驱动电路中的偏移补偿制造技术

本发明专利技术呈现了用于对数字模拟转换器(DAC)中的偏移进行补偿的装置和方法。装置可包括增益块。增益块的非反相输入可被提供有偏置电压，所述偏置电压被选择为超过DAC的最坏情况的期望正偏移。来自增益块的输出的反馈可被提供到处理器。处理器可被连接以驱动DAC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动电路中的偏移补偿
本专利技术涉及用于驱动电气负载的电路。本专利技术具有例如用于固态光发射器的驱动 电路中的应用，其中发光二极管（LED)是一个示例。
技术介绍
可以通过对电流控制设备提供控制信号来控制电气负载。控制信号可以源自数字 信号并由数字模拟转换器（DAC)转换成模拟控制信号。 偏移可能干扰这类驱动电路的理想操作。例如，一些DAC即使当被转换的数字信 号指定零输出（正偏移）时也可提供非零的模拟输出信号。一些DAC即使当被转换的数字 信号指定非零输出（负偏移）时也可提供零输出。 这类偏移可能是DAC的制造中的过程变化的结果。因此，相同类型的两个DAC可 展示出不同的偏移。到电流控制设备的信号路径中的其他部件也可能引入偏移。 即使相对于模拟控制信号的整个范围是小的偏移在要求精细控制的情况中也可 能是有问题的。例如，这类偏移可能使得无法确定要产生通过电气负载的可能的最低非零 电流所必要的数字控制信号。 可以通过制作具有高质量DAC和已被选择的具有非常低或至少已知偏移的其他 部件的电路来解决偏移。然而，高质量的部件通常比标准部件更昂贵。 另一方法是单独地调整电路以补偿电路部件中的偏移。电路的单独调谐大大增加 了制造成本并使制造复杂化。 存在对用于驱动电气负载的电路的DAC和其他部件中的偏移进行补偿的成本效 益好的方式的需求。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，用于驱动电气负载的电路包括与负载串联连接的电流 控制设备，和具有通过增益块方式耦合到电流控制设备的控制输入的输出的数字模拟转换 器。增益块包括被耦合以接收来自数字模拟转换器的输出的控制电压的第一输入、被连接 以接收代表电气负载中的电流的电流反馈信号的第二输入、以及耦合到电流控制设备的控 制输入的输出。第二输入被偏置以具有至少等于偏置电压的电势。可选择偏置电压，使得 偏置电压等于或大于最坏情况下的期望偏移电压。 在一些实施例中，增益块的第一输入是非反相输入，增益块的第二输入是反相输 入。 在一些实施例中，增益块包括运算放大器。 在一些实施例中，存在与电气负载串联连接的电流感测电阻器，并且电流反馈信 号包括跨电流感测电阻器的电压。 在一些实施例中，电流控制设备包括场效应晶体管。 在一些实施例中，存在被连接以将数字值写到与数字模拟转换器相关联的寄存器 的处理器，并且处理器包括可连接以监视增益块的输出的感测输入。 在一些实施例中，存在包含计算机软件指令的非临时集合的程序存储，计算机软 件指令包括第一指令，当其被处理器所执行时使处理器将不同数字值写到寄存器并确定偏 移数字值，使得当偏移数字值被写到寄存器时，电流控制设备保持在截止状态中并且偏移 数字值是用于电流控制设备保持在截止状态的最大数字值。 在一些实施例中，计算机软件指令被配置为使处理器在数据存储中存储指示偏移 数字值的值。 在一些实施例中，第一指令被配置为使连续的数字值写到寄存器中，直到处理器 通过感测输入的方式检测到增益块的输出中的增加为止。 在一些实施例中，第一指令被配置为根据例如二进制搜索算法的搜索算法使数字 值写到寄存器中，以定位连续的数字值对，在连续的数字值之间处理器通过感测输入的方 式检测增益块的输出中的增加。 在一些实施例中，计算机软件指令包括第二指令，第二指令被配置为将第一数字 值映射到第二数字值并将第二数字值写到寄存器，其中映射将数字值的第一范围中的第一 数字值映射到数字值的第二范围中的相应第二数字值，其中第二范围小于第一范围。 在一些实施例中，电气负载包括固态光发射器。 在本专利技术的一个实施例中，用于驱动具有导通阈值以控制通过电气负载的电流的 电流控制设备的电路包括增益块，增益块被连接以接收参考电压和来自数字模拟转换器 (DAC)的控制信号，参考电压包括基于流过电气负载的瞬时电流的反馈信号，增益决包括连 接到电流控制设备的输出；检测器，其检测增益块的输出处的电压；以及控制器，其被配置 为逐步地增加DAC中的控制值，监视由检测器在增益块的输出所检测的电压以检测与电流 控制设备的导通相对应的所检测的电压中的增加，确定控制值中的相应偏移，以及随后施 加偏移以调整DAC的控制值来达成通过电气负载的期望电流。 在一些实施例中，电流控制设备包括场效应晶体管。 在一些实施例中，增益块包括运算放大器。 在一些实施例中，电气负载包括固态光源。 本专利技术的另一方面提供用于在包括数字模拟转换器的驱动电路中确定偏移的方 法。方法包括将多个数字值写到数字模拟转换器的寄存器，以及针对数字值中的每一个：将 数字模拟转换器的输出施加到增益块的第一输入，同时将偏置电压施加到增益块的第二输 入；将增益块的输出施加到电流控制设备的控制输入；将电流反馈信号施加到增益块的第 二输入并监视增益块的输出。该方法从用于多个数字值的增益块的输出的监视的结果中确 定偏移数字值，使得当偏移数字值被写到寄存器时，电流控制设备保持在截止状态中并且 偏移数字值是用于电流控制设备保持在截止状态的最大数字值。方法记录指示偏移数字值 的信息。所记录的信息可以是例如偏移数字值、与偏移数字值相差已知量的数字（例如，偏 移数字值加或减一，或者加或减一些其他的已知量等等）基于偏移数字值的变换等等。 下面将描述本专利技术的其他方面和本专利技术的具体实施例的特征。 【附图说明】 附图示出了本专利技术的非限制性实施例。 图1是示出作为一些示例DAC的数字输入的函数的模拟输出的曲线集。 图2是根据本专利技术的示例实施例的驱动电路的框图。 图3是示出作为图2中的驱动电路的数字输入的函数的模拟输出的曲线。 图4是不出偏移检测方法的流程图。 图5是根据本专利技术的更具体的示例实施例的驱动电路的示意图。 图5A是根据本专利技术的更具体的示例实施例的驱动电路的示意图。 【具体实施方式】 在整个下面的描述中阐述了具体细节，以提供对本专利技术的更透彻的理解。然而，可 以在没有这些细节的情况下实践本专利技术。在其他实例中，未示出或详细描述公知的元件，以 避免使本专利技术不必要地混淆。因此，说明书和附图被视为是说明性的，而不是限制性的。 图1是示出作为一些DAC的数字输入的函数的模拟输出的图。曲线20A代表具有 零偏移的理想DAC的输出。对于零数字输入，模拟输出也是零。每次数字输入增加1，模拟 输出提高一个增量。 曲线20B代表具有负偏移的DAC的输出。DAC的输出保持为零，直到数字输入信号 达到阈值21。当数字输入具有超过阈值21的值时，每次数字输入增加1，模拟输出提高一 个增量。 曲线20C代表具有正偏移的DAC的输出。即使当数字输入信号是零时，DAC的输 出也具有非零值22。每次数字输入增加1，模拟输出提高一个增量。 从一批相同类型的DAC中所选择的特定DAC可以具有如曲线20A、20B和20C中的 任何一个所示的偏移。此外，针对具有负偏移的批中的DAC，阈值21的值可能改变。针对具 有正偏移的批中的DAC，零偏移22的值可能改变。 图2是用于驱动电气负载32的驱动电路30的框图。负载32可以例如包括诸如 LED或L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动电流控制设备的电路，所述电流控制设备具有导通阈值以控制通过电气负载的电流，所述电路包括：增益块，其被连接以接收参考电压和来自数字模拟转换器(DAC)的控制信号，所述参考电压包括基于流过所述电气负载的瞬时电流的电流反馈信号，所述增益块包括连接到所述电流控制设备的输出；检测器，其检测所述增益块的所述输出处的电压；以及控制器，其配置为：改变所述DAC中的控制值，监视由所述检测器在所述增益块的所述输出处所检测的所述电压以检测与所述电流控制设备的导通相对应的所述所检测的电压中的增加，以及确定所述控制值中的相应偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种用于驱动电流控制设备的电路，所述电流控制设备具有导通阈值以控制通过电 气负载的电流，所述电路包括： 增益块，其被连接以接收参考电压和来自数字模拟转换器（DAC)的控制信号，所述参 考电压包括基于流过所述电气负载的瞬时电流的电流反馈信号，所述增益块包括连接到所 述电流控制设备的输出； 检测器，其检测所述增益块的所述输出处的电压；以及 控制器，其配置为： 改变所述DAC中的控制值， 监视由所述检测器在所述增益块的所述输出处所检测的所述电压以检测与所述电流 控制设备的导通相对应的所述所检测的电压中的增加，以及 确定所述控制值中的相应偏移。2. 根据权利要求1所述的电路，其中所述控制器配置为施加所述偏移以调整所述DAC 的所述控制值来实现通过所述电气负载的期望电流。3. 根据权利要求2所述的电路，其中所述增益块包括被连接以接收来自所述数字模拟 转换器的所述控制信号的非反相输入，以及被连接以接收所述参考电压的反相输入。4. 根据权利要求3所述的电路，其中所述增益块包括运算放大器。5. 根据权利要求1至4中的任何一项所述的电路，包括与所述电气负载串联连接的电 流感测电阻器，其中所述电流反馈信号包括跨所述电流感测电阻器的电压。6. 根据权利要求1至5中的任何一项所述的电路，其中所述电流控制设备包括场效应 晶体管。7. 根据权利要求1所述的电路，其中所述控制器配置为通过逐步地增加所述控制值来 改变所述控制值。8. 根据权利要求1至6中的任何一项所述的电路，其中所述控制器包括被连接以将数 字值写到与所述数字模拟转换器相关联的寄存器的数据处理器，并且所述检测器包括可连 接用以监视所述增益块的所述输出的所述数据处理器的感测输入。9. 根据权利要求8所述的电路，其中所述感测输入包括数字输入。10. 根据权利要求8所述的电路，其中所述感测输入包括连接到模拟数字转换器的模 拟输入。11. 根据权利要求8所述的电路，包括包含计算机软件指令的非临时集合的程序存储， 所述计算机软件指令包括第一指令，当所述第一指令被所述数据处理器执行时使所述数据 处理器将不同数字值写到所述寄存器并确定偏移数字值，使得当所述偏移数字值被写到所 述寄存器时，所述电流控制设备保持在截止状态中并且所述偏移数字值是用于所述电流控 制设备保持在所述截止状态的最大数字值。12. 根据权利要求11所述的电路，其中所述计算机软件指令被配置为使所述处理器在 数据存储中存储指示所述偏移数字值的值。13. 根据权利要求11所述的电路，其中所述第一指令被配置为使连续的数字值写到所 述寄存器中，直到所述处理器通过所述感测输入的方式检测到所述增益块的所述输出中的 增加为止。14. 根据权利要求11所述的电路，其中所述第一指令被配置为根据搜索算法使数字值 写到所述寄存器中，所述搜索算法被配置为确定邻近的数字值对，在所述邻近的数字值对 之间所述处理器通过所述感测输入的方式检测所述增益块的所述输出中从初始值的增加。15. 根据权利要求14所述的电路，其中所述搜索算法包括二进制搜索算法。16. 根据权利要求11至15中的任何一项所述的电路，其中所述计算机软件指令包括第 二指令，所述第二指令被配置为将第一数字值映射到第二数字值并将所述第二数字值写到 所述寄存器，其中所述映射将数字值的第一范围中的第一数字值映射到数字值的第二范围 中的相应第二数字值，其中所述第二范围小于所述第一范围。17. 根据权利要求1至16中的任何一项所述的电路，其中所述电气负载包括固态光发 射器。18. -种包括多个根据权利要求1至17中的任何一项所述的电路的装置，所述多个电 路中的每一个可操作，以驱动多个电气负载中的相对应的一个电气负载，其中所述处理器 被所述多个电路共用。19. 根据权利要求18所述的装置，其中所述多个电气负载中的每一个包括一个或多个 固态光发射器。20. 根据权利要求19所述的装置，其中所述多个电气负载中的不同电气负载的所述固 态光发射器被配置为发射不同色度的光。21. 根据权利要求20所述的装置，其中所述装置被配置为大致同时地将所述固态光发 射器中的每一个从截止状态切换到最低导通状态。22. 根据权利要求1至20中的任何一项所述的电路，其中所述数字模拟转换器具有正 偏移，并且所述参考电压超过所述正偏移。23. 根据权利要求1至22中的任何一项所述的电路，其中所述检测器和所述控制器在 已确定所述控制值中的所述偏移之后可从所述电路移除。24. 根据权利要求1至23中的任何一项所述的电路，其中所述参考电压可由所述控制 器控制。25. 根据权利要求24所述的电路，包括第一和第二参考电压供应和被配置为选择性地 将所述第一和第二参考电压供应中的一个连接到所述增益块的开关，其中所述开关被连接 以由所述控制器来控制。26. 根据权利要求25所述的电路，其中所述第一参考电压供应包括分压器。27. 根据权利要求24至26中的任何一项所述的电路，其中所述控制器被配置为针对多 个不同偏置电压中的每一个确定所述控制值中的所述相应偏移。28. -种用于驱动电气负载的电路，所述电路包括： 电流控制设备，其与所述负载串联连接； 数字模拟转换器，其包括寄存器和通过增益块方式耦合到所述电流控制设备的控制输 入的输出； 控制器，其包括被连接以检测所述增益块的所述输出处的电压的检测器，所述控制器 被配置为基于由所述检测器所检测的电压确定与所述电流控制设备的导通相对应的寄存 器值； 所述增益块包括： 第一输入，其被耦合以接收来自所述数字模拟转换器的所述输出的控制电压， 第二输入，其被连接以接收代表所述电气负载中的电流的电流反馈信号，所述第二输 入被偏置以具有至少等于偏置电压的电势，以及 输出，其耦合到所述电流控制设备的所述控制输入。29. 根据权利要求28所述的电路，其中所述增益块的所述第一输入是非反相输入，并 且所述增益块的所述第二输入是反相输入。30. 根据权利要求28所述的电路，其中所述增益块包括运算放大器。31. 根据权利要求28至30中的任何一项所述的电路，包括与所述电气负载串联连接的 电流感测电阻器，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·康罗伊，M·格罗特考斯基，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL