光源驱动电路、控制提供给光源的电能的控制器及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种光源驱动电路、控制提供给光源的电能 的控制器以及方法。
【背景技术】
[0002] 在电子领域中，电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI)是指干扰电缆信 号并降低信号完好性的电子噪音。电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,EMC)是 指设备或系统在其电磁环境中正常运行，并且避免对其他设备产生超过预设标准的电磁干 扰的能力。
[0003] 发光二极管（Light Emitting Diode，LED)光源的驱动电路通常包括变换器，用于 从电网接收输入交流电压，并产生直流电压，以驱动LED光源。变换器中的开关可根据脉冲 宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM)信号交替地闭合和断开，为LED光源提供电能并 控制调光。然而，开关的闭合和断开使得流经光源的电流为周期性的非正弦电流。在频谱分 析中，该电流由一个基频正弦波和多个谐波频率的正弦波组成。谐波频率是基频的整数倍， 例如基频为50赫兹，则二次谐波的频率为100赫兹，三次谐波的频率为150赫兹。因此，流 经LED光源的电流波形可能由基频正弦波、二次谐波、三次谐波以及更高次谐波组成。谐波 电流可能通过辐射或传导的方式进入同一电网下的其他弱电系统(例如音频系统或视频系 统)，从而干扰这些系统的正常工作。因此，传统的驱动电路具有相对较差的电磁兼容性。
[0004] 开关频率调制是一种传统的降低电磁干扰的方法(例如，Reduction of Power Supply EMI Emission by switching Frequency Modulation, IEEE Transactions on Power Electronics, VOL. 9, No. I, January 1994,by Feng Lin, Member, IEEE, and Dan Y. Chen, Senior Member, IEEE)。变换器通过调制开关频率引入边带能量，并将谐波电流的 信号辐射特征从窄带噪声变为宽带噪声。例如，控制开关频率在一个预设频率范围内随机 的或有规律的变化，可以使得噪声能量分散在此预设范围的频率点，从而有效地衰减了谐 波频率处的电流峰值，降低了电磁干扰。然而，开关频率的变化会造成流经LED光源的电流 随之发生变化，从而降低了 LED光源的电流稳定性，导致LED光源闪烁。例如，若设置开关 频率的变化范围为5%，则流过LED光源的电流大小也相应有5%的变化。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题在于提供一种光源驱动电路、控制提供给光源的电能的 控制器以及方法，可降低电磁干扰并提高流经光源的电流的稳定性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种光源驱动电路。该光源驱动电路包括变 换器和耦合于变换器的控制器。变换器用于提供输出电压以驱动光源；变换器包括开关，开 关根据驱动信号交替地闭合和断开，以控制流经光源的电流。控制器用于产生驱动信号，其 中，驱动信号是周期信号，且驱动信号在每个周期的第一时间间隔内具有第一状态，在每个 周期的第二时间间隔和第三时间间隔内具有第二状态。当驱动信号处于第一状态时，开关 闭合；当驱动信号处于第二状态时，开关断开。控制器控制第一时间间隔和第二时间间隔均 以第一变化率发生变化，并控制第三时间间隔发生变化使其等于第一时间间隔和第二时间 间隔之和与第一变化率的乘积。在驱动信号的每一个周期内，第一时间间隔的平方除以周 期的商不随第一时间间隔的变化而发生变化，从而使得电流不随第一时间间隔的变化而发 生变化。
[0007] 本发明还提供了一种控制提供给光源的电能的控制器。该控制器包括信号发生器 和耦合于信号发生器的输出电路。信号发生器用于产生斜坡信号和控制信号。输出电路用 于根据斜坡信号和控制信号产生驱动信号，其中，驱动信号是周期信号，且驱动信号在每个 周期的第一时间间隔内具有第一状态，在每个周期的第二时间间隔和第三时间间隔内具有 第二状态。当驱动信号处于第一状态时，开关闭合；当驱动信号处于第二状态时，开关断开， 从而调节流经所述光源的电流。控制器控制第一时间间隔和第二时间间隔均以第一变化率 发生变化，并控制第三时间间隔发生变化使其等于第一时间间隔和第二时间间隔之和与第 一变化率的乘积。在驱动信号的每一个周期内，第一时间间隔的平方除以周期的商不随第 一时间间隔的变化而发生变化，从而使得电流不随第一时间间隔的变化而发生变化。
[0008] 本发明还提供了一种控制提供给光源的电能的方法，包括：根据开关的状态将输 入电压转换为输出电压，以驱动光源；产生驱动信号，用于控制开关交替地闭合和断开，以 控制流经光源的电流，其中，驱动信号是周期信号，且驱动信号在每个周期的第一时间间隔 内具有第一状态，在每个周期的第二时间间隔和第三时间间隔内具有第二状态，当驱动信 号处于第一状态时，开关闭合，当驱动信号处于第二状态时，开关断开；控制第一时间间隔 和第二时间间隔均以第一变化率发生变化；及控制第三时间间隔发生变化使其等于第一时 间间隔和第二时间间隔之和与第一变化率的乘积，在驱动信号的每一个周期内，第一时间 间隔的平方除以周期的商不随第一时间间隔的变化而发生变化，从而使得电流不随第一时 间间隔的变化而发生变化。
[0009] 本发明的光源驱动电路、控制提供给光源的电能的控制器和方法，由于通过控制 开关的切换频率随着驱动信号周期的变化而发生变化，因此提高了光源驱动电路的电磁兼 容性。此外，通过设定驱动信号的每个周期内的第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间 隔，使得在驱动信号的每一个周期内，第一时间间隔的平方除以周期的商不随该第一时间 间隔的变化率而发生变化，从而使得流经光源的平均电流不随第一时间间隔的变化而发生 变化。由此，避免了光源跟随开关的切换频率发生闪烁，提高了光源驱动电路的稳定性。
【附图说明】
[0010] 以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目 的、具体结构特征和优点。
[0011] 图IA所示为根据本发明一个实施例的驱动电路的示意图；
[0012] 图IB所示为根据本发明一个实施例的图IA中的变换器所接收和产生的信号的波 形图；
[0013] 图IC所不为根据本发明另一个实施例的驱动电路的不意图；
[0014] 图ID所不为根据本发明另一个实施例的驱动电路的不意图；
[0015] 图2A所示为根据本发明一个实施例的图IA中的控制器的示意图；
[0016] 图2B所示为根据本发明一个实施例的图2A中的输出电路所接收和产生的信号的 波形图；
[0017] 图3所示为根据本发明一个实施例的图2A中的斜坡信号发生器的示意图；
[0018] 图4所示为根据本发明一个实施例的图3中的抖动电流发生器的示意图；
[0019] 图5所示为根据本发明一个实施例的图4中的触发器所接收和产生的信号的波形 图；
[0020] 图6所示为根据本发明一个实施例的控制提供给光源的电能的方法的流程图；
[0021] 图7A所不为根据本发明另一个实施例的驱动电路的不意图；
[0022] 图7B所示为根据本发明一个实施例的图7A中的变换器所接收和产生的信号的波 形图；
[0023] 图8A所示为根据本发明一个实施例的图7A中的控制器的示意图；
[0024] 图8B所示为根据本发明一个实施例的图8A中的输出电路所接收和产生的信号的 波形图；
[0025] 图9A所示为根据本发明一个实施例的图8A中的信号发生器的示意图；
[0026] 图9B所示为根据本发明一个实施例的恒定延迟发生器的示意图；
[0027] 图IOA所示为根据本发明一个实施例的第一延迟模块所接收和产生的信号的波 形图；
[0028] 图IOB所示为根据本发明一个实施例的第二延迟模块所接收和产生的信号的波 形图；
[0029] 图11所示为根据本发明一个实施例的图9A中斜坡信号发生器中的抖动发生器的 示意图；
[0030] 图12所示为根据本发明一个实施例的第二延迟模块中的抖动发生器的示意图； 及
[0031] 图13所示为根据本发明另一个实施例的控制提供给光源的电能的方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0032] 以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐 述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附 权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0033] 另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对 于大家熟知的方法、流程、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0034] 图IA所示为根据本发明一个实施例的驱动电路100的示意图。驱动电路100包 括电源122、整流器102、控制器104