用于發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中的電流調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于 電流調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明的一些實(shí)施例已被應(yīng)用于發(fā)光二極管照明系 統(tǒng)。但應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（LED)被廣泛用于照明應(yīng)用。圖1是示出了傳統(tǒng)LED照明系統(tǒng)的簡化 圖。LED照明系統(tǒng)100包括控制器102,電阻器108、116、122、124和128,電容器106、110、 112和130,全波整流組件104,二極管114和118,電感組件126 (例如，電感器），和齊納二 極管120?？刂破?02包括端子（例如，引腳）138、140、142、144、146和148。
[0003] 交流（AC)輸入電壓150被應(yīng)用于系統(tǒng)100。整流組件104輸出與AC輸入電壓150 相關(guān)聯(lián)的體電壓152(例如，不小于OV的整流后電壓）。電容器112(例如，C3)響應(yīng)于體電 壓152通過電阻器108 (例如，Rl)被充電，并且電壓154在端子148 (例如，端子VDD)處被 提供至控制器102。如果電壓154在量值（magnitude)上大于閾值電壓（例如，欠壓鎖定閾 值），則控制器102開始運(yùn)行，并且與端子148 (例如，端子VDD)相關(guān)聯(lián)的電壓被鉗位到預(yù)定 電壓。端子138(例如，端子DRAIN)被連接至內(nèi)部功率開關(guān)的漏級端子?？刂破?02輸出 具有某一頻率和某一占空比的驅(qū)動信號（例如，脈寬調(diào)制信號）來閉合（例如，接通）或斷 開（例如，關(guān)斷）內(nèi)部功率開關(guān)，從而使得系統(tǒng)100正常運(yùn)行。
[0004] 如果內(nèi)部功率開關(guān)被閉合（例如，被接通），則控制器102檢測通過電阻器122(例 如，R2)流經(jīng)一個或多個LED 132的電流。具體地，在與內(nèi)部功率開關(guān)相關(guān)聯(lián)的不同開關(guān)周 期期間，電阻器122(例如，R2)上的電壓156通過端子144(例如，端子CS)被傳遞到控制 器102以用于信號處理。當(dāng)內(nèi)部功率開關(guān)在每個開關(guān)周期期間被斷開（例如，被關(guān)斷）時， 其受到電阻器122(例如，R2)上的電壓156的峰值的影響。
[0005] 電感組件126與生成電壓158的電阻器124和128相連接。控制器102通過端子 142 (例如，端子FB)接收電壓158以用于檢測電感組件126的退磁過程從而確定內(nèi)部功率 開關(guān)何時被閉合（例如，被接通）。電容器110 (例如，C2)被連接至端子140 (例如，端子 C0MP)，該端子140與內(nèi)部誤差放大器相關(guān)聯(lián)。電容器130 (例如，C4)被配置為維持輸出電 壓158以保持針對一個或多個LED 132的穩(wěn)定電流輸出。包括電阻器116 (例如，R5)、二極 管118 (例如，D2)和齊納二極管120 (例如，ZD1)的供電網(wǎng)絡(luò)向控制器102提供電源供應(yīng)。
[0006] LED照明系統(tǒng)100具有一些缺點(diǎn)。例如，系統(tǒng)100包括許多組件，這會使得它難以降 低物料清單（BOM)數(shù)目以及實(shí)現(xiàn)電路最小化，并會由于大電流消耗導(dǎo)致較長的啟動時間。
[0007] 因此，改進(jìn)LED照明系統(tǒng)中的電流調(diào)節(jié)的技術(shù)是非常需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于 電流調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明的一些實(shí)施例已被應(yīng)用于發(fā)光二極管照明系 統(tǒng)。但應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。
[0009] 根據(jù)一個實(shí)施例，一種系統(tǒng)控制器包括：第一控制器端子，該第一控制器端子被 配置為接收輸入電壓，第一控制器端子還被配置為響應(yīng)于一個或多個開關(guān)被閉合，至少部 分地基于輸入電壓來允許第一電流流入系統(tǒng)控制器；第二控制器端子，該第二控制器端子 被配置為響應(yīng)于一個或多個開關(guān)被閉合，允許第一電流通過第二控制器端子流出系統(tǒng)控制 器，第二控制器端子還被配置為接收至少部分地基于第一電流的電流感測信號；和第三控 制器端子，該第三控制器端子被配置為被偏置于第一電壓處。系統(tǒng)控制器還包括：第四控制 器端子，該第四控制器端子通過第一電容器被耦合至第三控制器端子，第一電容器不是系 統(tǒng)控制器中的任何部分；誤差放大器，該誤差放大器被配置為至少部分地基于電流感測信 號生成補(bǔ)償信號，誤差放大器包括第二電容器；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器被配置為至少部分地 基于補(bǔ)償信號生成驅(qū)動信號并且輸出驅(qū)動信號以影響從第一控制器端子流至第二控制器 端子的第一電流。誤差放大器還包括第一輸入端子、第二輸入端子、和輸出端子。第一輸入 端子與第二控制器端子直接或間接地耦合。第二輸入端子被配置為接收第二電壓。輸出端 子被不通過任何控制器端子地耦合至第二電容器。
[0010] 根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種用于調(diào)節(jié)從第一控制器端子流至第二控制器端子的 電流的系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)控制器包括：低通濾波器，該低通濾波器被配置為接收與從第一 控制器端子流至第二控制器端子的電流有關(guān)的電流感測信號，低通濾波器還被配置為至少 部分地基于電流感測信號生成經(jīng)濾波的信號；誤差放大器，該誤差放大器被配置為接收經(jīng) 濾波的信號和第一參考信號并至少部分地基于經(jīng)濾波的信號和第一參考信號生成補(bǔ)償信 號，誤差放大器包括電容器；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器被配置為至少基于與補(bǔ)償信號相關(guān)聯(lián)的 信息生成驅(qū)動信號并向一個或多個開關(guān)輸出驅(qū)動信號以影響從第一控制器端子流至第二 控制器端子的電流。誤差放大器還包括第一輸入端子、第二輸入端子、和輸出端子。第一輸 入端子被配置為接收經(jīng)濾波的信號。第二輸入端子被配置為接收參考信號。輸出端子被直 接耦合至電容器。
[0011] 根據(jù)又一實(shí)施例，一種誤差放大器包括：跨導(dǎo)放大器，該跨導(dǎo)放大器包括第一輸入 端子和第二輸入端子以及第一輸出端子，第一輸入端子被配置為接收第一電壓信號，第二 輸入端子被配置為接收第二電壓信號，第一輸出端子被配置為至少部分地基于第一電壓信 號和第二電壓信號生成電流信號；第一開關(guān)，該第一開關(guān)包括第一開關(guān)端子和第二開關(guān)端 子并被配置為響應(yīng)于第一控制信號而閉合或斷開，第一開關(guān)端子被耦合至第一輸出端子； 電容器，該電容器包括第一電容器端子和第二電容器端子，第一電容器端子被親合至第二 開關(guān)端子；運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器包括第三輸入端子、第四輸入端子、和第二輸出端子， 第三輸入端子被耦合至第一電容器端子；以及第二開關(guān)，該第二開關(guān)包括第三開關(guān)端子和 第四開關(guān)端子，第三開關(guān)端子被耦合至第二輸出端子，第四開關(guān)端子被耦合至第一輸出端 子，第二開關(guān)被配置為響應(yīng)于第二控制信號而閉合或斷開。如果第一控制信號處于第一邏 輯電平，則第二控制信號處于第二邏輯電平。如果第一控制信號處于第二邏輯電平，則第二 控制信號處于第一邏輯電平。第一邏輯電平與第二邏輯電平不同。
[0012] 在一個實(shí)施例中，一種系統(tǒng)控制器包括：第一控制器端子，該第一控制器端子被 配置為允許第一電流通過第一控制器端子流出系統(tǒng)控制器至電阻器，該電阻器與一電阻相 關(guān)聯(lián)，第一控制器端子還被配置為接收至少部分地基于第一電流和電阻的電壓信號，電阻 器不是系統(tǒng)控制器中的任何部分。系統(tǒng)控制器被配置為處理所接收的電壓信號、至少部分 地基于電壓信號生成與工作頻率相關(guān)聯(lián)的時鐘信號、并至少部分地基于電阻來改變工作頻 率。
[0013] 在另一實(shí)施例中，提供了一種用于調(diào)節(jié)流經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的電流的系統(tǒng) 控制器。該系統(tǒng)控制器包括：電壓到電流變換器，該電壓到電流變換器被配置為接收與第一 控制器端子相關(guān)聯(lián)的第一電壓并至少部分地基于第一電壓生成第一電流，第一控制器端子 被配置為提供第二電流至電阻器以用于生成第一電壓；振蕩器，該振蕩器被配置為接收第 一電流并至少部分地基于第一電流生成時鐘信號，時鐘信號與系統(tǒng)控制器的工作頻率相關(guān) 聯(lián)；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器被配置為生成與工作頻率相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號并輸出驅(qū)動信號以 影響流經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的第三電流。振蕩器還被配置為至少部分地基于第一電流 來生成與工作頻率相關(guān)聯(lián)的斜坡信號，工作頻率對應(yīng)于工作周期，工作周期包括斜升時段 和斜降時段。振蕩器還被配置為：在斜升時段期間將斜坡信號從第一量值斜升至第二量值 并且在斜降時段期間將斜坡信號從第二量值斜降至第一量值，第一量值不同于第二量值； 以及響應(yīng)于電壓信號在量值上的改變而調(diào)節(jié)斜降時段的持續(xù)時間。
[0014] 在又一實(shí)施例中，提供了一種用于調(diào)節(jié)流經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的電流的系統(tǒng) 控制器。該系統(tǒng)控制器包括：誤差放大器，該誤差放大器被配置為接收與流出第一控制器端 子的第一電流有關(guān)的第一電壓并且至少部分地基于第一電壓生成第二電壓；時鐘信號發(fā)生 器，該時鐘信號發(fā)生器被配置為接收第二電壓并至少部分地基于第二電壓生成時鐘信號， 時鐘信號與系統(tǒng)控制器的工作頻率相關(guān)聯(lián)；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器被配置為生成與工作頻 率相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號并且輸出驅(qū)動信號以影響流經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的第二電流。系 統(tǒng)控制器還被配置為：如果第二電壓保持小于第一電壓量值，則響應(yīng)于第二電壓改變，保持 工作頻率處于第一頻率量值處不變；如果第二電壓保持大于第二電壓量值，則響應(yīng)于第二 電壓改變，保持工作頻率處于第二頻率量值處不變；以及如果第二電壓保持大于第一電壓 量值且小于第二電壓量值，則響應(yīng)于第二電壓改變而改變工作頻率。第二電壓量值大于第 一電壓量值。
[0015] 在又一實(shí)施例中，提供了一種用于調(diào)節(jié)流經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的電流的方 法。該方法包括：接收與流出第一控制器端子的第一電流有關(guān)的第一電壓；至少部分地基 于第一電壓生成第二電壓；接收第二電壓；至少部分地基于第二電壓生成時鐘信號，時鐘 信號與工作頻率相關(guān)聯(lián)；生成與工作頻率相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號；以及輸出驅(qū)動信號以影響流 經(jīng)一個或多個發(fā)光二極管的第二電流。至少部分地基于第二電壓生成時鐘信號包括：如果 第二電壓保持小于第一電壓量值，則響應(yīng)于第二電壓改變，保持工作頻率處于第一頻率量 值處不變；如果第二電壓保持大于第二電壓量值，則響應(yīng)于第二電壓改變，保持工作頻率處 于第二頻率量值處不變；以及如果第二電壓保持大于第一電壓量值且小于第二電壓量值， 則響應(yīng)于第二電壓改變而改變工作頻率。第二電壓量值大于第一電壓量值。
[0016] 取決于實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)一個或多個有益效果。參考以下的具體描述和附圖能夠 全面地領(lǐng)會本發(fā)明的這些有益效果和各種附加的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017] 圖1是示出了傳統(tǒng)LED照明系統(tǒng)的簡化圖。
[0018] 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)的簡化圖。
[0019] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為如圖2中所示的LED照明系統(tǒng)的一部分 的控制器的簡化圖。
[0020] 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為如圖2中所示的LED照明系統(tǒng)的一部分 的控制器的某些組件的簡化圖。
[0021] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如圖4中所示作為LED照明系統(tǒng)的一部分的控 制器的開關(guān)信號的簡化時序圖。
[0022] 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)的簡化圖。
[0023] 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為如圖6中所示的LED照明系統(tǒng)的一部分 的控制器的簡化圖。
[0024] 圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖6中所示的LED照明系統(tǒng)的某些組件的 簡化圖。
[0025] 圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖8中所示作為LED照明系統(tǒng)的一部分的 控制器的信號發(fā)生器的振蕩器的簡化圖。
[0026] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖8中所示作為LED照明系統(tǒng)的一部分的控制器 的信號發(fā)生器的振蕩器的簡化時序圖。
[0027] 圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)的簡化圖。
[0028] 圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為如圖11中所示的LED照明系統(tǒng)的一部 分的控制器的簡化圖。
[0029] 圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖11中所示的LED照明系統(tǒng)的工作頻率 與作為LED照明系統(tǒng)的一部分的控制器的內(nèi)部信號之間的關(guān)系的簡化圖。
[0030] 圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖12中所示作為LED照明系統(tǒng)的一部分 的控制器的信號發(fā)生器的簡化圖。
[0031] 圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖12中所示作為LED照明系統(tǒng)的一部分