针对同步变换器的工作模式的制作方法

本发明涉及同步变换器领域，尤其涉及同步变换器的工作模式。

背景技术：

1、同步变换器，诸如同步降压或升压变换器，因其能够驱动功率需求可变的负载（诸如可调光led负载），而日益普及。此外，晶体管的最新发展，诸如gan或sic晶体管的生产，使得小型化、高效率的同步降压或升压变换器成为可能。

2、同步变换器通常会与最大负载额定值相关联，即为可以从同步变换器汲取功率的负载的最大功率额定值。理想的同步变换器能够高效地为功率额定值介于零（或可忽略不计）和最大负载额定值之间的负载供电。换句话说，理想的同步变换器能够在低损耗的情况下提供全负载范围。

3、因此，人们期望提高同步变换器的性能。

技术实现思路

1、本发明由权利要求书界定。

2、根据本发明一个方面的示例，提供了一种用于驱动负载的同步变换器装置，该装置包括：连接在第一节点和开关节点之间的第一开关；连接在开关节点和第二节点之间的第二开关；连接在开关节点和第三节点之间的谐振电路，该第三节点被配置为连接到负载；以及控制装置，该控制装置被配置为响应于控制信号可控地激活和去激活第一开关和第二开关。

3、该控制装置至少能够在三种工作模式中工作。

4、至少有三种工作模式，包括第一工作模式，在该模式中，控制装置响应于控制信号，使用脉冲频率控制技术，可控地激活和去激活第一开关和第二开关。

5、至少三种工作模式还包括第二工作模式，其中：控制装置响应于控制信号，在每次第一开关激活时，控制第一开关激活的时长；并且在每次第二开关激活时，控制装置固定第二开关激活的恒定时长。

6、至少三种工作模式还包括第三工作模式，其中控制装置利用开关频率控制技术，响应于控制信号，控制第一开关和第二开关的激活和去激活频率。

7、该控制装置被配置为响应于将由同步变换器装置提供的期望功率来控制控制装置以何种工作模式工作。

8、所提出的同步变换器装置的控制装置能够响应于控制信号来控制或改变由同步变换器装置提供的功率。控制装置的工作模式取决于将被传输的期望功率。这意味着控制装置能够取决于期望功率切换工作模式，例如，切换到更高效、损耗更低或噪声更小的工作模式。本公开内容认识到，不同的功率传输水平需要采用不同的控制技术，以用于利用第一开关和第二开关来提供功率。

9、本公开提出了三种不同的用于取决于要被传输的功率来控制同步变换器装置的开关的工作模式。每种模式都响应于控制信号来控制由同步变换器装置传输的功率。

10、将由同步变换器装置提供的期望功率可以由控制信号指示。这提供了一种可靠的机制，用于执行对由同步变换器装置提供的功率的控制，同时以对于由同步变换器装置提供的功率最合适的控制模式进行工作。

11、以此方式，控制装置可以被配置为（在每种工作模式中）有效地控制由同步变换器装置提供的功率，以响应于要被传输的期望功率。

12、由控制信号提供的指示可以例如是绝对指示（例如，直接标识期望的功率水平），或相对/反馈指示（例如，指示当前功率水平与期望功率水平之间的误差）。对于本领域技术人员而言，用于控制响应于这些参数的开关的激活和去激活的适当方法是显而易见的。

13、在一些示例中，同步变换器装置包括反馈装置，该反馈装置被配置为产生响应于第三节点处功率的反馈信号，其中控制信号响应于该反馈信号。以此方式，开关的激活和去激活控制响应于由同步变换器装置输出的功率，从而提供对由同步变换器装置输出的功率的更精确、更可靠的控制。

14、同步变换器装置还可以包括比较装置，该比较装置被配置为将反馈信号与参考信号进行比较，以生成控制信号。参考信号可以有效地表示将由同步变换器装置提供的期望功率水平。以此方式，控制信号可以指示当前功率水平与期望功率水平之间的误差。

15、在一些示例中，反馈装置包括与由同步变换器装置驱动的负载串联连接的单个电阻器；并且反馈信号可以响应于通过该单个电阻器的电流而变化。以此方式，同步变换器装置可以对提供给同步变换器装置的负载的功率执行电流反馈控制。

16、在一些示例中，谐振电路包括连接在开关节点和第三节点之间的变压器。

17、谐振电路可以包括连接在开关节点和第二节点之间的电容器装置。

18、同步变换器装置可包括连接在谐振电路和第三节点之间的整流装置。该整流装置可包括连接在谐振电路和第三节点之间的单个二极管或由连接在谐振电路和第三节点之间的单个二极管形成。

19、控制装置可以被配置为响应于期望功率下降到低于第一阈值而在第一工作模式中工作。该方法认识到，当用于供应或提供相对低水平的功率时，脉冲频率控制技术特别有利，例如，比其他技术更有效。

20、第一工作模式的优势在于，当目标功率水平极低时，可以避免开关装置的每个开关周期传递能量的（进一步）降低。众所周知，试图在每个开关周期传递非常小的能量水平很难以精确的方式实现。通过降低能量脉冲的频率（使用第一工作模式），即使在低功率水平下，也可以实现对同步变换器装置传输的功率的精确控制。

21、在一些示例中，第一阈值不大于同步变换器装置能够传输的最大功率的5%。

22、控制装置可以被配置为响应于期望功率落在第一阈值和较高的第二阈值之间而以第二工作模式工作。

23、如果对于增加的功率水平保持脉冲频率控制，那么第一和第二开关的开关频率将类似地增加。随着功率水平继续增加，这将不利地产生不期望频率的电磁辐射（例如，大于150 khz的频率）。第二模式的方法有效地降低了开关频率，因为要传输的功率电平增加了。

24、在一些示例中，第二阈值不低于同步变换器装置能够传输的最大功率的60%。

25、控制装置可以被配置为响应于期望功率超过第二阈值而以第三工作模式工作。

26、第三工作模式认识到，如果第二开关的激活时长是固定的，而第一开关的激活时长增加（即，如第二工作模式期间那样），那么最终会达到两个时间段相等的点。进一步增加第一开关的激活时长会降低变换器功率。因此，可以采用备选的工作模式来进一步提高由同步变换器装置输出的功率。

27、在一些示例中，谐振电路是llc谐振电路或llcc谐振电路。

28、在一些示例中，同步变换器装置包括半桥逆变器或全桥逆变器。第一开关和第二开关形成半桥逆变器或全桥逆变器的一部分。

29、本发明的这些及其他方面将从下文所述的（多个）实施例中显而易见并加以阐明。

1.一种用于驱动负载（led）的同步变换器装置（100），包括：

2.根据权利要求1所述的同步变换器装置，其中要由所述同步变换器装置提供的所述期望功率由所述控制信号指示。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的同步变换器装置，还包括反馈装置（160），所述反馈装置被配置为响应于所述第三节点处的功率而产生反馈信号（vfb），其中所述控制信号响应于所述反馈信号。

4.根据权利要求3所述的同步变换器装置，还包括比较装置（161），所述比较装置被配置为将所述反馈信号与参考信号进行比较以产生所述控制信号。

5. 根据权利要求3或4中任一项所述的同步变换器装置，其中：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的同步变换器装置，其中所述谐振电路包括连接在所述开关节点和所述第三节点之间的变压器（wl，w2）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的同步变换器装置，其中所述谐振电路包括连接在所述开关节点和所述第二节点之间的电容器装置（cs）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的同步变换器装置，还包括连接在所述谐振电路和所述第三节点之间的整流装置（d1）。

9.根据权利要求8所述的同步变换器装置，其中所述整流装置是连接在所述谐振电路和所述第三节点之间的单个二极管。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的同步变换器装置，其中所述控制装置被配置为响应于所述期望功率降至第一阈值（p1）以下而在所述第一工作模式中工作。

11.根据权利要求10所述的同步变换器装置，其中所述第一阈值不大于所述同步变换器装置能够传输的最大功率（pmax）的5%。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的同步变换器装置，其中所述控制装置被配置为响应于所述期望功率介于所述第一阈值与较高的第二阈值（p2）之间而在所述第二工作模式中工作。

13.根据权利要求12所述的同步变换器装置，其中所述第二阈值不小于所述同步变换器装置能够传输的最大功率（pmax）的60%。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的同步变换器装置，其中所述控制装置被配置为响应于所述期望功率升至所述第二阈值以上而在所述第三工作模式中工作。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的同步变换器装置，其中所述谐振电路是llc谐振电路或llcc谐振电路。