用于各种操作模式中的恒流控制的LED照明系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于各种操作模式中的恒流控制的LED照明系统和方法。提供了用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统和方法。该系统包括：控制组件，被配置为至少接收退磁信号、感测信号和参考信号，并且至少基于与退磁信号、感测信号和参考信号相关联的信息生成控制信号；以及逻辑和驱动组件，被配置为至少接收控制信号并且至少基于与控制信号相关联的信息向开关输出驱动信号。该开关被连接到二极管的第一二极管端子和电感器的第一电感器端子。该二极管还包括第二二极管端子，并且该电感器还包括第二电感器端子。

【技术实现步骤摘要】
用于各种操作模式中的恒流控制的LED照明系统和方法分案申请说明本申请是申请日为2011年11月15日、题为“用于各种操作模式中的恒流控制的LED照明系统和方法”的中国专利技术专利申请No.201110376439.0的分案申请。
本专利技术涉及集成电路。更具体地，本专利技术提供了用于各种操作模式中的恒流控制的照明(lighting)系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于一个或多个发光二极管。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
一般地，用于发光二极管(LED)的传统照明系统常使用浮动降压(Buck)转换器。这种类型的LED照明系统通常尺寸较小且成本合算。图1是示出具有降压转换器的传统LED照明系统的简化示图。照明系统100包括脉宽调制(PWM)控制器110、电源开关120、二极管130、电感器140、电容器150和152以及感测电阻器160。另外，照明系统100接收输入电压并且向一个或多个LED190提供灯电流和灯电压。如图1所示，电源开关120包括端子122、124和126。PWM控制器110输出驱动信号112并且接收电流感测信号114。驱动信号112对应于开关周期(例如，Ts)。例如，电源开关120是MOS晶体管。在另一示例中，电源开关120是双极型晶体管(例如，NPN双极型晶体管)。在又一示例中，电源开关120是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。提高恒流控制技术变得非常重要，以使得可以在DCM模式、CCM模式和临界传导模式(CRM)中获得恒定的灯电流并且可以实现高功率因数和精度控制。
技术实现思路
本专利技术涉及集成电路。更具体地，本专利技术提供了用于各种操作模式中的恒流控制的照明系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于一个或多个发光二极管。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。根据另一实施例，一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统包括：控制组件，被配置为至少接收退磁信号、感测信号和参考信号，并且至少基于与退磁信号、感测信号和参考信号相关联的信息生成控制信号；以及逻辑和驱动组件，被配置为至少接收控制信号并且至少基于与控制信号相关联的信息向开关输出驱动信号。开关被连接到二极管的第一二极管端子和电感器的第一电感器端子。二极管还包括第二二极管端子，并且电感器还包括第二电感器端子。第二二极管端子和第二电感器端子被配置为至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管。控制信号被配置为将输出电流调整为预定的恒定电流大小。根据又一实施例，一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的方法包括：至少接收退磁信号、感测信号和参考信号；处理与退磁信号、感测信号和参考信号相关联的信息；以及至少基于与退磁信号、感测信号和参考信号相关联的信息生成控制信号。另外，该方法包括：至少接收控制信号；处理与控制信号相关联的信息；以及向被连接到二极管的第一二极管端子和电感器的第一电感器端子的开关输出驱动信号。二极管还包括第二二极管端子，并且电感器还包括第二电感器端子。第二二极管端子和第二电感器端子被配置为至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管。此外，该方法包括至少基于与控制信号相关联的信息将输出电流调整为预定大小。根据又一实施例，一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统包括第一信号处理组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一信号。感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联。另外，该系统包括：第二信号处理组件，被配置为生成第二信号；积分器组件，被配置为接收第一信号和第二信号并且生成第三信号；以及比较器，被配置为处理与第三信号和感测信号相关联的信息并且至少基于与第三信号和感测信号相关联的信息生成比较信号。此外，该系统包括：信号生成器，被配置为至少接收比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收调制信号并且向开关输出驱动信号。驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，并且一个或多个开关周期的每个周期至少包括开关的接通时间段和用于退磁处理的退磁时段。对于一个或多个开关周期的每个周期，第一信号表示接通时间段和退磁时段的第一和值与第一电流大小和第二电流大小的第二和值的乘法结果，并且第二信号表示开关周期乘以预定电流大小。第一电流大小表示在接通时间段的开始处的电感器电流，并且第二电流大小表示在接通时间段的结束处的电感器电流。积分器组件还被配置为针对多个开关周期，对第一信号与第二信号之间的逐周期差值进行积分，并且第三信号表示积分后的逐周期累加差值。积分后的逐周期累加差值在大小上小于预定阈值。根据又一实施例，一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的方法包括至少接收感测信号。感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联。另外，该方法包括：处理与感测信号相关联的信息；至少基于与感测信号相关联的信息生成第一信号；生成第二信号；接收第一信号和第二信号；处理与第一信号和第二信号相关联的信息；并且至少基于与第一信号和第二信号相关联的信息生成第三信号。此外，该方法包括：处理与第三信号和感测信号相关联的信息；至少基于与第三信号和感测信号相关联的信息生成比较信号；至少接收比较信号；至少基于与比较信号相关联的信息生成调制信号；接收调制信号；以及至少基于与调制信号相关联的信息输出驱动信号。驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，并且一个或多个开关周期的每个周期至少包括接通时间段和退磁时段。对于一个或多个开关周期的每个周期，第一信号表示接通时间段和退磁时段的第一和值与第一电流大小和第二电流大小的第二和值的乘法结果，并且第二信号表示开关周期乘以预定电流大小。第一电流大小表示在接通时间段的开始处的电感器电流，并且第二电流大小表示在接通时间段的结束处的电感器电流。用于处理与第一信号和第二信号相关联的信息的处理包括针对多个开关周期，对第一信号与第二信号之间的逐周期差值进行积分，并且第三信号表示积分后的逐周期累加差值。积分后的逐周期累加差值在大小上小于预定阈值。根据又一实施例，一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统包括：第一信号处理组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一信号。感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联。另外，该系统包括：第二信号处理组件，被配置为生成第二信号；积分器组件，被配置为接收第一信号和第二信号并且生成第三信号；以及比较器，被配置为处理与第三信号和感测信号相关联的信息并且至少基于与第三信号和感测信号相关联的信息生成比较信号。此外，该系统包括：信号生成器，被配置为至少接收比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收调制信号并且向开关输出驱动信号。驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，并且一个或多个开关周期的每个周期至少包括开关的接通时间段和用于退磁处理的退磁时段。对于一个或多个开关周期的每个周期，第一信号表示第一乘法结果与第二乘法结果之和，并且第二信号表示开关周期乘以预定电流大小。第一乘法结果等于第一电流大小和第二电流大小之和值乘以接通时间段。第一电流大小表示在接通时间段的开始处的电感器电流，并且第二电流大小表示在接通时间段的结束处的电感器电流。第二乘法结果等于二乘以退磁时段并且再乘以第三电流大小，并且第三电流大小表示在接通时间段的正中间处的电感器电流。积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统，该系统包括：第一采样和保持以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一电流信号，所述感测信号与流经耦合到第一开关的电感器的电感器电流相关联；第二采样和保持以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收所述感测信号并且生成第二电流信号；信号放大以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收所述感测信号并且生成第三电流信号；电流信号生成器，被配置为生成第四电流信号；电容器，被耦合到所述电流信号生成器，通过第二开关被耦合到所述第一采样和保持以及电压到电流转换组件和所述第二采样和保持以及电压到电流转换组件，并且通过第三开关被耦合到所述信号放大以及电压到电流转换组件，所述电容器被配置为生成电压信号；比较器，被配置为处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息，并且至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；调制信号生成器，被配置为至少接收所述比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收所述调制信号并且向所述第一开关输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括所述第一开关的接通时间段和用于退磁处理的退磁时段；所述第一电流信号表示在所述接通时间段的开始处的电感器电流；所述第二电流信号表示在所述接通时间段的结束处的电感器电流；所述第三电流信号表示所述电感器电流；其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，所述第一电流信号和所述第二电流信号被配置为仅在所述退磁时段期间对所述电容器放电或充电；所述第三电流信号被配置为仅在所述接通时间段期间对所述电容器放电或充电；并且所述第四电流信号被配置为在所述开关周期期间对所述电容器充电或放电。...

【技术特征摘要】
1.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统，该系统包括：第一采样和保持以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一电流信号，所述感测信号与流经耦合到第一开关的电感器的电感器电流相关联；第二采样和保持以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收所述感测信号并且生成第二电流信号；信号放大以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收所述感测信号并且生成第三电流信号；电流信号生成器，被配置为生成第四电流信号；电容器，被耦合到所述电流信号生成器，通过第二开关被耦合到所述第一采样和保持以及电压到电流转换组件和所述第二采样和保持以及电压到电流转换组件，并且通过第三开关被耦合到所述信号放大以及电压到电流转换组件，所述电容器被配置为生成电压信号；比较器，被配置为处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息，并且至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；RS触发器，被配置为至少接收所述比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收所述调制信号并且向所述第一开关输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括所述第一开关的接通时间段和用于退磁处理的退磁时段；所述第一电流信号表示在所述接通时间段的开始处的电感器电流；所述第二电流信号表示在所述接通时间段的结束处的电感器电流；所述第三电流信号表示所述电感器电流；其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，所述第一电流信号和所述第二电流信号被配置为仅在所述退磁时段期间对所述电容器放电或充电；所述第三电流信号被配置为仅在所述接通时间段期间对所述电容器放电或充电；并且所述第四电流信号被配置为在所述开关周期期间对所述电容器充电或放电。2.如权利要求1所述的系统，其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，所述开关周期乘以所述第四电流信号等于第一数量与第二数量的第一和值，所述第一数量等于所述接通时间段结束处的所述第三电流信号乘以所述接通时间段的一半，所述第二数量等于所述第一电流信号与所述第二电流信号的第二和值乘以所述退磁时段。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号放大以及电压到电流转换组件包括信号放大组件和电压到电流转换组件。4.如权利要求1所述的系统，其中：所述第一采样和保持以及电压到电流转换组件、所述第二采样和保持以及电压到电流转换组件、所述信号放大以及电压到电流转换组件、所述电流信号生成器、所述比较器、所述RS触发器、以及所述栅极驱动器位于芯片上；并且所述电容器位于所述芯片外。5.如权利要求1所述的系统，被配置为在断续传导模式、连续传导模式和临界传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。6.如权利要求1所述的系统，被配置为在断续传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。7.如权利要求1所述的系统，被配置为在连续传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。8.如权利要求1所述的系统，被配置为在临界传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。9.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的方法，该方法包括：至少接收感测信号，所述感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联；处理与所述感测信号相关联的信息；至少基于与所述感测信号相关联的信息生成第一电流信号、第二电流信号和第三电流信号；生成第四电流信号；处理与所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号和所述第四电流信号相关联的信息；至少基于与所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号和所述第四电流信号相关联的信息，至少通过电容器来生成电压信号；处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息；至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；至少接收所述比较信号；由RS触发器至少基于所述比较信号生成调制信号；接收所述调制信号；至少基于与所述调制信号相关联的信息输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括接通时间段和退磁时段；所述第一电流信号表示在所述接通时间段的开始处的电感器电流；所述第二电流信号表示在所述接通时间段的结束处的电感器电流；所述第三电流信号表示所述电感器电流；其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，用于处理与所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号和所述第四电流信号相关联的信息的处理包括：仅在所述退磁时段期间通过所述第一电流信号和所述第二电流信号对所述电容器放电或充电；仅在所述接通时间段期间通过所述第三电流信号对所述电容器放电或充电；以及在所述开关周期期间通过所述第四电流信号对所述电容器充电或放电。10.如权利要求9所述的方法，其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，所述开关周期乘以所述第四电流信号等于第一数量与第二数量的第一和，所述第一数量等于所述接通时间段结束处的所述第三电流信号乘以所述接通时间段的一半，所述第二数量等于所述第一电流信号与所述第二电流信号的第二和值乘以所述退磁时段。11.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统，该系统包括：信号放大以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一电流信号，所述感测信号与流经耦合到第一开关的电感器的电感器电流相关联；电流信号生成器，被配置为生成第二电流信号；电容器，被耦合到所述电流信号生成器，并且通过第二开关被耦合到所述信号放大以及电压到电流转换组件，所述电容器被配置为生成电压信号；比较器，被配置为处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息并且至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；RS触发器，被配置为至少接收所述比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收所述调制信号并且向所述第一开关输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括所述第一开关的接通时间段；并且所述第一电流信号表示所述电感器电流；其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，所述第一电流信号被配置为仅在所述接通时间段期间对所述电容器放电或充电；并且所述第二电流信号被配置为仅在所述接通时间段期间对所述电容器充电或放电。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述信号放大以及电压到电流转换组件包括信号放大组件和电压到电流转换组件。13.如权利要求11所述的系统，其中：所述信号放大以及电压到电流转换组件、所述电流信号生成器、所述比较器、所述RS触发器和所述栅极驱动器位于芯片上；并且所述电容器位于所述芯片外。14.如权利要求11所述的系统，被配置为在连续传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。15.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的方法，该方法包括：至少接收感测信号，所述感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联；处理与所述感测信号相关联的信息；至少基于与所述感测信号相关联的信息生成第一电流信号；生成第二电流信号；处理与所述第一电流信号和所述第二电流信号相关联的信息；至少基于与所述第一电流信号和所述第二电流信号相关联的信息，至少通过电容器来生成电压信号；处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息；至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；至少接收所述比较信号；由RS触发器至少基于所述比较信号生成调制信号；接收所述调制信号；至少基于与所述调制信号相关联的信息输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括接通时间段；并且所述第一电流信号表示所述电感器电流；其中，对于所述一个或多个开关周期的每个周期，用于处理与所述第一电流信号和所述第二电流信号相关联的信息的处理包括：仅在所述接通时间段期间通过所述第一电流信号对所述电容器放电或充电；以及仅在所述接通时间段期间通过所述第二电流信号对所述电容器充电或放电。16.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统，该系统包括：跨导放大器，被配置为接收感测信号并且还通过第一开关接收预定电压信号，所述感测信号与流经耦合到第二开关的电感器的电感器电流相关联，所述跨导放大器还被配置为生成电流信号；电容器，被耦合到所述跨导放大器并且被配置为生成电压信号；比较器，被配置为处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息并且至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；RS触发器，被配置为至少接收所述比较信号并且生成调制信号；以及栅极驱动器，被配置为接收所述调制信号并且向所述第二开关输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括所述第二开关的接通时间段；所述跨导放大器还被配置为对于所述一个或多个开关周期的每个周期，仅在所述接通时间段期间至少接收预定电压信号；并且所述电流信号被配置为对所述电容器充电或放电。17.如权利要求16所述的系统，其中：所述跨导放大器、所述比较器、所述RS触发器和所述栅极驱动器位于芯片上；并且所述电容器位于所述芯片外。18.如权利要求16所述的系统，被配置为在连续传导模式和临界传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。19.如权利要求16所述的系统，被配置为在连续传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。20.如权利要求16所述的系统，被配置为在临界传导模式中将输出电流调整为预定的恒定电流大小。21.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的方法，该方法包括：至少接收感测信号，所述感测信号与流经耦合到开关的电感器的电感器电流相关联；处理与所述感测信号和预定电压信号相关联的信息；至少基于与所述感测信号和所述预定电压信号相关联的信息生成电流信号；处理与所述电流信号相关联的信息；至少基于与所述电流信号相关联的信息，至少通过电容器来生成电压信号；处理与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息；至少基于与所述电压信号和所述感测信号相关联的信息生成比较信号；至少接收所述比较信号；由RS触发器至少基于所述比较信号生成调制信号；接收所述调制信号；至少基于与所述调制信号相关联的信息输出驱动信号；其中：所述驱动信号至少与一个或多个开关周期相关联，所述一个或多个开关周期的每个周期至少包括接通时间段；用于至少接收感测信号的处理包括：对于所述一个或多个开关周期的每个周期，仅在所述接通时间段期间至少接收所述预定电压信号；其中，用于处理与所述电流信号相关联的信息的处理包括通过所述电流信号对所述电容器充电或放电。22.一种用于至少将输出电流提供给一个或多个发光二极管的系统，该系统包括：第一采样和保持以及电压到电流转换组件，被配置为至少接收感测信号并且生成第一电流信号，所述感测信号与流经耦合到第一开关的电感器的电感器电流相关联；...

【专利技术属性】
技术研发人员：方烈义，周俊，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31