用于驱动LED的电路和方法技术

本发明专利技术涉及用于驱动LED的电路和方法。一种用于驱动发光二极管LED的电路包括第一半导体开关和续流器件，所述第一半导体开关和所述续流器件被耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间。所述第一半导体开关响应于驱动器信号。LED和电感器被串联耦合在所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点与所述第一供给端子或所述第二供给端子之间。电流测量电路被耦合至LED并提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过至少一个LED的负载电流。第一反馈电路包括通断控制器，所述通断控制器接收负载电流信号和参考信号。

【技术实现步骤摘要】
用于驱动LED的电路和方法
本描述涉及用于驱动发光二极管（LED）的电路和方法，特别涉及用于利用被调节为将LED的所得到的可感知亮度保持在期望值处的负载电流驱动LED的电路和方法。
技术介绍
发光二极管在近年来已经作为可行的光源而出现。发光二极管（也被称为固态照明器件或简称为LED）是非常高效、耐用且持久的照明器件。该技术自首批LED上市时的1960年起已经大大改进。LED现在是多种专业照明市场中的工业标准，并且流行的灯泡正在迅速进入全面照明市场。LED灯泡比例如白炽灯泡、卤素灯泡和荧光灯泡更加高能效且更加持久。技术上的进步已经提供如下的LED：典型地，该LED是白炽灯泡的四到五倍高效，并具有超过数万小时的寿命。LED是电流驱动的器件，其亮度与其平均正向电流（也被称作其平均负载电流）成比例。出于该原因，通常，使用提供恒定电流的电流源来驱动LED。恒定电流源消除了由LED的正向电压中的变化引起的负载电流变化，并由此确保恒定LED亮度。在通常被实现为诸如降压转换器、升压转换器或降压-升压转换器之类的开关转换器的已知LED驱动器中，集成了对电压进行评估且将这些电压与参考电压进行比较的多个部件。通常，根据该比较的结果来接通和关断功率半导体开关（例如，MOSFET），以对电感器进行充电或放电。应用注释AN874,"BuckConfigurationHigh-PowerLEDDriver",MicrochipTechnology,2006描述了一种对被供给至LED的负载电流进行控制的开关式电源电路。然而，在执行LED电流的测量和激活开关（例如，由于传播延迟）以对电感器进行充电或放电所需的延迟时间段期间，超过LED电流的期望最大值。这导致期望平均负载电流与被供给至LED的实际平均负载电流之间的失配，从而导致LED的亮度的不期望增加。尽管可以在电路设计期间考虑该失配，但是针对LED的不同正向电压（其是依赖于温度的）以及针对串联连接的不同数目的LED且针对被供给至LED和LED驱动器的不同供给电压，被供给至LED的平均负载电流将不同，并且由此，LED亮度自身将不同。即，由于以上提及的延迟时间段，公共LED驱动器（甚至当被设计为电流源时）通常不能够将平均负载电流保持恒定（例如，在供给电压或LED正向电压针对电感器的不同电感值而变化时）。因此，必须针对每种不同情形重新配置LED驱动器。需要高成本效益但有效的解决方案来确保针对不同供给电压或不同LED正向电压的（几乎）恒定的亮度而无需重新配置电路。
技术实现思路
描述了一种用于驱动发光二极管LED的电路。根据本专利技术的一个示例，所述电路包括第一半导体开关和续流（freewheeling）器件，所述第一半导体开关和所述续流器件被串联耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间，其中，所述第一半导体开关响应于驱动器信号。至少一个LED和电感器被串联耦合在所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点与所述第一供给端子或所述第二供给端子之间。电流测量电路被耦合至LED并提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过所述至少一个LED的负载电流。第一反馈电路包括通断（on-off）控制器，所述通断控制器接收所述负载电流信号和参考信号，将所述负载电流信号与所述参考信号进行比较，并依赖于所述比较来生成所述驱动器信号。此外，第二反馈电路接收所述负载电流信号，确定平均负载电流信号，并依赖于所述平均负载电流信号和参考值来生成被供给至所述第一反馈电路的参考信号。根据本专利技术的另一示例，所述电路包括第一半导体开关和续流器件，所述第一半导体开关和所述续流器件被串联耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间，其中，所述第一半导体开关响应于驱动器信号。至少一个LED和电感器被串联耦合在所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点与所述第一供给端子或所述第二供给端子之间。电流测量电路被耦合至LED并提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过所述至少一个LED的负载电流。第一反馈电路包括通断控制器，所述通断控制器接收所述负载电流信号和参考信号，将所述负载电流信号与所述参考信号进行比较，并依赖于所述比较来生成所述驱动器信号。此外，提供了第二反馈电路。所述第二反馈电路包括滤波器，所述滤波器接收所述负载电流信号并提供表示平均负载电流的滤波后的信号。此外，所述第二反馈电路包括调节器，所述调节器接收所述滤波后的信号和作为设置点值的参考值，根据预定义控制法则、依赖于所述参考值与所述滤波后的信号之差来确定控制信号，并根据所述控制信号来生成所述参考信号。此外，描述了一种用于驱动至少一个LED的LED驱动器。所述LED驱动器可以被串联耦合至驱动器输出端子与分别提供供给电压和参考电势的第一供给端子或第二供给端子之间的电感器。根据本专利技术的一个示例，所述LED驱动器包括第一半导体开关和续流器件，所述第一半导体开关和所述续流器件被串联耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间。所述第一半导体开关响应于驱动器信号。此外，所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点被连接至输出端子。所述LED驱动器进一步包括电流测量电路，所述电流测量电路被耦合至LED并提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过所述至少一个LED的负载电流。第一反馈电路包括通断控制器，所述通断控制器接收负载电流信号和参考信号，将所述负载电流信号与所述参考信号进行比较，并依赖于所述比较来生成所述驱动器信号。第二反馈电路包括滤波器和调节器，其中，所述滤波器接收所述负载电流信号并提供表示平均负载电流的滤波后的信号。所述调节器接收所述滤波后的信号和作为设置点值的参考值，根据预定义控制法则、依赖于所述参考值与所述滤波后的信号之差来确定控制信号，并根据所述控制信号来生成所述参考信号。更进一步，描述了一种用于驱动至少一个LED的方法。所述至少一个LED被串联耦合至输出端子与分别提供供给电压和参考电势的第一供给端子或第二供给端子之间的电感器。根据本专利技术的一个示例，所述方法包括：测量经过所述至少一个LED的负载电流，从而生成表示所述负载电流的负载电流信号；根据驱动器信号将所述供给电压或所述参考电势交替地施加至所述输出端子；将所述负载电流信号与参考信号进行比较并依赖于所述比较来确定所述驱动器信号；以及从所述负载电流信号确定平均负载电流信号；依赖于所述平均负载电流信号和参考值来生成所述参考信号。附图说明可以参照以下附图和描述来更好地理解本专利技术。附图中的部件不必按比例绘制，而是将重点放在示意本专利技术的原理上。此外，在附图中，相似的附图标记指示对应的部分。在附图中：图1示意了降压拓扑中的LED驱动器电路；图2示意了图1的电路内的电流的特性；图3示意了降压配置中的LED电流控制电路；图4是示意了图3的电路内的开关的切换状态和LED电流的特性；图5是示意了LED驱动器电路的三个（图5a、5b和5c）不同示例；图6示意了具有改进上电性能的另一示例性LED驱动器电路；图7示意了与图6的示例类似的另一示例性LED驱动器电路；图8更详细地示意了图5c的LED驱动器电路；图9示意了可在本文描述的LED驱动器电路中使用的控制器的一个示例；图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动发光二极管的电路，所述电路包括：第一半导体开关和续流器件，被耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间，所述第一半导体开关响应于驱动器信号；LED和电感器，被串联耦合在所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点与所述第一供给端子或所述第二供给端子之间；被耦合至所述LED的电流测量电路，所述电流测量电路被配置为提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过所述LED的负载电流；第一反馈电路，包括通断控制器，所述通断控制器被配置为接收所述负载电流信号和参考信号，将所述负载电流信号与所述参考信号进行比较，并依赖于所述比较来生成所述驱动器信号；以及第二反馈电路，被配置为接收所述负载电流信号，确定平均负载电流信号，并依赖于所述平均负载电流信号和参考值来生成被供给至所述第一反馈电路的参考信号。

【技术特征摘要】
2012.09.07 US 13/6072461.一种用于驱动发光二极管的电路，所述电路包括：第一半导体开关和续流器件，被耦合在提供供给电压的第一供给端子与提供参考电势的第二供给端子之间，所述第一半导体开关响应于驱动器信号；LED、电感器和被耦合至所述LED的电流测量电路，均被串联耦合在所述第一半导体开关和所述续流器件的公共电路节点与所述第一供给端子或所述第二供给端子之间，所述电流测量电路被配置为提供负载电流信号，所述负载电流信号表示经过所述LED的负载电流；第一反馈电路，包括通断控制器，所述通断控制器被配置为接收所述负载电流信号和参考信号，将所述负载电流信号与所述参考信号进行比较，并依赖于所述比较来生成所述驱动器信号；以及第二反馈电路，包括：滤波器，被耦合以接收所述负载电流信号并提供表示平均负载电流的滤波后的信号；初始化电路，被耦合以响应于下述事件中的至少一项将所述滤波器的输出初始化为处于或接近作为设置点值的参考值的初始值：所述电路的上电；或者在所定义的最小时间内被去激活之后所述第一半导体开关的激活；以及调节器，被耦合以接收所述滤波后的信号和所述参考值，所述调节器被配置为根据预定义控制法则、依赖于所述参考值与所述滤波后的信号之间的差值来确定控制信号，并根据所述控制信号来生成被供给至所述第一反馈电路的参考信号。2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括电平调整电路，所述电平调整电路被配置为接收所述控制信号，依赖于输入信号来对所述控制信号进行电平调整，并提供所述参考信号。3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述电平调整电路包括放大器。4.根据权利要求2所述的电路，其中，所述电平调整电路包括具有可控划分比的分压器，所述分压器被耦合以接收输入电压并将所述输入电压的分数提供给所述第一反馈电路作为参考信号，所述可控比响应于由所述调节器提供的控制信号。5.根据权利要求2所述的电路，其中，所述输入信号是恒定的或者是在零与峰值电平之间调制的。6.根据权利要求2所述的电路，进一步包括调制器，所述调制器被供给有调暗电平，并被配置为提供根据占空比而具有零电平或所定义的峰值电平的调制后的信号，作为对所述电平调整电路的输入信号。7.根据权利要求1所述的电路，其中，所述初始化电路包括被耦合至所述滤波器的另一开关和定时器电路；以及其中，所述开关在被所述定时器电路在所定义的时间段内激活时将所述滤波器的输出连接至具有处于或接近所述参考值的电压电平的初始化电压，从而将所述滤波后的信号初始化为所述电压电平。8.一种用于驱动LED的LED驱动器，所述LED同电感器和电流测量电路串联耦合在驱动器输出端子与第一供给端子或...

【专利技术属性】
技术研发人员：B普弗劳姆，
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