用于生成非隔离LED驱动器中的电压反馈信号的方法和装置制造方法及图纸

一种LED灯，其包括一个或更多个LED、耦接至输入电压源和所述一个或更多个LED的电感性元件以及耦接至该电感性元件的开关。第一电流检测器耦接在输入电压源与LED灯的接地节点之间，使得由第一电流检测器检测到的电流与跨输入电压源的体电压成比例。第二电流检测器耦接在电感性元件与接地节点之间，使得由第二电流检测器检测到的电流与跨开关的漏极电压成比例。开关控制器基于指示跨电感性元件的电压的反馈信号来控制开关，该反馈信号基于由第二电流检测器检测到的电流与第一电流检测器检测到的电流之间的差来生成。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及驱动LED(发光二极管)灯，并且更具体地涉及生成指示跨LED灯的电感器的电压的反馈信号。
技术介绍
在诸如建筑照明、汽车头灯和尾灯、用于液晶显示装置的背光和闪光灯的广泛的多种电子应用中正在采用LED。与传统照明光源如白炽灯和荧光灯相比，LED具有显著的优点，包括高效率、良好的方向性、颜色稳定性、高可靠性、长寿命、小尺寸和环境安全。由于LED在功率效率(每瓦流明)和光谱质量方面提供了优于白炽灯(灯泡)的显著优势，所以LED在照明应用中的使用有望被扩展。此外，与可能会由于荧光灯废物处理而导致汞污染的荧光灯照明系统(与荧光灯结合的荧光镇流器)相比，LED灯表现出更低的环境影响。然而，在不修改已在白炽灯泡周围构造的当前布线和部件设施的情况下，传统LED灯不能直接代替白炽灯和可调光荧光系统。这是因为传统白炽灯是电压驱动装置，而LED是电流驱动装置，因此需要不同的技术来控制其各自的光输出的强度。许多调光器开关通过控制施加于白炽灯的AC输入电力的相位角来调整灯输入电压的RMS电压值，以对白炽灯进行调光。控制相位角是用以调整供给白炽灯泡的RMS电压并且提供调光能力的有效且简单的方法。然而，由于LED为电流驱动装置并且因此LED灯为电流驱动装置，所以控制输入电压的相位角的常规调光器开关与传统LED灯不兼容。解决该兼容性问题的一种方案使用以下LED驱动器，该LED驱动器感测灯输入电压以确定调光器开关的工作占空周期，并且在调光器开关的工作占空周期降低时减小通过LED灯的经调节的正向电流。在一些情况下，LED驱动器向跨变压器的LED灯递送电力，将LED灯的输出与输入隔离。为了调节通过LED的电流，LED驱动器接收关于输出电压或
通过LED的电流的反馈。许多LED驱动器使用变压器的初级侧的辅助绕组来感测输出。然而，经由辅助绕组感测输出电压增添了LED驱动器的复杂性，使LED驱动器的成本和尺寸二者增加。
技术实现思路
为了降低LED灯的成本和复杂性，在不依赖于辅助变压器绕组的情况下生成指示跨电感器的输出的电压的反馈信号。根据各种实施方式的LED灯包括一个或更多个LED以及耦接至输入电压源和一个或更多个LED的电感性元件(例如，电感器或变压器的初级绕组)。开关耦接至电感性元件，使得响应于开关接通而在电感器中生成电流以及响应于开关断开而不在电感器中生成电流。第一电流检测器耦接在输入电压源与LED灯的接地节点之间，以及第二电流检测器耦接在电感性元件与接地节点之间。由第一电流检测器检测到的电流与跨输入电压源的体电压成比例，而由第二电流检测器检测到的电流与跨开关的漏极电压成比例。在一个实施方式中，比较器确定由第二电流检测器检测到的电流与由第一电流检测器检测到的电流之间的差。该电流差被转换成电压(例如，基于第一电流检测器的电阻和第二电流检测器的电阻)，并且输入至开关控制器作为指示跨电感性元件的电压的反馈信号。当电感性元件中的电流不为零时，该电压等于跨LED的电压。当电流为零时，该电压会由于电感性元件的电感和电容而振荡，这可以用于谷模式检测以提高LED驱动器的效率。开关控制器基于反馈信号来控制开关的切换，以调节通过一个或更多个LED的输出电流。在说明书中描述的特征和优点并非是无遗漏的，并且具体地，借鉴附图、说明书和权利要求书，许多另外的特征和优点对于本领域普通技术人员来说将是明显的。此外，应当指出的是，说明书中所使用的语言主要是为了易读和指导的目的而选择的，而非被选择成描绘或限制本专利技术的主题。附图说明通过结合附图来考虑以下详细描述，可以容易地理解本专利技术的实施方式的教导。图1示出了根据一个实施方式的LED灯电路。图2A至图2B是示出根据一个实施方式的LED灯的部件的框图。图3示出了根据一个实施方式的体电压和漏极电压的示例波形。图4示出了展示根据一个实施方式的体电压、体电流、漏极电压与漏极电流之间的关系的示例波形。具体实施方式附图和以下描述仅通过说明的方式涉及本专利技术的优选实施方式。应当指出的是，根据以下讨论，将容易认识到本文所公开的结构和方法的替选实施方式，作为在不背离要求保护的本专利技术的原理的情况下可以采用的可行替选方案。现在将详细地参照在附图中示出其示例的本专利技术的若干实施方式。要指出的是，在任何可实践的情况下，可以在附图中使用相似或相同的附图标记，并且其可以表示相似或相同的功能。附图仅出于说明的目的描绘了本专利技术的实施方式。本领域技术人员根据以下描述将容易认识到，在不背离本文所描述的本专利技术的原理的情况下可以采用本文所示的结构和方法的替选实施方式。如下面将参照附图更详细说明的，利用电压反馈信号来提供经调节的输出电压的开关电源不需要辅助绕组。例如，根据各种实施方式的LED灯系统和方法在不使用辅助变压器绕组的情况下生成指示耦接至一个或更多个LED装置的经调节的输出电压的反馈信号。由于辅助绕组增添了成本和复杂性，因而不依赖于辅助绕组而生成反馈信号降低了LED灯系统的成本和复杂性。图1示出了包括与常规调光器开关120一起使用的LED灯130的LED灯系统。根据各种实施方式的LED灯130是常规调光器开关设定中的白炽灯的直接替代。调光器开关120与AC输入电压源110和LED灯130串联地放置。调光器开关120接收调光输入信号125，并且使用该输入信号125来设定LED灯130的期望光输出强度。调光器开关120接收AC输入电压信号115，并且响应于调光输入信号125来调整灯输入电压135的V-RMS值。换言之，通过调节施加于LED灯130的灯输入电压135的RMS值来实现调光器开关120对由LED灯130输出的光强度的控制。LED灯130控制LED灯130的光输出强度，以与灯输入电压135成比例地改变，尽管LED为电流驱动装置而不是电压驱动装置，但也呈现
出与白炽灯相类似的行为。调光输入信号125可以手动地(经由在本文中未示出的旋钮或滑块开关)提供或者经由自动化照明控制系统(在本文中未示出)提供。调光器开关120通过控制AC输入电压信号115的相位角来调整灯输入电压135的V-RMS。特别地，调光器开关120通过消除AC输入信号115的每个半周期的一部分来减小输入电压135的V-RMS。一般地，调光器开关120通过增加每个半周期的被消除的部分并且从而减小调光器接通时间来增加调光效果(即，降低光强度)。图2A至图2B是示出LED灯130的部件的框图。在一个实施方式中，LED灯130包括桥式整流器DB1、输入电容器C1、电感性元件L1、输出电容器C2、开关S1和开关控制器U1。LED灯130的其他实施方式可以包括不同的或另外的部件。桥式整流器DB1对通过调光器开关120输入至LED灯130的电压信号135进行整流，并且提供跨输入电容器C1的经整流的电压。电感性元件L1、二极管D1、电容器C2和开关S1形成降压升压型电力变换器，该降压升压型电力变换器提供输出至一个或更多个LED如图2所示的LED1的经调节的电流。控制器U1控制开关S1的接通和断开周期，以向LED1提供经调节的输出电流。当开关S1接通时，由于二极管D1反向偏置，所以输入至LED灯130的电力被存储在电感性元件L1中。在开关S1的断开周期期间，电流被提供至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管灯，包括：一个或更多个发光二极管；耦接至输入电压源和所述一个或更多个发光二极管的电感器；耦接至所述电感器的开关，响应于所述开关接通而生成所述电感器中的电流，以及响应于所述开关断开而不生成所述电感器中的电流；耦接在所述输入电压源与所述发光二极管灯的接地节点之间的第一电流检测器，所述第一电流检测器检测与跨所述输入电压源的体电压成比例的电流；耦接在所述电感器与所述接地节点之间的第二电流检测器，所述第二电流检测器检测与跨所述开关的漏极电压成比例的电流；以及开关控制器，所述开关控制器接收指示经调节的输出电压的反馈信号，所述反馈信号基于由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差来生成，所述开关控制器适于基于所述反馈信号来控制所述开关的切换，以调节通过所述一个或更多个发光二极管的输出电流。

【技术特征摘要】
2014.09.15 US 14/486,8781.一种发光二极管灯，包括：一个或更多个发光二极管；耦接至输入电压源和所述一个或更多个发光二极管的电感器；耦接至所述电感器的开关，响应于所述开关接通而生成所述电感器中的电流，以及响应于所述开关断开而不生成所述电感器中的电流；耦接在所述输入电压源与所述发光二极管灯的接地节点之间的第一电流检测器，所述第一电流检测器检测与跨所述输入电压源的体电压成比例的电流；耦接在所述电感器与所述接地节点之间的第二电流检测器，所述第二电流检测器检测与跨所述开关的漏极电压成比例的电流；以及开关控制器，所述开关控制器接收指示经调节的输出电压的反馈信号，所述反馈信号基于由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差来生成，所述开关控制器适于基于所述反馈信号来控制所述开关的切换，以调节通过所述一个或更多个发光二极管的输出电流。2.根据权利要求1所述的发光二极管灯，还包括：比较器，所述比较器接收由所述第一电流检测器检测到的电流和由所述第二电流检测器检测到的电流，所述比较器适于生成由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差；以及电流电压转换器，所述电流电压转换器从所述比较器接收由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差，并且通过将由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差转换成电压来生成所述反馈信号。3.根据权利要求1所述的发光二极管灯，其中，所述开关控制器还适于：接收由所述第一电流检测器检测到的电流和由所述第二电流检测器检测到的电流；基于由所述第一电流检测器检测到的电流和由所述第二电流检测器检测到的电流来确定所述体电压和所述漏极电压；以及基于所述漏极电压与所述体电压之间的差来确定经调节的输出电压。4.根据权利要求1所述的发光二极管灯，其中，所述开关控制器从调光器开关接收指示用于所述发光二极管灯的调光量的输入信号，并且其中，所述开关控制器适于基于所述输入信号来调节通过所述一个或更多个发光二极管的输出电流，使得所述一个或更多个发光二极管的输出光强度与用于所述发光二极管灯的所述调光量基本上相对应。5.根据权利要求1所述的发光二极管灯，其中，所述一个或更多个发光二极管跨所述电感器进行耦接。6.根据权利要求1所述的发光二极管灯，其中，所述开关耦接在所述电感器与所述发光二极管灯的所述接地节点之间。7.根据权利要求1所述的发光二极管灯，其中，所述反馈信号还基于施加到由所述第一电流检测器检测到的电流和由所述第二电流检测器检测到的电流中的一者的校准因子来生成。8.一种发光二极管灯，包括：一个或更多个发光二极管；变压器，所述变压器包括初级绕组，所述初级绕组耦接至输入电压源和所述一个或更多个发光二极管；耦接至所述初级绕组的开关，响应于所述开关接通而生成所述初级绕组中的电流，以及响应于所述开关断开而不生成所述初级绕组中的电流；耦接在所述输入电压源与所述发光二极管灯的接地节点之间的第一电流检测器，所述第一电流检测器检测与跨所述输入电压源的体电压成比例的电流；耦接在所述初级绕组与所述接地节点之间的第二电流检测器，所述第
\t二电流检测器检测与跨所述开关的漏极电压成比例的电流；以及开关控制器，所述开关控制器接收指示经调节的输出电压的反馈信号，所述反馈信号基于由所述第二电流检测器检测到的电流与由所述第一电流检测器检测到的电流之间的差来生成，所述开关控制器适于基于所述反馈信号来控制所述开关的切换，以调节通过所述一个或更多个发光二极管的输出电流。9.根据权利要求8所述的发光二极管灯，还包括：比较器，所述比较器接收由所述第一电流检测器检测到的电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张程龙，约翰·威廉·凯斯特森，李勤，罗平，汪传阳，
申请(专利权)人：戴乐格半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US