具有主动输出电压放电的升降压转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电功率转换器，并且特别地，涉及升降压(buck-boost)转换器。
【背景技术】
[0002]包括升降压转换器的DC/DC转换器可以被用作针对具有具体电流和/或电压需要的负载(诸如发光二极管(LED)链)的驱动器。LED链的光强度由流过它的电流量所控制。一般地，闭环电流发生器可以被用来保持电流恒定。对于具有高电流负载的照明而言，可以使用开关模式的控制器。在要求高效率和高灵活性的应用中，诸如在一些自动照明应用中，可以使用同步升降压DC/DC转换器拓扑结构。
[0003]在自动照明中的一些应用或者其它应用牵涉到由若干LED构成的单个LED链。该数量可以取决于具体应用而变化。LED中的一个或者多个有时可以被绕开，从而暂时地减小该LED链的长度。DC/DC转换器可以控制流过LED链的电流，因为链中不同数量的LED被使用，而输出电压由组成该链的LED的数量和前向电压所设定。
【发明内容】
[0004]一般地，本公开内容的各种示例针对具有主动输出电压放电的电流模式受控的同步升降压DC/DC转换器。本公开内容的各种示例可以主动地将输出电压放电并且使输出处的电压阶跃加速，从而使得输出处的电压阶跃相对独立于负载。本公开内容的各种示例也可以增强达到合期望的电压值的能力，从而除了其它优点之外，降低或者实际上消除了电流过冲(overshoot)的风险。
[0005]—个不例针对操作包括电感、输出电容器和输出的升降压转换器的方法。该方法包括接收升降压转换器中所更改的输出电压需要的指示。该方法进一步包括使升降压转换器中的控制循环无效。该方法进一步包括应用从输出电容器通过电感到达地的电压的主动放电，从而将升降压转换器的输出处的电压从第一输出电压更改为相对应于所更改的输出电压需要的第二输出电压。该方法进一步包括使得控制循环重新有效。
[0006]另一个示例针对包括电感、输出电容器、输出和控制器的升降压转换器。控制器被配置用于接收升降压转换器中所更改的输出电压需要的指示。控制器被进一步配置用于使升降压转换器中的控制循环无效。控制器被进一步配置用于应用从输出电容器通过电感到达地的电压的主动放电，从而将升降压转换器的输出处的电压从第一输出电压更改为相对应于所更改的输出电压需要的第二输出电压。控制器被进一步配置用于使得控制循环重新有效。
[0007]另一个示例针对被配置用于控制升降压转换器的集成电路，升降压转换器包括电感、输出电容器和输出。集成电路被配置用于接收升降压转换器中所更改的输出电压需要的指示。集成电路被进一步配置用于使升降压转换器中的控制循环无效。集成电路被进一步配置用于应用从输出电容器通过电感到达地的电压的主动放电，从而将升降压转换器的输出处的电压从第一输出电压更改为相对应于所更改的输出电压需要的第二输出电压。集成电路被进一步配置用于使得控制循环重新有效。
[0008]在附图和下文的描述中阐述了本发明的一个或者多个示例的细节。本发明的其它特征、目标和优点将根据描述和附图、以及根据权利要求而明显。
【附图说明】
[0009]图1是图示出按照本公开内容的一个示例的升降压转换器和LED链装配的方框图。
[0010]图2是图示出按照本公开内容的一个示例的升降压转换器的输出部分和LED链的方框图。
[0011]图3是图示出按照本公开内容的一个示例的具有主动输出电压放电的升降压转换器的输出电压比较器部分的方框图。
[0012]图4是图示出按照本公开内容的一个示例的具有主动输出电压放电的升降压转换器的主动放电配置的方框图。
[0013]图5是图示出按照本公开内容的一个示例的具有主动输出电压放电的升降压转换器的电流恢复配置的方框图。
[0014]图6是图示出按照本公开内容的一个示例的针对具有主动输出电压放电的升降压转换器的主动放电监测电路的方框图。
[0015]图7是图示出按照本公开内容的一个示例的针对具有主动输出电压放电的升降压转换器的电流恢复监测电路的方框图。
[0016]图8是图示出按照本公开内容的一个示例的具有电流恢复模式的主动输出电压放电的方法的流程图。
[0017]图9是图示出按照本公开内容的另一个示例的不具有电流恢复模式的主动输出电压放电的方法的流程图。
[0018]图10是图示出按照本公开内容的一个示例的主动输出电压放电的方法的信号图。
[0019]图11是图示出按照本公开内容的一个示例的主动输出电压放电的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]图1是图示出按照本公开内容的一个示例的升降压转换器100和LED链装配140的方框图。LED链装配140包括LED链148和多通道开关链142。升降压转换器100包括电压输入120，和耦合到LED链装配140的电压输出134。升降压转换器100也包括电感110、和以这种关于跨电感110应用不同电路连接的方式耦合到电感110的开关122、124、126和128。升降压转换器100进一步包括输出电容器130和耦合到电压输出134的输出电阻器132。在这个说明性示例中，升降压转换器100进一步包括主动放电控制元件160，其经由反馈电压线152耦合到电压输出134。主动放电控制元件160可以实现将主动放电或者快速放电应用到电压输出134，并且将按照各种说明性示例在下文中进一步描述。
[0021]如上文所记录的，升降压转换器的一些应用(诸如在一些自动照明应用或者其它应用中)具有由若干LED构成的LED链。LED的数量可以取决于具体应用而变化。LED中的一个或者多个可以被绕开，从而缩短LED链并且暂时地减少LED链的长度。诸如升降压转换器那样的DC/DC转换器可以控制流过LED链的电流，而输出电压由组成该链的LED的数量和前向电压所设定。当这些LED中的一个或者多个被绕过并且从而链长度被减小时，DC/DC转换器的输出储槽电容器可以通过剩余的LED放电。这个放电的电流仅由LED其自身的串联电阻所限制，以使得当DC/DC转换器的输出储槽电容器放电通过减少的LED部分时，电流可能是较大的，并且可能会超过LED被设计为可经受的最大电流。由控制器所需的、对这种电流过冲作出反应的时间由闭环带宽限制，以使得控制器可能不足够快地作出反应来阻止足够显著来损坏或者毁坏该LED的电流过冲。
[0022]对于这种电流过冲(以及其超过LED可以经受的最大电流的潜在性)的一个解决方案是停止对负载的能量传输，并且在绕开LED中的一个或者多个之前使LED链对输出电容器进行电流放电以到达最终电压值。然而，由这个放电过程完成所花费的时间典型地是不受控的，因为它仅仅取决于电容器值和LED链的串联电阻的总和。由于升降压转换器中的输出电容器的电容一般是相对高的，所以为了保证低输出电流脉动(ripple)，由这个放电过程所花费的时间可能结果是足够长以导致在该放电期间LED链的光的明显变暗。而且，取决于在链中的LED数量和将被绕开的LED数量，可能不能确保电路达到最终目标的电压，并且因此一旦LED的一部分被绕开，可能不能消除潜在毁坏性的电流过冲，其可能会损坏或者毁坏在缩短的LED链中的剩余LED。
[0023]本公开内容的各种示例针对具有快速、主动输出电压放电的电流模式受控的同步升降压转换器，其可以解决上文讨论的挑战。在本公开内容的各种示例中，诸如在图1的示例中，同步升降压转换器100可以将流过其电感110的电流的方向进行反转，以使得电流通过电感110和输出电阻器117从其输出电容器130流动到地118。通过使用经由电感110的反转电流，升降压转换器100在绕过LED链148中的LED中的一个或者多个之前，主动地将输出电容器130放电，直到在输出134处达到合期望的、新的电压值。在输出134处所达到的合期望的新电压值或者第二输出电压相对应于仅具有LED链148中的LED子集的缩短的LED链的所更改的输出电压需要。因此，可以使具有主动输出电压放电的升降压转换器100与仅允许输出电压在绕开负载的一部分之前被动地放电的其它类型的电路形成对照。
[0024]本公开内容的同步升降压转换器也可以实施状态机，其能够执行由微控制器触发的输出电容器130的快速、主动的放电。微控制器可以在将输出切换到具有更改的输出电压需要的所更改的负载之前(诸如通过绕过LED链140中的LED的一个或者多个)，控制各种开关来改变升降压转换器的配置(如在下文进一步描述的)。本公开内容的主动放电过程可以使用电流模式受控的同步升降压转换器的特征与监测输出134处的输出电压相组合，从而监测何时电压阶跃被断定从第一输出电压到达相对应于所更改的负载(诸如缩短的LED链)的所更改的输出电压需要的第二输出电压。在一些示例中，微控制器可以监测输出134处的输出电压，其指示何时电压阶跃通过常驻的模拟数字转换器(ADC)被断定，从而增强实时通信。在一些示例中，微控制器可以通过将具有电阻分压器和比较器的电路包括在升降压转换器100的控制器中(诸如在图3中所描绘的示例)的灵活的方式来监测输出电压，其指示何时电压阶跃被断定。用于监测和控制升降压转换器100的操作的电路的附加示例在下文中参考图6和7来进一步描述。升降压转换器100可以包括诸如微控制器、模拟数字转换器、具有电阻分压器