[发明专利]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

说明书

背景技术

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比，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。

发明内容

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，其包括误差输入和耦合成向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n沟道MOSFET，该n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p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耦合的输入和与第二开关器件的栅极耦合的输出。

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。