灯控装置的制作方法

本发明涉及一种灯控装置，更具体地，涉及一种能够降低功率损耗和emi(电磁干扰)的灯控装置。

背景技术：

近年来，随着高亮度led(发光二极管)的快速发展，已经开发了内部安装有led的灯。采用led作为光源的灯可以以各种方式进行设计，并且其中所使用的led的数目具有增加的趋势。

随着led通道数量的增加，与led通道连接的通道电阻器的数量也在不断增加。通道电阻器可在通道电流流经该通道电阻器时产生热量，并且由通道电阻器产生的热量可能增加功率损耗。

当去除通道电阻器以降低功率损耗时，可能会将噪声引入灯控装置中。当通道电阻器的值减小时，由于通道电阻器而降低的通道电阻器电压可能下降，使得难以驱动目标通道电流，并且通道电阻器值的减小可影响输出电压的调节。

因此，为了在灯中采用多个led通道，迫切需要一种技术，在减少因通道电阻器产生的热量而导致的功率损耗的同时，能够将通道电流保持为目标电流。

此外，灯控装置通过对各个led通道的重复开关操作来驱动多个led通道。然而，由于用于驱动led通道的重复开关操作伴随着快速的电压变化，重复的开关操作可能成为引起emi(电磁干扰)的主要因素。因此，迫切需要能够减少由对各led通道的重复开关操作引起的emi的技术。

技术实现要素：

各实施方式涉及一种能够减少因led通道产生热量而导致的功率损耗的灯控装置。

此外，各实施方式涉及一种能够在减小通道电阻器的大小的同时将通道电流保持为目标电流的灯控装置。

此外，各实施方式涉及一种能够通过调节led通道的通道参考电压的斜率来调节通道电流的斜率的灯控装置。

此外，各实施方式涉及一种能够通过调节通道电流的斜坡来减少emi的灯控装置。

此外，各实施方式涉及一种能够根据led通道的pwm(脉宽调制)调光占空比来改变通道电流的斜率的灯控装置。

在一实施方式中，灯控装置可包括具有led通道的灯、对应于led通道的通道电阻器以及控制器，其中控制器配置为使施加至通道电阻器的通道电阻器电压升压，并且利用经升压的通道电阻器电压来将led通道的通道电流保持为目标电流。

在一实施方式中，灯控装置可包括具有led通道的灯、通道驱动电路和升压电路，其中，通道驱动电路配置为比较通道参考电压和比较电压，并且响应于比较结果而控制led通道的通道电流；以及升压电路包括多个泵升电容器，并且配置为使施加至与led通道对应的通道电阻器的通道电阻器电压升压，并且将经升压的通道电阻器电压提供至通道驱动电路。

在一实施方式中，灯控装置可包括：具有led通道的灯；通道驱动器，该通道驱动器配置为比较通道参考电压和升压的通道电阻器电压，并输出对应于比较结果的驱动信号；对应于led通道的通道电阻器；多个泵升电容器；多个第一开关，多个第一开关配置为执行切换以将多个泵升电容器并联在通道电阻器与接地之间；以及第二开关，配置为执行切换以将多个泵升电容器串联连接在通道电阻器与通道驱动器之间。上述多个泵升电容器在通过第一开关并联连接时充电有通道电阻器的通道电阻器电压，并且在通过第二开关串联连接时将升压的通道电阻器电压提供至通道驱动器。

在一实施方式中，灯控装置可包括：具有led通道的灯；通道电流控制单元，该通道电流控制单元配置为产生通道参考电压，该通道参考电压在led通道被激活/失效的时间点以一斜率上升/下降；以及通道驱动电路，该通道驱动电路配置为响应于通道参考电压来控制led通道的通道电流。

在一实施方式中，灯控装置可包括：斜坡电压发生器，该斜坡电压发生器配置为产生斜坡电压，该斜坡电压在led通道被激活的时间点处具有上升斜率或者在led通道失效的时间点处具有下降斜率；选择控制器，该选择控制器配置为提供选择信号，该选择信号的逻辑状态根据斜坡电压和参考电压之间的比较结果而确定；选择器，该选择器配置为响应于选择信号的逻辑状态来选择斜坡电压和参考电压中的任一个作为通道参考电压；以及通道驱动电路，该通道驱动电路配置为驱动led通道，以使通道电流响应于通道参考电压以一斜率上升或下降。

在一实施方式中，灯控装置可包括：具有led通道的灯；斜坡电压发生器，该斜坡电压发生器包括斜坡电容器，并且配置为在led通道被激活的时间点对斜坡电容器充电，在led通道失效的时间点使斜坡电容器放电，并且产生响应于斜坡电容器的充电/放电而具有上升/下降斜率的斜坡电压；选择控制器，该选择控制器配置为比较斜坡电压和参考电压并提供选择信号，该选择信号的逻辑状态根据比较结果而确定；选择器，该选择器配置为响应于选择信号的逻辑状态来选择斜坡电压和参考电压中的任一个作为通道参考电压；通道驱动器，该通道驱动器配置为比较通道参考电压和通道电阻器电压，并提供对应于比较结果的驱动信号；以及通道开关，该通道开关配置为响应于驱动信号执行切换，以使通道电流在led通道被激活/失效的时间点以一斜率上升/下降。

根据本发明的实施方式，灯控装置可减小led通道中的通道电阻器的值，从而减少因通道电阻器产生热量而导致的功率损耗。

由于灯控装置使因通道电阻器的值而降低的通道电阻器电压升压并驱动led通道，因此即使将通道电阻器设计成具有低值，灯控装置仍能够将通道电流保持为目标电流。

灯控装置能够在led通道被激活/失效的时间点减小通道电流的斜率，从而减少通道开关的开关操作可能引起的emi。

由于通道电流的斜率根据led通道的pwm(脉宽调制)调光占空而改变，因此即使在明显地小或大的占空比的情况下也能够确保通道电流的平坦区间，这使得能够精确地执行电流控制。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施方式的灯控装置的示意图。

图2是示出用于泵升图1的通道电阻器电压的一实施方式的示意图。

图3是示出用于驱动图1的led通道的一实施方式的示意图。

图4是用于描述图3的操作过程的时序图。

图5是用于描述图3的斜坡电容器的电路图。

图6是描述用于产生图5的开关控制信号的一实施方式的电路图。

图7是用于描述通道电流的斜坡根据led通道的占空比变化的示意图。

图8是用于描述图6的操作的真值表。

图9是用于描述通道电流的斜坡通过图6的操作而变化的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。本说明书和权利要求书中所使用的术语不限于典型的字典含义，而必须解释为与本发明的技术理念一致的含义和构思。

在本说明书中描述的实施方式和附图中所示出的配置是本发明的优选实施方式，并不代表本发明的全部技术理念。因此，可以在提交本申请的时间点提供能够替代这些实施方式和配置的各种等同物和修改。

本发明的各实施方式公开了一种能够减少在控制灯的发光时可能产生的功率损耗和emi(电磁干扰)的灯控装置。为了便于描述，将举例说明应用于车灯的灯控装置。

图1是示出根据本发明一实施方式的灯控装置的示意图。

参照图1，灯控装置包括灯rcl、转换器10和控制器20。

灯rcl包括具有多个led通道的led模块50。led模块50中的多个led通道可彼此并联布置。图1示出了控制器20驱动led模块50的第一通道ch1至第八通道ch8中所包含的led的情形。

车辆控制器30响应于方向信号、急刹车信号、刹车信号和尾部信号中的一个或多个而将电池电压vb提供至转换器10，并且响应于急刹车信号或刹车信号将调光信号dim传输至控制器20。

转换器10利用由车辆控制器30提供的电池电压vb来产生输出电压vout和内部电压vin，并且将输出电压vout提供至led模块50，将内部电压提供至控制器20。例如，可使用降压转换器作为转换器10。

控制器20可利用半导体芯片来实现。当从转换器10接收到内部电压vin时，控制器20响应于调光信号dim的逻辑状态，通过预设值来打开/关闭led模块50的第一通道ch1至第八通道ch8。

控制器20具有分别连接至第一通道ch1至第八通道ch8的反馈电压端子fb1至fb8，以及分别连接至通道电阻器r1至r8的通道电阻器端子rch1至rch8。控制器20可在内部包括开关单元，并且该开关单元可配置为形成或阻断反馈电压端子fb1至fb8与相应通道电阻器端子rch1至rch8之间的电流路径。

参照图2，将详细描述与开关单元相关的配置。图2示出了控制器20与一个led通道ch和一个通道电阻器r对应的配置。开关单元包括通道开关fet，并且通道开关fet响应于通道驱动器gd的驱动信号vgd而在反馈电压端子fb与通道电阻器端子rch之间形成电流路径。

控制器20可包括通道驱动电路202，并且通道驱动电路202可包括通道开关fet和通道驱动器gd。

通道驱动器gd可包括比较器，将施加至其正端子(+)的通道参考电压ch_vref与施加至其负端子(-)的升压的通道电阻器电压vpump进行比较，并将与比较结果相对应的驱动信号vgd提供至通道开关fet的栅极。对于各个led通道可设置不同的通道参考电压ch_vref，升压的通道电阻器电压vpump可通过使通道电阻器电压vrch升压来获得，并且通道电阻器电压vrch的升压可通过泵升(pumping)来进行。

每个led通道可安装有通道电阻器r。为了将led通道ch的通道电流ield保持为目标电流而需要这种通道电阻器r。然而，当通道电流iled流经通道电阻器r时，可能会产生热量，并由此导致功率损耗。

本发明的各实施方式提供了一种灯控装置，其通过降低通道电阻器r的电阻值，能够在将led通道的通道电流iled保持为目标电流的同时减少因热量导致的功率损耗。

为了在降低通道电阻器r的电阻值的同时将led通道的通道电流iled保持为目标电流，需要补偿通道电阻器端子rch的降低的通道电阻器电压vrch。

为此，灯控装置可降低通道电阻器r的电阻值，通过泵升使降低的通道电阻器电压vrch升压，并将经升压的通道电阻器电压vrch提供至通道驱动器gd，从而将led通道ch的通道电流iled保持为目标电流。

如图2所示，可通过升压电路201来执行通道电阻器电压vrch的升压。升压电路201通过泵升来使通道电阻器端子rch的通道电阻器电压vrch升压，并将经升压的通道电阻器电压vpump提供至通道驱动器gd。

参照图2，升压电路201包括多个泵升电容器(pumpingcapacitor)cp1至cp3、多个第一开关swp1至swp6，以及多个第二开关swp7至swp10。

泵升电容器cp1至cp3可通过第一开关swp1至swp6的开关操作而选择性地并联连接至通道电阻器r，并且通过第二开关swp7至swp10的开关操作而选择性地串联连接至通道电阻器r。当泵升电容器cp1至cp3通过接通第一开关swp1至swp6而并联连接时，泵升电容器cp1至cp3以通道电流iled进行充电。此时，第二开关sw7至sw10保持断开状态。此外，当泵升电容器cp1至cp3通过接通第二开关swp7至swp10而串联连接时，泵升电容器cp1至cp3将经升压的通道电阻器电压vpump提供至通道驱动器gd。此时，第一开关sw1至sw6保持断开状态。当泵升电容器cp1至cp3的充电容量等于通道电阻器电压时，升压的通道电阻器电压vpump可提供为升压至升压之前的通道电阻器电压vrch的四倍的电压。

对于上述操作，泵升电容器cp1至cp3的一个端子通过相应的开关swp1至swp3共同连接到通道电阻器r，并且它们的另一端子通过开关swp4至swp6连接到接地。开关sw7配置在通道电阻器r与泵升电容器cp1的另一端子之间，开关sw8配置在泵升电容器cp2的另一端子与泵升电容器cp1的上述一个端子之间，开关sw9配置在泵升电容器cp3的另一端子与泵升电容器cp2的上述一个端子之间，并且开关sw10配置在泵升电容器cp3的上述一个端子与通道驱动器gd的负端子(-)之间。第一开关和第二开关swp1至swp10可配置成以高于通道开关fet的频率进行切换。

如此，升压电路201通过将多个泵升电容器cp1至cp3与通道电阻器r彼此并联连接来对多个泵升电容器cp1至cp3进行充电。此外，升压电路201通过将多个泵升电容器cp1至cp3与通道电阻器r彼此串联连接来对多个泵升电容器cp1至cp3进行充电，并且将通道电阻器电压vrch和经充电的泵升电容器cp1至cp3的电压之和提供为升压的通道电压vpump。

升压电路201还包括与第二开关swp10并联连接的稳定电容器cp4。稳定电容器cp4可将升压的通道电阻器电压vpump稳定地提供至通道驱动器gd。

由于根据本发明实施方式的灯控装置可降低每个led通道的通道电阻器r的电阻值，因此灯控装置能够降低由通道电阻器r产生热量而导致的功率损耗。

此外，由于根据本发明实施方式的灯控装置在降低通道电阻器的电阻值的同时将降低的通道电阻器电压vrch泵升至目标电压，因此灯控装置能够将led通道的通道电流保持为目标电流。

根据本发明实施方式的灯控装置需要控制通道电流的斜率。为此，用于控制通道参考电压的实施方式可如图3所示。图3是示出用于驱动图1的led通道的一实施方式的示意图。

参照图3，本实施方式包括通道驱动电路202和通道电流控制单元60。通道驱动电路202可包括通道开关fet和通道驱动器gd。

通道开关fet根据驱动信号vgd形成或阻断反馈电压端子fb与通道电阻器端子rch之间的电流通路。当形成电流路径时，led通道ch利用通道电流iled来发光。为了便于描述，图2仅示出了一个led通道ch和一个通道开关fet，但是可对每个led通道ch安装通道开关fet。

通道驱动器gd比较通道参考电压ch_vref和通道电阻器电压vrch，产生与比较结果相对应的驱动信号vgd，并将驱动信号vgd提供至通道开关fet。通道电阻器电压vrch可包括施加至通道电阻器r的电压。

通道参考电压ch_vref和通道电阻器电压vrch可用于对led通道ch进行调光控制。因此，通道电流iled的大小可根据通道参考电压ch_veef来决定。

根据本实施方式的灯控装置可执行控制以使通道参考电压ch_vref在led通道被激活或失效的时间点处以一斜率上升或下降，并且通过控制通道参考电压ch_vref的斜率来调节通道电流iled的斜率。灯控装置可调节通道电流iled的斜率，从而减少可能因通道开关fet的重复开关操作而引起的emi。对于此操作，灯控装置可包括通道电流控制单元60，该通道电流控制单元60安装于每个通道ch并且配置为产生通道参考电压ch_vref，该通道参考电压ch_vref在通道使能信号ch_en上升时以一斜率上升，并且在通道使能信号ch_en下降时以一斜率下降。

用于产生通道参考电压ch_vref的通道电流控制单元60可具有如下配置。

参照图3，通道电流控制单元60包括斜坡电压发生器62、选择器66和选择控制器64。

斜坡电压发生器62在通道使能信号ch_en上升时使斜坡电压ch_ramp上升，或者在通道使能信号ch_en下降时使斜坡电压ch_ramp下降，并且将斜坡电压ch_ramp提供至选择器66。此时，斜坡电压ch_ramp在上升或下降时具有斜率。斜坡电压发生器62包括斜坡电容器cramp、充电电流单元ich和放电电流单元idis。

斜坡电容器cram可包括一个电容器或多个电容器cr1至cr3(参见图5)，上述多个电容器的数量响应于led通道的激活时间(占空比)设置。稍后将参照图5描述斜坡电容器crmp的具体配置。

充电电流单元ich可响应于第一斜坡控制信号ch_up对斜坡电容器cramp充电，并且斜坡电压ch_ramp具有与斜坡电容器cramp的充电状态对应的斜率。参照图4，第一斜坡控制信号ch_up可定义为与通道使能信号ch_en的上升沿同步激活的信号。

放电电流单元idis可响应于第二斜坡控制信号ch_dw而使斜坡电容器cramp放电，并且斜坡电压ch_ramp具有与斜坡电容器cramp的放电状态对应的斜率。参照图4，第二斜坡控制信号ch_dw可定义为在通道使能信号ch_en失效时被激活的信号。

斜坡电压发生器62可通过改变充电电流单元ich和放电电流单元idis的电流大小来调节斜坡电压ch_ramp的斜率，或者通过改变斜坡电容器的大小来调节斜坡电压ch_ramp的斜率。

选择器66响应于选择信号chold选择斜坡电压ch_ramp和参考电压vref中的任一个作为通道参考电压ch_vref，并将所选择的电压提供至通道驱动器gd。斜坡电压ch_ramp可具有响应于斜坡电容器cramp的充电或放电状态而上升或下降的斜率，并且用于对led通道ch进行调光控制的参考电压vref可针对每个led通道ch不同地设置。根据斜坡电压ch_ramp与参考电压vref之间的大小比较结果，选择信号chold的逻辑状态设置为高电平或低电平。

选择控制器64比较斜坡电压ch_ramp和参考电压vref，产生根据比较结果来设置逻辑状态的选择信号chold，并将该选择信号chold提供至选择器66。例如，选择控制器64可包括控制器。在图3中，选择控制器64在斜坡电压ch_ramp低于参考电压vref时输出低电平的选择信号chold，并且在斜坡电压ch_ramp高于参考电压vref时输出高电平的选择信号chold。然而，本实施方式不限于此。此外，本实施方式可基于如下假设，即选择控制器64中采用偏移电压被抵消的的理想比较器。

下面将描述具有上述配置的通道电流控制单元60的操作。

参照图4，当与led通道ch对应的通道使能信号ch_en被激活时，第一斜坡控制信号ch_up与通道使能信号ch_en的上升沿同步被激活。

当第一斜坡控制信号ch_up被激活时，斜坡电容器cramp以充电电流单元ich充电，并且随着斜坡电容器cramp被充电，斜坡电压ch_ramp开始以一斜率上升。

选择控制器64比较参考电压vref和开始以一斜率上升的斜坡电压ch_ramp的大小，并且当斜坡电压ch_ramp低于参考电压vref时，将低电平的选择信号chold提供至选择器66。

选择器66响应于该低电平的选择信号chold而选择斜坡电压ch_ramp，并将所选择的电压作为通道参考电压ch_vref提供至通道驱动器gd。此时，通道参考电压ch_vref以一斜率上升。

通道驱动器gd比较通道参考电压ch_vref和通道电阻器电压vrch，并将与比较结果对应的驱动信号vgd提供至通道开关fet。通道开关fet响应于与以上升斜率上升的通道参考电压ch_vref对应的驱动信号vgd，而逐渐增加通道电流iled的量。也就是说，根据以一斜率上升的通道参考电压ch_vref，通道电流iled以一斜率逐渐上升。

当通过斜坡电容器cramp的充电使斜坡电压ch_ramp上升至参考电压vref时，选择控制器64将高电平的选择信号chold提供至选择器66。

选择器66响应于该高电平的选择信号chold选择参考电压vref，并将所选择的参考电压vref作为通道参考电压ch_vref提供至通道驱动器gd。然后，通道电流iled基于具有与参考电压vref的电平对应的平坦区间的通道参考电压ch_vref而具有平坦区间。当通道使能信号ch_en被激活时，通道电流iled保持平坦。

随后，当通道使能信号ch_en失效时，第二斜坡控制信号ch_dw与通道使能信号ch_en的下降沿同步被激活。

当第二斜坡控制信号ch_dw被激活时，斜坡电容器cramp通过放电电流单元idis放电，并且斜坡电压ch_ramp随着斜坡电容器cramp被放电而开始以一斜率下降。

选择控制器64比较参考电压vref和开始以一斜率下降的斜坡电压ch_ramp的大小，并且当斜坡电压ch_ramp下降至低于参考电压vref时，将低电平的选择信号chold提供至选择器66。

选择器66响应于该低电平的选择信号chold选择斜坡电压ch_ramp作为通道参考电压ch_vref，并将所选择的电压提供至通道驱动器gd。此时，通道参考电压ch_vref的斜率由下降的斜坡电压ch_ramp决定。

通道驱动器gd比较通道参考电压ch_vref和通道电阻器电压vrch，并将与比较结果对应的驱动信号vgd提供至通道开关fet。通道开关fet响应于具有下降斜率的通道参考电压ch_vref对应的驱动信号vgd，而逐渐降低通道电流iled的量。也就是说，通道电流iled以与通道参考电压ch_vref的下降斜率对应的斜率逐渐下降。

如此，根据本实施方式的灯控装置能够控制对应于led通道ch的通道开关fet，使得通道电流iled在通道开关fet接通或断开的时间点以一斜率上升或下降。因此，灯控装置能够减少可能因通道开关fet的重复开关操作引起的emi。

灯rcl的led通道ch可具有不同的占空比。图1的控制器20可通过监测led通道ch的反馈电压端子fb的电压来识别断开的led通道。例如，当确定在特定led通道中发生短路时，控制器20可将对应led通道的占空比设置为相当小的值，以最大限度地减小led通道的影响。

当led通道的占空比设置为相当小或相当大的值时，可能无法确保用于调节通道电流的斜率的平坦区间。在这种情况下，可能无法准确地执行对led通道的通道电流控制。

因此，根据本实施方式的灯控装置能够通过根据led通道的pwm(脉宽调制)调光占空比改变通道电流iled的斜率来确保通道电流iled的平坦区间。为此，斜坡电容器cramp可根据led通道的占空比而改变。

图5是用于描述图3的斜坡电容器cramp的电路图。

参照图5，斜坡电容器cramp包括多个电容器cr1至cr3。斜坡电容器cramp中所包含的电容器的数量可根据第一开关控制信号en_slch和第二开关控制信号esl_full来设置。第一开关控制信号en_slch和第二开关控制信号sl_full可用于改变斜坡电压ch_ramp的斜率。

如图6中所示，第二开关控制信号sl_full由开关信号发生器68产生。开关信号发生器68响应于占空信号lhdt和第三开关控制信号slch_half，将第二开关控制信号sl_full提供至电容器cr3。占空信号lhdt可在led通道的占空比显著增加或减小时被激活。例如，占空信号lhdt可在led通道的占空比设置为等于或小于参考范围或者设置为大于参考范围时被激活。

图7是用于描述根据led通道的占空比而改变的斜率的示意图，

图8是用于描述图6的操作的真值表，以及图9是用于描述通过图6的操作而改变的通道电流的斜率的示意图。

参照图7至图9，当第一开关控制信号en_slch和第二开关控制信号sl_full均被激活时，通道电流iled通过随着电容器cr1至cr3的充电或放电而具有平滑的上升或下降斜率的斜坡电压ch_ramp来平滑地上升或下降。当第一开关控制信号en_slch和第二开关控制信号sl_full均失效时，通道电流iled通过随着电容器cr1的充电或放电而具有快速的上升或下降斜率的斜坡电压ch_ramp来快速地上升或下降。当第一开关控制信号en_slch被激活并且第二开关控制信号sl_full失效时，如图9所示，通道电流iled通过电容器cr1和cr2的充电或放电以半斜率上升或下降。半斜率可定义为根据电容器cr1至cr3的充电和放电设置的最大斜率和最小斜率之间的中间值。

根据本实施方式的灯控装置能够通过改变充电电流单元ich和放电电流单元idis的电流大小来调节斜坡电压ch_ramp的上升或下降斜率。例如，当led通道的占空比设置为相当小的值时，灯控装置可通过增加充电电流单元ich和放电电流单元idis的电流大小来提高斜坡电容器cram的充/放电速度，从而调节斜坡电压ch_ramp的斜率。

如此，灯控装置能够通过改变充电电流单元ich和放电电流单元idis的电流大小或斜坡电容器的大小来调节斜坡电压ch_ramp的斜率，从而确保通道电流iled的平坦区间。

如上所述，根据本发明实施方式的灯控装置能够通过在led通道被激活或失效的时间点调节通道参考电压ch_vref的斜率来使通道电流iled逐渐上升或下降。因此，灯控装置能够减少在通道开关fet进行切换时可能引起的emi。

此外，灯控装置能够通过根据led通道的pwm调光占空比改变通道电流iled的斜率来确保通道电流iled的平坦区间，从而精确地执行电流控制。