專利名稱：具有多反饋環(huán)路的led驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動器，尤其涉及具有多反饋環(huán)路的LED驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
在各種電子應(yīng)用，例如，建筑照明、汽車頭燈和尾燈、液晶顯示器設(shè)備的背光、閃光 燈等中都在采用LED。與常規(guī)光源(諸如，白熾燈和熒光燈)相比，LED具有顯著的優(yōu)勢，包 括高效、良好定向性、顏色穩(wěn)定性、高可靠性、壽命長、尺寸小和環(huán)境安全。LED是電流驅(qū)動器件，因此對于LED應(yīng)用而言調(diào)整通過LED的電流是重要的控制 技術(shù)。為了用直流(DC)電壓源驅(qū)動大批LED，DC-DC開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器(諸如，升壓功率轉(zhuǎn)換 器)經(jīng)常與反饋環(huán)路一起使用，用于調(diào)整LED電流。圖1示出了使用升壓轉(zhuǎn)換器的常規(guī)LED 驅(qū)動器。該LED驅(qū)動器包括耦合在輸入DC電壓Vin與彼此以串行連接的一串LED 110之 間的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器100 ；以及控制器電路102。如常規(guī)情況那樣，升壓轉(zhuǎn)換器100包括 電感器L、二極管D、電容器C和開關(guān)Si。升壓轉(zhuǎn)換器100可以包括其他部件，這里為了簡 化說明將這些其他部件省略。通常，升壓轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)和操作是已知的，該升壓轉(zhuǎn)換器 100的輸出電壓Vout根據(jù)開關(guān)Sl的接通/斷開時間的占空比來確定。向LED串110施加 輸出電壓Vout，用于提供通過LED 110的電流?？刂破麟娐?02檢測通過LED 110的電流 104并且基于檢測的電流104生成控制信號106，用于控制開關(guān)的占空比?？刂破麟娐?02 可以通過以下各種控制方案的一種來控制開關(guān)Si，該控制方案包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)、 脈沖頻率調(diào)制(PFM)、恒定接通時間或斷開時間控制、滯后/滑動-模式控制等?？刂破麟?路102和信號路徑104、106—起形成圖1常規(guī)LED驅(qū)動器的單個反饋環(huán)路。常規(guī)LED驅(qū)動 器(諸如，圖1中所示)的兩個主要挑戰(zhàn)是速度和均流(current sharing)。LED驅(qū)動器中要求快速開關(guān)速度，因為LED亮度需要快速率地進行調(diào)節(jié)?？焖匍_關(guān) 速度對于利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)的調(diào)光控制尤其有用，其中LED需要在短時間內(nèi)從輕負 載或無負載轉(zhuǎn)變成重負載，或相反。LED驅(qū)動器的速度是其小信號性能的量度。由于升壓轉(zhuǎn) 換器中的固有右半平面(RHP)零點，常規(guī)LED驅(qū)動器的速度限制在大多數(shù)LED應(yīng)用要求的 速度以下。由于LED制備工藝引起的LED的參數(shù)變化性，需要均流。當(dāng)多個串接LED串并行 連接時，LED正向電壓(Vf)中的小失配可以在其電流亮度方面引起大的差異。已經(jīng)試圖以 各種方式進行均流。一個基本方法是利用單獨功率轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動多個LED串的每一串。然 而，這種方法的劣勢為明顯地高部件數(shù)量、高實現(xiàn)成本和大尺寸。另一方法使用電流鏡，每個電流鏡驅(qū)動一個LED串，例如，如Volk等人的于2003 年3月25日公告的美國專利號6，538，394中所示。然而，這種電流鏡方法的劣勢為其效率 不高。即，當(dāng)LED正向電壓不同時，施加到并行連接的LED串的功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(V+) 必須比具有最高組合正向電壓Σ Vf 串的電壓高。具有組合正向電壓低于該最高組 合正向電壓的LED串中存在電壓差(V+- Σ VF)，該電壓差(V+- Σ VF)施加在每個電流鏡上， 在具有最低組合正向電壓Σ VfWLED串中存在最高電壓差。由于電流鏡消耗的功率不用于照明，所以整體效率不高，尤其當(dāng)LED串之間組合正向電壓差大時。另一方法是順序地接通多個LED串的每一串，如Bohn等人的于2003年9月9日 公告的美國專利號6，618，031中所示。然而，該方法要求來自LED驅(qū)動器的更快動態(tài)響應(yīng)， 因此強制該功率轉(zhuǎn)換器以深度不連續(xù)模式(DCM)進行操作，在該深度不連續(xù)模式(DCM)下 功率轉(zhuǎn)換效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式包括LED驅(qū)動器，該LED驅(qū)動器包括至少兩個單獨的、互鎖閉合 反饋環(huán)路。一個反饋環(huán)路控制LED串的接通/斷開時間的占空比，而其他反饋環(huán)路控制開 關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中功率開關(guān)的接通/斷開時間的占空比，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器提供施加到并行 LED串的DC電壓。通過包括兩個服務(wù)各自功能的反饋環(huán)路，本發(fā)明的LED驅(qū)動器以高功效 并且低成本的方式同時獲得LED亮度的快速控制以及在多個LED串之間的精確均流。本說明書中描述的特征和優(yōu)勢并不完全，具體地，參閱附圖、說明書和權(quán)利要求書 許多附加特征和優(yōu)勢對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。此外，應(yīng)當(dāng)注意本說明書中使用 的語言原則上是為了可讀性和指導(dǎo)性的目的而選定的，沒有選定用于描繪或限制本發(fā)明主
匕
曰°


結(jié)合附圖考慮下面的詳細描述能夠容易地理解本發(fā)明實施方式的教導(dǎo)。圖1示出了使用升壓轉(zhuǎn)換器的常規(guī)LED驅(qū)動器；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的包括多反饋環(huán)路的LED驅(qū)動器；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的包括多反饋環(huán)路的LED驅(qū)動器；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的包括多反饋環(huán)路的LED驅(qū)動器；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的頻率補償網(wǎng)絡(luò)的示例；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖3中所示量值比較器的示例；圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的圖4中所示量值比較器的示例；以及圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的圖4中所示量值比較器的示例。
具體實施例方式附圖和下面的說明僅作為示例的方式涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)注意，根 據(jù)下面的討論，這里公開的結(jié)構(gòu)和方法的備選實施方式容易識別為可以不脫離所要求發(fā)明 的原則而采用的各種備選。將對本發(fā)明的若干實施方式進行詳細參考，在附圖中示出了該若干實施方式的示 例。注意，無論何處可行的類似或相同的參考標(biāo)號可以在附圖中使用并且可以指示類似或 相同的功能。附圖只為示例的目的描繪了本發(fā)明的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下面的 描述容易理解，可以采用這里示出的結(jié)構(gòu)和方法的備選實施方式而不脫離這里所描述的本 發(fā)明的原則。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的LED驅(qū)動器。該LED驅(qū)動器可以是電子 設(shè)備的一部分。該LED驅(qū)動器包括升壓類型DC-DC功率轉(zhuǎn)換器100、MOSFET開關(guān)S2和反饋控制電路202、204。開關(guān)S2在LED串110中最后LED的陰極與地之間串行連接到多個 LED的串110，但是開關(guān)S2還可以串行連接在LED串110中第一 LED的陽極與升壓轉(zhuǎn)換器 100之間。升壓轉(zhuǎn)換器100是常規(guī)的升壓轉(zhuǎn)化器，并且包括電感器L、二極管D、電容器C和 MOSFET開關(guān)Si。該升壓轉(zhuǎn)換器100可以包括其他部件，這里為了簡化說明將這些其他部件 省略。通常，升壓轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)和操作是已知的，該升壓轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vout 根據(jù)在開關(guān)周期中開關(guān)Sl接通多長時間來確定。向LED串110施加輸出電壓Vout，用于 提供通過LED 110的電流。開關(guān)Sl可以通過以下各種控制方案中的一種來控制，控制方案 包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)、恒定接通時間或斷開時間控制、滯后/滑 動-模式控制等。雖然升壓轉(zhuǎn)換器被用作功率轉(zhuǎn)換器100，但是可以使用具有不同拓撲(包 括升壓、升降壓、反激式等)的其他類型的功率轉(zhuǎn)換器來替代該升壓轉(zhuǎn)換器100。反饋控制電路202形成閉合反饋環(huán)路的一部分，并且包括放大器Ampl、頻率補償 網(wǎng)絡(luò)FreqCompl和比較器Compl。反饋控制電路204形成另一閉合反饋環(huán)路的一部分，并且 包括放大器Amp2、頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqComp2和比較器Comp2。放大器Ampl、Amp2可以是任 何類型的放大器，諸如電壓對電壓的運算放大器、電壓對電流的跨導(dǎo)放大器、電流對電壓 的跨阻放大器或電流對電流的鏡。它們還可以以數(shù)字電路實現(xiàn)。頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqCompl、 FreqComp2是包括電阻器和電容器的網(wǎng)絡(luò)，并且起積分電路的作用。依據(jù)放大器Ampl、Amp2 的放大器類型，頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqC0mpl、FreqC0mp2可以從放大器輸出連接到輸入(如圖2 中所示)，從放大器輸出連接到交流電(AC)地，和/或從放大器輸入連接到向放大器Ampl、 Amp2饋送輸入信號的端口。類似地，頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqCompl、FreqComp2可以以數(shù)字電路 實現(xiàn)。部件210表示電流感測器，該電流感測器可以通過以下各種形式實現(xiàn)，諸如電阻、電 感(電流互感器)和寄生(M0SRds_和電感器DC電阻)感測。為了簡化說明，已經(jīng)從圖2 省略了對于說明本實施方式?jīng)]有必要的外圍電路(諸如，MOS門驅(qū)動器)。圖2第一實施方式中的反饋電路包括兩個互鎖閉合反饋環(huán)路=Loopl和Loop2。第 一反饋環(huán)路(Loopl)包括反饋控制電路202的部件，其中包括電流感測器210、放大器Ampl 和比較器Compl。第一反饋環(huán)路(Loopl)使用電流感測器210感測通過LED 110的電流， 并且通過控制信號206控制開關(guān)S2的占空比，由此至少部分基于所感測的通過LED 110的 電流控制開關(guān)S2在開關(guān)周期中的接通時間和/或斷開時間，在該接通時間和/或斷開時間 期間相應(yīng)地接通和斷開開關(guān)S2。第二反饋環(huán)路(Loop2)包括反饋電路202、204的部件，其 中包括電流感測器210、放大器Ampl、Amp2和比較器Comp2。第二反饋環(huán)路(Loop》感測放 大器Ampl的輸出電壓Va并且通過控制信號208控制開關(guān)Sl的占空比，由此至少部分基于 放大器Ampl的輸出電壓Va控制開關(guān)Sl在開關(guān)周期中的接通時間和/或斷開時間，在該接 通時間和/或斷開時間期間相應(yīng)地接通和斷開開關(guān)Si。這兩個反饋環(huán)路(Loopl和Loop2) 操作在不同的頻域中，用于獲得不同的控制目的，如下面更加詳細地解釋的。第一反饋環(huán)路(Loopl)的操作通過LED串110的LED電流由電流感測器210感測并且作為輸入信號向放大 器Ampl提供。放大器Ampl的另一輸入信號是對應(yīng)于期望LED亮度的預(yù)定參考電流信號 CurRef.。LED電流與CurRef.之間的差值由放大器Ampl放大，并且通過頻率補償網(wǎng)絡(luò) FreqCompl進行適當(dāng)?shù)念l率補償。放大器Ampl和頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqCompl —起形成具有應(yīng) 用了頻率補償?shù)目缱杩拐`差放大器。放大器Ampl的輸出Va隨后饋送到比較器Compl并且與參考斜坡信號Rampl進行比較，該參考斜坡信號Rampl優(yōu)選是具有鋸齒、三角或其他類型 波形的周期信號(其能夠在Compl輸出處生成脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號206)。根據(jù)該PWM 信號206接通和斷開開關(guān)S2。備選地，PMW信號206可以在數(shù)字電路生成而不需要外在的 斜坡信號。給定參考斜坡信號Rampl，PWM信號206的PWM占空比D由放大器輸出Vei的DC 電平單獨確定。假設(shè)當(dāng)開關(guān)S2接通時，通過LED串110的LED電流Iqn接通。通過LED串 110的平均LED電流/皿(對應(yīng)于LED亮度)是Iqn的一小部分，由占空比D按比例分配Jim = /αν χD，其中0彡D彡1……等式1如果要改變LED的亮度，可以調(diào)節(jié)電流參考CurRef.。因此，放大器輸出電壓Vci的 電平將由放大器Ampl重新定位，從而對應(yīng)地變化開關(guān)S2的PWM占空比。由于頻率補償網(wǎng) 絡(luò)FreqCompl的低通特性，Vci將不會穩(wěn)定至恒穩(wěn)狀態(tài)直到平均LED電流/勵匹配于參考電 流命令CurRef.，因此達到控制準(zhǔn)確度。此外，Va的穩(wěn)定時間(至恒穩(wěn)狀態(tài))可以如開關(guān)S2 的開關(guān)頻率的幾個周期那樣短，對于常規(guī)LED驅(qū)動器而言這是顯著的速度改進。因此，第一 反饋環(huán)路(Loopl)能夠使得高速控制LED電流。第二反饋環(huán)路(Lood2)的操作升壓轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vout偏壓足夠高，使得當(dāng)開關(guān)S2接通時，有足夠的電 流流過LED串110。另一方面，由于LED電流與電壓之間的指數(shù)關(guān)系，不期望輸出電壓Vout 遠高于LED的正向電壓，因為這會導(dǎo)致器件超應(yīng)力。第二反饋環(huán)路(Loop2)專門設(shè)計用于 輸出電壓Vout的最佳偏壓。如上文所述，放大器輸出電壓Va確定開關(guān)S2的占空比。在第二反饋環(huán)路(Loop2) 中，還向放大器Amp2的輸入提供放大器輸出電壓Va。放大器Amp2的另一輸入是預(yù)定參考 占空比值DCRef.。￥。1與00 時.之間的差值由放大器Amp2放大，并且通過頻率補償網(wǎng)絡(luò) FreqComp2進行適當(dāng)?shù)念l率補償。將放大器Amp2的輸出電壓Vra與另一周期斜坡信號Ramp2 進行比較，生成PWM控制信號208來控制開關(guān)Sl的接通/斷開占空比。如果Va或DCRef. 中任一個發(fā)生變化，則放大器Amp2調(diào)節(jié)Vc2，使得開關(guān)Sl的占空比以不同的電壓偏置升壓轉(zhuǎn) 換器100的輸出電壓Vout。Vout上的小變化可以引起二極管電流Iqn上的顯著調(diào)節(jié)，其反 過來改變放大器輸出電壓Va。頻率補償網(wǎng)絡(luò)FreqComp2設(shè)計用于確保放大器輸出電壓Va 在恒穩(wěn)狀態(tài)穩(wěn)定至DCRef.。如Loopl，Loop2中的部件還可以利用數(shù)字電路實現(xiàn)。依據(jù)穩(wěn)定時間，第二反饋環(huán)路(Loop》包括比第一反饋環(huán)路(Loopl)更多的部件。 這些部件(尤其是升壓功率轉(zhuǎn)換器級100中的那些部件)顯著地降低環(huán)路動態(tài)響應(yīng)。因此， 第二反饋環(huán)路(L00p2)交叉頻率(cross frequency)比第一反饋環(huán)路(Loopl)的交叉頻率 低得多。這兩個反饋環(huán)路設(shè)計在不同頻域，用于分別利用Loopl獲得快速負載響應(yīng)以及利 用Loop2獲得系統(tǒng)穩(wěn)定性。向兩個單獨反饋環(huán)路提供分別由每個反饋環(huán)路提供的快速負載 響應(yīng)(Loopl)和系統(tǒng)穩(wěn)定性(Loop2)來消除對穩(wěn)定性-速度折衷的需要。換句話說，與常 規(guī)LED驅(qū)動器不同，快速負載響應(yīng)和穩(wěn)定的輸出偏壓都可以通過本發(fā)明的LED驅(qū)動器獲得。輸出偏壓的最佳性來自DCRef.的選擇，該最佳性表示開關(guān)S2的期望占空比。這 可以從環(huán)路動態(tài)和LED調(diào)光范圍的角度進行理解。根據(jù)環(huán)路動態(tài)，功率轉(zhuǎn)換器輸出電壓Vout不能如調(diào)光控制要求的那么快進行變 化。每次更新CurRef.，第一反饋環(huán)路(Loopl)對開關(guān)S2的占空比D進行快速調(diào)節(jié)，用于在相當(dāng)恒定的Vout下匹配于新的亮度設(shè)置。因此，開關(guān)S2的占空比D與LED亮度成比例。 如果開關(guān)S2占空比D的最大值為1(100% )，則應(yīng)當(dāng)選擇瞬時DCRef.使得……等式2，
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器系統(tǒng)，用于驅(qū)動一個或多個彼此串行連接的LED的第 一 LED串，所述LED驅(qū)動器系統(tǒng)包括開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，接收輸入DC (直流)電壓并且生成施加在所述第一 LED串的輸出DC 電壓，所述開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器由第一開關(guān)進行開關(guān)； 第二開關(guān)，串行連接至所述第一 LED串；第一反饋控制環(huán)路，感測通過所述第一 LED串的電流，并且至少部分基于所感測的通 過所述第一 LED串的電流和第一電流參考來控制所述第二開關(guān)的接通時間或斷開時間；以 及第二反饋控制環(huán)路，至少部分基于所述第二開關(guān)的所述接通時間和所述斷開時間的占 空比和占空比參考來控制所述第一開關(guān)的接通時間或斷開時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一反饋控制環(huán)路包括 第一電流感測器，耦合至所述第一 LED串并且配置用于感測通過所述第一 LED串的電流來生成第一感測的電流信號；第一放大器，配置用于接收所述第一感測的電流信號和所述第一電流參考，并且放大 所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值來生成第一差值信號；以及第一比較器，配置用于接收所述第一差值信號和第一斜坡信號，并且將所述第一差值 信號與所述第一斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第二開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第一控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一斜坡信號是周期信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一LED串中所述一個或多個LED 的亮度由所述第一電流參考調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第二反饋控制環(huán)路包括 所述第一電流感測器；所述第一放大器；第二放大器，配置用于接收所述第一差值信號和占空比參考，并且放大所述第一差值 信號與所述占空比參考之間的差值來生成第二差值信號；以及第二比較器，配置用于接收所述第二差值信號和第二斜坡信號，并且將所述第二差值 信號與所述第二斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第一開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第二控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的輸出DC電壓由 所述占空比參考調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一反饋控制環(huán)路進一步包括 耦合至所述第一放大器的頻率補償網(wǎng)絡(luò)，所述第一放大器和所述頻率補償網(wǎng)絡(luò)形成跨阻抗誤差放大器，放大所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，進一步包括第三開關(guān)，串行連接至第二 LED串，所述第二 LED串并行連接至所述第一 LED串；以及 第三反饋控制環(huán)路，配置用于感測通過所述第二 LED串的電流，并且至少部分基于所 感測的通過所述第二 LED串的電流和第二電流參考來控制所述第三開關(guān)的接通時間或斷 開時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一電流參考與所述第二電流參 考相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述第一LED串與所述第二 LED串對 應(yīng)于不同顏色，并且所述第一電流參考與所述第二電流參考不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中 所述第一反饋控制環(huán)路包括第一電流感測器，耦合至所述第一 LED串并且配置用于感測通過所述第一 LED串的電 流來生成第一感測的電流信號；第一放大器，配置用于接收所述第一感測的電流信號和所述第一電流參考，并且放大 所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值來生成第一差值信號；以及第一比較器，配置用于接收所述第一差值信號和第一斜坡信號，并且將所述第一差值 信號與所述第一斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第二開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第一控制信號，所述第三反饋控制環(huán)路包括第二電流感測器，耦合至所述第二 LED串并且配置用于感測通過所述第二 LED串的電 流來生成第二感測的電流信號；第二放大器，配置用于接收所述第二感測的電流信號和所述第二電流參考，并且放大 所述第二感測的電流信號與所述第二電流參考之間的差值來生成第二差值信號；以及第二比較器，配置用于接收所述第二差值信號和第二斜坡信號，并且將所述第二差值 信號與所述第二斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第三開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第二控制信號，以及 所述第二反饋控制環(huán)路包括 所述第一電流感測器； 所述第二電流感測器； 所述第一放大器； 所述第二放大器；量值比較器，用于選擇所述第一差值信號與所述第二差值信號中最大的； 第三放大器，配置用于放大所述量值比較器的輸出與占空比參考的差值來生成第三差 值信號；以及第三比較器，配置用于接收所述第三差值信號和第三斜坡信號，并且將所述第三差值 信號與所述第三斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第一開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第三控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述量值比較器將所述第一差值信 號的第一占空比與所述第一電流參考的第一比率與所述第二差值信號的第二占空比與所 述第二電流參考的第二比率進行比較，并且選擇具有相關(guān)聯(lián)第一比率和相關(guān)聯(lián)第二比率中 最大的一個的所述第一差值信號或所述第二差值信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其中所述開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器是升壓轉(zhuǎn)換器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動器系統(tǒng)，進一步包括第三開關(guān)，串行連接至第二 LED串，所述第二 LED串并行連接至所述第一 LED串；第三反饋控制環(huán)路，配置用于感測通過所述第二 LED串的電流，并且至少部分基于所 感測的通過所述第二 LED串的電流和第二電流參考來控制所述第三開關(guān)的接通時間或斷 開時間；第四開關(guān)，串行連接至第三LED串，所述第三LED串并行連接至所述第一 LED串和所述 第二 LED串；以及第四反饋控制環(huán)路，配置用于感測通過所述第三LED串的電流，并且至少部分基于所 感測的通過所述第三LED串的電流和第三電流參考來控制所述第四開關(guān)的接通時間或斷 開時間，以及其中所述第一 LED串、所述第二 LED串和所述第三LED串分別對應(yīng)于紅色、綠色、藍色， 以及所述第一電流參考、所述第二電流參考和所述第三電流參考不同，其中每個電流參考 分別對應(yīng)于所述紅色、綠色和藍色的期望亮度。
15.一種電子設(shè)備，包括一個或多個彼此串行連接的LED的第一 LED串；開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，接收輸入DC (直流)電壓并且生成施加在所述第一 LED串的輸出DC 電壓，所述開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器由第一開關(guān)進行開關(guān)；第二開關(guān)，串行連接至所述第一 LED串；第一反饋控制環(huán)路，感測通過所述第一 LED串的電流，并且至少部分基于所感測的通 過所述第一 LED串的電流和第一電流參考來控制所述第二開關(guān)的接通時間或斷開時間；以 及第二反饋控制環(huán)路，至少部分基于所述第二開關(guān)的所述接通時間和所述斷開時間的占 空比和占空比參考來控制所述第一開關(guān)的接通時間或斷開時間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中所述第一反饋控制環(huán)路包括第一電流感測器，耦合至所述第一 LED串并且配置用于感測通過所述第一 LED串的電 流來生成第一感測的電流信號；第一放大器，配置用于接收所述第一感測的電流信號和所述第一電流參考，并且放大 所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值來生成第一差值信號；以及第一比較器，配置用于接收所述第一差值信號和第一斜坡信號，并且將所述第一差值 信號與所述第一斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第二開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第一控制信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子設(shè)備，其中所述第二反饋控制環(huán)路包括所述第一電流感測器；所述第一放大器；第二放大器，配置用于接收所述第一差值信號和占空比參考，并且放大所述第一差值 信號與所述占空比參考之間的差值來生成第二差值信號；以及第二比較器，配置用于接收所述第二差值信號和第二斜坡信號，并且將所述第二差值 信號與所述第二斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第一開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第二控制信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子設(shè)備，其中所述第一反饋控制環(huán)路進一步包括耦合至所述第一放大器的頻率補償網(wǎng)絡(luò)，所述第一放大器和所述頻率補償網(wǎng)絡(luò)形成跨阻抗誤差放大器，放大所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，進一步包括第三開關(guān)，串行連接至第二 LED串，所述第二 LED串并行連接至所述第一 LED串；以及 第三反饋控制環(huán)路，配置用于感測通過所述第二 LED串的電流，并且至少部分基于所 感測的通過所述第二 LED串的電流和第二電流參考來控制所述第三開關(guān)的接通時間或斷 開時間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子設(shè)備，其中 所述第一反饋控制環(huán)路包括第一電流感測器，耦合至所述第一 LED串并且配置用于感測通過所述第一 LED串的電 流來生成第一感測的電流信號；第一放大器，配置用于接收所述第一感測的電流信號和所述第一電流參考，并且放大 所述第一感測的電流信號與所述第一電流參考之間的差值來生成第一差值信號；以及第一比較器，配置用于接收所述第一差值信號和第一斜坡信號，并且將所述第一差值 信號與所述第一斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第二開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第一控制信號，所述第三反饋控制環(huán)路包括第二電流感測器，耦合至所述第二 LED串并且配置用于感測通過所述第二 LED串的電 流來生成第二感測的電流信號；第二放大器，配置用于接收所述第二感測的電流信號和所述第二電流參考，并且放大 所述第二感測的電流信號與所述第二電流參考之間的差值來生成第二差值信號；以及第二比較器，配置用于接收所述第二差值信號和第二斜坡信號，并且將所述第二差值 信號與所述第二斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第三開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第二控制信號，以及 所述第二反饋控制環(huán)路包括 所述第一電流感測器； 所述第二電流感測器； 所述第一放大器； 所述第二放大器；量值比較器，用于選擇所述第一差值信號與所述第二差值信號中最大的； 第三放大器，配置用于放大所述量值比較器的輸出與占空比參考的差值來生成第三差 值信號；以及第三比較器，配置用于接收所述第三差值信號和第三斜坡信號，并且將所述第三差值 信號與所述第三斜坡信號進行比較來生成用于控制所述第一開關(guān)的所述接通時間或所述 斷開時間的第三控制信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子設(shè)備，其中所述量值比較器將所述第一差值信號的第 一占空比與所述第一電流參考的第一比率與所述第二差值信號的第二占空比與所述第二 電流參考的第二比率進行比較，并且選擇具有相關(guān)聯(lián)第一比率和相關(guān)聯(lián)第二比率中最大的 一個的所述第一差值信號或所述第二差值信號。
全文摘要
一種LED驅(qū)動器包括至少兩個互鎖的閉合反饋環(huán)路。一個反饋環(huán)路控制串行連接至LED串的開關(guān)的接通/斷開時間的占空比，而其他反饋環(huán)路控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中功率開關(guān)的接通/斷開時間的占空比，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器提供施加到該LED串的DC電壓。本發(fā)明的LED驅(qū)動器以高功效并且低成本的方式同時獲得LED亮度的快速控制以及在多個LED串之間的均流。
文檔編號H05B37/02GK102077692SQ200980125093
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者J·W·克斯特松, 鄭俊杰, 陳煜輝 申請人:艾沃特有限公司