用于發(fā)光二極管(led)驅(qū)動器的通用輸入和寬輸出功能的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器，并且更具體地涉及LED驅(qū)動器的內(nèi)部和外部電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)被連接到LED驅(qū)動器。LED驅(qū)動器可以通過控制流過LED的電流的量來控制LED的照明。在一些情況下，輸入或輸出電壓中的變化導(dǎo)致流過LED的電流偏離設(shè)定的電流電平。在流過LED的電流中的這樣的非期望的變化可以引起LED中的非期望的照明變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]總體上講，本公開所描述的技術(shù)設(shè)計發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器，LED驅(qū)動器被配置用于在很寬的輸入和輸出電壓電平和頻率的范圍內(nèi)提供恒定輸出平均電流，而無需感測輸入和輸出電壓。在本公開所描述的技術(shù)中，LED驅(qū)動器基于流過耦合到LED驅(qū)動器的一個或者多個LED的電流的量對電容器充電。LED驅(qū)動器將跨電容器的電壓與閾值電壓比較以調(diào)整LED電流流過的晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間(即，晶體管保持導(dǎo)通的時間量)。以這種方式，LED驅(qū)動器通過控制流過一個或者多個LED的電流的時間來控制流過一個或者多個LED的電流的平均量。通過使用流過一個或者多個LED的電流的度量，LED驅(qū)動器被配置用于在很寬的輸入和輸出電壓范圍內(nèi)調(diào)整流過一個或者多個LED的電流，而無需感測輸入和輸出電壓電平和頻率。
[0004]為了允許LED驅(qū)動器保持通過一個或者多個LED的恒定平均電流，LED驅(qū)動器可以被配置用于在LED電流流過的晶體管的很寬的范圍內(nèi)調(diào)整晶體管導(dǎo)通持續(xù)時間。然而，在穩(wěn)態(tài)期間，對晶體管導(dǎo)通持續(xù)時間的調(diào)整可以是相對小的。本公開描述具有晶體管導(dǎo)通持續(xù)時間的粗調(diào)和細調(diào)的LED驅(qū)動器的示例。在粗調(diào)的情況下，LED驅(qū)動器可以相對快地調(diào)整晶體管導(dǎo)通持續(xù)時間以近似實現(xiàn)正確的電流值以便最小化平均輸出電流電平的偏離。在細調(diào)的情況下，LED驅(qū)動器可以在穩(wěn)態(tài)期間或在粗調(diào)后以更小的增量調(diào)整晶體管導(dǎo)通持續(xù)時間以將電流電平更準(zhǔn)確地設(shè)置到平均輸出電流電平。
[0005]在一個示例中，本公開描述包括多個電容器、細調(diào)電路和粗調(diào)電路的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器，其中細調(diào)電路被配置以確定用于對多個電容器中的一個或者多個電容器進行充電的電流源的幅度以按照第一步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量，并且粗調(diào)電路被配置以確定多個電容器中哪些電容器將被并聯(lián)連接以按照第二更大步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量。在一示例中，LED電流流過一個或者多個LED并經(jīng)由功率晶體管進入LED驅(qū)動器，并且細調(diào)電路和粗調(diào)電路調(diào)整功率晶體管被接通的時間量以將流過一個或者多個LED的LED電流的量調(diào)整到目標(biāo)LED電流電平。
[0006]在一個不例中，本公開描述用于使一個或者多個發(fā)光二極管(LED)發(fā)光的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個或者多個LED、接收流過一個或者多個LED的LED電流的功率晶體管以及接收來自功率晶體管的電流的LED驅(qū)動器。LED驅(qū)動器被配置為通過確定用于對多個電容器中的一個或者多個電容器進行充電的電流源的幅度按照第一步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量，并且通過確定多個電容器中哪些電容器將被并聯(lián)連接按照第二更大步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量。在一示例中，LED驅(qū)動器調(diào)整功率晶體管被接通的時間量以將流過一個或者多個LED的LED電流的量調(diào)整到目標(biāo)LED電流電平。
[0007]在一個不例中，本公開描述用于使一個或者多個發(fā)光二極管(LED)發(fā)光的方法，該方法包括確定指示流過一個或者多個LED的LED電流的量的電壓是否小于第一閾值電壓并且大于第二閾值電壓。LED電流流過功率晶體管。在一示例中，響應(yīng)于確定電壓小于第一閾值電壓和大于第二閾值電壓，確定用于對多個電容器中的一個或者多個進行充電的電流源的幅度，并且通過基于所確定的幅度對多個電容器中的一個或者多個電容器進行充電按照第一步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量。此外，在一示例中，響應(yīng)于確定電壓大于第一閾值電壓或者小于第二閾值電壓，確定多個電容器中的哪些電容器將被并聯(lián)連接，并且通過并聯(lián)連接所確定的電容器按照第二更大步長調(diào)整功率晶體管被接通的時間量。在一示例中，調(diào)整功率晶體管被接通的時間量使得LED電流的量調(diào)整到目標(biāo)LED電流電平。
[0008]在附圖和下文描述中闡述本公開的一個或者多個技術(shù)的細節(jié)。本公開的其他特征、目的和優(yōu)點將從描述和附圖以及從權(quán)利要求中顯而易見。
【附圖說明】
[0009]圖1是圖示根據(jù)本公開所描述的一個或者多個示例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器系統(tǒng)的電路圖。
[0010]圖2是更詳細地圖示圖1的LED驅(qū)動器的控制器的電路圖。
[0011]圖3是更詳細地圖示圖2的導(dǎo)通持續(xù)時間調(diào)節(jié)電路的恒定導(dǎo)通時間電路的電路圖。
[0012]圖4是圖示根據(jù)本公開所描述的技術(shù)的示例技術(shù)的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]當(dāng)電流流過LED時，發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。LED驅(qū)動器控制何時電流流過LED并且還可以控制流過LED的電流量以便控制照明的量。LED驅(qū)動器利用LED驅(qū)動器被附連到的電路板上的空間或“不動產(chǎn)(real-estate) ”。例如，LED驅(qū)動器可以被形成為集成電路(IC)芯片。IC芯片包括用于各種類型的電連接(例如，功率針腳、地針腳、用于通過LED的電流流動的地方的漏極針腳和可能地其他針腳)的多個針腳。
[0014]雖然LED驅(qū)動器可以設(shè)置流過一個或者多個LED的平均電流量，但是輸入電壓或輸出電壓中的變化可能導(dǎo)致電流水平偏離設(shè)定電流水平。已經(jīng)提出一些技術(shù)來感測LED驅(qū)動器的輸入電壓和/或輸出電壓并且相應(yīng)地調(diào)整電流使得流過一個或者多個LED的平均電流量穩(wěn)定回到設(shè)定平均電流水平。然而，感測輸入和輸出電壓需要額外的部件，這增加成本和電路板上的不動產(chǎn)。
[0015]在本公開所描述的技術(shù)中，LED驅(qū)動器控制流過一個或者多個LED的平均電流量，而無需感測輸入和/或輸出電壓。如在本公開中所描述的那樣，LED驅(qū)動器可以被配置以提供恒定輸出平均電流一作為幾個示例一不管輸入電壓是高還是低，不管輸出電壓是高還是低，不管輸入電壓是DC電壓還是AC電壓，并且不管輸入電壓是否變化。
[0016]如下文更加詳細地描述的那樣，本公開中所描述的LED驅(qū)動器通過控制電流流過一個或者多個LED的時間的量控制流過一個或者多個LED的平均電流量。例如，一個或者多個LED被連接到功率晶體管的源極，并且功率晶體管的漏極被連接到LED驅(qū)動器的輸入。當(dāng)功率晶體管的源極處的電壓達到波谷時功率晶體管接通，并且LED驅(qū)動器控制何時功率晶體管關(guān)斷。通過控制功率晶體管關(guān)斷的時間，LED驅(qū)動器控制功率晶體管保持導(dǎo)通的時間量(稱為功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間)。通過控制功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間，LED驅(qū)動器控制電流流過一個或者多個LED的時間的量。通過控制電流流過一個或者多個LED的時間的量，LED驅(qū)動器控制流過一個或多個LED的平均電流量。例如，如果電流長時間流過一個或者多個LED，則流過一個或者多個LED的平均電流量比如果電流更短時間流過一個或者多個LED的更大。
[0017]為了控制LED驅(qū)動器關(guān)斷功率晶體管的時間(由此控制功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間)，LED驅(qū)動器感測指示在功率晶體管的接通階段期間流過一個或者多個LED的電流的電壓(稱為VCS)。LED驅(qū)動器內(nèi)的電路裝置保持VCS的峰值電壓(稱為VCS_INT)。
[0018]LED驅(qū)動器然后可以將峰值電壓轉(zhuǎn)換到電流以對電容器進行充電。LED驅(qū)動器將跨電容器的電壓與閾值電壓比較。如果跨電容器的電壓大于閾值電壓，則流過一個或者多個LED的電流大于目標(biāo)平均輸出電流電平。在這種情況下，為了減小流過一個或者多個LED的平均電流以返回到目標(biāo)平均電流水平，如果輸入電壓是AC電壓則針對AC半循環(huán)或者如果輸入電壓是DC電壓則針對預(yù)定時間(例如，20毫秒)LED驅(qū)動器降低功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間。如果跨電容器的電壓小于閾值電壓，則流過一個或者多個LED的電流小于目標(biāo)平均輸出電流電平。在這種情況下，為了增加流過一個或者多個LED的平均電流以返回到目標(biāo)平均輸出電流電平，如果輸入電壓是AC電壓則針對AC半循環(huán)或者如果輸入電壓是DC電壓則針對預(yù)定時間(例如，20毫秒)LED驅(qū)動器增加功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間。
[0019]若干因素可以導(dǎo)致LED電流偏離目標(biāo)電流電平。可以導(dǎo)致LED電流偏離目標(biāo)電流水平的這樣的因素的示例包括輸入電壓是高還是低、輸出電壓是高還是低、輸入電壓是DC還是AC，以及輸入電壓是否將改變。在一些情況下，電流中的偏離可以是相對大的。如上文所描述的那樣，一些其他技術(shù)測量輸入和輸出電壓以確定調(diào)整多少流過一個或者多個LED的電流，這增加成本和電路板不動產(chǎn)。通過感測流過一個或者多個LED的電流以調(diào)整流過一個或者多個LED的電流，LED驅(qū)動器可以調(diào)整電流以實現(xiàn)目標(biāo)電流電平而無需感測輸入和輸出電壓。
[0020]然而，因為電流偏離可以是相對大的，LED驅(qū)動器可以被配置以在大范圍內(nèi)調(diào)整導(dǎo)通持續(xù)時間并且相對快地做出調(diào)整。因此，LED驅(qū)動器可以被配置以對導(dǎo)通持續(xù)時間進行大步長調(diào)整使得流過一個或者多個LED的電流相對快地返回近似目標(biāo)電流電平。這樣的大步長調(diào)整在本公開中被稱為粗調(diào)。此外，在穩(wěn)態(tài)期間，電流偏離可以是相對小的。這種情況下，LED驅(qū)動器還可以被配置以在小范圍內(nèi)調(diào)整導(dǎo)通持續(xù)時間以便最小化閃爍。因此，LED驅(qū)動器可以被配置以對導(dǎo)通持續(xù)時間進行小步長調(diào)整使得流過一個或者多個LED的電流在最小的閃爍的情況下返回近似目標(biāo)電流電平。這樣的小步長調(diào)整在本公開中被稱為細調(diào)。
[0021]換句話說，LED驅(qū)動器可以被配置以確定LED電流流過的功率晶體管的持續(xù)時間是否需要被調(diào)整。響應(yīng)于確定LED電流流過的功率晶體管的持續(xù)時間需要被調(diào)整，LED驅(qū)動器可以被配置以按照第一步長(例如，用于粗調(diào))和第二步長(例如，用于細調(diào))中的至少一個步長調(diào)整LED電流流過的功率晶體管的持續(xù)時間，其中第一步長大于第二步長。
[0022]在本公開所描述的技術(shù)中，針對粗調(diào)和細調(diào)，LED驅(qū)動器可以利用多個彼此并聯(lián)連接的電容器。針對粗調(diào)，LED驅(qū)動器可以控制并且連接到彼此的電容器的數(shù)目以允許對電容器快速充電或放電，這允許對功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間進行大步長調(diào)整。針對細調(diào)，LED驅(qū)動器可以控制對電容器進行充電的電流源，這允許對功率晶體管的導(dǎo)通持續(xù)時間進行小步長調(diào)整。
[0023]如更加詳細地描述的那樣，在一些示例中，可以有多種水平的粗調(diào):快粗調(diào)和慢粗調(diào)。在該示例中，快粗調(diào)可以允許大步長調(diào)整，慢粗調(diào)可以允許中步長調(diào)整，并且細調(diào)可以允許小步長調(diào)整。針對粗調(diào)利用多個步長是為了說明的目的提供并且不應(yīng)當(dāng)被認為是限制性的。
[0024]以這種方式，該技術(shù)允許調(diào)整流過一個或者多個LED的電流(LED電流)使得LED電流平均保持在近似目標(biāo)電流水平。在本公開所描述的技術(shù)中，LED驅(qū)動器可以無需為了調(diào)整電流的目的感測輸入電壓或輸出電壓。相反，LED驅(qū)動器被配置為當(dāng)需要調(diào)整時實現(xiàn)導(dǎo)通持續(xù)時間的粗調(diào)和細調(diào)，如由基于電流水平對其充電的電容器兩端的電壓所確定的那樣。
[0025]圖1是圖示根據(jù)本公開所描述的一個或者多個示例的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器系統(tǒng)的示例的電路圖。例如，圖1圖示包括LED驅(qū)動器14和LED O和LED I的LED驅(qū)動器系統(tǒng)10，其中LED O和LED I被串聯(lián)連接。LED驅(qū)動器系統(tǒng)10的示例包括具有圖示的部件和LED驅(qū)動器14的電路板，以及用于插入諸如AC輸入源之類的功率源的插頭。然而，LED驅(qū)動器系統(tǒng)10不應(yīng)當(dāng)被認為限制到這樣的示例。
[0026]雖然LED驅(qū)動器系統(tǒng)10被圖示為包括兩個LED (即，LED O和LED I)，但是本公開所描述的技術(shù)不被如此限制。在一些示例中，LED驅(qū)動器系統(tǒng)10可以包括一個LED，并且在一些示例中，LED驅(qū)動器系統(tǒng)10可以包括多于兩個LED。在其中LED驅(qū)動器系統(tǒng)10包括兩個或者更多LED的示例中，LED可以被串聯(lián)、并聯(lián)、或以串聯(lián)和并聯(lián)連接的一些組合連接起來。