光源驱动电路、控制提供给光源的电能的控制器及方法_2

文档序号:8267603阅读:来源:国知局
、变换器120和LED光源118。电源122提供输入电压 Vin (例如:交流正弦电压)。整流器102对输入电压Vin进行整流,并提供整流电压Vkec。变 换器120将整流电压V kec变换为输出电压Vtm,输出电压Vtot用于驱动LED光源118。控制 器104用于控制变换器120,以控制流经LED光源118的电流。
[0035] 在图IA所示的实施例中,控制器104包括DRV端口、CS端口、COMP端口和GND端 口。变换器120可以是(但并不限于)降压变换器,该降压变换器包括开关106、二极管108、 电阻112、能量存储元件114 (例如:电感)和电容116。控制器104的GND端口连接至控制 器104的参考地GNDl,且其COMP端口通过电容110耦合于控制器104的参考地GNDl。在 一个实施例中,控制器104的参考地GNDl和驱动电路100的参考地GND2不同。电阻112 用于感应流经电感114的电流,并产生指示流经LED光源118的电流的感应信号132。控制 器104通过CS端口接收感应信号132,并根据感应信号132产生驱动信号130。控制器104 通过DRV端口提供驱动信号130至变换器120中的开关106。在一个实施例中,开关106根 据驱动信号130交替地闭合和断开,以调节流经电感114的电流,从而进一步调节流经LED 光源118的电流。
[0036] 在一个实施例中,驱动信号130是周期信号(其周期表不为Tsw)。驱动信号130在 一个周期内具有第一状态(例如高电平)和第二状态(例如低电平)。当驱动信号130处于 第一状态时,开关106闭合。此时,电感114上的电流込流经开关106、电阻112、电感114、 LED光源118到驱动电路100的参考地GND2,为电感114充电。电流込逐渐上升。电流込 的增加值Iup可由式(1)表示:
[0037] II-up-(Vrec_V〇jt) *Tqn/L (I)
[0038] 其中,Tw表示驱动信号130处于第一状态的持续时间,L表示电感114的电感值。 当驱动信号130处于第二状态时,开关106断开。此时,电感114放电,电感114上的电流 込流经二极管108、电阻112、电感114和LED光源118。电流L逐渐下降。电流L的减小 值IlJ1QIN可由式(2)表示:
[0039] I l_down__V〇ut*Tdown/L (2)
[0040] 其中,T_表示驱动信号130处于第二状态时电流L下降至零的时间间隔(即下 降时间)。由于在驱动信号130的一个周期内,电流L的增加值I uip和减小值Iuraffl之和为 零(1^+1^1)<* =〇)。因此,电流、的持续时间;1?和下降时间!^之间的关系可由式(3)表 示:
[0041 ] Tdown- (Veec_V〇ut) /Vout^Ton (3)
[0042] 因此,可进一步推出式(4):
[0043] T0N+TD0丽-VREC/V0UT*T 0N (4)
[0044] 电容116用于过滤电感114的电流L的抖动,因此,流经LED光源118的电流大 致等于电流的平均电流
[0045] 图IB所示为根据本发明一个实施例的变换器120所接收和产生的信号波形图 140。图IB将结合图IA进行描述。在一个实施例中,变换器120工作于非连续模式。图IB 描述了当变换器120工作在非连续模式时,驱动信号130和电流L的波形图。
[0046] 如图IB所示,在非连续模式下,驱动信号130的一个周期Tsw包括第一时间间隔 (即持续时间)T w和第二时间间隔Ttw。在第一时间间隔内,驱动信号130为高电平,则 电流込上升。在第二时间间隔T twR,驱动信号130为低电平。第二时间间隔Ttw包括下 降时间Tmwn和恒定时间I ras。在下降时间^胃内,电流込逐渐下降直到下降至零。在恒定 时间Tras内,电流L保持为零,直至驱动信号130再次变为高电平(表示进入下一个周期)。 因此,周期T sw大于持续时间和下降时间T_之和。根据图IB所示的电流込的波形,可 推导出流经LED光源118的平均电流Iu,由式(5)表示:
[0047] IL-a=1/2* (IL-UP*TW+ I IL-MWN *TD〇丽)/Tsw (5)
[0048] 根据式(1)、式(4)和式(5),平均电流Iu可进一步改写为式(6):
[0049] Il-a_1/2*Il-up* (Tm+Tdown) /Tsw
[0050] =1/ (2L) * (Veec-Vout) *Ton* (Ton+Tdown) /Tsw
[0051 ] =1"2L) * (Vkec-Vout) * (TonVTsw) * (VKEC/V0UT)。 (6)
[0052] 因此,流经LED光源118的平均电流I的电流值是持续时间Tw的平方除以周期 Tsw的商(即TonVTsw)的函数。
[0053] 控制器104控制驱动信号130的周期Tsw和持续时间均发生变化。也就是说, 在驱动信号130的不同周期中,其周期T sw可以在预设范围内随机的变化或按照预设方式规 律地变化。举例说明,当驱动电路100上电启动后,驱动信号130按照第一个周期T swi、第二 个周期Tsw2、第三个周期Tsw3、第四个周期T sw4以及后续周期(例如周期Tsw6至Tswitl)依次运 行。如果设定周期T sw的最大变化率为10%,则第二个周期Tsw2、第三个周期Tsw3、第四个周期 Tsw4和后续周期相对于第一个周期Tswi的变化率小于或等于10%。如表1所示,第一个周期 Tswi、第二个周期Tsw2、第三个周期Tsw3、第四个周期T sw4、第五个周期Tsw5、第六个周期Tsw6、第 七个周期T sw7、第八个周期Tsw8、第九个周期Tsw9和第十个周期Tswitl的周期值可以分别等于 Tsw-m、I. 〇l*Tsw-M、I. 02*TSW-M、I. 03*TSW-M、I. 04*TSW-M、I. 05*TSW-M、I. 06*TSW-M、I. 07*TSW-M、I. 08*TSW- μ和I. 〇9*TSW M。其中,Tsw m表示驱动信号130的预设基础周期。在一个实施例中,在驱动电 路100上电启动后,驱动信号130的第一个周期Tswi的周期值默认等于预设基础周期T sw M。 在另一个实施例中,第二个周期Tsw2、第三个周期Tsw3、第四个周期T sw4以及后续周期相对于 第一个周期Tswi的变化率可以等于其他满足最大变化率为10%的随机数值,例如表2所示, 第一个周期T swi、第二个周期Tsw2、第三个周期Tsw3、第四个周期Tsw4、第五个周期T sw5、第六个 周期Tsw6、第七个周期Tsw7、第八个周期T sw8、第九个周期Tsw9和第十个周期Tswitl的周期值可以 分力Il 等于 Tsw-M、I. 03*TSW-M、I. 07*TSW-M、I. 02*TSW-M、I. 05*TSW-M、I. 01*TSW-M、I. 03*TSW-M、I. 02*TSW- M、I. 08*TSW-M 和 I. 06*TSW-M。
[0054] 表 I
[0055]
【主权项】
1. 一种光源驱动电路,其特征在于,所述光源驱动电路包括: 变换器,用于提供输出电压以驱动光源,所述变换器包括开关,所述开关根据驱动信号 交替地闭合和断开,以控制流经所述光源的电流;及 耦合于所述变换器的控制器,用于产生所述驱动信号,其中,所述驱动信号是周期信 号,且所述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;当所述驱动信号处于所述第一状态时,所述开关闭 合;当所述驱动信号处于所述第二状态时,所述开关断开;所述控制器控制所述第一时间 间隔和所述第二时间间隔均以第一变化率发生变化,并控制所述第三时间间隔发生变化, 使所述第三时间间隔等于所述第一时间间隔和所述第二时间间隔之和与所述第一变化率 的乘积,在所述驱动信号的每一个周期内,所述第一时间间隔的平方除以所述周期的商不 随所述第一时间间隔的变化而发生变化,从而使得所述电流不随所述第一时间间隔的变化 而发生变化。
2. 根据权利要求1所述的光源驱动电路,其特征在于,所述变换器还包括: 感应器,用于提供指示流经所述光源的所述电流的感应信号;及 变压器,具有初级线圈和次级线圈,所述次级线圈用于提供指示所述电流是否下降至 预设值的电流检测信号。
3. 根据权利要求2所述的光源驱动电路,其特征在于,所述控制器包括: 感应电路,用于接收所述感应信号和所述电流检测信号,所述感应电路根据所述感应 信号产生参考信号,并根据所述电流检测信号产生检测输出信号,所述检测输出信号指示 所述电流下降至所述预设值的第四时间间隔; 耦合于所述感应电路的信号发生器,用于根据所述检测输出信号产生斜坡信号和控制 信号;及 耦合于所述信号发生器的输出电路,用于根据所述斜坡信号、所述参考信号和所述控 制信号产生所述驱动信号, 其中,所述信号发生器调节所述斜坡信号的上升速率,以控制所述第一时间间隔发生 变化,所述信号发生器通过所述控制信号控制所述第二时间间隔和所述第三时间间隔发生 变化。<
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