对光源进行电能控制的驱动电路和方法及系统的制作方法

专利名称：对光源进行电能控制的驱动电路和方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源驱动电路和方法。
背景技术：
近年来，发光二极管(LED)等新型光源在材料和制造上都取得了进步。LED具有高 效率，长寿命，颜色鲜艳等特点，可以应用于汽车，电脑，通信，军事和日用品等领域。比如， LED灯可以替代传统的白炽灯作为照明光源。图1所示为一种传统的LED驱动电路100的示意图。LED驱动电路100利用LED 链106作为光源。LED链106包含多个串联的LED。电力转换器102用于将直流输入电压 Vin转换成期望的直流输出电压Vout用于给LED链106供电。与电力转换器102相连的 开关104能将LED链106与输入电压Vin连通或断开从而打开或关闭LED灯。电力转换器 102接收来自电流侦测电阻Rsen的反馈信号并调节输出电压Vout以使LED链106产生期 望的亮度。该传统方案的缺点之一是，该期望亮度是预先设定好的，在使用过程中，使用者 无法调节亮度。图2所示为另一种传统的LED驱动电路200的示意图。电力转换器102用于将直 流输入电压Vin转换成期望的直流输出电压Vout用于给LED链106供电。与电力转换器 102相连的开关104能将LED链106与输入电压Vin连通或断开从而打开或关闭LED灯。 LED链106与线性电流调节器208相连。线性电流调节器208中的运算放大器210比较参 考信号REF和来自电流侦测电阻Rsen的电流监测信号，并产生控制信号，以线性的方式调 节晶体管Q1的阻值，从而流经LED链106的电流可以得到相应的调节。应用该传统方案， 为控制LED链106的光输出，使用者需要利用某种专用器件，比如一个专门设计的具有调节 按钮的开关或是能接收遥控信号的开关，来调节参考信号REF。

发明内容
本发明提供了 一种对光源进行电能控制的驱动电路。该驱动电路包括一个电力转 换器和一个调光控制器。电力转换器与电源和光源相连，接收来自电源的电能并为光源提 供调节后的电能。该电力转换器包括一个与所述光源串联的控制开关。调光控制器与电力 转换器相连，能够监测一个连接于所述电源和所述驱动电路之间的电源开关，并接收调光 请求信号和调光终止信号。调光请求信号指示所述电源开关的第一组动作。调光终止信号 指示所述电源开关的第二组动作。调光控制器在接收到所述调光请求信号时，通过控制所 述控制开关来连续调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能，并在接收到所述调光终 止信号时停止调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能。本发明还提供了一种对光源进行电能控制的方法，包括下列步骤利用电力转换 器输出的调节后的电能为光源供电；接收调光请求信号，该调光请求信号指示连接于电源 和所述电力转换器之间的电源开关的第一组动作；根据所述调光请求信号连续调整所述电 力转换器输出的所述调节后的电能；接收调光终止信号，该调光终止信号指示所述电源开关的第二组动作；停止调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能。通过采用本发明所述的驱动电路以及对光源进行电能控制的方法，使用者通过对 电源开关施以第一组动作来启动调光过程。在此调光过程中，光源的亮度逐步增强或减弱。 当达到期望的亮度时，使用在通过对电源开关施以第二组动作来终止调光过程。因此，使用 者不必使用另外的器件(如外置的调光器或专门设计的具有调光按钮的开关)进行调光。


以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目 的、具体结构特征和优点。图1所示为一种传统的LED驱动电路的电路图；图2所示为另一种传统的LED驱动电路的电路图；图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的方框图；图4所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的电路图；图5所示为图4中的调光控制器的结构示意图；图6所示为模拟调光模式下的信号波形示意图；图7所示为脉冲调光模式下的信号波形示意图；图8所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的运作方式示意图，该光源驱 动电路包含有图5中所示的调光控制器；图9所示为根据本发明一个实施例的对光源进行电能控制的方法流程图。图10所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的电路图；图11所示为图10中的调光控制器的结构示意图；图12所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的运作方式示意图，该光源 驱动电路包含有图11中所示的调光控制器；图13所示为根据本发明一个实施例的对光源进行电能控制的方法流程图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐 述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附 权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对 于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路300的方框图。在一个实施例 中，光源驱动电路300包括用于把来自电源的交流输入电压Vin转换为直流输出电压Vout 的交流/直流转换器306，连接于电源和交流/直流转换器306之间的用于选择性连接电 源和光源驱动电路300的电源开关304，与交流/直流转换器306相连的用于为LED链312 提供调节后电能的电力转换器310，与电力转换器310相连用于接收指示电源开关304动作 的开关监测信号并根据开关监测信号控制电力转换器310输出的调光控制器308，以及用 于监测流经LED链312的电流的电流监测器314。在一个实施例中，电源开关304是置于墙面上的电源开关。在操作中，交流/直流转换器306将输入交流电压Vin转换为直流输出电压Vout。 电力转换器310接收直流电压Vout并为LED链312提供调节后的电压。电流监测器314产 生电流监测信号，该电流监测信号指示流经LED链312的电流的大小。调光控制器308监 测电源开关304的动作，接收来自电流监测器314的电流监测信号，并根据电源开关304的 动作控制电力转换器310以调节LED链312的电能。在一个实施例中，调光控制器308工 作于模拟调光模式，通过调节一个决定LED电流峰值的参考信号来调节LED链312的电能。 在另一个实施例中，调光控制器308工作于脉冲调光(burst dimming)模式，通过调节一脉 冲宽度调制信号(PWM信号)的占空比来调节LED链312的电能。通过调节LED链312的 电能，LED链312的亮度能够得到对应地调节。图4所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路400的电路图。图4将结合图 3进行描述。图4中与图3编号相同的部件具有类似的功能，为简明起见在此不做重复描 述。光源驱动电路400包括连接于电源和LED链312之间的电力转换器310，用于接收 来自电源的电能并为LED链312提供调节后的电能。在图4的例子中，电力转换器310是 包括电感L1，二极管D4和控制开关Q16的降压转换器。图4中的实施例中，控制开关Q16 位于调光控制器308的外部。在其他的实施例中，控制开关Q16也可以集成于调光控制器 308的内部。调光控制器308接收开关监测信号并根据该开关监测信号控制与LED链312串联 的开关Q16，以调节电力转换器310 (包括电感L1，二极管D4和控制开关Q16)输出的调节 后的电能。该开关监测信号指示电源开关(如连接于电源和光源驱动电路之间的电源开关 304)的动作。光源驱动电路400进一步包括交流/直流转换器306，用于将交流输入电压 Vin转换成直流输出电压Vout。光源驱动电路400还包括电流监测器314，用于监测流经 LED链312的电流。在图4所示的例子中，交流/直流转换器306是包括二极管D1，D2，D7， D8，D10和电容C9的桥式整流器。电流监测器314包括电流侦测电阻R5。在一个实施例中，调光控制器308的端口包括HV_GATE，SEL，CLK，RT，VDD，CTRL, M0N和GND。端口 HV_GATE通过电阻R3与开关Q27相连，用于控制与LED链312相连的开 关Q27的导通状态(如接通/断开的状态)。电容C11连接于端口 HV_GATE和地之间，用于 调整开关Q27的栅极电压。使用者可以选择把端口 SEL通过电阻R4连接到地(如图4所示)或者把端口 SEL 直接连接到地，可以相应地选择模拟调光模式或是脉冲调光模式。端口 CLK通过电阻R3连接至交流/直流转换器306，同时通过电阻R6连接到地。 端口 CLK接收一个开关监测信号，该开关监测信号指示电源开关304的动作。在一个实施 例中，开关监测信号在电阻R3和电阻R6之间的一个节点上产生。电容C12与电阻R6并联， 用于滤除不必要的噪声。端口 RT通过电阻R7与地相连，用于确定由调光控制器308产生 的脉冲信号的频率。端口 VDD通过二极管D9与开关Q27相连，用于为调光控制器308供电。在一个实 施例中，一个储能单元(如电容C10)连接于端口 VDD和地之间，在电源开关304断开时为 调光控制器308供电。在另一个实施例中，储能单元集成于调光控制器308内部。端口 GND与地相连。端口 CTRL与开关Q16相连。开关Q16与LED链312以及开关Q27串联，并通过电 流监测电阻R5连接到地。调光控制器308通过在端口 CTRL上输出的控制信号控制开关Q16 的导通状态，以调整电力转换器310输出的调节后的电能。端口 M0N与电流监测电阻R5相 连，用于接收指示流经LED链312的电流的电流监测信号。当开关Q27接通时，调光控制器 308通过控制开关Q16来调节流经LED链312的电流。在操作中，当电源开关304接通时，交流/直流转换器306将输入的交流电压Vin 转换为直流输出电压Vout。端口 HV_GATE上具有预设电压值的电压通过电阻R3施加于开 关Q27上，从而接通开关Q27。如果调光控制器308接通开关Q16，直流电压Vout会对LED链312供电并对电感 L1充电。电流流经电感L1，LED链312，开关Q27，开关Q16以及电阻R5到地。如果调光控 制器308断开开关Q16，则电流流经电感Ll，LED链312和二极管D4。电感L1放电以给LED 链312供电。因此，调光控制器308可以通过控制开关Q16，可以调整电力转换器310输出 的调节后的电能。当电源开关304断开，电容C10放电以为调光控制器308供电。电阻R6两端的电 压下降到0，从而调光控制器308可以在端口 CLK上监测到一个指示电源开关304断开操 作的开关监测信号。类似的，当电源开关304接通，电阻R6两端的电压升至一预设电压值， 从而调光控制器308可以在端口 CLK上监测到一个指示电源开关304接通操作的开关监测 信号。如果监测到断开操作，调光控制器308可以把端口 HV_GATE上的电压下拉到0以断 开开关Q27，从而使得电感L1彻底放电后LED链312被断电。监测到电源开关304的断开 操作后，调光控制器308调节一个参考信号，该参考信号指示LED链312的期望亮度。当电 源开关304下次接通时，LED链312的亮度能够根据调节后的期望亮度进行调整。换言之， LED链312的输出亮度能够由调光控制器308根据电源开关304的断开操作进行调整。图5所示为图4中的调光控制器308的结构示意图。图5将结合图4进行描述。 图5中与图4编号相同的部件具有类似的功能，为简明起见在此不做重复描述。调光控制器308包含触发监测单元506，调光器502和脉冲信号产生器504。触发 监测单元506通过齐纳二极管ZD1连接到地。触发监测单元506通过端口 CLK接收开关监 测信号，该开关监测信号指示外部电源开关304的动作。外部电源开关304的动作被监测 到时，触发监测单元506产生驱动信号以驱动计数器526。触发监测单元506还进一步控 制开关Q27的导通状态。调光器502产生参考信号REF，以模拟调光的方式调节LED链312 的电能。调光器502也可以产生控制信号538，通过调节脉冲宽度调制信号PWM1的占空比 来调整LED链312的电能。脉冲信号产生器504产生脉冲信号用于接通开关Q16。调光控 制器308还包括与端口 VDD相连的启动及低压锁定(UVL)电路508，用于根据不同的电能情 况选择性地启动调光控制器308内部的一个或多个部件。在一个实施例中，如果端口 VDD上的电压高于第一预设电压，则启动及低压锁定 电路508将启动调光控制器308中所有的部件。当电源开关304断开，如果端口 VDD上的 电压低于第二预设电压，启动及低压锁定电路508将关闭调光控制器308中除了触发监测 单元506和调光器502以外的其他部件以节省电能。如果端口 VDD上的电压低于第三预设 电压，启动及低压锁定电路508将关闭触发监测单元506和调光器502。在一个实施例中，第一预设电压高于第二预设电压，第二预设电压高于第三预设电压。因为调光控制器308 能够由电容C10经过端口 VDD供电，所以即便是电源开关304断开后，触发监测单元506和 调光器502还可以工作一段时间。在调光控制器308中，端口 SEL与电流源532相连。使用者可以通过配置端口 SEL 来选择调光模式，比如把端口 SEL直接与地相连，或是把端口 SEL通过一个电阻与地相连。 在一个实施例中，调光模式通过测量端口 SEL上的电压来决定。如果端口 SEL直接与地相 连，则端口 SEL上的电压近似于0。一控制电路(图中未示出)可以接通开关540，断开开关 541和542，从而调光控制器308可以工作于模拟调光模式，并且通过调整参考信号REF来 调整LED链312的电能。在一个实施例中，如果端口 SEL通过电阻R4连接到地(图4中所 示)，且R4具有一个预设的阻值，那么端口 SEL上的电压大于0。该控制电路断开开关540， 接通开关541和542。从而调光控制器308工作于脉冲调光模式，并通过调整脉冲宽度调制 信号PWM1的占空比来调整LED链312的电能。换言之，通过控制开关540，541，542的导通 状态，可以选择不同的调光模式。而开关540，541，542的导通状态由端口 SEL上的电压决 定。脉冲信号产生器504通过端口 RT以及电阻R7连接到地，产生用于接通开关Q16 的脉冲信号536。脉冲信号产生器504可以有不同的结构，并不限于图5中所示的结构。在脉冲信号产生器504中，运算放大器510的同相端接收预设电压VI，因此运算放 大器510的反向端电压也为VI。电流IRT通过端口 RT和电阻R7流到地。流经金属氧化 物半导体场效应晶体管(M0SFET)514和金属氧化物半导体场效应晶体管515的电流II与 电流IRT具有同样的大小。金属氧化物半导体场效应晶体管514和金属氧化物半导体场效 应晶体管512构成电流镜，因此流经金属氧化物半导体场效应晶体管512的电流12也与电 流IRT具有相同的大小。比较器516的输出和比较器518的输出分别与SR触发器520的 S输入端和R输入端相连。比较器516的反向端接收预设电压V2。比较器518的同相端接 收预设电压V3。在一个实施例中，V2大于V3且V3大于0。电容C4连接于金属氧化物半 导体场效应晶体管512和地之间，一端与比较器516同相端和比较器518反向端之间的节 点相连。SR触发器520的Q输出端与开关Q15相连，同时也与SR触发器522的S输入端相 连。开关Q15与电容C4并联。开关Q15的导通状态由SR触发器520的Q输出端决定。电容C4两端的初始电压近似为0，小于V3。因此SR触发器520的R输入端接收 比较器518输出的数字信号1。SR触发器520的Q输出端被置为数字信号0，从而断开开关 Q15。当开关Q15断开，电容C4在电流12的作用下充电，因此电容C4两端的电压升高。当 C4两端电压大于V2，SR触发器520的S输入端接收比较器516输出的数字信号1。SR触 发器520的Q输出端被置为数字信号1，从而接通开关Q15。当开关Q15接通，电容C4通过 开关Q15放电，从而两端的电压降低。当电容C4两端的电压下降到V3，比较器518输出数 字信号1，SR触发器520的Q输出端被置为数字信号0，从而断开开关Q15。此后电容C4在 电流12的作用下又进行充电。如前所述，脉冲信号产生器脉冲信号产生器504在SR触发 器520的Q输出端产生脉冲信号536，该脉冲信号536包含有一系列的脉冲。脉冲信号536 被传送至SR触发器522的S输入端。触发监测单元506通过端口 CLK监测电源开关304 动作。如果电源开关304的 动作在端口 CLK被监测到，触发监测单元506产生一个驱动信号以驱动计数器526。在一个实施例中，当电源开关304被接通，端口 CLK上的电压上升，该电压等于电阻R6 (图4所 示)两端的电压。当电源开关304被断开，端口 CLK上的电压下降到0。因此，指示电源开 关304动作的开关监测信号可以在端口 CLK被监测到。在一个实施例中，当一个断开动作 在端口 CLK被监测到时，触发监测单元506产生驱动信号。触发监测单元506还通过端口 HV_GATE控制开关Q27的导通状态。当电源开关304 被接通，齐纳二极管ZD1两端的击穿电压通过电阻R3施加至开关Q27，从而接通开关Q27。 触发监测单元506可以将端口 HV_GATE的电压下拉到0从而断开开关Q27。在一个实施例 中，当端口 CLK上监测到电源开关304的断开动作，触发监测单元506就断开开关Q27。当 端口 CLK上监测到电源开关304的接通动作，触发监测单元506就接通开关Q27。在一个实施例中，调光器502包含与触发监测单元506相连的计数器526，用于对 电源开关304的动作进行计数。调光器502还包括与计数器526相连的数模转换器528，以 及与数模转换器528相连的脉冲宽度调制信号产生器530。计数器526由触发监测单元506 产生的驱动信号所驱动。具体来讲，当电源开关304断开，触发监测单元506在端口 CLK上 监测到一个下降沿，从而产生一个驱动信号。计数器526的计数值在该驱动信号的作用下 递增(比如加1)。数模转换器528从计数器526中读取计数值，并根据计数值产生调光信 号(该调光信号可以是控制信号538或参考信号REF)。调光信号可以用来调整电力转换器 310的目标电能值，从而调整LED链312的亮度。在脉冲调光模式下，开关540断开，开关541和542接通。比较器534的反向端接 收参考信号REF1。REF1是具有预设电压值的直流信号。REF1的电压决定了 LED链312的 电流峰值，从而也决定了 LED链312的最大亮度。在这种脉冲调光模式下，调光信号即施加 于脉冲宽度调制信号产生器530上的控制信号538，该控制信号538可以调整脉冲宽度调 制信号PWM1的占空比。通过调整PWM1的占空比，使得LED链312的亮度等于或低于REF1 决定的最大亮度。比如，如果PWM1的占空比为100%，则LED链312具有最大亮度。如果 PWM1的占空比小于100%，则LED链312的亮度低于最大亮度。在模拟调光模式下，开关540接通，开关541和542断开。在这种模拟调光模式 下，调光信号即参考信号REF。该参考信号REF是一个模拟信号，具有可调节的电压。数模 转换器528根据计数器526的计数值调整REF的电压。REF的电压决定了 LED链312的电 流峰值，从而也决定了 LED链312的最大亮度。因此，通过调整REF，LED链312的亮度可以 得到相应地调整。在一个实施例中，计数器的计数值增加使得数模转换器528调低REF的电压。比 如，如果计数值为0，则数模转换器528调整REF的电压为V4。如果触发监测单元506在端 口 CLK监测到电源开关304的断开动作从而使得计数值增加到1，则数模转换器528调整 REF的电压为V5，且V5小于V4。在另一个实施例中，计数器的计数值增加使得数模转换器 528调高REF的电压。在一个实施例中，当计数器526的计数值达到最大值时，计数值被重新置为0。如 果计数器526是一个2位计数器，计数值将从0开始依次增加到1，2，3，然后在第四个断开 操作后回到0。对应地，LED链312的亮度从第一级被依次调整到第二级，第三级，第四级， 然后又回到第一级。比较器534的反向端可以选择性的接收参考信号REF或是参考信号REF1。在模拟调光模式下，比较器534的反向端通过开关540接收参考信号REF。在脉冲调光模式下， 比较器534的反向端通过开关541接收参考信号REF1。比较器534的同相端通过端口 M0N 与电流监测电阻R5相连，以接收来自电流监测电阻R5的电流监测信号SEN。电流监测信号 SEN的电压代表当开关Q27和Q16打开时流经LED链312的电流大小。比较器534的输出端与SR触发器522的R输入端相连。SR触发器522的Q输出 端和与门524相连。脉冲宽度调制信号产生器530产生的脉冲宽度调制信号PWM1施加至 与门524。与门524输出控制信号，通过端口 CTRL控制Q16。如果选择了模拟调光模式，开关540接通，开关541和542断开。开关Q16由SR 触发器522控制。当电源开关304接通，齐纳二极管ZD1两端的击穿电压使得开关Q27接 通。在脉冲信号产生器504产生的脉冲信号536的作用下，SR触发器522在Q输出端产生 数字信号1，使得开关Q16接通。电流流经电感Ll，LED链312，开关Q27，开关Q16，电流监 测电阻R5到地。因为电感L1阻止电流的跳变，该电流会逐渐增大。电流监测电阻R5两端 的电压(即电流监测信号SEN的电压)会随之增大。当SEN的电压大于参考信号REF的电 压，比较器534输出数字信号1到SR触发器522的R输入端，从而SR触发器522输出数字 信号0，使得开关Q16断开。开关Q16断开后，电感L1放电以对LED链312供电。流经电感 Ll，LED链312和二极管D4的电流逐渐减小。当SR触发器522在S输入端接收到一个脉 冲时，开关Q16接通，LED链312的电流通过电流监测电阻R5流到地。当电流监测信号SEN 的电压大于参考信号REF的电压，开关Q16再次被SR触发器522断开。如上所述，参考信 号REF决定了流经LED链312电流的峰值，也即决定了 LED链312的亮度。通过调整REF， LED链312的亮度得以相应地调整。在模拟调光模式下，如果电源开关304被断开，电容C10 (图4所示)放电以对调 光控制器308供电。当触发监测单元506在端口 CLK监测到电源开关304的断开动作时， 计数器526的计数值加1。电源开关304的断开动作使得触发监测单元506断开开关Q27。 计数值的改变使得数模转换器528把参考信号REF的电压从第一电压值调整到第二电压 值。因此，当电源开关304再次接通时，LED链312的亮度因为参考信号REF的调整而得以 调整。如果选择脉冲调光模式，开关540断开，开关541和524接通。比较器534的反向 端接收具有预设电压值的参考信号REF1。开关Q16由SR触发器522和脉冲宽度调制信号 PWM1通过与门524共同控制。参考信号REF1决定了 LED链312的峰值电流，也即决定了 LED链312的最大亮度。脉冲宽度调制信号PWM1的占空比决定了开关Q16的接通/断开 时间。脉冲宽度调制信号PWM1为数字信号1时，开关Q16的导通状态由SR触发器522的 Q输出端的输出决定。当脉冲宽度调制信号PWM1为数字信号0时，开关Q16断开。通过调 整脉冲宽度调制信号PWM1的占空比，可以相应的调整LED链312的电能。所以，参考信号 REF1和脉冲宽度调制信号PWM1共同决定LED链312的亮度。在脉冲调光模式下，当电源开关304断开，该断开操作在端口 CLK被触发监测单元 506监测到。触发监测单元506断开Q27并产生驱动信号。在驱动信号的作用下，计数器 526的计数值增加(比如加1)。数模转换器528产生控制信号538，使得脉冲宽度调制信 号PWM1的占空比从第一级变为第二级。因此，当电源开关304再次接通，LED链312的亮 度将以目标亮度值为目标进行调整。而该目标亮度值由参考信号REF1和脉冲宽度调制信号PWM1共同决定。图6所示为模拟调光模式下的信号波形示意图。其中包括流经LED链312的电流 602，脉冲信号536，SR触发器522的输出V522，与门524的输出V524，以及开关Q16的接通 /断开状态。图6将结合图4和图5进行描述。脉冲信号产生器504产生脉冲信号536。在脉冲信号536每个脉冲的作用下，SR 触发器522在Q输出端产生数字信号1。而SR触发器522在Q输出端产生数字信号1会 使得开关Q16接通。当开关Q16接通，电感L1充电，电流602增大。当电流602达到峰值 Imax,也即电流监测信号SEN的电压与参考信号REF的电压相等时，比较器534输出数字信 号1至SR触发器522的R输入端，使得SR触发器522在Q输出端输出数字信号0。SR触 发器522在Q输出端输出数字信号0会使得开关Q16断开，而电感L1放电为LED链312供 电，且电流602减小。在模拟调光模式下，通过调整参考信号REF，流经LED链312的平均电 流值得到相应地调整，从而LED链312的亮度也得到调整。图7所示为脉冲调光模式下的信号波形示意图。其中包括流经LED链312的电流 602，脉冲信号536，SR触发器522的输出V522，与门524的输出V524，开关Q16的接通/断 开状态以及脉冲宽度调制信号PWM1。图7将结合图4和图5进行描述。当P丽1为数字信号1时，流经LED链312的电流602，脉冲信号536，V522, V524 和开关Q16的接通/断开状态之间的相互关系与图6相似。当PWM1为数字信号0时，与门 524的输出变为数字信号0。从而使得开关Q16断开而电流602减小。如果PWM1保持数字 信号0的状态足够久，电流602会减小到0。在脉冲调光模式下，通过调整PWM1的占空比， 流经LED链312的平均电流值得到相应的调整，从而LED链312的亮度也得到调整。图8所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的运作方式示意图。图8将结 合图5进行描述。在图8所示的例子里，每当触发监测单元506监测到电源开关304的断开动作，计 数器526的计数值就会加1。计数器526是一个两位计数器，最大计数值为3。在模拟调光模式下，数模转换器528从计数器526中读取计数值。计数值的增加 使得数模转换器528调低参考信号REF的电压。参考信号REF的电压决定了 LED链312电 流的峰值Imax，也即决定了 LED链312电流的平均值。在脉冲调光模式下，数模转换器528 从计数器526中读取计数值。计数值的增加使得数模转换器528调低脉冲宽度调制信号 PWM1的占空比(比如每次调低25% )。计数器526在达到最大计数值(如3)后被重置。图9所示为根据本发明一个实施例的对光源进行电能控制的方法流程图。图9将 结合图4和图5进行描述。在步骤902中，电力转换器(如电力转换器310)提供的调节后的电能对光源(如 LED链312)进行供电。在步骤904中，接收开关监测信号(比如由调光控制器308接收)。该开关监测信 号指示位于电源和电力转换器之间的电源开关(如电源开关304)的动作。在步骤906中，根据开关监测信号产生调光信号。在步骤908中，根据所述调光信号控制与光源串联的开关(如开关Q16)，以调整电 力转换器提供的调节后的电能。在一个采用模拟调光模式的实施例中，通过比较调光信号 和代表光源电流大小的电流监测信号来调整电力转换器。在另一个采用脉冲调光模式的实施例中，通过用所述调光信号控制一个脉冲宽度调制信号的占空比来调整电力转换器。如前所述，本发明披露了一种光源驱动电路，该光源驱动电路根据指示电源开关 (如固定在墙上的电源开关)动作的开关监测信号来调整光源的电能。该光源的电能由电 力转换器提供，并由调光控制器通过控制与光源串联的开关来进行调整。使用者可以通过对普通电源开关的动作(如断开动作)来调节光源的亮度，而不 必使用额外的器件(如专门设计的具有调光按钮的开关)，从而节省成本。图10所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路1000的电路图。图10将结 合图3进行描述。图10中与图3及图4编号相同的部件具有类似的功能光源驱动电路1000包括与电源和LED链312相连的电力转换器310，用于接收来 自电源的电能并为LED链312提供调节后的电能。调光控制器1008通过监测端口 CLK上的 电压来监测位于电源和光源驱动电路1000之间的电源开关304的动作。调光控制器1008 通过端口 CLK接收调光请求信号和调光终止信号。该调光请求信号指示电源开关304的第 一组动作，该调光终止信号指示电源开关304的第二组动作。如果接收到调光请求信号，调 光控制器1008连续调整电力转换器310输出的调节后的电能。如果接收到调光终止信号， 调光控制器1008停止调整电力转换器310输出的调节后的电能。换言之，如果监测到电源 开关304的第一组动作，调光控制器1008开始连续调整电力转换器310输出的调节后的电 能，直到监测到电源开关304的第二组动作。在一个实施例中，调光控制器1008通过控制 与LED链312串联的控制开关Q16来调整电力转换器310输出的调节后的电能。图11所示为图10中调光控制器1008的结构示意图，图11将结合图10进行描述。 图11中与图4、图5及图10编号相同的部件具有类似的功能在图11的例子中，调光控制器1008的结构与图5中调光控制器308的结构类似。 不同之处在于调光器1102和触发监测单元1106。在图11中，触发监测单元1106通过端口 CLK接收调光请求信号和调光终止信号，并产生信号EN来启动或关闭时钟产生器1104。触 发监测单元1106还控制与LED链312相连的开关Q27的导通状态。模拟调光模式下，调光器1102产生参考信号REF来调整LED链312的电能。脉冲 调光模式下，调光器1102产生控制信号538来调整脉冲宽度调制信号PWM1的占空比，从而 调整LED链312的电能。在图11的例子中，调光器1102包括与触发监测单元1106相连的 用于产生时钟信号的时钟产生器1104，由时钟信号驱动的计数器1126，以及与计数器1126 相连的数模转换器528。调光器1102还进一步包括与数模转换器528相连的脉冲宽度调制 信号产生器530。当电源开关304接通或断开，触发监测单元1106能够在端口 CLK分别监测到电压 上升沿或者下降沿。比如，当电源开关304断开，电容C10放电为调光控制器1108供电。电 阻R6两端的电压下降到0，从而触发监测单元1106可以在端口 CLK上监测到一个电压下降 沿。类似的，当电源开关304接通，电阻R6两端的电压上升至一个预设的电压，从而触发监 测单元1106可以在端口 CLK上监测到一个电压上升沿。如前所述，通过监测端口 CLK上的 电压，106可以监测到电源开关304的动作，如接通动作或断开动作。
0077]在一个实施例中，当电源开关304的第一组动作被监测到时，也就是触发监测单 元1106通过端口 CLK接收到调光请求信号。当电源开关304的第二组动作被监测到时，也 就是触发监测单元1106通过端口 CLK接收到调光终止信号。在一个实施例中，电源开关304的第一组动作包括第一个断开动作和其后的第一个接通动作。在一个实施例中，电源开 关304的第二组动作包括第二个断开动作和其后的第二个接通动作。如果触发监测单元1106接收到调光请求信号，调光控制器1108开始连续调整电 力转换器310输出的调节后的电能。在模拟调光模式下，调光控制器1108通过调整参考信 号REF的电压来调整电力转换器310输出的调节后的电能。在脉冲调光模式下，调光控制 器1108通过调整脉冲宽度调制信号PWM1的占空比来调整电力转换器310输出的调节后的 电能。如果触发监测单元1106接收到调光终止信号，调光控制器1108停止调整电力转 换器310输出的调节后的电能。图12所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的运作方式示意图，该光源 驱动电路包含有图11中所示的调光控制器1008。图12将结合图10以及图11进行描述。假设初始时刻电源开关304断开。当电源开关304被使用者接通，电力转换器310 为LED链312供电，LED链312具有一个初始亮度。在模拟调光模式下，该初始亮度由参考 信号REF的初始电压决定。在脉冲调光模式下，该初始亮度由脉冲宽度调制信号PWM1的初 始占空比(比如100%的占空比)决定。参考信号REF和脉冲宽度调制信号PWM1由数模转 换器528根据计数器1126的计数值产生。因此，REF的初始电压和PWM1的初始占空比由 计数器1126的初始计数值(比如0)决定。为了调整LED链312的亮度，使用者可以对电源开关304施以第一组动作。在第 一组动作的作用下产生调光请求信号。在一个实施例中，第一组动作包括第一个断开动作 和其后的第一个接通动作。其产生的结果是，触发监测单元1106在端口 CLK监测到电压下 降沿1204和其后的电压上升沿1206。响应于调光请求信号，触发监测单元1106产生具有 高电平的EN信号，从而启动时钟产生器1104以产生时钟信号。由时钟信号驱动的计数器 1126响应于时钟信号的每个时钟脉冲改变其计数值。在图12的例子中，计数值在时钟信号 的作用下递增。在一个实施例中，当计数器1126达到其预设的最大计数值后，计数值被重 置为0。在另一个实施例中，计数值递增直到计数器1126达到预设最大计数值，然后计数值 递减直到计数器1126达到预设最小计数值。在模拟调光模式下，数模转换器528从计数器1126中读取计数值，并响应于计数 值的递增调低参考信号REF的电压。在脉冲调光模式下，数模转换器528从计数器1126中 读取计数值，并随着计数值的递增逐渐调低脉冲宽度调制信号PWM1的占空比(比如每次调 低10%)。因为电力转换器310输出的调节后的电能由参考信号REF的电压决定(模拟调 光模式下)或是由脉冲宽度调制信号PWM1的占空比决定(脉冲调光模式下)，所以LED链 312的亮度可以得到相应的调整。一旦LED链312达到期望的亮度，使用者通过对电源开关304施以第二组动作来 终止亮度调整。在第二组动作的作用下产生调光终止信号。在一个实施例中，第二组动作 包括第二个断开动作和其后的第二个接通动作。其产生的结果是，触发监测单元1106在端 口 CLK监测到电压下降沿1208和其后的电压上升沿1210。在调光终止信号的作用下，触发 监测单元1106产生具有低电平的EN信号，从而关闭时钟产生器1104。由时钟信号驱动的 计数器1126保持其计数值不变。在模拟调光模式下，参考信号REF的电压将保持不变。在 脉冲调光模式下，脉冲宽度调制信号PWM1的占空比将保持不变。因此，LED链312将保持该期望的亮度不变。图13所示为根据本发明一个实施例的对光源进行电能控制的方法流程图1300。 图13将结合图10以及图11进行描述。在步骤1302中，用电力转换器(如电力转换器310)输出的调节后的电能对光源 (比如LED链312)进行供电。在步骤1304中，接收调光请求信号(比如由调光控制器1108接收)。该调光请求 信号指示连接于所述电源和所述电力转换器之间的电源开关(如电源开关304)的第一组 动作。在一个实施例中，电源开关的第一组动作包括第一个断开动作和其后的第一个接通 动作。在步骤1306中，连续调整电力转换器输出的调节后的电能(比如利用调光控制器 1108进行调整)。在一个实施例中，启动时钟产生器1104来驱动计数器1126。根据计数器 1126的计数值产生调光信号(如控制信号538或参考信号REF)。在模拟调光模式下，通过 比较参考信号REF和指示流经光源的电流监测信号来调整所述电力转换器输出的调节后 的电能。REF的电压由计数值决定。在脉冲调光模式下，通过控制信号538调整脉冲宽度调 制信号PWM1的占空比来所述电力转换器输出的调节后的电能。PWM1的占空比由计数值决 定。在步骤1308中，接收调光终止信号(比如由调光控制器1108接收)。该调光终止 信号指示连接于所述电源和所述电力转换器之间的电源开关(如电源开关304)的第二组 动作。在一个实施例中，电源开关的第二组动作包括第二个断开动作和其后的第二个接通 动作。在步骤1310中，如果接收到调光终止信号，则停止调整所述电力转换器输出的调 节后的电能。在一个实施例中，关闭时钟产生器1104以使得计数器1126保持其计数值不 变。其产生的结果是，在模拟调光模式下，参考信号REF的电压保持不变；在脉冲调光模式 下，脉冲宽度调制信号PWM1的占空比保持不变。因此，光源能够保持期望的亮度。如前所述，本发明披露了一种光源驱动电路。如果接收到调光请求信号，该光源驱 动电路将自动且连续地调整光源的电能。如果接收到调光终止信号，该光源驱动电路将停 止调整光源的电能。使用者可以通过对电源开关(如固定在墙上的电源开关)施以第一组 动作来开始亮度调整过程。在亮度调整过程中，光源的亮度逐步递增或递减。如果获得了 期望的亮度，使用者通过对电源开关施以第二组动作来终止亮度调整过程。使用者不必使 用额外的器件(如外置的调光器或是专门设计的具有调光按钮的开关)来进行亮度调节， 从而节省成本。在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此 图示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范 围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖 所有此类等同物。
权利要求
一种对光源进行电能控制的驱动电路，包括与电源和所述光源相连的电力转换器，用于接收来自所述电源的电能并为所述光源提供调节后的电能，所述电力转换器包含一个与所述光源串联的控制开关；与所述电力转换器相连的调光控制器，用于监测连接于所述电源和所述驱动电路之间的电源开关，接收指示所述电源开关的第一组动作的调光请求信号和指示所述电源开关的第二组动作的调光终止信号，并在接收到所述调光请求信号时，通过控制所述控制开关来连续调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能，并在接收到所述调光终止信号时停止调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述光源是发光二极管链。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电源开关的第一组动作包括第 一个断开动作和其后的第一个接通动作，所述电源开关的第二组动作包括第二个断开动作 和其后的第二个接通动作。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器包括 触发监测单元，用于接收所述调光请求信号和所述调光终止信号；与所述触发监测单元相连的调光器，用于产生调光信号以调整所述电力转换器的目标 电能值。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述调光器包括 时钟产生器，用于产生时钟信号；与所述时钟产生器相连的计数器，由所述时钟信号所驱动； 与所述计数器相连的数模转换器，用于根据所述计数器的计数值产生所述调光信号， 其中，当接收到所述调光请求信号时，所述触发监测单元启动所述时钟产生器以驱动 所述计数器，当接收到所述调光终止信号时，所述触发监测单元关闭所述时钟产生器以停 止驱动所述计数器。
6.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器工作于脉冲调光模 式，在该脉冲调光模式下，根据所述调光信号产生一个脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调 制信号的占空比由所述调光信号决定，所述脉冲宽度调制信号控制所述控制开关。
7.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器工作于模拟调光模 式，在该模拟调光模式下，一个比较器比较所述调光信号和一个指示流经所述光源的电流 的电流监测信号，并产生控制信号以控制所述控制开关。
8.一种系统，包括与电源和光源相连的电力转换器，用于接收来自所述电源的电能并为所述光源提供调 节后的电能；与所述电力转换器相连的调光控制器，用于监测与所述电源相连的电源开关，并在监 测到所述电源开关的第一组动作时开始连续调整所述电力转换器输出的所述调节后的电 能直到监测到所述电源开关的第二组动作，所述调光控制器包括时钟产生器，用于在监测到所述电源开关的所述第一组动作时开始产生时钟信号； 由所述时钟信号驱动的计数器，用于产生计数值以调整所述电力转换器输出的所述调 节后的电能。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电力转换器包括与所述光源串联的控制开关；其中，所述调光控制器与所述控制开关相连，并通过控制所述控制开关来调整所述电 力转换器输出的调节后的电能。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括交流/直流变换器，用于把所述电源提供的交流电能转变成直流电能，所述电源开关 位于所述电源与所述交流/直流变换器之间。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述光源是发光二极管链。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电源开关的第一组动作包括第一个 断开动作和其后的第一个接通动作，所述电源开关的第二组动作包括第二个断开动作和其 后的第二个接通动作。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电力转换器是直流/直流变换器。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电力转换器包括与所述光源串联的 电感。
15.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述驱动电路还包括与所述调光控制器相连的储能单元，用于在所述电源开关断开时为所述调光控制器供H1^ ο
16.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述调光控制器包括 触发监测单元，用于监测所述电源开关的第一组动作和第二组动作；与所述触发监测单元相连的调光器，用于根据所述计数值产生调光信号，以调整所述 电力转换器的目标电能值。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述调光器包括与所述计数器相连的数模转换器，用于根据所述计数器的所述计数值产生所述调光信号。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述调光控制器工作于脉冲调光模式， 在该脉冲调光模式下，根据所述调光信号产生一个脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制 信号的占空比由所述调光信号决定，所述脉冲宽度调制信号控制与所述光源串联的一个控 制开关。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述调光控制器工作于模拟调光模式， 在该模拟调光模式下，一个比较器比较所述调光信号和一个指示流经所述光源的电流的电 流监测信号，并产生控制信号以控制与所述光源串联的一个控制开关。
20.一种对光源进行电能控制的方法，其特征在于，包括下列步骤 利用电力转换器输出的调节后的电能为光源供电；接收调光请求信号，该调光请求信号指示连接于电源和所述电力转换器之间的电源开 关的第一组动作；根据所述调光请求信号连续调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能； 接收调光终止信号，该调光终止信号指示所述电源开关的第二组动作； 停止调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能。
21.根据权利要求20所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，还包括 通过控制与所述光源串联的控制开关来调整所述电力转换器输出的所述调节后的电能。
22.根据权利要求20所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述电源开关 的第一组动作包括第一个断开动作和其后的第一个接通动作，所述电源开关的第二组动作 包括第二个断开动作和其后的第二个接通动作。
23.根据权利要求20所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，还包括 接收到所述调光请求信号时产生时钟信号；用所述时钟信号驱动计数器； 根据所述计数器的计数值产生调光信号；根据所述调光信号控制与所述光源串联的控制开关以调整所述调节后的电能； 接收到所述调光终止信号时停止产生所述时钟信号。
24.根据权利要求23所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，还包括 产生脉冲宽度调制信号；根据所述调光信号调整所述脉冲宽度调制信号的占空比； 根据所述脉冲宽度调制信号控制所述控制开关。
25.根据权利要求23所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，还包括 产生电流监测信号，所述电流监测信号指示流经所述光源的电流；比较所述调光信号和所述电流监测信号以产生控制信号； 根据所述控制信号控制所述控制开关。
全文摘要
本发明公开了一种对光源进行电能控制的驱动电路和方法及系统。该驱动电路包括一个与电源和光源分别相连的电力转换器和一个与所述电力转换器相连的调光控制器。电力转换器接收来自电源的电能并为光源提供调节后的电能。电力转换器包括一个与所述光源串联的控制开关。调光控制器监测位于电源和驱动电路之间的电源开关，并接收调光请求信号和调光终止信号。调光请求信号指示所述电源开关的第一组动作。调光终止信号指示所述电源开关的第二组动作。如果接收到调光请求信号，调光控制器通过控制所述控制开关来连续调整电力转换器输出的调节后的电能。如果接收到调光终止信号，调光控制器停止调整电力转换器输出的调节后的电能。
文档编号H05B37/02GK101854759SQ20091020777
公开日2010年10月6日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年3月31日
发明者林永霖, 郭清泉 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司