用于照明驱动器的混合调光控制技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及照明驱动器电路，并且更具体地涉及利用串联谐振逆变器的LED驱动器。
【背景技术】
[0002]在荧光灯镇流器中，将DC电源电压逆变成AC电流可牵涉利用串联谐振逆变器。用于驱动LED串的DC-AC逆变器牵涉多个非平凡的挑战。
【附图说明】
[0003]图1示出根据本发明的一个实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例照明系统。
[0004]图2a_d图解说明根据本发明的多个实施例的各种LED组件配置。
[0005]图3图解说明根据本发明的一个实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。
[0006]图4示出根据本发明的一个实施例的、可被用作图3的电流源的第二级的半桥式DC-AC转换器。
[0007]图5a_b图解说明根据本发明的两个实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。
[0008]图6a_b示出根据本发明的两个实施例的、分别用于图5a和图5b中的电路的作为时间的函数的尚频AC电流的不例包络。
[0009]图7图解说明根据本发明的另一实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。
[0010]图8图解说明根据本发明的另一实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。
[0011]图9a-b图解说明根据本发明的两个实施例的、可被用于独立控制多个LED组件的高频电子AC开关的拓扑结构。
[0012]图10a-f共同地图解说明根据本发明的另一实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的LED控制电路。
[0013]图11图解说明根据本发明的一个实施例的、可被用于图7和图8的电路中的示例电流源和电流感测变压器CT。
[0014]图12图解说明根据本发明的一个实施例的用于独立控制由单个AC电流源驱动的各个LED串的方法。
【具体实施方式】
[0015]公开了用于独立控制由单个AC电流源驱动的各个LED串的技术。例如，这些技术根据本发明的一个实施例可在照明驱动器电路中被实施，该照明驱动器电路包括:具有串联谐振的DC-AC逆变器、一个或多个电流分流器、多个LED组件、多个用于操作LED组件的开关、和用于确定AC电流源的幅度以及对开关进行控制的微控制器。在一些实施例中，电流源提供电流，该电流可以被分成多个用于驱动多个LED组件的电流，并且电流分流变压器可以被用于对来自AC源的电流进行划分。LED组件可以包括LED串、整流二极管和电容器。在一些情况下，电流分流变压器提供对LED组件的电流隔离，而在其他情况下附加的隔离变压器可以被用于隔离LED组件。多个LED组件可以由开关控制，所述开关基于由微控制器提供给所述开关的多个PWM信号的占空比来独立地激活各个LED组件。当所有从微控制器输出的PWM信号处于关断循环时，电流源可以被关断。
[0016]一般概沐
如前面所解释的，串联谐振逆变器被使用在荧光灯镇流器中并且是实施DC-AC逆变器的有效装置。如按照本公开内容将理解的那样，这样的逆变器也可以适合于驱动LED串，并且谐振逆变器可以要么是自振荡的要么是外部驱动的。在一些情况下，这样的逆变器的工作频率在其成本和性能方面予以优化。串联谐振逆变器中的变压器也可以被用于提供在逆变器的输入与输出之间的电流隔离。当由单个AC电流源驱动多个LED串时，期望对每个LED串进行独立控制。此外，将光级调光与精确颜色调谐组合是LED光源的非常期望的特征，并且对于此任务而言所要求的驱动器应允许对每个颜色的独立控制。
[0017]因此，根据本发明的一个实施例，公开了用于独立控制由单个AC电流源驱动的各个LED串的技术。在一个实施例中，照明驱动器电路控制多个LED串，所述LED串可以包括一个或多个多色LED串或不同颜色的LED串。LED串可以例如通过对LED串的各个电流输入的独立调谐来控制。LED驱动器的附加特征可以是其输入与干线的隔离，并且这样的隔离可以通过高频隔离变压器来实现。这样的变压器可以被有效地集成到DC-AC逆变器拓扑结构中。为了本公开内容的目的，考虑具有串联谐振的DC-AC逆变器，因为其展现出接近理想电流源的特性。这样的逆变器的输出电流可以由供给DC电压和谐振网络电感限定，并且在一些实施例中该电流可以随着负载变化而保持恒定。在一些实施例中，照明驱动器电路可以包括微控制器单元(MCU)或其他适合于控制AC电流源的电流输出的幅度的处理器。在一些实施例中，多个LED串可以被分组成LED组件，所述LED组件包括整流二极管和电容器。AC电流源的初始电流输出可以通过例如一个或多个电流分流变压器来划分以便将电流提供给多个LED组件中的每一个。通过每个LED组件的电流的幅度可以通过所使用的电流分流变压器的变压比来确定。在一些情况下，电流分流变压器位于电流源与LED组件之间。如果电流分流变压器位于LED组件与电流源之间，则电流分流变压器此外还作为用于LED组件的隔离变压器起作用。
[0018]在一些实施例中，照明驱动器电路可以包括多个由MCU控制的并且连接到LED组件的开关。所述开关可以施加或者切断通过所述LED组件中的每一个的电流，并且在一些实施例中所述开关直接连接到LED组件，而在其他实施例中电流分流变压器位于所述开关与LED组件之间。在一些实施例中，按预定的比例将电流分流到各个LED组件中减小在PWM控制期间的峰值电流。除了控制AC电流源的幅度之外，MCU也可以将多个PWM信号提供给多个开关。在这样的实例中，这些PWM信号的占空比控制开关，因此提供对各个LED组件的独立控制。在一个实施例中，通过所述LED组件中的每一个的AC电流的幅度取决于来自电流源的初始电流的值以及电流分流变压器的变压比，而所述开关的定时取决于由MCU提供的PWM信号的占空比。
[0019]系统架构
图1图解说明根据本发明的一个实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。在该示例实施例中，该电路可以包括控制器、电流源和多个开关S1-3，所述多个开关对应于多个LED组件LED 1-3。可以包括整流二极管和电容器的每个LED组件可以按许多拓扑结构来实施。在该特定实例中，LED组件1-3与电流源串联连接，而每个开关S1-3可以被连接以将相对应的LED电流分流。所述开关中的每一个例如可以是低接通电阻电子AC开关。在一些实施例中，将脉宽调制(PWM)控制信号施加到所述开关上可提供对与PWM信号的占空比成比例的进入各个LED组件中的平均电流的独立控制。在一个实例中，控制器是具有多个独立的PWM输出的MCU，所述PWM输出控制开关S1-3以及电流源。在一些实施例中，这些输出之一可以通过在其PWM关断循环期间中断AC生成提供对电流源的通断控制。这样的双重控制可以通过消除在所有开关接通时的损耗来提供高效率。在一个实施例中，MCU动态地为开关选择适当的PWM占空比值，同时也控制由电流源提供的电流的幅度。
[0020]图2a_d图解说明根据本发明的多个实施例的各种LED组件配置。图1中所示的LED组件可以按几种拓扑结构来实施，如上面所讨论的那样。图2a示出根据本发明的一个实施例的在半个周期中AC电流流过每个串的情况下LED串的示例反并联连接。在反并联LED串之前可以包括电容器C4，如在该实例中所示。这样的配置可以是低成本的，但由于降落损耗(droop loss)而是能量低效解决方案。“降落”损耗的现象描述LED效率随LED电流的幅度增大而降低。例如，在图2b-d中所示的替代的装置中，LED的效率可以被改善。在这样的装置中，在一些实施例中，跟随在图2c中的整流器和图2b和2d中的整流二极管之后的电容器C5-9可以存储足够的能量以将几乎DC电流供给到LED中，因此减小源于在开关频率的纹波的降落损耗。在一些实施例中，不同的拓扑结构可以在一个电路中被混合。例如，图1中的LED组件I可以被实施为图2b的LED组件，而LED组件2_3可以被实施为图2c的LED组件。
[0021]图3图解说明根据本发明的一个实施例的、被配置用于独立控制多个LED组件的示例LED控制电路。在该示例实施例中，该电路可以包括控制器、电流源和多个开关S1-3，所述多个开关对应于多个LED组件LED 1-3。可以包括整流二极管和电容器的每个LED组件可以按许多拓扑结构来实施。该特定实施例包括电流变压器T1-3，其具有串联连接的初级和变压器的具有与AC干线的电流隔离的次级侧，所述AC干线将在变压器的初级侧为电流源供电