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_5

文档序号:8530912阅读:来源:国知局
的设定周期(例如,20ms)内,可以有1000/32个脉冲切换单位,这意味着在AC输入电压的半循环或者DC输入电压的设定周期内有1000个切换脉冲。
[0096]在本公开所描述的技术中,细调电路可以导致ICHARGE电流源针对切换脉冲单位内的一个切换脉冲输出由细调电路确定的幅度的电流,并且针对剩余切换脉冲输出先前幅度的电流。以这种方式,细调电路导致针对AC输入电压的半循环或者DC输入电压的设定周期按照第一步长对功率晶体管被接通的时间量的有效调整。例如,如果切换脉冲单位包括32个切换脉冲并且ICHARGE电流导致导通持续时间调整3.2%,则细调电路导致对功率晶体管MO的导通持续时间3.2% /32,即0.1 %的有效调整。
[0097]为了实现粗调,导通恒定电路30可以将一个或者多个电容器C0-C32选择性地并联连接在一起以配置总体电容。例如,ICHARGE电流源对电容器C0-C32充电所需要的时间量可以是这些电容器中多少以及哪些电容器被并联连接在一起的函数。在本公开所描述的技术中,解码器50可以存储查找表,查找表基于来自计数器44的值指示电容器C0-C32中哪些电容器应当被并联连接在一起。
[0098]在一些示例中,甚至在粗调的情况下,可以有快速粗调和慢速粗调。针对快速粗调调整导通持续时间的步长大于针对慢速粗调调整导通持续时间的步长。利用快速粗调和慢速粗调不一定在每个示例中必要,并且只有一个水平的粗调可能是足够的。备选地,在一些示例中,可以有多个水平的粗调(即,除了快速粗调和慢速粗调之外)。在一些示例中,粗调应当涵盖800ns至20 μ s的整个导通持续时间范围。
[0099]对于慢速粗调,比较器32将VCOM电压与1.6V进行比较,并且比较器40将VCOM电压与1.4V进行比较。如果在一个AC半循环或者DC电压的设定周期内,VCOM电压高于
1.6V,则计数器44减少I。计数器44也可以是升/降计数器并且可以是6位升/降计数器,作为一个示例。解码器50可以基于来自计数器44的值确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起。在该示例中,解码器50可以确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起使得总体电容将减少10%。在这种情况下,对于下一个整个AC半循环或者DC电压的设定周期,导通持续时间将减少10%。
[0100]如果在一个AC半循环或者DC电压的设定周期内,VCOM电压低于1.4V,则计数器44增加I。解码器50可以基于来自计数器44的值确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起。在该示例中,解码器50可以确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起使得总体电容器将增加10%。在这种情况下,对于下一个整个AC半循环或者DC电压的设定周期,导通持续时间将增加10%。
[0101]如果在一个AC半循环或DC电压的设定周期内,VCOM电压高于1.4V并且低于1.6V,则计数器44可以不增加或减少。在这种情况下,总体电容将保持相同。对于下一个AC半循环或者DC电压的设定周期,导通持续时间可以不改变太多,并且可以仅受细调影响。
[0102]对于快速粗调,比较器36将VCOM电压与1.8V进行比较,并且比较器38将VCOM电压与1.2V进行比较。如果在一个AC半循环或者DC电压的设定周期内,VCOM电压高于1.8V,则计数器44减少5。解码器50可以基于来自计数器44的值确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起。在该示例中,解码器50可以确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起使得总体电容将减少50%。在这种情况下,对于下一个整个AC半循环或者DC电压的设定周期,导通持续时间将减少50%。
[0103]如果在一个AC半循环或者DC电压的设定周期内,VCOM电压低于1.2V,则计数器44增加5。解码器50可以基于来自计数器44的值确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起。在该示例中,解码器50可以确定哪些电容器C0-C32应当被连接在一起使得总体电容器增加50%。在这种情况下,对于下一个整个AC半循环或者DC电压的设定周期,导通持续时间将增加50%。
[0104]在该示例中,计数器44和解码器50将被认为形成一个或者多个粗调电路。例如,如果只有快速粗调或者只有慢速粗调被使用,则计数器44和解码器50可以被认为形成仅一个粗调电路。如果快速粗调和慢速粗调二者被使用,则计数器44和解码器50可以被认为形成第一粗调电路和第二粗调电路。
[0105]如图所示,比较器32可以将指示LED电流的电压(VC0M电压)与第一阈值电压(例如,1.6V)比较,并且比较器40可以将指示LED电流的电压与第二阈值电压(例如,1.2V)比较。在该示例中,粗调电路被配置为基于比较器32和比较器40的比较确定多个电容器C0-C32中的哪些电容器将被并联连接。作为第一阈值电压和第二阈值电压的1.6V和1.2V的值被提供仅用于说明的目的并且不应当被认为是限制性的。
[0106]在一些示例中,第二粗调电路可以确定多个电容器C0-C32中的哪些电容器将被并联连接以按照比第二步长更大的第三步长调整功率晶体管被接通的时间量。例如,如果VCOM电压大于1.8V或者小于1.2V,则对功率晶体管MO的导通持续时间的调整可以是50%,而如果VCOM电压大于1.6V并小于1.8V或者小于1.4V但大于1.2V,则该调整可以是10%。如上,1.8V和1.2V的值被提供仅用于说明的目的并且不应当被认为是限制性的。
[0107]在一些情况下,当第二粗调电路确定哪些电容将被并联连接时,第一粗调电路不确定多个电容器C0-C32中的哪些电容器将被并联连接。例如,如果快速粗调被应用以调整导通持续时间50%,则慢速粗调可以不被应用直到快速粗调之后,或者如果细调能够将LED电流调整到目标电流电平,则慢速粗调可以根本不被应用,。
[0108]以这种方式,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电流量调整到目标LED电流电平。例如,LED驱动器14可以被配置为经由细调电路和粗调电路将流过一个或者多个LED的LED电流量调整到目标LED电流电平,而不感测LED驱动器14的输入电压或者跨一个或者多个LED (例如,跨LED O和LED I)的输出电压。
[0109]在一些示例中,为了实现宽范围的导通持续时间(例如,从800ns到20 μ而具有至少10%的步长),如果只有电容器被使用以针对粗调设置导通持续时间,则用于产生最小导通持续时间的电容器和用于产生最大导通持续时间的电容器之间的差值可以是约25倍。此外,在中间的电容器的电容应当是不同的分辨率的以实现10%的调整步长。例如,如果用于800ns导通持续时间的电容器是4皮法(pF),则用于20 μ s的电容器可以是近似100pF,其具有4.4pF、4.84pF(±10% )…125pF的电容器范围。此外,这些电容器值可以是用于粗调的。充电电流ICHARGE的变化以及分数η方法被用于细调。
[0110]为了节省LED驱动器14的大小同时仍保持宽范围和调整步长,有可能利用电容器和D触发器的组合来设置需要的导通持续时间。例如,对于更小的导通持续时间,电容器可以从4pF到7.5pF以0.5pF的步长变化。对于更大的导通持续时间,有可能计数爬升的倍数(lx、2x…32x)同时也变化电容器的值。
[0111]例如,在一些示例中,导通持续时间可以通过测量用电流对一个或者多个电容器从OV的起始电压进行充电达到阈值电压需要的时间而被确定。因此,一个或者多个电容器上的电压爬升的速率指示功率晶体管的导通持续时间。如果电容器更大,则一个或者多个电容器上的电压爬升到阈值电压需要的时间更长。
[0112]如果需要甚至更长的导通时间(例如,2x先前导通持续时间),LED驱动器14可以允许一个或者多个电容器上的电压爬升到阈值电压,然后将电压短路回零,并且然后再次将一个或者多个电容器爬升到阈值电压。在这种情况下,导通持续时间是一个或者多个电容器的爬升的两倍与阈值电压的加和。在一些示例中,通过使用D触发器的计数器计数一个或者多个电容器上的电压爬升到阈值电压的次数,LED驱动器14可以增加导通持续时间,其为一个或者多个电容器上的电压达到阈值电压需要的时间的倍数。
[0113]以这种方式,本公开所描述的技术提供能够在足够宽的范围内控制LED电流流过功率晶体管MO的时间量(S卩,功率晶体管MO的导通持续时间)的LED驱动器以涵盖通用输入和宽输出电压范围。此外,在本公开所描述的技术中,如果流过一个或者多个LED的电流量与目标电流电平有大的偏离,则LED驱动器14可以被配置以大步长地调整功率晶体管MO的导通持续时间使得流过一个或者多个LED的电流量快速收敛回到近似目标电流电平。如果流过一个或者多个LED的电流量与目标电流电平有小的偏离,LED驱动器14可以被配置以小步长地调整功率晶体管MO的导通持续时间以便最小化闪烁。在一些示例中,LED驱动器14可以被配置以调整功率晶体管MO的导通持续时间而不感测输入或输出电压。
[0114]本公开所描述的技术可以提供以下优点中的一个或者多个优点。例如,LED驱动器14可以提供通用输入,其中不管线路电压是高还是低或者线路电压的幅度,LED电流保持相同(即,收敛回到目标电流电平)。同样地,在更宽的输出范围内,LED电流保持相同。在粗调的情况下,导通持续时间调节电路22经由恒定导通时间电路30将相对快地达到导通持续时间,意味着LED电流将相对快地达到目标电流电平。在输入电压在启动后间歇地突然从高线改变到低线或者相反的情况下,这样的LED电流的快速校正可以是特别有用的。此外,本公开所描述的技术可以不影响LED驱动器14的芯片大小。例如,只有一些额外的比较器和一些D触发器可能被需要以实现本公开所描述的技术,并且这样的部件可能不需要很多额外的面积。
[0115]仿真已经被执行以确定本公开所描述的技术的功效。在下列示例中,目标LED电流电平是0.47V。
[0116]在一个仿真中,输入电压是设为高的DC电压并且输出电压是近似28V。在这种情况下,仿真示出LED电流可以被调节到0.47A。在另一仿真中,输入电压是设为低的AC电压并且输出电压是近似28V。在这种情况下,仿真示出LED电流可以被调节到0.475A。
[0117]在另一仿真中,对于第一个0.8秒,输入电压是低的和AC电压并且输出电压是近似28V。仿真示出LED电流可以被调节到0.475A。然后从0.8秒到1.6秒,输入电压是高的、DC电压并且输出电压是近似28V。仿真示出LED电流可以被调节到0.474A。然后从1.6秒到2.4秒,输入电压是低的、AC电压,并且输出电压是近似28V。仿真示出LED电流可以被调节到0.477A。在该仿真中,即使输入电压被从AC改变到DC并改回AC,LED电流仍可以被调节到目标电流电平。
[0118]在另一仿真中,输入电压是高的、AC电压,并且输出电压是近似65V。仿真示出LED电流可以被调节到0.473A。上文的仿真结果说明无论输入电压是AC还是DC,无论输入电压是高还是低,无论输入电压将是否改变,并且无论输出电压是高还是低,该技术都导致LED电流达到目标电流电平。
[0119]图4是图示根据本公开所描述的示例技术的流程图。总体上讲,图4图示如下的示例技术,该示例技术用于调整功率晶体管被接通的时间量(例如,功率晶体管MO的导通持续时间),其导致流过一个或者多个LED和功率晶体管的LED电流的量调整到目标LED电流电平。
[0120]LED驱动器14可以确定指示流过一个或者多个LED的LED电流的电压(例如,VCOM电压)是否小于第一阈值电压并且大于第二阈值电压(56)。例如,如图3所图示的那样,比较器32将VCOM电压与1.6V的阈值电压比较,并且比较器40将VCOM电压与1.4V的阈值电压比较。在该示例中,第一阈值电压是1.6V并且第二阈值电压是1.4V。例如,比较器32和比较器40可以指示VCOM电压是
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