用于LED驱动器的模拟及数字调光控制制造技术

本发明专利技术揭示一种控制电路，其包含用于接收输入信号的输入端子，所述输入信号可为数字输入信号或模拟输入信号，且所述控制电路经配置以响应于所述输入信号而提供数字控制信号。所述控制电路可包含：模式检测电路，其用于确定所述输入信号是数字信号还是模拟信号并提供模式信号；多路复用器电路，其经配置以响应于所述模式信号而选择数字参考信号或模拟参考信号；以及比较器，其经配置以用于比较所述输入信号与由所述多路复用器所选择的所述参考信号以提供PWM控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案主张2015年2月27日申请的第62/126,440号美国临时专利申请案的优先权，所述临时专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
发光二极管(LED)提供超越常规照明设备的许多优势，例如长寿命、高效率及无毒性材料。随着电子技术的发展，发光二极管正寻找更广泛的应用。举例来说，在消费型应用中，LED灯泡正显示出代替常规白光白炽灯或荧光灯泡的前景。此外，越来越多的电子装置采用LCD作为显示器，且LED作为背光源正变得越来越流行。通常通过控制LED的电流来调节LED。一般来说，操作LED使得其平均电流恒定，且使用电力电子组件来产生将AC电压转换成调节的LED恒定平均电流的电路以实现所要的亮度。对LED灯的亮度进行调光可提供额外的能量节省、增强灵活性及提高光源效率及寿命。LED串的调光可由模拟调光信号或数字调光信号控制。在模拟调光中，根据调光信号的幅值改变LED电流，但LED始终是接通的。在数字PWM(脉宽调制)调光中，改变LED接通/关断次数，且LED亮度由PWM调光信号的工作循环来控制。期望LED驱动器能够与模拟调光控制信号及数字调光控制信号两者一起操作。一种常规方法是使用两个单独的引脚来接纳模拟调光信号及数字调光信号。在一些情况下，使用两个不同的控制路径。一种常规方法使用单个输入DIM引脚来接纳模拟调光控制信号或数字调光控制信号。控制电路确定输入信号是模拟的还是数字的。在模拟输入调光控制模式中，根据模拟调光控制信号的幅值改变LED电流。在数字输入调光控制模式中，LED电流由输入信号的工作循环确定。对于两种调光控制类型来说，输出电流调节保持模拟的。
技术实现思路
本专利技术者已认识到常规LED控制器中的限制，即需要两个单独的调光信号引脚以接纳数字调光信号或模拟调光信号。额外的引脚数可增加成本，尤其对于多信道LED驱动器来说。在智能照明应用中，控制器经常需要控制多个信道。在此类应用中，高的引脚数不但增加部件的复杂性，而且消耗更多的芯片尺寸及电路板面积，这在空间有限的灯泡系统中是不理想的。在常规方法中，使用单个DIM输入引脚以接纳模拟调光控制信号及数字调光控制信号两者。然而，输出LED电流控制保持模拟的。此方法的缺点是控制器芯片趋向于较大且消耗更多电力。此外，模拟调光调节不提供足够的调光线性度，尤其在低电流电平下，这对于LED照明系统来说是不理想的。本专利技术教示用于LED控制电路的电路及系统，所述LED控制电路仅需要单个输入引脚以响应于模拟调光信号或数字调光信号并提供数字控制信号来调节在LED串中流动的电流以控制其亮度。与常规方法相反，针对模拟输入调光控制信号或数字输入调光控制信号两者，提供驱动线性调节器的内部PWM(脉冲模式调制)数字控制信号以控制在LED中流动的电流的接通/关断以改变其亮度。举例来说，控制电路可包含用于确定输入信号是数字信号还是模拟信号的模式检测电路，多路复用器电路选择数字参考信号或模拟参考信号，且比较器电路比较输入信号与所选择的参考信号以提供内部数字PWM控制信号。LED驱动器还可包含用于接收内部PWM控制信号并调节LED中的电流的接通/关断的恒定电流调节器。模拟参考信号可为锯齿波信号，且数字参考信号可为恒定电压。恒定电流调节器可包含放大器电路以将输出电流耦合到参考恒定电流。放大器电路具有用于接收PWM控制信号的启用节点以响应于PWM控制信号而启用或停用放大器。具有内部数字调光的单引脚设计提高调光线性度，尤其在低电流电平下，并降低控制电路及总体LED驱动器系统的成本。定义用于本专利技术的术语在本专利技术的上下文内的技术中通常具有其一般含义。下文论述某些术语以向给实践者提供关于本专利技术的描述的额外引导。应了解，可以多种方式表达同一事物。因此，可使用替代的语言或同义词。线性调节器是用于维持稳定电压的电子电路。线性调节器可使调节装置与负载并联放置(分流调节器)或可使调节装置放置在电源与调节的负载之间(串联调节器)。调节装置像可变电阻器一样起作用，连续地调整分压器网络以维持恒定输出电压。相反，开关式调节器使用接通及切断的有源装置以维持所要输出的平均值。恒定电流调节器是提供恒定输出电流的线性调节器。发光二极管(LED)是双引线的半导体光源。其为一种在被激活时发射光的p-n结二极管。当将合适的电压施加到引线时，电子能够与装置内的电子空穴重新结合，从而以光子形式释放能量。模拟信号是具有随时间改变的特征的连续信号。它与包含离散值序列的数字信号不同，所述离散值仅可取有限数量的值中的一者。脉宽调制(PWM)是一种用于通过改变接通/关断次数而将消息编码成脉冲信号的调制技术。在电力调节器中，通过快速地打开或关闭电源与负载之间的开关而控制馈送到负载的电压(及电流)的平均值。与关断周期相比，开关接通的周期越长，供应到负载的总电力就越高。术语工作循环描述“接通”时间与规律的时间间隔或“周期”成比例；因为电力在多数时间是关断的，所以低工作循环对应于低电力。用百分比来表达工作循环，100％为全通。多路复用器(mux)电路是选择若干输入信号中的一者并将所选择的输入转发到输出的电子装置。举例来说，2n个输入的多路复用器具有n个选择线，所述n个选择线用于选择发送到输出的输入线。状态机是用于设计计算机程序及时序逻辑电路两者的计算的数学模型。从概念上讲，其为可处于有限数量的状态中的一者的抽象机器。所述机器一次仅能处于一个状态中；其在任何给定时间所处于的状态被称为当前状态。当由触发事件或条件启动所述机器时，其可从一个状态改变到另一状态；这被称为转变。特定状态机是由其状态的列表及针对每一转变的触发条件来定义的。比较器电路是比较两个电压或电流并输出指示哪个更大的数字信号的电子装置。附图说明图1是描绘体现本专利技术的某些方面的用于驱动LED(发光二极管)灯的电源的简化示意图；图2是描绘体现本专利技术的某些方面的线性调节器的简化示意图；图3是描绘说明本专利技术的某些方面的用于区分模拟信号与数字信号的方法的简化波形图；图4是描绘说明本专利技术的某些方面的用于将模拟信号转换成PWM数字信号的方法的简化波形图；图5是描绘体现本专利技术的某些方面的模拟/数字模式检测电路的简化示意图；图6是描绘体现本专利技术的某些方面的恒定电流调节器的简化示意图；图7是描绘体现本专利技术的某些方面的多信道线性调节器的简化示意图；及图8是描绘体现本专利技术的某些方面的用于开关式电源(SMPS)的控制器的简化示意图。具体实施方式图1是描绘体现本专利技术的某些方面的用于驱动LED(发光二极管)灯的电源的简化示意图。如图1中所展示，电源100包含耦合到AC输入源Vac的AC-DC转换器110以用于提供DC电压源Vin。电源100还包含具有电源端子Vcc的线性调节器120，电源端子Vcc耦合到DC电压源以用于接收DC电力供应Vin。如图1中所展示，DC电力供应Vin还经配置以为具有多个LED串的LED灯130提供电力。在图1中，Vin连接到LED串的阳极。然而，Vin也可连接到LED串的阴极。线性调节器120还包含经配置以调节在LED串中流动的电流的一或多个信道121。线性调节器120还具有耦合到LED灯的LED串的输出端子LED1、…、LED4等等及用于接收用于每一信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调光控制电路，其包括：输入端子，其用于接收输入信号；模式检测电路，其经配置以用于确定所述输入信号是数字信号还是模拟信号并用于根据所述确定提供模式信号；多路复用器电路，其经配置以用于根据所述模式信号选择数字参考信号或模拟参考信号；以及比较器电路，其经配置以用于比较所述输入信号与所述所选择的参考信号并用于根据所述比较提供具有工作循环的PWM(脉宽调制)控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 US 62/126,440;2016.02.22 US 15/049,5901.一种调光控制电路，其包括：输入端子，其用于接收输入信号；模式检测电路，其经配置以用于确定所述输入信号是数字信号还是模拟信号并用于根据所述确定提供模式信号；多路复用器电路，其经配置以用于根据所述模式信号选择数字参考信号或模拟参考信号；以及比较器电路，其经配置以用于比较所述输入信号与所述所选择的参考信号并用于根据所述比较提供具有工作循环的PWM(脉宽调制)控制信号。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述模式检测电路经配置以：在预设的时间周期内跟踪所述输入信号；以及如果所述输入信号在所述预设的时间周期内至少两次越过低阈值电压和高阈值电压，那么确定所述输入信号是数字调光输入信号；否则确定所述输入信号是模拟调光输入信号。3.根据权利要求2所述的控制电路，其中基于所述模拟输入信号的特性选择所述预设的时间周期以及第一参考电压和第二参考电压。4.根据权利要求3所述的控制电路，其中所述低阈值电压约为0.3V且所述高阈值电压约为2.5V。5.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述模式检测电路包括两个比较器、定时器电路、计数器和逻辑电路。6.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述模式检测电路包括状态机。7.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述模拟参考信号的特性是有锯齿波波形。8.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述数字参考信号是恒定电压信号。9.根据权利要求1所述的控制电路，其进一步包括用于接收所述PWM控制信号以控制在所述LED中流动的电流的恒定电流调节器，所述恒定电流调节器包含：输入端子，其接收所述PWM控制信号；恒定电流源，其与第一NMOS晶体管和第一电阻器串联耦合；输出端子，其与第二NMOS晶体管和第二电阻器串联耦合；以及放大器，其具有：第一输入，其耦合到所述第一NMOS晶体管与所述第一电阻器之间的第一节点；第二输入，其耦合到所述第二NMOS晶体管与所述第二电阻器之间的第二节点；输出，其耦合到所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极；以及启用节点，其耦合到所述PWM控制信号。10.一种用于控制流向发光二极管LED的电流的控制电路，其包括：输入端子，其经配置以用于接收数字输入信号和模拟输入信号两者；以及输出端子，其经配置以用于响应于所述输入信号而提供数字信号以用于控制在所述LED中流动的所述电流。11.根据权利要求10所述的控制电路，其中所述控制电路进一步包括：模式检测电路，其经配置以用于确定所述输入信号是数字信号还是模拟信号并提供模式信号；多路复用器电路，其经配置以用于响应于所述模式信号而选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安·王，苏建仁，韦尔顿·施，
申请(专利权)人：达尔科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US