具有电流纹波控制的LED控制器制造技术

本发明专利技术涉及具有电流纹波控制的LED控制器。公开了一种LED控制器和一种用于控制LED装置的方法。电流感测信号表示流经所述LED装置的负载电流。将所述电流感测信号与上门限值和下门限值进行比较。在所述电流感测信号超过所述上门限值时，经由与所述LED装置串联耦合的电感器向所述LED装置提供电流。当在所述电流感测信号低于所述下门限值的同时，没有电流被提供给所述LED装置时，通过续流二极管闭合负载电流环路。根据所述电流感测信号调整所述上门限值和下门限值，使得所述电流感测信号的峰值匹配对应的期望峰值。

【技术实现步骤摘要】
具有电流纹波控制的LED控制器
本专利技术涉及用于驱动包括一个或多个LED (发光二极管)的用于照明目的的LED装置的控制电路。
技术介绍
与诸如白炽光灯泡的常规照明器不同，通常向发光二极管供应恒定操作电流而不是恒定操作电压。因此，通常采用可控的电流源电路以用于驱动LED装置，并使用开关转换器来使由于电流转换引起的功率损耗保持较低。包括例如用于电流转换的降压(buck)转换器的各种集成LED控制器电路是容易可得的(例如，来自Infineon的集成LED控制器ILD4120)。根据操作原理，在使用包括诸如降压转换器的开关转换器的电流源时，LED电流(即，供应给LED装置的负载电流)将总是表现出纹波。为了能够实现(可控)恒定电流源，LED电流通常被测量(例如，使用串联耦合到LED装置的感测电阻器)，并且将电流信号反馈到控制器电路。之后，可以将(测量的)电流反馈信号与相应的门限进行比较，并且可以在反馈信号达到门限值时触发切换操作。因而，门限值决定着电流纹波的大小，可以将电流纹波的大小设计为总计例如围绕平均LED电流的±15%。在这样的LED控制器电路中出现各种损耗，例如，由于对负载电流进行切换的功率晶体管的有限(非零)接通电阻而引起的损耗、由于感测电阻器而引起的损耗、以及在所需的续流二极管(例如，肖特基二极管)中耗散的损耗。实际的电流纹波取决于电流反馈信号达到门限值的时刻和由相应的功率晶体管完成对应的切换操作的时刻之间的传播延迟。通常，能够通过适当设置所提及的门限值来补偿所述传播延迟对电流纹波的影响。然而，在使用这样的方法时，所实现的补偿仅对一种特定的设置(即，特定数量的LED、降压转换器中所使用的特定电感器、特定操作电压等)有效。例如，可以将门限值如此设计，以便针对12V的操作电压、68 μ H的电感器和包括串联连接的三个白色LED的LED装置实现围绕平均LED电流的±15%的期望纹波电流。如果这些参数之一(即，LED的数量、操作电压、电感等)改变，那么实际电流纹波将偏离其期望值。较小的电流纹波伴有较高的切换效率，并因而伴有较高的切换损耗。出于不同的理由，较高的电流纹波可能是不期望的(例如，可能由客户指定最大电流纹波)。鉴于上述内容，需要一种包括改进的电流纹波控制的LED控制器。
技术实现思路
描述了一种用于耦合至LED装置的LED控制器电路。根据本专利技术的一个示例，所述电路包括接收表示供应给LED装置的负载电流的电流感测信号的第一电路节点以及接收所述电流感测信号并且被配置为使所述电流感测信号与上门限值和下门限值进行比较的比较器。将负载晶体管耦合至所述LED装置，并且将所述负载晶体管配置为根据由所述比较器提供的比较器输出信号来向所述LED装置提供负载电流。将所述纹波控制电路配置为响应于电流感测信号来调整所述上门限值和下门限值。【附图说明】参考下述附图和描述能够更好地理解本专利技术。附图中的部件未必是按比例的，相反其重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，同样的附图标记指示对应的部分。在附图中: 图1是说明与LED装置、电感器和续流二极管外部连接的示范性集成LED控制器电路的方框图； 图2是说明表示LED电流的电流感测信号的波形的时序图； 图3是包括纹波控制环路的集成LED控制器的方框图； 图4是说明图3中所描绘的纹波控制器的功能的部分的时序图。 图5是说明图3中所描绘的纹波控制器的一种示范性实现方式的电路图；以及 图6是说明图3中所说明的比较器的另一种示范性实现方式的电路图。【具体实施方式】图1是外部连接至LED装置10、电感器Ltj和续流二极管Dfw的示范性集成LED控制器电路20的方框图。在本示例中，LED装置10包括三个LED LD1、LD2和LD3的串联电路，以及连接于两个主端子之间的感测电阻器Rs，其中，能够在中间端子处分接跨越感测电阻器Rs的电压降。然而，应当强调的是，可以将感测电阻器Rs容易地布置为与LED装置10分离的单独部件，所述LED装置10可仅包括一个或多个LED。将电感器Ltj串联连接至LEDLD1, LD2和LD3,并且将续流二极管与LED装置10和电感器Ltj的串联电路并联连接。将LED装置10的一个主端子耦合至上电源电压VB，以便能够在(电源电压Vb的)电源线和LED装置10的中间端子之间分接跨越感测电阻器Rs的电压降。LED控制器20包括功率晶体管?L (负载晶体管)，其被连接于电感器和参考电势(例如，接地电势)之间，以便将晶体管?L的负载电流通路串联连接至LED装置10和电感器Ly在场效应晶体管的情况下，晶体管IY的负载电流通路是漏极一源极电流通路，而在双极晶体管的情况下，晶体管?Υ的负载电流通路是集电极一发射极电流通路。应当指出，图1说明了使用低侧半导体开关和处于高侧的感测电阻器的LED控制器的具体实现方式。然而，在不背离本文中描述的一般概念的情况下，不同的配置(例如，高侧半导体开关、低侧感测电阻器、替代续流二极管的第二负载晶体管等)以及对其的修改可以是容易地可适用的。通过LED控制器电路20中所包括的比较器K来生成用于将功率晶体管I；驱动到接通状态(导通)或断开状态(非导通)中的驱动器信号Ve。根据应用，可以将额外的栅极驱动器电路连接于比较器K和功率晶体管IY的栅极之间，以用于提供具有特定的期望形状(SP，特定的升降时间或者特定的更加复杂的波形)的栅极信号，以便确保所定义的切换行为。将跨越感测电阻器Rs的电压降供应给LED控制器电路，该LED控制器电路通常包括测量放大器，其被配置为 提供与流经LED LD1, LD2, LD3以及流经感测电阻器Rs和电感器Ltj的当前LED电流k成比例的电流反馈信号Va。将电流反馈信号Va分别与两个门限值VEEF+VTH1和Vkef-Vth2进行比较，或者换言之，将对应的电流偏置信号ν_=να-νκΕΡ分别与门限值Vthi和-Vth2进行比较，其中，信号Vkef表示期望的平均LED电流。同样地，电流偏置信号Voff表示具有零平均值的纹波电流。可以(在电路设计期间)将门限值VTH1、VTH2如此选择，使得电流偏置信号的(上和下)峰值等于当前平均LED电流(由Vkef表示)的期望百分比(例如，15%)。在图2所描绘的时序图中进一步说明了上文描述的情况。在时刻h处，由于初始LED电流(由电流感测信号Va表示)为零，并因而低于上门限值VKEF+VTH1，因此激活LED控制器，并接通负载晶体管！Y。负载电流k升高，并因而电流感测信号Va升高，直到其达到门限值VKEF+VTH1为止。在电流感测信号Va等于门限值VKEF+VTH1的时刻，触发对负载晶体管Tl的断开。由于信号传播延迟，LED电流流动在延迟时间tDm之后被夹断。在所述延迟时间期间，LED电流进一步升高到值itaax (由电流感测信号Vitaax表示)。在使负载晶体管IY断开的时段期间，LED电流k继续流经续流二极管Dfw。但是，LED电流k在这一时段期间下降，直到对应的电流感测信号Va达到下门限值Vkef-Vth2为止。在电流感测信号Va等于下门限值Vkef-Vth2的时刻，触发对负载晶体管IY的接通。由于信号传播延迟，LED电流流动在延迟时间tMf之后开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耦合至LED装置的LED控制器电路，所述LED控制器电路包括：第一电路节点，用于接收表示供应给所述LED装置的负载电流的电流感测信号；比较器，其被耦合以接收所述电流感测信号，并且被配置为将所述电流感测信号与上门限值和下门限值进行比较；负载晶体管，用于被耦合至所述LED装置，并且被配置为根据由所述比较器所提供的比较器输出信号来向所述LED装置提供负载电流；以及纹波控制电路，其被配置为响应于所述电流感测信号来调整所述上门限值和下门限值。

【技术特征摘要】
2012.07.27 US 13/5609091.一种用于耦合至LED装置的LED控制器电路，所述LED控制器电路包括: 第一电路节点，用于接收表示供应给所述LED装置的负载电流的电流感测信号； 比较器，其被耦合以接收所述电流感测信号，并且被配置为将所述电流感测信号与上门限值和下门限值进行比较； 负载晶体管，用于被耦合至所述LED装置，并且被配置为根据由所述比较器所提供的比较器输出信号来向所述LED装置提供负载电流；以及 纹波控制电路，其被配置为响应于所述电流感测信号来调整所述上门限值和下门限值。2.根据权利要求1所述的LED控制器电路，其中，将所述纹波控制电路配置为检测所述电流感测信号的峰值，并且将检测到的峰值与对应的期望峰值进行比较，其中，根据所述比较调整所述上门限值和下门限值，使得在稳定状态中，实际峰值更加紧密地匹配对应的期望峰值。3.根据权利要求1所述的LED控制器电路，其中，将所述纹波控制电路配置为将所述电流感测信号与第一中间门限值进行比较，并且其中，根据第一和第二时间间隔之间的比值调整所述上门限值和下门限值， 所述第一时间间隔是所述电流感测信号低于所述第一中间门限值的时间间隔，以及 所述第二时间间隔是所述电流感测信号高于所述第一中间门限值的时间间隔。4.根据权利要求1所述的LED控制器电路，其中，将所述纹波控制电路配置为将所述电流感测信号与第二中间门限值进行比较，并且其中，根据第三和第四时间间隔之间的比值调整所述上门限值和下门`限值， 所述第三时间间隔是所述电流感测信号高于所述第二中间门限值的时间间隔，以及 所述第四时间间隔是所述电流感测信号低于所述第二中间门限值的时间间隔。5.根据权利要求1所述的LED控制器电路，其中，将所述纹波控制电路配置为将所述电流感测信号与第一和第二中间门限值进行比较，并且其中，根据第一和第二时间间隔之间的第一比值以及第三和第四时间间隔之间的第二比值调整所述上门限值和下门限值， 所述第一时间间隔是所述电流感测信号低于所述第一中间门限值的时间间隔， 所述第二时间间隔是所述电流感测信号高于所述第一中间门限值的时间间隔， 所述第三时间间隔是所述电流感测信号高于所述第二中间门限值的时间间隔，以及 所述第四时间间隔是所述电流感测信号低于所述第二中间门限值的时间间隔。6.根据权利要求5所述的LED控制器电路，其中，在所述负载电流的实际峰值匹配对应的期望值时，所述第一和第二比值处于标称值。7.根据权利要求3所述的LED控制器电路，其中，所述纹波控制电路还包括: 比较器，其被配置为检测所述电流感测信号是高于还是低于所述第一中间门限值， 输出电容器，以及 充电电路，其被配置为在所述第一时间间隔期间对所述电容器充电，以及在所述第二时间间隔期间对所述电容器放电，或反之亦然，其中，所述充电和放电电流之间的比值对应于所述第一和第二时间间隔之间的标称比值。8.根据权利要求6所述的LED控制器电路，其中，所述纹波控制电路还包括: 第一比较器，其被配置为检测所述电流感测信号是高于还是低于所述第一中间门限值， 第二比较器，其被配置为检测所述电流感测信号是高于还是低于所述第一中间门限值， 输出电容器，以及 第一充电电路，其被配置为在所述第一时间间隔期间对所述电容器充电，以及在所述第二时间间隔期间对所述电容器放电，或反之亦然， 第二充电电路，其被配置为在所述第三时间间隔期间对所述电容器充电，以及在所述第四时间间隔期间对所述电容器放电，或反之亦然， 其中，所述充电和放电电流之间的比值对应于所述第一和第二时间间隔之间的标称比值。9.根据权利要求8所述的LED控制器电路，其中，所述纹波控制电路还包括响应于跨越所述输出电容器的电压降的控制器电路，将所述纹波控制电路配置为提供更...

【专利技术属性】
技术研发人员：G里施卡，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：