Led電流控制的制作方法
【專利摘要】LED控制電路，用于控制提供給LED單元的電流，使用比較器電路用于基于檢測(cè)電阻各端的電壓檢測(cè)輸出電流中的上和下閾值。電流維持在閾值之間。為了這個(gè)目的，參考電流源用于產(chǎn)生上和下閾值參考。比較器，用于檢測(cè)中檔電壓，以及使用比較器信號(hào)控制參考電流源，從而改變上和下閾值參考，以保持恒定的中值的或平均的輸出電流。
【專利說(shuō)明】LED電流控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED電流的控制，特別是串聯(lián)連接的LED串。特別地，本發(fā)明適用于LED串中的LED的調(diào)光功能。
【背景技術(shù)】
[0002]LED串被用于形成所謂的矩陣束LED，例如，在車輛前燈中使用。調(diào)光功能是用來(lái)實(shí)現(xiàn)光束轉(zhuǎn)向功能。
[0003]已知在LED串中，調(diào)光可以通過(guò)對(duì)選定的LED或LED組單獨(dú)調(diào)光來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種方法是提供短路晶體管，該短路晶體管與LED串中的一個(gè)或多個(gè)LED并聯(lián)。當(dāng)短路晶體管導(dǎo)通時(shí)，相關(guān)聯(lián)的LED被旁路，從而被關(guān)斷。短路信號(hào)的形式可以是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，從而可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的調(diào)光控制。
[0004]LED串由恒定電流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)恒定電流驅(qū)動(dòng)，使用反饋機(jī)制，該反饋機(jī)制是基于電流檢測(cè)電阻的電壓。這種反饋機(jī)制，例如控制通過(guò)電感的電流以在上限和下限之間改變電流，從而保持電流在所期望的電流附近。
[0005]使用基于LED串中的短路LED的調(diào)光的問(wèn)題是，(對(duì)于給定的恒定電流)總的串電壓會(huì)變化。這個(gè)電壓的變化會(huì)影響電流控制電路的正確運(yùn)行，并導(dǎo)致影響通過(guò)LED串的平均LED電流，這是不希望的。
[0006]特別地，該平均電流變化是于由比較器遲滯中和恒定電流控制電路的柵極驅(qū)動(dòng)器中的延遲造成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種根據(jù)權(quán)利要求所限定的裝置和方法。
[0008]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供LED控制電路，用于控制提供給LED單元的電流，該控制電路包括:
[0009]檢測(cè)電阻，用于檢測(cè)從輸出節(jié)點(diǎn)提供的輸出電流；和
[0010]比較器電路，用于基于檢測(cè)電阻的各端上的電壓檢測(cè)在輸出電流中的上和下閾值，并用于控制電流供應(yīng)以維持電流在閾值之間，其中，比較器電路包括參考電流源和參考電阻，用于產(chǎn)生上和下閾值參考，
[0011]其中，比較器電路還包括比較器，該比較器用于檢測(cè)依賴于輸出電流的中檔電壓并導(dǎo)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)表明所檢測(cè)到的電壓是高于或低于中檔電壓，和
[0012]其中，控制信號(hào)被用于調(diào)整參考電流源，從而改變上和下閾值參考，以保持恒定的中值或平均輸出電流。
[0013]該電路以已知的方式控制電流，通過(guò)改變上和下閾值之間的電流，如基于在檢測(cè)電阻的各端上的電壓測(cè)量值進(jìn)行檢測(cè)。額外的比較器檢測(cè)中檔電壓。該中檔電壓例如在與上和下閾值相應(yīng)的電壓之間。電流供應(yīng)控制電路(即，柵極驅(qū)動(dòng)器)不使用此中檔電壓，所以延遲問(wèn)題并不適用于已測(cè)量的信號(hào)。如果中檔比較器的導(dǎo)通和關(guān)斷延遲時(shí)間相等，它們對(duì)輸出沒(méi)有影響(該輸出可以是占空比測(cè)量)。
[0014]控制信號(hào)用于使能對(duì)所期望的平均(或中值)電流的控制。例如，電壓高于中檔值的時(shí)間周期和電壓低于中檔值的時(shí)間周期的關(guān)系可用于提供平均(或中值)電流的控制。
[0015]在一個(gè)例子中，中檔電壓包括檢測(cè)電阻的電壓(因此使用相同的檢測(cè)電阻)，并且它與所期望的平均或中值輸出電流相應(yīng)。對(duì)于鋸齒電流波形，這意味著電壓高于中檔值的時(shí)間與電壓低于中檔值的時(shí)間應(yīng)當(dāng)相同。
[0016]其結(jié)果是，該電路可包括占空比電路，用于確定控制信號(hào)的占空比。比較器電路可以包括用于調(diào)整參考電流的單元，以維持占空比在50%。
[0017]因此，本發(fā)明基于遲滯轉(zhuǎn)換器，該遲滯轉(zhuǎn)換器使用兩個(gè)比較器具有上和下比較器級(jí)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，添加第三比較器，該第三比較器具有跳閘電壓，該跳閘電壓與所期望的平均電流相應(yīng)。該比較器表示瞬間的檢測(cè)電阻電壓(這是LED電流的指示)是高于或是低于目標(biāo)平均電流。
[0018]如果平均電流是完全正確的，比較器的占空比是50 %。如果LED電流過(guò)高，則占空比會(huì)聞?dòng)?0%。
[0019]優(yōu)選地，該電路包括電感與檢測(cè)電阻器串聯(lián)到輸出節(jié)點(diǎn)。
[0020]占空比電路可以包括:
[0021]參考時(shí)鐘；
[0022]第一計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算在控制信號(hào)的預(yù)定數(shù)目的周期中的時(shí)鐘周期的數(shù)目；
[0023]第二計(jì)數(shù)器，用于以控制信號(hào)的預(yù)定數(shù)目的周期計(jì)算高階段期間的時(shí)鐘的數(shù)目；
[0024]比較器，用于比較計(jì)數(shù)器的輸出以得到占空比信息。
[0025]以這種方式，(第三)比較器的輸出可以被用作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)使能信號(hào)，該計(jì)數(shù)器由(快速的)芯片上的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。相同的時(shí)鐘也驅(qū)動(dòng)另一個(gè)計(jì)數(shù)器。
[0026]經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，計(jì)數(shù)值的比值具有占空比的數(shù)字表示，并根據(jù)測(cè)量時(shí)間具有任意高的分辨率。該數(shù)字信號(hào)可以用于控制回路中，對(duì)上和下比較器閾值作小的調(diào)整，通過(guò)改變參考電流，來(lái)調(diào)節(jié)占空比到準(zhǔn)確的50%。當(dāng)達(dá)到這個(gè)條件，比較器延遲和柵極驅(qū)動(dòng)器延遲所造成的誤差被消除。
[0027]值得注意的是，控制回路調(diào)節(jié)中值而不是平均電流，但在鋸齒電流波形的情況下，這是相同的。
[0028]占空比電路可以包括分頻器，該分頻器用于對(duì)控制信號(hào)分頻以得到計(jì)數(shù)窗口，該計(jì)數(shù)窗口的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)的周期的倍數(shù)。
[0029]本發(fā)明還提供了一種LED電路，包括:
[0030]本發(fā)明的LED控制電路；和
[0031]設(shè)置在控制電路的輸出端處的串聯(lián)連接的LED串。
[0032]LED串可以包括至少一個(gè)旁路開關(guān)，該旁路開關(guān)與LED串的一個(gè)或多個(gè)LED的子集并聯(lián)，從而提供LED子集的可控的調(diào)光。旁路開關(guān)會(huì)引起不想要的電壓變化，這將導(dǎo)致影響電流反饋控制。
[0033]本發(fā)明還提供了一種控制提供給LED單元電流的方法，該方法包括:
[0034]檢測(cè)提供給LED單元的輸出電流；
[0035]通過(guò)將檢測(cè)電阻各端的電壓與由參考電流產(chǎn)生的上和下閾值參考比較，檢測(cè)在輸出電流中的上和下閾值；
[0036]控制電流供應(yīng)以維持電流在閾值之間，
[0037]其種，該方法進(jìn)一步包括:
[0038]檢測(cè)依賴于輸出電流的中檔電壓，并得到控制信號(hào)，該控制信號(hào)表明所檢測(cè)到的電壓高于或低于中檔電壓；和
[0039]調(diào)整參考電流源以改變上和下閾值參考，以維持恒定的中值或平均輸出電流。
[0040]通過(guò)參考電流源的調(diào)整可以得到校準(zhǔn)函數(shù)，從而該校準(zhǔn)函數(shù)確定控制信號(hào)與所需要的參考電流元設(shè)置之間所需要的關(guān)系。以這種方式，通過(guò)作出與控制信號(hào)相應(yīng)的所需的電流源調(diào)整使系統(tǒng)穩(wěn)定后，該系統(tǒng)可以得到所需要的電流源設(shè)置用于將來(lái)的應(yīng)用，從而使能無(wú)延遲調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]以下降參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0042]圖1示出了已知的具有遲滯控制的降壓LED驅(qū)動(dòng)器；
[0043]圖2示出了由于圖1電路中的比較器的延遲而導(dǎo)致的電感電流和過(guò)沖；
[0044]圖3示出了已知的具有比較器的遲滯LED電流控制器；
[0045]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的遲滯轉(zhuǎn)換器；
[0046]圖5示出了圖4電路的電感電流和中值比較器輸出；
[0047]圖6示出了計(jì)數(shù)器測(cè)量中值比較器的占空比；
[0048]圖7示出了在占空比測(cè)量電路中的信號(hào)；和
[0049]圖8示出了用于矩陣束LED系統(tǒng)的程序圖；和
圖9示出了參考電流與LED串兩端的輸出電壓之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明提供一種LED控制電路，用于使用比較器電路控制提供給LED單元的電流，該比較器電路用于基于檢則電阻各端的電壓檢測(cè)輸出電流中的上和下閾值。電流保持在閾值之間。為了這個(gè)目的，參考電流源用于產(chǎn)生上和下閾值參考。比較器用于檢測(cè)中檔電壓(例如，基于所期望的平均電流)，以及參考電流源使用該比較器信號(hào)控制，從而改變上和下閾值參考，以維持恒定的中值或平均輸出電流。
[0051]圖1示出了傳統(tǒng)的遲滯降壓轉(zhuǎn)換器用于恒定電流LED驅(qū)動(dòng)。
[0052]用恒定的平均電流驅(qū)動(dòng)LED串D3。通過(guò)有選擇地轉(zhuǎn)接LI到正電源軌Vp來(lái)維持電流。電感器和電壓源一起可以被認(rèn)為是電流源。開關(guān)是通過(guò)晶體管Tl (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該晶體管Tl與電源軌Vp、電感器L1、LED串D3串聯(lián)。
[0053]開關(guān)由比較器CMPl控制，比較器CMPl具有上和下開關(guān)閾值。電感電流流經(jīng)也與LED串D3串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻R1。電阻兩端的電壓被提供到比較器CMPl。
[0054]比較器CMPl的輸出(通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器DRV)驅(qū)動(dòng)晶體管Tl。
[0055]比較器CMPl檢測(cè)上和下閾值，用于流過(guò)檢測(cè)電阻Rl并流過(guò)電感器LI和LED串D3的電流值。
[0056]一旦電感電流下降到低于下閾值，晶體管Tl被接通。這將導(dǎo)致電感電流增加，直到達(dá)到上閾值。然后晶體管Tl被關(guān)斷，電感電流繼續(xù)流過(guò)二極管D1，該二極管Dl被耦合在低電源軌和電感器端子之間。平滑電容器Cl被示出在輸出的兩端。
[0057]然后，電流降低，直到再次達(dá)到下閾值。
[0058]以這種方式，電感電流在上和下閾值之間。如圖2所示。
[0059]由于比較器CMPl和柵極驅(qū)動(dòng)器DRV都有延遲，電流將過(guò)沖超過(guò)上閾值，并下沖低于下閾值。即使導(dǎo)通和截止延遲是相同的，但上升沿和下降沿的電流的變化率通常是不一樣的，這導(dǎo)致平均電流的變化，取決于圖1中節(jié)點(diǎn)NI處的輸出電壓。
[0060]電容器C2是所謂的自舉電容器。Vp通常是最高電源電壓。當(dāng)晶體管Tl接通(讓電感電流增加)，柵極上的電壓必須高于源極上的電壓以將其導(dǎo)通。通常情況下，當(dāng)Tl被接通時(shí)，漏極上的Vp例如是50V，這與源極上的電壓相同。則柵極電壓例如必須比源極電壓高5V。以源極為參考，需要用驅(qū)動(dòng)器DRV驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O實(shí)現(xiàn)(5V)浮動(dòng)供給。電容器C2提供該浮動(dòng)供給。
[0061]二極管D2是所謂的自舉二極管并被用來(lái)再充電電容器C2，以補(bǔ)償當(dāng)Tl被接通時(shí)，C2輸給晶體管Tl的電荷。例如，D2的陽(yáng)極被連接到相對(duì)于地5V或6V的供給。
[0062]遲滯比較器CMPl的典型實(shí)現(xiàn)如圖3所示。在圖1中，LI是電感器，Rl是檢測(cè)電阻。
[0063]該電路包括兩個(gè)比較器CMPlO和CMPlI。參考電流IlO產(chǎn)生，并通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的電阻RlO和Rll限定在節(jié)點(diǎn)N2和N3處的參考電壓。這些是上和下閾值參考。
[0064]比較器CMPlO通過(guò)比較檢測(cè)電阻Rl的高電壓端的電壓和節(jié)點(diǎn)N2處的高閾值來(lái)檢測(cè)上閾值。CMPll通過(guò)比較檢測(cè)電阻Rl的低電壓端的電壓和節(jié)點(diǎn)N3處的低閾值來(lái)檢測(cè)下閾值。
[0065]由置位復(fù)位鎖存器SRlO產(chǎn)生遲滯，職位復(fù)位鎖存器SRlO形成柵極驅(qū)動(dòng)電壓。
[0066]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的遲滯轉(zhuǎn)換器的例子。
[0067]該電路具有相同的參考電流源IlO和串聯(lián)電阻鏈RIO、Rll,以及兩個(gè)比較器CMPIO，CMP11，用于檢測(cè)的上和下閾值的值。
[0068]添加第三比較器CMP12，第三比較器CMP12比較檢測(cè)電阻Rl兩端的電壓和由參考電流I_ref和電阻R12產(chǎn)生的電壓。電阻R12連接至檢測(cè)電阻Rl的低電壓側(cè)。
[0069]如圖所示，比較器CMP12的負(fù)輸入端連接到檢測(cè)電阻Rl的高電壓側(cè)。比較器CMP12的正輸入端在節(jié)點(diǎn)N4連接到在電阻R12處所產(chǎn)生的電壓，該電壓是大于檢測(cè)電阻Rl的低電壓側(cè)的電壓的固定值(比較器的電壓是VN1+I_ref*R12，其中Vni是節(jié)點(diǎn)NI處的電壓)。
[0070]遲滯切換與如圖3中是一樣的，由于兩個(gè)比較器CMPlO和CMPll的輸出控制置位復(fù)位鎖存器SR10，置位復(fù)位鎖存器SRlO生成柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0071]該電路具有由比較器CMP12產(chǎn)生的額外的輸出Q。輸出Q表明檢測(cè)電阻的瞬時(shí)電壓高于或低于參考值(I_ref*R12)。
[0072]這在圖5中示出。
[0073]上方的曲線與圖2相同。Vn4是由參考電流I_ref確定的節(jié)點(diǎn)N4處的電壓?；陧憫?yīng)于流過(guò)LED串的斜坡電流的參考電壓被穿過(guò)，信號(hào)Q在高和低值之間切換。
[0074]通過(guò)設(shè)置I_ref*R12作為所期望的中值電流值，Q信號(hào)的占空比表明實(shí)際電流的中值偏離所期望的參考值。[0075]本發(fā)明利用該信號(hào)來(lái)控制電流。特別地，決定上和下跳閘電平的參考電流IlO的值可以以這樣的方式被控制，以在信號(hào)Q處完全達(dá)到50 %的占空比。
[0076]由于電流波是鋸齒形狀，平均電流等于中值電流。
[0077]圖6示出了用于確定信號(hào)Q的占空比的電路的一個(gè)實(shí)施例。
[0078]中值檢測(cè)器電路包括兩個(gè)計(jì)數(shù)器(“計(jì)數(shù)器I”和“計(jì)數(shù)器2”)和分頻器(“DIV”)。分頻器div計(jì)算信號(hào)Q的周期的固定數(shù)目。由分頻器產(chǎn)生的信號(hào)CG表示計(jì)數(shù)器應(yīng)該被計(jì)數(shù)。信號(hào)CG起到使能信號(hào)的作用，該信號(hào)使來(lái)自時(shí)鐘發(fā)生器60的時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)“與”門62到達(dá)計(jì)數(shù)器I。
[0079]在本實(shí)施例中，采取的周期數(shù)為2。
[0080]第一信號(hào)CLl驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器I。當(dāng)CG是高時(shí)，計(jì)數(shù)器I計(jì)算總時(shí)鐘脈沖。同時(shí)，計(jì)數(shù)器2計(jì)算相同的時(shí)鐘，但僅當(dāng)輸入信號(hào)Q為高電平時(shí)。為了這個(gè)目的，僅當(dāng)輸入信號(hào)Q為高時(shí)，第二個(gè)“與”門64傳遞信號(hào)CLl到計(jì)數(shù)器2。第二個(gè)“與”門64的輸出是控制信號(hào)CL2。
[0081]當(dāng)計(jì)數(shù)窗口 CG結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器I將計(jì)算當(dāng)CG是高時(shí)，與時(shí)間成比例的總數(shù)，而當(dāng)CG是高時(shí)，計(jì)數(shù)器2將計(jì)算與總時(shí)間Q成比例的總數(shù)。因此，兩個(gè)計(jì)數(shù)器的數(shù)值計(jì)數(shù)的比率是對(duì)占空比的衡量。
[0082]數(shù)字比較器(“比較器”)產(chǎn)生輸出信號(hào)DC1，該輸出信號(hào)DCl反映占空比。在最簡(jiǎn)單的形式中，DCl是I位的值，該值表明Q的占空比是高于或低于50%。
[0083]圖7示出了圖6中所產(chǎn)生的波形。
[0084]分頻器將輸入信號(hào)Q除以4，從而使信號(hào)Q的第一高脈沖擴(kuò)展至覆蓋信號(hào)Q的兩個(gè)完整的周期。這限定了計(jì)數(shù)窗口 CG。
[0085]計(jì)數(shù)器I信號(hào)CLl包括在完整的窗口上的一系列時(shí)鐘脈沖。
[0086]計(jì)數(shù)器2信號(hào)CL2僅包括信號(hào)Q的兩個(gè)周期中的兩個(gè)高階段期間的一系列的時(shí)鐘脈沖。
[0087]圖8示出了與圖1類似的轉(zhuǎn)換器電路，但現(xiàn)在修改后用于矩陣束調(diào)光。為此目的，開關(guān)SI和S2在LED串的各個(gè)LED附近提供短路電路，它們可以用PWM信號(hào)控制，從而減少對(duì)于LED串中的一些LED的燈光輸出。這可以用于形成光束圖形。
[0088]短路開關(guān)可以與LED串中的所有或部分LED相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)短路開關(guān)可以與單個(gè)LED或LED組相關(guān)聯(lián)。
[0089]恒定電流控制的結(jié)果是，當(dāng)SI或S2被接通時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(在節(jié)點(diǎn)NI處)被降低。這導(dǎo)致對(duì)于電流波形的上升部分較大的電流變化率dl / dt，例如在圖2中所示，因此產(chǎn)生更大的過(guò)沖(也在圖2中示出)。其結(jié)果是，通過(guò)非短路的LED的平均電流會(huì)增加。這是不可取的，因?yàn)樗赡軙?huì)導(dǎo)致在光的輸出中令人不愉快的可見的偽影。
[0090]本發(fā)明在比較器模塊中被實(shí)現(xiàn)，比較器模塊示意性地示出為CMPI。
[0091]本發(fā)明避免了任何實(shí)際的延遲值的測(cè)量。
[0092]本發(fā)明通過(guò)改變參考電流IlO本質(zhì)上提供了跳閘點(diǎn)的修改。
[0093]如圖9所示，電流IlO可以與LED串兩端的輸出電壓線性相關(guān)。
[0094]本發(fā)明提供了基于優(yōu)化算法的1_0和Kv值(限定線性函數(shù))并根據(jù)由圖6中的電路所測(cè)得的占空比調(diào)整1_0的Kv。[0095]LED旁路開關(guān)隨PWM信號(hào)隨機(jī)運(yùn)行，LED電流調(diào)節(jié)環(huán)路沒(méi)有這種控制。對(duì)于任何給定的節(jié)點(diǎn)NI處的電壓(圖8中)，可以使用1_0的小的變化或Kv的小的變化調(diào)節(jié)到50%。
[0096]或者，1_0和Kv都可以被調(diào)整以收斂到穩(wěn)定的設(shè)置，這對(duì)NI電壓中所有的變化給出了控制信號(hào)Q的50%的占空比。
[0097]例如，這可以是通過(guò)當(dāng)節(jié)點(diǎn)NI處的電壓(在圖9中等于V_LED)接近零時(shí)只改變1_0，當(dāng)V_LED在最大值時(shí)只改變Kv值來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)V_LED在這些值之間時(shí)，兩個(gè)參數(shù)基于插值都可以改變。
[0098]小的調(diào)整步長(zhǎng)的使用基本上是集成(或“I”)控制器的功能。根據(jù)步長(zhǎng)大小，收斂到理想值可以是慢的或快的。如果步長(zhǎng)過(guò)大，就有過(guò)沖或不穩(wěn)定的可能。也可以使用PI("比例-集成“)控制器，并且優(yōu)化控制器用于快速和精確的控制。
[0099]一旦1_0和Kv值被調(diào)整(可能是慢的)到最終值，則延遲的補(bǔ)償是瞬時(shí)的。
[0100]另一種選擇是添加第三計(jì)數(shù)器3到圖6的電路中，與控制信號(hào)Q的占空比的測(cè)量方法相同，該第三計(jì)數(shù)器3計(jì)算柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(如，圖4中的“柵極”)的占空比。這給出了節(jié)點(diǎn)NI處的電壓的數(shù)字表示。
[0101]調(diào)整以提供50%的占空比。當(dāng)達(dá)到這個(gè)條件時(shí)，由于比較器延遲和柵極驅(qū)動(dòng)器延遲所造成的誤差將被消除?？刂苹芈氛{(diào)節(jié)中值(而不是平均)電流，但因?yàn)殡姼须娏鞯男螤钍侨切?，所以這是相同的。
[0102]本發(fā)明本質(zhì)上提供輸出處的瞬時(shí)電壓的測(cè)量，并與中檔的值比較。在上面的例子中，這是通過(guò)比較檢測(cè)電阻電壓和額外的閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，單獨(dú)的檢測(cè)電阻器可以用于此目的，或者可以以其他方式進(jìn)行電壓測(cè)量。如果提供單獨(dú)的檢測(cè)電阻，電壓的中檔值不一定在主檢測(cè)電阻的閾值電壓之間；中檔值將是單獨(dú)的檢測(cè)電阻器兩端的電壓值之間的電壓，單獨(dú)的檢測(cè)電阻器兩端的電壓值與流過(guò)LED負(fù)載的上和下閾值電流相應(yīng)。
[0103]在優(yōu)選的實(shí)施例中，中檔值是與期望的電流相應(yīng)的電壓。這意味著占空比可以被控制到50%。然而，如果選擇不同的中檔值(例如低于上閾值10%)時(shí)，通過(guò)設(shè)置占空比的不同的期望值(例如，電壓的10%以上和電壓的90%以下)，仍可以實(shí)施本發(fā)明。
[0104]同樣，占空比的測(cè)量?jī)H是獲得平均(或中值)電壓水平的測(cè)量的一種方法。其它分析電壓波形以獲得平均值的測(cè)量的方法，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的。
[0105]例如，另一種獲得的平均電壓的方法是用模擬積分器代替圖4中的比較器CMP12，模擬積分器使用反相輸入端的電阻，在輸出端Q和反相輸入端之間的反饋電容。電容器必須在周期的固定時(shí)間(例如，當(dāng)柵極信號(hào)變高時(shí))放電。經(jīng)過(guò)完整的周期后(即柵極變低，然后再高)，在輸出端Q處的電壓表示與I_ref*R12的值相比的平均電流差異。中值檢測(cè)也一樣，再通過(guò)如上所述的1_0和Kv的小的變化，在Q處的值(現(xiàn)在是模擬值)應(yīng)調(diào)節(jié)到零。
[0106]因此，本發(fā)明本質(zhì)上包括參考電流的控制，用于以保持平均電流在期望的水平的方法來(lái)設(shè)置上和下開關(guān)閾值。這使能延誤補(bǔ)償，延遲會(huì)產(chǎn)生不平等的電壓過(guò)沖。
[0107]調(diào)整參考電流的控制回路慢于正常電流調(diào)節(jié)環(huán)路。然而，在校準(zhǔn)完成后，適應(yīng)變化的電壓水平的速度將是瞬時(shí)的。在所示的例子中，可以在兩個(gè)鋸齒斜坡曲線之后計(jì)算占空因子(基于分頻器功能)。
[0108]合適的分頻器因子的范圍(規(guī)定計(jì)算在內(nèi)的周期)是基于用于50%占空比的所期望的分辨率、柵極開關(guān)頻率和內(nèi)部振蕩器的頻率。典型值是0.1 %的分辨率(計(jì)數(shù)器I的1000次)和振蕩器頻率為200MHz (這意味著在200MHz下的1000個(gè)周期的最小測(cè)量時(shí)間是5微妙)。典型的開關(guān)頻率是在IOOkHz至2MHz之間(取決于Vp，Vni,電感值和遲滯窗Π )。
[0109]5微妙時(shí)間窗口對(duì)應(yīng)I到10個(gè)周期作為計(jì)數(shù)的最小值。然而，在實(shí)踐中，優(yōu)選地計(jì)算更多的周期，如16個(gè)或32個(gè)。
[0110]組件的典型范圍是￥口=20~80￥，遲滯=5011^~20011^，￥1? = 3~70V，電感=68~220 μ H。
[0111]以上只概述了一種類型的電流控制器；降壓轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明可以應(yīng)用到其他的電流控制器，它使用參考電流獲得開關(guān)值。本發(fā)明尤其適合于遲滯型轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動(dòng)恒定電流到LED輸出負(fù)載。
[0112]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)方案時(shí)，通過(guò)研究附圖、公開內(nèi)容和所附的權(quán)利要求可以理解和實(shí)現(xiàn)所披露的實(shí)施例的其它變化。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且“一個(gè)”并不排除多個(gè)。事實(shí)上，在不同的從屬權(quán)利要求中記載的相互不同的特定手段并不表示這些手段的組合不能被有利地使用。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限·制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED控制電路，用于控制提供給LED單元的電流，其特征在于，該控制電路包括: 檢測(cè)電阻(R1)，該檢測(cè)電阻(Rl)用于檢測(cè)由輸出節(jié)點(diǎn)(NI)提供的輸出電流； 比較器電路(CMPl)，該比較器電路(CMPl)用于基于檢測(cè)電阻(Rl)各端上的電壓檢測(cè)輸出電流中的上和下閾值，和用于控制電流供應(yīng)(Vp)以維持電流在閾值之間，其中，比較器電路(CMPl)包括參考電流源(IlO)和參考電阻(R10，Rll)，用于產(chǎn)生上和下閾值參考(Vffi，Vn3)， 其中，比較器電路還包括比較器(CMP12)，用于檢測(cè)依賴于輸出電流的中檔電壓(Vn4)和導(dǎo)出控制信號(hào)(Q)，該控制信號(hào)(Q)表示檢測(cè)到的電壓高于或低于中檔電壓， 并且其中控制信號(hào)(Q)用于調(diào)整參考電流源，從而改變上和下閾值參考(VN2，VN3)，以保持恒定的中值或平均輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，比較器是用于檢測(cè)檢測(cè)電阻(Rl)的中檔電壓(Vn4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，中檔電壓包括與期望的平均或中值輸出電流相應(yīng)的檢測(cè)電阻兩端的電壓。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電路，其特征在于，包括電感器(LI)，該電感器(LI)與檢測(cè)電阻(Rl)串聯(lián)到輸出節(jié)點(diǎn)(NI)。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電路，其特征在于，包括占空比電路，該占空比電路用于確定控制信號(hào)(Q)的占空比。`
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，比較器電路(CMPl)包括用于調(diào)整參考電流(110)的單元以維持占空比在50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電路，其特征在于，占空比電路包括: 參考時(shí)鐘(60)； 第一計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器I)，該第一計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器I)用于計(jì)算控制信號(hào)(Q)的預(yù)定數(shù)目的周期期間的時(shí)鐘周期的數(shù)目； 第二計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器2)，該第二計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器2)用于以控制信號(hào)(Q)的預(yù)定數(shù)目的周期計(jì)算在高階段期間的時(shí)鐘周期的數(shù)目；和 比較器，該比較器用于比較計(jì)數(shù)器的輸出以得到占空比信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，占空比電路包括分頻器，該分頻器用于對(duì)控制信號(hào)(Q)進(jìn)行分頻以得到計(jì)數(shù)窗口，該計(jì)數(shù)窗口的長(zhǎng)度與控制信號(hào)(Q)的周期的倍數(shù)相應(yīng)。
9.一種LED電路，其特征在于，包括: 前述任一權(quán)利要求所述的LED控制電路；和 設(shè)置在控制電路的輸出端處的串聯(lián)連接的LED串。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，LED串包括至少一個(gè)旁路開關(guān)，該旁路開關(guān)與LED串的一個(gè)或多個(gè)LED的子集并聯(lián)，從而提供LED子集的可控的調(diào)光。
11.一種控制提供給LED單元的電流的方法，其特征在于，該方法包括: 檢測(cè)提供給LED單元的輸出電流； 通過(guò)將檢測(cè)電阻(Rl)各端的電壓與上和下閾值參考(VN2、VN3)相比較檢測(cè)在輸出電流中的上和下閾值，上和下閾值參考(VN2、VN3)由參考電流(IlO)產(chǎn)生； 控制電流供應(yīng)(Vp)以維持電流在閾值之間， 其中，所述方法還包括: 檢測(cè)依賴于輸出電流中檔電壓(Vn4)并導(dǎo)出控制信號(hào)(Q)，該控制信號(hào)(Q)表示檢測(cè)到的電壓高于或低于中檔電壓； 調(diào)整參考電流源以改變上和下閾值參考(VN2、VN3)，以保持恒定的中值或平均輸出電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，中檔電壓在檢測(cè)電阻(Rl)兩端被檢測(cè)到，并且包括與所期望的平均或中值輸出電流相應(yīng)的檢測(cè)電阻兩端的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求11至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括:確定控制信號(hào)(Q)的占空因子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，包括:調(diào)整參考電流(IlO)以維持占空比在50%。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括從參考電流源的調(diào)整得到校準(zhǔn)函數(shù)，從而校準(zhǔn)函數(shù)確定控制信號(hào)和所需要的參考電流源設(shè)置之間所需要的關(guān)系O`
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103874283SQ201310652035
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】亨德利克·保茲恩 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司