用于可调光led灯的输入电压的抖动的输出电流补偿的制作方法_2

文档序号:9292159阅读:来源:国知局
整流的电压信号Vin。在一种实施方式中,输入滤波器 120包括用于Vin的EMI抑制的低通滤波器。在正常操作期间,LED控制器130输出用于控 制功率转换器140的控制信号135。功率转换器140基于控制信号135来驱动LED150以 实现期望的调光效果,这将在下文中更详细地描述。应该理解,功率转换器140可以驱动具 有任意数目的LED的LED串,或者可以驱动并联的多串LED150。
[0022] 图2是示出了根据一种实施方式的一起形成LED驱动电路的LED控制器130和 功率转换器140的细节的框图。在一种实施方式中,功率转换器140包括反激式转换器 (flybackconverter),所述反激式转换器包括二极管D1、电容器Co、开关Q、电阻器Rs以 及具有初级绕组Np和次级绕组Ns的变压器T1。在一种实施方式中,LED控制器130包括: 开关驱动器电路214、比较器216、Vin感测电路205、相位检测电路220、抖动检测电路230、 抖动补偿电路240、调光器输出映射电路250以及输出电流调节260。本领域的技术人员将 认识到其他实施方式可以具有与在此描述的模块的不同的模块,并且功能性可以以不同的 方式分布在电路或模块中。另外,归于各种电路或模块的功能可以通过多个电路或模块来 执行。
[0023] 开关驱动器电路214产生驱动开关Q以使开关Q接通或断开的输出驱动信号135。 在开关Q被接通的情况下来自电源电压Vin的输入能量存储在变压器T1中,这是因为二 极管D1变成反向偏置。然后当开关Q断开时输入能量被传送至在电容器Co的两端的LED 150,这是因为二极管D1变成正向偏置。二极管D1起到输出整流器的作用,并且电容器Co 起到输出滤波器的作用。得到的经调整的输出电流1〇被传递至LED150。
[0024] 开关驱动器电路214产生用于控制功率转换器140的开关Q的开关控制信号135, 使得保持通过LED150的基本上恒定的电流。开关驱动器电路214可以采用大量调制技术 中的任意一种调制技术,诸如脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM),以控制功率开关 Q的接通状态和断开状态以及占空比。PWM和PFM分别通过控制驱动开关Q的输出驱动脉 冲135的宽度或频率来控制开关功率转换器以实现输出功率调节。因而,开关驱动器电路 214产生用于控制功率开关Q的导通时间并且调整通过LED150的输出电流1〇的适当的开 关驱动脉冲135。
[0025] 电压Vpp用于以在电阻器Rs两端的电压的形式感测穿过初级绕组Np的初级电流 Ip。比较器216感测电压Vpp并且将其与调整信号Vipk的电压进行比较,并且向开关驱动 器电路214输出信号218。表示LED灯100的期望调光因数的电压Vipk设置比较器216的 基准点。开关驱动器电路214实现峰值电流切换以将初级电流Ip限制为与Vipk对应的值, 并且当Vpp达到阈值Vipk时使开关Q断开。
[0026]Vin感测电路205接收经调整的输入电压Vin并且将感测电压Vin_a输出至相位 检测电路220。基于Vin_a,相检测电路220确定通过调光器开关20施加的相位角调制量。 在一种实施方式中,相位检测电路220确定表示AC输入电压的周期的在其间调光器开关20 导通并且从而经调整的输入电压Vin导通(即,没有被调光器开关20切断)的部分的调光 相位9。输入电压周期的其中Vin导通的部分在本文称为"调光器导通时段"。
[0027] 调光器输出映射电路250确定通过调光输入信号25表示的并且在灯输入电压Vin 中反映出的所期望的调光程度。在一种实施方式中,调光器输出映射电路250将调光相位 9转换成在[0, 1]范围内的LED调光比D_ratio以实现期望的调光,LED调光比表示传递 至LED的功率的分数。因而,在D_ratio= 1时,功率转换器140向LED150输出100%的 可用功率。在D_ratio= 0. 1时,功率转换器140向LED150输出10%的可用功率。在一 种实施方式中,LED调光比D_ratio通过下式计算:
[0028] Dratlo= 0*K4+K5
[0029] 其中K4和K5是基于白炽灯泡与LED之间的不同亮度曲线而实验地确定的常数。 选择常数K4和K5使得LED灯100响应于调光控制信号25在其亮度方面表现得像白炽灯。 因而,例如,如果调光器开关20被设置成50%调光水平,则LED灯100将控制通过LED150 的电流,使得LED输出其最大输出亮度的50 %。
[0030] 输出电流调整电路260基于D_ratio产生表示在抖动补偿之前关于初级电流Ip 的额定峰值电流值的调整信号Vipk_reg。在一种实施方式中,输出电流调整电路260产生 调整信号Vipk_reg使得Vipk_reg的相位遵循输入电压Vin的相位。Vipk_reg被输入至抖 动补偿电路240作为与关于初级电流Ip的额定峰值电流值对应的基准信号,用于驱动开关 Q并且将恒定电流传递至LED150。
[0031] 抖动检测电路230接收通过相位检测电路220确定的相位0并且确定Vin的平 均抖动A0。抖动检测电路230被配置成通过确定在输入电压Vin的两个或更多个周期 或半周期中输入电压Vin的导通相位之间的差来确定输入电压Vin的抖动量。例如,抖动 检测电路230确定Vin的每个周期中的第一半周期与第二半周期的导通相位之间的差、Vin 的两个全周期的导通相位之间的差、或者非连续的周期或半周期(例如,每三个半周期)的 导通相位之间的差。在一种实施方式中,抖动检测电路230对至少一对周期或半周期的导 通相位之间的差求平均以确定输入电压Vin中的平均抖动量。
[0032] 在图3中示出了抖动检测电路230的一种实施方式的框图。在图3中示出的抖动 检测电路230的实施方式通过测量输入电压Vin的两个或更多个周期或半周期的导通相位 之间的相位角差来确定输入电压Vin的抖动量。抖动检测电路230的其他实施方式使用其 他方法确定抖动量,例如,通过确定电压Vin的两个或更多个周期或半周期中的平均电压 或消耗功率的量之间的差。如图3所示的,抖动检测电路230的一种实施方式包括锁存器 310、求和块320和低通滤波器330。在输入电压Vin的每个半周期处,抖动检测电路230接 收来自相位检测电路220的调光相位0,其表示其中输入电压Vin导通(S卩,未切断)的周 期的部分。锁存器310锁存在每个半周期处的调光相位0以与输入电压Vin的下一个半 周期的调光相位9进行比较。例如,图3示出了锁存器310,其存储输入电压Vin的周期的 第一半周期的调光相位9 1,用于与周期的第二半周期的调光相位9 2进行比较。求和块 320通过从锁存的相位01减去电流相位02来确定输入电压Vin的每个周期的两个半周 期之间的调光相位差A0_cycle。低通滤波器330接收关于每个周期的A0_cycle并且 输出A0,其表示例如在输入电压Vin的1个、1.5个、2个、2. 5个、3个或更多个AC周期的 调光相位抖动的移动平均值。
[0033] 返回图2,抖动补偿电路240接收来自输出电流调整块260的电压调整信号Vipk_ reg以及来自抖动检测电路230的所确定的抖动量,例如,平均抖动A0。基于Vipk_reg以 及所确定的抖动量,抖动补偿电路240产生驱动信号Vipk。在一种实施方式中,抖动补偿电 路240基于抖动中的重复模式来对抖动进行补偿。更具体地,抖动补偿电路240基于通过 相位检测电路220所测量的调光相位0来识别Vipk_reg的当前阶段(例如,AC电压周期 的第一半周期或第二半周期)。例如,每个周期的第一半周期的相位9 :可以比同一周期的 第二半周期的相位9 2长;当周期的调光相位大于前一半周期的相位时,抖动补偿电路240 确定Vipk_reg处于输入电压Vin的周期的第一半周期中。作为另一示例,如果调光器开关 20在半周期之间未完全重置,则调光相位在输入电压Vin的三个或更多个半周期(即,跨 越若干全周期)期间单调增加。即,第N个
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