全文摘要
本实用新型提供了一种电子器件，所述电子器件包括第一电路，所述第一电路具有第一接地，所述第一接地接收第一控制信号和第二控制信号。第三控制信号由第二电路产生。所述第二电路使用第二接地，并且所述第一接地相对于所述第二接地浮动。所述第一电路使用所述第一控制信号的值与所述第二控制信号的值之间的差值来确定对应于第三控制信号的值的值，所述第三控制信号的值是相对于所述第二接地的值。所述第一电路根据对应于所述第三控制信号的值的值来控制所述第一电路的输出信号的值。
主设计要求
1.一种电子器件，其特征在于，包括：第一电路，所述第一电路具有第一接地，所述第一电路包括：开关模式电源控制器，所述开关模式电源控制器具有电流感测输入、调光电压输入和栅极控制输出，所述开关模式电源控制器根据所述电流感测输入的值和所述调光电压输入的值来控制所述栅极控制输出，以及差分放大器，所述差分放大器具有第一差分输入和第二差分输入以及放大器输出，所述差分放大器在所述第一差分输入上接收第一控制信号，在所述第二差分输入上接收第二控制信号，并且根据所述第一差分输入与所述第二差分输入之间的差值产生所述放大器输出，其中所述放大器输出耦合到所述调光电压输入，其中所述第一控制信号是使用耦合在所述第一接地与第二接地之间的分压器产生的，其中所述第二控制信号是使用耦合在所述第一接地与第三控制信号之间的分压器产生的，其中所述第三控制信号由第二电路产生，所述第二电路具有所述第二接地，并且其中所述第一接地相对于所述第二接地浮动。
设计方案
1.一种电子器件，其特征在于，包括：
第一电路，所述第一电路具有第一接地，所述第一电路包括：
开关模式电源控制器，所述开关模式电源控制器具有电流感测输入、调光电压输入和栅极控制输出，所述开关模式电源控制器根据所述电流感测输入的值和所述调光电压输入的值来控制所述栅极控制输出，以及
差分放大器，所述差分放大器具有第一差分输入和第二差分输入以及放大器输出，所述差分放大器在所述第一差分输入上接收第一控制信号，在所述第二差分输入上接收第二控制信号，并且根据所述第一差分输入与所述第二差分输入之间的差值产生所述放大器输出，
其中所述放大器输出耦合到所述调光电压输入，
其中所述第一控制信号是使用耦合在所述第一接地与第二接地之间的分压器产生的，
其中所述第二控制信号是使用耦合在所述第一接地与第三控制信号之间的分压器产生的，
其中所述第三控制信号由第二电路产生，所述第二电路具有所述第二接地，并且
其中所述第一接地相对于所述第二接地浮动。
2.根据权利要求1所述的电子器件，其中，所述调光电压输入相对于所述第一接地的值对应于所述第三控制信号相对于所述第二接地的值。
3.根据权利要求1所述的电子器件，其中，所述第一电路还包括：
采样保持电路，所述采样保持电路耦合在所述放大器输出与所述调光电压输入之间，
其中当检测信号具有第一值时，所述采样保持电路将所述放大器输出的值提供到所述调光电压输入，并且当所述检测信号具有第二值时，将所述放大器输出的先前采样的值提供到所述调光电压输入。
4.根据权利要求3所述的电子器件，其中，根据所述开关模式电源控制器的消隐间隙确定所述检测信号的值。
5.根据权利要求4所述的电子器件，其中，所述开关模式电源控制器电路能够以不连续导电模式操作。
6.根据权利要求4所述的电子器件，其中，所述消隐间隙用于防止所述电流感测输入上的振荡引起栅极控制信号的生效，并且所述检测信号在所述消隐间隙期间具有所述第二值。
7.根据权利要求1所述的电子器件，其中，所述电子器件还包括开关器件，所述开关器件具有耦合到所述栅极控制输出的控制端子、耦合到所述第一接地的第一导电端子以及耦合到使用所述第二接地提供的输入电压的第二导电端子。
8.根据权利要求7所述的电子器件，其中，所述电子器件还包括电流感测电阻器，所述电流感测电阻器具有耦合到所述开关器件的所述第一导电端子的第一端子和耦合到能量存储电感器和所述电流感测输入的第二端子。
9.根据权利要求8所述的电子器件，其中，所述电子器件还包括二极管，所述二极管耦合在所述第一接地与所述第二接地之间。
10.根据权利要求1所述的电子器件，其中，所述第一电路是调光直流-直流转换器控制电路。
设计说明书
相关申请的交叉引用
本实用新型要求于2018年2月9日提交的美国申请15\/892,609的优先权，该申请以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及电子器件，具体涉及具有浮动接地的用于信号传送的电路，更具体地涉及将控制信号传送到具有浮动接地的直流(DC)-DC转换器。
背景技术
电路可以具有多个独立的接地，即，可相对于彼此变化的接地电位。接地用作在电路的相应部分中流动的电流(包括功率电流和信号电流)的返回路径，并且还可以用作在电路的相应部分中的参考电压。
在这样的电路中，第一接地可以相对于第二接地浮动，即，第一接地与第二接地之间的电压差值可以随时间而变化。电路可能需要将来自电路的使用第一接地的一部分的信息传送到电路的使用第二接地的一部分。即，当第一接地相对于第二接地浮动时，使用第一接地的第一电路可能需要确定由使用第二接地的第二电路生成的控制信号相对于第二接地的值。
实用新型内容
本公开涉及在具有单独接地的电路之间传送模拟信号，其中接地相对于彼此浮动。
实施方案包括电子器件，该电子器件包括具有第一接地的第一电路和具有第二接地的第二电路，其中第一接地相对于第二接地浮动。第一电路包括开关模式电源控制器和差分放大器。开关模式电源控制器具有电流检测输入、调光电压输入和栅极控制输出，并且根据电流检测输入的值和调光电压输入的值来控制栅极控制输出。差分放大器具有第一差分输入和第二差分输入以及放大器输出，在第一差分输入上接收第一控制信号，在第二差分输入上接收第二控制信号并根据第一差分输入与第二差分输入之间的差值产生放大器输出。放大器输出耦合到调光电压输入。使用耦合在第一接地与第二接地之间的分压器产生第一控制信号。使用耦合在第一接地与第三控制信号之间的分压器产生第二控制信号。第三控制信号由第二电路产生。
在一个实施方案中，相对于第一接地的调光电压输入的值对应于相对于第二接地的第三控制信号的值。
在一个实施方案中，第一电路还包括采样保持电路，该采样保持电路耦合在放大器输出与调光电压输入之间。当检测信号具有第一值时，采样保持电路将放大器输出的值提供到调光电压输入，并且当检测信号具有第二值时，将放大器输出的先前采样的值提供到调光电压输入。
在一个实施方案中，根据开关模式电源控制器的消隐间隙确定检测信号的值。
在一个实施方案中，开关模式电源控制器电路能够以不连续导电模式操作。
在一个实施方案中，消隐间隙用于防止电流感测输入上的振荡引起栅极控制信号的生效，并且检测信号在消隐间隙期间具有第二值。
在一个实施方案中，该电子器件还包括开关器件，该开关器件具有耦合到栅极控制输出的控制端子、耦合到第一接地的第一导电端子以及耦合到使用第二接地提供的输入电压的第二导电端子。
在一个实施方案中，该电子器件还包括电流感测电阻器，该电流感测电阻器具有耦合到开关器件的第一导电端子的第一端子和耦合到能量存储电感器和电流感测输入的第二端子。
在一个实施方案中，该电子器件还包括二极管，该二极管耦合在第一接地与第二接地之间。
在一个实施方案中，第一电路是调光直流-直流转换器控制电路。
附图说明
在附图中，所有独立视图连同以下具体实施方案中类似的附图标号表示相同或功能相似的元件，并且这些附图标号结合到说明书中并形成说明书的一部分，用于进一步说明包括受权利要求书保护的实用新型的概念的实施方案并且解释那些实施方案的各种原理和优点。
图1示出了根据一个实施方案的提供输出电压的电路。
图2示出了根据另一个实施方案的提供输出电压的电路。
图3示出了根据另一个实施方案的提供输出电压的电路。
图4示出了根据一个实施方案的调光DC-DC转换器控制电路。
图5A示出了根据一个实施方案的以连续导电模式(CCM)操作的电路的波形。
图5B示出了在图5A所示的第一模式的时间期间的根据一个实施方案的电路中的电流流动。
图5C示出了在图5A所示的第二模式的时间期间的根据一个实施方案的电路中的电流流动。
图6示出了根据一个实施方案的以CCM操作的电路的波形。
图7A示出了根据一个实施方案的以不连续导电模式(DCM)操作的电路的波形。
图7B示出了在图7A所示的第一模式的时间期间的根据一个实施方案的电路中的电流流动。
图7C示出了在图7A所示的第二模式的时间期间的根据一个实施方案的电路中的电流流动。
图7D示出了在图7A所示的第三模式的时间期间的根据一个实施方案的电路中的电流流动。
图8示出了根据一个实施方案的以不连续导电模式(DCM)操作的电路的波形。
图9示出了根据另一个实施方案的调光DC-DC转换器控制电路。
图10示出了根据一个实施方案的传送控制信号的方法。
具体实施方式
实施方案涉及在具有第一接地的第一电路与具有第二接地的第二电路之间传送信号，其中第二接地相对于第一接地浮动。在实施方案中，信号是模拟信号。在一个实施方案中，在不使用流电隔离(诸如可以通过光隔离器、变压器或电容器在相关领域的电路中提供)的情况下传送信号。在一个实施方案中，第一电路和第二电路都是第三电路的一部分。
在以下具体实施方案中，举例说明和描述了某些例示性实施方案。本领域的技术人员将认识到，这些实施方案可以各种不同的方式进行修改，而不脱离本公开的范围。因此，附图和说明书在本质上应被认为是示例性的，而不是限制性的。类似的附图标号在说明书中表示类似的元件。
在一个实施方案中，电子器件包括具有第一接地的第一电路。第一电路接收第一控制信号、接收第二控制信号、使用第一控制信号的值与第二控制信号的值之间的差值来确定对应于第三控制信号的值的值并根据对应于第三控制信号的值的值来控制第一电路的输出信号的值。第三控制信号由具有第二接地的第二电路产生。第三控制信号的值是相对于第二接地的值。第一接地相对于第二接地浮动。
实施方案降低包括使用第一接地的第一电路和使用第二接地的第二电路的电子器件的成本，当在不使用流电隔离的情况下将信号从第二电路传送到第一电路时，第一接地相对于第二接地浮动。信号可以是模拟信号。该信号可以对应于由包括在第二电路中的微控制器单元(MCU)生成的调光控制信号。
第一电路可以使用该信号来控制开关模式电源的输出。开关模式电源可以使用从AC电源得到的并具有100伏至400伏的峰值幅度的整流电压产生输出。
图1示出了根据一个实施方案的电路100。电路100包括整流器电路104、DC电源电路(DCPS)106、调光电路110(即，产生具有根据控制信号变化的值的电流或电压的电路)和微控制器单元电路(MCU)114。MCU 114可以包括处理器、微控制器、计算机等中的一个或多个，并且可以执行存储在非暂态计算机可读存储介质中的编程指令。
电路100从AC电源(ACPS)102接收交流(AC)电压VAC<\/sub>。整流器电路104从AC电压VAC<\/sub>产生DC输出。DC输出可以是脉冲DC输出，诸如整流正弦波。在一个实施方案中，ACPS102的均方根(RMS)电压可介于80伏与280伏之间。
DCPS106接收整流器电路104的输出。DCPS106使用整流器电路104的输出来生成用于调光电路110的第一DC供电电压V1和用于MCU 114的第二DC供电电压V2。
电路100向负载108提供输出电压Vout<\/sub>，输出电压Vout<\/sub>的值由调光电路110根据由MCU114生成的调光信号DIM来控制。MCU 114可以通过执行存储在非暂态计算机可读存储介质中的计算机编程指令来生成调光信号DIM。
在一个实施方案中，调光电路110使用第一接地GND1，并且MCU 114使用第二接地GND2，并且第一接地GND1相对于第二接地GND2浮动。因此，调光信号DIM在具有第二接地GND2的MCU 114与具有相对于第二接地GND2浮动的第一接地GND1的调光电路110之间进行传送。
在一个实施方案中，调光信号DIM是模拟信号并在不使用流电隔离(诸如可以通过光隔离器、变压器或电容器在相关领域的电路中提供)的情况下从MCU 114传送到调光电路110。
图2示出了根据一个实施方案的电路200。电路200包括整流器电路204、调光DCPS216、低压降稳压器(LDO)电路212和MCU 214。电路200提供图1的电路100的功能，其中调光DCPS 216和LDO电路212一起提供DCPS106和调光电路110的功能。
电路200从AC电源(ACPS)102接收交流(AC)电压VAC<\/sub>。整流器电路204从AC电压VAC<\/sub>产生DC电压VHI<\/sub>，其中高端接地GND是DC电压VHI<\/sub>的返回路径并且由此生成一些信号。在一个实施方案中，DC电压VHI<\/sub>是具有100伏至400伏的峰值幅度的脉冲DC电压。
调光DCPS 216产生具有根据调光DCPS 216从MCU 214接收的调光信号DIM变化的值的输出电压V out<\/sub>。调光DCPS 216使用浮动接地FGnd操作，浮动接地FGnd相对于高端接地GND浮动。浮动接地FGnd可以是低端接地。
在一个实施方案中，调光信号DIM是模拟信号并在不使用流电隔离(诸如可以通过光隔离器、变压器或电容器在相关领域的电路中提供)的情况下从MCU 214传送到调光电路DCPS 216。
由于调光信号DIM具有相对于高端接地GND生成的值并且调光DCPS 216使用浮动接地FGND操作，因此调光DCPS 216包括能够确定调光信号DIM相对于高端接地GND的值的电路。在一个实施方案中，调光DCPS 216不具有与高端接地GND的直接连接。
图3示出了根据一个实施方案的电路300。电路300包括整流器电路304、调光DCPS316、LDO电路312和MCU 214。电路200提供图1的电路100的功能，其中调光DCPS 216和LDO212一起提供DCPS106和调光电路110的功能。
整流器电路304包括桥式整流器322，该桥式整流器具有分别连接到第一AC输入相VAC1和第二AC输入相VAC2的第一输入和第二输入。桥式整流器322的负输出端子连接到高端接地GND。桥式整流器322的正输出端子产生整流电压VRECT<\/sub>。
整流器电路304还包括第一二极管324、第一电感器326和第一电容器328。第一二极管324具有连接到整流电压VRECT<\/sub>的阳极。第一电感器326具有连接到第一二极管324的阴极的第一端子和连接到第一电容器328的第一端子的第二端子。第一电容器328的第二端子连接到高端接地GND。第一二极管324用于防止来自第一电感器326的电流干扰调光DCPS316使用整流电压VRECT<\/sub>执行的零电流检测(ZCD)功能。
第一电感器326和第一电容器328用作高频滤波器，以防止电磁干扰(EMI)从电路300传播到提供AC输入相VAC1和AC输入相VAC2的AC电源中。
整流器电路304在第一电感器326的第二端子处产生高电压VHI<\/sub>。高电压VHI<\/sub>可以是具有对应于AC输入相VAC1和AC输入相VAC2的峰值电压的峰值电压的整流正弦波。
调光DCPS 316包括调光DC-DC转换器控制电路(以下称为DCC)340、
第二电感器342、电流感测(CS)电阻器344、第二二极管346、开关器件348、第二电容器350和第四电容器336。DCPS 316还包括第一电阻器352、第二电阻器354、第三电阻器356和第四电阻器358。在一个实施方案中，开关器件348是n沟道功率金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET)，但是实施方案不限于此，并且可以使用任何合适的开关器件作为开关器件348。
DCC 340在高电压输入HV处接收整流电压V RECT<\/sub>，并且使用整流电压VRECT<\/sub>生成内部供电电压VCC。VCC引脚耦合到第二电容器350的第一端子，该第二电容器为内部供电电压VCC提供能量存储。第二电容器350的第二端子连接到浮动接地FGnd，该浮动接地FGnd用作DCC340的内部电路和调光DCPS 316的一些其他电路的接地。
DCC 340接收第一调光信号DIM_G和第二调光信号DIM_S并接收电流感测信号ISEN。DCC 340根据第一调光信号DIM_G和第二调光信号DIM_S以及电流感测信号ISEN来控制栅极信号GATE以根据第一调光信号DIM_G和第二调光信号DIM_S生成具有相对于高端接地GND测量的电压值的输出电压V out<\/sub>。在一个实施方案中，DCC 340不具有与高端接地GND的直接连接。
在图3的实施方案中，DCPS 316是降压转换器，并且DCC 340控制栅极信号GATE以交替地接通和关断开关器件348。当开关器件348接通时，DCPS316将来自高电压V HI<\/sub>的电流提供到第二电感器342、LDO电路312和负载308。当开关器件348关断时，DCPS 316使用存储在第二电感器342中的能量通过包括第二二极管346的路径向负载308和LDO电路312提供电流，以使第二电感器342放电。
在CS电阻器344两端的电压差值与流过第二电感器342的电流成比例，并且将电流感测信号ISEN提供到DCC 340。
在图3所示的实施方案中，负载308包括一个或多个发光二极管(LED)。第四电容器336用于减小通过负载308的纹波电流。
当DCC 340在第二电感器342完成放电之前使开关器件348重新接通时，DCPS 316以连续导电模式(CCM)操作。当DCC 340在第二电感器342完成放电之后使开关器件348重新接通时，DCPS 316以不连续导电模式(DCM)工作。
在一个实施方案中，DCC 340结合到集成电路封装件中。在一个实施方案中，包括DCC 340的集成电路封装件不具有与高端接地GND的连接。由于DCC 340仅具有单个接地(浮动接地FGnd)，因此与DCC 340具有与高端接地GND和浮动接地FGnd两者的连接的情况相比，可以以降低的价格生产集成电路封装件。
例如，具有与两个接地的连接的封装件可能需要具有分开的引线框架，因为两个接地之间可能存在较大的电压差值，分开的引线框架将增加该封装件的成本。另外，具有与两个接地的连接的封装件可能需要将使用每个接地的相应电路结合到单独的硅管芯中，这也将增加成本。
LDO电路312包括LDO稳压器器件332和第三电容器334。LDO电路312接收输出电压Vout<\/sub>并产生MCU供电电压VMCU<\/sub>。在实施方案中，MCU供电电压VMCU<\/sub>的电压是相对于高端接地GND测量的3.3伏或5伏。在一个实施方案中，输出电压Vout<\/sub>的最小值比MCU供电电压VMCU<\/sub>大至少LDO稳压器器件332的压降电压。
MCU 314生成具有可变电压的调光信号DIM。调光控制信号DIM的电压可以对应于来自用户或传感器的控制输入或对应于可以随时间而变化的编程生成的值。调光控制信号DIM的值是相对于高端接地GND的。在一个实施方案中，调光信号DIM是模拟信号。
第一电阻器352和第二电阻器354被配置为第一分压器，该第一分压器根据高端接地GND相对于浮动接地FGnd的值来提供第一调光信号DIM_G作为输出。第一调光信号DIM_G相对于浮动接地FGnd的值VDIM_G<\/sub>等于：
其中R352<\/sub>是第一电阻器352的电阻值，R354<\/sub>是第二电阻器354的电阻值，VGND<\/sub>是高端接地GND的电压值，并且VFGnd<\/sub>是浮动接地FGnd的电压值，并且VGND<\/sub>和VFGnd<\/sub>是相对于相同电位测量的。
第二电阻器356和第三电阻器358被配置为第二分压器，该第二分压器根据调光控制信号DIM相对于浮动接地FGnd的值来提供第二调光信号DIM_S作为输出。第二调光信号DIM_S相对于浮动接地FGnd的值VDIM_S<\/sub>等于：
其中R356<\/sub>是第三电阻器356的电阻值，R358<\/sub>是第四电阻器358的电阻值，VDIM<\/sub>是调光控制信号DIM的电压值，并且VDIM<\/sub>和VFGnd<\/sub>是相对于相同电位测量的。
在其中第一电阻器352和第二电阻器354的电阻的比率与第三电阻器356和第四电阻器358的电阻的比率相同的实施方案中，设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920187343.1
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:US
国家/省市:US(美国)
授权编号:CN209593284U
授权时间:20191105
主分类号:H02M 3/155
专利分类号:H02M3/155;H05B37/02
范畴分类:37C;
申请人:半导体元件工业有限责任公司
第一申请人:半导体元件工业有限责任公司
申请人地址:美国亚利桑那州
发明人:梁承旭;林原奭
第一发明人:梁承旭
当前权利人:半导体元件工业有限责任公司
代理人:王琳;姚开丽
代理机构:11270
代理机构编号:北京派特恩知识产权代理有限公司
优先权:US15/892,609
关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计