用于驱动发光二极管的电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于驱动发光二极管的电子装置，所述电子装置包括：适于切换开关式电源变换器的开关（Ｔｓ）；和控制装置（ＣＮＴＬ），其适于响应于对开关式电源变换器的电流进行指示的感测值（Ｖｓ）来控制所述开关（Ｔｓ），并适用于通过开关（Ｔｓ）来控制所述开关式电源变换器的输出电压和流过发光二极管的电流（Ｉｏｕｔ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于驱动发光二极管的电子装置，更加具体的 说，涉及一种使用开关式电源变换器的用于发光二极管的驱动器结 构。本专利技术还涉及一种包括所述电子装置和发光二极管的系统，以及 驱动二极管的方法。
技术介绍
发光二极管(LED)被广泛的用于光源、显示器和信令元件。因 为LED比传统光源的功率效率更高，并且因为封装密度允许高质量的 显示功能性，所以可以看到LED的应用大大增加。LED典型的以类似 串或阵列的结构使用，其中大量的发光二极管被耦接起来以形成串或 显示面板，或者为许多应用提供有效光或背光源。因此，通常有动机 提供用于驱动LED的功率高效、小型且低廉的电子装置。驱动LED 的传统方案包括将电流源与LED耦接以便通过LED提供恒定电流，从 而获得特定强度和颜色的光发射。一种更加复杂传统的方案包括一个 开关，类似例如与LED串联的金属氧化物硅半导体场效应晶体管 (M0SFET)。所述LED通过所述开关以较高的频率接通和关闭。接通 和关闭周期之比使得能够控制LED的发光。除了这种公知的控制机构 之外，可对电流源或电压源应用各种电源管理原理。为了从单个电源 提供各种不同的调节的输出电压和输出电流，使用了开关式功率调节 器，例如升压变换器、降压变换器和降压-升压变换器。通常，LED 将以恒定的电流驱动。开关式解决方案是优选的，因为它们对于改变 由生产扩展、温度变化和LED前向电压的老化而引起的负载条件提供 了改进的效率。另外，考虑到整个系统，低成本和较好的色彩稳定性 是开关式解决方案的优点。开关式解决方案最适合于大量生产的0D 和1D调光背光系统。开关式电源变换器的基本原理在于给电感器(例如，线圈)提供特定的电流，以通过一个开关使电压源与电感器去耦， 并且通过存储在去耦的电感器中存储的能量将负载驱动一个有限的 时间。 一旦电感器中的特定能量部分被消耗掉，则电感器与电压源再 次耦合。开关、电感器、二极管和电容器的特定结构结合特定的开关 机构和时序(sequence)允许在输入电压以上、输出电压以下或在输 出电压以上和以下的宽范围内提供输出电压。虽然开关式电源变换器在能耗和适应性方面是有利的，但所述 传统解决方案的一个主要缺点在于需要非常复杂的控制机构来建立 用于LED的明确条件。通过LED提供用于特定光发射的适当电流和其它参数并且与此同时对开关电压源或开关电流源保持适当的定时(例 如，用于PWM)对控制电路具有较高要求。如果例如用于LED的控制 机制太慢，则输入和输出电压的变化，以及内部参数的变化将在LED 的亮度和色彩稳定性的变化中变得可视。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于对发光二极管进行驱动和调光的 控制机构，其没有现有技术那么复杂并且比现有技术更加高效。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于驱动发光二极管的电子 装置，其包括适于切换一个耦接到发光二极管的开关式电源变换器 的开关；和控制装置，适于响应一个感测值来控制所述开关的切换， 所述感测值指示流过所述开关的电流，其中所述控制装置还适用于通 过所述开关的切换来控制所述开关式电源变换器的输出电压，与此同 时控制发光二极管的电流。根据本专利技术的该方面，因为对于两个控制 机构只使用了一个开关，所以提供了一种具有减少复杂性的电子装 置。所述第一控制机构具有对发光二极管或一串发光二极管进行调光 的形式。所述第二控制机构是开关式电源变换器的控制。本专利技术的该 方面以有利的方式将两种控制机构组合在一个中。必须根据所述组合 控制的特殊要求对控制装置进行调整。本专利技术的该方面可以被理解为 就好像是开关式电源变换器的控制开关还适用于确定流过发光二极 管的电流。所述开关可以是单开关，例如单晶体管，但所述开关也可以由多个开关来实现，只要那些开关如上所述的作为单个开关操作即 可。所述开关优选的可适用于提供一个电流路径，其不是直接流过发 光二极管的电流路径。对于不是流过所述LED或LED串的电流提供一 个电流路径。因此，可以与所述发光二极管或一串发光二极管并联的 方式或另一种方式来布置所述开关，使得所述电源变换器输出的电流 通过所述开关(如果接通)而不流过所述LED。根据本专利技术的该方面，如果所述开关接通，则提供一个电流，该电流竟设法将发光二极管或 二极管串旁路。根据本专利技术的再一个方面，所述感测值表示流过所述 开关的电流。本专利技术的该方面涉及一种特定的结构，其中所述开关会 旁路所述发光二极管。流过所述开关的电流可通过测量一个电阻器或 其它电阻器件两端的电压来感测。如此建立的感测值与流过所述开关 的电流成比例，并且可优选的使用上述的感测值来控制开关的切换。根据本专利技术的一个方面，所述电子装置还包括用于将所述感 测值与一个补偿参考电压比较的比较装置；和补偿装置，用于提供和 确定补偿参考电压，使得流过发光二极管的电流被调整并变得实质上 独立于开关式电源变换器的输入和输出电压。换句话说，本专利技术提供 一种不如现有技术复杂的控制机构，因为对于两个基本控制机构只使 用了单个开关。另外，根据本专利技术的该方面，提供一种单开关机构的 概念来调整流过所述发光二极管的电流，其独立于开关式驱动器的输 入电压和向所述二极管供电的电源电压，尽管只有单个开关。本专利技术 提出用于对用于接通和关断所述开关的适当定时进行确定的参考电 压被调整和补偿，使得开关式电源的输入和输出电压对流过二极管的 电流的影响被补偿。基本上，与用于确定所述开关是接通还是关断的 感测值进行比较的参考值是考虑了 (即，根据)开关式电源的输出和 /或输入电压电平来计算的。该补偿装置逐周期地控制电流，这给予LED的电流源一个极宽的带宽。该大带宽电流源特性允许将PWM调光和开关式驱动器控制组合在一个开关(如上所述的)中。开关式电源 的输出和输入电压与流过发光二极管的电流之间的关系和相依性取 决于特定的结构，并且它们可以是多种形式的。然而，根据本专利技术该 方面的基本思想，开关式电源的输出和输入电压与流过发光二极管的电流之间的关系能够得以建立。这可根据开关式电源的输入功率和输 出功率将是相等的这一基本规则来执行。另外，该等式对与峰值输入 电流有关的输出电流(其为流过发光二极管的电流)进行求解。用峰 值电压代替峰值输入电流在峰值输入电压和输出电流之间提供一种 关系。该等式可用来确定发光二极管的输出电流是如何依赖于开关式 电源的输出和输入电压电平。如果输入和输出电压对输出电流的影响 例如被通过测量这些电压和计算各自补偿值以消除所述影响来补偿， 则如此建立的系统会提供基本上独立于开关式电源的输出和输入电 压的输出电流。这是特别惊奇的，因为用于输出电流和开关式电源的 控制机构都依赖于相同的单个开关。根据涉及考虑上述解释的补偿技术的本专利技术不同方面，可根据 输入电压和输出电压的组合、根据输出电压的平方根、根据输入和输 出电压的和、差、积和商和/或其组合来确定补偿的参考电压。根据本专利技术的一个方面，所述控制装置还适于控制所述开关式 电源变换器和流过一种装置中的发光二极管(或二极管，例如二极管 串)的电流，在所述装置中布置有开关式电源变换器的反驰二极管和 电感器以形成具有所述发光二极管的环路，并且其中所述开关被耦接 来提供从所述电感器和反驰二极管之间到地的并联电流路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动发光二极管的电子装置，所述电子装置包括：　－控制开关（Ｔｓ），其适于切换开关式电源变换器；和　－控制装置（ＣＮＴＬ），其适于响应于对开关式电源变换器的电流进行指示的感测值（Ｖｓ）来控制所述控制开关（Ｔｓ），并适用于通 过控制开关（Ｔｓ）来控制所述开关式电源变换器的输出电压和流过发光二极管的电流（Ｉｏｕｔ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉安霍赫扎德，弗兰斯潘西尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]