循環Tm 302的結尾，整流電壓Vkect 310基本等于零電壓。在半線循環Tm 302的開始，整流電壓Vkkt 310基本跟隨ac輸入電壓VAe 102的正幅值，直到調光器電路104將ac輸入電壓VAe 102從電源100斷開。然后整流電壓VKEeT 310的值降至大致零電壓，直到下一個半線循環的開始。圖:3B示出了整流電壓Vkect 310的段311和對應的零交叉信號312。本發明的實施方案利用零交叉信號312來確定相角，隨后確定針對電源100的調光的量。當整流電壓 Veect 310小于閾值電壓Vth 304時，零交叉信號312指示零交叉狀況存在。對于圖的實施例，當整流電壓Vkect 310小于閾值電壓Vth 304時，零交叉信號312的值處在邏輯高值。 當整流電壓Vkect 310大于閾值電壓Vth 304時，零交叉信號312的值處在邏輯低值。如上文提到的，零交叉信號312處在指示零交叉狀況存在的邏輯高值的時間長度被稱為零交叉脈沖寬度Tz 318。零交叉脈沖寬度Tz 318的長度可以被用來測量調光器電路104所指示的相角。可以通過比較零交叉脈沖寬度Tz 318和半線循環Tm302來計算相
角，或者數學表示為相角(用度表示)=g (180)。控制器136可以使用計數
1HL
器來確定零交叉脈沖寬度Tz 318的長度。當零交叉信號312跳到邏輯高值時，該計數器開始計數，這在圖3B中用開始時刻tSTAKT 314表示。當零交叉信號312跳到邏輯低值時，該計數器停止計數，這在圖3B中用停止時刻tSTQP 316表示。從計數器輸出的停止時刻tSTOP 316 計數是對零交叉脈沖寬度Tz 318的測量的一個例子。如將會進一步討論的，圖4、5、6A和 6B示出了控制器136如何確定相角并使用所確定的相角來幫助在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。接下來參考圖4，其示出了控制器136的功能方塊圖，包括反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、電壓檢測輸入信號142、相角測量單元402、相角信號406、 調光控制信號408和驅動邏輯單元404。反饋信號134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140和電壓檢測輸入信號142 如上文所述地耦合和起作用。控制器136還包括相角測量單元402，相角測量單元402耦合到并且接收電流檢測輸入信號140。相角測量單元402還可以接收電壓檢測輸入信號142。 電流檢測輸入信號140和/或電壓檢測輸入信號142可以被稱為輸入檢測信號。所述輸入檢測信號為相角測量單元402提供關于整流電壓VkectIIO的信息。驅動邏輯單元404耦合到并且接收來自相角測量單元402的相角信號406和調光控制信號408。此外，驅動邏輯單元404接收反饋信號Ufb 134和電流檢測信號140。驅動邏輯單元404利用所接收的各個信號來確定一個或多個驅動信號工作狀況，并輸出驅動信號138以控制開關SP 118的切換。如上文所述，電壓檢測信號142代表整流電壓Vkect 110。然而，電壓檢測信號142 還可以代表調光器輸出電壓Vdq 106。此外，電流檢測輸入信號140代表開關電流Id 144。在運行中，相角測量單元402可以通過利用電流檢測輸入信號140所提供的開關電流Id 144， 或電壓檢測輸入信號142所提供的整流電壓Vkect 110，或二者的組合，來確定相角。如下文將進一步論及的，相角測量單元402可以根據電流檢測輸入信號140所提供的開關電流Id 144來確定整流電壓Vkect 110的值。相角測量單元402將所確定的相角作為相角信號406 輸出給驅動邏輯單元404。此外，相角測量單元402將調光控制信號408輸出給驅動邏輯單元404。調光控制信號408可以向驅動邏輯單元404指示所確定的相角何時大于或小于相位閾值。換句話說，調光控制信號408可以指示驅動邏輯單元404何時應運行在開環調光控制或閉環調光控制下。在運行中，驅動邏輯單元404利用接收到的相角信號406、調光控制信號408、反饋信號Ufb 134和/或電流檢測輸入信號140來確定一個或多個驅動信號工作狀況，并輸出驅動信號138。例如，驅動邏輯單元404可以利用相角信號406來確定希望的調光的量。 換句話說，相角信號406可以被用來確定電源100的輸出量Utl的期望值。當調光控制信號 408指示驅動邏輯單元404應運行在閉環調光控制下(換句話說，所確定的相角小于相位閾值)時，該驅動邏輯單元對反饋信號Ufb 134作出響應，并確定一個或多個驅動信號工作狀況，使得輸出量隊被調節到期望值(其部分地由相角信號406確定)。當調光控制信號 408指示驅動邏輯單元404應運行在開環調光控制下(換句話說，所確定的相角大于相位閾值)時，驅動邏輯單元不對反饋信號Ufb 134作出響應。此外，驅動邏輯單元404將一個或多個驅動信號工作狀況的值保持為這些狀況在相位閾值下的值。然而，如果相角最初大于相位閾值，則驅動邏輯單元404以開環調光控制開始運行，并使用一個或多個驅動信號工作狀況的預定值。如果相角減小到小于相位閾值，則驅動邏輯單元404轉變到閉環調光控制，并對反饋信號Ufb 134作出響應。可選地驅動邏輯單元404還可以接收電流檢測輸入信號140。在一個實施例中，電流檢測輸入信號140可以指示開關電流Id 144何時已達到最大電流極限并且應關掉開關SP 118。然后，驅動邏輯單元404可以輸出驅動信號138以關掉開關SP 118。接下來參考圖5，其示出了控制器136的相角測量單元402和驅動邏輯單元404 的功能方塊圖，包括反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、電壓檢測輸入信號142、相角信號406、調光控制信號408、零交叉探測器502、振蕩器504、系統時鐘信號 506、計數器 508、相角-參考轉換器(phase angle to reference converter) 510、放大器 512、零交叉信號514、驅動信號發生器516、零交叉參考518、參考電壓520和與非門(NAND gate) 522(即，邏輯門)。零交叉信號514是圖2B和中示出的零交叉信號的一個例子。 圖5示出了控制器136如何測量相角并生成調光控制信號408的一個實施方案。此外，圖5 示出了如何使用相角來改變參考電壓418以幫助對電源100輸出進行調光的一個實施例。反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、電壓檢測輸入信號142、 相角測量單元402和驅動邏輯單元404如上文所述地耦合和起作用。控制器136還包括零交叉探測器502，該零交叉探測器502耦合到并且接收電流檢測輸入信號140和零交叉參考 518。零交叉探測器502還可以接收電壓檢測輸入信號142。零交叉參考518代表閾值電壓 Vth(如針對閾值電壓Vth 204和304討論的)，并且零交叉探測器502輸出零交叉信號514。 如上文所述，零交叉信號514指示零交叉狀況何時存在，或者換句話說，整流電壓Vkect 110 何時降到閾值電壓Vth以下。零交叉信號514是具有變化長度的邏輯高段和邏輯低段的矩形脈沖波形。零交叉信號412的連續(consecutive)上升沿之間的長度基本等于半線循環 Thlo此外，邏輯高段的時間長度基本等于零交叉脈沖寬度Tz。在一個實施例中，零交叉探測器502從電壓檢測信號142接收關于整流電壓Vkect 110的信息，并且零交叉探測器502利用電壓檢測信號142和零交叉參考518來生成零交叉信號514。在另一個實施例中，零交叉探測器502從電流檢測信號140所提供的開關電流Id 144接收關于整流電壓Vkect 110的信息，并且零交叉探測器502利用電流檢測信號140和零交叉參考518來生成零交叉信號 514。在又一個實施例中，零交叉探測器502從電壓檢測信號142和電流檢測信號140 二者接收關于整流電壓Vkect 110的信息，并且利用電流檢測信號140、電壓檢測信號142和零交叉參考518來生成零交叉信號514。當開關SP 118為導通時，開關SP 118的電壓和電流之間的關系可以表
示為,其中Lp是初級繞組114的電感(inductance)。對于在斷續 at
(discontinuous)傳導模式(DCM)下運行的電源，這一關系在任意開關循環期間還可以表示為凡唭中Ipeak是開關電流Id 144的峰值，tQN是開關SP 118的導通時間。
ΓΟΝ
然而，在一個開關循環內，Vac的值可以被認為是一個恒量，這是因為導通時間相對于半線循環1^是小的。對于圖1中示出的實施例，&cr=&^f^，這樣，零交叉探測器402就
1ON
可以根據開關電流Id 144來確定整流電壓Vkect 110的值。利用開關SP 118當在DCM下為導通時的電壓和電流之間的關系，控制器136可以將零交叉電流閾值Izc和零交叉時間閾值tzc固定為對應于閾值電壓VthQ04和304)，或者數學表示為:VTH = &，。通過確定開關電
1ZC
流k 144的峰值何時小于零交叉電流閾值Izc，零交叉探測器402可以確定整流電壓Vkect 110小于閾值電壓VthQ04和304)。對于一個實施方案，零交叉電流閾值Ize是零交叉參考 416的一個例子。零交叉探測器502耦合到計數器508，并且計數器508接收零交叉信號514。此外，計數器508耦合到振蕩器504，并且從振蕩器504接收系統時鐘信號506。在一個實施例中，振蕩器504是線同步振蕩器，在一個實施例中，系統時鐘信號506是帶有變化長度的邏輯高段和邏輯低段的矩形脈沖波形。連續的上升沿之間的時間長度基本等于振蕩器周期 Tosco振蕩器頻率可以被選擇為半線頻率的倍數，或者數學表示為4% = MfHL, M > 1，其中M是正整數。換句話說，半線循環、(Tm= l/fHL)是振蕩器周期TQS。(TQS。= l/f。sc)
的倍數，或者數學表示為:Tosc =j^THL,M> 1。如上文所述，M的值也指每半線循環Tm的
總計數。在一個實施例中，M的值是320。振蕩器504還可以耦合到零交叉探測器502并且接收零交叉信號514。如將會進一步討論的，振蕩器504可以利用零交叉信號514來確定半線循環Tm，或者換言之，半線頻率fm。當振蕩器504是線同步振蕩器時，振蕩器504可以調整振蕩器頻率fm，以使得M的值基本恒定。計數器508是二進制計數器，其響應于從振蕩器504接收的系統時鐘信號506而累加。或者換句話說，計數器508是在振蕩器504的每個循環累加的二進制計數器。計數器508在零交叉信號514的上升沿(對于圖2B和3B，被示為開始時刻tSTAKT 214和314)開始計數，并且計數器508繼續對零交叉脈沖寬度Tz的長度計數。在一個實施例中，計數器 508隨后在零交叉信號的下一個下降沿(對于圖2B和;3B，被示為停止時刻tSTQP 216和316) 停止計數。然后，計數器508的內部計數以位Bl到BN的形式被輸出到相角-參考轉換器 510。位Bl到BN可以被稱為相位計數。此外，位Bl到BN也可以被稱為相角信號406。在一個實施例中，Bl是最低有效位(LSB)，BN是最高有效位(MSB)。在一個實施例中，計數器 508在零交叉信號514的下降沿復位回到零。在另一個實施例中，計數器508在零交叉信號514的上升沿開始計數，并且計數器 508繼續對零交叉脈沖寬度Tz的長度計數。在下一個下降沿，計數器508將內部計數以位 Bl到BN(相角信號406)的形式發送到相角-參考轉換器510。然而，直到零交叉信號514 的下一個上升沿，計數器508才將其內部計數復位。在一個實施方案中，計數器508是被布置以形成異步計數器或同步計數器的多個觸發器(flip-flop)。從計數器508輸出的作為相角信號406的相位計數(Bi到BN)表示相角。具體地，當每個半線循環Tm的總計數M固
定時，從計數器508輸出的相位計數(Bi到BN)表示相角。或者換句話說，當Tosc = ^Tm并
M
且M基本恒定時，從計數器508輸出的相位計數(Bi到BN)表示相角。當總計數M等于320 時，90度相角將對應于計數器508計數到相位計數160。在另一個實施例中，45度相角—— 對應于調光器電路104使ac輸入電壓\c 102在半線循環Tm的四分之一為斷開——將對應于計數器406計數到相位計數80。圖7是示出了計數器508的示例性計數的表700。如上文提到的，當零交叉信號 514處在邏輯高值時，計數器508在系統時鐘信號506的每個循環累加。對于內部計數值0，位B1、B2和B 3是邏輯低值。對于內部計數值1，位Bl處在邏輯高值而位B2和B3保持在邏輯低值。對于內部計數值7，位Bi、B2和B 3處在邏輯高值。表700示出了一個3位計數器，然而應理解，計數器406中可以包含任意數量的位。往回參考圖5，相角-參考轉換器510耦合到計數器508并且接收相角信號406 (Bi 到BN)。相角-參考轉換器510將接收到的相角信號406 (Bi到BN)轉換成參考電壓Vkef 520。在實施例中，偏置相位計數(offset phase count) (Bi到BN)越高，參考電壓Vkef 520 就越低。包含在相角-參考轉換器510中的D/A轉換器(未示出)可以被用來將相角信號 406 (Bi到BN)轉換成參考電壓Veef 520。相角-參考轉換器510還耦合到反饋參考電路——也稱為放大器512，使得放大器 512接收參考電壓Vkef 520。放大器512還接收反饋信號134。反饋信號134為驅動邏輯單元404提供關于電源100的輸出量U。的信息。如圖5中所示，參考電壓Vkef 520 在放大器512的反相輸入端被接收，而反饋信號Ufb 134在放大器512的非反相輸入端被接收。放大器512(即，反饋參考電路)的輸出進一步耦合到驅動信號發生器516。驅動信號發生器516還耦合到并且接收電流檢測輸入信號140和調光控制信號408。如上文討論的， 電流檢測輸入信號140代表開關電流Id 144。調光控制信號408指示驅動信號發生器516何時應運行在開環調光控制或閉環調光控制下。換句話說，調光控制信號408指示相角何時大于或小于相位閾值。如上文所述， 當每個半線循環Tm的總計數M固定時，從計數器508輸出的相角信號406 (Bi到BN)代表相角。這樣，相角信號406(B1到BN)可以被用來確定相角是否大于或小于相位閾值。回看圖7的表700，如果相位閾值被設置在值4，則當最高有效位MSB (表700的處在邏輯高值(即，值1)時，控制器136就能確定相角是大于4或等于值4。另外，如果相位閾值被設置在值6，則當MSB (B3)和第二最高有效位(B》都處在邏輯高值時，控制器136就能確定相角是大于或等于值6。這樣，根據計數器508的位數和相位閾值，可以由MSB、第二最高有效位等值來確定調光控制信號408。對于圖5中所示的控制器136，當BN和BN-I都是邏輯高值時，調光控制信號408指示相角大于或等于相位閾值。如圖5中所示，BN和BN-I耦合到與非門522的輸入端。與非門522的輸出是調光控制信號408。當BN和BN-I兩者都為邏輯高(對應于測得的相角大于相位閾值)時，調光控制信號408為邏輯低值(指示控制器 136應利用開環調光控制)。當BN或BN-I的值不是邏輯高時，調光控制信號408為邏輯高值(指示控制器應利用閉環調光控制)。利用放大器512的輸出和調光控制信號408以及電流檢測輸入信號140，驅動信號發生器516輸出驅動信號138，該驅動信號操作所述開關SP 118。在閉環調光控制中，驅動信號發生器516利用放大器512的輸出(其對反饋信號Ufb 134作出響應)來確定驅動信號138的工作狀況，以將輸出量^調節到期望值。在開環調光控制中，驅動信號發生器不利用放大器512的輸出來確定驅動信號138的工作狀況。另外，驅動信號發生器516保持在相位閾值下確定的驅動信號138的工作狀況的值。接下來參考圖6A，其示出了驅動邏輯單元404和驅動信號發生器516的功能方塊圖，包括反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、相角信號406、調光控制信號408、相角-參考轉換器510、放大器512、參考電壓520、與非門522、積分器602、調光控制開關604、保持電容器(hold capacitor)606和狀態機608。圖6A示出了由驅動信號發生器516實現的閉環調光控制和開環調光控制之間的轉變。反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、相角信號406、調光控制信號408、相角-參考轉換器510、放大器512、參考電壓Vkef 520和與非門522如上文所述地耦合和起作用。驅動信號發生器516還包括積分器602，該積分器耦合到并且接收放大器512的輸出。積分器602耦合到調光控制開關604。調光控制開關604進一步耦合到保持電容器606和狀態機608。狀態機608輸出驅動信號138，該驅動信號控制開關SP 118 的切換。在一個實施例中，狀態機608包括普通的數字電路(未示出)，例如邏輯門、觸發器、鎖存器、計數器等，以產生輸出并排定根據本發明的教導響應于來自積分器602的過去和當前輸入而被使能或禁用的未來開關循環。在運行中，當調光控制開關604為閉合時，積分器602的輸出被發送到狀態機608。 調光控制信號408控制調光控制開關604的打開和閉合。當調光控制信號408指示閉環調光控制時，調光控制開關604閉合。當調光控制信號408指示開環調光控制時，調光控制開關604打開。在閉環運行中，狀態機608基于在積分器602更新之時從積分器602輸出的值來設置工作狀況，控制器136在該工作狀況下控制開關SP 118。在一個實施方案中，該積分器在每個半線循環Tm更新。積分器602接收放大器512的輸出。積分器602在半線循環Tm上對反饋信號Ufb 134積分，以部分地確定電源100是否在傳送合適量的功率。在一個實施例中，將一計數器用于積分器602。當該放大器的輸出是邏輯高(對應于反饋信號Ufb 134大于參考電壓Vkef 520)時，積分器602按1遞減計數。當放大器512的輸出是邏輯低值(對應于參考電壓Vkef 520大于反饋信號Ufb 134)時，積分器602按1遞增計數。 在半線循環Tm的末尾，積分器602的最終計數由狀態機608接收。在一個實施方案中，積分器602的正計數對應于傳送到輸出的功率不足，而積分器602的負計數對應于傳送到輸出的功率過多。狀態機608基于在積分器502更新之時從積分器602輸出的值來設置驅動信號138的工作狀況。此外，從積分器602輸出的值被保持在保持電容器606處。在開環調光控制中，調光控制開關604為打開。狀態機608利用存儲在保持電容器606處的值來設置驅動信號138的工作狀況。這樣，直到調光控制開關604再次閉合，狀態機608才改變狀態。換句話說，狀態機608不對反饋信號Ufb 134作出響應。但是，如果相角最初大于相位閾值使得電源100運行在開環調光控制下，則保持電容器606處未存儲有從積分器602輸出的值。這樣，狀態機608基于預定狀態來設置驅動信號138的工作狀況。當相角從低值增加到較高值時，該狀態機在調光控制開關604為閉合時追蹤反饋信號 Ufb 134，并在調光控制開關604為打開時保持驅動信號138的工作狀況。接下來參考圖6B，其示出了驅動邏輯單元404和驅動信號發生器516的另一功能方塊圖，包括反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、相角信號406、調光控制信號408、相角-參考轉換器510、放大器512、參考電壓520、與非門522、積分器602、狀態機610、與門612和更新時鐘信號614。圖6B還示出了由驅動信號發生器516實現的閉環調光控制和開環調光控制之間的轉變。反饋信號Ufb 134、驅動信號138、電流檢測輸入信號140、相角信號406、調光控制信號408、相角-參考轉換器510、放大器512、參考電壓Vkef 520和與非門522如上文所述地耦合和起作用。驅動信號發生器516還包括積分器602，該積分器耦合到并且接收放大器512的輸出。狀態機610進一步耦合到并且接收積分器602的輸出。此外，狀態機610耦合到與門612的輸出端。與門612的輸出更新狀態機610。與門612的輸入端接收調光控制信號408和更新時鐘信號614。更新時鐘信號614是矩形脈沖波形，該矩形脈沖波形在每個半線循環Tm跳到邏輯高值。狀態機610輸出驅動信號138，該驅動信號控制開關SP 118的切換。在一個實施例中，狀態機610包括普通的數字電路(未示出)，例如邏輯門電路、觸發器、鎖存器、計數器等，以產生輸出并排定根據本發明的教導響應于來自積分器602 的過去和當前輸入而被使能或禁用的未來開關循環。在運行中，通過控制狀態機610何時更新，控制器136可以在閉環調光控制和開環調光控制之間轉變。積分器602接收放大器512的輸出。積分器602在半線循環Tm上對反饋信號Ufb 134積分，以部分地確定電源100是否在傳送合適量的功率。狀態機610基于在狀態機610更新之時從積分器602輸出的值來設置工作狀況，控制器136在該工作狀況下控制開關SP 118。在圖6B中示出，當與門612的輸出是邏輯高值時，狀態機610更新。這樣，當更新時鐘信號614跳到邏輯高值(在每個半線循環Tm更新)并且調光控制信號408 處在邏輯高值(對應于調光控制信號408指示相角小于相位閾值)時，狀態機610更新。換句話說，當控制器136運行在閉環調光控制下時，狀態機610在更新時鐘信號614跳到邏輯高值時更新。對于開環調光控制，調光控制信號408處在邏輯低值，并將與門612的輸出保持在邏輯低值，這使狀態機610不更新。這樣，驅動信號138的工作狀況被保持到其在相位閾值處的值。換句話說，通過使狀態機610不更新，狀態機610不對反饋信號Ufb 134作出響應。接下來參考圖8A，其示出了當相角增加時驅動信號工作狀況與相角之間的關系， 包括圖802、804和806以及相位閾值808。對于這些示例圖，所示出的驅動信號工作狀況是占空比。圖8A示出了單個驅動信號工作狀況，但是任意數量的工作狀況都可以利用本發明的實施方案。圖802示出了驅動信號工作狀況的值隨相角增加而減小。然而，當相角達到相位閾值808時，控制器136從閉環調光控制轉變到開環調光控制。這樣，驅動信號工作狀況被保持在一個恒定值。在一個實施方案中，驅動信號工作狀況被保持恒定處在當相角達到相位閾值808時它的值。圖802中示出的虛線示出了如果控制器不轉變到開環調光控制的話驅動信號工作狀況的值。圖804示出了驅動信號工作狀況的值隨相角增加而增加。一旦相角達到相位閾值 808，驅動信號工作狀況就被保持在一個恒定值。在一個實施方案中，驅動信號工作狀況被保持恒定處在當相角達到相位閾值808時它的值。圖804中示出的虛線示出了如果控制器不轉變到開環調光控制的話驅動信號工作狀況的值。圖806示出了驅動信號工作狀況的值隨相角增加而改變。一旦相角達到相位閾值 808，驅動信號工作狀況就被保持在一個恒定值。在一個實施方案中，驅動信號工作狀況被保持恒定處在當相角達到相位閾值808時它的值。圖806中示出的虛線示出了如果控制器不轉變到開環調光控制的話驅動信號工作狀況的值。但是，應意識到，驅動信號工作狀況的值可以由多個因素確定，所述多個因素例如相角、電源的輸出，以及輸入電壓的值。圖802、804和806代表用于確定驅動信號工作狀況的不同方案。但是，根據本發明的實施方案，一旦相角達到相位閾值808，控制器136就轉變到開環調光控制，并且驅動信號工作狀況被保持在一個恒定值。圖802、804和806還示出了，當相角從低值增加到高值時，在閉環調光控制和開環調光控制之間存在輸出功率的平滑過渡，因為驅動信號工作狀況的值在相位閾值處沒有跳變。接下來參考圖8B，其示出了當相角減小時驅動信號工作狀況與相角之間的關系， 包括圖802、804和806、相位閾值808以及設置誤差810。對于這些示例圖，示出的驅動信號工作狀況是占空比。圖8B示出了，當啟動時相角最初大于相位閾值808時，驅動信號工作狀況可能會發生什么。在圖802中，當在電源啟動時相角大于相位閾值808時，驅動信號工作狀況基本處在恒定值。一旦相角減小到相位閾值808以下，控制器136就轉變到閉環調光控制，并且驅動信號工作狀況開始隨相角減小而增加。但是，如上文所述，當相角最初大于相位閾值808 時，驅動信號工作狀況被設置在一個預定值。設置誤差810示出了在開環調光中驅動信號工作狀況的值與閉環調光控制恢復時所確定的驅動信號工作狀況的值之間的誤差。當相角增加時，設置誤差810不會出現，因為自從控制器136在閉環調光控制下運行時起，驅動信號工作狀況的值就被保持。圖804和806示出了用于確定驅動信號工作狀況的其它方案。盡管已借助于本文中公開的發明的特定實施方案、實施例和應用描述了本發明， 但是在不偏離權利要求中所闡明的本發明的范圍的情況下，本領域技術人員可以對本發明做出多種修改和變化。
權利要求
1.一種用于電源的控制器，該控制器包括相角測量單元，其被耦合以接收輸入檢測信號，其中所述相角測量單元響應于所述輸入檢測信號來生成代表所述電源的輸入電壓的相角的相角信號；以及驅動邏輯單元，其被耦合以控制包含在所述電源中的開關的切換，其中當所述相角小于或等于相位閾值時，所述驅動邏輯單元以閉環調光控制來控制所述開關，并且其中當所述相角大于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元以開環調光控制來控制所述開關。
2.根據權利要求1所述的控制器，其中所述驅動邏輯單元輸出驅動信號以控制所述開關的切換，并且其中當所述驅動邏輯單元以所述閉環調光控制來控制所述開關時，所述驅動信號邏輯單元響應于反饋信號來設置所述驅動信號的一個或多個工作狀況。
3.根據權利要求2所述的控制器，其中所述一個或多個工作狀況包括選自由切換頻率、開關導通時間、開關斷掉時間和占空比組成的組的一個或多個狀況。
4.根據權利要求2所述的控制器，其中當所述相角等于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元響應于所述反饋信號來將所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況設置到一個值， 并且其中當所述相角大于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元將所述工作狀況保持在所述值。
5.根據權利要求2所述的控制器，其中當所述驅動邏輯單元從開環調光控制轉變到閉環調光控制時，所述驅動邏輯單元將所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況設置到一個預定值，并且其中當所述相角大于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元將所述工作狀況保持在所述預定值。
6.根據權利要求1所述的控制器，其中所述輸入檢測信號是代表所述電源的輸入電壓的電壓檢測信號。
7.根據權利要求1所述的控制器，其中所述輸入檢測信號是代表流過所述開關的開關電流的電流檢測信號。
8.一種用于電源的控制器，該控制器包括相角測量單元，其被耦合以接收輸入檢測信號，其中所述相角測量單元響應于所述輸入檢測信號來生成調光控制信號，并且其中所述調光控制信號指示所述電源的輸入電壓的相角是否大于相位閾值；以及驅動邏輯單元，其被耦合以當所述調光控制信號指示所述輸入電壓的相角小于或等于所述相位閾值時，響應于反饋信號來控制包含在所述電源中的開關的切換，其中所述驅動邏輯單元還被耦合以當所述相角大于所述相位閾值時，無關于所述反饋信號而控制所述開關的切換。
9.根據權利要求8所述的控制器，其中所述驅動邏輯單元輸出驅動信號以控制所述開關的切換，并且其中所述驅動信號邏輯單元設置所述驅動信號的一個或多個工作狀況，所述一個或多個工作狀況選自由切換頻率、開關導通時間、開關斷掉時間和占空比組成的組。
10.根據權利要求9所述的控制器，其中當所述相角等于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元響應于所述反饋信號來將所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況設置到一個值， 并且其中當所述相角大于所述相位閾值時，所述驅動邏輯單元將所述工作狀況保持在所述值。
11.根據權利要求8所述的控制器，其中所述輸入檢測信號是代表所述電源的輸入電壓的電壓檢測信號。
12.根據權利要求8所述的控制器，其中所述輸入檢測信號是代表流過所述開關的開關電流的電流檢測信號。
13.根據權利要求9所述的控制器，其中所述驅動邏輯單元包括反饋參考電路，其被耦合以接收所述反饋信號和一個參考信號，其中所述反饋信號代表所述電源的輸出；以及驅動信號發生器，其被耦合以接收所述調光控制信號和所述反饋參考電路的輸出，其中當所述調光控制信號指示所述輸入電壓的相角小于或等于所述相位閾值時，所述驅動信號發生器響應于所述反饋參考電路的輸出來生成驅動信號，并且其中當所述相角大于所述相位閾值時，所述驅動信號發生器無關于所述反饋信號而生成驅動信號。
14.根據權利要求13所述的控制器，其中所述驅動信號發生器包括積分器，其被耦合以接收所述反饋參考電路的輸出，并被耦合以生成代表所述電源的輸出的值；狀態機，其被耦合以生成所述驅動信號并設置所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況；以及調光控制開關，其被耦合在所述積分器和所述狀態機之間，其中所述調光控制開關被耦合以響應于所述調光控制信號指示所述相角大于所述相位閾值而打開，以及響應于所述調光控制信號指示所述相角不大于所述相位閾值而閉合，并且其中當所述調光控制開關為閉合時，所述狀態機響應于所述積分器生成的值來設置所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況。
15.根據權利要求7所述的控制器，其中所述驅動信號發生器還包括保持電容器，該保持電容器被耦合在所述開關和所述狀態機之間以存儲所述積分器生成的值，其中當所述開關為打開時，所述狀態機響應于存儲在所述保持電容器上的值來設置所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況。
16.根據權利要求13所述的控制器，其中所述驅動信號發生器包括積分器，其被耦合以接收所述反饋參考電路的輸出，并被耦合以生成代表所述電源的輸出的值；以及狀態機，其被耦合以生成驅動信號，并當所述調光控制信號指示所述相角不大于相位閾值時響應于所述積分器生成的值來更新所述驅動信號的所述一個或多個工作狀況，并且其中當所述調光控制信號指示所述相角大于所述相位閾值時，所述狀態機不更新所述一個或多個工作狀態也不響應所述積分器生成的值。
17.根據權利要求8所述的控制器，其中所述控制器和所述開關被包含在一集成電路中。
全文摘要
一種用于開關電源的調光控制的控制器，其包括相角測量單元和驅動邏輯單元。該相角測量單元被耦合以接收輸入檢測信號。該相角測量單元響應于該輸入檢測信號生成代表所述電源的輸入電壓的相角的相角信號。該驅動邏輯單元被耦合以控制包含在所述電源中的開關的切換。該驅動邏輯單元在所述相角小于或等于相位閾值時以閉環調光控制來控制所述開關，并在所述相角大于所述相位閾值時以開環調光控制來控制所述開關。
文檔編號H05B37/02GK102291871SQ20111009980
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月19日 優先權日2010年4月20日
發明者M·毛, Y·迦諾基 申請人:電力集成公司