[发明专利]功率开关双极结型晶体管的动态控制

说明书

技术领域

本文公开的实施方式总体涉及开关功率变换器，并且更具体地涉及开关功率变换器中的开关晶体管的动态驱动。

背景技术

改装LED灯系统通常被设计并且制造为使用与常规舍相调光器开关一起使用的常规LED灯来操作。大部分前沿舍相调光器开关使用TRIAC电路调整灯输入电压。TRIAC是双向器件，当其被触发(即打开)时在任意一个方向中传导电流。在触发之后，TRIAC继续导电，直到电流下降到低于特定阈值(被称为保持电流阈值)为止。为了使TRIAC调光器的内部定时正确地运行并且为了降低功耗，必须在特定时间以特定等级从调光器汲取电流。不幸的是，常规LED灯需要多个电流控制路径以这样一种方式从调光器开关汲取电流，该方式允许调光器的内部电路正确地运行并且最小化功率损耗。

发明内容

本文公开的实施方式描述了用于开关功率变换器的不同操作模式之间的开关功率变换器的动态控制。在一个实施方式中，开关功率变换器的操作模式包括开关模式和线性模式。根据一个实施方式，开关功率变换器可以被包括在LED灯系统中。

双极结型晶体管(BJT)可用作开关功率变换器中的开关器件。功率控制器控制BJT是否在截止模式、饱和模式或放大模式(active mode)操作，从而导致BJT基于操作模式作为断开电路、闭合电路或恒定电流宿(constant current sink)操作。在一个实施方式中，当BJT作为开关运行时，开关功率变换器以“开关模式”操作。通常，当控制器在饱和模式与截止模式之间触发BJT时，BJT作为开关操作。在开关模式期间，开关功率变换器向电流调节器提供直流(DC)输出电压。电流调节器调节流过LED灯系统的LED的电流，以控制该LED灯系统的光输出强度。

在一个实施方式中，当BJT以放大模式操作时，开关功率变换器被操作在“线性模式”中。当处于放大模式中时，BJT作为电流宿来运行。在开关功率变换器的线性模式期间，来自包括在LED灯系统中的调光器开关的电流被汲取到BJT，以允许调光器开关的内部电路正确地运行。此外，调光器开关与LED灯系统中的LED灯之间的电容器被放电，因为开关功率变换器中的电流被引导经过作为电流宿运行的BJT。通过将该电容器放电，开关功率变换器允许调光器开关的内部电路正确地运行。此外，为了克服调光器寄生振荡，通过将该BJT作为电流宿来操作，可以在调光器舍相出现之后立即汲取足够的电流。

说明书中所描述的特征和优势并非是无所不包的，并且特别地，许多额外的特征和优势在考虑到附图和说明书的情况下对于本领域技术人员将是显而易见的。此外，应当注意的是，说明书中所使用的语言原则上已经出于可读性和指示性的目的而进行了选择，而并非被选择对发明主题进行限制或约束。

附图说明

通过结合附图考虑以下详细描述，能够容易地理解本文公开的实施例的教导。

图1示出了根据一个实施方式的LED灯系统。

图2示出了根据一个实施方式的功率控制器的详细视图。

图3示出了根据一个实施方式的模式控制器的详细视图。

图4示出了根据一个实施方式的开关模式驱动器的详细视图。

图5A、图5B、图5C和图5D示出了根据一个实施方式的灯输入电压波形和驱动晶体管的电流波形。

具体实施方式

附图和以下描述仅通过说明而涉及各种实施方式。从以下讨论应当注意的是，本文所公开的结构和方法的可替换实施例将容易被识别为在不背离本文公开内容讨论的原理的情况下可能被利用的可行的替换物。

现在将详细参考多个实施方式，其示例在附图中进行图示。注意到，只要可行，可以在图中使用相似或相同附图标记并且其可以指示相似或相同的功能。附图仅出于说明的目的描绘本公开的实施例。本领域技术人员从下文描述将会容易地认识到，并不背离这里所描述实施例的原理的情况下可以采用这里所图示的结构和方法的可替换实施方式。

本文公开的实施方式描述了用于动态地控制开关功率变换器在开关模式与线性模式之间的操作的功率控制器的方法。在一个实施方式中，BJT被用作LED灯系统中的开关功率变换器中的开关器件(即驱动晶体管)。BJT以不同的操作模式操作，这些操作模式包括截止模式、饱和模式或放大模式。BJT被配置为基于BJT的操作模式，作为断开电路、闭合电路或恒定电流宿来运行。