用于照明驱动器的混合调光控制技术的制作方法_3

文档序号:9251435阅读:来源:国知局
LED装置的任意控制的示例装置,所述LED装置需要三个电流分流变压器和六个AC开关,因为该电路设计没有固定的主导串拓扑结构(意味着三个LED装置中的任何LED装置可以具有最长PWM占空比,因为不存在由电路设计造成的限制)。为了将LED装置与干线隔离,在一些实施例中在电流源与LED组件之间可能需要附加的隔离变压器。
[0028]图9a_b图解说明根据本发明的一个实施例的、可被用于独立控制多个LED组件的高频电子AC开关的可能拓扑结构。这样的开关可以由参考MCU的共同地的信号控制。在图9a中示出的实例包括两个N型和P型的MOSFET Q3和Q4,其由参考地的相反极性的PWM脉冲驱动。二极管D5和D6为快速开关二极管并且可以防止反向电流流过晶体管。在另一实施例中,相同拓扑结构的开关可以利用N型和P型双极性晶体管来构建。图9a中所示的示例开关需要两个驱动信号,其可以直接由控制器提供,或在控制器仅提供一个驱动信号的情况下,其可以容易地由逆变器电路从第一驱动信号创建。图9b中所示的电路包括一个MOSFET或者双极性晶体管Q5和四个快速开关二极管D5-10。根据图9b的AC开关的实施方案仅仅需要单个驱动信号,其提供较大的简单性,而另一方面,附加的二极管正向电压降的相关的功率损耗必须被考虑。在低LED串电压的情况下,图9a-b中的快速开关二极管可以通过例如肖特基二极管而不是PiN 二极管来实现,因为肖特基二极管展现出更低的正向电压降并且因此较少的相关的功率损耗。
[0029]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。在该特定实例中,该电路包括频率发生器、半桥、谐振储能电路、辅助电源、LED组件A和B、电流分流器、开关A、B和C。在该特定实例中,电流分流器是电流分流变压器,其将电流在两个LED组件之间分流,并且LED A是主导的LED组件。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。在一个实施例中,各自具有32个LED的两个LED串被供给来自可控电流源的400mA的总DC电流,其中该可控电流源在70kHz处工作,该电流源包括半桥和谐振储能电路。谐振储能电路可以根据图4中所示的实例来实施,然而其他LC电路设计可以被使用并且按照本公开内容将是明显的。开关A和B可以利用遵循图9a中所示的示例开关的MOSFET (IRFU210和IRF9230)来构造。开关A和B是由端子C控制的AC开关,在“接通”时在端子S与G之间具有相当低的阻抗,而在“关断”时具有相当高的阻抗。在一个实施例中,当开关A关断(在端子S和G之间的高阻抗)时,意味着开关C引起开关B接通,总电流被分流成两个相等部分,并且如果LED B从32个LED被改变为30个LED,则电流分流不精确性将小于5%。在开关B接通并且开关A关断的情况下,所有LED装置可以以减小的但相同的亮度点亮,并且在两个LED串中的LED电流将是相同的。然而,在开关A接通(闭合)并且开关B关断的情况下,LED组件A接通并且点亮至全亮度,但LED B关断。在一个实施例中,通过增大脉冲发生器的频率,LED A中的电流可以被设置到200mA的其原始值(在开关C被改变之前)。电流分流器可以以例如双股线在10x10x4mm E芯上缠绕并且在每个绕组中具有大约ImH的电感。
[0030]图1Ob图解说明用于图1Oa的辅助电源的示例电路设计。在一个示例情况下,提供+/-12V的辅助电源可以利用变压器、电容器和二极管来组装。在该特定实例中,电源包括DC阻断电容器C10,其将来自半桥的AC输入耦合到电压匹配变压器T4,该电压匹配变压器为包括二极管Dl 1-D12和电容器Cl 1-12的倍压器馈电。在一个特定实例中,二极管Dll和D12是MUR105 二极管。图1Oc图解说明用于图1Oa的开关A和B的示例电路设计。如可看到的那样,在该实施例中,开关包括电阻器R1-4、开关Q3-5和二极管D13和D14。在该特定实例中,二极管D13和D14是MUR105 二极管,并且开关连接S、C和G对应于图1Oa中所示的连接。在该特定实例中,开关是双向开关,其允许在被接通时(这是在C与G之间的正电压存在时)电流I在两个方向上流动。图1Od图解说明用于图1Oa中的LED组件LEDA和LED B的LED装置电路的实例。如可看到的那样,在该实施例中,该电路包括DC阻断电容器C13和倍压器,该倍压器包括二极管D15-16和电容器C14-15,该倍压器对LED串馈电。在一个特定实施例中,二极管D15和D16是MUR160 二极管,并且电容器C14和C15是220 yF的电容器。图1Oe图解说明图1Oa的半桥电路的实例。如可看到的那样,在该实施例中,该电路包括栅极驱动器,该栅极驱动器由频率发生器获得驱动并且被供给来自辅助电源的正的和负的电压。栅极驱动器输出通过栅极驱动变压器T5驱动两个MOSFET Q6和Q7的栅极。图1Of图解说明图1Oa的谐振储能电路的实例。如可看到的那样,在该实施例中,该电路包括按Pi配置来布置的电感器LI和两个电容器C16和C17。
[0031]图11图解说明根据本发明的一个实施例的、可被使用在图7和图8的电路中的示例电流源和电流传感器变压器CT。如在该实例中可看到的那样,电流源包括驱动变压器T5、半桥、和谐振储能和阻抗匹配电路。在该实施例中,驱动变压器包括驱动器和变压器T5并且运行以驱动半桥,该半桥包括开关Ql和Q2,该半桥又驱动谐振储能电路。在一个特定实例中,开关Ql和Q2是IRF730 MOSFET并且变压器T5具有高磁导率铁氧体环形线圈环形铁芯,没有间隙,并且每个绕组具有10匝。在该实施例中,谐振储能电路包括电感器LI和电容器Cl以及DC阻断电容器C2和变压器T6。在该电路设计中,电容器Cl上的电压是变压器T6的初级侧上的电压。在该特定实施例中,变压器CT作为电流传感器运行并且与电阻器/负载电流传感器相比提供低损耗电流传感器。电流源可以通过电流传感器被连接到LED组件并且控制器可以被连接到开关,所述开关控制电流分流器,如在图7和图8的示例实施例中所描述的那样。
[0032]方法学
图12图解说明根据本发明的一个实施例的、用于独立地控制由单个AC电流源驱动的各个LED串的方法。该方法可以以利用MCU设置1201电流源幅度开始。电流源例如可以是具有串联谐振的DC-AC逆变器。该方法可以以将来自AC电流源引导1202到电流分流器中来继续。在一些实施例中,电流分流器可以是电流分流变压器。该方法以将电流分流1203成多个电流来继续,针对每一个LED组件一个电流。如上面所讨论的那样,每个LED组件可以包括整流二极管和电容器,并且可以以许多拓扑结构来实施。在一些情况下,电流分流变压器位于电流源与LED组件之间,而在其他实施例中,电流分流变压器位于LED组件与多个开关之间。在一些实施例中,如果电流分流变压器位于LED组件与电流源之间,它们此外还作为用于LED组件的隔离变压器起作用。到达LED组件的电流的值可以取决于电流分流变压器的变压比。该方法可以以发送1204来自MCU的多个PWM信号给每个开关来继续。这些PWM信号控制所述开关,所述开关激活LED组件。该方法可以以针对每个LED组件确定1205 PWM信号是否处于关断循环来继续。如果PWM信号不处于关断循环中,则该方法可以以驱动1206相应的开关使得激活与那些开关相关的LED组件来继续。如果PWM信号处于关断循环中,则该方法可以以驱动1207相应的开关使得去活与那些开关相关的LED组件来继续。如早前针对图7和图8所示的电路所讨论的那样,多于一个的开关可对应于LED装置并且一些开关可能需要被接通,而其他开关需要被关断以实现PWM接通或关断循环。该方法于是可以以确定1208所有PWM信号是否处于关断循环来继续。如果来自MCU的所有PWM信号处于关断循环中,则该方法可以以关断1209电流源来继续。如果PWM信号并不都处于关断循环,则该方法可以以接通1210电流源来继续。该方法于是可以从起点开始(虚线),这样PWM信号连续地被监控并且在需要时被更新。
[0033]许多变型方案和实施例根据本公开内容而将是明显的。一个示例实施例提供照明驱动器电路。该电路包括被配置用于提供第一电流的AC电流源和被配置用于对第一电流分流并且将电流提供给多个LED组件中的每一个LED组件的至少一个电流分流变压器,其中给多个LED组件中的每个LED组件的电流取决于至少一个电流分流变压器的变压比。该电路此外还包括多个被配置用于控制通过多个LED组件中的每个LED组件的电流的开关和在操作上耦合到多个开关的控制器。控制器被配置用于将PWM信号提供给多个开关中的每个开关,其中每个PWM信号的占
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