CN102244952A - 反馈控制电路及电源转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反馈控制电路及电源转换电路，对反馈控制提供反馈控制电路中误差放大信号的初始值设定，以降低反馈控制造成误差放大信号震荡的时间及幅度。因此，本发明的反馈控制电路及电源转换电路除了降低过冲的程度及时间，同时也达到更精确、稳定的反馈控制。

Description

反馈控制电路及电源转换电路

技术领域

本发明涉及一种反馈控制电路及电源转换电路，特别涉及一种可以减少过冲现象的反馈控制电路及电源转换电路。

背景技术

请参见图1，图1为现有技术的一种发光二极管驱动电路的电路示意图。发光二极管驱动电路包含一控制器10、一转换电路50及一发光二极管模块60。转换电路50耦接一输入电压源Vin，而控制器10产生控制信号Sc以控制转换电路50传送来自输入电压源Vin至一输出端的电力大小。转换电路50的输出端耦接发光二极管模块60，以施加一输出电压Vout到发光二极管模块60之上，使发光二极管模块60流经一输出电流Iout而发光。输出电流Iout同时流经一电流侦测电阻65以产生一电流反馈信号IFB。

控制器10包含一误差放大器11、一斜坡产生器12、一误差补偿电路13、一脉宽调变比较器18及一驱动电路19。误差放大器11接收电流反馈信号IFB及一参考信号Vr，并据此产生一输出信号并经误差补偿电路13进行误差补偿后，成为一误差放大信号Vcomp。斜坡产生器12产生一斜坡信号至脉宽调变比较器18。脉宽调变比较器18同时接收误差放大信号Vcomp以据此产生一脉宽调变信号至驱动电路19，而驱动电路19则根据脉宽调变比较器18的脉宽调变信号产生控制信号Sc。

一般而言，控制器10会将输出电流Iout稳定在一预定输出电流，而此时输出电压Vout也会稳定在一预定输出电压。然而，误差放大器11是经过比较电流反馈信号IFB及参考信号Vr，并将两信号的误差经误差补偿电路13进行误差补偿而调整误差放大信号Vcomp的准位。这样的反馈控制过程会使输出电流Iout及输出电压Vout会在预定输出电流Io及预定输出电压Vo上下震荡并逐渐趋近(即震幅变小)。

请参见图2，图2为图1所示发光二极管驱动电路在调光过程的信号波形图。驱动电路19接收一调光信号DIM并根据调光信号DIM决定是否输出控制信号Sc。在时间点T1-T4的时间区间，调光信号代表”ON”，此时驱动电路19输出控制信号Sc；在时间点T4-T1的时间区间，调光信号代表”OFF”，此时驱动电路19停止输出控制信号Sc。在时间点T4-T1的时间区间，因驱动电路19停止输出控制信号Sc使转换电路50停止传送电力至发光二极管模块60，而使输出电压Vout在时间点T5时逐渐下降至发光二极管模块60的阈电压Vf，此时输出电流Iout也降至零。这会造成电流反馈信号IFB与参考信号Vr维持正误差，而使误差放大信号Vcomp的准位上升至最大准位值。而在时间点T1，驱动电路19重新输出控制信号Sc时，由于误差放大信号Vcomp的准位在最大值，使控制信号Sc的占空比(Duty Cycle)也在最大值。

在时间点T2之后，输出电流Iout高于预定输出电流Io，使误差放大器11开始拉低误差放大信号Vcomp的准位。然而，由于误差补偿电路13的误差补偿关系，误差放大信号Vcomp无法直接下降至一误差稳定值Vcompo(此值为输出电流Iout稳定预定输出电流Io时对应的误差放大信号Vcomp的准位)。这导致此时的控制信号Sc的占空比过大，使输出电流Iout仍继续上升直至误差放大信号Vcomp低于误差稳定值Vcompo，使控制信号Sc的占空比过低。之后，输出电流Iout再度低于预定输出电流Io，使误差放大信号Vcomp重新上升并超过误差稳定值Vcompo。上述过程将持续直至时间点T3，输出电流Iout、输出电压Vout、误差放大信号Vcomp分别收敛至对应的预定输出电流Io、预定输出电压Vo及误差稳定值Vcompo为止。

因此，当进行发光二极管模块启动或突发式亮度调节(Burst Dimming)时会造成明显、严重的输出电压Vout及输出电流Iout的过冲现象，而过大的电流及电压过冲会造成发光二极管瞬间发出过高亮度的亮光影响人眼视觉，除了降低电路的稳定度之外、也缩短了发光二极管操作寿命，增加了电路或发光二极管毁损的可能性。

发明内容

鉴于现有技术中因反馈控制的误差补偿造成严重的过冲现象降低反馈控制的稳定度并增加了电路毁损的风险，本发明针对反馈控制提供反馈控制电路中误差放大信号的初始值设定，以降低反馈控制造成误差放大信号震荡的时间及幅度。因此，本发明的反馈控制电路及电源转换电路除了降低过冲的程度及时间，同时也达到更精确、稳定的反馈控制。

为达到上述目的，本发明提供一种反馈控制电路，用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压以驱动一负载。反馈控制电路包含一反馈单元、一积分单元、一脉宽控制单元、一第一开关以及一准位设定单元。反馈单元接收代表负载的状态的一反馈信号及一参考信号，以据此产生一误差信号。积分单元耦接反馈单元以根据误差信号产生一积分信号。脉宽控制单元根据积分信号以产生一控制信号以据此控制转换电路将输入电压转换成输出电压。第一开关耦接于反馈单元及积分单元之间，用以控制误差信号传送至积分单元。准位设定单元耦接积分单元，在第一开关导通时根据积分信号决定一设定准位，在第一开关截止时，将积分信号的准位调整至设定准位。

本发明也提供一种电源转换电路，用以驱动一发光二极管模块。电源转换电路包含一转换电路以及一控制器。转换电路耦接发光二极管模块，用以将一电源的电力转换以驱动发光二极管模块。控制器是用以根据代表发光二极管模块流经的一电流的一反馈信号进行反馈控制以产生一脉宽调变信号以控制转换电路使电流稳定于一预定电流值。其中，控制器接收一调光信号，在调光信号为一第一状态时停止转换电路转换电源的电力，在调光信号为一第二状态时将脉宽调变信号的一占空比由一预定占空比开始进行反馈控制。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为现有技术的一种发光二极管驱动电路的电路示意图；

图2为图1所示发光二极管驱动电路在调光过程的信号波形图；

图3为根据本发明的一第一较佳实施例的一电源转换电路的电路示意图；

图4为根据本发明的准位设定单元的一较佳实施例的电路示意图；

图5为图3及图4所示电路在调光过程的信号波形图；

图6为根据本发明的一第二较佳实施例的一电源转换电路的电路示意图；

图7为图6所示电源转换电路在调光过程的信号波形图。

附图标记说明：

10：控制器；                    11：误差放大器；

12：斜坡产生器；                13：误差补偿电路；

18：脉宽调变比较器；            19：驱动电路；

50：转换电路；                  60：发光二极管模块；

Vin：输入电压源；               Sc：控制信号；

Vout：输出电压；                Iout：输出电流；

65：电流侦测电阻；              IFB：电流反馈信号；

Vr：参考信号；                  Vcomp：误差放大信号；

Vcompo：误差稳定值；            Io：预定输出电流；

Vo：预定输出电压；              Vf：阈电压；

T1、T2、T3、T4、T5：时间点；    DIM：调光信号；

100：控制器；              111：反馈单元；

112：斜坡产生器；          113：积分单元；

114：第一开关；            115：准位设定单元；

116：脉宽控制单元；        118：脉宽调变比较器；

119：驱动电路；            150：转换电路；

160：发光二极管模块；      165：电流侦测电阻；

170：驱动开关；            FB：反馈信号；

Vea：积分信号；            Vset：设定准位；

101：分压器；              102：第一放大器；

103：第三开关；            104：准位储存元件；

105：第二放大器；          106：反相器；

107：第二开关；            Se：连接点；

t1、t2、t3、t4：时间点。

具体实施方式

请参见图3，图3为根据本发明的一第一较佳实施例的一电源转换电路的电路示意图。电源转换电路包含一控制器100以及一转换电路150，用以驱动一发光二极管模块160。控制器100接收一反馈信号FB，据此进行反馈控制以产生一控制信号Sc以控制转换电路150。转换电路150的输入端耦接一输入电压源Vin，输出端耦接发光二极管模块160，以根据控制信号Sc调控来自输入电压源Vin的电力大小，并转换成适当的一输出电压Vout以驱动该发光二极管模块，使流经发光二极管模块的一输出电流Iout稳定于一预定电流值。而输出电流Iout同时也流过一电流侦测电阻165，以产生代表输出电流Iout大小的反馈信号FB。

控制器100包含一反馈单元111、一积分单元113、一第一开关114、一准位设定单元115以及一脉宽控制单元116。反馈单元111可以为一误差放大器，非反相输入端接收一参考信号Vr，反相输入端接收反馈信号FB，以据此产生一误差信号。积分单元113根据误差信号产生一积分信号Vea，其一般包含电容及电阻，根据实际应用的电路调整积分单元113的电压增益对频率的变化关系使控制器100的反馈控制有较佳的暂态反应。第一开关114耦接于反馈单元111及积分单元113之间，用以根据一调光信号DIM控制误差信号传送至积分单元。当调光信号DIM的状态为代表「ON」时，第一开关114导通，反馈单元111所产生的误差信号透过第一开关114传送至积分单元113；而当调光信号DIM的状态为代表「OFF」时，第一开关114截止，反馈单元111所产生的误差信号停止传送至积分单元113。准位设定单元115耦接积分单元113，在第一开关114导通时根据积分信号Vea决定一设定准位Vset，在第一开关114截止时，将积分信号Vea的准位调整至设定准位。

脉宽控制单元116根据积分信号Vea以产生一控制信号Sc以据此控制转换电路150进行电压转换。脉宽控制单元116包含一斜坡产生器112、一脉宽调变比较器118及一驱动电路119。斜坡产生器112产生一斜坡信号至脉宽调变比较器118的反相输入端，而脉宽调变比较器118的非反相输入端接收误差放大信号以据此产生一脉宽调变信号至驱动电路119。驱动电路119同时接收调光信号DIM。当调光信号DIM的状态为代表「ON」时，驱动电路119则根据脉宽调变比较器118的脉宽调变信号产生控制信号Sc；当调光信号DIM的状态为代表「OFF」时，驱动电路119停止产生控制信号Sc。

接着，请参见图4，图4为根据本发明的准位设定单元的一较佳实施例的电路示意图。准位设定单元包含一分压器101、一第一放大器102、一第三开关103、一准位储存元件104、一第二放大器105、一反相器106及一第二开关107。请同时参见图3，当调光信号DIM的状态为代表「ON」时，第一开关114导通使积分信号Vea经分压器101分压后输入第一放大器102的非反相输入端。第一放大器102的反相输入端与输出端耦接，且输出端同时耦接准位储存元件104。准位储存元件104可以是一电容，透过第三开关103耦接第一放大器102。此时第三开关103受调光信号DIM控制而导通，使准位储存元件104与第一放大器102组成一电压随耦器，以将积分信号Vea经分压器101分压后的准位储存在准位储存元件104上以形成设定准位Vset。调光信号DIM同时经反相器106反相后控制第二开关107，使第二开关107截止。

当调光信号DIM的状态为代表「OFF」时，第一开关114及第三开关103截止，此时准位储存元件104已参考积分信号Vea而储存了设定准位Vset。而调光信号DIM经反相器106反相后控制第二开关107使其导通。此时，第二放大器105的输出端耦接连接点Se(即耦接至积分单元113)，且第二放大器105的输出端同时耦接反相输入端，而非反相输入端耦接准位储存元件104以接收设定准位Vset。因此，第二放大器105将调整积分单元113所产生的积分信号Vea的准位至与设定准位Vset相同。

在本实施例中，准位储存元件104是参考分压后的积分信号Vea的准位来决定设定准位Vset，因此设定准位Vset低于积分信号Vea的准位。实际应用时，设定准位Vset与积分信号Vea的准位比例关系可以是接近1的值，例如：1.2或0.8，而不影响本发明的优点。

再来，请参见图5，图5为图3及图4所示电路在调光过程的信号波形图。在本实施例中，以设定准位Vset小于积分信号Vea的准位为例进行说明。在时间点t1，调光信号DIM则由代表「OFF」的低准位转为代表「ON」的高准位。此时，输出电压Vout由阈电压上升，输出电流Iout从零准位开始上升，而积分信号Vea由设定准位Vset处开始上升。因此，控制信号Sc的占空比由一预定占空比(对应于设定准位Vset)开始进行反馈控制。在时间点t2，输出电流Iout到达预定输出电流Io，此时积分信号Vea到达一峰值。而由于积分信号Vea系由一设定准位Vset开始上升，而非如现有技术般由积分信号Vea的最大值开始，故此峰值不易到达积分信号Vea的最大值。因此，输出电压Vout、输出电流Iout及积分信号Vea相较于现有技术更快达到稳定。在时间点t3，调光信号DIM则由代表「ON」的高准位转为代表「OFF」的低准位。积分信号Vea被调整为与设定准位Vset相同，且控制信号Sc停止产生，使转换电路停止传送电力。此时，输出电压Vout及输出电流Iout开始下降。在时间点t4时，输出电压Vout下降至阈电压，此时输出电流Iout也下降至零。

请参见图6，图6为根据本发明的一第二较佳实施例的一电源转换电路的电路示意图。相较于图3所示的实施例，在本实施例中的电源转换电路额外增加一驱动开关170耦接发光二极管模块160。请同时参见图7，图7为图6所示电源转换电路在调光过程的信号波形图。当调光信号DIM代表「ON」时，驱动开关170导通，此时电源转换电路的操作与图3所示的电路相同。而当调光信号DIM代表「OFF」时，驱动开关170截止，使输出电流Iout无法流经电流侦测电阻165至地，也就是中断转换电路150提供电力至发光二极管模块160的路径。如此，输出电压Vout的准位能继续维持于预定输出电压Vo。在下一周期调光信号DIM转为代表「ON」时，更快达到平衡。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，但是本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求的内容为准。

Claims (9)

1.一种反馈控制电路，用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压以驱动一负载，其特征在于，该反馈控制电路包含：

一反馈单元，接收代表该负载的状态的一反馈信号及一参考信号，以据此产生一误差信号；

一积分单元，耦接该反馈单元以根据该误差信号产生一积分信号；

一脉宽控制单元，根据该积分信号以产生一控制信号以据此控制该转换电路将该输入电压转换成该输出电压；

一第一开关，耦接于该反馈单元及该积分单元之间，用以控制该误差信号传送至该积分单元；以及

一准位设定单元，耦接该积分单元，在该第一开关导通时根据该积分信号决定一设定准位，在该第一开关截止时，将该积分信号的准位调整至该设定准位。

2.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，该负载为一发光电路，而该第一开关根据一调光信号切换。

3.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，该设定准位小于该第一开关导通时的该积分信号的准位。

4.根据权利要求1所述的反馈控制电路，其特征在于，该准位设定单元包含一准位储存元件及一第二开关，该准位储存元件储存该设定准位，该第二开关在该第一开关导通时截止，在该第一开关截止时导通。

5.一种电源转换电路，用以驱动一发光二极管模块，其特征在于，包含：

一转换电路，耦接该发光二极管模块，用以将一电源的电力转换以驱动该发光二极管模块；以及

一控制器，用以根据代表该发光二极管模块流经的一电流的一反馈信号进行反馈控制以产生一脉宽调变信号以控制该转换电路使该电流稳定于一预定电流值；

其中，该控制器接收一调光信号，在该调光信号为一第一状态时停止该转换电路转换该电源的电力，在该调光信号为一第二状态时将该脉宽调变信号的一占空比由一预定占空比开始进行反馈控制。

6.根据权利要求5所述的电源转换电路，其特征在于，还包含一驱动开关，耦接该发光二极管模块，用以在该调光信号为该第一状态时，中断该转换电路提供电力至该发光二极管模块。

7.根据权利要求5或6所述的电源转换电路，其特征在于，该控制器包含：

一误差放大器，该误差放大器根据该反馈信号及一参考信号产生一误差信号；

一积分单元，耦接该误差放大器以根据该误差信号产生一积分信号；

一第一开关，耦接于该误差放大器及该积分单元之间，用以控制该误差信号传送至该积分单元；以及

一准位设定电路，耦接该积分单元，在该第一开关导通时，根据该积分信号决定一设定准位，在该第一开关截止时，将该积分信号的准位调整至该设定准位。

8.根据权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，该设定准位小于该调光信号为该第二状态时的该积分信号的准位。

9.根据权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，该准位设定电路包含一准位储存元件及一第二开关，该准位储存元件用以储存该设定准位，该第二开关在该调光信号为该第一状态导通，在该调光信号为该第二状态时截止。

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