[发明专利]多步速控制器

说明书

本发明涉及一种多步速控制器。一种用于控制电源的控制器，包括一个反馈信号发生器以响应于一个输出感测信号生成一个代表输出电流的反馈信号。状态选择器电路接收该反馈信号且输出一个数字状态信号以设定电源的开关的操作状态。所述状态选择器电路响应于反馈周期结束时的反馈信息来调整所述数字状态信号。驱动器电路接收所述数字状态信号且响应于所述数字状态信号生成一个驱动信号。所述驱动信号根据所述开关的操作状态驱动所述开关的开关。

相关申请的参考

本申请涉及Pastore等人于2014年5月13日提交的标题为“DIGITAL-TO-ANALOGCONVERTER CIRCUIT FOR USE IN A POWER CONVERTER”且被转让给本申请的受让人的美国专利申请。

技术领域

本发明总体涉及电源(power supply)，且更具体地，本发明涉及开关模式电源。

背景技术

许多电子设备(诸如手机、膝上型电脑等)由直流(dc)功率源供电。常规壁式插座通常递送高压交流(ac)功率，高压交流功率需要被变换到dc功率以被大部分消费者的电子设备用作功率源(power source)。由于开关模式功率转换器(也被称为开关模式电源)效率高、尺寸小和重量低，因此它们通常用于将高压ac功率转换为经调节的dc功率。在一个实施例中，开关模式功率转换器用于提供经调节的功率至发光二极管(LED)设备。

对开关模式功率转换器的一个重要的考虑是从功率源汲取的输入电流相对于ac输入电压的形状和相位。ac输入电压的形状典型地是正弦，但是因为开关功率转换器其自身呈现为非线性负载，所以从功率源汲取的输入电流的形状会变得失真(非正弦)和/或与ac输入电压异相。这导致在电力分配系统中的增大的功率损耗。

校正输入电流波形以减小相对于输入电压的形状和/或相位失配被称为功率因数校正(PFC)。功率因数可以被限定为一个循环内的平均功率与均方根(rms)电压和rms电流的乘积的比率。也就是，功率因素可以代表可用功率的量和被递送至负载的总功率的量的比率。这样，功率因数可以具有一个在0和1之间的值，其中单位功率因数(unity powerfactor)是最佳的。如果输入电流是正弦的且优选地与输入电压同相，则电源的功率因数是1，且被递送至负载的能量没有被返回至功率源。然而，由于开关模式电源使输入电流的波动形状失真和/或引入关于输入电压的相移，功率因数减小。若干个管理机构已经设定了严格的标准，通常规定输入电流的较大的功率因数和/或较低的谐波含量。

需要开关模式电源执行PFC的一个示例应用是在发光二极管(LED)照明中使用的功率转换系统。由于由LED灯提供的光的亮度是通过LED的电流的函数，所以在这样的系统中使用的电源还可以调节在电源的输出处提供给LED的电流。换句话说，该电源可以提供输出电流调节和PFC。

通常通过电源控制器感测提供给LED的电流来实现输出电流调节。反馈信号用于代表通过LED的电流。电源控制器响应于该反馈信号控制能量从电源的输入至电源的输出的传递。开关模式电源通常通过调整能量传递以将LED电流调节在期望的水平处来非常快速地响应该反馈信号中的波动。然而，对能量传递做出快速改变可损害PFC性能且导致输入电流非正弦和/或与输入电压异相，这导致了减小的功率因数。

开关模式电源可以使用控制器来控制功率开关的开关(即，接通(turning on)和断开(turning off))以提供期望的输出至负载。该控制器可以响应于代表电源的输出的反馈信号来将输出调节在一个期望的水平处。一些控制器可以使用数字控制信号，以响应于反馈信号来调整功率开关的操作状况(例如，接通持续时间(on-time)、开关频率)。这样的控制器可以采用数字-模拟转换器(DAC)，以将控制信号的二进制值转换成可以用于设定功率开关的操作状况的模拟信号的相应离散水平。对于一些类型的DAC，诸如二进制加权DAC，随着控制信号的位的数目增加，功率开关可以被设定到的不同的操作状况的数目增加。结果，在硅上由DAC部件(诸如，电流源、电阻器等)占用的面积可以扩大且使得这样的实施方式不切实际。