CN105322801B - 使用电流崩塌的后沿检测器 - Google Patents

使用电流崩塌的后沿检测器 Download PDF

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Abstract

一种用于功率转换器的控制器，该控制器比较一个电压感测信号和第一参考并且比较一个电流感测信号和第二参考。该电压感测信号代表该功率转换器的输入电压。该电流感测信号代表经过该功率转换器的电流。随时间测量该电压感测信号的斜率。当(1)该电压感测信号大于该第一参考、(2)该电流感测信号小于该第二参考、且(3)该斜率是一个负斜率时，使一个边沿检测有效。

Description

使用电流崩塌的后沿检测器
技术领域
本发明总体上涉及功率转换器(power converter)，并且更具体地，涉及和调光器电路一起使用的功率转换器。
背景技术
住宅和商业照明应用常常包括调光器以改变输出光的亮度。调光器电路通常断开ac输入电压的一部分以限制供应给白炽灯的电压和电流的量。这被称为相位调光，因为用以度为单位测量的ac输入电压的周期的一部分来指定调光器电路的位置和所得到的缺失电压的量通常是便利的。一般而言，ac输入电压是正弦波形，并且ac输入电压的周期被称为全线循环(line cycle)。这样，ac输入电压的周期的一半被称为半线循环。一个完整的周期具有360度，一个半线循环具有180度。通常，相角是对每个半线循环调光器电路断开了的度数(相对于零度参考)的测量。另一方面，导通角(conduction angle)是对每个半线循环调光器电路未断开ac输入电压的一部分的度数的测量。或换句话说，导通角是对每个半线循环中调光器电路导通了多少度的测量。在一个实施例中，在一个半线循环中去除ac输入电压的四分之一可以对应于45度的相角(phase angle)但对应于135度的导通角。
虽然相角调光对直接接收变化的ac输入电压的白炽灯很有效，但是对于发光二极管(LED)灯它通常会导致问题。LED灯常常需要一个稳定功率转换器以从ac电力线提供经调节的电流和电压。大多数LED和LED模块最好由一个稳定功率转换器可从ac电力线提供的经调节的电流驱动。调光器电路通常对常规的稳定功率转换器和它们相应的控制器不是很有效。稳定功率转换器通常被设计成忽略ac输入电压的失真并传送恒定的经调节的输出。这样，常规的受控电源将不会对LED灯进行令人满意的调光。除非用于LED灯的功率转换器被特别地设计成以一种期望的方式对来自调光器电路的电压进行识别和响应，否则调光器可能会引起不可接受的结果，例如具有大导通角的LED灯的闪烁或闪变以及小导通角下的LED灯的闪光。
发明内容
本发明提供一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：
一个边沿检测电路，包括：
第一比较器，被耦合以响应于一个电压感测(sense)信号大于第一参考，使第一输出信号有效(assert)，其中所述电压感测信号代表所述功率转换器的输入电压；
第二比较器，被耦合以响应于一个电流感测信号小于不同于所述第一参考的第二参考，使第二输出信号有效，其中所述电流感测信号代表经过所述功率转换器的电流；
一个斜率感测模块(slope sense module)，被耦合以响应于所述电压感测信号随时间减小，使一个斜率信号有效；以及
一个边沿驱动器电路，被耦合以响应于所述第一输出信号的有效、所述第二输出信号的有效、所述斜率信号的有效和从一个泄放器控制电路接收的一个使能信号的有效，生成一个边沿信号；以及
一个驱动电路，被耦合以响应于所述边沿信号，输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制一个被耦合以调节所述功率转换器的输出的开关。
优选地，其中所述控制器包括所述泄放器(bleeder)控制电路并且所述泄放器控制电路包括：一个泄放器使能电路，被耦合以响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
优选地，其中所述泄放器使能电路还响应于所述电压感测信号在小于一个给定的时间量内小于所述第一参考，生成所述使能信号。
优选地，其中当(1)所述电流感测信号低于一个阈值且(2)所述使能信号被有效时，所述泄放器控制电路使一个泄放器控制信号有效。
优选地，其中所述斜率感测模块包括一个数字电压***(tracker)，所述数字电压***被耦合以按照一个时间间隔采样所述电压感测信号，并且基于在一个大于所述时间间隔的时间段内被采样、存储在所述斜率感测模块中的样本输出所述斜率信号。
优选地，其中所述边沿驱动器电路包括一个具有四个输入的与门，所述四个输入被耦合以接收所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述斜率信号和所述使能信号。
本发明还提供一种开关模式功率转换器，包括：
一个开关；
一个能量传递元件，被耦合至所述开关；以及
一个控制器，被耦合至所述开关以调节所述开关模式功率转换器的输出，其中所述控制器包括：
第一比较器，被耦合以响应于一个电压感测信号大于第一参考，使第一输出信号有效，其中所述电压感测信号代表所述开关模式功率转换器的输入电压；
第二比较器，被耦合以响应于一个电流感测信号小于不同于所述第一参考的第二参考，使第二输出信号有效，其中所述电流感测信号代表经过所述开关模式功率转换器的电流；
一个斜率感测模块，被耦合以响应于所述电压感测信号随时间减小，使一个斜率信号有效；以及
一个边沿驱动器电路，被耦合以响应于所述第一输出信号的有效、所述第二输出信号的有效、所述斜率信号的有效和从一个泄放器控制电路接收的一个使能信号的有效，生成一个边沿信号；以及
一个驱动电路，被耦合以响应于所述边沿信号，输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制一个被耦合以调节所述开关模式功率转换器的输出的开关。
优选地，其中所述斜率感测模块包括一个数字电压***，所述数字电压***被耦合以按照一个时间间隔采样所述电压感测信号，并且基于在一个大于所述时间间隔的时间段内被采样、存储在所述斜率感测模块中的样本输出所述斜率信号。
优选地，其中所述边沿驱动器电路包括一个具有四个输入的与门，所述四个输入被耦合以接收所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述斜率信号和所述使能信号。
优选地，其中所述控制器包括所述泄放器控制电路并且所述泄放器控制电路包括：一个泄放器使能电路，被耦合以响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
优选地，其中所述泄放器使能电路还响应于所述电压感测信号在小于一个给定的时间量内小于所述第一参考，生成所述使能信号。
优选地，其中当(1)所述电流感测信号低于一个阈值且(2)所述使能信号被有效时，所述泄放器控制电路使一个泄放器控制信号有效。
优选地，所述开关模式功率转换器还包括一个泄放电路，所述泄放电路被耦合以响应于接收所述泄放器控制信号，从所述开关模式功率转换器的输入汲取(draw)电流。
优选地，所述开关模式功率转换器还包括一个感测电路，所述感测电路被耦合以感测所述开关模式功率转换器的输出，其中所述驱动电路被耦合以响应于从所述感测电路接收的一个反馈信号，输出所述驱动信号。
本发明还提供一种用于运行功率转换器的控制器的方法，所述方法包括：
比较一个电压感测信号和第一参考，其中所述电压感测信号代表所述功率转换器的输入电压；
比较一个电流感测信号和第二参考。其中所述电流感测信号代表经过所述功率转换器的电流；
随时间测量所述电压感测信号的斜率；
当(1)所述电压感测信号大于所述第一参考、(2)所述电流感测信号小于所述第二参考、且(3)所述斜率是一个负斜率时，使一个边沿检测信号有效。
优选地，所述方法还包括：检测一个调光电路是否正调制所述电压感测信号，其中仅当所述调光电路被检测到时，使所述边沿检测信号有效。
优选地，所述方法还包括：响应于边沿检测信号被有效，输出一个驱动信号，所述驱动信号用于控制所述功率转换器的一个开关。
优选地，所述方法还包括：当(1)所述使能信号被有效且(2)所述电流感测信号低于一个阈值时使一个泄放器控制信号有效，其中响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
优选地，所述方法还包括：响应于所述泄放器控制信号被有效，从所述功率转换器的输入汲取电流。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施方案，其中在所有多个视图中相同的参考数字指示相同的部分，除非另有指定。
图1是示出了根据本发明的一实施例的利用控制器、带有调光器电路的一示例功率转换器的功能方块图。
图2是示出了根据本发明的一实施例的图1的ac输入电压、调光器电路的输出电压以及整流器电路的输出的示例波形的图。
图3是示出了根据本发明的一实施例的图1的功率转换器的输入电压波形、零交叉信号、输入电流波形以及边沿信号的示例波形的图。
图4是示出了根据本发明的一实施例的用于确定输入波形中的后沿的一示例方法的流程图。
图5是根据本发明的一实施例的一示例控制器的功能方块图。
在附图的所有若干视图中，对应的参考字符指示对应的部件。技术人员应理解，图中的元件是为了简化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件被夸大，以帮助增进对本发明多个不同实施方案的理解。此外，为了便于较少地妨碍观察本发明这些不同实施方案，在商业可行的实施方案中有用或必要的常见但是众所周知的元件通常未被示出。
具体实施方式
本文描述了功率转换器控制器以及运行该功率转换器控制器的方法的实施方案。在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本发明无需采用具体细节。在其他情况下，为了避免使本发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
在该说明书全文中提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指关于该实施方案或实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在该说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。特定特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件中。此外，应理解，随本文提供的图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图未必按比例绘制。
对于相位调光应用，包括用于发光二极管(LED)的相位调光应用，调光器电路通常在每一个半线循环断开ac输入电压的一部分，以限制供应给LED的电压和电流的量。调光器电路可被分类为前沿调光器电路或后沿调光器电路。对于前沿调光器电路，一般而言，输入电压在一个半线循环的开始处基本为零直到调光器电路导通，且输入电压迅速增大且遵循ac输入电压。对于后沿调光器电路，输入电压在半线循环的开始处基本遵循ac输入电压直到调光器电路不导通，且输入电压快速减小到基本为零。所述快速增大或减小可称为“边沿”。
被设计成响应于调光器电路的功率转换器可以确定由调光器电路设定的调光的量并且可以控制供应给LED的电压和电流的量。可以通过测量ac输入电压被断开或未被断开的时间量(即，分别为调光器电路不导通或导通的时间量)来确定调光的量(即相角或导通角)。在一个实施例中，可以通过阈值检测来测量导通角(或相角)，其中可以比较输入电压和参考阈值。输入电压在该参考之上的时间量可对应于导通角，而输入电压在该参考之下的时间量可对应于相角。然而，由于调光器电路在其断开状态下的泄漏电流阻止功率转换器输入电容器两端的电压降至基本为零，因此利用阈值检测可能是不精确的。
在本发明的一个实施例中，可以利用边沿检测电路来确定调光器电路是否未导通。一旦检测到边沿，则可以测量导通角(或相角)。对于本发明的实施例，如果输入电压大于一个参考电压、输入电流小于一个参考电流且泄放电路被致能，则边沿检测电路可以确定是否检测到一个后沿。此外，如果输入电压的幅度具有一个负斜率，则检测到后沿。
首先参考图1，示出了示例功率转换器100的功能方块图，功率转换器100包括ac输入电压VAC 102、调光器电路104、调光器输出电压VDO 106、整流器108、泄放器电路109、输入电压VIN 110、二极管111、能量传递元件T1112、能量传递元件T1112的初级绕组114、能量传递元件T1112的次级绕组116、输入电流IIN 115、开关S1118、输入返回(input return)117、箝位电路120、整流器D1122、输入电容器CF 121、输出电容器C1124、负载126、感测电路128和控制器130。控制器130还包括驱动电路132、泄放器控制电路134以及边沿检测电路136。泄放器电路109还包括电阻138和开关140。在一个实施例中，感测电路128还可以被包括在控制器130中。图1还示出输入电压感测信号142、输入电流感测信号144、输出电压VO 146、输出电流IO 148、输出量UO 150、反馈信号UFB 152、开关电流ID 156、开关电流感测信号158、使能信号UEN 160和边沿信号UEDGE 164。虽然在图1中示出了单个控制器，但应理解，可以利用多个控制器。此外，驱动电路132、泄放器控制电路134和边沿检测电路136不需要在单个控制器内。例如，功率转换器100可具有被耦合到功率转换器100的输入侧的初级控制器和被耦合到功率转换器100的输出侧的次级控制器。图1中示出的示例开关模式功率转换器100以回扫配置(flyback configuration)被耦合，回扫配置仅仅是可以得益于本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例。应理解，开关模式功率转换器的其他已知拓扑和配置也可以得益于本发明的教导。
功率转换器100从未经调节的输入电压VAC 102向负载126提供输出功率。如所示出的，调光器电路104接收ac输入电压VAC 102并且产生调光器输出电压VDO 106。调光器电路104可以用来限制传送到功率转换器100的电压。在一个实施方案中，调光器电路104可以是相位调光电路，例如三端双向可控硅(tr iac)相位调光器。调光器电路104还耦合到整流器108，并且调光器输出电压VDO 106由整流器108接收。整流器108输出输入电压VIN 110。在一个实施方案中，整流器108可以是桥式整流器。整流器108还耦合到泄放器电路109和二极管111。二极管111的另一端还耦合到能量传递元件T1112。在本发明的一些实施方案中，能量传递元件T1112可以是耦合电感器(coupled inductor)或者可以是变压器。如示出的，能量传递元件T1112包括两个绕组，即初级绕组114和次级绕组116。然而，能量传递元件T1112可以具有不止两个绕组。初级绕组114可以被认为是输入绕组，且次级绕组116可被认为是输出绕组。初级绕组114还被耦合到开关S1118，开关S1118然后还被耦合到输入返回117。在图1的实施例中，箝位电路120被示出为被耦合在能量传递元件T1112的初级绕组114两端。滤波电容器CF 121可以耦合在初级绕组114和开关S1118两端。换句话说，滤波电容器CF 121可以被耦合在二极管111和泄放器电路109两端。如示出的，泄放器电路可以包括电阻138和开关140。电阻138被耦合至二极管111，而开关140被耦合至输入返回117。
能量传递元件T1112的次级绕组116被耦合至整流器D1122。在图1的实施例中，整流器D1122被示例为一个二极管。然而，在一些实施例中，整流器D1122可以是一个用作同步整流器的晶体管。输出电容器C1124和负载126在图1中被示出为均被耦合至整流器D1122。输出被提供至负载126且输出可以被提供为经整流的输出电压VO 146、经整流的输出电流IO148或者这二者的组合。在一个实施方案中，负载126可以是一个发光二极管(LED)阵列。
功率转换器100还包括电路***以调节被示例为输出量(output quantity)UO150的输出。一般而言，输出量UO 150是输出电压VO 146、输出电流IO 148或这二者的组合。感测电路128被耦合以感测输出量UO 150并提供代表输出量UO 150的反馈信号UFB 152。反馈信号UFB 152可以是电压信号或电流信号。在一个实施例中，感测电路128可以从包括在能量传递元件T1112中的一个附加绕组感测输出量UO 150。在另一个实施例中，感测电路128可以利用一个电压分压器从功率转换器100的输出感测输出量UO 150。
控制器130被耦合到感测电路128且接收反馈信号UFB 152。控制器130还包括用于接收输入电压感测信号142(代表输入电压VIN 110)的端子、用于接收输入电流感测信号144(代表输入电流IIN 115)的端子、用于接收开关电流感测信号158(代表开关电流ID 156)的端子和用于向功率开关S1118提供驱动信号170的端子。在图1的实施例中，输入电压感测信号142代表输入电压VIN 110。然而，在其他实施例中，输入电压感测信号142可代表调光器输出电压VDO 106。输入电压感测信号142、输入电流感测信号144和开关电流感测信号158可以是电压信号或电流信号。控制器130向功率开关S1118提供驱动信号170以控制多个开关参数，从而控制从功率转换器100的输入到功率转换器100的输出的能量传递。控制器130还向开关140提供泄放器控制信号UBLEED 162，以控制泄放器电路109何时为功率转换器100提供泄放。
如图1的实施例中所示出的，控制器130包括驱动电路132、泄放器控制电路134和边沿检测电路136。驱动电路被耦合以响应于边沿检测电路136的一个或多个输出和/或反馈信号UFB 152来输出驱动信号170。此外，驱动电路132也可被耦合以响应于电流感测信号158。泄放器控制电路134被耦合为接收输入电压感测信号142、输入电流感测信号144，并且输出泄放器控制信号UBLEED 162。此外，泄放器控制电路134还向边沿检测电路136输出一个使能信号UEN 160。使能信号UEN 160可以是一个电压信号或电流信号并且代表泄放器电路何时被致能。边沿检测电路136被耦合为接收输入电压感测信号142、输入电流感测信号144和使能信号UEN 160，并且输出边沿信号UEDGE 164。边沿信号UEDGE 164可以是一个电压信号或电流信号，并且代表是否检测到边沿，具体而言，是否检测到一个后沿。
在运行中，图1的功率转换器100从未经调节的输入(即，ac输入电压VAC 102)向负载126提供输出功率。调光器电路104可以用来限制被传送到功率转换器的电压的量。对于LED负载的实施例，当调光器电路104限制被传送到功率转换器的电压的量时，结果被传送到负载LED阵列的电流也被限制，LED阵列变暗。对于前沿调光，当ac输入电压VAC 102与零电压交叉时，调光器电路104将ac输入电压VAC102断开。在给定量的时间之后，调光器电路104将ac输入电压VAC 102与功率转换器100重新连接。由使用者设定在调光器电路重新连接ac输入电压VAC 102之前的时间量。对于后沿调光，当ac输入电压VAC 102与零电压交叉时，调光器电路104将输入连接到功率转换器。在由使用者设定的给定时间量之后，对于该半循环的剩余部分，调光器电路104则断开ac输入电压VAC 102。根据希望的调光量，调光器电路104控制ac输入电压VAC 102从功率转换器断开的时间量。一般而言，期望较多的调光对应于调光电路104将ac输入电压VAC 102断开较长的时间段。
调光器电路104产生调光器输出电压VDO 106，调光器输出电压VDO106由整流器108接收和整流。得到的结果是输入电压VIN 110。滤波电容器CF 121滤除来自开关S1118的高频电流。二极管111被耦合作为一个阻塞二极管，以防止电流从滤波电容器CF 121流动至泄放器电路109。一般而言，当调光器电路104导通时，经过调光器电路104的电流被保持在一个阈值之上。泄放器电路109提供额外电流以将经过调光器电路104的电流保持在该阈值之上。在另一个实施例中，经过调光器电路104的电流被保持在该阈值之上，从而向调光器电路104提供足够的负载电流。当泄放器电路109被致能且开关140接通时，电阻138可以提供额外电流。通常应理解，闭合的开关可以导通电流且被认为是接通的，而打开的开关不能够导通电流且被认为是断开的。响应于泄放器控制信号UBLEED 162打开和闭合开关140。
开关功率转换器100利用能量传递元件T1112在初级绕组114和次级绕组116之间传递电压。箝位电路120被耦合到初级绕组114，以限制开关S1118上的最大电压。响应于驱动信号170打开和闭合开关S1118。在一个实施例中，开关S1118(和开关140)可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在另一个实施例中，控制器130可以被实现为单片集成电路，或可以用分立电气部件或分立部件与集成部件的组合来实现。控制器130和开关S1118可以形成被制造为混合集成电路或单片集成电路的集成电路的一部分。在运行中，开关S1118的开关在整流器D1122处产生脉动电流。整流器D1122中的电流由输出电容器C1124滤波，以在负载126处产生基本恒定的输出电压VO 146、输出电流IO 148或者这二者的组合。
感测电路128感测功率转换器100的输出量UO 150，以向控制器130提供反馈信号UFB 152。反馈信号UFB 152向控制器130提供关于输出量UO 150的信息。驱动电路132响应于反馈信号UFB 152和边沿信号UEDGE 164，通过驱动信号170控制功率开关S1118的多种开关参数(例如开关接通时间、开关断开时间、占空比或每单位时间的脉冲数目)。驱动电路132还可以响应于开关电流感测信号158改变驱动信号170。可以以多种方式感测开关电流ID 156和输入电流IIN 115，例如像分立电阻器两端的电压或当晶体管导通时该晶体管两端的电压来感测。此外，控制器130可接收输入电压感测信号142，并且可以通过电阻分压器感测输入电压VIN 110。
泄放器控制电路134被耦合为响应于输入电压感测信号142和输入电流感测信号144输出泄放器控制信号UBLEED 162。响应于输入电压感测信号142生成使能信号UEN 160。边沿检测电路136被耦合为如果检测到一个边沿则响应于输入电压感测信号142、输入电流感测信号144和使能信号UEN 160输出边沿信号UEDGE 164。
图2示出了ac输入电压202、调光器输出电压VDO 206以及输入电压VIN 210的示例波形。具体地，图2示出了针对后沿调光的调光器输出电压VDO 206和所得到的输入电压VIN210。
一般而言，ac输入电压VAC 202是正弦波形，其中ac输入电压VAC202的周期被称为全线循环TFL 211。数学上：VAC＝VPsin(2πfLt)，其中VP207是ac输入电压VAC的峰值电压，且fL是ac输入电压的频率。应理解，全线循环TFL 211是线频率fL的倒数，或者数学上：如图2中所示，ac输入电压202的全线循环THL 211被表示为ac输入电压202的每隔一个零交叉之间的时间的长度。另外，半线循环THL 213是线频率的两倍的倒数，或者数学上：如所示的，ac输入电压VAC 202的半线循环THL 213被表示为连续的零交叉之间的时间的长度。
对于后沿调光，ac输入电压VAC 202在每个半线循环THL 213的开始处被连接到功率转换器并且调光器输出电压VDO 206基本遵循ac输入电压VAC 202。在给定量的时间之后，调光器电路104将ac输入电压VAC 202从功率转换器100断开，并且对于半线循环THL 213的剩余部分调光器输出电压VDO 206基本等于零。整流器电路108对调光器输出电压VDO 206进行整流，从而提供如所示的输入电压VIN 210。或者数学上：VRECT＝|VDO|。如所示的，调光器输出电压VDO 206急剧地增大(或减小)，以基本降至零。急剧减小还被示出在输入电压VIN 210的示例波形中。急剧减小可以被称为“边沿”。
接下来参照图3，示出了开关功率转换器100的输入电压VIN 310、输入电流IIN315、使能信号UEN 360以及边沿信号UEDGE 364的示例波形，包括第一参考VREF 372、阈值IH_TH376、第二参考VREF 377、时间t1374、时间t2375和时间阈值TTH 378。图3示出了当调光器电路利用后沿调光器电路将ac输入电压VAC 102的一部分从功率转换器100断开时输入电压VIN310和输入电流IIN 315的一个半线循环THL 313。
输入电压VIN 310在半线循环THL 313的开始处基本遵循ac输入电压的正弦形状。在时间t1374处，调光器电路104将ac输入电压从功率转换器断开并且输入电压VIN 310降至基本为零。可以利用阈值检测，通过比较输入电压VIN 310和第一参考VREF 372来确定调光器电路何时是导通的或者何时是未导通的。输入电压VIN 310在第一参考VREF 372之上的时间量可对应于调光器电路导通(且反之亦然)。边沿367示出输入电压VIN 310的接近于理想的响应。如所示出，边沿367在时间t1374处迅速降至零，并且输入电压VIN 310在时间t1374处小于第一参考VREF 372。然而，一般而言，输入电压VIN 310不会如由边沿367示出的那样迅速地降至零。相反，由于调光器的泄漏电流,输入电压VIN 310可以如边沿368示出的那样降至零，并且输入电压VIN 310实际上直到时间t2375才达到第一参考VREF 372，这是在调光器在时间t1374处已经停止导通之后。在另一个实施例中，一旦调光器电路104停止导通，输入电压VIN 310可以缓慢地减小，然后一旦输入电流IIN 315已经降至阈值IH-TH 376以下且泄放器电路109的开关140被接通，则输入电压VIN 310迅速减小。这样，输入电压VIN 310实际上直到时间t1374之后才达到第一参考VREF 372。这样，单独利用阈值检测确定调光器电路导通可能不那么精确。
在本发明的实施例中，边沿检测电路136还可以使用输入电流IIN315确定边沿是否出现。在半线循环THL 313的开始处，调光器电路104导通且使能信号UEN 360是逻辑高且泄放器控制电路134被致能。输入电流IIN 315迅速升至阈值IH-TH 376且被箝位在阈值IH-TH376处直到有足够的输入电压VIN 310且输入电流IIN 315大体上遵循输入电压VIN310的正弦形状。在时间t1374处，调光器电路104停止导通且输入电流IIN 315开始通过减小来响应调光器电路104没有导通。如所示出的，输入电流IIN 315比如所示出的输入电压VIN 310的边沿368减小的快得多。边沿检测电路136可以响应于输入电压VIN 310、输入电流IIN 315和使能信号UEN(未示出)输出边沿信号UEDGE 364。利用具有边沿368的输入电压VIN 310，在时间t1374之后且在时间t2375之前，输入电压的斜率是负的且输入电压VIN 310大于第一参考VREF 372。然后边沿信号UEDGE 364在输入电流IIN 315已经降至第二参考VREF 377之下(并且使能信号指示泄放器电路被致能)之后转变成一个逻辑高值。这样，在更接近时间t1374而不是时间t2375处检测到边沿。
图4是示出了根据本发明的一实施例的用于检测输入波形中的边沿的示例过程400的流程图。一些或者所有处理块在过程400中出现的顺序不应被视为限制性的。相反，受益于本公开内容的本领域普通技术人员将理解，可以以未示出的各种顺序执行一些处理块，或者甚至可以并行执行。
在过程块410中，确定泄放器电路是否被致能。如果泄放器电路没有被致能，则过程返回至过程块410。如果泄放器电路被致能，该过程行进至块415。在块415中，比较输入电压感测信号(例如，输入电压感测信号142)和第一参考(例如，VREF 372)。如果输入电压感测信号大于第一参考，过程行进至块420，否则过程返回至块410。继续至块420，比较输入电流感测信号(例如，输入电流感测信号144)和第二参考(例如，VREF 377)。如果输入电流感测信号小于第二参考，则过程行进至块425，否则过程返回至块410。在块425处，确定输入电压感测信号是否具有负斜率。如果没有检测到负斜率，则过程返回至块410。如果输入电压感测信号还具有一个负斜率，则过程继续至块430，在块430处，一个边沿信号认定一个边沿已被检测到。
图5示出一个包括驱动电路532、泄放器控制电路534和边沿检测电路536的示例控制器530。泄放器控制电路534被示出为包括比较器579、泄放器使能电路580和与门582。边沿检测电路536被示出为包括比较器583和584、斜率感测电路585、边沿驱动器电路586和滤波器587。在图5中，边沿驱动器电路586包括一个与门。在图5中还示出的是输入电压感测信号542、输入电流感测信号544、使能信号UEN 560、泄放器控制信号UBLEED 562、开关电流感测信号558、反馈信号UFB 552和驱动信号570。应理解，命名和编号类似的元件按上文所描述地进行耦合和起作用。
泄放器控制电路534被耦合为接收输入电压感测信号542和输入电流感测信号544。比较器579被耦合为在其反相输入处接收输入电流感测信号544且在其正相输入处接收阈值IH_TH 576。在一个实施例中，当输入电流感测信号544小于阈值IH_TH 576时，比较器579的输出变为逻辑高。泄放器使能电路580被耦合以接收输入电压感测信号并输出使能信号UEN 560。在一个实施例中，当输入电压感测信号542在一个给定量的时间内小于第一参考VREF 572时，使能信号UEN 560可以是逻辑高。一旦使能信号UEN 560转变成一个逻辑高值，使能信号UEN 560就可以保持在一个逻辑高值处一直到检测到边沿。在另一个实施例中，使能信号UEN 560可以被设定为一个逻辑高值，以在控制器和功率转换器的启动阶段使能泄放器。在另一个实施例中，当在输入电压感测信号542中检测到一个快的斜率(fas t s lope)(负的或正的)时，泄放器使能电路580可以输出一个逻辑高值。与门582被耦合为接收比较器的输出和使能信号UEN 560。与门582的输出是泄放器控制信号UBLEED 562。使能信号UEN560还被耦合以被边沿检测电路536接收。
边沿检测电路536被耦合为接收输入电压感测信号542、输入电流感测信号544和使能信号UEN 560。比较器584被耦合为在其正相输入处接收输入电压感测信号542且在其反相输入处接收第一参考VREF572。比较器584被耦合为响应于输入电压感测信号542大于第一参考VREF 572使得第一输出信号598有效。比较器583被耦合为在其反相输入处接收输入电流感测信号544且在其正相输入处接收第二参考VREF577。比较器583被耦合为响应于输入电流感测信号544小于第二参考VREF 577使得第二输出信号597有效。斜率感测模块585被示出为接收输入电压感测信号542且当输入电压感测信号542随着时间减小时输出斜率信号599。在一个实施例中，斜率感测模块585是一个数字电压***，该数字电压***以一个时间间隔采样输入电压感测信号542并且基于分析在一个大于所述时间间隔的时间段内(以允许斜率感测模块585存储多个样本来分析)存储在斜率感测模块585中的样本使斜率信号599有效。
边沿驱动器电路586的与门被示出为被耦合以接收比较器583和584的输出、斜率信号599以及使能信号UEN 560。该与门的输出然后由滤波器587接收。在一个实施例中，该与门的输出是边沿信号UEDGE564。滤波器587可以接收边沿信号UEDGE 564且将边沿信号UEDGE564延迟一个时间阈值TTH(在图3中被示出为TTH 378)。类似于上文描述的，驱动电路532被耦合为接收反馈信号552、开关电流感测信号558和边沿信号UEDGE 564以输出驱动信号570且控制功率开关的开关。
在运行中，泄放器控制电路534控制泄放器109的开关140的开关。泄放器控制信号UBLEED 562可以是具有不同长度的逻辑高段和逻辑低段的矩形脉冲波形。在一个实施例中，逻辑高对应于接通开关140而逻辑低对应于断开开关140。当输入电流感测信号544已经在阈值IH_TH 576以下时，比较器579的输出是逻辑高(指示应当接通泄放器109的开关140来提供额外电流，从而将调光器电路中的电流保持在该阈值以上)。然而，除非使能信号UEN 560也是逻辑高，否则泄放器控制信号UBLEED 562不转变成逻辑高值。在一个实施例中，当输入电压感测信号542在小于一个给定的时间量内小于第一参考VREF 572时，使能信号UEN 560可以是逻辑高。一旦使能信号UEN 560转变成一个逻辑高值，使能信号UEN 560可以保持在一个逻辑高值处一直到一个边沿被检测到。在另一个实施例中，使能信号UEN 560可以被设定为一个逻辑高值以在控制器和功率转换器的启动阶段致能泄放器。在另一个实施例中，当在输入电压感测信号542中检测到一个快的斜率(负的或正的)时，泄放器使能电路580可以输出一个逻辑高值。使能信号UEN560可以保持逻辑高一直到一个调光器电路被检测到。
类似地，当边沿驱动器电路586的与门的输入是逻辑高时，边沿信号UEDGE 564转变成一个指示边沿被检测到的逻辑高值。当输入电流感测信号544小于第二参考VREF 577时，比较器583输出一个逻辑高值。当输入电压感测信号542大于第一参考VREF 572时，比较器584输出一个逻辑高值。斜率感测585被耦合以接收输入电压感测信号542并确定输入电压VIN具有正斜率还是负斜率。对于图5中示出的实施例，当输入电压VIN具有负斜率时，斜率感测585的输出是逻辑高。当这些条件中的每一个都发生时，且使能信号VEN 560被有效时，边沿信号UEDGE 564指示一个边沿已经被检测到。
对本发明的所示出的实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并不旨在是穷举性的或是对所公开的确切形式进行限制。尽管出于例示目的在本文中描述了本发明的特定实施方案和实施例，但是在不偏离本发明的较宽泛的精神和范围的前提下，多种等同改型是可能的。实际上，应理解，特定的示例电压、电流、频率、功率范围值、时间等被提供是出于解释目的，且根据本发明的教导，在其它实施方案和实施例中也可以使用其他值。

Claims (17)

1.一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：
一个后沿检测电路，包括：
第一比较器，被耦合以响应于一个电压感测信号大于第一参考，使第一输出信号有效，其中所述电压感测信号代表所述功率转换器的输入电压；
第二比较器，被耦合以响应于一个电流感测信号小于不同于所述第一参考的第二参考，使第二输出信号有效，其中所述电流感测信号代表经过所述功率转换器的电流；
一个斜率感测模块，被耦合以响应于所述电压感测信号随时间减小，使一个斜率信号有效；以及
一个边沿驱动器电路，被耦合以响应于所述第一输出信号的有效、所述第二输出信号的有效、所述斜率信号的有效和从一个泄放器控制电路接收的一个使能信号的有效，生成一个边沿信号，其中所述使能信号代表所述泄放器电路何时被致能；以及
一个驱动电路，被耦合以响应于所述边沿信号，输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制一个被耦合以调节所述功率转换器的输出的开关。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器包括所述泄放器控制电路并且所述泄放器控制电路包括：
一个泄放器使能电路，被耦合以响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述泄放器使能电路还被配置为响应于所述电压感测信号在小于一个给定的时间量内小于所述第一参考，生成所述使能信号。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中所述泄放器控制电路被配置为当(1)所述电流感测信号低于一个阈值且(2)所述使能信号被有效时，所述泄放器控制电路使一个泄放器控制信号有效。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中所述斜率感测模块包括一个数字电压***，所述数字电压***被耦合以按照一个时间间隔采样所述电压感测信号，并且基于在一个大于所述时间间隔的时间段内被采样、存储在所述斜率感测模块中的样本输出所述斜率信号。
6.根据权利要求1所述的控制器，其中所述边沿驱动器电路包括一个具有四个输入的与门，所述四个输入被耦合以接收所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述斜率信号和所述使能信号。
7.一种开关模式功率转换器，包括：
一个开关；
一个能量传递元件，被耦合至所述开关；以及
一个控制器，被耦合至所述开关以调节所述开关模式功率转换器的输出，其中所述控制器包括：
第一比较器，被耦合以响应于一个电压感测信号大于第一参考，使第一输出信号有效，其中所述电压感测信号代表所述开关模式功率转换器的输入电压；
第二比较器，被耦合以响应于一个电流感测信号小于不同于所述第一参考的第二参考，使第二输出信号有效，其中所述电流感测信号代表经过所述开关模式功率转换器的电流；
一个斜率感测模块，被耦合以响应于所述电压感测信号随时间减小，使一个斜率信号有效；以及
一个边沿驱动器电路，被耦合以响应于所述第一输出信号的有效、所述第二输出信号的有效、所述斜率信号的有效和从一个泄放器控制电路接收的一个使能信号的有效，生成一个边沿信号，其中所述使能信号代表泄放器电路何时被致能；以及
一个驱动电路，被耦合以响应于所述边沿信号，输出一个驱动信号，其中所述驱动信号用于控制一个被耦合以调节所述开关模式功率转换器的输出的开关。
8.根据权利要求7所述的开关模式功率转换器，其中所述斜率感测模块包括一个数字电压***，所述数字电压***被耦合以按照一个时间间隔采样所述电压感测信号，并且基于在一个大于所述时间间隔的时间段内被采样、存储在所述斜率感测模块中的样本输出所述斜率信号。
9.根据权利要求7所述的开关模式功率转换器，其中所述边沿驱动器电路包括一个具有四个输入的与门，所述四个输入被耦合以接收所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述斜率信号和所述使能信号。
10.根据权利要求7所述的开关模式功率转换器，其中所述控制器包括所述泄放器控制电路并且所述泄放器控制电路包括：
一个泄放器使能电路，被耦合以响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
11.根据权利要求10所述的开关模式功率转换器，其中所述泄放器使能电路还响应于所述电压感测信号在小于一个给定的时间量内小于所述第一参考，生成所述使能信号。
12.根据权利要求10所述的开关模式功率转换器，其中当(1)所述电流感测信号低于一个阈值且(2)所述使能信号被有效时，所述泄放器控制电路使一个泄放器控制信号有效。
13.根据权利要求12所述的开关模式功率转换器，还包括一个泄放电路，所述泄放电路被耦合以响应于接收所述泄放器控制信号，从所述开关模式功率转换器的输入汲取电流。
14.根据权利要求7所述的开关模式功率转换器，还包括一个感测电路，所述感测电路被耦合以感测所述开关模式功率转换器的输出，其中所述驱动电路被耦合以响应于从所述感测电路接收的一个反馈信号，输出所述驱动信号。
15.一种用于运行功率转换器的控制器的方法，所述方法包括：
比较一个电压感测信号和第一参考，其中所述电压感测信号代表所述功率转换器的输入电压；
比较一个电流感测信号和第二参考，其中所述电流感测信号代表经过所述功率转换器的电流；
随时间测量所述电压感测信号的斜率；
当(1)所述电压感测信号大于所述第一参考、(2)所述电流感测信号小于所述第二参考、(3)所述斜率是一个负斜率、并且(4)一个使能信号有效时，使一个后沿检测信号有效，其中所述使能信号代表泄放器电路何时被致能；以及
响应于所述后沿检测信号被有效，输出一个驱动信号，所述驱动信号用于控制所述功率转换器的一个开关。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：当(1)所述使能信号被有效且(2)所述电流感测信号低于一个阈值时使一个泄放器控制信号有效，其中响应于所述电压感测信号，生成所述使能信号。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：响应于所述泄放器控制信号被有效，从所述功率转换器的输入汲取电流。
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