用于led驱动器中快速模拟调光的前馈电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电学控制电路，特别是前馈控制电路。
【背景技术】
[0002]可以使用控制电路控制流过具有特定电流和/或电压要求的负载的电流量，该负载为比如发光二极管(LED)链。通过流过LED链的电流量来控制其发光强度。一般来讲，可以使用闭环电流发生器来保持电流恒定。对于高电流负载的照明，可使用开关模式控制器。在需要高效和高灵活性的应用中，比如在一些汽车照明应用中，可以使用降压、升压或降压-升压DC/DC转换器拓扑。在汽车照明或者其他应用中的一些应用包含并联连接的多个LED链。该数目可以根据具体的应用而变化。有时可以开启或关闭(例如与电路连接或者断开)LED链中的一个或者多个LED链。LED链的数目的这种变化意味着恒定电流可以通过更少或者更多链来传送。由于连接或者断开不同数目的LED链，控制电路可以控制流过LED链的电流。
【发明内容】
[0003]总体上讲，本公开的各种示例针对开关模式转换器，比如带有前馈控制元件的电流模式控制降压-升压DC转换器，并且该概念可以应用于降压、升压和降压-升压配置。本公开的各种示例可以为改变流过一个或者多个连接的负载的电流，针对前馈控制元件调整提供的参考电压。除了其他优势之外，使用前馈控制元件可以增强转换器使期望水平的输出电流抵达一个或多个负载的能力，因而允许在安全的方式下进行负载的快速切换(比如连接和断开)。
[0004]一个示例针对一种方法，该方法包括:将第一水平的输出电流传送到包含电感器的开关模式转换器中的一个或者多个负载，以及响应于针对包含电感器的开关模式转换器中的一个或者多个负载的更改输出电流需求的指示，向包含误差放大器的前馈控制元件的一个或者多个元件施加提供的参考电压的改变，其中，向前馈控制元件施加提供的参考电压的改变使得输出电压从第一水平调整到与更改的电流输出需求相对应的第二水平。
[0005]另外一个示例针对一种包括前馈控制元件的设备。该设备可以进一步包括一个或者多个部件，该一个或者多个部件被配置用于:响应于针对包含电感器的开关模式转换器中的一个或者多个负载的更改输出电流需求的指示，向包含前馈控制元件的一个或者多个元件施加提供的参考电压的改变，其中当一个或者多个部件向前馈控制元件施加提供的参考电压的改变时，前馈控制元件使得输出电流从第一水平调整到与更改的电流输出需求相对应的第二水平。
[0006]另外一个示例针对一种包含前馈控制元件的电路。该电路可以进一步包括一个或者多个部件，该一个或者多个部件被配置用于响应于针对包含电感器的开关模式转换器中的一个或者多个负载的更改输出电流需求的指示，向包括前馈控制元件的一个或者多个元件施加提供的参考电压的改变，其中当一个或者多个部件向前馈控制元件施加提供的参考电压的改变时，前馈控制元件使得输出电流水平从第一电流水平调整到与更改的电流输出需求相对应的第二电流水平。
[0007]在附图和下文的描述中阐述本公开的技术的一个或者多个示例的细节。本技术的其它特征、目的和优点将从该描述和附图并且从权利要求中显而易见。
【附图说明】
[0008]图1是示意了根据本公开示例的开关模式转换器的一个例子的框图，具体是降压-升压转换器和LED链组件。
[0009]图2是示意了根据本公开技术的包含前馈控制元件的降压-升压转换器的降压配置的例子的框图。
[0010]图3是描绘了五个分立的图形窗口的图形示意，这些图形窗口显示在对图2所示电路施加参考电压的调整之前、期间和之后的电压和电流波形。
[0011]图4是示意了根据本公开技术的包含前馈控制元件的降压-升压转换器的升压配置的框图。
[0012]图5是示意了根据本公开技术的前馈控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]各种各样的应用，比如汽车应用和其他应用，都可以实现大量并联的LED链，例如作为车辆的头灯和尾灯组件的一部分。流经每个LED链(和每个链中的每个LED)的电流直接对应于LED的亮度。在一些应用中，允许调整连接的LED链的数目可能是有益的(例如提供更强或者更弱的照度)。例如，在一些汽车应用中，可以将相对较小数目的LED链连接到受控输出电流，并提供一些相对较小数量的照度，比如当头灯处于“行驶灯”配置时。在另外一些时候，可以连接额外的LED链，来提供额外的照度(并且连接到相对更高的输出电流)，例如当头灯处于全“开”配置时。也可以期望类似的LED控制用于其中使用LED提供可以随时间发生变化的可变照明的其他应用或者任何环境中。
[0014]但是，比如在车辆头灯或尾灯组件或者其他可变照明应用中，当连接或断开LED链时可能出现一些问题。例如，连接额外的LED链会使LED的亮度产生最初的明显降低，因为提供的输出电流最初被分散到更多的LED链中。然后，随着控制器逐渐增加提供的输出电流以应对LED链的增加，该最初的亮度降低会减少。在另一个例子中，当断开LED链时，仍连接的LED链的亮度会明显增加，因为提供的电流然后最初被分散在相对更少的LED链之间。随着控制器操作为降低提供给LED链的输出电流的水平，单个LED的亮度水平将会降低。在一些情况下，这种流经仍连接的LED链的电流的突然增加会损坏LED，比如如果电流超过LED的物理耐性或者安全极限。
[0015]上述问题的一些解决方案可以操作为在连接或者断开LED链之前减少或者增加提供给LED链的输出电流。例如，假设4个LED链并联连接并且被提供4安培的输出电流，从而恒定的I安培电流流经每个LED链。作为示例，如果需要断开4个LED链中的3个，则一些电流控制电路可以将提供的输出电流减少到I安培，直到在断开LED链中的任意LED链之前只有1/4安培的电流流经每个LED链。因此，一旦提供的输出电流减少，控制电路就可以发送用以断开LED链的信号。这种解决方案可以有效地帮助避免至LED链的过载电流。但是，输出电流的这种减小也会导致LED亮度的不期望的瞬间降低。
[0016]下文描述的开关模式转换器的示例中的许多示例，特别是电流模式控制降压-升压转换器，包含LED链作为适用负载的例子，比如具有会明显受变化电流影响的可变电流需求的负载。根据本公开，降压-升压转换器100也可以用在任何其他涉及提供电流给具有可变电流需求的负载的应用中。同样的，这里使用的LED链的例子不应当解释为将本公开的技术限制于LED链。
[0017]图1是示意了根据本公开的一个例子的开关模式转换器的一个示例的框图，具体是电流模式控制降压-升压转换器100和LED链组件102。开关模式转换器可以包括处于降压、升压或者降压-升压配置中的电流模式控制降压-升压转换器100，并且也可包括开关模式转换器的任何其他配置。可以将LED链组件102连接到LS-M0SFET 104。LS-M0SFET104接地119，并且可以操作为将每个单独的LED链组件102切换成与地119连接或者断开，由此允许(接地119)或者阻止(与地119断开)电流流经每个LED链组件102。这样，LS-M0SFET 104可以控制每个单独的LED链组件102是否有流过该链的电流，进而控制每个LED链组件102中的LED是否提供照度。降压-升压转换器100包括输入电压120和通过输出电阻器132与LED链组件102耦合的输出电压134。降压-升压转换器100也包括电感器110以及以跨电感器110施加不同电路连接的方式与电感器110耦合的开关122、124、126和128。降压-升压转换器100进一步包括滤波电容器130和与输出电压134耦合的输出电阻器132。在这个示例性的例子中，降压-升压转换器100进一步包括通过连接152与控制器105耦合的前馈控制元件160。前馈控制元件160可以实现快速调整流经输出电阻器132 (可以称之为输出电流)和流经任何连接的LED链组件102的电流，以便允许LED链组件102的快速切换，而没有明显的变暗或者对任意LED的损伤。根据各种示例性的例子，下文对前馈控制元件160进行进一步的描述。
[0018]本公开中的任何开关，比如开关122、124、126和128，或者LS-M0SFET 104，可以实现为二极管或者晶体管。晶体管可以包括双极型晶体管(BJT)、结型栅极场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或者其他类型晶体管。
[0019]在一些例子中，可以使用具有半导体性质的各种材料制备开关。在一些例子中，开关(比如晶体管、二极管)可以是周期表IV族的某些纯元素，比如硅和锗。在一些例子中，开关(例如晶体管、二极管)可以是:二元化合物，特别是比如砷化镓或氮化镓的III族和V族元素之间，II族和VI族之间，IV族和VI族之间，以及不同IV族元素之间例如碳化硅；和某些三元化合物、氧化物和合金。在一些例子中，开关(比如晶体管、二极管)可以是有机半导体，由有机化合物构成。另外，在一些例子中，开关可以包括异步开关模式电源(SMPS)。在一些例子中，开关122、124、126和128可以是二极管。类似于上文讨论的晶体管，这些二极管也可以由各种具有半导体性质的材料制备，例如硅、锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅等等。
[0020]在本公开的各种例子中，在将保持期望水平的输出电压的稳态中，降压-升压转换器100可以操作为交替地断开和闭合各种开关122、124、126和128，以在输出电阻器132和电感器110之间产生不同的连接。例如，在第一配置下，可以将开关122、124、126和128配置为允许电流从输入电压120流经电感器110并到达输出电阻器132。