[發明專利]用于切換功率轉換器中的波谷切換的系統和方法

有效

• 申請號: 201580019946.5
• 申請日: 2015-04-16
• 公開（公告）號: CN106664016B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: P·馬祖姆達爾;M·蘇德;R·辛格;S·辛格
• 申請（專利權）人: 飛利浦照明控股有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M3/335
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;黃海鳴

一種控制器，可以被配置為生成激活和停用切換功率轉換器的開關的控制信號以便控制切換功率轉換器的切換周期和峰值電流以將切換功率轉換器的被調節電流維持在期望的電流水平，使得：如果切換周期降至最小切換周期以下，則控制器將切換周期增加開關的電壓的振蕩周期，并且增大峰值電流以補償切換周期的增加以便維持被調節電流；并且如果峰值電流增大至最大峰值電流以上，則控制器將切換周期減少開關的電壓的振蕩周期，并且減小峰值電流以補償切換周期的減少以便維持被調節電流。

相關申請

本公開要求2014年4月17日提交的美國第61/980,789號臨時專利申請和2014年9月24日提交的美國第14/495,564號非臨時專利申請的優先權，此處以引證的方式將兩個申請的全文并入。

技術領域

本公開總體涉及電子器件領域，更具體地涉及用于切換功率轉換器中的波谷切換的系統和方法。

背景技術

許多電子系統包括電路，諸如與調光器接口連接的切換功率轉換器或變壓器。接口連接電路根據由調光器設置的調光等級向負載遞送功率。例如，在照明系統中，調光器向照明系統提供輸入信號。輸入信號代表使得照明系統調節向燈遞送的功率的調光等級，由此根據調光等級增加或減少燈的亮度。存在許多不同類型的調光器。通常，調光器生成去除或歸零交流電(“AC”)輸入信號的一部分的輸出信號。例如，一些基于模擬的調光器使用用于交流電設備的三極管(“可控硅”)來調制交流電電源電壓的各周期的相位角。電源電壓的相位角的該調制還通常稱為“相位切割”電源電壓。相位切割電源電壓降低向負載(諸如照明系統)供給的平均功率，從而控制向負載提供的能量。

特定類型的基于可控硅的相位切割調光器稱為前緣調光器。前緣調光器相位從AC周期的開始切割，使得在相位切割角期間，調光器“關閉”，并且沒有向它的負載供給輸出電壓，然后在相位切割角之后“開啟”并向它的負載傳遞相位切割輸入信號。為了確保適當操作，負載必須向前緣調光器提供足以將涌入電流維持在打開可控硅需要的電流以上的負載電流。由于調光器所提供的電壓的突然增大以及調光器中電容器的存在，必須提供的電流通常大幅高于可控硅導通需要的穩態電流。另外，在穩態操作中，負載必須向調光器提供負載電流以保持在防止可控硅的過早斷開所需的稱為“保持電流”的另一個閾值以上。

圖1描繪了包括基于可控硅的前緣調光器102和燈142的照明系統100。圖2描繪了與照明系統100關聯的示例電壓和電流曲線圖。參照圖1和圖2，照明系統100從電壓源104接收AC電源電壓V_電源。由電壓波形200指示的電源電壓V_電源可以為例如美國的標稱60Hz/110V線路電壓或歐洲的標稱50Hz/220V線路電壓。可控硅106充當電壓驅動開關，并且可控硅106的柵極端子108控制第一端子110與第二端子112之間的電流流動。在點火閾值電壓值V_F以上的、柵極端子108上的柵極電壓V_G將使得可控硅106導通(ON)，轉而使得電容器121短路并允許電流流過可控硅106和調光器102，以生成輸出電流i_DIM。

假定燈142的電阻負載，由電壓波形206指示的調光器輸出電壓V_{Φ_DIM}可以在各時間t₀和t₂時從各個半周期202和204開始為零伏，直到柵極電壓V_G達到點火閾值電壓值V_F為止。調光器輸出電壓V_{Φ_DIM}代表調光器102的輸出電壓。在時間段T_關閉期間，調光器102斬或切割電源電壓V_電源，使得調光器輸出電壓V_{Φ_DIM}在時間段T_關閉期間保持為零伏。在時間t₁時，柵極電壓V_G達到點火閾值V_F，并且可控硅106開始導通。一旦可控硅106打開(ON)，則調光器電壓V_{Φ_DIM}在時間段t_打開期間追蹤電源電壓V_電源。