[发明专利]限制功率控制器

说明书

一种控制器，用于限制提供给负载电路的受控电源的输出功率。负载电路在连接到输出功率时具有负载电压和负载电流。控制器包括用于提供控制参考电压的电压参考电路。控制器还包括归一化电路，用于检测基于负载电压的负载电压信号和基于负载电流的负载电流信号，缩放负载电压信号以产生归一化负载电压信号，以及缩放负载电流信号以产生归一化负载电流信号。控制器还包括功率限制电路，功率限制电路具有放大器以放大控制参考电压与归一化负载电压信号和归一化负载电流信号之和之间的差。功率限制电路由此在功率限制电路输出端子处产生控制信号以控制受控电源的输出功率。还提供了相关联的方法。

技术领域

本发明涉及用于限制诸如在电源和发光二极管(LED)驱动器中使用的DC-DC转换器的功率转换器的输出功率的控制器和方法，但是本发明不限于这些特定用途。

背景技术

许多功率转换器可以提供可变电压和电流，从而限制最大输出电压或电流。还存在仅能够提供限定的输出功率的转换器。当在组合这些特征时，如在一些LED驱动器中，转换器需要以调节的最大电流、调节的最大电压和调节的最大功率运行。要求转换器的输出同时符合所有三个限制。这通常通过包括模拟或数字乘法电路的复杂电路来实现。

通常，恒定功率限制特征只需要保护某些部件不过热，因此正确运行时不需要高精度。例如，采用两级LED驱动器，其中第一级是将AC转换为DC电压的功率因数控制(PFC)级，并且第二级将该DC电压转换为经调节的DC电流或电压以驱动LED负载。第二级电压和电流限制可能允许大于第一级的总输出功率能力的输出功率。因此，为第二级提供输出电压、电流和功率的连续调节电流限制是有利的。

转换器被以最低成本设计，这就是为什么它们的功率处理可能不足以提供在最坏情况下的输出功率(由输出电压和电流极限的乘积定义)。以这种方式牺牲转换器的最大功率处理可以节省成本，尤其是在PFC级。然而，能够限制输出功率的控制电路需要由模拟或数字乘法器产生的表示负载电压和电流的乘积的信号，这两者都很昂贵。这种方法将抵消任何潜在的成本节约。

这种现有电路的例子包括US 4,837,653中公开的电路，其是用于在电气部件消耗过多功率时发出信号并用于保护电气部件免受过多功率影响的电路。该电路产生比较电压，该比较电压代表通过的电流和元件两端的电压的总和，该比较电压近似于元件消耗的功率。如果比较电压超过代表部件的近似最大功率电平的阈值电压，则电路产生中断向部件的电流供应的信号。

US 5,087,870公开了另一种这样的现有电路，其通过根据编程的负载值测量负载两端的电压和负载汲取的电流并确定测量的电流和电压的总和是否超过负载的功率极限来检测过大功率。如果超过功率极限，则通过在围绕恒定功率极限的滞后带内振荡功率电平，负载以由恒定功率极限定义的恒定功率电平耗散功率。然后驱动功率级的输出以跟随振荡输出功率电平，直到不再测量到过量功率条件为止。

本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的替代方案。

本发明的一些实施例的目的是提供一种在恒定电压和/或恒定电流转换器中实现恒功率控制的低成本方法。

发明内容

在第一方面，本发明的实施例提供了一种用于限制提供给负载电路的受控电源的输出功率的控制器，所述负载电路在连接到输出功率时具有负载电压和负载电流，所述控制器包括：

电压参考电路，用于提供控制参考电压；

归一化电路，用于检测基于负载电压的负载电压信号和基于负载电流的负载电流信号，缩放负载电压信号以产生归一化的负载电压信号，以及缩放负载电流信号以产生归一化的负载电流信号；以及

功率限制电路，其具有放大器以放大控制参考电压与归一化负载电压信号和归一化负载电流信号之和之间的差，因而功率限制电路在功率限制电路输出端子处产生控制信号以控制受控电源的输出功率。