[发明专利]转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及转换器，例如用于为诸如例如发光二极管(LED)的光源的负载供电的转换器。

背景技术

在如前文概述的这一背景下，各种解决方案可以利用“降压”转换器的公知设计(即，其中经由电感器将电流提供给负载)，这种“降压”转换器可能不具有输出电容器和/或可能具有恒定电流控制策略，而非典型的恒定电压控制策略，由此在这里“恒定”电流意味着“平均恒定”电流，即，震荡的并且总是包括在两个极限值内的电流，从而在时间上的平均值是恒定的。

图1和3示出了为了实现上述类型的控制功能而采取的各种解决方案，而图4和5示出了用于驱动开关或者诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电子开关的各种方式。

在所有附图中，从转换器馈送的负载L_S可以包括例如光源，例如包括一个或若干个LED的光源，这些LED可能形成所谓的“LED串”。

在该应用中，可以通过利用静态手段或者利用脉冲宽度调制(PWM)技术使整个串或者其一部分短路来实现平均亮度和/或平均颜色(如果使用具有不同颜色光谱的LED)的调整。在该特定设计中，需要转换器适于维持具有良好精度的电流调节，而与调制电路(调光)引起的电压变化无关：参见例如US-A-4743897、US-B-7339323或者US2007/0262724A1。

在图1至3中，附图标记DA通常表示运算放大器，其典型地被构建为差分放大器(在图3的情况下，存在两个这样的放大器，分别是DA1和DA2)，而附图标记L、D和R_S(可能跟随有其他下标)通常指示电感器、二极管和电阻器。

当电阻器R_S用作微分电阻器或分路时，其可以与负载L_S串联连接，或者与负责开关的开关(即，包括MOSFET或二极管的电子开关)中的一个串联连接。

具体地，在图1的示图中，分路电阻器R_S串联连接在输出电感器L和负载L_S之间。在差分放大器DA的整个开关时段中检测负载上的电流，该差分放大器DA检测跨越电阻器R_S的电压并且相应地驱动控制模块C。这接着驱动主开关M(例如MOSFET)，该主开关M适于针对负载L_S调制电源。

在dv/dt方面考虑放大器DA的性能限制，图1中的布置在降低的或者缓慢的输出电压变化的情况下是良好的解决方案。图1的布置可能易于引起共模误差，这可能危害整体性能并且限制输出电压的带宽。

在图2的示图中，其中与已描述的部分或部件相同或等同的元件或部件由相同的附图标记表示，分路电阻器R_S连接到从负载到地的回线。再一次地，在整个开关时段中检测电流。在该情况下，放大器DA以地为参考(并且因此不存在因共模误差引起的问题)，但是负载L_S不能直接接地，这在需要使用若干个串(多串)的应用(其中极为重要的是具有公共回线)中可能是严重的问题。

如已陈述的，图3中的示图具有两个放大器，其中第一放大器DA1感测跨越连接在输入线中的分路电阻器R_S的电压降，而第二放大器DA2感测跨越例如插入到与负载L_S并联连接的分压器R_A、R_B中的电阻器R_B的电压降。因此根据两个放大器DA1和DA2的输出信号执行针对开关M的控制动作。在该情况下，通过使用与开关M串联连接的输入侧分路(即电阻器R_S)，仅在电子开关M的接通时间期间感测电流。通过已知且恒定电压处的静态操作来减小放大器DA1的共模误差。

缺乏开关M的断开时间期间的电流感测需要采取略微不同的控制技术，同时将断开时间视为与输出电压成反比。因此这需要经由分压器R_A、R_B以及用于断开时间的可编程定时器来感测电压。由于间接电流估计处理，可实现的精度是有限的。

将要考虑的另一方面是主开关的性质，该主开关可以包括MOSFET晶体管。

在该情况下两种选择是可能的，即N型或P型。

N型较之P型更快、更廉价且耗散更少；此外，栅极电荷更低。然而，N型需要栅极电压比源极电压高，并且因此比输入电压高，其通常是电路中的最高电压。

这要求某种升压器，该升压器适于包括电荷泵电路。此外，MOSFET源极端子是浮动的，因此还需要浮动驱动器。