(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光源に電力を供給するための回路であって、
一次巻線、および、光源に電力を供給するように結合された二次巻線を備える変圧器と、
前記一次巻線に結合された第１の端子、および、回路接地部に結合された第２の端子を有する検出抵抗器と、
前記一次巻線に結合された第１の電力端子、前記検出抵抗器に結合された第２の電力端子、および、第１の制御入力端子を備え、前記第１の制御入力端子の制御信号にしたがって、前記一次巻線に電流を流すように、前記第１および第２の電力端子を選択的に電気的に結合するように動作する第１のスイッチング装置と、
パルス幅変調回路であって、
ＰＷＭ制御入力部、検出電圧を受けるように前記検出抵抗器の前記第１の端子に結合された比較器入力部、および、前記ＰＷＭ制御入力部に少なくとも部分的にしたがって前記第１のスイッチング装置の前記第１の制御入力端子にパルス幅変調制御信号を供給する駆動出力部を含む、パルス幅変調コントローラ、ならびに、
誤差入力部、および、前記パルス幅変調コントローラの前記ＰＷＭ制御入力部に信号を供給するように結合された出力部を含む、誤差増幅器を備える、パルス幅変調回路と、
前記変圧器の前記二次巻線から電気的に絶縁された推定器回路とを備え、前記推定器回路は、
前記パルス幅変調コントローラの前記比較器入力部に結合された第１の端子、および、前記誤差増幅器の前記誤差入力部に結合された第２の端子を有する、第１のキャパシタンスと、
前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合された第１の電力端子、前記回路接地部に結合された第２の電力端子、および、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部に結合された第２の制御入力端子を備え、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部にしたがって、前記第１のスイッチング装置が前記一次巻線に電流を流すとき、前記検出電圧に基づいて前記第１のキャパシタンスを充電させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地部に選択的に結合するように動作し、前記第１のスイッチング装置が前記一次巻線に電流が流れるのを防止するとき、前記第１のキャパシタンスに前記誤差増幅器の前記誤差入力部に信号を供給させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地部から分離するように動作する、第２のスイッチング装置と、
前記駆動出力部に結合された第１の端子と、前記２のスイッチング装置のゲートに結合された第２の端子とを有する第２のキャパシタンスと、
を備える、回路。
【請求項２】
前記パルス幅変調コントローラは遷移モードＰＷＭコントローラである、請求項１記載の回路。
【請求項３】
前記遷移モードＰＷＭコントローラはゼロ交差検出入力部を含み、前記回路は、前記遷移モードＰＷＭコントローラに結合されたゼロ交差検出回路をさらに備え、前記ゼロ交差検出回路は、前記一次巻線に磁気的に結合された少なくとも１つの検出巻線を含み、前記ゼロ交差検出回路は、前記少なくとも１つの検出巻線を使用して前記一次巻線のゼロ交差状態を検出し、前記一次巻線の検出されたゼロ交差状態を示す信号を前記ゼロ交差検出入力部に選択的に供給するように動作する、請求項２記載の回路。
【請求項４】
前記第２のスイッチング装置は、前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合されたソース、前記回路接地部に結合されたドレイン、および、前記第２のキャパシタンスを介して前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部に結合されたゲートを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の回路。
【請求項５】
前記第２のスイッチング装置は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴまたは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである、請求項１乃至４のいずれかに記載の回路。
【請求項６】
前記パルス幅変調回路および前記推定器回路を含む特定用途向け集積回路を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の回路。
【請求項７】
パルス幅変調電力コンバータ回路を動作させるための特定用途向け集積回路であって、前記特定用途向け集積回路は、
設定値入力端子と、
駆動出力端子と、
比較器入力端子と、
回路接地端子と、
ＰＷＭ制御入力部、前記比較器入力端子に結合された比較器入力部、および、前記ＰＷＭ制御入力部に少なくとも部分的にしたがって前記駆動出力端子にパルス幅変調制御信号を供給する駆動出力部を有する、パルス幅変調コントローラと、
前記設定値入力端子に結合された誤差入力部、および、前記パルス幅変調コントローラの前記ＰＷＭ制御入力部に信号を供給するように結合された出力部を含む、誤差増幅器と、
推定器回路とを備え、前記推定器回路は、
前記パルス幅変調コントローラの前記比較器入力部に結合された第１の端子、および、前記誤差増幅器の前記誤差入力部に結合された第２の端子を有する、第１のキャパシタンスと、
前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合された第１の電力端子、前記回路接地端子に結合された第２の電力端子、および、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部に結合された制御入力端子を備える、第１のスイッチング装置と、
前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合された第１の電力端子、前記回路接地部に結合された第２の電力端子、および、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部に結合された第２の制御入力端子を備え、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部にしたがって、前記第１のスイッチング装置が前記一次巻線に電流を流すとき、前記検出電圧に基づいて前記第１のキャパシタンスを充電させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地部に選択的に結合するように動作し、前記第１のスイッチング装置が前記一次巻線に電流が流れるのを防止するとき、前記第１のキャパシタンスに前記誤差増幅器の前記誤差入力部に信号を供給させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地部から分離するように動作する、第２のスイッチング装置と、
前記駆動出力部に結合された第１の端子と、前記２のスイッチング装置のゲートに結合された第２の端子とを有する第２のキャパシタンスと、
を備え、前記第１のスイッチング装置は、前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部にしたがって、前記比較器入力端子の検出電圧に基づいて前記第１のキャパシタンスを充電させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地端子に選択的に結合し、前記第１のキャパシタンスに前記誤差増幅器の前記誤差入力部に信号を供給させるように前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子を前記回路接地端子から分離するように動作する、特定用途向け集積回路。
【請求項８】
前記パルス幅変調コントローラは遷移モードＰＷＭコントローラである、請求項７記載の特定用途向け集積回路。
【請求項９】
前記第２のスイッチング装置は、前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合されたソース、前記回路接地端子に結合されたドレイン、および、前記第２のキャパシタンスを介して前記パルス幅変調コントローラの前記駆動出力部に結合されたゲートを有する、請求項７または８に記載の特定用途向け集積回路。
【請求項１０】
前記第２のスイッチング装置は、ゲート、前記第１のキャパシタンスの前記第２の端子に結合されたドレイン、および、前記回路接地端子に結合されたソースを有する、請求項７乃至９のいずれかに記載の特定用途向け集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを駆動するドライバ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤドライバまたは他の照明電力回路は、しばしば、光源を駆動する直流電力を提供するために、フライバック、バックブースト、およびバックコンバータを用いる。このようなコンバータの閉ループ制御を提供するために、出力電流に比例する信号が、典型的には出力回路内の電流検出抵抗器を介して制御変数として使用される。出力が変圧器によって入力から絶縁されるコンバータでは、出力を直接検出することはできず、この場合、出力電流は、変流器および／または光絶縁構成要素を使用して検出されていた。しかしながら、このような構成要素は、回路基板の空間を占有し、高価である。さらに、出力電流のどのような直接検出もドライバ効率を大幅に低下させるため、絶縁の有無にかかわらず、直接検出は低電力コンバータでは望ましくない。変流器が効率への影響を最小にすることができるとしても、これらの余分な構成要素は、大型で、コンバータ自体のコストと比較して高価であり、コンバータの小型化に影響を与える。したがって、閉ループ電力コンバータ制御のための改善された出力電流検出能力およびシステムに対する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２００９／０６７２０１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、出力検出抵抗器または変流器から出力を抽出するのではなく、一次側の電流モード制御検出抵抗器から出力電流を推測する技術および回路網を提供する。本開示の種々の態様は、ＬＥＤを駆動するフライバックコンバータ、バックコンバータ、およびバックブーストコンバータのような、光源を駆動する電力コンバータで、または、他の形式の光源に電力を供給するために使用されるこのようなコンバータ段で有利に使用することができる。開示される実施形態では、ＰＷＭスイッチを流れる電流が検出され、コンバータＰＷＭ駆動信号によって制御されるアナログスイッチを使用して状態推定器のキャパシタを充電するために使用される。推定器スイッチおよびキャパシタは、検出抵抗器からの電流を標本化し、電流モード制御比較器のトリップ点を設定する際に使用するために誤差増幅器に供給する。本開示は、したがって、従来のパルス変圧器型検出手法に内在するコスト、空間および効率のトレードオフなしに、出力電流推定を容易にする。
【０００５】
少なくとも１つの光源に電力を供給するための回路が提供され、回路は、変圧器と、主電力スイッチと、ＰＷＭコントローラおよび誤差増幅器を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）回路と、変圧器の二次側から電気的に絶縁された推定器回路とを含む。特定の実施形態では、パルス幅変調回路および推定器回路は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組み込まれる。
【０００６】
変圧器は一次および二次巻線を有し、二次側は、ＬＥＤのような光源に、または、交流駆動ランプに電力を供給するための後続のコンバータ段に電力を供給するように結合される。検出抵抗器が、変圧器の一次巻線および回路接地部間に接続され、第１のスイッチング装置が、検出抵抗器および変圧器の一次巻線と直列に結合される。スイッチは、パルス幅変調制御信号によって、スイッチがオンのとき、電流を一次巻線に選択的に流すように動作される。ＰＷＭコントローラは、ＰＷＭ制御入力に少なくとも部分的に基づいてパルス幅変調制御信号の形態の駆動出力をスイッチ制御入力端子に供給し、検出抵抗器の第１の端子から検出電圧を受けるように結合された比較器入力部を含む。誤差増幅器が設けられ、誤差増幅器は、誤差入力部と、ＰＷＭ制御入力部に信号を供給するように結合された出力部とを含む。
【０００７】
推定器回路はキャパシタンスを含み、キャパシタンスは、ＰＷＭコントローラ比較器入力部に結合された第１の端子、および、誤差増幅器の誤差入力部に結合された第２の端子を有する。加えて、推定器は、第２のキャパシタ端子および回路接地部間に結合された第２のスイッチング装置と、ＰＷＭコントローラ駆動出力部に結合された制御入力部とを含む。第２のスイッチは、第１のスイッチング装置が一次巻線に電流を流すときに、検出電圧に基づいてキャパシタンスを充電するように第２のキャパシタ端子をグランドに選択的に結合し、第１のスイッチング装置が、一次電流が流れるのを防止するときに、キャパシタンスが信号を誤差増幅器に供給することを可能にするようにキャパシタンスの第２の端子を回路接地部から切り離す。このようにして、出力効率を犠牲にすることなく、大型で高価な検出および絶縁回路網を必要とすることなく、フライバックまたは他の形式のコンバータの二次巻線に流れる出力電流を表す信号が誤差増幅器に供給される。
【０００８】
特定の実施形態では、推定器の第２のスイッチング装置は、キャパシタンスの第２の端子に結合されたソース、回路接地部に結合されたドレイン、およびパルス幅変調コントローラの駆動出力部に結合されたゲートを有する、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。他の実装では、推定器は、ゲート、キャパシタンスの第２の端子に結合されたドレイン、および回路接地部に結合されたソースを有する、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴと、パルス幅変調コントローラの駆動出力部に結合された入力部、および第２のスイッチング装置のゲートに結合された出力部を有する、インバータとを含む。
【０００９】
特定の実施形態では、ゼロ交差検出入力部を有する遷移モードＰＷＭコントローラが使用され、回路は、一次巻線に磁気的に結合された１つまたは複数の検出巻線を有するゼロ交差検出回路を含む。ゼロ交差回路は、一次巻線のゼロ交差状態を検出し、ＰＷＭコントローラのゼロ交差検出入力部に信号を供給する。
【００１０】
パルス幅変調電力コンバータ回路を動作させるための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が提供される。ＡＳＩＣは、設定値、駆動出力部、比較器入力部、および回路接地部のための入力端子、ならびに、ＰＷＭコントローラ、誤差増幅器、および推定器回路を含む。ＰＷＭコントローラは、ＰＷＭ制御入力部、比較器入力端子に結合された比較器入力部、および、ＰＷＭ制御入力に少なくとも部分的にしたがって駆動出力端子にパルス幅変調制御信号を供給する駆動出力部を有する。誤差増幅器は、設定値入力端子に結合された入力部、および、ＰＷＭコントローラのＰＷＭ制御入力部に信号を供給するように結合された出力部を含む。推定器回路は、キャパシタンスおよびスイッチを含み、キャパシタンスは比較器入力部および誤差増幅器入力部間に結合され、スイッチはキャパシタおよび回路接地部間に接続される。スイッチは、ＰＷＭコントローラ駆動出力部から制御入力を受け、第１のモードでは、比較器入力端子での検出された電圧に基づいてキャパシタンスを充電させるようにキャパシタンスを回路接地部に結合するように動作し、第２のモードでは、キャパシタンスが誤差増幅器に信号を供給できるようにキャパシタンスの第２の端子を接地から分離するように動作する。特定の実施形態では、ＰＷＭコントローラは、遷移モードＰＷＭコントローラである。特定の実施形態では、ＡＳＩＣスイッチは、ＰＷＭコントローラ駆動出力部に結合されたゲートを有するｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。他の実施形態では、スイッチは、ＰＷＭコントローラ駆動出力部をＭＯＳＦＥＴゲートに結合するインバータを有するｐチャネルＭＯＳＦＥＴである。
【００１１】
１つまたは複数の例示的な実施形態が、以下の詳細な説明および図面で明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の１つまたは複数の態様による、二次側の出力電流を推定するために一次側の状態推定器回路を使用するフライバック直流−直流コンバータを有する例示的なＬＥＤドライバ回路を示す概略図である。
【図２】図１のフライバックコンバータの一次巻線回路内の検出抵抗器の両端間の電圧を示すグラフである。
【図３】図１の回路内の推定器回路スイッチ制御端子でのゲート駆動信号を示すグラフである。
【図４】図１のコンバータ内の推定器キャパシタンスの両端間の電圧を示すグラフである。
【図５】図１のコンバータ内の推定器回路によって誤差増幅器に供給される推定された二次電流信号を示すグラフである。
【図６】本開示によるｐチャネルＭＯＳＦＥＴスイッチおよびインバータを使用する推定器回路を有する他のドライバ回路実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで図面を参照すると、同様の参照番号は全体を通じて同様の要素を示すために使用され、種々の特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれない。図１は、１つまたは複数のＬＥＤ光源１０８を駆動するために入力整流器１０４からの直流電力を変換するフライバック直流−直流コンバータ１０６を有する例示的なＬＥＤドライバ回路１００を示す。ドライバ１００は、単相または多相入力源１０２から交流電力を受け、交流電力は出力フィルタキャパシタＣ３を有する整流器１０４を介して直流バスに変換され、本開示の厳密な要件ではないが、ある実装では直流は回路接地部ＧＮＤを基準とする。この実施形態の直流−直流コンバータ段１０６は、変圧器Ｔ１を駆動するために整流器１０４からの直流バスを変換するフライバックコンバータであり、二次回路は、ＬＥＤ負荷１０８を駆動するために電流を直流出力電力に変換する。変圧器Ｔ１は、示された点の極性を有する一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２を含む。二次回路は、低出力ブランチ内の整流ダイオードＤ３を有する巻線Ｌ２を、ＬＥＤアレイ１０８に供給される整流された直流電力を平滑化するための出力キャパシタＣ６と共に含む。この場合の整流器Ｄ３は、電流が一次巻線Ｌ１内に（「点」の内へ）流れる場合、対応する巻線Ｌ２内の二次電流（「点」の外へ）がブロックされ、変圧器Ｔ１のコア内の磁束を増加させ、逆に、一次電流がフライバック動作のために停止すると、二次電流が巻線Ｌ２からキャパシタＣ６および負荷１０８に（かつ、巻線Ｌ２の「点」端部内に）流れるように配置される。
【００１４】
図１に見られるように、一次巻線Ｌ１を通る電流の流れは、第１のスイッチング装置Ｑ１、この場合、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（他のコンバータスイッチ形式を使用することもできるが）によって制御される。Ｑ１は、直列接続された検出抵抗器ＲSと共に、一次巻線Ｌ１および回路接地部ＧＮＤ間に直列に接続される。一次電流がこの直列回路を通って流れるとき、ＲSを通る電流は、検出抵抗器ＲSの両端間に対応する電圧ＶS（回路接地部ＧＮＤを基準として）を形成する。この検出された電圧ＶSは、一次電流のサイクル間の制御のため、および、以下に詳細に記載するように状態推定器回路１１０のキャパシタンスＣ１を充電するための両方に使用される。この例の第１のスイッチング装置Ｑ１は、一次巻線Ｌ１に結合されたドレインＤ、検出抵抗器ＲSに結合されたソースＳ、および、ゲート制御入力端子Ｇを含む。Ｑ１のスイッチング動作は、第１モードでは、スイッチＱ１がドレインおよびソースに選択的に電気的に結合し、一次巻線Ｌ１に電流が流れるようにし、第２モード（高いソース／ドレインインピーダンス、またはＱ１の「オフ」状態）では、そうしなければ一次電流が流れるのを防止するように、ＰＷＭコントローラＵ１からゲートＧに印加される制御信号を介して行われる。
【００１５】
ドライバ１００は、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路１２０および推定器回路１１０も含み、回路１１０および１２０は、特定の実施形態では特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１５０内に組み込まれる。他の実装では、推定器回路１１０は、ゲート駆動信号１１２を受ける端子、検出電圧入力１１４（ＶS）を受ける端子、接地端子接続端子（ＧＮＤ）、および、帰還推定信号１１６を供給するための出力端子を有する、別個のＡＳＩＣであってもよい。
【００１６】
ＰＷＭ回路１２０は、ＰＷＭ制御入力部ＩＮＶ、および、検出電圧ＶSを受けるように検出抵抗器ＲSの上部（第１の）端子に結合された比較器入力部ＣＳを有する、ＰＷＭコントローラＵ１を含む。コントローラＵ１は、ＰＷＭ制御入力ＩＮＶに少なくとも部分的にしたがって、抵抗器Ｒ８を介してＱ１のゲートにパルス幅変調された制御信号を供給する駆動出力部ＧＤも含み、ゲート駆動信号１１２は推定器回路１１０にも結合される。特定の実施形態では、ＰＷＭコントローラＵ１は、ＰＷＭドライバ出力ＧＤのためのトーテムポール出力段を提供する、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ  ａｎｄ  ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから利用可能なＬ６５６２集積回路のような遷移モード力率改善（ＰＦＣ）コントローラである。装置Ｕ１は、図示の実施形態では厳密に、誤差増幅器ＥＡの出力部を反転するために使用される反転入力部ＩＮＶおよび出力部ＣＯＭＰを有するオンボード誤差増幅器（図示せず）を含む。補償ネットワーク（図示せず）を、ＥＡの反転入力部およびその出力端子間に挿入することができる。前述のように、ＰＷＭコントローラＵ１、誤差増幅器ＥＡおよび状態推定器１１０の機能は、ＡＳＩＣ１５０として実装されてもよい。可能なＡＳＩＣの実施形態は、図１の例のＩＮＶ入力部の使用によって提供される反転を必要としない可能性があり、代わりに、反転をＡＳＩＣ遷移モードロジックに組み込むことができる。通常、正弦波反転入力を内部パルス幅変調（ＰＷＭ）比較器（図示せず）に供給するために、乗算入力部ＭＵＬＴが装置Ｕ１内の乗算器に設けられ、非反転ＰＷＭ比較器入力が入力部ＣＳから得られる。しかしながら、図示した実施形態では、乗算器入力部ＭＵＬＴは、回路１００内の可変電圧に、または、図１ではＶXとして示す一定の基準電圧に接続される。例えば、ＬＥＤアレイの調光を必要とする用途では、可変電圧を使用することができる。
【００１７】
装置Ｕ１は、ゼロ電流検出入力部ＺＣＤにしたがって選択的に有効化および無効化されるＰＷＭ比較器出力に基づいてゲート駆動出力ＧＤを供給するＰＷＭドライバ回路を含む。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１内を流れる電流は、抵抗器ＲSを介して検出され、結果として生じる電圧は、ＣＳピンに印加され、ＭＯＳＦＥＴのターンオフを決定するために、乗算器によって発生される内部の正弦波状の基準と比較される。実際には、ゲート駆動出力ＧＤは、遷移モード動作のためのＺＣＤ入力信号状態にしたがって選択的に無効化され、立下りエッジがＭＯＳＦＥＴのターンオンをトリガする。これは、一次巻線Ｌ１を通る電流がゼロの場合、スイッチＱ１がターンオンするように、任意のゼロ電流検出回路１３０への接続を有利に可能にする。接地ピンＧＮＤは、Ｕ１の信号部およびゲートドライバ回路網の両方のための電流復路を提供する。
【００１８】
ＰＷＭ回路１２０は、さらに、反転および非反転入力部ならびに出力部を有する誤差増幅器ＥＡを含む。非反転（＋）入力部が非ゼロ基準電圧に接続される他の実施形態が可能であるが、図示した例では、非反転（＋）入力部は回路接地部ＧＮＤに接続される。誤差増幅器ＥＡは、回路１００内で調光器制御回路（図示せず）のような設定値ソース電圧ＶSPに接続するための端子１５０ａに結合された反転誤差入力部（−）を有し、または反転誤差入力部（−）を一定の設定値基準に結合してもよい。増幅器ＥＡは、ＰＷＭ制御入力部ＩＮＶに信号を供給するように結合された出力部も含む。この実施形態では、調光動作を、誤差増幅器ＥＡへの設定値入力ＶSPをいずれかに調整することによって実施することができ、この場合、帰還制御は維持される。代わりに、調光を、ＭＵＬＴ入力電圧ＶXを調節することによって行ってもよく、この後者の手法の誤差増幅器ＥＡは、制御ループを効果的に開くために、その最も低いレベルに飽和する。
【００１９】
状態推定器回路１１０が設けられ、状態推定器回路１１０は、変圧器Ｔ１の二次巻線Ｌ２から電気的に絶縁され、検出電圧入力１１４（ＶS）と共に駆動出力部ＧＤからのゲート駆動信号１１２を受ける。推定器１１０は、Ｌ２を通って流れる推定される二次電流を表す帰還信号出力１１６を提供する。検出電圧ＶSは、信号１１４として、充電抵抗Ｒ１を介してキャパシタンスＣ１の第１の端子に供給される。Ｃ１の第２の端子は、第２の抵抗Ｒ２を介して誤差増幅器ＥＡの反転誤差入力部（−）に結合される。第２のスイッチング装置Ｑ２は、Ｃ１の第２の端子および回路接地部ＧＮＤ間に結合される。図１に示す一実施形態では、第２のスイッチング装置Ｑ２は、キャパシタンスＣ１の第２の端子に結合されたソースＳ、回路接地部ＧＮＤに結合されたドレインＤ、ならびに、ゲートＧおよびドレインＤ間に結合された抵抗器Ｒ３と共にキャパシタＣ２を介してパルス幅変調コントローラＵ１の駆動出力部ＧＤと容量性結合されたゲートＧを有する、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。以下、図６は、第２のスイッチＱ２がゲートＧを駆動するインバータＵ２を有するｐチャネルＭＯＳＦＥＴである、代わりの実施形態を示す。
【００２０】
図２〜５も参照すると、動作中、第２のスイッチＱ２は、駆動出力ＧＤにしたがって、Ｑ１が一次巻線Ｌ１に電流を流す場合、キャパシタンスＣ１を検出電圧ＶSに基づいて充電できるようにキャパシタンスＣ１の第２の端子を回路接地部ＧＮＤに選択的に結合するように動作する。図２は、ゲート駆動出力ＧＤの例示的なサイクルの間の電圧ＶSを示すグラフ２００を示し、出力は、変調サイクル周期ＴPWMの第１の部分の間、オンに切替えられ、周期の残りの間、オフに切替えられる。図２の検出電圧（ＶS）波形２０２に見られるように、アクティブ時、Ｑ１は導通または「オン」であり、一次巻線電流が流れ始めることができる。スイッチＱ１がシャット「オフ」すると（図２の時間ｔ１）、一次電流は、次にターンオンする（図中の時間ｔ２）まで停止する。図３のグラフ２１０に示すように、駆動出力信号１１２はＱ２の第２のトランジスタのゲートに容量性結合されているため、駆動出力がアクティブ（Ｑ１が「オン」の間）である場合、Ｑ２のゲート−ドレイン電圧ＶGD２１２は正の値（例えば、図示のように比較的長いデューティサイクルの一例では＋１２ボルト）であり、したがって、第２のスイッチＱ２を導通させ、これによって、キャパシタＣ１の第２の端子を接地させる。図３のグラフ２２０は、期間０＜ｔ＜ｔ１に渡る検出電圧ＶSの平均値である推定器キャパシタンスＣ１の両端間の電圧ＶC1２２２を示す。
【００２１】
駆動出力が第２の状態に遷移する（例えばＱ１が時間ｔ１でターン「オフ」する）と、Ｑ２のゲート−ドレイン電圧２１２はわずかに負になる（例えば、ある実装では約−３ボルト）。この第２のモードでは、Ｑ２は「オフ」（高いソース−ドレインインピーダンス）であり、Ｑ２はＣ１の第２の端子を接地部ＧＮＤから効果的に切断する。Ｃ１は図１に示す極性方向に充電されるため、キャパシタ電圧は抵抗器Ｒ２の両端間に現れ（反転され）、Ｑ１が一次巻線Ｌ１に電流が流れるのを防ぐ間、誤差増幅器ＥＡの誤差入力部（−）に信号として印加される。抵抗器Ｒ２の両端間の電圧を、図５のグラフ２３０に波形２３２（ＶR2）として示し、波形２３２は時間ｔ１および時間ｔ２間で負である。特定の実施形態では、キャパシタＣ１および充電抵抗器Ｒ１の値は、対応するＲＣ時定数がＰＷＭ周期ＴPWMに対するキャパシタンスＣ１のかなり急速な充電を可能にするように設定される。
【００２２】
図１および５に見られるように、波形２３２は、誤差増幅器反転（−）入力部への帰還信号を提供し、帰還信号は、誤差増幅器出力部が、二次側の出力電流を調整するためにＰＷＭ回路の閉ループ動作のための対応する誤差信号を供給するように、設定値入力ＶSPと加算される。この点で、推定器回路１１０から誤差増幅器ＥＡに供給される帰還信号１１６は、二次巻線Ｌ２に流れるフライバック電流に比例する。したがって推定器回路１１０が二次側から電気的に絶縁されていながら（例えば、直接検出ではない、検出変圧器なし、光カプラなし等）、信号１１６は典型的な推定である。さらに、二次回路自体に直接検出抵抗は必要なく、これによって、二次電流推定は、ドライバ回路１００の出力効率に悪影響を与えることなく、閉ループ出力調整を可能にする。
【００２３】
さらに、図１に示すように、特定の実施形態での回路１００は、遷移モードＰＷＭコントローラＵ１に結合されたゼロ交差検出回路１３０を含むこともできる。ゼロ交差検出回路１３０は検出巻線Ｌ３およびＬ４を含み、検出巻線Ｌ３およびＬ４は、変圧器Ｔ１のコアに巻回され、したがって、一次巻線Ｌ１と磁気的に結合され、回路はさらに、Ｌ３およびＬ４をキャパシタＣ４に接続する中心ノードを含む。Ｃ４の下側端子は、ダイオードＤ１を介してＶＣＣに結合され、ダイオードＤ２を介して接地部に結合され、バイパスキャパシタＣ５がＶＣＣから接地部ＧＮＤに接続される。ゼロ交差回路１３０は、検出巻線Ｌ３およびＬ４を使用して一次巻線Ｌ１のゼロ交差状態を検出し、一次巻線Ｌ１の検出されたゼロ交差状態を示す信号を、抵抗器Ｒ６を介してＰＷＭコントローラＵ１のゼロ交差検出入力部ＺＣＤに選択的に供給する。
【００２４】
図６は、本開示によるｐチャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＱ２およびインバータを使用する推定器回路１１０を有する他のドライバ回路の実施形態を示す概略図である。この実施形態では、第２のスイッチング装置Ｑ２は、ゲートＧ、キャパシタンスＣ１の第２の端子に結合されたドレインＤ、および、接地部ＧＮＤに結合されたソースＳを有し、推定器回路１１０は、ＰＷＭコントローラＵ１から駆動出力ＧＤを受けるように結合された入力部、および、第２のスイッチング装置Ｑ２のゲートＧに結合された出力部を有するインバータＵ２を含む。その他の点では、本実施形態は、図１〜５に関連して上述したような推定機能を提供する。
【００２５】
図１および３の例に示すように、パルス幅変調回路１２０および推定器回路１１０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１５０として実装されてもよい。ＡＳＩＣ１５０は、図示のドライバ１００で、または、パルス幅変調電力コンバータ回路１００を動作させる他の用途で使用されてもよい。ＡＳＩＣ１５０は、設定値端子１５０ａ、乗算器入力端子１５０ｂ、ＺＣＤ信号入力端子１５０Ｃ、電源（ＶＣＣ）端子１５０ｄ、ならびに、駆動出力端子１５０ｅ、比較器入力端子１５０ｆ、および、回路接地端子１５０ｇを含む、外部からアクセス可能な電気的端子を含む。装置１５０はＰＷＭコントローラＵ１を含み、ＰＷＭコントローラＵ１は、ＰＷＭ制御入力部ＩＮＶ、比較器入力端子１５０ｆに結合された比較器入力部ＣＳ、および、ＰＷＭ制御入力部ＩＮＶに少なくとも部分的にしたがってパルス幅変調制御信号を駆動出力端子１５０ｅに供給する駆動出力部ＧＤを有する。加えて、ＡＳＩＣ１５０は誤差増幅器ＥＡを有し、誤差増幅器ＥＡは、設定値入力端子１５０ａに結合された誤差入力部（−）、および、パルス幅変調コントローラＵ１のＰＷＭ制御入力部ＩＮＶに信号を供給するように結合された出力部を含む。ＡＳＩＣ１５０は、キャパシタンスＣ１およびスイッチＱ２を有する推定器回路１１０も含み、キャパシタンスＣ１は、比較器入力部ＣＳに結合された第１の端子、および、誤差入力部（−）に結合された第２の端子を有する。スイッチＱ２は、第２のキャパシタ端子および接地部間に接続され、上述したように、駆動出力部ＧＤにしたがって、Ｑ２がオフのとき、キャパシタＣ１を第１のモード（Ｃ１が接地された状態）で選択的に充電させ、次に帰還推定信号１１６を誤差増幅器ＥＡに供給するように動作する。
【００２６】
上記の例は、本開示の種々の態様のいくつかの可能な実施形態の単なる例示であり、同等の変更および／または修正が、本明細書および添付図面を読み、理解する当業者に想起されるであろう。特に、上述した構成要素（組立品、装置、システム、回路等）によって実行される種々の機能に関して、このような構成要素を説明するために使用した用語（「手段」への言及を含む）は、特に明記しない限り、本開示の例示された実装での機能を実行する開示された構成と構造的に等しくなくても、説明された構成要素の指定された機能を実行する（すなわち機能的に同等な）ハードウェア、プロセッサに実行されるソフトウェア、またはそれらの組み合わせのような、任意の構成要素に対応することが意図される。本開示の特定の特徴を、いくつかの実装の１つのみに関して図示および／または説明してきたが、このような特徴は、任意の所定のまたは特定の用途に望まれるまたは有利であるような他の実装の１つまたは複数の他の特徴と組み合わされてもよい。さらに、単数形の構成要素または項目への言及は、特に明記しない限り、２つ以上のこのような構成要素または項目を包含することが意図される。また、用語「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「伴う」またはそれらの変形が詳細な説明および／または特許請求の範囲で使用される範囲において、このような用語は、用語「備える」と同様に包含的であることが意図される。本発明を好適実施形態に関して説明してきた。明らかに、修正および変更が、前述の詳細な説明を読み、理解すれば想起されるであろう。本発明は、すべてのこのような修正および変更を含むものとして解釈されることが意図される。
【符号の説明】
【００２７】
１００  ＬＥＤドライバ回路
１０２  入力源
１０４  入力整流器
１０６  直流−直流コンバータ段
１０８  ＬＥＤアレイ
１１０  状態推定器回路
１１２  ゲート駆動信号
１１４  検出電圧入力
１１６  帰還推定信号
１２０  パルス幅変調回路
１５０  特定用途向け集積回路
１５０ａ  設定値端子
１５０ｂ  乗算器入力端子
１５０ｃ  ＺＣＤ信号入力端子
１５０ｄ  電源（ＶＣＣ）端子
１５０ｅ  駆動出力端子
１５０ｆ  比較器入力端子
１５０ｇ  回路接地端子
Ｃ１  キャパシタ
Ｃ２  キャパシタ
Ｃ３  出力フィルタキャパシタ
Ｃ４  キャパシタ
Ｃ５  バイパスキャパシタ
Ｃ６  出力キャパシタ
ＣＯＭＰ  出力部
ＣＳ  比較器入力部
Ｄ  ドレイン
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  ダイオード
Ｄ３  整流ダイオード
ＥＡ  誤差増幅器
Ｇ  ゲート
ＧＤ  駆動出力部
ＩＮＶ  ＰＷＭ制御入力部
Ｌ１  一次巻線
Ｌ２  二次巻線
Ｌ３  検出巻線
Ｌ４  検出巻線
ＭＵＬＴ  乗算入力部
Ｑ１  第１のスイッチング装置
Ｑ２  第２のスイッチング装置
Ｒ１  充電抵抗器
Ｒ２  抵抗器
Ｒ３  抵抗器
Ｒ６  抵抗器
Ｒ８  抵抗器
ＲS  検出抵抗器
Ｓ  ソース
Ｔ１  変圧器
Ｕ１  ＰＷＭコントローラ
Ｕ２  インバータ
ＶC1  電圧
ＶSP  設定値ソース電圧
ＶS  検出電圧
Ｖｘ  基準電圧
ＺＣＤ  ゼロ交差検出入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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