用于LED驱动器调光的方法和电路技术

本发明专利技术涉及用于LED驱动器调光的方法和电路。一种LED驱动器包括变压器、电流控制环路和电流调整电路。变压器的初级侧响应于输入信号而将能量传递至变压器的次级侧。次级侧以对应于被传递至次级侧的能量的量的量值将输出电流递送至一个或多个LED。电流控制环路控制初级侧中的电流，以使得输出电流等于参考电流信号。电流调整电路响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入电流控制环路中。电流控制环路还响应于电流调整信号而减小初级侧中的电流，以使得连接至次级侧的每个LED的亮度减小对应于电流调整信号的量值的量。

【技术实现步骤摘要】
用于LED驱动器调光的方法和电路
本申请涉及LED驱动器，尤其涉及LED驱动器调光。
技术介绍
基于LED(发光二极管)的固态照明(SSL)的许多应用需要调光能力。LED对功率输入的改变瞬间作出反应，从而使SSL特别适用于调光的场合。然而，LED灯具设计者在设计与各种传统调光控制技术一起工作的产品时以及在提供用以工作在紧急无线网络控制的场合中的能力的一些情形下面临挑战。灯具设计者首先必须理解用于实际降低LED的亮度的技术和用于将调光信息馈送至灯具中的机制的相关但独立的概念。存在两种可用于降低LED的光输出的基本替换方案：模拟调光和脉冲宽度调制(PWM)调光。模拟调光简单地控制馈送至LED的驱动电流。全亮度使用全电流。驱动器电子设备线性地减小电流以对LED进行调光。模拟调光可易于实施，但其可能不提供最佳的总体性能。LED的效率往往在较低的电流下升高，但LED可能不会在较低的驱动电流下产生一致的颜色。对于PWM调光，驱动器电子设备将全振幅电流的脉冲提供至LED。驱动器改变脉冲的占空比以控制表观亮度。PWM调光依赖于人眼的整合脉冲中的光的平均最的能力。如果脉冲频率足够高(通常为约200Hz)，则眼睛无法感知到脉动，而只能感知到总体平均值。对于用以正确地对相位控制调光器作出反应的LED灯具，有必要将若干个功能块添加至驱动器电子装置中。例如，通常提供传感器以用于在功率因子校正(PFC)级之前监视AC输入波形并生成与切相的量成比例的输出信号。控制器驱动连接在DC-DC转换器的输入端处的MOSFET开关。当未检测到AC切相时，以100％的占空比驱动输出以给出全亮度。AC切相通过切除一部分AC波形来降低灯的亮度。例如，正相三端双向可控硅调光器(forward-phasetriacdimmer)在每个半正弦波的前沿处切除一部分AC波形。与此相对照，反相调光器在后沿处切除一部分AC波形以使得调光器关闭部分正弦波。在任一种情形下，LED调光均通过切除一部分AC波形而得到。期望减少支持LED调光所需的部件的数目，从而简化LED驱动器设计并降低系统成本。
技术实现思路
根据本文描述的实施例，通过使用被提供至LED驱动器的输入电压中的停顿(切相)的长度(持续时间)以降低去往被连接至LED驱动器的LED的电流来实现LED调光。在一种情形下，在驱动器变压器的次级侧上生成与输入电压停顿成比例的脉冲信号。该脉冲信号是通过使用在次级侧上测量的初级电压的停顿的持续时间(在切相调光期间)而被生成的。从次级侧上的电流参考信号减去脉冲信号的平均值，电流参考信号为针对额定LED电流的次级侧上的参考电压。该差值被用作被提供至LED驱动器的电流控制环路以用于调整去往LED的电流的命令值。在另一种情形下，在初级侧上测量输入电压停顿长度且将对应值注入LED驱动器电流控制环路中。次级侧上的LED电流是通过电流感测变压器来测量的，且电流控制环路接收次级侧上的LED电流的值和初级侧上的输入电压停顿长度的值这两者。电流控制环路被提供这两个值之和。当在LED驱动器输入电压中存在切相时，LED输出电流随着停顿持续时间成比例地减小。根据LED驱动器的一个实施例，该驱动器包括具有初级侧和次级侧的变压器。初级侧可操作用于响应于输入信号而将能量传递至次级侧，而次级侧可操作用于以对应于被传递至次级侧的能量的量的量值将输出电流递送至一个或多个LED。LED驱动器的电流控制环路可操作用于控制初级侧中的电流以使得输出电流等于参考电流信号。LED驱动器的电流调整电路可操作用于响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入电流控制环路中。电流控制环路还可操作用于响应于电流调整信号而减小初级侧中的电流以使得连接至次级侧的每个LED的亮度减小对应于电流调整信号的量值的量。根据操作LED驱动器的方法的一个实施例，该方法包括：响应于输入信号而将能量从变压器的初级侧传递至变压器的次级侧以使得次级侧以对应于被传递至次级侧的能量的最的最值将输出电流递送至一个或多个LED；通过电流控制环路控制初级侧中的电流以使得输出电流等于参考电流信号；响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入电流控制环路中；以及响应于电流调整信号而减小初级侧中的电流以使得连接至次级侧的每个LED的亮度减小对应于电流调整信号的量值的最。在阅读以下详细描述后以及在查看附图后，本领域技术人员将认识到其它特征和优点。附图说明图中的元件相对于彼此不一定是按比例的。相同的附图标记表示对应的类似部件。各个所图示的实施例的特征可以被组合，除非它们相互排斥。实施例在图中被描述并在随后的说明中被详述。图1图示了具有调光支持的LED驱动器的实施例的电路图。图2图示了被包括在用于支持调光的LED驱动器中的电流调整电路的实施例的电路图。图3图示了具有调光支持的LED驱动器的另一实施例的电路图。具体实施方式图1图示了具有LED调光支持的LED驱动器的实施例。LED驱动器包括具有初级侧(P)和次级侧(S)的变压器(T1)。变压器提供输入端(AC线)和输出端(LED+/LED-)之间的电隔离。在图1中通过标记为‘电隔离’的线来标识电隔离。变压器的初级侧响应于输入信号而将能最传递至次级侧，而次级侧以对应于被传递至次级侧的能量的量的最值将输出电流递送至一个或多个LED。由LED驱动器控制的LED在图1中未示出，但可被连接至LED驱动器的输出端并通过标记“LED二极管串”被以文字方式表示。LED驱动器的电流控制环路100控制变压器的初级侧中的电流以使得LED驱动器的输出电流等于参考电流信号。LED驱动器的电流调整电路110响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入电流控制环路100中。切相信号可被提供作为输入信号的一部分，或被单独提供。无论哪一种方式，切相信号对应于期望的LED调光的最，即输入信号的相位被切除得越多，调光就越多，这是期望的。电流调整信号与输入电压切相的量成比例。电流控制环路100响应于电流调整信号而减小初级侧中的电流以使得被连接至次级侧的每个LED的亮度减小对应于电流调整信号的量值的量。在图1中示出的实施例中，电流调整电路110位于变压器的次级侧上而电流控制环路100位于初级侧上。电流调整电路110包括电压-电流调节器(IC1)以及其它无源和有源元件。图2图示了被包括在电流调整电路110中的电压-电流调节器IC1的实施例。根据该实施例，电压-电流调节器包括由偏置和带隙参考电路提供的高精度带隙参考电压、电压误差放大器(V-OTA)、电流误差放大器(C-OTA)以及由控制逻辑控制的输出驱动器。电压-电流调节器的输入端和输出端如下：S(1)为电源电压；VSE(2)为电压感测输入端；OUT(3)为输出端；CSE(4)为电流感测输入端；GND(5)为接地参考电势；CCO(6)为电流补偿输出端；VCO(7)为电压补偿输出端；而CRE(8)为C-OTA参考输入端。V-OCA的输出端通过电阻器RVC连接至VCO管脚，驱动器的输出端通过电阻器Ro连接至OUT管脚，以及C-OTA的输出端通过电阻器Rcc连接至CCO管脚。电压误差放大器V-OTA将输入电压VSE与参考电压Vref进行比较。差值被衰减且成比例的电流驱动该输出端。如果LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED驱动器，包括：变压器，其具有初级侧和次级侧，所述初级侧可操作用于响应于输入信号而将能量传递至所述次级侧，并且所述次级侧可操作用于以对应于被传递至所述次级侧的能量的量的量值将输出电流递送至一个或多个LED；电流控制环路，其被连接到所述次级侧的主绕组，并且可操作用于控制所述初级侧中的电流从而使得所述输出电流等于参考电流信号；电流调整电路，其被连接至所述次级侧的辅助绕组，并且可操作用于响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入所述电流控制环路中；以及第一光耦合器，其可操作用于接收脉冲宽度调制调光信号并将所述脉冲宽度调制调光信号的电当量注入到所述电流调整电路中，其中所述电流调整电路可操作用于基于所述脉冲宽度调制PWM调光信号的所述电当量生成所述电流调整信号，其中，所述电流控制环路还可操作用于响应于所述电流调整信号而减小所述初级侧中的电流，从而使得被连接至所述次级侧的每个LED的亮度减小对应于所述电流调整信号的量值的量；其中所述电流控制回路通过所述电流调整电路的电压‑电流调节器和第二光电耦合器连接到所述次级侧的主绕组，并且所述电流控制回路基于参考电流信号和经由第二光耦合器从所述电流调整电路接收的电流调整信号之间的差来控制所述初级侧中的电流。...

【技术特征摘要】
2012.12.17 US 13/7166771.一种LED驱动器，包括：变压器，其具有初级侧和次级侧，所述初级侧可操作用于响应于输入信号而将能量传递至所述次级侧，并且所述次级侧可操作用于以对应于被传递至所述次级侧的能量的量的量值将输出电流递送至一个或多个LED；电流控制环路，其被连接到所述次级侧的主绕组，并且可操作用于控制所述初级侧中的电流从而使得所述输出电流等于参考电流信号；电流调整电路，其被连接至所述次级侧的辅助绕组，并且可操作用于响应于去除一部分输入信号的切相信号而将电流调整信号注入所述电流控制环路中；以及第一光耦合器，其可操作用于接收脉冲宽度调制调光信号并将所述脉冲宽度调制调光信号的电当量注入到所述电流调整电路中，其中所述电流调整电路可操作用于基于所述脉冲宽度调制PWM调光信号的所述电当量生成所述电流调整信号，其中，所述电流控制环路还可操作用于响应于所述电流调整信号而减小所述初级侧中的电流，从而使得被连接至所述次级侧的每个LED的亮度减小对应于所述电流调整信号的量值的量；其中所述电流控制回路通过所述电流调整电路的电压-电流调节器和第二光电耦合器连接到所述次级侧的主绕组，并且所述电流控制回路基于参考电流信号和经由第二光耦合器从所述电流调整电路接收的电流调整信号之间的差来控制所述初级侧中的电流。2.根据权利要求1所述的LED驱动器，其中当不存在切相信号时，所述电流调整信号固定在可忽略的值，而当存在切相信号时，所述电流调整信号可变，以及其中所述电流控制环路包括电流误差放大器，所述电流误差放大器具有用于接收所述参考电流信号的第一输入端、用于接收所述电流调整信号的第二输入端，以及可操作用于在所述电流调整信号固定时提供恒定电流并在所述电流调整信号可变时提供可变电流的输出端。3.根据权利要求1所述的LED驱动器，其中所述电流调整电路包括被连接至所述辅助绕组的电阻器-电容器RC网络、被连接至所述辅助绕组的晶体管、与所述晶体管并联耦合的电阻器以及与所述晶体管和所述电阻器并联耦合的电容器，其中，所述晶体管可操作用于在能量从所述初级侧传递至所述次级侧时接通并使与所述晶体管并联连接的所述电阻器和所述电容器短路，其中所述RC网络具有当不存在切相信号时在输入信号的周期性脉冲期间使所述晶体管保持接通的时间常数，以及其中所述RC网络可操作用于在存在切相信号时完全放电从而使得所述晶体管关断且与所述晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·伊万科维克，F·索耶，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT