專利名稱：用于驅(qū)動(dòng)led的單級(jí)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源轉(zhuǎn)換，尤其涉及用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED)的單 級(jí)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
LED已經(jīng)作為照明選擇而變得越來(lái)越普及，并且對(duì)于很多應(yīng)用而言 已經(jīng)開(kāi)始取代常規(guī)的帶燈絲的燈泡。LED現(xiàn)在廣泛用在交通信號(hào)燈中以 及用于液晶顯示(LCD)屏板的背光照明。
在很多應(yīng)用中，希望能改變LED的照明輸出(即亮度)。通常， 用電壓控制來(lái)控制LED亮度是困難的。相反，LED的亮度與其電流成 正比。因此，應(yīng)當(dāng)控制LED的電流來(lái)控制LED亮度(例如使LED變暗)。 隨著LED在大量要求變化亮度程度的應(yīng)用中不斷普及，對(duì)于控制LED 電流的適當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器的需求越來(lái)越大。
在一些應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)LED的電源是交流(AC)輸入形式的。在這 種情況下，需要使AC線電流與線電壓同步，以使線電流失真最小化， 從而使從電源傳輸?shù)哪芰孔畲蠡?。如果輸入電壓和電流之間有相位延 遲，所傳輸?shù)哪芰繒?huì)從電源到負(fù)載循環(huán)。這與其相位差余弦相關(guān)地減少 了從電源到負(fù)載傳輸?shù)墓β省Ｈ绻闺妷汉途€電流同相，相位差為零， 其余弦變?yōu)?。該技術(shù)被稱為功率因數(shù)校正(PFC)。有時(shí)，通過(guò)電源 轉(zhuǎn)換處理會(huì)使線電流失真且在線電流中導(dǎo)致諧波。
根據(jù)一些現(xiàn)有設(shè)計(jì)，用于LED的電源轉(zhuǎn)換器至少需要兩個(gè)功率級(jí)， 以便同時(shí)提供對(duì)LED電流的控制和功率因數(shù)校正(PFC)。每個(gè)功率級(jí) 都執(zhí)行一些形式的電源轉(zhuǎn)換。典型地，第一級(jí)被稱為前置穩(wěn)壓器并提供 PFC控制。第二級(jí)為DC到DC轉(zhuǎn)換器并提供LED電流控制。因?yàn)槿魏?給定功率級(jí)都不是100%的效率，對(duì)于這種轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)在每一級(jí)上都有 功率損失。這造成電源轉(zhuǎn)換器總體效率下降。例如，假設(shè)現(xiàn)有設(shè)計(jì)電源 轉(zhuǎn)換器兩個(gè)功率級(jí)的每個(gè)效率為90%,那么總系統(tǒng)效率將為81% (0.90 x 0.90 = 0.81)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有單功率級(jí)的電源轉(zhuǎn)換器提供了 PFC控制 以及LED電流調(diào)節(jié)。該電源轉(zhuǎn)換器可以具有混合控制技術(shù)，其可以將數(shù) 字控制方法用于控制LED電流，或?qū)⒛M控制方法用于高度動(dòng)態(tài)的逐個(gè) 周期的(cycle畫(huà)by-cyde )電流^呆護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管 (LED)的電源轉(zhuǎn)換器，所述電源轉(zhuǎn)換器包括單級(jí)，該單級(jí)可以工作以 為輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)和對(duì)提供給至少一個(gè)LED的電流的 控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電源轉(zhuǎn)換器，用于利用輸 入功率驅(qū)動(dòng)多組發(fā)光二極管(LED)，其中每組中的二極管顏色相同。 該轉(zhuǎn)換器包括用于為輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)的裝置；以及 用于控制提供給至少一個(gè)LED的電流的裝置。
從以下附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠容易 地明了本發(fā)明的重要技術(shù)優(yōu)勢(shì)。


結(jié)合附圖參考以下說(shuō)明，附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)LED的數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器 的示范性實(shí)施的局部方框圖形式的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率塊的示范性實(shí)施的局部方框圖形式 的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的時(shí)鐘發(fā)生模塊的示范性實(shí)施的圖示。
圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(PWM)模塊的示范 性實(shí)施的圖示。
圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字PWM模塊的示范性實(shí)施的圖示。
圖6為功率控制器的內(nèi)部方框圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)多組LED的數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn) 換器的示范性實(shí)施的局部方框圖形式的示意圖。
圖8A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的占空比控制改變的用于數(shù)字PWM操 作的示范性波形的圖示。
圖8B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的占空比控制固定的用于數(shù)字PWM操 作的示范性波形的圖示。
圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換器中的示范性操作波形的圖示。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參考附圖中的圖1到9,本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)可得到最好
理解。類似的附圖標(biāo)記用于各圖中類似且對(duì)應(yīng)的部分。
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED) 12的數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器10的示范性實(shí)施的局部方框圖形式的示意 圖。如圖所示，電源轉(zhuǎn)換器10包括電磁干擾(EMI)濾波器14、整流器16 和功率塊18。電源轉(zhuǎn)換器IO在其輸入端子處接收交流(AC)電壓Vac, 將AC電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓Vdc并在其輸出端子A和B處提供用于
驅(qū)動(dòng)LED 12 (單獨(dú)標(biāo)識(shí)為D2..... 和Dn并被作為負(fù)載耦接)
的電流。電源轉(zhuǎn)換器IO將AC高輸入電壓轉(zhuǎn)換成期望的電壓電平，該電 壓電平可以高于或低于被整流的AC輸入電平。這使得能夠適當(dāng)控制 LED電流以獲得期望的亮度水平。此外，使AC輸入電流與AC輸入電 壓同步得很好。如果使用恒定的頻率，線電流中會(huì)出現(xiàn)三次諧波項(xiàng)。為 了解決這個(gè)問(wèn)題，在一個(gè)實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器IO可以采用修改的(基 于正弦表的)占空比控制方案。修改的占空比控制方案控制或修改占空 比以減少或消除AC輸入電流中的三次i皆波。
EMI濾波器14用于濾除可能會(huì)由功率塊18的開(kāi)關(guān)操作導(dǎo)致的高階 諧波項(xiàng)，使得AC輸入電流可以是基頻(例如60/50 Hz)正弦曲線波形。 利用改進(jìn)的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(PWM)方法，可以從根本上消除低頻(具體 為三次諧波)。由PWM方法產(chǎn)生的諧波頻率是相對(duì)的高項(xiàng)。于是，可以 將低截止頻率的濾波器用于EMI濾波器14。因此，EMI濾波器14可以 相對(duì)較小并不昂貴。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，可以用一個(gè)或多個(gè) 電容器、變壓器或電感器實(shí)現(xiàn)EMI濾波器14。整流器16用于對(duì)AC輸 入電壓整流以產(chǎn)生DC電壓Vdc。如圖所示，可以用多個(gè)布置成全波整 流器構(gòu)造的二極管實(shí)現(xiàn)整流器16。
功率塊18為電源轉(zhuǎn)換器10的單個(gè)功率級(jí)。功率塊18接收紋波DC 電壓，因?yàn)樵诒徽鞯腄C電壓端子C兩端沒(méi)有大容量電容器。因此，
功率塊18的輸入電壓變?yōu)槿鐖D9中(a)部分所示的整流后AC輸入電 壓。功率塊18不僅將該紋波DC輸入電壓轉(zhuǎn)換成功率塊18的輸出端子 A和B處的穩(wěn)壓DC電流Ic，還使AC輸入電流成為與AC輸入電壓同 步的正弦曲線波形，使得AC輸入的功率因數(shù)變?yōu)?。用穩(wěn)壓DC電流Ic 控制一個(gè)或多個(gè)LED 12的亮度。在一些實(shí)施例中，可以在一個(gè)或多個(gè) 集成電路(IC)器件上實(shí)施功率塊18的全部或部分。因此，功率塊l8 同時(shí)支持或提供功率因數(shù)校正(PFC)和LED電流調(diào)節(jié)。由于電源轉(zhuǎn)換器 IO使用單個(gè)功率級(jí)實(shí)現(xiàn)了 PFC和LED電流調(diào)節(jié)兩個(gè)目的，因此它比現(xiàn) 有設(shè)計(jì)具有更高效率且成本更低。
在一個(gè)實(shí)施例中，功率塊18實(shí)施的控制方法為數(shù)字和模擬控制的 混合。亦即，功率塊18將數(shù)字控制用于流向LED 12的電流Ic的低動(dòng)態(tài) 控制，將模擬控制用于針對(duì)過(guò)電流狀態(tài)的逐個(gè)周期的保護(hù)。
圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率塊18的示范性實(shí)施的局部方框圖 形式的示意圖。如圖所示，功率塊18包括電阻器20、 二極管22、電感 器24、電容器26、 二極管28、控制器30、柵極驅(qū)動(dòng)器32、電源開(kāi)關(guān)34、 感測(cè)電阻器36、電阻器38和電容器40。
功率塊18在其輸入端子C處接收經(jīng)整流的輸入電壓Vdc連同相關(guān) 的電流Idc。電阻器20和二極管22感測(cè)經(jīng)整流的電壓Vdc的同步狀態(tài)。 亦即，電阻器20和二極管22可以用于判定或識(shí)別AC輸入電壓與零點(diǎn) 交叉的每個(gè)時(shí)刻。像控制器30提供該信號(hào)。主電源轉(zhuǎn)換電路包括電感 器24、電容器26、 二極管28和具有電流感測(cè)電阻器36的功率器件34。
在一個(gè)實(shí)施例中，電源開(kāi)關(guān)34可以用MOSFET或雙極晶體管和絕 緣柵極雙極晶體管(IGBT)來(lái)實(shí)現(xiàn)。柵極驅(qū)動(dòng)器32驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)34的 柵極?？刂破?0用于控制柵極驅(qū)動(dòng)器32對(duì)電源開(kāi)關(guān)34的驅(qū)動(dòng)。電阻 器36感測(cè)下方電流，其可用于估計(jì)提供給LED 12的電流。以第一反饋 電流感測(cè)信號(hào)IFB1的形式將電流感測(cè)作為反饋提供給控制器30。第一反
饋電流感測(cè)信號(hào)IFB1提供相對(duì)快速且靈敏的反饋，可以用于針對(duì)過(guò)流或
短路狀況或可能對(duì)功率塊18造成損傷的其他狀況進(jìn)行保護(hù)。利用電阻 器38和電容器40 (其充當(dāng)穩(wěn)定信號(hào)的濾波器)產(chǎn)生第二反饋電流感測(cè) 信號(hào)Ifb2。第二反4貴電流感測(cè)信號(hào)IFB2相對(duì)于第一反饋電流感測(cè)信號(hào)Ifbi 提供較慢但更穩(wěn)定的反饋。第二反饋電流感測(cè)信號(hào)Ipm也被提供到控制 器30且可以用于判定、展示或估計(jì)提供給LED 12的電流。照此，可以用第二反饋電流感測(cè)信號(hào)IFB2控制開(kāi)關(guān)34的驅(qū)動(dòng)以調(diào)節(jié)提供給LED 12 的電流。第一和第二反饋電流感測(cè)信號(hào)IFB1和IFB2可以是模擬信號(hào)。
控制器30在輸入端子G3處接收由二極管22發(fā)展出的交叉點(diǎn)信 號(hào)?？刂破?0在輸入端子G4和G2處接收第一和第二反饋電流感測(cè)信 號(hào)Ifbi和Ifb2?？刂破?0在端子G0處向柵極驅(qū)動(dòng)器32提供控制信號(hào)。 控制器30可以包括實(shí)現(xiàn)于單個(gè)IC器件上的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，例 如，可以用FMS7401功率控制器實(shí)現(xiàn)控制器30,其可以從Fairechild Semiconductor Corporation購(gòu)得。FMS7401功率控制器的內(nèi)部方框圖在 圖6中示出。
如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器30可以包括正弦表模塊60、 乘法模塊62、加法器模塊64、模數(shù)(AfD)轉(zhuǎn)換器66、時(shí)鐘發(fā)生模塊68、 數(shù)字比例積分微分(PID)模塊70、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制模塊 72、延遲計(jì)數(shù)器74和比較器76。
在運(yùn)行中，電源轉(zhuǎn)換器在其輸入端子處接收AC輸入電壓Vac?？?以用如下7>式描述AC輸入電壓的波形=^、,'" w ，其中 =輝=^。整流器16對(duì)正弦AC輸入電壓Vac進(jìn)行整流以在圖1中功 率塊18的端子C處產(chǎn)生DC電壓Vdc。 DC電壓Vdc具有圖9的(a)
部分中所示的波形?？梢杂孟率矫枋鼋?jīng)整流的DC電壓Vdc的波形 4 = |^|smw。用導(dǎo)通時(shí)間t。n、開(kāi)關(guān)頻率》1/Ts將占空比D定義為 d = W 。如果由控制器30提供固定占空比控制信號(hào)(如圖9的(b )
部分所示)，則如圖9部分(c)所示，開(kāi)關(guān)34以固定的導(dǎo)通或截止時(shí) 間被導(dǎo)通或切斷。圖9的(c)部分的波形示出了端子G0處的信號(hào)，提 供其以控制圖2中的開(kāi)關(guān)34的柵極的驅(qū)動(dòng)。
如果用紋波DC電壓Vdc導(dǎo)通開(kāi)關(guān)34，如圖2所示，電感器電流iL 從端子C ( Vdc)經(jīng)過(guò)電感器24、開(kāi)關(guān)34和感測(cè)電阻器36流到端子E 處的地(GND)。因此，電感器24用流動(dòng)的電流存儲(chǔ)能量。或者，如果開(kāi) 關(guān)34斷開(kāi)，電感器電流iL減小，存儲(chǔ)在電感器24中的能量被通過(guò)二極 管28釋放到輸出電容器26和LED 12。于是，當(dāng)開(kāi)關(guān)34導(dǎo)通的時(shí)候， 存儲(chǔ)能量；否則，當(dāng)開(kāi)關(guān)34斷開(kāi)時(shí)，釋放能量。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)34的同時(shí)， 從電容器26提供LED電流。因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)34的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是什么， LED電流都無(wú)中斷的流動(dòng)。LED電流Ic正比于占空比值，該值為開(kāi)關(guān) 34導(dǎo)通的時(shí)間與開(kāi)關(guān)時(shí)間之比。使開(kāi)關(guān)34導(dǎo)通更長(zhǎng)時(shí)間或者，更高的
占空比值提供了更高的電流和更大的LED 12的亮度。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)
占空比值可以控制LED亮度。
利用電流感測(cè)電阻器36感測(cè)流經(jīng)開(kāi)關(guān)34的電流以產(chǎn)生第一反饋電 流感測(cè)信號(hào)Ifbi。無(wú)任何時(shí)延地將第一反饋電流感測(cè)信號(hào)Ifbi提供給功 率塊18的比較器76的非反轉(zhuǎn)輸入。如果將用于比較器76的可調(diào)參考
電壓Vref設(shè)定到過(guò)流保護(hù)(OCP)電平，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)LED 12的任何故
障或功率塊18的端子A和B之間的任何短路，電源轉(zhuǎn)換器IO都可以得 到安全的保護(hù)。具體而言，如果第一反饋電流感測(cè)信號(hào)lFm的電壓大于 可調(diào)參考電壓Vref，比較器76的輸出變高，這又復(fù)位了數(shù)字PWM控制 模塊72。由于在電源開(kāi)關(guān)34的柵極和源極之間有電容器(未明確示 出)，當(dāng)從柵極驅(qū)動(dòng)器32向開(kāi)關(guān)34的柵極發(fā)出高電平柵極電壓時(shí)，會(huì) 感測(cè)到4冊(cè)才及充電電流。由于該充電電流不表示開(kāi)關(guān)34的漏才及電流，應(yīng) 當(dāng)忽略，從而感測(cè)到的電流代表了開(kāi)關(guān)34的真實(shí)漏極電流。這一操作 被稱為前沿消隱(LEB)操作。在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)34的時(shí)候，延遲計(jì)數(shù)器74實(shí) 施LEB操作持續(xù)由延遲計(jì)數(shù)器74決定的設(shè)定時(shí)間，以忽略感測(cè)到的電 流。如果在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)34之后由延遲計(jì)數(shù)器74設(shè)定的計(jì)數(shù)時(shí)間到期，延 遲計(jì)數(shù)器74無(wú)任何時(shí)延地將比較器76的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字PWM控
制模塊72。因此，將感測(cè)到的電流信號(hào)與參考電壓Vref比較的輸出信號(hào)
直接發(fā)送到數(shù)字PWM控制模塊72，使得只要感測(cè)到的電流信號(hào)IFB1大 于參考電壓Vref,其PWM輸出就變低。
A/D轉(zhuǎn)換器66是控制提供給LED 12的電流的反饋回路的 一部分。 為了針對(duì)過(guò)流狀況或任何故障狀況保護(hù)功率塊18，應(yīng)當(dāng)無(wú)時(shí)延地處理電 流感測(cè)信號(hào)，以便立即有效切斷開(kāi)關(guān)34。這種快速保護(hù)是在沒(méi)有任何上 述延遲回路的情況下，由比較器76和數(shù)字PWM控制模塊72通過(guò)柵極 驅(qū)動(dòng)器32執(zhí)行的。典型地，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器需要轉(zhuǎn)換時(shí)間；將它用作 保護(hù)控制器不符合需要。因此，使用模擬控制回路提供快速保護(hù)操作。 基于圖2所示的包括A/D轉(zhuǎn)換器66、數(shù)字PID模塊70和加法器64的 數(shù)字控制塊調(diào)節(jié)或控制流向LED 12的電流Ic?？梢允褂密浖幊袒驍?shù) 字硬件電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID模塊70和加法器64。 A/D轉(zhuǎn)換器66使用第二 反饋電流感測(cè)信號(hào)IFB2,其更為穩(wěn)定，因?yàn)榈诙答侂娏鞲袦y(cè)信號(hào)IFB2 是從第一反饋電流感測(cè)信號(hào)IFB1過(guò)濾出來(lái)的。由電阻器38和電容器40 過(guò)濾第一反^t電流感測(cè)信號(hào)Ifbi產(chǎn)生第二反4t電流感測(cè)信號(hào)Ifb2。由于電阻器3 8和電容器40的值較大，第二反饋電流感測(cè)信號(hào)IFB2的值變化 緩慢。第二反饋電流感測(cè)信號(hào)Ifb2反映了流到LED 12中的平均電流。 對(duì)于數(shù)字電流控制而言，用A/D轉(zhuǎn)換器66將模擬的第二反饋電流感測(cè) 信號(hào)ifb2轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。通過(guò)控制器30的G2端子將第二反饋電流感 測(cè)信號(hào)ifb2供應(yīng)給A/D轉(zhuǎn)換器66的輸入。A/D轉(zhuǎn)換器66產(chǎn)生代表流經(jīng) LED 12的電流平均值的數(shù)字值。第一和第二反饋電流感測(cè)信號(hào)Ifbi和 Ifb2被示出于圉9的(e)部分中。
功率塊18可以具有固定占空比控制或改變的占空比控制。對(duì)于固 定占空比控制而言，如圖8B所示，用于導(dǎo)通開(kāi)關(guān)34的占空比信號(hào)值是 固定的。圖8B示出了具有固定占空比控制的AC輸入電壓和電流的工 作關(guān)鍵波形。對(duì)于固定占空比信號(hào)，在圖9的(d)部分中示出了 AC輸 入電流的波形。對(duì)于改變的占空比控制而言，如圖8A所示，用于導(dǎo)通 開(kāi)關(guān)34的占空比信號(hào)值有所變化且與正弦波DC輸入電壓波形Vdc成 反比地一皮同步。
在圖2所示的實(shí)施例中，功率塊18具有改變的占空比控制。改變 的占空比控制用于減少輸入AC線電流中的諧波(例如三次諧波)，從
而降低諧波失真。因此，改變的占空比控制提供了或支持更多的全諧波 失真(THD)功率因數(shù)校正(PFC)。例如，在用數(shù)字方法控制AC到DC電 源轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，如果用圖8B所示的恒定電平控制占空比，可 能會(huì)導(dǎo)致AC輸入電流中出現(xiàn)固有三次諧波，這時(shí)在AC到DC電源轉(zhuǎn) 換器中可能希望有PFC。這是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)殡y以利用具有高截止頻率 的EMI濾波器消除這種諧波(這可能需要尺寸笨重且昂貴的低截止頻率 的EMI濾波器)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，正弦表模塊60可以為PFC存儲(chǔ)、實(shí)施或執(zhí)行 內(nèi)部正弦表。該正弦表是在定時(shí)器例程中尋址的。只要AC輸入電壓變 為零電平或通過(guò)零點(diǎn)(如電阻器20和二極管22所感測(cè)或判定的)，正弦 表模塊60的地址就被初始化并與AC輸入電壓同步。于是可以使正弦表 模塊60與AC輸入電壓的線頻率同步。用內(nèi)部正弦表修改輸入電流命令 信號(hào)Icom。因此，如圖8A所示修改了占空比命令。根據(jù)AC輸入電流 中三次諧波的量，從正弦表60提供的修改因子處于0.5到0.9的范圍內(nèi)。 電流命令I(lǐng)com表示LED所需的電流水平。該電流命令I(lǐng)com #皮乘以來(lái) 自正弦表60的正弦數(shù)據(jù)。從而電流命令I(lǐng)com得到如圖8A所示的修改。
參考圖8A，在AC波形的中心修改的占空比信號(hào)電平低。這意味著與恒 定占空比控制的情況相比，AC輸入電流的峰值電流水平得到些許減 小。因此，能夠有效消除三次諧波問(wèn)題，從而減少或降低全諧波失真 (THD)。
當(dāng)DC輸入電壓Vdc是零交叉點(diǎn)附近的低值時(shí)，電感器電流iL變 小。如果DC輸入電壓Vdc為零，那么電感器電流iL也變?yōu)榱?。隨著 DC輸入電壓增大，電感器電流iL也增大。因此，如果開(kāi)關(guān)頻率較高， 那么電感器電流il可能具有高階諧波項(xiàng)。如果這些高階諧波項(xiàng)被消除， 那么基頻就與DC輸入電壓以及AC輸入電壓同步，如從圖9的(a)和 (d)部分所看出的。
在使用FMS7401功率控制器實(shí)現(xiàn)的控制器30中，正弦表模塊60 可以由存儲(chǔ)在EEPROM或掩模式ROM中的程序?qū)崿F(xiàn)且由CPU內(nèi)核執(zhí) 行(參見(jiàn)圖6 )。在2004年6月2日提交的題為"A Modified Sinusoidal Pulse Width Modulation For Full Digital Power Factor Correction" 的相關(guān) 美國(guó)申請(qǐng)No. 10/858,701中提供了改變的占空比控制的更多細(xì)節(jié)，在此 全文引入其/>開(kāi)。
將正弦表模塊60的輸出提供給乘法模塊62。乘法模塊62接收電流 命令信號(hào)Icom，該信號(hào)根據(jù)模塊60的正弦表被修改。提供電流命令信 號(hào)Icom來(lái)控制LED電流Ic。在一個(gè)實(shí)施例中，如果給出電流命令信號(hào) Icom的較高值，就提供更多LED電流以使LED 12更亮。乘法模塊62 根據(jù)正弦表模塊60的輸出修改(用于占空比的)電流命令信號(hào)Icom, 以^更減少或消除輸入電流ldc中的三次諧波成分。
在加法器64處將來(lái)自乘法模塊62的輸出加到來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器66 的輸出。數(shù)字PID模塊70接收來(lái)自加法器64的輸出。數(shù)字PID模塊70 可以由軟件實(shí)現(xiàn)并執(zhí)行用于計(jì)算期望的輸出占空比值的例程，使得加法 器64的輸出為零。例如，可以通過(guò)將平均LED電流水平與內(nèi)部期望電 流水平比較做到這點(diǎn)。數(shù)字PID模塊70實(shí)施數(shù)字PID控制例程，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員理解這點(diǎn)。數(shù)字PID例程計(jì)算或產(chǎn)生占空比控制信 號(hào)，從而將LED電流Ic調(diào)節(jié)到期望水平。
數(shù)字PWM控制模塊72通常用于部分地調(diào)節(jié)或控制由功率塊18提 供給LED 12的電流Ic。數(shù)字PWM控制模塊72接收來(lái)自數(shù)字PID模塊 70的輸出和來(lái)自時(shí)鐘發(fā)生模塊68的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字PWM控制模塊72
(在端子GO處)提供用于控制開(kāi)關(guān)34的柵極的輸出信號(hào)，如圖2所示。
在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字PWM控制模塊72可以部分地實(shí)施用于調(diào)節(jié)LED 電流的軟件例程。
如這里所述，功率塊18可以實(shí)施采用數(shù)字和模擬控制二者的混合 控制技術(shù)。數(shù)字控制由A/D轉(zhuǎn)換器66、正弦表模塊60、乘法模塊62、 時(shí)鐘發(fā)生模塊68、數(shù)字PID模塊70和數(shù)字PWM控制模塊72實(shí)施，用 于控制提供給LED 12的電流。模擬控制由比較器76和延遲計(jì)數(shù)器74 實(shí)施，可以用于過(guò)流保護(hù)(OCP)。采用混合控制技術(shù)(采用數(shù)字和模擬 控制二者)的一個(gè)原因在于，使用較慢的A/D轉(zhuǎn)換器難于提供過(guò)流保 護(hù)，而具有快速指令執(zhí)行能力的更快的A/D轉(zhuǎn)換器和高速CPU內(nèi)核又 更加昂貴?；旌峡刂萍夹g(shù)允許將A/D轉(zhuǎn)換器66實(shí)現(xiàn)為較慢速的A/D轉(zhuǎn) 換器，于是降低了成本。但是通過(guò)將模擬比較器76用于逐個(gè)周期的過(guò) 流保護(hù)提供了過(guò)流保護(hù)的較快性能。
控制器30可以在端子G6和G7處接收其他輸入/輸出信號(hào)(例如， 用于命令、數(shù)據(jù)或地址)。這些端子可以是使用任何適當(dāng)?shù)膮f(xié)議或技術(shù) (例如I20的串行通信端口或任何其他適當(dāng)端口。
圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的時(shí)鐘發(fā)生模塊68的示范性實(shí)施的圖 示。時(shí)鐘發(fā)生模塊68可以是控制器30的部分，且通常用于為控制器30 提供一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘或振蕩信號(hào)。如圖所示，時(shí)鐘發(fā)生模塊68可以包 括內(nèi)部振蕩器100、時(shí)鐘修調(diào)模塊INIT2 102、數(shù)字時(shí)鐘乘法器104、除 法器106和112以及復(fù)用器108和110。
內(nèi)部振蕩器100產(chǎn)生振蕩信號(hào)Fclk,其可以具有例如2MHz的頻 率。時(shí)鐘修調(diào)模塊INIT2 102可以是用于設(shè)置振蕩信號(hào)Fclk的頻率的初 始化寄存器。除法器106接收振蕩信號(hào)Fclk并可以分割其頻率。亦即， 除法器106產(chǎn)生頻率為振蕩信號(hào)Fclk頻率的一部分(例如一半)的時(shí)鐘 信號(hào)。于是，如果振蕩信號(hào)FcIk具有2MHz的頻率，除法器106可以產(chǎn) 生頻率為lMHz的信號(hào)。將來(lái)自除法器106的振蕩信號(hào)輸出提供給乘法 器108和110的每個(gè)的A輸入端子。
數(shù)字時(shí)鐘乘法器104接收振蕩信號(hào)Fclk連同使能PLLEN信號(hào)。在 一個(gè)實(shí)施例中，可以用一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘乘 法器104。數(shù)字時(shí)鐘乘法器104可以產(chǎn)生具有各自頻率的一個(gè)或多個(gè)時(shí) 鐘信號(hào)，這些頻率為振蕩信號(hào)Fclk的頻率(例如，4MHz、 8MHz、 16MHz
或32MHz)的倍數(shù)(例如2x、 4x、 8x、 16 x)。數(shù)字時(shí)鐘乘法器104 的倍增因子可以使用2位FS[1:0]寄存器加以調(diào)節(jié)，其中FS[LO]= PSCALE[6.5]且使能信號(hào)PLLEN = PSCALE[7]。 PSCALE例如可以是存 儲(chǔ)在適當(dāng)寄存器中的8位值(PSCALE[8:0])(參見(jiàn)圖4)。如果將振蕩信 號(hào)Fclk設(shè)置為2MHz，取決于FS[l:O],數(shù)字時(shí)鐘乘法器104的輸出可以 是8MHz、 16MHz、 32MHz或64MHz。將來(lái)自數(shù)字時(shí)鐘乘法器104的輸 出信號(hào)提供給復(fù)用器110的B輸入端子。
復(fù)用器IIO接收控制信號(hào)FSEL，其中FSEL為PSCALE寄存器的第 四位。在一個(gè)實(shí)施例中，如果控制信號(hào)FSELK)，那么復(fù)用器110輸出 出現(xiàn)于其A輸入端子的信號(hào)；如果控制信號(hào)FSEL=I，那么復(fù)用器110 輸出出現(xiàn)于其B輸入端子處的信號(hào)。復(fù)用器110的輸出為信號(hào)Fpwm， 其可以被用作數(shù)字PWM控制模塊72的基時(shí)鐘信號(hào)。如圖5所示，數(shù)字 時(shí)鐘乘法器104的輸出發(fā)送到數(shù)字復(fù)用器IIO輸入B。如果FSEL二O, 復(fù)用器110的輸出可以是lMHz，或者，如果FSEL-I,可以是8MHz、 16MHz、 32MHz或64MHz之一。于是，取決于FS[1:0]和控制信號(hào)FSEL 的設(shè)定值，F(xiàn)pwm時(shí)鐘信號(hào)可以具有從例如lMHz到64MHz的頻率。
除法器112接收來(lái)自復(fù)用器110的信號(hào)Fpwm并可以產(chǎn)生頻率為信 號(hào)Fpwm的頻率的部分(例如八分之一)的時(shí)鐘信號(hào)。于是，如果振蕩 信號(hào)Fpwm具有8MHz的頻率，除法器112可以產(chǎn)生頻率為lMHz的信 號(hào)。將來(lái)自除法器106的振蕩信號(hào)輸出提供給復(fù)用器110的B輸入端 子。
復(fù)用器108接收控制信號(hào)FM。在一個(gè)實(shí)施例中，如果控制信號(hào) FM=0,那么復(fù)用器110輸出出現(xiàn)于其A輸入端子處的信號(hào)；如果控制 信號(hào)FM二l,那么復(fù)用器IIO輸出出現(xiàn)于其B輸入端子處的信號(hào)。復(fù)用 器108的輸出為信號(hào)Coreclk，其可以被用作在功率塊18中執(zhí)行軟件指 令的基時(shí)鐘信號(hào)。
圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(PWM)模塊72的 示范性實(shí)施的圖示。數(shù)字PWM模塊72可以是控制器30的部分。圖5 為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字PWM模塊72的示范性波形的圖示。數(shù)字 PWM模塊可以實(shí)施脈沖寬度調(diào)制(PWM)。數(shù)字PWM模塊72可以用于 提供用來(lái)控制開(kāi)關(guān)34的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)?？梢栽诙俗覩O、 G1和G5處提供 來(lái)自數(shù)字PWM模塊72的輸出信號(hào)。端子G5處的輸出信號(hào)可以被稱為高壓側(cè)信號(hào)，端子GO處的輸出信號(hào)可以被稱為低壓側(cè)輸出信號(hào)。
現(xiàn)在參考圖4和5，如圖所示，數(shù)字PWM模塊？2可以包括除法器 80、 PSCALE寄存器81、計(jì)數(shù)器TIMER182、預(yù)載寄存器T1RA83、寄 存器T1CMPA 86和T1CMPB 84、數(shù)字比較器88和90、或門(mén)92、與門(mén) 94、延遲計(jì)數(shù)器96、寄存器DTIME 98和異或門(mén)97與99。
數(shù)字PWM模塊72可以在除法器80處接收來(lái)自時(shí)鐘發(fā)生模塊68 的時(shí)鐘信號(hào)Fpwm。除法器80用2W除時(shí)鐘信號(hào)Fpwm的頻率。除法器 80可以被實(shí)現(xiàn)為3位PS[2:0]寄存器，其中PS[2:0] = PSCALE[2:0]。 PSCALE寄存器81可以是用于存儲(chǔ)PSCALE值的寄存器，其可以是8 位值(例如PSCALE [7:0])。除法器80的輸出被用作計(jì)數(shù)器TIMERl 82 的輸入時(shí)鐘信號(hào)。計(jì)數(shù)器TIMERl 82可以被實(shí)現(xiàn)為自由運(yùn)行的12位增 序計(jì)數(shù)器，其值隨時(shí)間增大，復(fù)位后重復(fù)(參見(jiàn)圖5)。
可以根據(jù)控制模式，通過(guò)改變預(yù)載寄存器TIRA83中的值來(lái)控制數(shù) 字PWM模塊72的數(shù)字驅(qū)動(dòng)頻率。具體而言，預(yù)載寄存器83向計(jì)數(shù)器 TIMERl 82提供用于復(fù)位計(jì)數(shù)器TIMERl 82的值。參考圖5,當(dāng)計(jì)數(shù)器 TIMERl 82的值等于由預(yù)載寄存器TIRA 83提供的值時(shí)，計(jì)數(shù)器 TIMERl 82被復(fù)位。于是，如果由寄存器TIRA83提供的值被設(shè)置得更 低，就獲得了更高的PWM頻率。
寄存器T1CMPA 86和T1CMPB 84以及兩個(gè)凄t字比較器88、 90支持 脈沖寬度調(diào)制(PWM)。寄存器T1CMPA 86和T1CMPB 84的每個(gè)都可以 實(shí)現(xiàn)為12位寄存器。數(shù)字比較器88將TIMERl的值與寄存器T1CMPB 84的值比較。數(shù)字比較器90將TIMERl的值與寄存器T1CMPA 86的值 比較。為了進(jìn)行數(shù)字電源轉(zhuǎn)換，可以通過(guò)對(duì)寄存器加載來(lái)對(duì)寄存器 T1CMPA 86編程，從而能夠控制開(kāi)關(guān)34的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通或切斷時(shí)間。
參考圖5,信號(hào)OA為數(shù)字比較器90的輸出，數(shù)字比較器90比較 TIMERl和T1CMPA。如果TIMERl的值大于T1CMPA的值，那么信號(hào) OA變高。將該信號(hào)OA施加到或門(mén)92和與門(mén)94每者的兩個(gè)輸入之一。 當(dāng)TIMERl的值達(dá)到存儲(chǔ)于TIRA 83中的值時(shí)，使TIMERl的計(jì)數(shù)器復(fù) 位。接收時(shí)鐘信號(hào)Fpwm的延遲計(jì)數(shù)器96使來(lái)自數(shù)字比較器的信號(hào)OA 輸出延遲一延遲時(shí)間DT?？梢酝ㄟ^(guò)寄存器DTIME 98調(diào)節(jié)該延遲時(shí)間 DT。圖5中的信號(hào)DOA為延遲計(jì)數(shù)器96的輸出。信號(hào)DOA比信號(hào) OA滯后延遲時(shí)間DT。例如，如果信號(hào)Fpwm具有32MHz的頻率(^，=
31.25ns)，可以將延遲時(shí)間DT調(diào)節(jié)到高達(dá)2)is (31.25ns x 26)。將來(lái)自 延遲計(jì)數(shù)器96的信號(hào)DOA輸出施加到或門(mén)92和與門(mén)94的每者的兩個(gè) 輸入的另一個(gè)。
或門(mén)92具有用于低壓側(cè)的輸出信號(hào)OL，與門(mén)94具有用于高壓側(cè) 的輸出信號(hào)OH。輸出信號(hào)OH和OL之間有延遲(參見(jiàn)圖5)。將信號(hào) OL提供給異或門(mén)97的一個(gè)輸入，將信號(hào)OH提供給異或門(mén)99的一個(gè)輸 入。內(nèi)部端口 PG5向異或門(mén)97提供另一個(gè)輸入。內(nèi)部端口PGO向異或 門(mén)99提供另一個(gè)輸入。由于需要將信號(hào)OL反轉(zhuǎn)以用于適當(dāng)?shù)陌霕虿?作，將內(nèi)部端口 PGO設(shè)置為'T'。異或門(mén)99的輸出為提供于端子G0處 的低壓側(cè)柵極信號(hào)，并可以是信號(hào)OL的反轉(zhuǎn)。異或門(mén)97的輸出為提供 于端子G5處的高壓側(cè)柵極信號(hào)。在OH信號(hào)和反轉(zhuǎn)的OL信號(hào)之間有延 遲時(shí)間，如圖5所示。該延遲時(shí)間由DTIME寄存器98定義，構(gòu)成了 OH和反轉(zhuǎn)的OL信號(hào)之間的寂靜時(shí)間的一些量。
圖6為功率控制器200的內(nèi)部方框圖，功率控制器200可以是可從 Fairchild Semiconductor得到的FMS7401功率控制器。在一個(gè)實(shí)施例中， 可以用FMS7401功率控制器200實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換器10中的功率塊18的控 制器30。 FMS7401功率控制器200包括用于這里針對(duì)控制器30描述的
數(shù)字和模擬控制兩者的元件。
對(duì)于模擬控制，功率控制器200具有基于模擬的運(yùn)算放大器202、 204，復(fù)用器206和比較器208等。比較器208可以實(shí)現(xiàn)控制器30的比 較器76 (參見(jiàn)圖2)。
對(duì)于數(shù)字控制，功率控制器具有數(shù)字硬件塊210等。數(shù)字硬件塊210 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)212、中央處理單元(CPU)內(nèi)核214、各種存儲(chǔ)器 SRAM 216、閃速ROM 218和EEPROM 220、計(jì)數(shù)器222和224、數(shù)字 脈沖寬度調(diào)制(PWM)元件226和輸入/輸出(I/0)端口 228。 ADC 212和數(shù) 字PWM元件226可以實(shí)現(xiàn)控制器30的A/D轉(zhuǎn)換器66和數(shù)字PWM模 塊72 (參見(jiàn)圖2)。各種存儲(chǔ)器216、 218和220中的一個(gè)或多個(gè)可以 存儲(chǔ)用于正弦表模塊60和數(shù)字PID模塊70的軟件(參見(jiàn)圖2 ),該軟 件由CPU內(nèi)核214執(zhí)行。
圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)多組LED 312a、 312b、 312c 和312d的數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器300的示范性實(shí)施的局部方框圖形式的 示意圖。
這種數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器300的一個(gè)示范性應(yīng)用為大型屏幕LCD
CTV (例如尺寸超過(guò)40英寸)的背光照明，其需要較高的亮度。為了 提供這種亮度，希望是白色。雖然近期已經(jīng)發(fā)布了白色LED，但是這些 白色LED沒(méi)有用于大屏幕CTV中所需的足夠亮度。因此，有可能組合 或混合不同顏色的(例如藍(lán)色、綠色、紅色)多組LED來(lái)產(chǎn)生期望高亮度 的白色。不過(guò)，不同顏色的LED具有各自的不同的正向電壓降和電流標(biāo) 稱值。因此需要單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每種顏色的LED組，使得不同顏色的輸出強(qiáng)度 可以匹配。
參考圖7， LED組312a、 312b、 312c和312d可以分別具有綠色、 紅色、藍(lán)色和綠色。希望有兩組綠色LED，因?yàn)榫G色LED的輸出強(qiáng)度 通常弱于紅色和藍(lán)色LED。
可以操作數(shù)字單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器300來(lái)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每種不同顏色的LED 組312a、 312b、 312c和312d，同時(shí)控制提供《合所有不同LED組的電流。 在該實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器300包括用于每個(gè)LED組312a、 312b、 3Uc 和312d的分立的功率塊318 (獨(dú)立地被標(biāo)識(shí)為318a、 318b、 318c和 318d)。電源轉(zhuǎn)換器300還具有EMI濾波器314和整流器316。在一些 實(shí)施例中，可以用單個(gè)電流命令來(lái)控制提供給所有不同LED組312a、 312b、 312c和312d的電流。
每個(gè)功率塊318的實(shí)施可以基本類似于這里所述的功率塊18。由于 每個(gè)功率塊318的控制器30至少部分地以數(shù)字方式工作，可以利用適 當(dāng)?shù)募夹g(shù)(例如串行通信、I2C)通過(guò)適當(dāng)端口將電源轉(zhuǎn)換器300的輸入 命令或驅(qū)動(dòng)狀況傳輸?shù)酵獠侩娐坊驈耐獠侩娐方邮针娫崔D(zhuǎn)換器300的輸 入命令或驅(qū)動(dòng)狀況。用外部電流命令控制綠色、紅色、藍(lán)色LED組312a、 312b、 312c和312d,同時(shí)控制AC輸入電流，從而以低的全諧波失真 (THD)校正了輸入功率因數(shù)。
如這里所述，根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器提供了很多技 術(shù)優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)包括，例如，能夠驅(qū)動(dòng)任意數(shù)量的LED,單個(gè)地或者
中的高壓側(cè)電流。:外，^;級(jí)、電源轉(zhuǎn)換器可:、控制LK3電流并對(duì)AC 輸入電流整形以進(jìn)行功率因數(shù)校正(PFC)。該單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器可以實(shí)施 具有模擬和數(shù)字控制二者的混合控制技術(shù)。該單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器還可以利 用例如正弦表減少或降低總諧波失真(THD)。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)理解，可以在其中作出 各種改變、替換和修改而不背離如所附權(quán)利要求所定義的精神和范圍。 亦即，本申請(qǐng)中所包括的討論意在充當(dāng)一個(gè)基本描述。應(yīng)當(dāng)理解，特定
的討論可能不會(huì)明確地描述所有可能的實(shí)施例；許多備選實(shí)施例都是隱
含的。還可能未完整地闡明本發(fā)明的一般屬性，且可能未明確示出每個(gè) 特征或元件如何能實(shí)際上代表更寬范圍的功能或更多種類的替代或等 效元件。再次，這些被隱含地包括在本公開(kāi)中。在以面向裝置的術(shù)語(yǔ)描 述本發(fā)明時(shí)，裝置的每個(gè)元件都暗示地執(zhí)行功能。說(shuō)明書(shū)和術(shù)語(yǔ)都不意 在限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)的電源轉(zhuǎn)換器，所述電源轉(zhuǎn)換器包括單級(jí)，可操作所述電源轉(zhuǎn)換器為輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)并提供對(duì)提供給所述至少一個(gè)LED的電流的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述單級(jí)使用數(shù)字控 制來(lái)控制提供給所述至少一個(gè)LED的電流，并將模擬控制用于過(guò)流保 護(hù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中用于輸入功率的所述 PFC使所述輸入功率的AC電流和AC電壓同步。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中用于輸入功率的所述 PFC減少了總諧波失真(THD)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述單級(jí)包括用于減 少總諧波失真(THD)的正弦表模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述單級(jí)包括用于識(shí) 別所述輸入功率的同步狀況的裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述輸入功率具有AC電壓成分，且其中用于識(shí)別同步狀況的所述裝置可以運(yùn)行以識(shí)別所述 AC電壓成分經(jīng)過(guò)零點(diǎn)的至少一個(gè)時(shí)刻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中所述單級(jí)包括 開(kāi)關(guān)，電流才艮據(jù)占空比通過(guò)該開(kāi)關(guān)流動(dòng)；以及耦接到所述開(kāi)關(guān)的控制器，用于控制所述開(kāi)關(guān)的所述占空比。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源轉(zhuǎn)換器，其中 當(dāng)所述開(kāi)關(guān)被切斷時(shí)，向所述至少一個(gè)LED提供更多電流，從而^吏所述至少一個(gè)LED更亮；并且當(dāng)所述開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通時(shí)，向所述至少一個(gè)LED提供更少電流，從而 使所述至少一個(gè)LED更暗。
10. —種利用輸入功率驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)的單級(jí)電 源轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括用于為所述輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)的裝置；以及 用于控制提供給所述至少一個(gè)LED的電流的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，其中所述用于提供 PFC的裝置包括電阻器和二極管，用于識(shí)別所述輸入功率的同步狀況；以及 正弦表模塊，用于使所述輸入功率的電流成分和電壓成分同步。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，其中用于控制電流 的所述裝置包括電流感測(cè)裝置，用于生成表示流經(jīng)所述電源轉(zhuǎn)換器的一 個(gè)支路的電流量的信號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，包括開(kāi)關(guān)，根據(jù)占 空比電流流經(jīng)所述開(kāi)關(guān)，其中用于控制的所述裝置耦接到所述開(kāi)關(guān)以控 制所述占空比。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，其中 當(dāng)所述開(kāi)關(guān)被切斷時(shí)，向所述至少一個(gè)LED提供更多電流，從而4吏所述至少一個(gè)LED更亮；并且當(dāng)所述開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通時(shí)，向所述至少一個(gè)LED提供更少電流，從而 4吏所述至少一個(gè)LED更暗。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，其中所述用于控制的裝置提供過(guò)流保護(hù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，其中所述用于控制 的裝置使用數(shù)字控制來(lái)控制提供給所述至少一個(gè)LED的電流，并將模擬 控制用于過(guò)流保護(hù)。
17. —種使用輸入功率驅(qū)動(dòng)多組發(fā)光二極管(LED)的電源轉(zhuǎn)換器， 其中每組中的二極管是相同顏色的，所述轉(zhuǎn)換器包括用于為所述輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)的裝置；以及 用于控制提供給所述至少一個(gè)LED的電流的裝置。
18. —種用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)的單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器， 包括輸入端子，用于接收經(jīng)整流的交流(AC)輸入功率；輸出端子，在所述輸出端子處向所述至少 一 個(gè)L ED提供驅(qū)動(dòng)電流；開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)占空比控制所述開(kāi)關(guān)，用于增加和減小提供給所述至少 一個(gè)LED的所述驅(qū)動(dòng)電流；用于為輸入功率提供功率因數(shù)校正(PFC)的裝置，所述裝置包括用于識(shí)別所述輸入功率中的同步狀況的裝置；用于通過(guò)調(diào)節(jié)所述開(kāi)關(guān)的所述占空比來(lái)控制提供給所述至少一個(gè)LED的電流的裝置，所述裝置包括耦接到所述開(kāi)關(guān)的電流感測(cè)裝置，用于生成表示流向所述至少 一個(gè)LED的電流量的信號(hào)；耦接到所述變壓器的初級(jí)線圏的晶體管，用于控制流經(jīng)所述初級(jí)線 圈的電流；耦接到所述晶體管的電流感測(cè)裝置，用于生成表示流經(jīng)所述電源轉(zhuǎn) 換器的電流量的信號(hào)，所述電流感測(cè)裝置形成用于所述電源轉(zhuǎn)換器的電 流控制回^各的部分；控制器，所述控制器可以工作以提供所述電源轉(zhuǎn)換器的所述電流控 制回路的模擬控制和所述電源轉(zhuǎn)換器的所述電壓控制回路的數(shù)字控 制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單級(jí)電源轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。該電源轉(zhuǎn)換器將AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC電流源并調(diào)節(jié)流到LED中的電流。此外，控制AC輸入電流使之具有與AC輸入電壓同步的正弦波形，使得AC輸入功率因數(shù)得到校正。因此，使用單個(gè)電源轉(zhuǎn)換級(jí)同時(shí)獲得了功率因數(shù)校正(PFC)和LED電流調(diào)節(jié)。因此能夠以低成本獲得更高效率。
文檔編號(hào)H05B41/24GK101199239SQ200680017477
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月22日
發(fā)明者I-H·吳, M·拉亞巴里 申請(qǐng)人:美國(guó)快捷半導(dǎo)體有限公司