CN102291874A - 对光源进行电能控制的调光控制器、光源驱动电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对光源进行电能控制的调光控制器、驱动电路以及方法。该调光控制器包括监测端口、调光端口和控制端口。监测端口接收指示流经所述光源的电流的电流监测信号。调光端口接收斜坡信号，当耦合于电源和所述光源之间的电源开关接通时所述斜坡信号的电压增大。控制端口根据所述电流监测信号和所述斜坡信号提供控制信号以控制与所述光源串联的控制开关。所述斜坡信号的电压增大时所述光源的平均电流随之增大，直到所述平均电流增大到预设值。本发明能够控制光源的亮度逐渐增加，避免亮度突变。

Description

对光源进行电能控制的调光控制器、光源驱动电路和方法
技术领域
本发明涉及一种调光控制器、一种包含所述调光控制器的光源驱动电路以及一种对光源进行电能控制的方法。
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用于控制LED灯的打开或关闭。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能用于控制LED灯的打开或关闭。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，从而使流经LED链106的电流可以得到相应的调节。这种传统的LED驱动电路200需要利用某种专用器件，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LED链106的亮度，从而造成成本增加。
发明内容
本发明提供了一种对光源进行电能控制的调光控制器、驱动电路以及方法，能够控制光源的亮度逐渐增加。
本发明提供了一种对光源进行电能控制的调光控制器，其中，该调光控制器包括监测端口、调光端口和控制端口。监测端口接收指示流经所述光源的电流的电流监测信号。调光端口接收斜坡信号，当耦合于电源和所述光源之间的电源开关接通时所述斜坡信号的电压增大。控制端口根据所述电流监测信号和所述斜坡信号提供控制信号以控制与所述光源串联的控制开关。所述斜坡信号的电压增大时所述光源的平均电流随之增大，直到所述平均电流增大到预设值。
本发明还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电力转换器和调光控制器。所述电力转换器与电源和所述光源耦合，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，所述电力转换器包括与所述光源串联的控制开关。所述调光控制器与所述电力转换器耦合，根据斜坡信号控制所述控制开关以调整流经所述光源的电流，当耦合于所述电源和所述驱动电路之间的电源开关接通时所述斜坡信号的电压增大，所述光源的平均电流随之增大，直到所述平均电流增大到预设值。
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；当耦合于电源和所述电力转换器之间的电源开关接通时增大斜坡信号的电压；当所述斜坡信号的电压增大时，增大所述光源的平均电流，直到所述平均电流增大到预设值。
通过采用本发明所述的调光控制器、包含所述调光控制器的驱动电路以及对光源进行电能控制的方法，可以有效控制光源的亮度变化，尤其是当耦合于电源和光源之间的电源开关接通时，可以很好的避免光源亮度突变，而使光源的亮度逐渐增加，从而为使用者提供更舒适的用户体验。
附图说明
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示意图；
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实现方式示意图，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、13所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的信号波形图，该光源驱动电路包含有图11中所示的调光控制器；
图14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15所示为图14中的调光控制器的结构示意图；
图16所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的信号波形图，该光源驱动电路包含有图15中所示的调光控制器；
图17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，本发明涵盖所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的示意图。在一个实施例中，光源驱动电路300包括用于将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，根据该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可以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最大电流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标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的实施例中，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输出的调节后的电能。该开关监测信号指示电源开关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所示的实施例中，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、MON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，例如，开关Q27的接通/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。
使用者可以选择将端口SEL通过电阻R4连接到地，如图4所示，或者将端口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MON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L1、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可以将端口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。而如果监测到电源开关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标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将关闭调光控制器308中所有的部件。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，例如，将端口SEL直接与地相连，或是将端口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。在这种情况下，一控制电路(图5中未示出)接通开关540，断开开关541和开关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。在另一个实施例中，如果端口SEL通过电阻R4连接到地(如图4中所示)，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和开关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，开关541，开关542的导通状态，可以选择不同的调光模式。而开关540，开关541，开关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V1，因此运算放大器510的反相端电压也为V1。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(MOSFET)514和金属氧化物半导体场效应晶体管515的电流I1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I2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的反相端接收预设电压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反相端之间的节点相连。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I2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I2的作用下又进行充电。如前所述，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的动作。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(如图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。例如加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，例如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和开关542接通。比较器534的反相端接收参考信号REF1。参考信号REF1是具有预设电压值的直流信号。参考信号REF1的电压决定了LED链312的最大电流值，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，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的亮度等于或低于参考信号REF1决定的最大亮度。例如，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和开关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的计数值调整参考信号REF的电压。参考信号REF的电压决定了LED链312的最大电流值，从而也决定了LED链312的最大亮度。因此，通过调整参考信号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调低参考信号REF的电压。例如，如果计数值为0，则数模转换器528调整参考信号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调整参考信号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调高参考信号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是一个两位计数器，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的反相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的反相端通过开关540接收参考信号REF。在脉冲调光模式下，比较器534的反相端通过开关541接收参考信号REF1。比较器534的同相端通过端口MON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和开关Q16接通时流经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控制开关Q16。
如果选择了模拟调光模式，开关540接通，开关541和开关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L1、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L1、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。因此，通过调整参考信号REF，LED链312的亮度得以相应地调整。
在模拟调光模式下，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将参考信号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和开关524接通。比较器534的反相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，电源开关304的断开操作在端口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。在该驱动信号的作用下，计数器526的计数值增加，例如加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PWM1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实现方式示意图。图8将结合图5进行描述。
在图8所示的实施例里，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的最大电流值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，例如每次调低25％。计数器526在达到最大计数值，例如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，例如电力转换器310提供的调节后的电能对光源，例如LED链312进行供电。
在步骤904中，接收开关监测信号，例如由调光控制器308接收该开关监测信号。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，例如电源开关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，例如开关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，例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。
使用者可以通过对一个普通的低成本电源开关的动作，例如断开动作，来调节光源的亮度，而不必使用额外的器件，例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中与图4标号相同的部件具有类似的功能。在如图10所示的结构中，如果耦合于电源和光源驱动电路1000之间的电源开关304接通，光源驱动电路1000逐渐增大光源，例如LED链312的亮度。
在一个实施例中，光源驱动电路1000包括电力转换器310和调光控制器1008。电力转换器310与电源和LED链312耦合。电力转换器310接收电源提供的电能并为LED链312提供调节后的电能。在图10的实施例中，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。在图10中，控制开关Q16可以位于调光控制器1008外部。在其他实施例中，控制开关Q16也可以集成于调光控制器1008内部。调光控制器1008通过控制与LED链312串联的控制开关Q16以调整电力转换器310提供的调节后的电能。在一个实施例中，调光控制器1008根据一个斜坡信号调整流经LED链312的电流，使得当耦合于电源和光源驱动电路1000之间的电源开关304接通时LED链312的平均电流逐渐增大到预设值。
光源驱动电路1000还包括用于将交流输入电压Vin转换为直流输出电压Vout的交流/直流转换器306，以及监测流经LED链312电流的电流监测器314。在图10的实施例中，交流/直流转换器306是由二极管D1、D2、D7、D8、D10和电容C9构成的桥式整流器。电流监测器314包括电流监测电阻R5。
在图10的实施例中，调光控制器1008具有端口HV_GATE、SST、LCT、RT、VDD、CTRL、MON和GND。端口HV_GATE通过电阻R3与开关Q27耦合，用于控制开关Q27的导通状态。电容C11耦合于端口HV_GATE和地之间，为开关Q27提供栅极电压。端口SST通过电容C20与地耦合，用于接收斜坡信号。端口LCT通过电容C12与地耦合。端口RT通过电阻R7与地耦合，用于决定调光控制器1008产生的脉冲信号的频率。端口VDD通过二极管D9与开关Q27耦合，为调光控制器1008供电。在一个实施例中，耦合于端口VDD和地之间的储能单元，例如电容C10，在电源开关304断开时为调光控制器1008供电。在另一个实施例中，储能单元集成于调光控制器1008内部。端口GND与地相连。
端口CTRL与控制开关Q16耦合。控制开关Q16与LED链312、开关Q27和电流监测电阻R5串联。调光控制器1008通过利用端口CTRL输出的控制信号控制该控制开关Q16的导通状态以调整电力转换器310提供的调节后的电能。端口MON与电流监测电阻R5耦合，接收指示流经LED链312电流的电流监测信号。当开关Q27接通，调光控制器1008通过控制控制开关Q16调整流经LED链312的电流。
当电源开关304接通，交流/直流转换器306将交流输入电压Vin转换为直流输出电压Vout。端口HV_GATE上的预设电压通过电阻R3施加于开关Q27从而接通开关Q27。如果调光控制器1008接通控制开关Q16，直流电压Vout为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、控制开关Q16、电流监测电阻R5到地。如果调光控制器1008断开控制开关Q16，电流流经电感L1、LED链312和二极管D4。电感L1放电为LED链312供电。因此，调光控制器1008通过控制控制开关Q16，调整电力转换器310的电能。
图11所示为图10中的调光控制器1008的结构示意图。与图5中标号相同的部件具有类似的功能。
在图11的实施例中，调光控制器1008包括脉冲信号产生器504、脉冲宽度调制信号产生器1108和启动及低压锁定电路508。启动及低压锁定电路508根据调光控制器1008不同的电能情况选择性的启动调光控制器1008内部的一个或多个部件。脉冲信号产生器504产生脉冲信号以接通控制开关Q16。脉冲宽度调制信号产生器1108产生脉冲宽度调制信号PWM2。在一个实施例中，脉冲宽度调制信号产生器1108包括用于产生锯齿波信号SAW的锯齿波信号产生器1102、用于产生斜坡信号RAMP1的电源1104，以及将锯齿波信号SAW和斜坡信号RAMP1进行比较以产生脉冲宽度调制信号PWM2的比较器1106。
脉冲信号产生器504在SR触发器520的Q输出端产生包括一系列脉冲的脉冲信号536。脉冲信号536被传送至SR触发器522的S输入端。比较器534的反相端接收参考信号REF2。参考信号REF2是具有预设电压值的直流信号。在图11的实施例中，REF2的电压决定了LED链312的最大电流值，从而也决定了LED链312的最大亮度。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1108产生的脉冲宽度调制信号PWM2传送至与门524。与门524输出控制信号，通过端口CTRL控制Q16。在一个实施例中，当脉冲宽度调制信号PWM2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PWM2为数字信号0时，开关Q16断开。通过调整脉冲宽度调制信号PWM2的占空比，可以相应的调整LED链312的电能。所以，参考信号REF2和脉冲宽度调制信号PWM2共同决定LED链312的亮度。
图12、13所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的信号波形图，该光源驱动电路包含有图11中所示的调光控制器1008。图12示出了锯齿波信号SAW、斜坡信号RAMP1和脉冲宽度调制信号PWM2的波形。图13示出了流经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、控制开关Q16的导通状态以及脉冲宽度调制信号PWM2。图12和图13将结合图10和图11描述。
当电源开关304接通，调光控制器1008通过端口VDD接收电能。如果端口VDD的电压大于预设电压值，启动及低压锁定电路508启动电源1104，通过端口SST为电容C20充电。电容C20两端的电压(也即斜坡信号RAMP1)逐渐增大，如图12所示。锯齿波信号产生器1102产生锯齿波信号SAW。比较器1106比较斜坡信号RAMP1和锯齿波信号SAW以产生脉冲宽度调制信号PWM2。因此，如果电源开关304接通，脉冲宽度调制信号PWM2的占空比随着斜坡信号RAMP1的电压增大而增大，如图12所示。
脉冲信号产生器504产生脉冲信号536。在脉冲信号536中每个脉冲的作用下，SR触发器522在Q输出端产生数字信号1。如果脉冲宽度调制信号PWM2为数字信号1，SR触发器522在Q输出端产生数字信号1使得控制开关Q16接通，流经电感L1的电流增大，LED电流602增大。当LED电流602增大到最大值Imax，说明电流监测信号SEN的电压增大到参考信号REF2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，LED电流602逐渐减小。如果脉冲宽度调制信号PWM2为数字信号0，与门524的输出为数字信号0，控制开关Q16断开，LED电流602逐渐减小。如果脉冲宽度调制信号PWM2保持数字信号0的状态足够久，电流602会减小到0。因此，如果脉冲宽度调制信号PWM2为第一状态，例如数字信号1，调光控制器1008在脉冲信号536的作用下接通控制开关Q16，并在LED电流602增大到最大值Imax时断开控制开关Q16。如果脉冲宽度调制信号PWM2为第二状态，例如数字信号0，调光控制器1008保持控制开关Q16断开。如前所述，脉冲宽度调制信号PWM2的占空比决定了LED链312的平均电流。如图12所示，如果电源开关304接通，脉冲宽度调制信号PWM2的占空比随着斜坡信号RAMP1的电压增大而逐渐增大直到占空比增大到100％。因此，LED链312的平均电流逐渐增大，从而LED链312的亮度也逐渐增大。
图14所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路1400的电路图。图14中与图10标号相同的部件具有类似的功能。如果耦合于电源和光源驱动电路1400之间的电源开关304接通，光源驱动电路1400逐渐增大光源的亮度。
在一个实施例中，光源驱动电路1400包括电力转换器310和调光控制器1408。电力转换器310与电源以及LED链312耦合。电力转换器310接收电源提供的电能并为LED链312提供调节后的电能。在图14的实施例中，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。在图10中，控制开关Q16可以位于调光控制器1408外部。在其他实施例中，控制开关Q16也可以集成于调光控制器1408内部。调光控制器1408通过控制与LED链312串联的控制开关Q16调整电力转换器310提供的调节后的电能。在一个实施例中，调光控制器1408根据一个斜坡信号调整流经LED链312的电流，使得当耦合于电源和光源驱动电路1400之间的电源开关304接通时LED链312的平均电流逐渐增大到预设值。
光源驱动电路1400还包括用于将交流输入电压Vin转换为直流输出电压Vout的交流/直流转换器306，以及监测流经LED链312电流的电流监测器314。在图14的实施例中，交流/直流转换器306是由二极管D1、D2、D7、D8、D10和电容C9构成的桥式整流器。电流监测器314包括电流监测电阻R5。
在图14的实施例中，调光控制器1408具有端口HV_GATE、VREF、ADJ、RT、VDD、CTRL、MON和GND。端口HV_GATE通过电阻R3与开关Q27耦合，用于控制开关Q27的导通状态。电容C11耦合于端口HV_GATE和地之间，为开关Q27提供栅极电压。端口VREF通过电阻R20和储能单元，例如电容C14与地耦合。端口VREF提供直流电压为电容C14充电以产生斜坡信号RAMP2。端口ADJ与电容C14耦合，接收斜坡信号RAMP2。端口RT通过电阻R7与地耦合，用于决定调光控制器1408产生的脉冲信号的频率。端口VDD通过二极管D9与开关Q27耦合，为调光控制器1408供电。在一个实施例中，耦合于端口VDD和地之间的储能单元，例如电容C10在电源开关304断开时为调光控制器1408供电。在另一个实施例中，储能单元集成于调光控制器1408内部。端口GND与地相连。调光控制器1408通过控制控制开关Q16调整电力转换器310的电能。
图15所示为图14中的调光控制器1408的结构示意图。图15中与图11标号相同的部件具有类似的功能。图15将结合图14描述。
在图15的实施例中，调光控制器1408包括脉冲信号产生器504、启动及低压锁定电路508和比较器1534。启动及低压锁定电路508根据调光控制器1408不同的电能情况选择性的启动调光控制器1408内部的一个或多个部件。在图15的实施例中，启动及低压锁定电路508包括用于在端口VREF提供直流电压的参考电压产生器1505。脉冲信号产生器504产生脉冲信号，用于接通控制开关Q16。比较器1534将端口ADJ接收到的斜坡信号RAMP2和电流监测电阻R5提供的电流监测信号SEN进行比较。斜坡信号RAMP2被传送至比较器1106的反相端。电流监测信号SEN被传送至比较器1106的同相端。电流监测信号SEN的电压代表当开关Q27和开关Q16接通时流经LED链312的电流大小。在图15的实施例中，斜坡信号RAMP2的电压决定了LED链312的最大电流值Imax。齐纳二极管ZD2耦合于端口ADJ和地之间，对斜坡信号RAMP2的电压钳位。
图16所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的信号波形图，该光源驱动电路包含有图15中所示的调光控制器1408。图16示出了流经LED链312的电流602、脉冲信号536、SR触发器522的输出V522以及控制开关Q16的导通状态。图16将结合图14和图15描述。
脉冲信号产生器504产生脉冲信号536。在脉冲信号536中每个脉冲的作用下，SR触发器522在Q输出端产生数字信号1。 SR触发器522在Q输出端产生数字信号1使得控制开关Q16接通，流经电感L1的电流增大，LED电流602增大。当LED电流602增大到最大值Imax，说明电流监测信号SEN的电压增大到斜坡信号RAMP2的电压，比较器1534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放电对LED链312供电，LED电流602逐渐减小。通过调整斜坡信号RAMP2的电压，LED链312的平均电流和亮度也得到相应的调整。
当电源开关304接通，调光控制器1408通过端口VDD接收电能。如果端口VDD的电压大于预设电压值，调光控制器1408在端口VREF输出直流电压。电容C14在该直流电压的作用下充电，其两端的电压(即斜坡信号RAMP2)增大。因此，如果电源开关304接通，LED电流的最大值Imax逐渐增大到预设最大值，LED链312的平均电流也逐渐增大。
图17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1700。图17将结合图10和图14进行描述。
在步骤1702中，利用电力转换器，例如电力转换器310，提供的调节后的电能对光源，例如LED链312进行供电。
在步骤1704中，如果耦合于电源和电力转换器310之间的电源开关，例如电源开关304接通，则增大斜坡信号的电压。
在步骤1706中，随着斜坡信号的电压增大，增大光源的平均电流，直到平均电流增大到预设值。
在一个实施例中，通过比较斜坡信号和锯齿波信号产生脉冲宽度调制信号。该脉冲宽度调制信号的占空比由斜坡信号的电压决定。该脉冲宽度调制信号控制与光源串联的控制开关，例如控制开关Q16，从而调整光源的平均电流。此外还产生脉冲信号。如果该脉冲宽度调制信号为第一状态，控制开关在脉冲信号的作用下接通，当指示流经光源的电流的电流监测信号增大到参考信号时控制开关断开。该参考信号决定光源的最大电流值。如果该脉冲宽度调制信号为第二状态，则控制开关断开。
在另一个实施例中，斜坡信号决定光源的最大电流值。通过将斜坡信号与指示流经光源的电流的电流监测信号进行比较以产生控制信号，并利用该控制信号控制控制开关。此外还产生脉冲信号。控制开关在脉冲信号的作用下接通，当电流监测信号增大到斜坡信号时控制开关断开。
如前所述，本发明披露了一种光源驱动电路。如果耦合于电源和该光源驱动电路之间的电源开关接通，该光源驱动电路逐渐增大光源的亮度，从而避免亮度突变，为使用者提供更舒适的用户体验。
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。

Claims (20)

1.一种对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器包括：
监测端口，用于接收指示流经所述光源的电流的电流监测信号；
调光端口，用于接收斜坡信号，当耦合于电源和所述光源之间的电源开关接通时，所述斜坡信号的电压增大；
控制端口，用于根据所述电流监测信号和所述斜坡信号提供控制信号，以控制与所述光源串联的控制开关，
其中，所述斜坡信号的电压增大时，所述光源的平均电流随之增大，直到所述平均电流增大到预设值。
2.根据权利要求1所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
脉冲宽度调制信号产生器，用于根据所述斜坡信号产生脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的占空比由所述斜坡信号决定。
3.根据权利要求2所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述脉冲宽度调制信号产生器包括：
锯齿波信号产生器，用于产生锯齿波信号；
第一比较器，用于比较所述斜坡信号和所述锯齿波信号并产生所述脉冲宽度调制信号。
4.根据权利要求2所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
脉冲产生器，用于产生脉冲信号，
如果所述脉冲宽度调制信号为第一状态，所述调光控制器用于在所述脉冲信号的作用下接通所述控制开关，在所述电流监测信号增大到参考信号时，所述调光控制器还用于断开所述控制开关，其中所述参考信号决定所述光源的最大电流值，
如果所述脉冲宽度调制信号为第二状态，所述调光控制器用于断开所述控制开关。
5.根据权利要求4所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
与所述脉冲产生器耦合的频率设置端口，用于决定所述脉冲信号的频率。
6.根据权利要求1所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
第二比较器，用于比较所述斜坡信号和所述电流监测信号，所述斜坡信号决定所述光源的最大电流值，
所述调光控制器还用于根据所述第二比较器的输出产生所述控制信号。
7.根据权利要求6所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
脉冲产生器，用于产生脉冲信号，
所述调光控制器还用于在所述脉冲信号的作用下接通所述控制开关，以及在所述电流监测信号增大到所述斜坡信号时断开所述控制开关。
8.根据权利要求7所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
与所述脉冲产生器耦合的频率设置端口，用于决定所述脉冲信号的频率。
9.根据权利要求1所述的对光源进行电能控制的调光控制器，其特征在于，所述调光控制器还包括：
电压输出端口，用于提供直流电压为储能单元充电以产生所述斜坡信号。
10.一种对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：
与电源和所述光源耦合的电力转换器，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，所述电力转换器包括与所述光源串联的控制开关；
与所述电力转换器耦合的调光控制器，用于根据斜坡信号控制所述控制开关以调整流经所述光源的电流，当耦合于所述电源和所述驱动电路之间的电源开关接通时所述斜坡信号的电压增大，所述光源的平均电流随之增大，直到所述平均电流增大到预设值。
11.根据权利要求10所述的对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述光源是LED链。
12.根据权利要求10所述的对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器用于比较所述斜坡信号和一个锯齿波信号并产生脉冲宽度调制信号，并根据所述脉冲宽度调制信号控制所述控制开关，其中，所述脉冲宽度调制信号的占空比由所述斜坡信号决定。
13.根据权利要求12所述的对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器包括：
脉冲产生器，用于产生脉冲信号，
如果所述脉冲宽度调制信号为第一状态，所述调光控制器用于在所述脉冲信号的作用下接通所述控制开关，当指示流经所述光源的电流的电流监测信号增大到参考信号时，所述调光控制器还用于断开所述控制开关，其中，所述参考信号决定所述光源的最大电流值，
如果所述脉冲宽度调制信号为第二状态，所述调光控制器用于断开所述控制开关。
14.根据权利要求10所述的对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器还包括：
比较器，用于比较所述斜坡信号和电流监测信号，所述电流监测信号指示流经所述光源的电流，所述斜坡信号决定所述光源的最大电流值，
所述调光控制器还用于根据所述比较器的输出产生控制信号以控制所述控制开关。
15.根据权利要求14所述的对光源进行电能控制的驱动电路，其特征在于，所述调光控制器还包括：
脉冲产生器，用于产生脉冲信号，
所述调光控制器还用于在所述脉冲信号的作用下接通所述控制开关，以及当所述电流监测信号增大到所述斜坡信号时断开所述控制开关。
16.一种对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
利用电力转换器输出的调节后的电能为所述光源供电；
当耦合于电源和所述电力转换器之间的电源开关接通时增大斜坡信号的电压；
当所述斜坡信号的电压增大时，增大所述光源的平均电流，直到所述平均电流增大到预设值。
17.根据权利要求16所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过比较所述斜坡信号和一个锯齿波信号产生脉冲宽度调制信号，所述斜坡信号决定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与所述光源串联的控制开关以调整所述光源的平均电流。
18.根据权利要求17所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述方法还包括：
产生脉冲信号；
所述根据所述脉冲宽度调制信号控制与所述光源串联的控制开关以调整所述光源的平均电流的步骤进一步包括：
如果所述脉冲宽度调制信号为第一状态，在所述脉冲信号的作用下接通所述控制开关，当指示流经所述光源的电流的电流监测信号增大到参考信号时断开所述控制开关，其中所述参考信号决定所述光源的最大电流值；
如果所述脉冲宽度调制信号为第二状态，断开所述控制开关。
19.根据权利要16所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述方法还包括：
产生指示流经所述光源的电流监测信号；
通过比较所述斜坡信号和所述电流监测信号产生控制信号；
根据所述控制信号控制与所述光源串联的控制开关。
20.根据权利要求19所述的对光源进行电能控制的方法，其特征在于，所述方法还包括：
产生脉冲信号；
所述根据所述控制信号控制与所述光源串联的控制开关的步骤进一步包括：
在所述脉冲信号作用下接通所述控制开关；
如果所述电流监测信号增大到所述斜坡信号则断开所述控制开关。
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