CN113556844B - 一种信号生成装置及功率扩展器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号生成装置及功率扩展器，其中，该信号生成装置设置在光电耦合器与本地驱动开关之间，并用于采集光电耦合器的输出端的工作时间；根据预先设置的补偿时间对工作时间进行补偿处理，确定驱动本地驱动开关的驱动时间，补偿时间为根据光电耦合器和本地驱动开关的固有参数预先确定的时间；生成具有驱动时间的第一驱动信号，驱动本地驱动开关工作。通过本发明实施例提供的信号生成装置及功率扩展器，本地驱动开关与前级驱动开关具有相一致的导通时间，使得基于该功率扩展器进行扩展时，前后级的被控对象具有相同的通断时间，使得前后级的被控对象的运行状态一致。

Description

一种信号生成装置及功率扩展器

技术领域

本发明涉及控制设备技术领域，具体而言，涉及一种信号生成装置及功率扩展器。

背景技术

在家庭以及商业应用场景中，LED(发光二极管)灯带作为一种常见的氛围烘托灯具已经得到了广泛的应用，随着人们消费水平的提升，消费者对灯带提出了调亮度、调颜色且能够任意延长等新的要求。

当前的LED控制驱动器由于功率的限制，无法做到任意长度，而市面上存在一些通用的LED功率扩展器能够实现延长的功能，但是经过多级延长放大后，延长后的灯带与延长前的灯带存在明显的亮度与颜色差异(颜色差异仅针对彩光灯带)，在低亮度下尤其明显。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种信号生成装置及功率扩展器。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号生成装置，应用于功率扩展器，所述信号生成装置的输入端用于与所述功率扩展器的光电耦合器的输出端相连，所述信号生成装置的第一输出端用于向所述功率扩展器的本地驱动开关传输第一驱动信号；

所述信号生成装置用于：

采集所述光电耦合器的输出端的工作时间；

根据预先设置的补偿时间对所述工作时间进行补偿处理，确定驱动所述本地驱动开关的驱动时间，所述补偿时间为根据所述光电耦合器和所述本地驱动开关的固有参数预先确定的时间；

生成具有所述驱动时间的第一驱动信号，驱动所述本地驱动开关工作，以使得所述本地驱动开关的导通时间与所述功率扩展器之前的前级驱动开关的导通时间相一致。

在一种可能的实现方式中，所述补偿时间包括根据所述光电耦合器的固有参数所确定的第一延迟时间以及根据所述本地驱动开关的固有参数所确定的第二延迟时间；

其中，所述第一延迟时间为所述光电耦合器的输出端的工作时间与所述前级驱动开关的导通时间之间的差值；所述第二延迟时间为所述本地驱动开关的导通时间与所述驱动时间之间的差值。

在一种可能的实现方式中，所述光电耦合器的固有参数包括：所述光电耦合器的上升时间Tr_U1、下降时间Tf_U1、延迟上升时间TLH_U1和延迟下降时间THL_U1；

若所述光电耦合器的输出端的工作时间为下降沿的开始时间点与上升沿的结束时间点之间的时间，所述第一延迟时间Td1为：

Td1＝TLH_U1+a×Tr_U1-THL_U1+b×Tf_U1；

若所述光电耦合器的输出端的工作时间为下降沿的结束时间点与上升沿的开始时间点之间的时间，所述第一延迟时间Td1为：

Td1＝TLH_U1-(1-a)×Tr_U1-THL_U1-(1-b)×Tf_U1；

其中，a为所述光电耦合器的输出端的下降沿中未导通的时间所占的比例，b为光电耦合器的输出端的上升沿中未导通的时间所占的比例。

在一种可能的实现方式中，所述本地驱动开关的固有参数包括：所述本地驱动开关的驱动电压的上升时间Tr_Q0V、下降时间Tf_Q0V，以及所述本地驱动开关的驱动电流的上升时间Tr_Q0I、下降时间Tf_Q0I；

所述第二延迟时间Td2为：

Td2＝(1-c)×Tf_Q0V+(1-d)×Tf_Q0I-m×Tr_Q0V-n×Tr_Q0I；

其中，c为所述本地驱动开关的驱动电压的下降沿中未导通的时间所占的比例，d为所述本地驱动开关的驱动电流的下降沿中未导通的时间所占的比例，m为所述本地驱动开关的驱动电压的上升沿中未导通的时间所占的比例，n为所述本地驱动开关的驱动电流的上升沿中未导通的时间所占的比例。

在一种可能的实现方式中，驱动所述本地驱动开关的驱动时间Tout为：

Tout＝Twork-Td1-Td2；

其中，Twork为采集到的所述光电耦合器的输出端的工作时间，Td1为所述第一延迟时间，Td2为所述第二延迟时间。

在一种可能的实现方式中，所述光电耦合器的输出端为高电平侧的输出端。

在一种可能的实现方式中，所述信号生成装置还包括第二输出端；

所述第二输出端用于向所述功率扩展器的本地驱动开关传输与所述工作时间无关的第二驱动信号，且所述第一输出端与所述第二输出端不同时工作。

在一种可能的实现方式中，在所述第一输出端输出所述第一驱动信号的情况下，所述第二输出端为高阻态；

在所述第二输出端输出所述第二驱动信号的情况下，所述第一输出端为高阻态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种功率扩展器，包括：光电耦合器、本地驱动开关和如上所述的信号生成装置。

在一种可能的实现方式中，若所述功率扩展器所包括的信号生成装置还包括第二输出端，所述第二输出端用于向所述功率扩展器的本地驱动开关传输与所述工作时间无关的第二驱动信号，且所述第一输出端与所述第二输出端不同时工作；

所述信号生成装置的第一输出端与所述功率扩展器的本地驱动开关相连，所述功率扩展器的前级和后级分别用于接入被控对象，且所述信号生成装置的第二输出端不工作；

或者，所述信号生成装置的第二输出端与所述功率扩展器的本地驱动开关相连，所述功率扩展器的后级用于接入被控对象，且所述信号生成装置的第一输出端不工作。

本发明实施例上述第一方面提供的方案中，信号生成装置设置在功率扩展器的光电耦合器与本地驱动开关之间，该信号生成装置预先设置有基于光电耦合器与本地驱动开关的固有参数所确定的补偿时间，并对采集到的光电耦合器的输出端的工作时间进行补偿，生成驱动时间，使得具有该驱动时间的第一驱动信号驱动该本地驱动开关时，本地驱动开关与前级驱动开关具有相一致的导通时间，使得基于该功率扩展器进行扩展时，前后级的被控对象具有相同的通断时间，使得前后级的被控对象的运行状态一致。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了传统功率扩展的一种结构示意图；

图2示出了传统功率扩展器的工作时序图；

图3示出了本发明实施例所提供的功率扩展器的一种结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的信号生成装置输出驱动信号的流程示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的功率扩展器的工作时序图；

图6示出了本发明实施例所提供的功率扩展器的另一种结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的功率扩展器的一种应用场景示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当前的功率扩展器的结构可参见图1所示，图1中的虚线框示出了传统的功率扩展器的组成，其主要包括光电耦合器U1、反相器U2和驱动开关Q2，该功率扩展器的工作原理具体如下：

前级的功率扩展器(或控制驱动器)输出PWM信号(频率一般为1KHz～4KHz)，驱动前级的驱动开关Q1通断，从而实现前级的灯带D1-D10的高频通断，通过调节PWM信号占空比的大小可以达到调节灯带D1-D10宏观亮度的目的；多路同步使用则可实现颜色混合达到调整颜色的目的。光电耦合器U1的作用是实现驱动信号与功率回路隔离，这样前级电源V₁+和后级电源V₂+可以不是同一个；例如，前级电源V₁+为24V，后级电源V₂+为48V，或者，前级电源V₁+和后级电源V₂+均为24V，只是二者由不同的电压源供电。反相器U2的作用是实现驱动能力的提升，经过反向后可以直接驱动后级的驱动开关Q2通断，从而控制后级的灯带D11-D20高频通断。其中，驱动开关Q1和Q2均可以是场效应管。DC-DC为直流电压转换器，用于将外部电源(如电源V₂+)转换为功率扩展器的工作电压V₃+。

针对传统的功率扩展器在多级延长后存在亮度差异的问题，发明人发现这是由于功率扩展器中的元器件(如U1、U2、Q2等)本身固有的延迟特性导致的。具体地，该功率扩展器工作过程的一种时序示意图可参见图2所示。

前级驱动开关Q1的栅极输入PWM信号，在PWM信号的一个周期内，在PWM信号的上升沿，前级驱动开关Q1的栅源电压Vgs_Q1逐渐增大，在其上升到米勒平台电压Vth_Q1时(即在时间点t₁)，前级驱动开关Q1开始导通，且导通过程中Q1的漏极电流Id_Q1逐渐增大。当该漏极电流Id_Q1大于一定阈值时(即在时间点t₂)，前级的灯带D1-D10开始导通发光，并且光电耦合器U1开始工作，并在一段时间后使得反相器U2的输入电压Vi_U2(该电压也为光电耦合器U1的输出电压Vo_U1)开始下降(在时间点t₄)，之后在该输入电压Vi_U2大于一定阈值时，反相器U2开始工作(即在时间点t₅)。再经过一段延迟，反相器U2的输出电压Vo_U2开始上升(即在时间点t₇)。该反相器U2的输出电压Vo_U2相当于后级驱动开关Q2的栅源电压Vgs_Q2，且当该电压Vo_U2大于一定值时，后级驱动开关Q2导通(即在时间点t₈)，后级驱动开关Q2的漏极电流Id_Q2逐渐增大，当该漏极电流Id_Q2大于一定阈值时(即在时间点t₁₀)，后级的灯带D11-D20开始导通发光。在PWM信号的下降沿，其过程与上述相似，此处不做详述。

经分析可知，在整个回路的工作过程中，前级驱动开关Q1存在上升时间Tr_Q1(即t₁与t₃之间的时间段)、下降时间Tf_Q1；光电耦合器U1存在下降延迟时间THL_U1(即t₂与t₅之间的时间段)、下降时间Tf_U1(即t₄与t₆之间的时间段)、上升延迟时间TLH_U1、上升时间Tr_U1；反相器U2也存在上升延迟时间TLH_U2(即t₅与t₈之间的时间段)、上升时间Tr_U2(即t₇与t₉之间的时间段)、下降延迟时间THL_U2、下降时间Tf_U2；后级驱动开关Q2存在上升时间Tr_Q2、下降时间Tf_Q2等。由于每个器件的上升过程与下降过程所需时间并不相同(例如前级驱动开关Q1的上升时间Tr_Q1与下降时间Tf_Q1不同)，导致前级驱动开关Q1的导通时间T1与后级驱动开关Q2的导通时间T2不同，从而导致前后级PWM信号的占空比不同，故前后级灯带的亮度不同。一般情况下，在单个周期内，后级Q2的开通时间T2大于前级Q1的开通时间T1，即占空比变大，亮度变高。当整个回路经过多级扩展后，变化幅度更大，进而导致整个亮度和颜色不一致。

为解决该问题，本发明实施例提供了一种信号生成装置，该信号生成装置应用于功率扩展器，通过主动控制本地驱动开关Q0的占空比，使得前后级驱动开关(即前级驱动开关Q1和本地驱动开关Q0)的占空比一致，使得多级扩展后灯带的亮度仍然能够保持一致。图3示出了将该信号生成装置应用到功率扩展器的一种结构示意图，图3中的虚框

如图3所示，信号生成装置U0的输入端用于与功率扩展器的光电耦合器U1的输出端相连，信号生成装置U0的第一输出端用于向功率扩展器的本地驱动开关Q0传输第一驱动信号。参见图4所示，该信号生成装置U0具体用于执行以下步骤：

步骤401：采集光电耦合器U1的输出端的工作时间。

本发明实施例中，光电耦合器U1的输出端的工作时间指的是该光电耦合器U1的输出端能够输出有效电压的时长，该有效电压为光电耦合器U1响应前级的被控对象(如前级灯带D1-D10)一侧输出的高电平时所输出的电压。具体地，当光电耦合器U1的输出端输出有效电压时，能够被该信号生成装置U0的输入端采集到，使得信号生成装置U0可以确定该光电耦合器U1的输出端的工作时间。

步骤402：根据预先设置的补偿时间对工作时间进行补偿处理，确定驱动本地驱动开关Q0的驱动时间，该补偿时间为根据光电耦合器U1和本地驱动开关Q0的固有参数预先确定的时间。

步骤403：生成具有驱动时间的第一驱动信号，驱动本地驱动开关Q0工作，以使得本地驱动开关Q0的导通时间与功率扩展器之前的前级驱动开关Q1的导通时间相一致。

如上述图1和图2的相关描述，在传统功率扩展器中，光电耦合器U1、反相器U2、后级驱动开关Q2等本身的固有参数(如上升时间、下降时间等)会导致前后级的导通时间不同；在本发明实施例中，光电耦合器U1、后级驱动开关Q2本身的固有参数仍然会影响前后级的导通时间，但该固有参数是固定的，故本实施例中预先设置补偿时间，基于该补偿时间对工作时间进行补偿，使得补偿后的驱动时间在驱动本地驱动开关Q0时能够使得本地驱动开关Q0的导通时间与之前的前级驱动开关Q1的导通时间相一致。具体地，该信号生成装置U0生成具有该驱动时间的驱动信号，即第一驱动信号，以该第一驱动信号来驱动本地驱动开关Q0工作，使得本地驱动开关Q0与前级驱动开关Q1具有相同的导通时间，即二者由具有相同占空比的PWM信号驱动。例如，该本地驱动开关Q0可以为场效应管，该第一驱动信号接入该场效应管的栅极，以控制该场效应管的通断情况。

需要说明的是，本发明实施例中的驱动开关Q0、Q1等均采用PWM控制方式，即第一驱动信号为PWM信号，且上述的“工作时间”、“驱动时间”、“前级驱动开关Q1的导通时间”等均为一个周期内的时间。并且，该本地驱动开关Q0与前述的后级驱动开关Q2本质上相同，均为当前的功率扩展器中的驱动开关，对该驱动开关进行不同的命名，只是为了方便区分本实施例所提供的功率扩展器与传统的功率扩展器。

本发明实施例提供的一种信号生成装置，设置在功率扩展器的光电耦合器U1与本地驱动开关Q0之间，该信号生成装置预先设置有基于光电耦合器U1与本地驱动开关Q0的固有参数所确定的补偿时间，并对采集到的光电耦合器U1的输出端的工作时间进行补偿，生成驱动时间，使得具有该驱动时间的第一驱动信号驱动该本地驱动开关Q0时，本地驱动开关Q0与前级驱动开关Q1具有相一致的导通时间，使得基于该功率扩展器进行扩展时，前后级的被控对象具有相同的通断时间，使得前后级的被控对象的运行状态一致。例如，前后级的灯带具有相同的亮度等。

在上述实施例的基础上，该补偿时间包括根据光电耦合器U1的固有参数所确定的第一延迟时间以及根据本地驱动开关Q0的固有参数所确定的第二延迟时间；其中，第一延迟时间为光电耦合器U1的输出端的工作时间与前级驱动开关Q1的导通时间之间的差值；第二延迟时间为本地驱动开关Q0的导通时间与驱动时间之间的差值。

本发明实施例中，对所采集的工作时间进行补偿时，需要补偿由光电耦合器U1所引起的延迟时间，即第一延迟时间；并且，信号生成装置U0所生成的第一驱动信号驱动本地驱动开关Q0时，本地驱动开关Q0实际的导通时间与该第一驱动信号的驱动时间也存在差异，本实施例以第二延迟时间来表征该差异。本实施例通过第一延迟时间和第二延迟时间来综合确定补偿时间，能够使得第一驱动信号所驱动的本地驱动开关Q0与前级驱动开关Q1具有相同的导通时间。

具体地，第一延迟时间为光电耦合器U1的输出端的工作时间与前级驱动开关Q1的导通时间(即前级导通时间)之间的差值，第二延迟时间为本地驱动开关Q0的导通时间(即后级导通时间)与驱动时间之间的差值；即第一延迟时间Td1＝工作时间Twork-前级导通时间T1，第二延迟时间Td2＝后级导通时间T2-驱动时间Tout。将上述两式相加可知，Td1+Td2＝Twork-T1+T2-Tout；若前级导通时间T1与后级导通时间T2相同，则Td1+Td2＝Twork-Tout，故驱动时间Tout＝采集到的工作时间Twork-Td1-Td2；其中，补偿时间即为Td1+Td2。

本发明实施例中，将信号生成装置U0设置在功率扩展器的光电耦合器U1与本地驱动开关Q0之间，从而可以基于光电耦合器U1与本地驱动开关Q0的固有参数来确定补偿时间，该补偿时间与前级驱动开关Q1无关，即在不知道前级驱动开关Q1的固有参数的情况下，该功率扩展器也可以比较好地补偿前级驱动开关Q1输出的电压(即光电耦合器U1的输入端所采集到的电压)，并使得两个驱动开关Q0、Q1具有相同的导通时间。

本发明实施例提供的信号生成装置U0需要在采集到工作时间之后才可以确定驱动时间，故该信号生成装置U0需要延后一个周期左右的时间才可以正常输出第一驱动信号；但由于该第一驱动信号是PWM信号，此处延后一个周期左右的时间并不会影响前后被控对象的工作状态，例如不会影响前级灯带D1-D10和后级灯带D11-D20的亮度等。并且，一个周期的时间一般比较小，是毫秒级的，使用者也感受不到前后级的区别。例如，驱动信号的频率为1kHz，则其周期为1ms。

下面结合图5所示的时序图详细介绍图3所示的功率扩展器的工作过程。

本发明实施例中，该功率扩展器的光电耦合器U1与传统功率扩展器的光电耦合器的工作原理相同，具体可参见上述与图1和图2相关的描述，此处不做赘述。本发明实施例中，光电耦合器U1的固有参数包括：光电耦合器U1的上升时间Tr_U1、下降时间Tf_U1、延迟上升时间TLH_U1和延迟下降时间THL_U1。其中，如图5所示，该延迟下降时间THL_U1为前级驱动开关Q1开始导通(即时间点t₂)到光电耦合器U1的输出端的电压下降到一定阈值(即时间点t₅)的时间，下降时间Tf_U1为光电耦合器U1的输出端的下降沿所经历的时间(即时间点t₄至t₆之间的时间)，延迟上升时间TLH_U1为前级驱动开关Q1停止导通(即时间点t₇)到光电耦合器U1的输出端的电压上升到一定阈值(即时间点t₉)的时间，上升时间Tr_U1为光电耦合器U1的输出端的上升沿所经历的时间(即时间点t₈至t₁₀之间的时间)。

本发明实施例中，信号采集装置U0的输入端采集光电耦合器U1的输出端的电压，且信号采集装置U0的输入端电压Vi_U0与光电耦合器U1的输出端电压Vo_U1相同；由于光电耦合器U1的输出端的工作时间为信号生成装置U0所采集到的时间，以不同的方式进行采集，可能会采集到不同的工作时间。例如，光电耦合器U1的输出端的工作时间Twork可以为光电耦合器U1的输出端的下降沿的开始时间点(即时间点t₄)与上升沿的结束时间点(即时间点t₁₀)之间的时间，或者，该工作时间Twork也可以为光电耦合器U1的输出端的下降沿的结束时间点(即时间点t₆)与上升沿的开始时间点(即时间点t₈)之间的时间。图5以该工作时间Twork为时间点t₄至时间点t₁₀之间的时间为例示出。在采集到工作时间Twork之后，即可确定上述的第一延迟时间。

具体地，若工作时间Twork为时间点t₄至时间点t₁₀之间的时间，如图5所示，前级导通时间T1减去THL_U1、再加上U1下降沿中未导通的时间(即时间点t₄至t₅的时间)，即可得到该工作时间的起点(即时间点t₄)到时间点t₇之间的时间；并且，再加上TLH_U1以及U1上升沿中未导通的时间(即时间点t₉至t₁₀的时间)即可得到工作时间Twork。即，T1-THL_U1+b×Tf_U1+TLH_U1+a×Tr_U1＝Twork，因此，第一延迟时间Td1＝Twork-T1＝TLH_U1+a×Tr_U1-THL_U1+b×Tf_U1。

其中，a为光电耦合器U1的输出端的上升沿中未导通的时间所占的比例，b为光电耦合器U1的输出端的下降沿中未导通的时间所占的比例。因此，b×Tf_U1即为时间点t₄至t₅的时间，a×Tr_U1即为时间点t₉至t₁₀的时间。

相应地，若光电耦合器U1的输出端的工作时间为下降沿的结束时间点与上升沿的开始时间点之间的时间，即工作时间Twork为时间点t₆至时间点t₈之间的时间，同理可知：T1-THL_U1-(1-b)×Tf_U1+TLH_U1-(1-a)×Tr_U1＝Twork，故Td1＝TLH_U1-(1-a)×Tr_U1-THL_U1-(1-b)×Tf_U1。其中，(1-b)×Tf_U1即为时间点t₅至t₆的时间，(1-a)×Tr_U1即为时间点t₈至t₉的时间。

本发明实施例中，信号生成装置U0输出的第一驱动信号用于驱动本地驱动开关Q0的通断，该信号生成装置U0输出的电压Vo_U0即为本地驱动开关Q0的栅源电压Vgs_Q0。在时间点t₁₁，第一驱动信号开始驱动本地驱动开关Q0；当第一驱动信号结束驱动时，即在时间点t₁₆停止驱动Q0，相应的栅源电压Vgs_Q0逐渐下降。本实施例中，该第一驱动信号的驱动时间Tout为开始驱动的时间点(即时间点t₁₁)到结束驱动的时间点(即时间点t₁₆)。

并且，本地驱动开关Q0与前级驱动开关Q1的工作原理相似，此处对本地驱动开关Q0的工作过程不做赘述。本发明实施例中，本地驱动开关Q0的固有参数包括：本地驱动开关Q0的驱动电压(如栅源电压)的上升时间Tr_Q0V(即时间点t₁₁至t₁₃的时间)、下降时间Tf_Q0V(即时间点t₁₆至t₁₈的时间)，以及本地驱动开关Q0的驱动电流(如源极电流)的上升时间Tr_Q0I(即时间点t₁₂至t₁₅的时间)、下降时间Tf_Q0I(即时间点t₁₇至t₂₀的时间)。

本发明实施例中，设c为本地驱动开关Q0的驱动电压的下降沿中未导通的时间所占的比例，d为本地驱动开关Q0的驱动电流的下降沿中未导通的时间所占的比例，m为本地驱动开关Q0的驱动电压的上升沿中未导通的时间所占的比例，n为本地驱动开关Q0的驱动电流的上升沿中未导通的时间所占的比例。则如图5所示，该驱动时间Tout减去上升时间Tr_Q0V中的未导通时间、再减去上升时间Tr_Q0I中的未导通时间，即为本地驱动开关Q0开始导通(即时间点t₁₄)到结束驱动(即时间点t₁₆)的时间；之后再加上下降时间Tf_Q0V中的导通时间以及中下降时间Tf_Q0I的导通时间，记得到本地驱动开关Q0的导通时间，即后级导通时间T2。

因此，Tout-m×Tr_Q0V-n×Tr_Q0I+(1-c)×Tf_Q0V+(1-d)×Tf_Q0I＝T2，故第二延迟时间Td2＝T2-Tout＝(1-c)×Tf_Q0V+(1-d)×Tf_Q0I-m×Tr_Q0V-n×Tr_Q0I。

其中，上述系数a、b、c、d、m、n均为0～1之间的数，其数据具体基于器件的实际性能而定。一般情况，上述系数约等于0.5。

本发明实施例中，预先设置补偿时间(即第一延迟时间和第二延迟时间)，在采集到工作时间Twork之后，即可确定相应的驱动时间Tout为Twork-Td1-Td2，信号生成装置U0以该驱动时间Tout驱动本地驱动开关Q0时，即可保证本地驱动开关Q0与前级驱动开关Q1具有相同的导通时间。

此外可选地，如图3所示，该光电耦合器U1的输出端为高电平侧的输出端。即，信号生成装置U0的输入端连接光电耦合器U1的高边，通过该信号生成装置U0中的微处理器MCU的数字高低电平特性(例如，0.6Vcc以上为高；0.2Vcc以下为低)，加快采集速率，降低了光电耦合器U1上升沿和下降沿带来的延迟(不同亮度下延迟不一致)影响，同时在CTR(current transfer ratio，电流传输比)固定的情况下，可以使用较小的光耦输入电流，减缓光电耦合器U1的性能衰减，提升功率扩展器的寿命，同时提升功率扩展器的抗干扰能力。

此外可选地，参见图6所示，该信号生成装置U0还包括第二输出端2；该第二输出端2用于向功率扩展器的本地驱动开关Q0传输与工作时间无关的第二驱动信号。

本发明实施例中，信号生成装置U0的第一输出端1用于基于工作时间输出第一驱动信号，使得本地驱动开关Q0能够与前级驱动开关Q1具有相同的导通时间；并且，该信号生成装置U0还设有能够自主生成第二驱动信号的第二输出端2，即该第二驱动信号与工作时间无关，或者说，即使不采集U1的工作时间，也可以输出第二驱动信号。其中，为了避免两个输出端同时向本地驱动开关Q0发送驱动信号，本实施例中的第一输出端1与第二输出端2不同时工作。

可选地，在第一输出端1输出第一驱动信号的情况下，第二输出端2为高阻态；在第二输出端2输出第二驱动信号的情况下，第一输出端1为高阻态。本发明实施例中，信号生成装置U0的一个输出端工作时，另一端设为高阻态，可以避免一个输出端输出驱动信号时影响另一个输出端，方便切换功率扩展器的驱动信号的来源。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种功率扩展器，参见图3或图6所示，该功率扩展器包括：光电耦合器U1、本地驱动开关Q0和如上任意一项实施例所提供的信号生成装置U0。

此外可选地，若该信号生成装置U0包括上述的第二输出端2，则该功率扩展器可以用于传统功率扩展器所需的场景，也可以将该功率扩展器当作控制驱动器，即该功率扩展器不存在前级的被控对象。具体地，如图7所示，前级的功率扩展器100作为控制驱动器驱动前级灯带D1-D10，之后再接入后级的功率扩展器200驱动后级灯带D11-D20。

具体地，若该功率扩展器作为控制驱动器，即对于前级的功率扩展器100，其中的信号生成装置U0的第二输出端2与功率扩展器100的驱动开关Q1相连，向该驱动开关Q1输出第二驱动信号(也是一种PWM信号)；该功率扩展器100的后级用于接入被控对象D1-D10；此时，信号生成装置U0的第一输出端1不工作，即不生成第一驱动信号。

若该功率扩展器作为传统的功率扩展器使用，即对于后级的功率扩展器200，信号生成装置U0的第一输出端1与功率扩展器200的驱动开关Q0相连，功率扩展器200的前级和后级分别用于接入被控对象，即分别接入灯带D1-D10和灯带D11-D20；并且，信号生成装置U0的第二输出端2不工作，即不输出第二驱动信号。

本发明实施例提供的功率扩展器通过控制不同的输出端输出驱动信号，使得该功率扩展器可以应用到不同的场景，即该功率扩展器不仅可以具有扩展功能，还可以作为具有驱动功能的驱动控制器。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种信号生成装置，应用于功率扩展器，其特征在于，所述信号生成装置的输入端用于与所述功率扩展器的光电耦合器的输出端相连，所述信号生成装置的第一输出端用于向所述功率扩展器的本地驱动开关传输第一驱动信号；

所述信号生成装置用于：

采集所述光电耦合器的输出端的工作时间；

根据预先设置的补偿时间对所述工作时间进行补偿处理，确定驱动所述本地驱动开关的驱动时间，所述补偿时间为根据所述光电耦合器和所述本地驱动开关的固有参数预先确定的时间；所述补偿时间包括根据所述光电耦合器的固有参数所确定的第一延迟时间以及根据所述本地驱动开关的固有参数所确定的第二延迟时间；其中，所述第一延迟时间为所述光电耦合器的输出端的工作时间与前级驱动开关的导通时间之间的差值；所述第二延迟时间为所述本地驱动开关的导通时间与所述驱动时间之间的差值；

生成具有所述驱动时间的第一驱动信号，驱动所述本地驱动开关工作，以使得所述本地驱动开关的导通时间与所述功率扩展器之前的前级驱动开关的导通时间相一致。

2.根据权利要求1所述的信号生成装置，其特征在于，所述光电耦合器的固有参数包括：所述光电耦合器的上升时间Tr_U1、下降时间Tf_U1、延迟上升时间TLH_U1和延迟下降时间THL_U1；

若所述光电耦合器的输出端的工作时间为下降沿的开始时间点与上升沿的结束时间点之间的时间，所述第一延迟时间Td1为：

Td1＝TLH_U1+a×Tr_U1-THL_U1+b×Tf_U1；

若所述光电耦合器的输出端的工作时间为下降沿的结束时间点与上升沿的开始时间点之间的时间，所述第一延迟时间Td1为：

Td1＝TLH_U1-(1-a)×Tr_U1-THL_U1-(1-b)×Tf_U1；

其中，a为所述光电耦合器的输出端的下降沿中未导通的时间所占的比例，b为光电耦合器的输出端的上升沿中未导通的时间所占的比例。

3.根据权利要求1所述的信号生成装置，其特征在于，

所述本地驱动开关的固有参数包括：所述本地驱动开关的驱动电压的上升时间Tr_Q0V、下降时间Tf_Q0V，以及所述本地驱动开关的驱动电流的上升时间Tr_Q0I、下降时间Tf_Q0I；

所述第二延迟时间Td2为：

Td2＝(1-c)×Tf_Q0V+(1-d)×Tf_Q0I-m×Tr_Q0V-n×Tr_Q0I；

其中，c为所述本地驱动开关的驱动电压的下降沿中未导通的时间所占的比例，d为所述本地驱动开关的驱动电流的下降沿中未导通的时间所占的比例，m为所述本地驱动开关的驱动电压的上升沿中未导通的时间所占的比例，n为所述本地驱动开关的驱动电流的上升沿中未导通的时间所占的比例。

4.根据权利要求1所述的信号生成装置，其特征在于，驱动所述本地驱动开关的驱动时间Tout为：

Tout＝Twork-Td1-Td2；

其中，Twork为采集到的所述光电耦合器的输出端的工作时间，Td1为所述第一延迟时间，Td2为所述第二延迟时间。

5.根据权利要求1所述的信号生成装置，其特征在于，所述光电耦合器的输出端为高电平侧的输出端。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的信号生成装置，其特征在于，所述信号生成装置还包括第二输出端；

所述第二输出端用于向所述功率扩展器的本地驱动开关传输与所述工作时间无关的第二驱动信号，且所述第一输出端与所述第二输出端不同时工作。

7.根据权利要求6所述的信号生成装置，其特征在于，

在所述第一输出端输出所述第一驱动信号的情况下，所述第二输出端为高阻态；

在所述第二输出端输出所述第二驱动信号的情况下，所述第一输出端为高阻态。

8.一种功率扩展器，其特征在于，包括：光电耦合器、本地驱动开关和如权利要求1-7任意一项所述的信号生成装置。

9.根据权利要求8所述的功率扩展器，其特征在于，在所述功率扩展器包括权利要求6所述的信号生成装置的情况下，

所述信号生成装置的第一输出端与所述功率扩展器的本地驱动开关相连，所述功率扩展器的前级和后级分别用于接入被控对象，且所述信号生成装置的第二输出端不工作；

或者，所述信号生成装置的第二输出端与所述功率扩展器的本地驱动开关相连，所述功率扩展器的后级用于接入被控对象，且所述信号生成装置的第一输出端不工作。