抽头式线性驱动器和驱动方法与流程

本发明涉及例如用于驱动led照明负载的抽头式线性驱动器电路。

背景技术：

led的抽头式线性驱动器(tld)是众所周知的。不同于开关模式驱动器，该抽头式线性驱动器不包含使驱动器的电磁干扰(emi)性能变差的高频开关元件。

在堆叠布置中，待被驱动的led以串联串的形式进行布置，其中串的段被相应旁路开关选择性地旁路。每个段通常包括一系列单独led。针对具有许多led的高功率系统，段例如被布置为一组并联支路，每个支路具有串联的多个led。开关操作的目的是将在干线时段期间的不同时间点的干线电压与所需的led正向电压相匹配。通过如此操作，tld维持可与开关模式驱动器相当的高效率。然而，与开关模式转换器相比，拓扑具有非常简单的电路、低成本和低轮廓。

在板上驱动器(dob)平台内对抽头式线性驱动器的使用越来越多地用于高功率照明系统(诸如路灯和入口层平面高功率系统)中。这些高功率系统需要大量led芯片，使得每个led段通常具有led的两个或更多个并联支路，可以将每个这种支路描述为该段的区段。

tld的许多拓扑是已知的。通常，在输入处提供整流器，以便向tld提供完全整流的输入。

基本堆叠拓扑使用单个电流源，并且在相应led或led组周围具有旁路开关。旁路开关的基于电压的控制涉及测量瞬时输入电压和控制开关以使得输入电压与led电压相匹配。旁路开关的基于电流的控制是基于以下原理：开关通常处于闭合状态，并且仅在电流超过某一预设水平时才断开。以这种方式，基于流过开关的电流而发生切换。

在具有许多led芯片的高功率系统中，如果led芯片出于任何原因而发生故障，那么会导致相同串联支路中的led变暗。这可以是由于热问题、静电、电流浪涌、散热器的翘曲、潮湿的环境条件等引起的。此外，并联支路中的led芯片可以被其然后必须传导的增加的电流损坏。转而，无法使用整个照明系统。

us2012/0038615a1公开了一种堆叠拓扑中的故障的led被旁路或与另一led组合，使得整个照明电路将为可工作的。然而，由于故障的led不再工作，因此照明电路的总流明输出将降低。这意味着照明电路的退化导致性能低下，并且现有技术没有恢复该性能。

因此，在针对一些led照明应用采用抽头式线性驱动器方面存在困难。

技术实现要素：

wo2015195187a1公开了可以使用老化退化算法来抵消led的流明衰减的老化效应。

本发明的概念是响应于检测到部件退化而适应tld驱动方案的定时或电流振幅。以这种方式，可以针对电路部件提供补偿，并且在部件退化(诸如led芯片故障或接触电阻变化)的情况下可以将照明电路的性能(诸如总体光输出、闪烁、总谐波失真(thd)和功率因数(pf))维持在期望水平。特别地，退化正在导致一个led段的接通电压的增加，并且与所述第一电流调制方案相比，所述第二电流调制方案具有更高的电压阈值，在更高的电压阈值处，所述led段被切换。否则，消隐持续时间将会出现并且使thd/闪烁变差。

本发明由权利要求书限定。

根据依据本发明的方面的示例，提供了一种led照明电路，该led照明电路包括：

输入，适于接收时变输入电压；

多个led段，串联连接并且连接至输入；

开关布置，适于在多个时间段内选择性地旁路至少一个led段，使得在每个时间段内，将多个led段中的剩余led段的正向电压与输入电压的瞬时振幅相匹配；以及

控制器，适于配置led照明电路的电流调制方案，其中所述电流调制方案适于确定以下两者：

开关布置(s1至s4)何时用于在每个时间段内旁路至少一个led段，以及

在每个时间段内流过led段中的每个led段的电流的振幅是多少；

其中控制器适于：

检测led照明电路中的部件的退化；

当没有检测到这种退化时，实施第一电流调制方案；以及

响应于检测到这种退化，实施第二电流调制方案，其中所述第二电流调制方案适于与第一电流调制方案不同，以便补偿与第一电流调制方案一起使用的由所述退化引起的整个照明电路的性能低下；其中所述退化正导致一个led段的接通电压的增加，并且与所述第一电流调制方案相比，所述第二电流调制方案具有更高的电压阈值，在更高的电压阈值处，所述led段被切换。

如果仍然使用原始电流调制方案，那么由退化引起的增加的接通电压可能导致led不导通的时段，从而导致电流不连续性。例如，连接的退化使一个led段在输入达到130v时接通，然而，原始电流调制方案在120v之后仍然运行该段(关断该led段的旁路开关)。由于该led段未导通，因此将不存在120v与130v之间的电流。就thd和闪烁而言，这是不佳的。第二电流调制方案中的校正将电压阈值从120v增加到130v，并且使得通过照明电路的电流连续性得以维持。注意，在120v至130v之间，先前led段仍然运行，因此电流是连续的。

其中所述退化包括电连接的退化或led芯片老化。电连接的退化可以包括led芯片与led段中的焊盘之间的连接的退化，从而导致led段的阻抗增加。然后，在一个led段的接通电压的所述增加的情况下，第二电流调制方案适于补偿作为第一电流调制方案中的性能低下的电流不连续性。

退化可以通过监测led段的正向电压来检测。备选地，可以通过检测电流不连续性或通过检测线性电流源电路两端的电压跌落来导出该退化。

该电路更改电流调制方案，这意味着与开关布置的操作定时组合地传送给led段的电流，以补偿部件的退化。取决于退化的性质，当仍然使用原始电流调制时，可以例如导致功率下降或电流尖峰。第一电流调制方案例如是在系统的正常操作期间使用的正常方案或默认方案，以便将不同led段的操作定时(并且因此在任何特定时间的总正向电压)与时变输入相匹配。可以将第二电流调制方案视为补偿方案，该补偿方案在发生电路的退化时使用，并且逆转或抑制退化对电路性能的影响，诸如整个照明电路的光输出、闪烁、thd或pf。

每个led段可以包括多个并联支路，每个并联支路包括串联的多个led。因此，电路可以具有许多led芯片(数十个或甚至数百个，例如在50个与500个led芯片之间)，并且实施例因此使得能够在高功率led照明系统内使用tld系统。

在第一示例中，退化包括在故障的led段中的一个或多个led的故障，并且所述第二电流调制方案针对流过其他led段的电流具有比所述第一电流调制方案更高的电流振幅，以补偿故障的led段的光输出的下降。

因此，故障的led芯片(造成开路)将阻止来自led的串联连接的光输出。总体光输出将因此减少(即使增加的电流将在其他并联支路中流动。仍然需要通过led的降额电流来限制增加的电流，因此总体光输出不会以这种方式被恢复到原始水平。为了补偿该减少的光输出，增加了其他led段的总电流电平(等效地，涉及其他led段的组合)，以使得其他段在被驱动时发射比在原始电流调制方案中时的情况更多的光，并且额外的光输出抵消了故障的led芯片的光损失。

在一种方法中，第二电流调制方案例如针对故障的led段具有比所述第一电流调制方案更短的导通持续时间且针对其他led段具有相同的导通持续时间。故障的led段的缩短的导通持续时间用于保护该段的非故障并联支路，该非故障并联支路将由于在故障的led支路中产生的开路而经历电流增加。

在另一方法中，与所述第一电流调制方案相比，第二电流调制方案针对故障的led段具有更短的导通持续时间且针对其他led段中的一个或多个其他led段具有更短的导通持续时间，且针对其余led段具有相同的导通持续时间。因此，除了故障的段之外，可以针对段更改导通持续时间。

为了检测何时存在故障的led，可以提供监测电路以检测led的区段已经发生故障(其中“区段”可以是例如led段的至少两个支路中的一个并联支路)，该监测电路包括：

二极管布置，与led的区段串联；

光耦合器，由在二极管布置两端的电压驱动；

输出电路，位于光耦合器的输出处以便生成表示通过led的区段的平均电流的输出。

输出电路例如包括低通滤波器。因此，生成了相对恒定的输出信号，该输出信号在周期性的led电流(由于tld的开关控制而为周期性的)停止且变为零(由于故障的led芯片)时发生变化。注意，存在其他已知实施方式来检测led的故障。

在第二示例中，该照明电路还可以包括与每个led段并联的缓冲电容器，且其中所述退化包括或还包括至少一个缓冲电容器的电容的减少，其中与所述第一电流调制方案相比，所述第二电流调制方案具有驱动相关联的led段的更短持续时间和/或更低电流且针对其余led段具有更长持续时间和/或更高电流。

然后，第二电流调制方案优选地适于在至少一个缓冲电容器的电容的所述减少的情况下补偿作为第一电流调制方案中的性能低下而造成的闪烁。

电容退化可以具有改变由现行tld控制机制引起的开关时间的效应。这些变化例如使led段更早地开启和/或关闭和/或更晚地关闭。这可以通过监测照明电路中的开关信号来检测。那么校正动作是将开关时间调整回期望持续时间。电容器退化的另一缺点是其无法像从前一样使led平滑，因此在该段中会产生增加的纹波或闪烁。解决方案是减少该段的电流或启动持续时间以产生更少的闪烁，同时增加其他段的电流或启动持续时间以维持相同的总体光输出。

可能期望增加的电流驱动水平来补偿更短的导通持续时间。针对具有故障的支路的段，这可以产生过高的、通过非故障支路的电流。该段的旁路开关可以用于使增加的电流的一部分转向，以避免该段的非故障支路被损坏或过热。因此，开关布置还可以适于当具有退化的led段和其余led段串联连接并且更高电流通过串联连接而被注入到其余led段时电流旁路具有退化的led段。

电流调制方案和第二电流调制方案优选地传送相同的平均光输出。因此，补偿退化的效应以使得光输出保持相同。

照明电路还可以包括用于将ac时变输入转换成dc时变输入的二极管桥式整流器。因此，照明系统可以是板上驱动器(dob)系统。

本发明还提供一种运行led照明电路的方法，包括：

接收时变输入电压且将时变输入供应给串联连接的多个led段；

在时变输入电压期间，在多个时间段内选择性地旁路至少一个led段，使得在每个时间段内，将多个led段中的剩余led段的正向电压与输入电压的瞬时振幅相匹配；以及

配置led照明电路的电流调制方案，其中所述电流调制方案确定以下两者：

何时在每个时间段内旁路至少一个led段，以及

在每个时间段内流过led段中的每个led段的电流的振幅是多少，

其中方法还包括：

检测led照明电路中的部件的退化；

当这种退化没有被检测到时，实施第一电流调制方案；以及

响应于检测到这种退化，实施与第一电流调制方案不同的第二电流调制方案，其中所述第二电流调制方案适于补偿关于第一电流调制方案的由所述退化引起的整个照明电路的性能低下；其中所述退化正导致一个led段的接通电压的增加，并且与所述第一电流调制方案相比，所述第二电流调制方案具有更高的电压阈值，在更高的电压阈值处，所述led段被切换。

如上文所解释的，退化可以包括电连接的退化或led芯片老化，从而导致一个led段的接通电压的增加，其中电连接的所述退化包括led芯片与led段中的焊盘之间的连接的退化，从而导致led段的阻抗增加。

电流调制方案和第二电流调制方案优选地传送相同的平均光输出。

本发明的这些和其他方面将根据在下文中所描述的(多个)实施例而变得显而易见并且参考在下文中所描述的(多个)实施例加以说明。

附图说明

为了更佳地理解本发明，并且为了更清楚地示出本发明可以如何实施，现在将仅以示例的方式参考附图，在附图中：

图1示出了第一已知的抽头式线性驱动器(tld)架构；

图2更详细地示出了高功率照明系统的tld架构；

图3示出了监测电路；

图4和图5示出了用于解释监测电路的操作的时序图；

图6是用于示出图2的电路的正常操作的时序图；

图7示出了用于修改图2的电路的操作以补偿故障的led区段的第一方式；

图8示出了用于修改图2的电路的操作以补偿故障的led区段的第二方式；

图9示出了用于解释其他退化问题的简化tld电路；

图10是用于示出图9的电路的正常操作的时序图；

图11是用于示出图9的电路的操作如何通过电容减少来改变的时序图；

图12示出了用于修改图9的电路的操作以补偿电容减少的方式；

图13和图14示出了用于解释led区段的正向电压的变化的效应的时序图；以及

图15示出了用于修改图9的电路的操作以补偿正向电压变化的方式。

具体实施方式

将参考诸图描述了本发明。

应理解，虽然详细描述和具体示例指示了装置、系统和方法的例示性实施例，但详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。将根据以下描述、所附权利要求书和附图更佳地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应理解，诸图仅仅是示意性的，并且并未按比例绘制。还应理解，贯穿诸图使用相同附图标记来指示相同或类似部分。

本发明提供一种具有串联连接的多个led段的led照明电路。开关布置用于选择性地旁路至少一个led段以实施抽头式线性驱动器方法。led照明电路中的部件的退化被检测到，使得第一tld电流调制方案在这种退化没有被检测到时而被实施，而与第一电流调制方案不同的第二电流调制方案被实施为补偿与第一电流调制方案一起使用的由所述退化而引起的led照明电路的性能低下。以这种方式，保护可以针对电路部件而被提供，且光输出可以在诸如led芯片故障或接触电阻变化的部件退化的情况下被维持在期望水平。

图1示出了基本堆叠拓扑。该基本堆叠拓扑接收全波整流的干线信号作为输入。整流器未被示出，但通常包括二极管桥式电路。单个电流源10通过led串汲取电流，该led串具有段d1、d2、d3、d4。每个段包括串联的一个或多个led，并且可能地还包括电阻器。

每个段中的led的数目可以与其他段相同或不同，并且这些led可以分别为相同颜色的led的类集(其中不同段为不同颜色)。备选地，所有led都可以是相同颜色，或段可以具有不同颜色的led。

在该示例中，第二段d2至最后一个段d4分别具有相应并联旁路开关s1、s2、s3。第一段d1始终连接。将开关运行为在干线电压周期的每个整流的二分之一时段期间的特定时间点将led串(即，未被旁路的段)两端的电压与干线电压相匹配。电流源10为led供应所需电流(优选地为低总谐波失真的正弦波)，该所需电流对应于将要传送给led的功率。

瞬时整流的干线电压与所连接的段的led电压之间的差跨电流源10下降。以这种方式，能量跨电流源10消散，并且被定义为电流源10两端的电压与电流的乘积。

一种用于控制开关s1至s3的方法是使用控制器12来提供开关的基于电压的控制。通过控制器12来测量瞬时输入电压，并且切换开关以便将输入电压与求和的led段电压相匹配。通过这样做，使线性电流源10中的损失最小化。用于控制开关s1至s3的备选方法是使用基于电流的控制。旁路开关通常处于闭合状态，并且旁路开关在电流超过某一预设水平时断开。以这种方式，不需要电压信息，并且基于流过开关的电流而发生切换。

图2示出了基于板上驱动器解决方案(其中将ac功率供应给承载led芯片的板)的用于道路照明应用的抽头式线性驱动器的示例。

驱动器包括将ac输入转换成dc的桥式整流器20。dc信号用于为控制器22生成供应器。在图2中，照明布置包括一组照明段d1至d4。每个照明段包括led的多个并联支路(其中d3和d4中的虚线表示未用二极管符号示出的led)，并且每个支路具有一组串联的led。在该示例中的每个照明段具有并联旁路开关s1至s4以及并联存储电容器c1至c4。因此，在该示例中，能够旁路所有照明段。每个照明段还包括串联二极管d1至d4，以阻止并联存储电容器至旁路开关的放电电流。开关被实施为场效应晶体管，并且其栅极信号由控制器22提供。

电流源10由晶体管电路实施，再次由控制器22控制。该示例示出了两个低成本晶体管来实施电流源电路，并且低成本晶体管共享大电流。

本发明涉及照明电路中的部件的监测退化。第一示例是监测故障的led(即，故障的led芯片)，且出于此目的，提供了电路以便监测led的串联支路中的led故障。

图3示出了如应用于照明段中的一个照明段的一个支路(即，一个区段)的监测电路30的示例。可以将该低成本电路应用于每个照明段的每个支路。

监测电路包括与被监测的led的串联布置串联的两个二极管32。可以存在一个二极管或两个以上的二极管。目的是产生足以驱动光耦合器34的电压降。光耦合器汲取小电流，该小电流由电阻器36的值限制，并且光耦合器在被启动时接通输出晶体管38。

光耦合器的输出侧具有输出节点b，该输出节点在输出晶体管38关断时通过电阻器39上拉至总线电压vcc，或者在输出晶体管38接通时由输出晶体管38下拉至接地。存在连接至输出节点b的rc滤波器40，其中rc滤波器的输出位于节点c处。

光耦合器在led串恰当地运作时接通，这是由于电流通过二极管32来汲取，该二极管因此使得光耦合器能够运作。

图4将节点b处的随时间而变的电压示出为顶部窗格。基于抽头式线性驱动器的正常开关操作来周期性地接通光耦合器。光耦合器在该特定led串接通时(即，在旁路开关关断时)接通。rc滤波器的效应是节点c处的电压几乎恒定，如下部窗格中所示的。因此，rc时间常数比抽头式线性驱动器的切换时段长得多。

针对具有三个段的tld，一个段的切换时段在例如1ms至2ms的范围内。rc时间常数可以例如多于10ms。段越多，切换时段越短。

图5示出了在串联链中存在故障的led时节点b和c处的电压，使得产生开路。节点b和c被充电至供应电压vcc。

图6示出了图2的电路的操作。

顶部窗格示出了由整流器整流的干线ac输入的一半周期。

第二窗格至第五窗格示出了流过第一照明段d1至第四照明段d4的电流i1至i4。当电流流动时，指示旁路开关关断，并且当没有电流流动时，指示旁路开关接通。因此，这些窗格还示出了旁路开关的操作定时。ac输入的电压电平触发了旁路开关的切换。

定时遵循二进制序列。初始地，所有旁路开关都接通。电压跨电流源下降。竖直线示出了发生开关事件的定时时刻。这些定时时刻对应于ac电压的特定电压电平集合。

只要输入电压足以达到第四照明段d4的正向串电压，则在时间t1，旁路开关s4关断，以使得电流仅流过照明段d4。

第三照明段d3具有比第四照明段d4更大的正向电压。只要输入电压足以达到第三照明段d3的正向串电压，则在时间t2，旁路开关s4接通且旁路开关s3关断，以使得电流仅流过照明段d3。

只要输入电压足以达到串联的第三照明段d3和第四照明段d4的正向串电压，则在时间t3，旁路开关s4关断，以使得电流仅流过照明段d3和d4。

照明段d2具有比照明段d3与d4的组合更大的正向电压。只要输入电压足以达到第二照明段d2的正向串电压，则在时间t4，旁路开关s3和s4接通且旁路开关s2关断，以使得电流仅流过照明段d2。照明段d3和d4再次按顺序接通。在时间t5添加照明段d4，在旁路照明段d4的情况下，在时间t6添加照明段d3，且在时间t7添加照明段d3和d4两者。

照明段d1具有比组合的照明段d2至d4更大的正向电压。只要输入电压足以达到第一照明段d1的正向串电压，则在时间t8，旁路开关s2至s4接通且旁路开关s1关断，以使得电流仅流过照明段d1。

电流的振幅由电流源电路10控制。在这种情况下，电流通常是恒定的。在其他实施例中，电流也可以随着电压增加而增加，使得可以提高thd和功率因数。

当所有照明段接通时，二进制序列一直持续到时间t15。

如果在每个时刻都添加了电压，那么形状对应于ac电压输入形状的阶梯状近似。因此，以组合串电压遵循整流的输入电压的方式切换照明段。

在定时时刻t16至t30以对称方式关闭照明段。

可以看出，照明段布置有不同的正向电压，特别是遵循二进制序列(在该示例中为1:2:4:8)。

监测电路用于检测段中的一个段的故障的led串(该故障的led串可以是例如一个区段，例如并联支路中的一个并联支路)，并且控制器22使用该信息来调整旁路开关的定时序列以及由电流源电路设置的电流。目的是保护其他非故障串联段中的led和/或确保达到相同的输出光强度，使得不存在对用户体验的改变。

例如，如果在一个段中存在led芯片故障，那么监测电路使得控制器能够控制(经由旁路开关的控制)提供给该段的总电流(随时间而变)。同时，可以调整通向其他照明段的电流(例如增加平均电流)，以增加总流明输出，从而消除由led芯片的故障引起的流明影响。

如果增加的电流值保持在额定led电流以下，那么可以为运作的led芯片增加电流。

图7示出了用于响应于在第三照明段d3的并联支路中的一个并联支路中的检测到的故障而调整旁路开关的控制的第一方法。虚线示出了图6的波形。

如所示的，通过所有照明段增加了电流电平，如通过从与图6中的虚线相等的虚线到实线的增加所示的，这是由于这对应于驱动器的当前设置。如在电流波形i3中所看出，更改了第三旁路开关s3的切换的定时，使得第三照明段在缩短的总持续时间内接通。这是通过在整流输入的峰值期间缩短较长接通时段的持续时间来实现的。所有其他照明段的接通时间保持不变。注意，该实施例仅缩短了第三照明段d3的最终接通持续时间。在备选实施例中，也可以缩短第三照明段d3的接通持续时间中的任何一个或组合，诸如t2至t4、t6至t8、t10至t12(以及在周期的第二半部期间的对应时间)。

以这种方式，通过第三照明段的平均电流减少(因为时间缩短比电流的增加更为显著)，而通过所有其他照明段的平均电流增加。考虑到第三段中的不起作用的led，可以设计总体结果，以使得在流明输出方面不存在变化。例如，总平均电流值可以随时间而保持相同并且保持总流明输出。如果增加的电流对于所涉及的led段的led支路中的非故障的剩余led支路而言是可接受的，那么这些非故障的剩余led电路可以共享该电流。如果在一个led段中存在三个、四个或更多个led支路，那么可能会发生这种情况。例如，如果总共存在四个支路，一个支路发生故障，而其余三个支路可以良好地接受超过1/3的电流的增加，那么可能会出现这种情况。然而，如果总共仅存在两个支路，那么当一个支路故障时，其余的支路可能不接受超过100％的增加。

在这种情况下，旁路开关可以在线性模式下工作以旁路总电流的一部分。以这种方式，开关布置还适于当具有退化的led段和其余led段串联连接并且更高电流通过串联连接而被注入到其余led段时电流旁路具有退化的led段。

图8示出了用于响应于在第三照明段d3的并联支路中的一个并联支路中的检测到的故障而调整旁路开关的控制的第二方法。虚线再次示出了图6的波形。

如所示的，电流电平通过所有照明段增加，这是由于这对应于驱动器和电流源电路10的电流设置。更改了第三旁路开关s3的切换的定时，使得第三照明段在缩短的总持续时间内接通。此外，这是通过在整流输入的峰值期间缩短较长接通时段的持续时间来实现的。

此外，更改了第四旁路开关s4的切换的定时，使得第四照明段在缩短的总持续时间内接通。此外，这是通过在整流输入的峰值期间缩短较长接通时段的持续时间来实现的。取决于电流电平增加的量，这可以是期望的。目的是使总平均电流值随时间而保持相同并且保持总流明输出。在缩短照明段中的两个照明段的持续时间后，可能需要增加比图7的方法中的情况更多的电流电平。

可以看出，本发明将二进制抽头式线性驱动器解决方案的可能用途扩展到例如高功率系统，诸如道路照明系统。二进制抽头式线性驱动器可以用于延长灯泡的使用寿命。

以上描述涉及在led串中检测故障的led芯片。然而，监测可以用于其他目的。

例如，随着时间流逝，存储电容器c1至c4的电容可以改变，具体地减少。这通常在电容器是电解电容器的情况下发生。另外，有时，不良焊接导致电容器与电路断开，且这也被视为对应于本专利申请中的电容的减少。这会引起更高的led纹波电流，使得峰值led电流可以超过电流规格。可以使用电流源晶体管10的led电压(该led电压被监测以设置定时时刻)和漏极-源极电压来指示电容变化。例如，led电压或漏极-源极电压快于原始设计(出厂规格)而变化可以指示电容器的缓冲由于减少的电容而下降或发生故障。发生电流变化的速率也可以指示这种情况。以这种方式，可以检测电容器的状态。如果电容器值降低至阈值以下，那么可以触发该led段中的调光活动，以确保峰值led电流不超过限制，并且可以增加通向另一led段的电流，从而最大程度地减少由于该led段中的调光而导致的流明下降。图9示出了用于解释该功能的图2的简化版本。

将电流源示出为mosfetm5，且电流感测电阻器r1用于电流感测，因此用于驱动器电流电平的反馈控制。

图9用于基于电容c1至较小值的变化来执行模拟。记录d1两端的电压、s1的切换和电流源mosfetm5的源极电压。

较小电容值产生d1上的较大纹波电压。该较大纹波引起d1上的作为结果的较大电压变化(当s1断开时)和电流mosfetm5的源极电压vsource。

他们之间的关系被描述为以下：

vsource＝vrect-vd1-vd2-vd3-vd4：

vsioff＝vd1+0.7(其中0.7是d1的正向电压)；

图10示出了用于解释电路的操作的波形。

曲线100是整流电压。具有最高振幅的曲线102是串d1的接通的定时(即，旁路开关的关断)，具有第二最高振幅的曲线104是串d2的接通的定时，具有较低振幅的曲线106是串d3的接通的定时，且具有最低振幅的曲线108是串d4的接通的定时。零是指关断段，非零值是指接通段。可以看到如上文所解释的相同二进制序列。

底部窗格110是电源mosfetm5的源极电压。

图11示出了电容c1的减少的效应。

顶部窗格示出了led串d1的串电压。曲线111是针对原始电容，且曲线112是针对减少的电容。

第二窗格是整流电压100。

第三窗格示出了串d1的接通的定时的曲线102(具体地，其示出了开关s1的漏极源极电压)。

第四窗格将源极电压示出为mosfetm5的曲线110。

图11还示出了曲线102和110在开关s1的接通时间和关断时间的放大部分。箭头示出了波形如何从先前电容值移至新的较低电容值。

这些曲线表明，当电容器经历电容的减少(例如c1从68uf降至47uf)时，d1的最小串电压在开关信号s1的上升沿下降(如从曲线112中可看出)，且最大电压由于较大纹波电流而在s1的下降沿增加。开关s1的接通时间和关断时间也更早地转变。这可以通过使用整流电压作为参考来检测。

图12用于示出在已经检测到电容减少时如何进行补偿。

顶部窗格将整流电压示出为曲线100。第二窗格对应于图10的第二窗格，并且示出了在电容减少之前的开关的控制的定时。

底部窗格示出了响应于检测到电容器c1中的电容减少而调试开关的控制的定时的方式。

通过使开启时间变迟且使关闭时间变早来调整曲线102。这减少了通过d1的总电流。可选地，增加通过其他照明段的平均电流以补偿d1中的电流的减少，并且通过增加其他照明段的导通时间和增加其他照明段的电流来使总流明输出保持相同(在时序图中未示出)。在关闭开关s1期间，电容器c1由干线功率充电，且同时d1由干线供电。在该时段期间，led电流增加。而且，当稍后接通s1时，c1中的能量将用于为d1供电。

具体地，满足以下等式：

i1off*toff＝iled1*t

i1off是在s1断开的时间期间流入c1和d1的平均电流。

iled1是照明段d1的平均led电流。

toff是开关s1的断开时间，即，d1导通的时间。

t是电源周期的一半。

这得出：

iled1＝iloff*toff/t

为了减少d1的峰值电流以消除c1的电容的减少的副作用，应缩短电容器c1的时间段toff。同时，为了抵消d1的流明下降，应通过将toff2扩展到toff4来增加d2至d4的导通持续时间。

以上示例涉及减小电容值。另一个问题是，在制造期间(例如由于不良焊接)，led引脚与pcb焊盘之间的电阻可能会大于期望电阻。随着时间流逝，焊盘的氧化也可以增加连接电阻。这些增加的连接电阻的结果是，涉及此连接的一个led段需要较高电压来驱动，并因此使其导通。备选地，led芯片可以随时间而老化，且其正向电压可以增加(但其流明/电流不会改变)。可以检测到led串的异常正向电压电平。雷电浪涌也可以导致具有此效果的损坏(这是室外系统(诸如道路照明)的问题)。如果电流调制方案没有改变，那么可以存在空白区域，在该空白区域中输入电压不足以接通该段，并且不存在电流流动。

可以基于正向电压的变化来检测这种情况。由于整流电压保持不变，因此当正向电压增加时，电压vsource对应地下降(因为vsource＝vrect-vd1-vd2-vd3-vd4)。

如果vsource的下降没有覆盖正向电压的上升，那么输入电流将出现明显的跌落/尖峰。这导致功率因数和总谐波失真的减少。如果正向电压上升至某个阈值，那么对输入电流的影响将非常大并且将会减少输入功率和输出功率。

例如，如果一个段具有从160v到180v的电压上升，那么可以存在电流源的源极电压的从31v到13v的对应下降。可以检测到该电压变化，作为对不佳焊接或led寿命终止的指示。

图13和图14示出了正向电压的增加对电流尖峰的存在的影响。

将开关s1的控制电压示出为曲线102，将led电压示出为曲线132，且将电流源处的源极电压示出为曲线134。在区域136中可以看到电流尖峰。在图13中，段的正向电压为159v，且在图14中将该正向电压增加到171v。较大电流尖峰/跌落指示led段的不导通。电流尖峰的大小增加，从而引起emi和thd问题。

源极电压由下式得出：

vsource＝vrect–vled1-vled2-vled3-vled4

针对照明段d1，在s1断开的时间期间，vsource的电压响应随着d1的正向电压增加而减小。例如，当正向电压从159v上升到171v时，电流的尖峰增加，且这些对emi和thd有害。原因是在切换期间可能会出现以下情况：

vled1+vled2+vled3+vled4+vsource>vrect.

当满足该条件时，电流无法流向led，因此会存在电流的骤降，直到vsource下降以便补偿正向电压的电压上升为止。因此，正向电压的大幅上升导致了输入电流的不可接受的电流下降。

为了补偿该问题，当检测到正向电压上升时，可以增加开关s1(举例而言)的开关电压阈值以避免输入电流的骤降。

在图15中示出了该操作。

顶部窗格将整流电压示出为曲线100。第二窗格对应于图10的第二窗格，并且示出了在正向电压的增加之前的开关的控制的定时。

底部窗格示出了响应于检测到照明段d1中的正向电压增加而调试开关的控制的定时的方式，该照明段d1是要接通的最后一个段。

整流电压中的触发切换的电压增加(如区域140a至140d所示)。这可以适用于所有切换时刻，或仅适用于切换时刻的子集。

在所示的示例中，要启动的前两个led段(段d4和d3)的定时时刻几乎保持不变。从要启动的第三led段(段d2)开始，定时时刻向右移(这是第一区域140a)，即，具有较高触发电压，并且从最后一个段d1开始的所有定时时刻也向右移，即，具有较高触发电压(这是第二区域140b)。在第三定时点140c关断要启动的最后一个段(d1)之前的所有定时时刻都向左移，然后，在第四定时点140d关断要启动的第三段(d2)之前的所有定时时刻都向左移。前两个led段的定时时刻几乎保持不变。最终结果是时段102的时间缩短，且时段104中的两个时段的时间缩短。缩短时段104的优点是，在时段102也已经被缩短的情况下，这达到了良好的功率因数和thd。

随着段d1的串led电压改变，各种开关的接通/关断点也相应地改变，以提供平滑且连续的电压控制，以使得thd、pf和效率可以保持在高水平。

还调试了恒定的led电流。可能需要减少电流，以使得输入功率不会增加。因此，可能需要减少电流以保护电路免受输入功率问题的影响。

正向电压的增加可以对应于电路效率的增加，以使得即使在较低电流的情况下也可以维持输出流明。备选地，整个灯可能需要具有流明下降以补偿增加的接触电阻，同时避免闪烁问题。

因此，不同退化问题可能需要不同解决方案。一些解决方案可以使得能够维持输出流明(通过增加驱动电流以补偿持续时间的缩短或通过由于电路效率的提高而减小驱动电流)，但如果目的是避免闪烁或增加thd或pf，那么其他解决方案可能无法维持输出流明。例如，通过增加触发电压thd，由于电流变得连续，因此pf和emi问题得以解决，但可能需要减少电流以防止输入过功率，且因此减少输出流明。如果增加的输入功率是可容许的，那么可以增加以维持流明，以使得在维持输出流明的同时解决所有问题。

本发明使得能够自检测led芯片和对应led串的故障，然后可以通过调整不同led串阶的不同电流来维持总的灯的流明输出。

本发明有利于关于(例如在诸如道路照明系统的高功率应用中的)板上驱动器平台的tld解决方案。

如上文所解释的，使用不同机制来检测退化。为了检测led芯片故障，使用了电流感测电路。以上电路仅为可能的电流感测电路的一个示例。为了检测电阻或电容变化，监测电路中的电压电平和/或定时时刻。该监测可以是基于已经在电路中进行的感测，例如，监测led段的正向电压、与电流源相关联的电压和在发生切换时的转变定时。

通过研究图式、公开内容和随附权利要求书，本领域的技术人员可在实践所要求的发明时理解和实现所公开的实施例的变型。如上文所描述的退化是示例，并且也可以通过使用本发明来解决其他类型的退化以补偿性能低下。在权利要求书中，词语“包括(comprising)”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求书中所叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中所陈述的某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。可以将计算机程序存储/分布在合适介质上，诸如与其他硬件一起供应或作为其他硬件的一部分供应的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。