光源驅(qū)動(dòng)電路及控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管光源的光源驅(qū)動(dòng)電路及 控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1所不為一種傳統(tǒng)的光源驅(qū)動(dòng)電路100的方框圖。該驅(qū)動(dòng)電路100用于驅(qū)動(dòng)光 源如發(fā)光二極管鏈108。電源102提供輸入電壓VIN為驅(qū)動(dòng)電路100供電。驅(qū)動(dòng)電路100 包含降壓變換器，該降壓變換器在控制器104的控制下為發(fā)光二極管鏈108提供變換后的 電壓V0UT。該降壓變換器包含二極管114、電感112、電容116和開關(guān)106。電阻110與開 關(guān)106串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)106接通，電阻110與電感112以及發(fā)光二極管鏈108耦合，產(chǎn)生指示 流經(jīng)電感112的電流的反饋信號。當(dāng)開關(guān)106斷開，電阻110與電感112以及發(fā)光二極管 鏈108斷開，因而沒有電流流經(jīng)電阻110。
[0003] 開關(guān)106由控制器104控制。當(dāng)開關(guān)106接通，電流流經(jīng)發(fā)光二極管鏈108、電感 112、開關(guān)106、電阻110到地。在電感112的作用下電流逐漸增大。當(dāng)電流增至預(yù)設(shè)的最 大電流值時(shí)，控制器104斷開開關(guān)106。當(dāng)開關(guān)106斷開，電流流經(jīng)發(fā)光二極管鏈108、電感 112和二極管114。控制器104在一段時(shí)間后再次接通開關(guān)106。因此，控制器104根據(jù)所 述預(yù)設(shè)的最大電流值控制降壓變換器。然而，流經(jīng)電感112和發(fā)光二極管鏈108的平均電流 會受到電感112的電感值、輸入電壓VIN以及發(fā)光二極管鏈108兩端的電壓V0UT的影響， 因此難以對流經(jīng)電感112的平均電流(也即流經(jīng)發(fā)光二極管鏈108的平均電流)進(jìn)行精確控 制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光源驅(qū)動(dòng)電路及控制器，以提供恒定的輸 出功率，且使該光源驅(qū)動(dòng)電路具有更高的功率因數(shù)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種光源驅(qū)動(dòng)電路，該光源驅(qū)動(dòng)電路包含降 升壓變換器，從電源接收輸入電壓和輸入電流并為負(fù)載提供電能，降升壓變換器包含由驅(qū) 動(dòng)信號控制的開關(guān)；線電壓補(bǔ)償電路，耦合于電源，用于產(chǎn)生指示輸入電壓大小的電壓監(jiān)測 信號；電流監(jiān)測器，耦合于降升壓變換器中的開關(guān)與地之間，用于產(chǎn)生指示流經(jīng)負(fù)載的電流 大小的電流監(jiān)測信號；以及控制器，耦合于降升壓變換器和線電壓補(bǔ)償電路，控制器接收由 電壓監(jiān)測信號和電流監(jiān)測信號一起疊加構(gòu)成的組合監(jiān)測信號，組合監(jiān)測信號指示輸入電壓 大小和流經(jīng)負(fù)載的電流大小，控制器根據(jù)組合監(jiān)測信號產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號以控制開關(guān)，其中， 通過線電壓補(bǔ)償電路使得電流監(jiān)測信號的電壓值和流經(jīng)負(fù)載的電流值均與輸入電壓成反 比關(guān)系，當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，電流監(jiān)測信號的電壓值相應(yīng)地減小并且流經(jīng)負(fù)載的電流值相 應(yīng)地減小，當(dāng)輸入電壓減小時(shí)，電流監(jiān)測信號的電壓值相應(yīng)地增大并且流經(jīng)負(fù)載的電流值 相應(yīng)地增大。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種控制器，用于控制降升壓變換器，降升壓變換器從電源接收 輸入電壓和輸入電流，并為負(fù)載提供電能，其特征在于，控制器包括：第一監(jiān)測端口，接收指 示輸入電壓大小和流經(jīng)負(fù)載的電流大小的組合監(jiān)測信號；第二監(jiān)測端口，接收指示降升壓 變換器中的儲能單元的狀況的監(jiān)測信號，其中儲能單元的電流由開關(guān)控制，如果監(jiān)測信號 指示流經(jīng)儲能單元的電流減小到預(yù)設(shè)電流值，控制器接通開關(guān)；以及驅(qū)動(dòng)端口，根據(jù)組合監(jiān) 測信號和監(jiān)測信號提供驅(qū)動(dòng)信號給開關(guān)以控制流經(jīng)降升壓變換器的瞬時(shí)電流，從而調(diào)節(jié)流 經(jīng)負(fù)載的電流大小，其中流經(jīng)負(fù)載的電流是通過耦合于第一監(jiān)測端口的線電壓補(bǔ)償電路而 與輸入電壓成反比關(guān)系，當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，流經(jīng)負(fù)載的電流相應(yīng)地減小，當(dāng)輸入電壓減小 時(shí)，流經(jīng)負(fù)載的電流相應(yīng)地增大，從而減小輸入電壓的變化對于降升壓變換器的輸入功率 和輸出功率的影響。
[0007] 本發(fā)明提供的光源驅(qū)動(dòng)電路及控制器，通過利用線電壓補(bǔ)償電路使得電流監(jiān)測信 號的電壓值和流經(jīng)負(fù)載的電流值均與輸入電壓成反比關(guān)系，從而可以減少甚至消除輸入電 壓的變化對降升壓變換器的輸入功率和輸出功率的影響。
【附圖說明】
[0008] 以下通過對本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目 的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 圖1所示為一種傳統(tǒng)光源驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；
[0010] 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；
[0011] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0012] 圖4所示為圖3中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖5所示為圖4中控制器的波形圖；
[0014] 圖6所示為圖3中控制器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖7所示為圖6中控制器生成或接收的信號波形圖；
[0016] 圖8所不為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路不意圖；
[0017] 圖9A所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；
[0018] 圖9B所示為圖9A中驅(qū)動(dòng)電路生成或接收的信號波形圖；
[0019] 圖10所示為根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0020] 圖11所示為圖9A中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖12所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路生成或接收的信號波形圖；
[0022] 圖13所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)負(fù)載的方法流程圖；
[0023] 圖14所示為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0024] 圖15所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖14中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖16所示為根據(jù)本發(fā)明又另一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0026] 圖17所示為根據(jù)本發(fā)明又再一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0027] 圖18所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路生成或接收的信號波形 圖。
[0028] 圖19所示為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0029] 圖20所示為圖19中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖21所示為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0031] 圖22所示為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；
[0032] 圖23所示為圖22中輸入功率和輸出功率隨著輸入電壓變化的波形示意圖；以及
[0033] 圖24所示為圖22中輸入功率和輸出功率隨著環(huán)境溫度變化的波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明。盡管本發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡 述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋后附 權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0035] 另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對 于大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0036] 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路200的方框圖。光源驅(qū)動(dòng)電路 200包含整流器204。整流器204接收來自電源202的輸入電壓并為電力變換器206提供 調(diào)整后的電壓。電力變換器206接收調(diào)整后的電壓并為負(fù)載288提供輸出電力。電力變換 器206可以是降壓變換器或者升壓變換器。在一個(gè)實(shí)施例中，電力變換器206包含儲能單元 214和用于監(jiān)測儲能單元214狀況的電流監(jiān)測器278 (比如一個(gè)電阻)。電流監(jiān)測器278為 控制器210提供感應(yīng)信號ISEN。該感應(yīng)信號ISEN指示流經(jīng)儲能單元214的瞬時(shí)電流。光 源驅(qū)動(dòng)電路200還包含濾波器212,用于根據(jù)感應(yīng)信號ISEN產(chǎn)生感應(yīng)信號IAVG。感應(yīng)信號 IAVG指示流經(jīng)儲能單元214的平均電流。控制器210接收感應(yīng)信號ISEN和感應(yīng)信號IAVG， 并控制流經(jīng)儲能單元214的平均電流，使得該平均電流與目標(biāo)電流值相等。
[0037] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路300的電路示意圖。圖3中 與圖2編號相同的部件具有類似的功能。在圖3的例子中，光源驅(qū)動(dòng)電路300包含整流器 204、電力變換器206、濾波器212和控制器210。整流器204可以是包含二極管D1-D4的橋 式整流器。整流器204調(diào)整來自電源202的電壓。電力變換器206接收整流器204輸出的 調(diào)整后的電壓并產(chǎn)生輸出電力為負(fù)載(如發(fā)光二極管鏈208)供電。
[0038] 在圖3的例子中，電力變換器206是降壓變換器。該降壓變換器包含電容308、開 關(guān)316、二極管314、電流監(jiān)測器278 (比如電阻218)，相互耦合的電感302和電感304以及 電容324。二極管314位于開關(guān)316和光源驅(qū)動(dòng)電路300的地之間。電容324與發(fā)光二極 管鏈208并聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，電感302和電感304彼此電磁耦合。電感302和電感304 都連接至一個(gè)共同節(jié)點(diǎn)333。在圖3的例子中，共同節(jié)點(diǎn)333位于電阻218和電感302之 間。然而本發(fā)明并不限于此結(jié)構(gòu)，共同節(jié)點(diǎn)333也可以位于開關(guān)316和電阻218之間。共 同節(jié)點(diǎn)333為控制器210提供參考地。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器210的參考地和光源驅(qū)動(dòng) 電路300的地不同。通過接通和斷開開關(guān)316,流經(jīng)電感302的電流可以得到調(diào)整，從而調(diào) 節(jié)發(fā)光二極管鏈208的電力。電感304監(jiān)測電感302的狀況，比如，監(jiān)測流經(jīng)電感302的電 流是否減小到預(yù)設(shè)的電流值。
[0039] 電阻218的一端與開關(guān)316和二極管314陰極之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端與電感302 相連。電阻218提供感應(yīng)信號ISEN，當(dāng)開關(guān)316接通和斷開時(shí)，該感應(yīng)信號ISEN均能指示 流經(jīng)電感302的瞬時(shí)電流。換言之，不管開關(guān)316接通還是斷開時(shí)，電阻218均能監(jiān)測流經(jīng) 電感302的瞬時(shí)電流。濾波器212與電阻218耦合并提供感應(yīng)信號IAVG，該感應(yīng)信號IAVG 指示流經(jīng)電感302的平均電流。在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器212包含電阻320和電容322。
[0040] 控制器210接收感應(yīng)信號ISEN和感應(yīng)信號IAVG，并通過接通或斷開開關(guān)316使得 流經(jīng)電感302的平均電流等于目標(biāo)電流值。電容324濾除流經(jīng)發(fā)光二極管鏈208的電流的 波紋，從而使流經(jīng)發(fā)光二極管鏈208的電流相對平穩(wěn)并等于流經(jīng)電感302的平均電流。因 此使得流經(jīng)發(fā)光二極管鏈208的電流與目標(biāo)電流值相等。此處"與目標(biāo)電流值相等"是在 不考慮電路元件的不理想情況和忽略從電感304傳送至控制器210的電力的情況下。
[0041] 圖3的例子中，控制器210的端口包括ZCD、GND、DRV、VDD、CS、C0MP和FB。端口 ZCD與電感304耦合，用于接收指示電感302狀況（比如，流經(jīng)電感302的電流是否減小到 預(yù)設(shè)的電流值"〇"）的監(jiān)測信號AUX。監(jiān)測信號AUX也能指示發(fā)光二極管鏈208是否處于 開路狀態(tài)。端口DRV與開關(guān)316耦合并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號（如脈沖寬度調(diào)制信號PWM1)接通或 斷開開關(guān)316。端口VDD與電感304耦合并接收來自電感304的電力。端口CS與電阻218 耦合并接收指示流經(jīng)電感302的瞬時(shí)電流的感應(yīng)信號ISEN。端口C0MP通過電容318與控 制器210的參考地耦合。端口FB通過濾波器212與電阻218耦合并接收指示流經(jīng)電感302 的平均電流的感應(yīng)信號IAVG。在圖3的例子中，端口GND(也即控制器210的參考地)連接 至電阻218、電感302、電感304之間的共同節(jié)點(diǎn)333。
[0042] 開關(guān)316可以是N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（N型M0SFET)。開關(guān)316的 導(dǎo)通狀態(tài)由開關(guān)316的柵極電壓與端口GND的電壓（即共同節(jié)點(diǎn)333的電壓)之間的電壓差 決定。因此，端口DRV輸出的脈沖寬度調(diào)制信號PWM1決定了開關(guān)316的狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)316 接通，控制器210的參考地高于光源驅(qū)動(dòng)電路300的地，使得本發(fā)明的電路可以適用于具有 較高電壓的電源。
[0043] 當(dāng)開關(guān)316接通，電流流經(jīng)開關(guān)316、電阻218、電感302、發(fā)光二極管鏈208到光源 驅(qū)動(dòng)電路300的地。當(dāng)開關(guān)316斷開，電流流經(jīng)電阻218、電感302、發(fā)光二極管鏈208和二 極管314。電感304與電感302耦合且能夠監(jiān)測電感302的狀況，比如，監(jiān)測流經(jīng)電感302 的電流是否減小到預(yù)設(shè)電流值?？刂破?10根據(jù)信號AUX、ISEN、和IAVG監(jiān)測流經(jīng)電感302 的電流，并通過脈沖寬度調(diào)制信號PWM1控制開關(guān)316,使得流經(jīng)電感302的平均電流等于目 標(biāo)電流值。所以經(jīng)過電容324濾波后，流經(jīng)