[发明专利]用于控制开关功率变换器的方法和设备以及功率变换设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2011年6月3日提交的题为“Peak Current Compensation for Better Line Regulation”的美国临时申请第61/493,104号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。本申请根据35U.S.C.§120和37C.F.R.§1.78还要求于2012年6月1日提交的题为“Primary-Side Control Of A Switching Power Converter With Feed Forward Delay Compensation”的美国申请第13/486,947号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及电子领域，并且更具体地，涉及一种用前馈延迟补偿行使开关功率变换器的一次侧控制的方法和系统。

背景技术

许多电子系统使用开关功率变换器以将来自一个源的功率变换为装置（在本文中称作“负载”）可用的功率。例如，电力公司常提供在特定频率范围内的特定电压的交流（AC）电。然而，许多负载利用在与所供应的功率不同的电压和/或频率处的功率。例如，诸如基于发光二极管的灯的许多负载根据直流（DC）操作。“DC电流”也称为“恒定电流”。“恒定”电流不是指电流不能随时间改变。恒定电流的DC值可改变成另一DC值。此外，恒定电流可具有噪声或使电流的DC值浮动的其它轻微浮动。“恒定电流装置”具有取决于提供至装置的电流的DC值的稳定状态输出。

LED作为部分主流光源越来越引人注目，部分原因是通过高效光输出的节能、使用期限长、以及诸如减少汞的环境动机等。LED是半导体器件，并且最好由直流驱动。LED的亮度变化与供应至LED的DC电流成正比。因此，增大供应至LED的电流增大LED的亮度并且减少供应至LED的电流使LED变暗。

图1示出了将来自电压源的功率102变换为负载104可用的功率的电子系统100。负载104是包括例如一个或多个LED的恒定电流负载。控制器106控制功率变换过程。电压源102可以是任何类型的电压源，如在欧洲或中华人民共和国供应的60Hz/110V输入电压V_IN或50Hz/220V输入电压V_IN的公共设施，或由电池或另一开关功率变换器供应的DC电压源。

控制器106向反激式开关功率变换器110中的电流控制开关108提供脉冲宽度调制（PWM）控制信号CS₀以控制输入电压V_IN至一次侧电压V_P和二次侧电压V_S的变换。开关108是例如场效应晶体管（FET）。当控制信号CS₀使开关108导通时，一次侧电流i_PRIMARY流至变压器116的一次线圈114以使一次线圈114通电。当控制信号CS₀断开开关112时，一次线圈114断电。使一次线圈114通电和断电诱发在变压器116的二次线圈118两端的二次电压V_S。一次电压V_P是二次电压V_S的N倍，即V_P=N·V_S，并且“N”是一次线圈114中线圈匝数与二次线圈118中线圈匝数的比。二次侧电流i_SECONDARY是二次电压V_S与二极管120、电容器122、以及负载104的电阻抗的正函数。二极管120允许二次侧电流i_SECONDARY在一个方向上流动。二次侧电流i_SECONDARY对电容器120进行充电，并且电容器120维持负载104两端的大致DC电压V_LOAD。因此，二次侧电流i_SECONDARY是DC电流。