專利名稱：：用于諸如led、oled或激光二極管之類的負載的驅(qū)動器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于諸如LED、OLED或激光二極管之類的負載的驅(qū)動器電路，以及一種用于操作一個或更多個這種負載的方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在發(fā)光二極管(LED)被用于多種照明和顯示器應(yīng)用，在所述應(yīng)用中，由于發(fā)光二極管具有諸如高能量效率和長操作壽命之類的顯著優(yōu)點，因此其與傳統(tǒng)的燈相比是更為優(yōu)選的。一種特殊類型的LED是有機發(fā)光二極管(OLED)。本發(fā)明所針對的另一種類型的電負載是激光設(shè)備。在針對用于諸如LED、OLED和激光二極管之類的負載的驅(qū)動器電路的要求方面，這些電負載需要非常精確的接通電流。在一些應(yīng)用中，按照脈沖方式來驅(qū)動照明單元。因此對于所述驅(qū)動器電路來說非常重要的是能夠提供具有精確的接通電流、最小脈沖失真、較短的上升和下落時間以及^(氐過沖的電流脈沖。在許多照明和顯示器應(yīng)用中，利用脈沖模式來操作負載。舉例來說，這可以被用來通過諸如PWM(脈沖寬度調(diào)制)或PDM(脈沖密度調(diào)制)之類的技術(shù)來控制亮度。如果開關(guān)頻率足夠高，則人眼將對所述亮度進行積分并且感知到平均亮度。此外，在具有順序顏色呈現(xiàn)的顯示器應(yīng)用中也可以使用脈沖。為了使用諸如DMD(數(shù)字微鏡設(shè)備)或DLP(數(shù)字光處理)之類的單色光調(diào)制設(shè)備來顯示彩色圖像，所述設(shè)備被順序地用于不同顏色的光。在這種情況下，所述光可以由利用短脈沖順序地驅(qū)動的LED、OLED或激光二極管來提供。用于驅(qū)動這種負栽的已知的電路一方面包括線性模式驅(qū)動電路。這種線性模式驅(qū)動電路對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的，并且可以按照許多不同方式來實現(xiàn)。線性電流驅(qū)動器包括放大元件(比如運算放大器、晶體管、MOSFET或其他相應(yīng)組件)和電流感測裝置，其中所述電流感測裝置用于感測流經(jīng)所述驅(qū)動器的電流并且控制所述放大5元件，從而實現(xiàn)具有反饋的模擬控制。線性電流驅(qū)動器可以被設(shè)計成具有優(yōu)越的動態(tài)行為的優(yōu)點，但是已經(jīng)知道其會引入高損耗。另一種已知類型的驅(qū)動電流是開關(guān)變換器。這種變換器包括至少一個開關(guān)元件和一個電抗元件(比如電感或電容，或者全部二者)。通過所述開關(guān)元件的順序開關(guān)操作生成輸出電壓。通過修改占空比，可以控制所述輸出。已經(jīng)知道開關(guān)變換器具有高效率，但是其動態(tài)行為受到限制。在US2006/0108933中，通過開關(guān)變換器和線性電流驅(qū)動器的組合來驅(qū)動LED。DC-DC變換器輸出直流電壓，以用于為并聯(lián)連接的兩個LED串饋電。每一串包括串聯(lián)連接的恒定電流電路。每一個恒定電流電路接收一個控制信號，并且相應(yīng)地控制LED電流。一個模擬反饋電路把對應(yīng)于每一個LED串的反饋電壓進行比較，并且使用二者當中較低的一個作為去到所述DC-DC變換器的反饋電壓。所述變換器把所述反饋電壓與內(nèi)部參考電壓進行比較，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)其輸出電壓。本發(fā)明的一個目的是提供一種非常適用于所提到的負載的驅(qū)動器電路和操作方法，其特別對于脈沖應(yīng)用提供降低的損耗和精確的控制，并且易于使用。所述目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動器電路和根據(jù)權(quán)利要求10的操作方法來實現(xiàn)的。各從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的驅(qū)動器電路一方面包括開關(guān)變換器，其通過對開關(guān)元件的順序開關(guān)操作生成開關(guān)輸出電壓。提供用于把諸如一個或多個LED、OLED或激光二極管設(shè)備之類的負栽連接到所述輸出電壓的端子。另一方面，所述驅(qū)動器電路包括與所述端子(連接在該處的負載)串聯(lián)連接的線性電流驅(qū)動器。因此，通過所述開關(guān)變換器和所述線性電流驅(qū)動器為所述負栽串聯(lián)供電。全部兩個所述元件都接受控制輸入。所述開關(guān)變換器具有開關(guān)控制輸入。通過在所述開關(guān)控制輸入處提供的不同信號來修改所提供的輸出電壓。所述開關(guān)控制輸入可以是直接開關(guān)信息，即所述(多個)開關(guān)元件的特定接通/關(guān)斷狀態(tài)，或者可以是諸如參考電壓或控制偏移量之類的模擬信號。所述線性電流驅(qū)動器接受電流控制輸入，所述電流控制輸入優(yōu)選地是作為模擬電流或電壓信號而被提供得，其決定由所述驅(qū)動器所控制的驅(qū)動電流。根據(jù)本發(fā)明，提供控制單元，其包括至少一個感測輸入和至少兩個控制輸出，即用于控制所述開關(guān)變換器的開關(guān)控制輸出和用于控制所述線性電流驅(qū)動器的電流控制輸出。所述控制單元包括用來執(zhí)行控制程序的可編程控制裝置。所述程序和本發(fā)明的方法用來驅(qū)動所述電路的各組件，以便提供流經(jīng)連接在所述端子處的負載的對應(yīng)于設(shè)定電流值的電流。為了實現(xiàn)這一點，對所述感測輸入進行處理，并且確定所期望的開關(guān)輸出電壓和所期望的驅(qū)動電流。所述可編程控制裝置可以是適于執(zhí)行相應(yīng)的控制程序的任何類型的設(shè)備。具體的例子包括微處理器、信號處理器或者最為優(yōu)選的是包括中央處理單元和附加的外圍組件(比如輸入、輸出、存儲器等等)的微控制器。由所述程序所處理的所述感測輸入至少包括對應(yīng)于所述線性電流驅(qū)動器處的電氣值(電流和/或電壓)的感測輸入。該感測輸入可以包括感測流經(jīng)所述驅(qū)動器的電流(例如作為相關(guān)的電壓信號)，但是優(yōu)選地還包含關(guān)于所述線性電流驅(qū)動器內(nèi)的放大元件的電壓信息。根據(jù)本發(fā)明的電路在根據(jù)所述設(shè)定電流值獲得負載電流方面提供了很高的靈活性。所述驅(qū)動器電路從外部僅僅需要所提供的設(shè)定電流值。所述微控制器負責對于每一個操作狀態(tài)提供針對所述兩個元件的相應(yīng)的控制，所述兩個元件即所述開關(guān)變換器和所述線性電流驅(qū)動器。這兩個元件的組合允許同時受益于所述線性電流驅(qū)動器的優(yōu)越的動態(tài)屬性以及所述開關(guān)變換器處的降低的損耗。此外，對所述電路的外部控制仍然非常容易?？梢悦黠@看出，本發(fā)明的設(shè)備和方法非常適于驅(qū)動具有電流脈沖的負載。在一個優(yōu)選實施例中，所述設(shè)定電流值不是恒定的，而是隨著時間改變。特別對于脈沖來說將有改變部分，其中所述值將隨時間改變(實際上對于脈沖應(yīng)用來說，所述改變部分將極短，即對應(yīng)于所述脈沖信號的上升和下降沿)。此外還將有穩(wěn)定部分，其中所述設(shè)定電流值將保持恒定，或者至少基本上保持恒定(這可以被理解為意味著不超7過+/-20%的變化，優(yōu)選地不超過+/-5%)。應(yīng)當注意到，在許多應(yīng)用中可以預(yù)先得到關(guān)于所述脈沖的定時和/或高度的信息，例如在周期性脈沖信號的情況下就是如此。可以按照不同的形式從外部提供關(guān)于所述設(shè)定電流值的周期性的信息，或者可以由所述程序按照自學(xué)習(xí)的方式采集所述信息。其中一個優(yōu)選實施例涉及所述穩(wěn)定部分內(nèi)的控制。在這里，在所述穩(wěn)定部分的至少一部分期間(優(yōu)選地是中心部分，即不直接與改變部分交界)，實施控制以便最小化所述線性電流驅(qū)動器上的電壓。這是由于如果所述線性電流驅(qū)動器實際上通過增大所述放大元件處的電壓降而限制所述負載電流，則其會引入高損耗。雖然在短時間內(nèi)可以容忍這種損耗，例如在所述改變部分內(nèi)或者在其之前和/或之后的有限時間段內(nèi)，但是長期來說應(yīng)當最小化所述損耗。因此，通過最小化所述線性電流驅(qū)動器上的電壓降將會大大限制所述損耗。但是在執(zhí)行最小化時優(yōu)選地保持所述電壓的下限值(最小閾值)，從而允許所述線性電流驅(qū)動器仍然操作在其線性范圍內(nèi)。這種控制行為是通過相應(yīng)的控制程序來實現(xiàn)的。正如下面將關(guān)于各優(yōu)選實施例所進一步解釋的那樣，優(yōu)選地可以計算所述最小閾值，從而保持用于操作所述線性電流驅(qū)動器內(nèi)的放大元件的最小電壓。因此可以根據(jù)所述負載電流來計算所述最小閾值?？商鎿Q地，還有可能確定對應(yīng)于所述最小閾值的固定值，并且把該值存儲在所述控制裝置中，或者使得該值可以為所述控制裝置所訪問。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，所述設(shè)定電流值具有如上所述的改變部分和穩(wěn)定部分，其中實施控制以便至少緊接在改變部分之前提供更高的期望開關(guān)輸出電壓。因此，例如在所述改變部分之前并且可選地也在所述改變部分之后(優(yōu)選地在其之后不久)，所期望的開關(guān)輸出電情況。所述開關(guān)輸出電壓;這二升^考慮到了無法瞬時升高所述開關(guān)輸出電壓這一事實。由于所述電抗元件(例如所述開關(guān)變換器的輸出電容器)需要被充電，因此所述開關(guān)變換器需要一些時間來升高所述電壓。因此，為了在改變部分中就提供所期望的電壓值，由所述控制程序預(yù)先啟動所述改變。當然，在這種情況下將需要可用于所述微控制器的關(guān)于即將到來的改變部分的信息。但是如果根據(jù)已知的脈沖模8式改變所述設(shè)定電流值的話，則這一條件常常將得到滿足。舉例來說，可以從外部把所述脈沖模式作為數(shù)字信號提供給所述控制裝置。此外，對于許多應(yīng)用來說，所述脈沖模式可以至少大致是周期性的(從而預(yù)先已知脈沖定時和至少近似的脈沖高度)?？梢酝ㄟ^外部接口處的信號來指示所述周期性，或者可以通過控制裝置內(nèi)的特殊程序來識別所述周期性。最為優(yōu)選的是，與指示周期性重復(fù)的脈沖模式的每一個起始的觸發(fā)信號一起提供所述模式。應(yīng)當注意到，在即將到來的改變部分之前實施的所述開關(guān)輸出電壓的升高本身對于所述負栽沒有顯著影響。這是因為所述負載仍然受到所述線性電流驅(qū)動器的單獨控制。在這種情況下所提供的電功率的多余部分作為所述線性電流驅(qū)動器中的損耗被吸收。但是按照這種方式可以完全利用所述線性電流驅(qū)動器的動態(tài)屬性。雖然上述內(nèi)容對于其中所述設(shè)定電流值在所述改變部分內(nèi)減小的改變情況也是成立的，但是其特別適用于其間所述設(shè)定電流值升高的改變部分。例如在脈沖應(yīng)用中，如果所述設(shè)定電流值升高并且其后在隨后的穩(wěn)定部分中保持恒定，則所述控制程序可以在所述改變部分之前及其期間提供較高的期望開關(guān)輸出電壓，從而例如對輸出電容器充電，并且所述線性電流驅(qū)動器對于所述較高的設(shè)定電流值也可以操作在線性范圍內(nèi)。隨后，在所述穩(wěn)定部分內(nèi)(至少在所述穩(wěn)定部分的靠后的一部分期間)，如上所述地再次降低所期望的輸出開關(guān)值，以便限制所述線性電流驅(qū)動器中的損耗。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，所述控制單元包括存儲裝置以用于存儲多個所期望的開關(guān)輸出電壓值和所期望的驅(qū)動電流值。所述存儲裝置可以被提供在所述可編程控制裝置(例如微控制器)的內(nèi)部或外部，并且可以包括任何類型的數(shù)字存儲裝置。優(yōu)選地在所述微控制器內(nèi)，對于快速存取來說特別優(yōu)選的是RAM存儲。該存儲被所述程序使用來對于給定的設(shè)定電流值確定適當?shù)乃谕拈_關(guān)輸出值?？梢岳妙A(yù)定值對所述存儲裝置進行預(yù)先編程。但是根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，優(yōu)選地是令所述程序存儲在控制期間確定的值。此外優(yōu)選的是在控制期間僅僅把所存儲的值用作起始值，并且通過后續(xù)的閉環(huán)控制來確定適當?shù)闹?。隨后可以把如此給出的值存儲在所述存儲裝置中以便更新先前的值。這樣，所述存儲總是保持被更新，從而可以補償所述驅(qū)動電路和/或所述負載中的任何改變。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，提供多條支路。所述各條支路并聯(lián)連接到輸出，從而可以通過僅僅一個開關(guān)變換器來驅(qū)動所有各條支路，并且使其具有公共開關(guān)輸出電壓。每一條支路具有至少一個用于連接負載的端子，所述負載比如是LED、OLED或激光二極管設(shè)備。雖然對于所述多條支路僅有一個開關(guān)變換器，但是每一條支路具有串聯(lián)連接到所述端子的單獨的線性電流驅(qū)動器電路。此外，在每一條所述支路中有單獨的感測輸入。相應(yīng)地，所述控制單元將具有對應(yīng)于來自每一條所述支路的感測輸入的(直接的或多路復(fù)用的)輸入端子。這樣就可以通過部件數(shù)目很少的電路有效地驅(qū)動多個負載，其中對于多個負栽使用僅僅一個開關(guān)變換器和僅僅一個具有微控制器的控制單元?？梢赃B接任意數(shù)目的負載，比如2個、3個或更多。所述負載可以被同時驅(qū)動，但是對于某些應(yīng)用(比如投影應(yīng)用中的順序顏色呈現(xiàn))優(yōu)選地順序驅(qū)動所述負載。在將同時驅(qū)動多條支路的情況下，所述控制程序優(yōu)選地根據(jù)各單獨支路的線性電流驅(qū)動器處的最小測量電壓值來確定所期望的開關(guān)輸出電壓。隨后通過每一條支路中的線性電流驅(qū)動器來控制各單獨負載。通過下面對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的驅(qū)動器電路的電路圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的驅(qū)動器電路的電路圖；圖3的時序圖按照示意性的形式示出了對應(yīng)于第一操作模式的圖1中的電流和電壓；圖4的時序圖按照示意性的形式示出了對應(yīng)于第二操作模式的圖1中的電流和電壓；圖5示出了圖1、圖2的電路內(nèi)的微控制器的示意圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的驅(qū)動器電路的電路圖7的時序圖示出了一個投影系統(tǒng)實例中的圖6中的電流和電壓的測量值。具體實施例方式圖1示出了連接到負載L的驅(qū)動器電路10的電路圖。在所示出的實例中，所述負栽L是LED負載，其在本例中是LED1、LED2、LED3、LED4四個LED的串聯(lián)?？梢悦黠@看出，所述驅(qū)動器電路10可以替換地被使用來驅(qū)動其他設(shè)備，特別是諸如OLED或激光二極管設(shè)備之類的發(fā)光設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易認識到如何把其他設(shè)備連接到所述驅(qū)動器電路10。所述驅(qū)動器電路10包括開關(guān)變換器12、線性電流驅(qū)動器14和控制單元16。所述開關(guān)變換器12提供開關(guān)輸出電壓Vla所述負載L和所述線性電流驅(qū)動器14串聯(lián)連接到所述輸出V1(>所述控制單元16接收指示用于操作所述負載L的所期望的電流的設(shè)定值Iset。所述控制單元16驅(qū)動所述驅(qū)動器電路10的組件12、14，以便得到盡可能緊隨Iset的負載電流12。所述開關(guān)變換器12包括開關(guān)控制器20，其例如可以是可從LinearTech-nologies獲得的LT1765型集成開關(guān)控制器。所述開關(guān)控制器包括開關(guān)元件Mp其可以根據(jù)在輸入FBin處接收到的反饋信號而被接通及關(guān)斷。所述開關(guān)變換器還包括二極管D,、串聯(lián)電感Li和輸出電容d。在圖1中所示出的實例中，所述串聯(lián)電感L具有22jiH的感應(yīng)率，并且所述輸出電容d是100nF的電解電容器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將肯定可以認識到，所示出的組件僅僅構(gòu)成一個示例性實施例，并且可以利用相當不同的組件來實現(xiàn)所述開關(guān)變換器12。具體來說，可以用其他已知的開關(guān)變換器拓樸來替換在這里被實現(xiàn)為降壓變換器的所示出的所述開關(guān)變換器12的拓樸，所述其他拓樸比如有升壓變換器(如果輸出電壓高于輸入電壓的話)、回掃(輸入與輸出具有相反極性)或sepic(單端初級電感變換器)。所述開關(guān)變換器12還包括反饋控制器26。所述反饋控制器26通常可以是適于把實際電壓Vi與設(shè)定電壓V^et進行比較并且相應(yīng)地提供反饋信號FB的任何類型。所述反饋控制器26用來控制所述開關(guān)控制器12的輸出電壓V^在后面將可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選操作模式下，已經(jīng)假設(shè)開關(guān)變換器12的輸出的動態(tài)行為相當緩慢。因此，控制器26的控制器行為不需要是高度動態(tài)的，并且例如可以是積分類型(I-控制器)。如圖1中所示，所述線性電流驅(qū)動器14具有雙極型晶體管Qn其充當放大元件。反饋電路包括串聯(lián)電阻R!和運算放大器22。所述運算放大器22在其非反相輸入處接收電壓輸入信號VL,set，并且在其反相輸入處接收反饋電壓VL，2。所述反饋電壓Vt，2取決于所述負栽電流12，所述負栽電流12還流經(jīng)所述串聯(lián)電阻Ri。所述放大元件Ch根據(jù)所述反饋電壓VL，2與所述設(shè)定電壓VL，set之間的比較而被驅(qū)動。按照這種方式，所述輸入值VL,set設(shè)置所述負栽電流IL的恒定電流值，其由所述線性電流驅(qū)動器14控制。由于線性電流驅(qū)動器電路本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，因此顯然可以按照不同的方式實現(xiàn)所述電路14,只要保持其基本功能即可，即由于諸如Qi的放大元件的線性控制而控制所述負載電流It。在所示出的實例中，所述控制單元16包括微控制器30。所述微控制器30可以是任意類型的可編程微控制器，并且如圖5中所示優(yōu)選地包括中央處理單元50、例如用于接收作為數(shù)字信號的所述設(shè)定電流Iset和觸發(fā)信號T的輸入/輸出端口52、諸如用于程序存儲的ROM、EPROM或閃存的非易失性存儲器54、用于數(shù)據(jù)存儲的RAM56以及時鐘58。正如下面將進一步解釋的那樣，所述微控制器30具有至少三個A/D變換器輸入60以用于接收模擬電壓輸入信號，以及兩個D/A變換器輸出62以用于輸出模擬信號(輸入和/或輸出可以被多路復(fù)用)。所能使用的微控制器的一個實例是NXPP89LPC935。被存儲在微控制器30的程序存儲器54內(nèi)的是如下所述地實施控制的程序所述控制器30(并且因此正在運行的控制程序)接收設(shè)定值Is"以作為輸入。所述程序還接收關(guān)于所述開關(guān)變換器12的當前開關(guān)輸出電壓W和所述線性電流驅(qū)動器14上的電壓Vw。作為模擬信號接收這些輸入，并且利用微控制器30內(nèi)的A/D變換器60將其變換成數(shù)字信號。作為輸出，微控制器輸出電壓信號VMet以作為對應(yīng)于所述開關(guān)變換器12的輸出電壓Vi的設(shè)定電壓，并且輸出電壓信號Vt,set以作為與流經(jīng)所述線性電流驅(qū)動器14的設(shè)定負載電流lL，set相關(guān)聯(lián)的設(shè)定電壓。全部兩個輸出信號都是模擬信號，其由微控制器30內(nèi)的D/A變換器62輸出。12所述程序首先操作來根據(jù)所接收到的設(shè)定電流值Iset來設(shè)定所述負栽電流Ib這是通過施加適當?shù)漠斍翱刂戚敵鯲i^et而實現(xiàn)的。線性電流驅(qū)動器14的特性被存儲在微控制器30內(nèi)，從而微控制器30可以直接確定對應(yīng)于所請求的Iset的必要的VL，set。該控制現(xiàn)在將導(dǎo)致所述線性電流驅(qū)動器14把所述負載電流Il控制到所期望的但Iset。對于線性控制已經(jīng)知道上述操作將非常快速且高效，只要所述放大元件Ch可以操作在其線性范圍內(nèi)，即只要所述線性電流驅(qū)動器14上的電壓Vlj高于較低的閾值vthresh。ld即可。把所述放大元件Qi保持在其線性范圍內(nèi)所需要的電壓電平Vthresh。ld對于圖1中所示出的示例性電路取決于所述負載電流IL:Vl,i=IlRi+Vq1。對于諸如該例中的Ch的雙極型晶體管來說，已經(jīng)知道仍然允許電流IL流過的最小電壓是大約0.2V。但是在這樣低的電壓下，的放大率和速度與諸如處于1-2V范圍內(nèi)的VQ1的較高電壓相比都非常低。因此，如果動態(tài)行為不重要(比如對于所述負栽電流Il的恒定期望值就是這種情況)，所述電壓Vthresh。ld例如可以被選擇在Vthresh。w-0.2V+lLRi。由于所述電阻R被選擇得相當小(在所示出的例子中是0.3Z)，因此有可能計算對應(yīng)于最大負載電流的恒定(即不取決于所述負載電流)值Vthresh。ld。根據(jù)基本控制功能，所執(zhí)行的程序還用來控制所述控制電壓Vj，從而把所述線性電流14處的電壓Vw保持在所述閾值Vthresh。ldT。這種控制策略可以同時受益于線性電流驅(qū)動器14的優(yōu)越動態(tài)行為和開關(guān)變換器12的降低的損耗。通過僅僅對于該設(shè)備的線性操作把所述電壓Vw保持在所述閾值電壓Vthresh。ldT，這里的損耗被最小化。雖然上面所解釋的該基本控制策略可以有利地被應(yīng)用于所述設(shè)定電流Iw的不變(或者僅僅緩慢改變)的值，但是所述控制程序還具有針對正在改變的設(shè)定電流值Iset的另一種控制功能。如上所述，控制單元16作為閉環(huán)控制執(zhí)行對所迷電路10的控制。對于所期望的(恒定)Iset來說，所述閉環(huán)控制將最終給出對應(yīng)于所述開關(guān)輸出電壓^的相應(yīng)的必要(恒定)設(shè)定值V^t。在操作期間，微控制器30把該信息存儲在其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲56中。數(shù)據(jù)存儲56被組織為所需負載電流設(shè)定值Iset和對應(yīng)于所述開關(guān)輸出電壓的所確定的設(shè)定值V^et的查找表。作為(例如由于電路10的組件或所述負載等等的變化而導(dǎo)致的)改變的結(jié)果，該表被連續(xù)更新。如果所述設(shè)定值Iset改變到一個新值，則所述程序?qū)⑹紫葟拇鎯ζ?6中調(diào)回各值以便確定對于所需的Iset是否已經(jīng)知道V^"的值。如果沒有找到Iset的精確值，則可以使用對應(yīng)于下一個較高的Iw的值VMet(或者可以把值V^et確定為兩個最近的Iset值的線性內(nèi)插)。這樣就給出了一個差不多精確的數(shù)字值Vi，set，其隨后被用在閉環(huán)控制中以作為起始值。作為另一種控制功能，所述程序可以被用來根據(jù)具有預(yù)先已知的過渡的脈沖序列驅(qū)動所述負載L。如圖1中所示，微控制器30接收被用來指示所述信號Iset的周期性的外部觸發(fā)輸入T。在周期性序列的每一個起始(例如投影應(yīng)用中的每一幀)處，觸發(fā)T被立刻激活。微控制器30隨后存儲接下來的序列Iset，直到接收到下一個觸發(fā)T。對于所有剩余幀，所述序列Iset被預(yù)先存儲在微控制器30的存儲器中，從而預(yù)先知道(至少近似的)脈沖定時和高度。如圖3的上部所示，所述值Iset按照脈沖的方式隨時間改變。因此所述信號Iset包括其中所述值Is"保持恒定的穩(wěn)定部分和其中所述值發(fā)生改變的改變部分(即脈沖信號的上升和下降沿)。具體來說，在圖3中所述信號Iset有兩個上升沿36、38和一個下降沿40。由于所述開關(guān)變換器12包括輸出電容d，因此所述開關(guān)輸出電壓W將僅僅隨著時間穩(wěn)定地改變，也就是說所述電容d需要分別被充電及放電以使得所述電壓V,發(fā)生改變。為了在圖3中的上升側(cè)翼36、38之前允許有對應(yīng)于所述充電過程的時間，在上升沿36、38之前所述設(shè)定電壓VMet已經(jīng)被微控制器30中所執(zhí)行的程序升高。如果在微控制器30內(nèi)可以獲得關(guān)于Iset的即將到來的上升沿36或38的信息，則預(yù)先把所述設(shè)定輸出電壓Vi,set升高到對于下一個脈沖所需的電平。如上所述地從存儲中獲得該電平。V^et被預(yù)先升高的時間段TA取決于所述輸出電容d的已知的充電行為。可以通過存儲變換器12所能實現(xiàn)的所述輸出電壓V！的改變速率而在微控制器30內(nèi)對該行為進行預(yù)先編程。利用所述上升沿36、38的已知高度并且從而利用與所需V,的已知差異，可以計算TA的持續(xù)時間。如圖3所示，V^et的升高導(dǎo)致緩慢升高的開關(guān)輸出電壓^(應(yīng)當14注意到，在圖3中所示出的電壓是經(jīng)過簡化的，從而給出線性升高的電壓V^在真實的應(yīng)用中，所述電壓可能根據(jù)開關(guān)變換器12與其輸出電容d的預(yù)先編程的特定行為而按照不同的方式升高)。雖然所述輸出電壓Vi現(xiàn)在升高，但是所述線性電流驅(qū)動器14自動把所述負載電流lL控制到仍然較低的期望電平。因此，所述電壓Vlj(虛線)升高。這當然會導(dǎo)致所述線性電流驅(qū)動器14內(nèi)的損耗。但是所述損耗由于較短的時間段Ta而受到限制。當所述上升側(cè)翼36、38現(xiàn)在迫近時，所述開關(guān)輸出電壓Vi已經(jīng)處于必要的電平。所述線性電流驅(qū)動器14現(xiàn)在繼續(xù)執(zhí)行其功能以便根據(jù)所述新設(shè)定的電平來控制所期望的負載電流IL。隨后僅僅在閉環(huán)控制中略微調(diào)節(jié)所述開關(guān)輸出電壓V,，從而使得線性電流驅(qū)動器14操作在其線性范圍內(nèi)(VL,^Vth^h。W)。因此，對于所述上升側(cè)翼可以完全利用線性電流驅(qū)動器14的動態(tài)行為。在圖3所示的操作模式中，對于下降側(cè)翼沒有特殊的規(guī)定。在所述下降側(cè)翼40處，所述設(shè)定電壓V^et被減小。在電容器d的放電時間期間，實際電壓Vi持續(xù)減小。在這段時間期間，所述電壓Vw保持在Vthresh。w之上，從而在所述有限的放電時間內(nèi)在線性電流驅(qū)動器14中產(chǎn)生損耗。應(yīng)當注意到，為了在所述下降側(cè)翼40處實現(xiàn)所述線性電流驅(qū)動器的優(yōu)選的高度動態(tài)的行為(在這里可以通過陡峭的下降沿VL>1認識到)，有必要使用略高于必要的最小值的閾值電壓vthresh。ld(例如0.2V+IiJ^)。因此，例如可以把所述閾值選擇成略高的固定值，例如Vthreshold=0.5V。如圖4中所示，在一種替換的操作模式下將獲得與圖3中相同的具有上升側(cè)翼36、38和下降側(cè)翼40的設(shè)定電流值Iset。但是為了在仍然獲得緊隨所述設(shè)定值的相應(yīng)輸出的同時實現(xiàn)更高的總體效率，采用一種不同的驅(qū)動策略。如圖4中所示，在每一個上升側(cè)翼36、38之前而且也在每一個下降側(cè)翼40之前，把V^et的值升高到一個高電平。每一個改變時段(上升/下降沿36、38、40)之前的時間間隔TB的持續(xù)時間由所述程序根據(jù)所述開關(guān)變換器12的已知的充電/放電行為決定，從而使得實際電壓Vi在所述時間段內(nèi)達到所期望的高電平。如圖4中所示，Vi,set在所述改變部分(上升/下降沿)之前被升高15到的所述高電平要高于在所述側(cè)翼之前及之后的Vuet電平。因此，對于下降側(cè)翼36、38，所述電壓Vt(其以一定延遲跟隨所述設(shè)定值VMet)首先被升高到一個高電平，并且隨后在接下來的穩(wěn)定部分期間被降低到必要的最小值(同樣地，可以從存儲中獲取對應(yīng)于所述穩(wěn)定部分中的V^et的起始值)。此外，對于所述下降側(cè)翼40，所述電壓V^et首先被升高，并且隨后被降低。這樣做的好處是把所述線性電流驅(qū)動器14處的電壓Vi^升高到較高的電平(如圖4中所示)，從而允許進一步改進所述線性電流驅(qū)動器14的動態(tài)行為(具有低過擺動的快速精確的控制)。由此所引入的損耗僅僅在很短的時間內(nèi)(TB)有影響。在每一個改變部分之前所使用的所述電壓VMet的高電平可以被如下確定所述值V^et需要足夠高，從而使得在所述負載L處的電壓降之后，所述電壓Vi^仍然高到足以使得所述開關(guān)元件(^具有良好的動態(tài)行為。對于LED負栽，可以利用附加的串聯(lián)電阻把所述負載L上的電壓計算為恒定的內(nèi)部電壓，即VLED=VG+ILRint，對于紅色高功率LED例如有Vo=1.5V和Rin產(chǎn)0.5Z。由于在所述改變部分之前及之后的電流電平是已知的，因此可以很容易地計算所期望的最小電壓Vlj。下面將給出對應(yīng)于上升側(cè)翼36、38的一個例子，其中所述設(shè)定電流植Il從1A上升到2A。隨后可以如下選擇Vuet的值<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>因此所述程序可以確定對應(yīng)于每一個穩(wěn)定部分期間以及每一個改變部分之前的過渡部分期間的V^et的必要電平。應(yīng)當注意到，所述程序不限于根據(jù)上面的計算的精確值。一方面有可能至少在所述過渡部分中給所述精確的計算值加上特定的安全余量，以便確保即使當vled的實際估計值在實踐中不同時仍然得到適當?shù)墓δ?其代價是略微增大的損耗)。另一方面，在進行控制的過程中可以通過測量對于VLED所得到的實際值來更新所存儲的所述LED負栽的模型，即對應(yīng)于Vo和Riw的值。所述程序可以使用所測量的數(shù)據(jù)來獲得更新后的模型值(在上面的實例中是Vo和Riw)，并且把這些更新后的值用于將來的計算。正如上面關(guān)于圖3中所示出的操作模式所解釋的那樣，如果僅僅在最小電平下驅(qū)動所述放大元件Qi，則所述線性電流驅(qū)動器14的動態(tài)行為將變差。對于圖3中所示的操作模式，通過選擇處于(略高的)恒定電平的Vthresh。ld(例如Vthresh。ld=0.5V)而補償了這一點。在當前所解釋的如圖4中所示的操作模式下，在所述穩(wěn)定部分內(nèi)，所述電平Vthresh。w可以被選擇得較低。這是由于對于下降側(cè)翼40來說，所述開關(guān)輸出電壓Vi也被選擇成使得所述線性電流驅(qū)動器處的電壓Vlj足以獲得良好的動態(tài)行為。因此，根據(jù)圖4的操作模式可以被實現(xiàn)為甚至具有更高的總體效率。圖2示出了圖1的電路10的一個替換實施例。相同的元件指代相同的部件，在這里將不再對其進行描述。圖2中的電路110與所述電路10的不同之處在于，線性電流驅(qū)動器114被顯示為僅僅包括晶體管Qi作為所述放大元件，而所述反饋電路則包括所述串聯(lián)電阻Ri和微控制器30的一部分。微控制器30具有另一個輸入Vw，其充當直接表示所述負載電流I]L的反饋輸入。微控制器130在其輸出處為所述線性電流驅(qū)動器114的晶體管Qi提供基極電流lB。因此，運行在微控制器130上的程序還在數(shù)字域內(nèi)執(zhí)行對IL的閉環(huán)控制、評估VL，2并且提供適當?shù)碾娏鱅B以便將其控制到所期望的值Iset。圖6示出了驅(qū)動器電路210的第三實施例。驅(qū)動器電路210大部分對應(yīng)于根據(jù)所述第二實施例(圖2)的驅(qū)動器電路IIO。相同的部件由相同的附圖標記指代，并且將不再對其進行詳細解釋。驅(qū)動器電路210被布置成為三個負載LpL2、L3供電。每一個負載串聯(lián)連接到線性電流驅(qū)動器114,從而形成一條支路。所述四條支路并聯(lián)連接到所述開關(guān)變換器12的輸出電壓Vh控制單元216控制所述三條支路。與前面的實施例一樣，微控制器230向反饋控制器26提供設(shè)定輸出電壓VMet。此外，微控制器230接受來自每一個所述線性電流驅(qū)動器114的輸入電壓(其與根據(jù)所述第二實施例的輸入電壓Vlj、Vl,2可比校)，并且向每一個所述線性電流驅(qū)動器114提供輸出電流(其對應(yīng)于所述17第二實施例中的輸出IB)。在微控制器230處提供的輸入和/或輸出可以是直接輸入和/或輸出。如果定時允許的話，還可以對所述輸入和/或輸出進行多路復(fù)用，從而對于每一種類型的輸入和/或輸出實際上使用僅僅一個A/D或D/A變換器。在根據(jù)圖6的設(shè)備的第一操作模式下，所有三個負載L「L3被同時驅(qū)動。在這種情況下，根據(jù)在所述線性電流驅(qū)動器處具有最低電壓Vi^的該支路來實施對所述開關(guān)輸出電壓V,的控制，其被控制成等于Vthresh。ld。在具有較小電流的所有其他支路中，各單獨的線性電流驅(qū)動器114根據(jù)所期望的Iset限制所述電流。在另一種操作模式下，所述負載基本上被順序地操作(即沒有重疊或者僅有最小重疊)。在圖7中示出了一種實際實現(xiàn)方式的相應(yīng)實例。在這里，所述三個負載Li-L3是用于背投影顯示器的LED光源。利用電流脈沖順序地驅(qū)動紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)LED。在顯示器幀率(例如60Hz)下重復(fù)相同的脈沖模式。但是所述脈沖頻率要高4艮多，在所示出的實例中是50倍高。不同顏色的LED負載對于正常光輸出需要不同的電壓。在所示出的序列的右邊可以看出，在每一幀中有用于特殊校正目的的非常短的附加電流脈沖，這需要較高的電壓。由于所述序列被周期性地重復(fù)，因此所述驅(qū)動器電路的微控制器可以預(yù)先選擇必要的電壓。在圖7的下半部分中，下方的水平線示出了在正常水平下對于所述藍色(VB)、綠色(Vg)和紅色(VR)LED設(shè)備所需要的電壓電平。但是所述微控制器也可以為所有其他電流電平提供相應(yīng)的電壓電平，從而對于變化中的脈沖也可以達到正確的電流電平。在所示出的投影儀中，所述電流值是根據(jù)對于顯示所期望的圖像所需要的光量來選擇的。因此，在每一幀中可能需要不同的絕對電流值。至此已說明了如何能夠通過圖6中所示的相對簡單的電路來實現(xiàn)圖7所示的產(chǎn)生電流脈沖的復(fù)雜控制任務(wù)。由于所述三條支路中的線性電流驅(qū)動器的良好動態(tài)屬性，即使在所示出的序列的最后三分之一中的非常短的高電流脈沖下也可以得到優(yōu)越的控制結(jié)果。在附圖和前面的描述中詳細說明并描述了本發(fā)明。所述說明和描述應(yīng)被視為是說明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。在權(quán)利要求書中，"包括，，一詞不排除其他元件，"一個"不排除多個。在互不相同的從屬權(quán)利要求中闡述某些措施并不表示不能使用這些措施的組合來獲益。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應(yīng)被解釋為限制其范圍。權(quán)利要求1、用于LED、OLED或激光二極管設(shè)備(L)的驅(qū)動器電路，其包括開關(guān)變換器(12)，其具有至少一個開關(guān)元件(1)、至少一個電抗元件(L1，C1)以及輸出(V1)，所述開關(guān)變換器(12)被布置成通過對所述開關(guān)元件(M1)的順序開關(guān)操作生成開關(guān)輸出電壓(V1)；用于把所述至少一個LED、OLED或激光二極管設(shè)備(L)連接到所述輸出(V1)的端子；以及串聯(lián)連接到所述端子的線性電流驅(qū)動器(14)，所述線性電流驅(qū)動器(14)包括放大元件(Q1)、電流感測裝置(R1)以及用來控制對應(yīng)于所述端子的驅(qū)動電流(IL)的電流控制輸入；控制單元，其至少包括感測輸入，其用于感測所述線性電流驅(qū)動器(14)處的電流和/或電壓(VL，1，VL，2)；開關(guān)控制輸出(V1，set)，其用于控制所述開關(guān)變換器(12)；電流控制輸出(VL，set，IB)，其用于向所述線性電流驅(qū)動器(14)提供電流控制信號；以及可編程控制裝置(30，130，230)，其執(zhí)行用于處理所述感測輸入并且根據(jù)設(shè)定電流值(Iset)提供開關(guān)控制輸出(V1，set)和電流控制輸出(VL，set，IB)的控制程序。2、根據(jù)權(quán)利要求l的電路，其中，所述設(shè)定電流值(Iset)包括其中所述值隨時間改變的改變部分(36，38，40)以及其中所述值保持至少基本上恒定的穩(wěn)定部分；其中至少在所述穩(wěn)定部分的一部分內(nèi)，所述控制程序被布置成提供開關(guān)控制輸出(V^et)，從而把所述線性電流驅(qū)動器(14)上的電壓(Vl，！)控制在閾值(Vthresh。ld)處。3、根據(jù)其中一條上述權(quán)利要求的電路，其中，所述控制單元(16，116,216)提供所期望的輸出開關(guān)電壓(V^e,);并且所述開關(guān)變換器(12)包括反饋控制器(26)，以便把輸出電壓(VJ控制到所期望的輸出開關(guān)電壓(V^et)。4、根據(jù)其中一條上述權(quán)利要求的電路，其中，所述設(shè)定電流值(Iset)包括其中所述值隨時間改變的改變部分(36，(38，40)以及其中所述值保持至少基本上恒定的穩(wěn)定部分；并且其中所述控制程序被布置成提供開關(guān)控制輸出(Vi,set)，以便在改變部分(36,28，40)之前增大所述開關(guān)輸出電壓(VJ。5、根據(jù)權(quán)利要求4的電路，其中，所述設(shè)定電流值(Iset)在所述改變部分(36，38)中升高，并且在接下來的穩(wěn)定部分中保持至少基本上恒定；并且其中設(shè)定控制程序被布置成提供開關(guān)控制輸出(VMet)，以便在所述改變部分(36，38)之前把所述開關(guān)輸出電壓(VJ升高到較高電平，并且在至少所述接下來的穩(wěn)定部分內(nèi)降低到較低電平。6、根據(jù)其中一條上述權(quán)利要求的電路，其中，所述控制單元(16，116，216)包括存儲裝置(56)，以用于存儲多個所期望的開關(guān)輸出電壓值(V^t)和所期望的驅(qū)動電流值(Iset);并且其中所述程序被布置成從所述存儲裝置(56)中獲取值，以用于確定對應(yīng)于設(shè)定電流值(Iset)的所述所期望的開關(guān)輸出電壓(U。7、根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其中，所述程序還被布置成把在控制期間確定的值(Vi，set，Iset)存儲到設(shè)定存儲裝置(56)中。8、根據(jù)其中一條上述權(quán)利要求的電路，其中，把多條支路并聯(lián)連接到所述輸出(VJ,每一條支路包括至少一個用于連接LED、OLED或激光二極管設(shè)備(L)的端子；其中，在每一條支路中提供串聯(lián)連接到所述端子的線性電流驅(qū)動器電路(114);并且其中所述控制單元(216)包括至少一個感測輸入以用于感測每一條所述支路內(nèi)的電流和/或電壓。9、根據(jù)權(quán)利要求8的電路，其中，所述控制程序被布置成處理來自所述支路的所述輸入并且設(shè)定對應(yīng)于每一條所述支路的電流值；其中，根據(jù)在每一條支路的線性電流驅(qū)動器處所感測到的電壓值的最小值來確定所述開關(guān)控制輸出。10、用于操作至少一個LED、OLED或激光二極管設(shè)備(L)的方法，其包括在包括至少一個開關(guān)元件(MJ和至少一個電抗元件(d，LJ的開關(guān)變換器(12)中生成開關(guān)輸出電壓(V。，這是通過對所述開關(guān)元件(MJ進行順序開關(guān)操作而實現(xiàn)的；把所述輸出開關(guān)電壓(VJ提供到至少一個LED、OLED或激光二極管設(shè)備(L);利用串聯(lián)連接到所述設(shè)備(L)的線性電流驅(qū)動器電路(14)來控制對應(yīng)于所述設(shè)備(L)的驅(qū)動電流，所述線性電流驅(qū)動器(14)包括放大元件(QJ、電流感測裝置(RJ以及電流控制輸入(VL，set，IB);通過在可編程控制裝置(30,130，230)中執(zhí)行控制程序，根據(jù)設(shè)定電流值(Iset)提供所期望的開關(guān)輸出電壓(VJ和所期望的驅(qū)動電流(IL)，其中所述可編程控制裝置(30，130，230)處理來自所述線性電流驅(qū)動器(14)處的電流和/或電壓的至少一個感測輸入，并且控制所述開關(guān)變換器(12)給出所述開關(guān)輸出電壓(VJ。全文摘要本發(fā)明描述了一種用于驅(qū)動諸如LED、OLED或激光二極管設(shè)備L之類的負載的驅(qū)動器電路10。開關(guān)變換器12具有開關(guān)元件M1和電抗元件L1、C1，以便通過對所述開關(guān)元件M1的順序開關(guān)操作來提供輸出開關(guān)電壓V1。所述負載L被連接到所述輸出開關(guān)電壓。線性電流驅(qū)動器電路14被連接到所述負載L，并且包括放大元件Q1和具有電流控制輸入V_L，set、I_B的反饋電路R1、22。為了使得所述電路易于使用，為控制單元16、116、216提供對應(yīng)于所述線性電流驅(qū)動器14處的電流或電壓的感測輸入V_L，1、V_L，2。微控制器30、130、230執(zhí)行控制程序，以便處理所述感測輸入并且根據(jù)設(shè)定電流值I_set提供電流控制輸出V_L，set、I_B和開關(guān)控制輸出V_1，set。文檔編號H05B33/08GK101637065SQ200880008475公開日2010年1月27日申請日期2008年3月12日優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日發(fā)明者C·德佩,M·溫特申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司