[发明专利]开关电路的自适应输出电流控制

说明书

技术领域

本发明的主题涉及电源电路，尤其是用于控制开关稳压器中输出电流的电路和方法。本发明具有特定的适用性、但并不局限于回扫变换器。

背景技术

有些开关电路，例如发光装置(LED)驱动器的开关稳压器，必须接受来自各种电压源的电力，这些电压源可以提供宽范围的输入电压——从直流电源产生的低电压到交流电源整流后得到的高电压。此外，开关电路会受到负载的不确定性影响。例如，LED本身具有极其易变的电流-电压特性。由LED驱动器驱动的可变数目的LED会增大负载的不确定性。

由于LED的光发射与流经LED的电流直接相关，因此应当精确地控制LED驱动器的输出电流。由于LED驱动器的输出电流依赖于输入电压，输入电压电平的变化为精确地控制输出电流产生了大量问题。

一种隔离的开关稳压器，例如回扫稳压器，被用于LED驱动器中，从而能够适应宽范围的输入电压和负载的不确定性。此外，回扫开关稳压器的隔离配置使输入电压源和负载分开，从而提供额外的安全保护。

然而，由于控制信息应当穿过稳压器的输入端和输出端之间的隔离屏障被转播，因此隔离装置也使得控制开关稳压器变得更难。此外，光耦合器在LED驱动器的反馈环路中产生了传播延迟，从而降低了系统的动态性和精确性。

因此，期望提供一种用于控制隔离开关稳压器中的输出电流的方法，而无需直接测量稳压器输出端的电流或电压。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于控制开关电路的输出电流的方法，其中该开关电路具有用于接收输入电压和输入电流的输入电路，以及用于提供输出电压的输出电路。该输出电路与该输入电路电气绝缘。该方法包括基于在输入电路得到的输入电压、输入电流和反射输出电压，预先确定输出电路的输出电流值，以及控制输入电路中的开关元件以产生确定值的输出电流。

以这样的方式来确定该输出电流值，使得在输入电压和输出电压变化时，减小输出电流的变化。

该开关元件包括一个电感元件，该电感元件具有与第二线圈隔离的第一线圈，可以通过控制该开关元件，使得该开关电路工作在边界导电模式(BCM)、连续导电模式(CCM)、或不连续导电模式(DCM)中。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于控制开关电路的输出电流的系统，其中该开关电路具有用于接收输入电压和输入电流的输入电路，以及用于产生输出电压的输出电路。该输出电路与该输入电路电气绝缘。该系统包括一个用于控制输入电路中的开关元件的开关控制电路，从而控制该输出电路中的输出电流。该开关控制电路被配置用于基于在输入电路得到的输入电压、输入电流和反射输出电压，确定输出电流的值，以及用于控制该开关元件，从而在输入电压和输出电压变化时，减小输出电流的变化。

该开关控制电路进一步被配置来控制该开关元件，从而产生与输入电压和输入电流成正比且与反射输出电压成反比的输出电流。

该输入电路包括电感元件的初级线圈，该输出电路包括电感元件的次级线圈。该开关控制电路进一步被配置来控制该开关元件，从而产生与电感元件的匝数比成比例的输出电流。

该开关控制电路可以被配置来使得该开关电路工作在BCM、CCM、或DCM中。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于控制开关电路的方法，其中该开关电路具有彼此电气绝缘的输入电路和输出电路。该方法包括基于施加给输入电路的输入电压和表示相应于输出电路中产生的输出电压的输入电路中电压的反射输出电压，确定该输出电路中的输出电流值。控制输入电路中的开关元件，从而产生适当值的输出电流。当开关电路的输入电压和输出电压变化时，适当地减小输出电流的变化。

开关电路可以工作在BCM和CCM中。当开关电路工作在DCM中时，基于该反射输出电压来计算该输出电流。

根据本发明的另一个方面，一种用于控制具有彼此电气绝缘的输入电路和输出电路的开关电路系统具有一个用于控制输入电路中的开关元件的开关控制电路，从而控制开关电路的输出电路中的电流。该开关控制电路被配置用于基于输入电压和反射输出电压，确定该输出电路的该电流。

根据本发明的一个实施例，该输入电路包括一个电感元件的初级线圈，该输出电路包括该电感元件的次级线圈。

当该开关电路工作在BCM或CCM时，该开关控制电路控制该开关元件，从而产生与输入电压成正比且与输入电压和反射输出电压之和成反比的输出电路电流。

当该开关电路工作在DCM时，该开关控制电路控制该开关元件，从而产生与反射输出电压成反比且与电感元件的电感和该开关元件的开关频率成正比的输出电路电流。