用于发光二极管(led)驱动器的通用输入和宽输出功能的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及发光二极管(LED)驱动器，并且更具体地涉及LED驱动器的内部和外部电路装置。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)被连接到LED驱动器。LED驱动器可以通过控制流过LED的电流的量来控制LED的照明。在一些情况下，输入或输出电压中的变化导致流过LED的电流偏离设定的电流电平。在流过LED的电流中的这样的非期望的变化可以引起LED中的非期望的照明变化。
【发明内容】
[0003]总体上讲，本公开所描述的技术设计发光二极管(LED)驱动器，LED驱动器被配置用于在很宽的输入和输出电压电平和频率的范围内提供恒定输出平均电流，而无需感测输入和输出电压。在本公开所描述的技术中，LED驱动器基于流过耦合到LED驱动器的一个或者多个LED的电流的量对电容器充电。LED驱动器将跨电容器的电压与阈值电压比较以调整LED电流流过的晶体管的导通持续时间(即，晶体管保持导通的时间量)。以这种方式，LED驱动器通过控制流过一个或者多个LED的电流的时间来控制流过一个或者多个LED的电流的平均量。通过使用流过一个或者多个LED的电流的度量，LED驱动器被配置用于在很宽的输入和输出电压范围内调整流过一个或者多个LED的电流，而无需感测输入和输出电压电平和频率。
[0004]为了允许LED驱动器保持通过一个或者多个LED的恒定平均电流，LED驱动器可以被配置用于在LED电流流过的晶体管的很宽的范围内调整晶体管导通持续时间。然而，在稳态期间，对晶体管导通持续时间的调整可以是相对小的。本公开描述具有晶体管导通持续时间的粗调和细调的LED驱动器的示例。在粗调的情况下，LED驱动器可以相对快地调整晶体管导通持续时间以近似实现正确的电流值以便最小化平均输出电流电平的偏离。在细调的情况下，LED驱动器可以在稳态期间或在粗调后以更小的增量调整晶体管导通持续时间以将电流电平更准确地设置到平均输出电流电平。
[0005]在一个示例中，本公开描述包括多个电容器、细调电路和粗调电路的发光二极管(LED)驱动器，其中细调电路被配置以确定用于对多个电容器中的一个或者多个电容器进行充电的电流源的幅度以按照第一步长调整功率晶体管被接通的时间量，并且粗调电路被配置以确定多个电容器中哪些电容器将被并联连接以按照第二更大步长调整功率晶体管被接通的时间量。在一示例中，LED电流流过一个或者多个LED并经由功率晶体管进入LED驱动器，并且细调电路和粗调电路调整功率晶体管被接通的时间量以将流过一个或者多个LED的LED电流的量调整到目标LED电流电平。
[0006]在一个不例中，本公开描述用于使一个或者多个发光二极管(LED)发光的系统，该系统包括一个或者多个LED、接收流过一个或者多个LED的LED电流的功率晶体管以及接收来自功率晶体管的电流的LED驱动器。LED驱动器被配置为通过确定用于对多个电容器中的一个或者多个电容器进行充电的电流源的幅度按照第一步长调整功率晶体管被接通的时间量，并且通过确定多个电容器中哪些电容器将被并联连接按照第二更大步长调整功率晶体管被接通的时间量。在一示例中，LED驱动器调整功率晶体管被接通的时间量以将流过一个或者多个LED的LED电流的量调整到目标LED电流电平。
[0007]在一个不例中，本公开描述用于使一个或者多个发光二极管(LED)发光的方法，该方法包括确定指示流过一个或者多个LED的LED电流的量的电压是否小于第一阈值电压并且大于第二阈值电压。LED电流流过功率晶体管。在一示例中，响应于确定电压小于第一阈值电压和大于第二阈值电压，确定用于对多个电容器中的一个或者多个进行充电的电流源的幅度，并且通过基于所确定的幅度对多个电容器中的一个或者多个电容器进行充电按照第一步长调整功率晶体管被接通的时间量。此外，在一示例中，响应于确定电压大于第一阈值电压或者小于第二阈值电压，确定多个电容器中的哪些电容器将被并联连接，并且通过并联连接所确定的电容器按照第二更大步长调整功率晶体管被接通的时间量。在一示例中，调整功率晶体管被接通的时间量使得LED电流的量调整到目标LED电流电平。
[0008]在附图和下文描述中阐述本公开的一个或者多个技术的细节。本公开的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求中显而易见。
【附图说明】
[0009]图1是图示根据本公开所描述的一个或者多个示例的发光二极管(LED)驱动器系统的电路图。
[0010]图2是更详细地图示图1的LED驱动器的控制器的电路图。
[0011]图3是更详细地图示图2的导通持续时间调节电路的恒定导通时间电路的电路图。
[0012]图4是图示根据本公开所描述的技术的示例技术的流程图。
【具体实施方式】
[0013]当电流流过LED时，发光二极管(LED)发光。LED驱动器控制何时电流流过LED并且还可以控制流过LED的电流量以便控制照明的量。LED驱动器利用LED驱动器被附连到的电路板上的空间或“不动产(real-estate) ”。例如，LED驱动器可以被形成为集成电路(IC)芯片。IC芯片包括用于各种类型的电连接(例如，功率针脚、地针脚、用于通过LED的电流流动的地方的漏极针脚和可能地其他针脚)的多个针脚。
[0014]虽然LED驱动器可以设置流过一个或者多个LED的平均电流量，但是输入电压或输出电压中的变化可能导致电流水平偏离设定电流水平。已经提出一些技术来感测LED驱动器的输入电压和/或输出电压并且相应地调整电流使得流过一个或者多个LED的平均电流量稳定回到设定平均电流水平。然而，感测输入和输出电压需要额外的部件，这增加成本和电路板上的不动产。
[0015]在本公开所描述的技术中，LED驱动器控制流过一个或者多个LED的平均电流量，而无需感测输入和/或输出电压。如在本公开中所描述的那样，LED驱动器可以被配置以提供恒定输出平均电流一作为几个示例一不管输入电压是高还是低，不管输出电压是高还是低，不管输入电压是DC电压还是AC电压，并且不管输入电压是否变化。
[0016]如下文更加详细地描述的那样，本公开中所描述的LED驱动器通过控制电流流过一个或者多个LED的时间的量控制流过一个或者多个LED的平均电流量。例如，一个或者多个LED被连接到功率晶体管的源极，并且功率晶体管的漏极被连接到LED驱动器的输入。当功率晶体管的源极处的电压达到波谷时功率晶体管接通，并且LED驱动器控制何时功率晶体管关断。通过控制功率晶体管关断的时间，LED驱动器控制功率晶体管保持导通的时间量(称为功率晶体管的导通持续时间)。通过控制功率晶体管的导通持续时间，LED驱动器控制电流流过一个或者多个LED的时间的量。通过控制电流流过一个或者多个LED的时间的量，LED驱动器控制流过一个或多个LED的平均电流量。例如，如果电流长时间流过一个或者多个LED，则流过一个或者多个LED的平均电流量比如果电流更短时间流过一个或者多个LED的更大。
[0017]为了控制LED驱动器关断功率晶体管的时间(由此控制功率晶体管的导通持续时间)，LED驱动器感测指示在功率晶体管的接通阶段期间流过一个或者多个LED的电流的电压(称为VCS)。LED驱动器内的电路装置保持VCS的峰值电压(称为VCS_INT)。
[0018]LED驱动器然后可以将峰值电压转换到电流以对电容器进行充电。LED驱动器将跨电容器的电压与阈值电压比较。如果跨电容器的电压大于阈值电压，则流过一个或者多个LED的电流大于目标平均输出电流电平。在这种情况下，为了减小流过一个或者多个LED的平均电流以返回到目标平均电流水平，如果输入电压是AC电压则针对AC半循环或者如果输入电压是DC电压则针对预定时间(例如，20毫秒)LED驱动器降低功率晶体管的导通持续时间。如果跨电容器的电压小于阈值电压，则流过一个或者多个LED的电流小于目标平均输出电流电平。在这种情况下，为了增加流过一个或者多个LED的平均电流以返回到目标平均输出电流电平，如果输入电压是AC电压则针对AC半循环或者如果输入电压是DC电压则针对预定时间(例如，20毫秒)LED驱动器增加功率晶体管的导通持续时间。
[0019]若干因素可以导致LED电流偏离目标电流电平。可以导致LED电流偏离目标电流水平的这样的因素的示例包括输入电压是高还是低、输出电压是高还是低、输入电压是DC还是AC，以及输入电压是否将改变。在一些情况下，电流中的偏离可以是相对大的。如上文所描述的那样，一些其他技术测量输入和输出电压以确定调整多少流过一个或者多个LED的电流，这增加成本和电路板不动产。通过感测流过一个或者多个LED的电流以调整流过一个或者多个LED的电流，LED驱动器可以调整电流以实现目标电流电平而无需感测输入和输出电压。
[0020]然而，因为电流偏离可以是相对大的，LED驱动器可以被配置以在大范围内调整导通持续时间并且相对快地做出调整。因此，LED驱动器可以被配置以对导通持续时间进行大步长调整使得流过一个或者多个LED的电流相对快地返回近似目标电流电平。这样的大步长调整在本公开中被称为粗调。此外，在稳态期间，电流偏离可以是相对小的。这种情况下，LED驱动器还可以被配置以在小范围内调整导通持续时间以便最小化闪烁。因此，LED驱动器可以被配置以对导通持续时间进行小步长调整使得流过一个或者多个LED的电流在最小的闪烁的情况下返回近似目标电流电平。这样的小步长调整在本公开中被称为细调。
[0021]换句话说，LED驱动器可以被配置以确定LED电流流过的功率晶体管的持续时间是否需要被调整。响应于确定LED电流流过的功率晶体管的持续时间需要被调整，LED驱动器可以被配置以按照第一步长(例如，用于粗调)和第二步长(例如，用于细调)中的至少一个步长调整LED电流流过的功率晶体管的持续时间，其中第一步长大于第二步长。
[0022]在本公开所描述的技术中，针对粗调和细调，LED驱动器可以利用多个彼此并联连接的电容器。针对粗调，LED驱动器可以控制并且连接到彼此的电容器的数目以允许对电容器快速充电或放电，这允许对功率晶体管的导通持续时间进行大步长调整。针对细调，LED驱动器可以控制对电容器进行充电的电流源，这允许对功率晶体管的导通持续时间进行小步长调整。
[0023]如更加详细地描述的那样，在一些示例中，可以有多种水平的粗调:快粗调和慢粗调。在该示例中，快粗调可以允许大步长调整，慢粗调可以允许中步长调整，并且细调可以允许小步长调整。针对粗调利用多个步长是为了说明的目的提供并且不应当被认为是限制性的。
[0024]以这种方式，该技术允许调整流过一个或者多个LED的电流(LED电流)使得LED电流平均保持在近似目标电流水平。在本公开所描述的技术中，LED驱动器可以无需为了调整电流的目的感测输入电压或输出电压。相反，LED驱动器被配置为当需要调整时实现导通持续时间的粗调和细调，如由基于电流水平对其充电的电容器两端的电压所确定的那样。
[0025]图1是图示根据本公开所描述的一个或者多个示例的发光二极管(LED)驱动器系统的示例的电路图。例如，图1图示包括LED驱动器14和LED O和LED I的LED驱动器系统10，其中LED O和LED I被串联连接。LED驱动器系统10的示例包括具有图示的部件和LED驱动器14的电路板，以及用于插入诸如AC输入源之类的功率源的插头。然而，LED驱动器系统10不应当被认为限制到这样的示例。
[0026]虽然LED驱动器系统10被图示为包括两个LED (即，LED O和LED I)，但是本公开所描述的技术不被如此限制。在一些示例中，LED驱动器系统10可以包括一个LED，并且在一些示例中，LED驱动器系统10可以包括多于两个LED。在其中LED驱动器系统10包括两个或者更多LED的示例中，LED可以被串联、并联、或以串联和并联连接的一些组合连接起来。