CN107079548B

CN107079548B - 用于驱动负载的电路

Info

Publication number: CN107079548B
Application number: CN201580040725.6A
Authority: CN
Inventors: J.M.A.维拉尔特; J.J.布里曼; E.德维德
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2035-07-20
Also published as: US20170231042A1; WO2016016034A1; RU2695817C2; JP2017521844A; EP3175676A1; RU2017106186A3; EP3175676B1; ES2697074T3; CN107079548A; RU2017106186A; JP6306262B2; US10028342B2

Abstract

一种驱动器电路包括：输出电路，其用于将电路连接到负载，该输出电路包括一个或多个储能组件；开关电路，其被布置成通过经由储能组件中抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或跨储能组件中抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压而从电源向负载供电；以及控制电路，其被布置成控制开关电路，以促使上述电流或电压在上包络与下包络之间振荡。所述控制电路被配置成通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到此电流或电压中。

Description

用于驱动负载的电路

技术领域

本公开涉及一种用于驱动诸如LED或LED阵列之类的负载的驱动器电路，诸如降压转换器。

背景技术

编码光指的是由此在由光源（诸如日常照明器）发射的可见光中嵌入数据的技术。在此类照明器的情况下，光因此包括用于照亮诸如房间之类的目标环境（通常是光的主要目的）的可见照明贡献以及用于向环境中提供信息的嵌入信号。为此，光被以一定的一个或多个调制频率（优选地足够高的频率）调制从而超过人类感知且因此不影响主要照明功能。可以使用专用编码光源来发射数据也是可能的，在这种情况下调制可以或可以不超过人类感知。

编码光可以被用于许多应用。例如，嵌入光中的数据可以包括发射该光的光源的标识符。此标识符然后可以在调试阶段中被用来识别来自每个照明器的贡献，或者在操作期间可以用来识别照明器以便对其进行遥控（例如经由RF反向信道）。在另一示例中，通过提供光源的标识符与已知位置之间的映射和/或与位置相关联的其它信息，可以将该识别用于导航或其它基于位置的功能。在这种情况下，接收到光（例如通过内置相机）的诸如移动电话或平板电脑之类的移动装置可以检测到嵌入的标识符并将其用来查找被映射到该标识符的相应位置和/或其它信息（例如在通过诸如因特网之类的网络访问的位置数据库中）。在又另外的应用中，可以将其它信息直接地编码到光中（与基于嵌入光中的ID来查找相反）。

为了操作，光源被连接到称为驱动器的模块，其负责向光源供应电力，从而生成处于所需水平的光输出，并且还负责调制输出，从而在编码光的情况下将数据编码成光。通常，驱动器被并入与光源本身相同的照明器单元中。例如，在基于LED的照明器的情况下，被置于印刷电路板上的LED可以被作为负载连接到LED驱动器，并且LED从而生成所需的光水平以及发射由LED驱动器生成的一个或多个编码光消息（例如基于由在微控制器上运行的软件生成的数据信号）。

LED驱动器通常由一个或多个开关模式转换器（诸如降压转换器）组成。被直接地连接到LED负载的此（输出）转换器被用来调制用于编码光的LED电流。存在用以调制LED电流和因此的光强度的不同方式。用于将数据调制到光中的已知技术包括脉宽调制（PWM）以及频率调制。PWM是在固定频率下执行的，离散占空循环水平对应于编码光消息中的逻辑水平。另一方面在频率调制中，离散频率水平对应于编码光消息中的逻辑水平。另一编码光调制技术是振幅调制（AM），其中离散振幅水平对应于编码光消息中的逻辑水平。

发明内容

根据本文中公开的一个方面，提供了一种用于驱动负载的电路，该电路包括用于将电路连接到负载的输出电路、被布置成从电源向负载供电的开关电路以及控制电路。输出电路包括一个或多个储能组件。所述开关电路被布置成通过经由输出电路的储能组件中抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或者跨输出电路的储能组件中抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压来从电源向负载供电。控制电路被布置成控制开关电路，以促使所述电流或电压在上包络与下包络之间振荡。此外，所述控制电路被配置成通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到所述电流或电压中。

如下面将在具体实施方式部分中更详细地举例说明的，上包络和下包络一起的此移动有利地允许开关频率在施加振幅调制时保持恒定。此外，与仅使包络中的单一一个步进相比，可以将施加于两个包络的振幅步幅减半，这在磁性元件及其它组件中引起较少的应力。

优选地，上包络对于所述水平中的每一个而言在零以上，并且下包络对于所述水平中的每一个而言在零以下。这有利地允许零电压开关（例如准谐振零电压开关）。

所述一个或多个储能组件可以至少包括电感器，所述开关电路被布置成通过经由电感器来供应所述电流而向负载供电，并且所述控制电路被布置成促使所述电流在上包络和下包络之间振荡，并且通过上包络和下包络的所述移动来将数据调制到所述电流中。在实施例中，所述一个或多个储能组件可以包括所述电感器和被一起布置在滤波器结构中以使供应给负载的电流平滑化的电容器。

替换地，所述一个或多个储能组件可以至少包括电容器，所述开关电路被布置成通过跨电容器供应所述电压而向负载供电，并且所述控制电路被布置成促使所述电压在上包络和下包络之间振荡，并且通过上包络和下包络的所述移动来将数据调制到所述电压中。在实施例中，所述一个或多个储能组件可以包括所述电容器和被一起布置在滤波器结构中以使跨负载施加的电压平滑化的电感器。

在实施例中，所述控制电路可以包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器被布置成通过将所述电流或电压的反馈与上参考信号相比较而将振荡限制于上包络，并且所述第二比较器被配置成通过将所述电流或电压的反馈与下参考信号相比较而将振荡限制于下包络。

在实施例中，上包络和下包络的所述移动可以被软件控制。例如，软件可以通过控制上参考信号和下参考信号来控制所述移动。

在实施例中，所述开关电路可以包括用于将输出电路连接到所述电源的上电压源轨的高侧开关以及用于将输出电路连接到所述电源的下电压源轨的低侧开关；所述控制电路被配置成通过使高侧开关有效来促使振荡朝着上包络斜升，并且通过使低侧开关有效来促使振荡朝着下包络斜降。

在实施例中，所述负载可以包括光源，并且所述输出电路被连接成驱动所述光源。例如，所述光源可以至少包括一个LED。

在实施例中，所述电路可以采取降压转换器的形式。

根据本文中公开的另一方面，提供了一种用于控制驱动器电路的计算机程序产品，所述计算机程序产品被存储在至少一个计算机可读存储介质上和/或可经由计算机网络下载；其中：所述驱动器电路可操作用于通过经由抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或跨抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压而从电源向负载供电，并且述驱动器电路包括可操作用于促使所述电流或电压在上包络与下包络之间振荡的控制电路；并且所述计算机程序产品包括代码，该代码被配置成当在一个或多个处理器上执行时控制所述控制电路通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到所述电流或电压中。

根据本文中公开的另一方面，提供了一种驱动负载的方法，该方法包括：通过经由包括一个或多个储能组件的输出级的储能组件中抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或者跨包括一个或多个储能组件的输出级的储能组件中抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压，经由所述输出级从电源向负载供电；促使所述电流或电压在上包络与下包络之间振荡；以及通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到所述电流或电压中。

附图说明

为了帮助理解本公开并示出如何可以将实施例付诸实施，通过示例的方式对附图进行参考，在所述附图中：

图1a是示出了供应给负载的电流的曲线图的示意性草图，

图1b是示出了供应给负载的电流的曲线图的另一示意性草图，

图2是示出了供应给负载的电流的曲线图的另一示意性草图，

图3是用于驱动负载的驱动器电路的示意性电路图，

图4是用于驱动负载的驱动器电路的另一示意性电路图，

图5是示出了供应给负载的电流相对于驱动器电路中的电压的时序的示意性时序图，

图6是示出了供应给负载的电流相对于驱动器电路中的电压的时序的示波器描迹，

图7是照明器的示意性框图，以及

图8a至8d是示出了在准谐振零电压开关中涉及到的电路的示意图。

具体实施方式

图4示出了根据本公开的实施例的驱动器电路300的示例，用于驱动LED（或LED组）发射编码光。图3是同一电路的简化形式的等效图。在所示示例中，电路300采取同步双开关降压转换器的形式，在Xitanium 75W LED驱动器中可以找到类似和/或等效电路，或者事实上如可以被用于其它驱动器的。在实施例中，将公开的编码光功能添加到Xitanium 75WLED驱动器仅要求固件更新，类似于用于智能电话或平板电脑的更新。不需要改变硬件，并且同样地还可以用编码光能力将早先安装的LED驱动器升级。然而，将认识到的是这仅仅是一个示例，并且采取纯硬件或者硬件和软件（诸如固件）的组合的其它实施方式是可能的。

电路300包括第一高侧电子开关（例如MOSFET）SW1、第二低侧电子开关（例如另一MOSFET）SW2以及感测电阻器RS1，该感测电阻器RS1被串联连接在电源的上电源轨与下电源轨之间，在这种情况下分别地在正电压Vbus与地之间（但是将认识到的是电源轨的其它布置是可能的，例如正电源轨和负电源轨）。每个开关SW1和SW2具有第一导电端子、第二导电端子和用于控制电流是否可以在第一和第二导电端子之间流动的开关端子（例如，在如所示的N沟道MOSFET的情况下，这些分别是漏极、源极和栅极）。高侧开关SW1使其第一导电端子被连接到上电源轨Vbus，并且其第二导电端子被连接到低侧开关SW2的第一导电端子。低侧开关SW2使其第二导电端子被连接到感测电阻器RS1的第一端子，并且感测电阻器RS1的另一端子被连接到下电源轨（在本示例中连接到地）。因此，形成高侧开关SW1与低侧开关SW2之间的接头（即连接高侧开关SW1的第二导电端子与低侧开关SW2的第一导电端子的导线）以及低侧开关SW2与感测电阻器RS1之间的另一接头（即将低侧开关SW2的第二导电端子连接到感测电阻器RS1的第一端子的导线）。

电路300还包括输出级，其包括多个储能组件，在这种情况下为电感器L1和电容器C1。高侧开关SW1与低侧开关SW2之间的接头被连接到电感器L1的第一端子，并且电感器L1的另一端子被连接到输出线路304，该输出线路304是到负载704的连接（还参见马上将描述的图7）。因此开关电路SW1、SW2可操作用于将负载704经由电感器L1连接到上电源轨Vbus或下电源轨（在这种情况下为地）。请注意，如稍后将更详细地讨论的，高侧和低侧开关SW1和SW2被交替地接通，使得当一个关断时另一个接通，并且反之亦然。

输出线路304还被连接到电容器C1的第一端子，并且电容器C1的另一端子被连接到下电源轨（例如地），从而在输出级中与电感器L1形成滤波器。

电路300还包括逐循环控制器302，其具有被连接成用第一开关信号Vbuck_hi来控制高侧开关SW1的开关端子的第一输出端以及被连接成用第二开关信号Vbuck_lo来控制低侧开关SW2的开关端子的第二输出端。在实施例中，这两个连接都是经由缓冲器404，例如FAN7380。逐循环控制器302还可以具有被连接到零电压检测（ZVD）电路406的输入端的第三输出端，ZVD电路的输出端被连接到高侧开关SW1与低侧开关SW2之间的接头。ZVD电路406是用硬件体现的测量/感测电路，其检测跨开关SW1和SW2中任何一个的电压是否是零或接近于零。

在实践中，ZVD输出信号通常将是ZVD电路输入电压的按比例缩小的拷贝。该缩放是逐循环控制器302所需要的，该逐循环控制器302只能处理某些电压（例如5V）水平，而被连接到SW2的漏极/SW1的源极的ZVD电路的输入在Vbus（通常相对于gnd而言至少400V）与gnd之间斜升和斜降。

另外，电路300包括第一比较器CP1和第二比较器CP2，第一比较器CP1的输出端被连接到逐循环控制器302的第一输入端，并且第二比较器CP2的输出端被连接到逐循环控制器302的第二输入端。比较器CP1和CP2中的每一个包括第一输入端和用于与第一输入端相比较的第二输入端，分别地例如倒相输入端（-）和非倒相输入端（+）。电路300包括被连接成获得在被高侧开关SW1连接到上电源轨Vbus时流过电感器L1的电流iL的反馈的PCD（“正（峰值）电流检测”）电路408和被连接成获得在被低侧开关SW2连接到下电源轨（在这里为地）时流过电感器L1的电流iL的反馈的NCD（“负（峰值）电流检测”）电路410。在实施例中，PCD电路408被连接成当高侧开关SW1正在导通时使用来自电感器L1上的次级绕组的电压对电感器电流iL进行积分并且从而重构电感器电流iL，而NCD电路410被连接至低侧开关SW2与感测电阻器RS1之间的接头，从而通过测量当低侧开关SW2正在导通时的通过感测电阻器RS1的电流来测量电感器电流iL。然而，将认识到的是用于获得反馈的其它布置是可能的。

例如，PCD 408电路可能被扩展至也包括负峰值电流的检测，使得NCD电路410在那种情况下被废弃。PCD电路408将保持相同的次级绕组电压作为输入以便重构电感器电流，但是将具有两个输出，一个到CP1且另一个连接到CP2。然而，在优选实施方式中，PCD和NCD电路是基于用于检测的两个不同输入源（即对于PCD而言来自电感器L1的次级绕组电压和对于NCD而言跨感测电阻器RS1的电压）的单独解决方案。

PCD电路408被连接成向第一比较器CP1的输入端中的一个（例如非倒相输入端）供应电感器电流iL的其反馈。第一比较器CP1的另一输入端（例如倒相输入端）被连接成接收上参考信号Vref_hi。NCD电路410被连接成向第二比较器CP2的输入端中的一个（例如倒相输入端）供应电感器电流iL的其反馈。第二比较器CP2的另一输入端（例如非倒相输入端）被连接成接收下参考信号Vref_lo。在实施例中，第一和第二比较器CP1、CP2被连接成分别地从在处理器（诸如微处理器）上运行的软件接收上参考信号和下参考信号Vref_hi、Vref_lo。在实施例中，逐循环控制器302和比较器CP1、CP2被集成在运行软件以便生成上参考信号和下参考信号Vref_hi和Vref_lo的同一微控制器单元（MCU）402上。然而，并不是在所有可能实施例中情况都必须如此，例如Vref_hi和Vref_lo可以由与逐循环控制器302和/或比较器CP1、CP2分开的一个或多个处理器生成；或者Vref_hi和Vref_lo甚至可以由专用硬件电路或者可配置或可重配置电路（诸如PGA或FPGA）生成。

图7示出了上下文中的图3和4的电流300。在这里，电路300被集成在照明器702中。此类照明器702通常包括：一个或多个LED板704，每个包括一个或多个LED 706，以及被连接成驱动一个或多个LED板704的LED 706的至少一个LED驱动器300；以及用于对从LED 706发出的光进行引导和/或成形的任何光学板和/或其它光学材料或装置以及用于支撑驱动器300、LED板704和光学件的金属框或其它框架或容纳结构。驱动器电路300被布置成经由电源引线708来接收其电力供应，并且经由数字接口710来接收将被调制到光中的数据（以及任何其它数据，诸如调光水平）。

根据本公开的实施例，LED驱动器300被配置成用于编码光（在实施例中仅通过软件升级），并且当然还以用户请求的（调光）水平驱动被连接到其输出端的LED面板704。在编码光的情况下，LED电流将被调制（在这种情况下用振幅调制），因此调制发出的光。

相对于图1a、1b和2来讨论电路300的操作。出于举例说明的目的，考虑逐循环控制器302从被设置成逻辑高电平的Vbuck_hi和被设置成逻辑低电平的Vbuck_lo开始。这意味着高侧开关SW1将被接通（导通），而低侧开关SW2将被关断（不导通）。因此，电感器L1被连接到上电源轨Vbus，并且电流开始在从上电源轨Vbus至负载704的方向上在电感器L1中斜升（增加）。在这一点发生的同时，第一比较器CP1将此电流的反馈（经由PCD电路408接收到）与上参考信号Vref_hi (例如由软件供应）相比较。请注意，该反馈可以是表示电流iL的电压信号。比较的结果被从第一比较器CP1输出到逐循环控制器302。在时间Tstep处，当反馈达到上参考信号Vref_hi的水平时，与要施加于电感器电流iL的上包络（上边界）Ienv_hi相对应，然后逐循环控制器302将Vbuck_hi设置成逻辑低并将Vbuck_lo设置成逻辑高。这意味着高侧开关SW1现在将被关断（不导通），而低侧开关SW2将被接通（导通）。因此，电感器L1现在被连接到下电源轨（例如地），并且电流开始在电感器L1中斜降（减小）（在图1b和2的情况下，最后反向成在从负载704至下电源轨的方向上流动）。在这一点发生的同时，第二比较器CP2将此电流的反馈（经由NCD电路410接收到）与上参考信号Vref_lo (例如由软件供应）相比较。比较的结果被从第二比较器CP2输出到逐循环控制器302。一旦反馈达到下参考信号Vref_lo的水平，与要施加于电感器电流iL的下包络（下边界）Ienv_lo相对应，然后逐循环控制器302将Vbuck_hi设置回到逻辑高并将Vbuck_lo设置回到逻辑低。因此，该过程循环地重复，电感器iL中的电流iL在上包络和下包络水平Ienv_hi和Ienv_lo之间振荡。

在实施例中，电感器电流iL的检测被分成两个电路，一个用于检测正（PCD电路408）且一个用于检测负峰值电感器电流（NCD电路410）。下面是这两个电路的描述。

PCD电路408使用来自电感器L1上的次级绕组的电压对开关SW1正在导通时的电感器电流进行积分和重构。来自MCU 402的驱动信号Vbuck_hi被用来在开始下一积分循环之前适当地将积分电路元件、电容器重置。当测量的峰值电流超过正峰值电流参考时，高侧开关SW1被关断。如下面将进一步讨论的，在正峰值电流参考之上叠加各步幅以便实现编码光。正峰值电感器电流和因此的LED电流以及因此的发射光水平将跟随这些步幅。

NCD电路410使用来自与开关SW2串联的感测电阻器RS1的信息来重构并测量开关SW2正在导通时的负电流。将测量的电流与负峰值电流参考电平相比较，并且当超过下峰值时，将开关SW2关断。类似于正峰值参考，向此参考应用用于编码光的电流步幅；并且因此负峰值电感器电流和因此的LED电流和因此的光水平将跟随。

电路300可以被描述为“滞后”降压器。滞后是电路的性质，由此输出不仅取决于电路的当前输入，而且取决于其过去输入的历史（在这种情况下由于储能组件L1和C1的原因）。名称“滞后”降压指的是在两个预定水平（在这里为用于正和负峰值电感器电流的参考电平）之间斜升和斜降的电感器电流的滞后性质。

电感器电流在上参考电流水平和下参考电流水平之间的循环意味着可能存在的Vbus上的扰动并未同样地影响循环振幅（因为那是由上下参考值规定的），并且因此平均（输出）电流、即LED电流并未受到Vbus上的扰动的影响，虽然循环/开关频率可能/将会受到影响。因此，Vbus扰动与滞后降压的LED电流的抑制比是非常好的。

在实施例中，电感器L1与同负载704并联的电容器C1相连，因此形成滤波器，使得电流被以近似等于DC电流的平滑形式iL'被供应给负载704。替换地或另外，可以在输出线路304与负载704之间连接另一滤波器电路（未示出）。

还请注意，虽然在图3和4中未示出，在实施例中还可以提供负责控制LED电流（平均电感器电流）的另一外部反馈环路。

出于编码光的目的，通过对（窗口）比较器CP1和CP2（例如由软件控制）的参考电平Vref_hi和Vref_lo进行编码，通过控制降压转换器的正和/或负峰值电感器电流Ienv_hi和Ienv_lo来实现调制。

这样做的一个方式将是使下包络Ienv_lo保持在恒定的正电平（通过保持Vref_lo恒定）；并且仅调制上包络Ienv_hi（通过控制Vref_hi）以表示数据。例如，上包络表示数据中的逻辑1，并且下包络表示逻辑0（或者相反，或者更一般地，可以以类似方式将用于表示数据的其它符号调制到包络中）。这在图1a中图示出。然而，这种技术存在许多问题。

首先，在实施例中，可以优选的是能够利用零电压开关（ZVS），优选地准谐振ZVS（QR-ZVS）。出于本目的，零电压开关意指仅在跨开关装置（通常为MOSFET）的电压（在MOSFET的情况下为漏源电压）等于零的时刻接通此开关装置。因此在图3和4的示例中，这意味着在源漏电压为零的时刻切换SW1和SW2。

为此，滞后降压的优选操作模式是边界操作模式，即电感器电流iL变成负以产生用于高侧（MOSFET）开关SW1的零开关条件。这在图1b中图示出。如可以看到的，下包络Ienv_lo现在自始至终保持为负（不同于图1a中）。零电压开关是期望的，因为当并未在零电压条件下从高总线电压Vbus（例如在实施例中约400-500V）切换时，开关损耗可能相当大。开关SW1和SW2被逐循环控制器302控制，该逐循环控制器302生成用于两个开关的正确驱动信号从而使降压器始终在边界导通模式（临界导通模式）下操作，即产生将使损耗最小化的零电压开关条件。例如逐循环控制器302可以包括PWM发生器，其可以至少处理来自比较器CP1、CP2的事件以及一些其它信号（在图4中未绘出）以保证边界/临界操作模式。

然而，即使用相对于图1b公开的调制，仍存在要解决的一个或多个问题。

特别地，当只有正峰值电流Ienv_hi被调制时，结果是开关频率（在上包络和下包络Ienv_hi和Ienv_lo之间来回振荡的频率）对于不同的逻辑电平而言是不同的，例如对于0与对于1是不同的。开关频率的变化对光的质量具有负面影响（LED电流中的纹波），并且因此应避免。

此外，为了出于编码光的目的在LED电流中实现一定的步幅x（例如10%），需要2倍的振幅变化（例如20%），这显著地增加电感器中的应力。再次地参考图1b。

如图2中所示，通过在同一时刻（Tstep）在同一方向上以相同的量调制用于正峰值电感器电流Ienv_hi和负峰值电感器电流Ienv_lo的参考两者，本公开的实施例提供了这些问题中的一者或两者的解决方案。在这种情况下，开关频率始终保持相同，因此LED电流中的开关纹波将不会改变。因此，与其中仅对两个参考中的一个进行调制的情况相比，改善了光的质量和编码光的质量。

此外，当出于编码光的目的将两个参考电平改变了量x（例如10%）时，则平均电感器电流和因此的LED电流也仅改变x（例如也是10%），因此限制了电感器L1中的应力。亦即，为了在LED电流中实现一定的步幅x（例如10%），只要求振幅的x的改变，而不是2x。

这样，实现了滞后控制，其产生对平均输出电流（即LED电流）和因此的光的很好控制。

如所述，Xitanium 75W LED驱动器的硬件允许借助于仅软件更新来适配装置功能，从而将根据本发明的编码光功能添加到LED驱动器的现有功能。在时间Tstep处，两个参考电平Ienv_hi和Ienv_lo以相等的振幅逐步增加，因此导致平均LED电流的振幅的等价的逐步增加（至在当前设定的LED调光水平所需的总体平均值以上的水平）。通过设置用于正和负峰值电流两者的参考电平逐步减小而以类似方式实现逐步减小，因此导致平均LED电流的振幅的等价的逐步减小（至低于当前设定的LED调光水平所需的总体平均值的水平）。请注意，LED电流对应于光强度水平，并且编码光在已调光水平下也是有效的。

编码光振幅步幅被以等距离的固定间隔定时，并且可以在LED驱动器的现有任务调度器中求积分。示例：为了实现2kHz的编码光符号率，需要每500μs更新参考电平，这与LED驱动器的250μs（4kHz）调度器相符：每隔一个记号设定编码光中的下一水平。

图5示出了同步降压的时序图，包括信号iL、ZVD、Vbuck_hi和Vbuck_lo。图6示出了与图5相同的信号的现实世界测量结果。

参考图5中的标记，事件1至3示出了SW1的关断至SW2的接通序列：

- 在达到正峰值参考电流时，SW1被关断，即Vbuck_hi变成低；

- 结果，SW2上的漏极电压（＝SW1上的源极电压）下降，并且因此ZVD（其为漏极电压的缩放值）在某一时间之后下降至零；

- 检测ZVD的下降沿并接通SW2（Lo-buck变为高）。

以相同方式，事件4至6示出了SW2的关断至SW1的接通序列：

- 在达到负峰值参考电流时，SW2关断，即Lo-buck变为低；

- 结果，ZVD上升至例如5V的电源电压；

- 检测ZVD的上升沿并接通SW1（Hi-buck变为高）。

当针对编码光消息调制正和负峰值电流水平时，保持这些序列。

现在相对于图8a至8d给出零电压开关的描述。

本情况下的零电压开关（ZVS）意指仅在跨开关装置（通常为MOSFET）的电压（MOSFET的漏源电压）等于零的时刻接通此开关装置。准谐振ZVS指的是实现ZVS的方式：在进行开关以在将装置接通之前跨该装置产生零电压的时刻期间使用谐振能量。谐振元件由电感器L1和跨开关装置存在的寄生电容Cpar1和Cpar2组成。谐振在开关SW1和SW2两者关断、即不传导（电感器）电流时发生。

在实践中，ZVS基本上意指：首先，MOSFET的固有体二极管（正向电压降）传导（电感器）电流，然后沟道（下电压降Rdson）通过施加栅-源电压并作为结果接通装置而传导电流。

在同步降压的情况下，下开关SW2保持闭合持续较长的某一时间，该时间由负峰值电流参考水平设定，以将对输出电流没有贡献的附加谐振能量储存在电感器中从而仅产生用于开关SW1的ZVS条件。

事实上，只有当跨输出电容器C1的电压（VC1）小于总线电压Vbus的一半时才需要产生用于开关SW1的ZVS条件；亦即，如果VC1＜0.5*Vbus，则电感器中的附加能量仅仅是开关SW1实现ZVS所需要的。连接到降压转换器的输出端的典型LED负载确实具有小于总线电压Vbus的一半的负载电压VC1，因此引入同步降压。

图8a示出了其中SW1正在导通的循环的部分。图8b示出了其中当iL1达到正峰值参考电平时SW1被关断的循环的部分。在左侧的是被（放）充电的寄生电容Cpar1和Cpar2。ZVD（SW2的漏极电压）下降。参见图5，事件1和2。图8c示出了其中ZVD（开关SW2的漏极电压）已达到零（实际上大约-0.7V）且SW2的固有体二极管Dbody2现在正传导电感器电流的循环的部分。参见图5，在事件2和3之间。图8d示出了其中在体二极管在开关装置SW2（MOSFET 2)中传导电流之后同时地MOSFET被接通且沟道现在正传导电流的循环的部分。参见图5，事件3。

（QR-）ZVS具有最小的（接通）损耗和因此的装置中的温度的优点；并且具有减少的电磁干扰（EMI），因为避免了由于（硬）开关而引起的高dv/dt值。

将认识到的是上述实施例仅仅是以示例的方式描述的。

例如，虽然是优选的，但使用零电压开关并不是必需的，并且因此下包络Ienv_lo在零以下并不是在所有可能的实施例中都是必需的。装置开关的其它模式也是可能的，诸如谷值开关或硬开关，具有减少的开关损耗。

一般地，本文中公开的技术适用于其它降压转换器、其它开关模式转换器或者更一般地其它驱动器电路。例如可以经由滞后控制来操作不同的开关模式转换器。可以在结合了储能组件（比如电感器和电容器）的任何类型的驱动器中使用滞后控制。同样地，可以对（电感器）电流或（电容器）电压执行滞后控制。在降压转换器的情况下，被控制的是峰峰降压电感器电流（如在上文给出的示例中）。例如，在其它Xitanium LED驱动器中所使用的半桥（HB）谐振负载型转换器的情况下，可以控制谐振电容器上的峰峰电压（Von - Voff控制）。装置操作背后的原理将是类似的，并且基本硬件组件将对不同的实施方式通用：两个比较器、两个峰值参考电平以及某些控制逻辑。

还请注意，在本文中说上和下参考或包络Ienv_hi和Ienv_lo同时地以“相同的”量逐步增加和减小的情况下，这并不排除可忽略的偏差。

此外，本文中公开的驱动器不仅限于驱动LED。例如，其可以用来驱动能够进行编码光发射的其它类型的光源或者甚至除光源之外的其它类型的负载，如果期望将数据编码到该负载的输出电平中的话。

此外，关于比较器CP1和CP2，请注意，可以在比较器输出的低或高电平上或者替换地在比较器输出的下降沿或上升沿上对检测进行编程。因此，到比较器CP1和CP2的输入的符号无关紧要，只要信号在比较器的操作范围内即可。

本领域的技术人员可以理解并实现对所公开实施例的其它变型。单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中记载的若干项目的功能。计算机程序可以被存储/分布在适当介质上，诸如连同其它硬件一起或者作为其他硬件一部分供应的光学存储介质或者固态介质，但是也可以以其它形式分发，诸如经由因特网或其它有线或无线电信系统。

Claims

1.一种用于驱动负载（704）的电路（300），所述电路包括：

输出电路，其用于将电路连接到负载，该输出电路包括一个或多个储能组件（L1、C1）；

开关电路（SW1、SW2），其被布置成通过经由输出电路的储能组件中抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或者跨输出电路的储能组件中抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压从电源向负载供电；以及

控制电路（402），其被布置成控制开关电路，以促使所述电流或电压在上包络与下包络之间振荡；

其中，所述控制电路被配置成通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到所述电流或电压中。

2.根据权利要求1的电路，其中，上包络对于所述第一振幅水平与所述第二振幅水平中的每一个而言在零以上，并且下包络对于所述第一振幅水平与所述第二振幅水平中的每一个而言在零以下。

3.根据权利要求1或2的电路，其中：所述一个或多个储能组件至少包括电感器（L1），所述开关电路（SW1、SW2）被布置成通过经由电感器来供应所述电流而向负载（704）供电，并且所述控制电路（402）被布置成促使所述电流在上包络和下包络之间振荡，并且通过上包络和下包络的所述移动来将数据调制到所述电流中。

4.根据权利要求1或2的电路，其中：所述一个或多个储能组件至少包括电容器，所述开关电路（SW1、SW2）被布置成通过跨电容器供应所述电压而向负载（704）供电，并且所述控制电路（402）被布置成促使所述电压在上包络和下包络之间振荡，并且通过上包络和下包络的所述移动来将数据调制到所述电压中。

5.根据权利要求3的电路，其中，所述一个或多个储能组件包括所述电感器（L1）和被一起布置在滤波器结构中以使供应给负载的电流平滑化的电容器（C1）。

6.根据权利要求4的电路，其中，所述一个或多个储能组件包括所述电容器和被一起布置在滤波器结构中以使跨负载施加的电压平滑化的电感器。

7.根据权利要求1或2的电路，其中，上包络和下包络的所述移动被软件控制。

8.根据权利要求1或2的电路，其中，所述控制电路（402）包括第一比较器（CP1）和第二比较器（CP2），所述第一比较器被布置成通过将所述电流或电压的反馈与上参考信号相比较而将振荡限制于上包络，并且所述第二比较器被配置成通过将所述电流或电压的反馈与下参考信号相比较而将振荡限制于下包络。

9.根据权利要求1或2的电路，

其中，上包络和下包络的所述移动被软件控制，

其中，所述控制电路（402）包括第一比较器（CP1）和第二比较器（CP2），所述第一比较器被布置成通过将所述电流或电压的反馈与上参考信号相比较而将振荡限制于上包络，并且所述第二比较器被配置成通过将所述电流或电压的反馈与下参考信号相比较而将振荡限制于下包络，并且

其中，所述软件通过控制上参考信号和下参考信号来控制所述移动。

10.根据权利要求1或2的电路，其中，所述开关电路包括用于将输出电路连接到所述电源的上电压源轨的高侧开关（SW1）以及用于将输出电路连接到所述电源的下电压源轨的低侧开关（SW2）；所述控制电路（402）被配置成通过使高侧开关有效来促使振荡朝着上包络斜升，并且通过使低侧开关有效来促使振荡朝着下包络斜降。

11.根据权利要求1或2的电路，其中，所述负载（704）包括光源，并且所述输出电路被连接成驱动所述光源。

12.根据权利要求11的电路，其中，所述光源包括至少一个LED。

13.根据权利要求1或2的电路，其中，所述电路（300）采取降压转换器的形式。

14.一种驱动负载（704）的方法，所述方法包括：

通过经由包括一个或多个储能组件的输出级的储能组件中抵抗电流变化的至少一个储能组件供应电流或者跨包括一个或多个储能组件的输出级的储能组件（L1、C1）中抵抗电压变化的至少一个储能组件施加电压，经由所述输出级从电源向负载供电；

促使所述电流或电压在上包络与下包络之间振荡；以及

通过使上包络在至少第一振幅水平与第二振幅水平之间移动并通过使下包络同时地在相同方向上移动相同的量来将数据调制到所述电流或电压中。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储用于控制驱动器电路（300）的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括代码，该代码被配置成当在一个或多个处理器上执行时执行权利要求14的方法。