CN107211497B - 在用于发光机构的操作装置中使用的芯片以及该操作装置 - Google Patents

Abstract

在用于发光机构的操作装置中使用的芯片以及该操作装置。本发明涉及一种在用于发光机构的操作装置中使用的芯片(1)，其中，该芯片(1)被设计为控制用于发光机构的操作装置的处理块(2)，其中，该芯片(1)能控制在功能上不同的多个不同处理块(2)，其中，该芯片(1)被设计为基于施加于该芯片(1)的至少一个信号来选择应该控制哪种类型的处理块(2)。

Description

在用于发光机构的操作装置中使用的芯片以及该操作装置

技术领域

本发明涉及在用于发光机构的操作装置中使用的芯片，其中该芯片被设计为控制操作装置的处理块。本发明也涉及具有这种芯片的特别用于LED的操作装置。

背景技术

在照明装置中，根据照明装置的应用领域或设计的不同，通常设置与照明装置的相应发光机构连接的操作装置或变换器。发光机构例如可以是发光二极管(LED)，其作为发光机构越来越常见地被用在各种照明技术领域中，这是因为LED具有特别在使用寿命和能效方面相比于常见发光机构的显著优势并且同时也具备足够高的发光强度。

但是，相应的操作装置也被用在具有其它发光机构的照明装置中，其中，与发光机构类型无关地将操作装置设计和设置成给发光机构供应相应合适的电流并且还相应控制发光机构。

用于LED以及用于其它用于发光机构的操作装置在此通常具有不同的处理块，它们在操作装置内相应相互连接。处理块例如可以是功率因数修正滤波器或功率因数修正块(PFC块)、下变换器或降压变换器块、上变换器或升压变换器块、隔离逆向变换器或逆向变换器块、或者半桥块，优选是谐振和/或隔离半桥块(HB/LLC块)。这种处理块的确切结构和在操作装置内的使用和布线连接是早就已知的，故在此不用详加介绍。

现在，在这样的处理块中要注意，它们大多应该与其功能或类型无关地被控制，在此，这例如如此进行，检测或测量处理块内的电压，将电压传输给芯片，芯片随即可根据该电压来控制各自处理块。为此，可以在处理块内设置可控开关或门，其允许芯片相应控制或调节该处理块。不过，代替可控开关或门，也可以通过其它已知形式进行借助芯片的处理块控制。

在操作装置中，就像例如图1所示，设有多个处理块2，其中每个处理块2配属有一个芯片1用于控制各自处理块2。现在，在此情况下要注意的是，在操作装置内设有不同类型的处理块。因为每个处理块根据其功能需要借助芯片的不同的控制或操控，故需要针对每种处理块设置具有固有内部结构或固有绑定的自身芯片。

当前大多采用芯片或者说集成电路，其只支持一种拓扑即某种处理块。与此相应，在各种类型的或具有不同功能的处理块中需要针对每种处理块研发一种新型芯片，由此不仅在研发时需要显著成本，也在制造以及相应功能等测试时需要显著成本。另外，附加后勤方面也有成本支出，这是因为必须准备好并销售不同类型或种类的芯片。

发明内容

现在，本发明的任务是提供一种可能，即针对不同类型的处理块可以采用相同的芯片来控制该处理块。

根据本发明，规定了一种在用于发光机构的操作装置中使用的芯片，其中该芯片被设计为控制该操作装置的处理块。在这里，该芯片可以控制在功能上不同的多个不同处理块，其中该芯片被设计为根据施加于芯片的信号来选择应控制哪种类型的处理块。

现在，通过这种设计，芯片可以通过简单方式依据施加于芯片的信号来确定应该控制哪种类型的处理块。

有利地规定，处理块的控制根据施加于芯片的输入信号进行，在此，为了控制处理块，芯片可以被设计为输出控制信号。

于是，依据输入信号可以进行应该控制哪种处理块的选择，在此，输入信号具有不同参数并且所述选择可依据至少一个参数来进行。所述参数例如可以是输入信号的波形和/或频率和/或振幅和/或占空比和/或阈值和/或定时例如设定时间值和/或最大值。

代替输入信号，也可以采用施加在芯片上的选择信号以选择应该控制哪种处理块。就是说，根据施加在芯片上的选择信号发生所述选择。在此，该选择信号可以具有不同的参数并且根据至少一个参数进行选择。它在此有利地是选择信号的电压电平。

还优选规定该芯片具有用于输出和接收信号的多个引脚。

另外可以规定，针对所述芯片能控制的其功能不同的多个不同处理块中的每个处理块，在芯片内设置控制单元。

于是，该芯片有利地如此构成，芯片的每个控制单元可以与芯片的每个引脚相连接。

还可以规定，在控制单元和引脚之间，在芯片中设有可控开关或门，且该芯片于是可如此构成，该可控开关或门通过施加在芯片上的用于选择应该控制哪种处理块的信号被控制。

优选在芯片内设有附加的比较器，其可以根据施加在芯片上的用于选择应控制哪种处理块的信号来控制可控开关或门。

所述可控开关或门可以是晶体管且特别是FET晶体管。可控开关或门可以是一个或多个复用器。

本发明的一个实施方式是一种芯片、特别是ASIC，其可以支持所有不同的被用在操作装置中的拓扑(处理块)。在该拓扑中于是规定借助OTP编程或OTP文件(OTP表示“一次性可编程”，即一次性可编程存储器数据组)即所谓的“软件”通过扇区块来选择应该支持哪个拓扑和进而哪种处理块。即，通过OTP文件来确定芯片可以控制哪种处理块。

该芯片可以具有引脚，引脚设计用于只在编程模式中、优选在操作装置制造时被用于接收选择信号并且在正常操作中被用于检测和/或输出其它信号。

另外，还规定了一种用于发光机构的操作装置，其具有至少一个处理块和分配给该处理块的至少一个芯片。该操作装置有利地具有多个处理块，每个处理块具有不同的功能，其中每个处理块分配有芯片。

操作装置的这个或这些处理块例如可以是PFC(功率因数修正)块、HB(半桥)/LLC块、降压变换器块(下变换器)、升压变换器块(上变换器)或逆向变换器(隔离逆向变换器)块。附加地或替代地，操作装置的处理块可以是SEPIC变换器块、降压-升压变换器块、正向变换器块、双开关正向变换器块、有源钳位正向变换器块、推挽变换器块、全桥块、相移ZVT变换器块。

也可采用相同类型的多级例如三个降压变换器块，它们施加不同功能。

这个或这些处理块有利地具有通过这个或这些芯片来控制的可控开关或门。

现在，通过根据本发明设计所述芯片而得到以下优点，针对不同类型的处理块，只需要一个芯片来控制各自处理块，因为芯片可以依据施加的信号以简单方式内部确定其支持哪个拓扑，即它可控制哪种处理块。因此，针对多种处理块也不需要各种类型或种类的芯片，由此一来，也省掉用于各种类型或种类的芯片的一连串测试。另外，也不需要多个不同的OTP文件。

另外，也可能在事后或在芯片当前操作中改变至支持另一拓扑。

附图说明

以下应结合实施例和附图来详述本发明，其中：

图1是具有多个处理块和多个芯片的操作装置的示意图；

图2是根据本发明的芯片的内部结构的示意图；和

图3是根据本发明的芯片的内部结构的示意图。

具体实施方式

如前所述，在图1中示出了用于发光机构的操作装置的多个处理块2，其中，每个处理块2配属有芯片1，芯片控制相应的处理块2。

此时要注意，在图1中仅示意性示出芯片1和处理块2之间的连接以及处理块2相互间的连接。与此相应，在图1中无法直接看到处理块2相互间的确切布线连接和其与芯片1的布线连接。但这是早就已知的，故在此未详加介绍。

在用于发光机构的操作装置中如前所述地规定了处理块2通过芯片1来控制。为此，处理块2的某些参数例如具体的电压被传输给关联的芯片1。依据来自相应的处理块2的作为输入信号施加到芯片1的参数，芯片1于是可以相应控制该处理块2。这例如如此进行，处理块2具有相应的可控开关或门，由此允许处理块2的控制或调整。但是，通过芯片1控制该处理块2在此也可通过其它方式进行。

为了通过芯片1控制该处理块2而可以规定，芯片1发送控制信号给处理块2。

如前所述，迄今例如规定，针对每种处理块2需要不同的芯片1来控制各自处理块。处理块2的类型或处理块2完成的功能例如可以是PFC块、降压变换器块、HB/LLC块或逆向变换器块，其也是早就已知的。

现在，为了允许在不同类型处理块2情况下只使用一个芯片1并因此做到简化和成本节约，在本发明中规定，芯片1可以控制各种各样的、其功能不同的处理块2，其中，芯片1被设计为依据施加在芯片1上的信号来选择应控制哪种处理块2。

这种施加在芯片1上的用于选择处理块类型的信号一方面可以是附加的或额外的选择信号或拓扑选择信号，其施加在芯片1的附加的或额外的引脚上。特殊选择信号施加在芯片1上的这种芯片1在图2和图3中被示出，其中，选择信号可以具有不同的参数并且所述选择依据至少一个参数进行。特别是，此时选择信号的电压电平被规定为选择标准。

代替选择信号，也可以规定，应该控制哪种处理块2的选择依据输入信号进行。为此，该输入信号具有不同的参数，其中，所述选择依据至少一个参数进行。该参数例如可以是输入信号的波形、频率、振幅、占空比、阈值、定时和最大值。就是说，针对芯片1依据输入信号做出应该控制哪种处理块2的选择的情况，芯片1能基于输入信号的参数自主且独立地识别应该支持哪个拓扑即应该控制哪种处理块2。关于输入信号的参数应该指出的是，它因此是输入信号中的某种指纹或输入信号的某些特性。

此时还要注意，各种各样处理块2的输入信号必须至少分别在参数上是不同的，从而芯片1能够识别相应差别并基于此确定应该支持哪个拓扑。

于是在图2和图3中如前所述地示意性示出了各自芯片1的结构，在此规定了用于选择应控制哪种处理块2的附加选择信号。该选择信号施加在芯片1的引脚3上，在这里，引脚3是附加的或额外的引脚。

此外在图2中，芯片1还具有引脚4，在该引脚上施加有对应于前述输入信号的输入信号，其也可以被称为感测信号。在这种情况下，它如前所述是可能来自处理块2的信号，例如处理块2的特定电压值，芯片1随即据此完成相应处理块2的控制。

另外，然后还设有两个引脚5a、5b，相应的控制信号在此通过芯片1被输出，可借此来控制处理块2。

于是在图2中，芯片1在内部具有三个控制单元6，其中每个控制单元6设置用于控制不同类型的处理块2并且具有用于控制各自类型的处理块2的控制机构或控制部件，但其在图2中未被单独示出，因为它们是早就已知的。例如，控制单元6为了控制PFC块可以具有相似的或相同的控制机构或控制部件，如常见的迄今用来控制PFC块的芯片。

因为有三个控制单元6，故如图2所示的芯片1因而能够控制三种不同类型的处理块2。如图2所突显，控制单元6是用于PFC块、HB/LLC块或HB块和降压(BUCK)变换器块的控制单元。

于是，不仅在施加有输入信号的引脚4与控制单元6之间，也在控制单元6和在此输出相应控制信号的引脚5a、5b之间，设有呈FET晶体管7形式的相应的可控开关或门。代替FET晶体管7，也可以采用其它类型的晶体管或任何其它形式的开关或可控元件作为可控开关或门，例如所述门也能以复用器形式构成。

借助FET晶体管7，可以一方面通过设置在引脚4与控制单元6之间的FET晶体管7将施加在引脚4上的输入信号可选地施加在控制单元6中的一个上。另一方面，因为设置在控制单元6与引脚5a、5b之间的FET晶体管7而有以下可能，即，可选地将由控制单元6输出的控制信号施加到引脚5a、5b上。

此时要注意的是，在图2中，用于PFC块的控制单元6和用于降压变换器块的控制单元6能分别将控制信号(PFC_out或Buck_FET_out)可选地施加在引脚5a上，且用于HB/LLC或HB块的控制单元6输出两个控制信号(HB_LS_out和HB_HS_out)，在此，两个控制信号之一被送至引脚5a，另一个控制信号被送至引脚5b。

因此，通过具有设置在控制单元6和引脚4、5之间的晶体管7的构造而有以下可能，控制单元6之一被选择，不仅施加在引脚4上的输入信号一方面被送至这个控制单元，而且由相应的控制单元6输出的控制信号被传送或引导至所述引脚5，使得控制信号可以被相应输出并转发至相应的处理块2。

于是，应采用哪个控制单元6的选择依据施加在附加引脚3上的选择信号进行。即，控制单元6的选择对应于芯片1可以或应该控制哪种处理块2的选择。

施加在引脚3上的选择信号的评估于是借助施加有选择信号的比较器8进行，其中该比较器8接着根据选择信号的电压电平控制FET晶体管7。

图2和图3中的比较器仅为了理解而被举例画出。所述评估也能以不同于基于电平的其它方式来进行，例如借助信号频率(如通过计数器->f>20kHz＝拓扑l，f<20kHz＝拓扑2)、占空比、AC/DC....

具体说，此时在实施例中规定选择信号基本上处于三种状况或状态，在此，第一状况或状态1表示低于3伏的电压电平，第二状况或状态2表示在3至6伏之间的电压电平，第三状况或状态3表示高于6伏的电压电平。此时，针对选择信号的电压电平低于3伏的情况，选择用于PFC块的控制单元6，针对电压电平在3至6伏之间的情况，选择用于HB块的控制单元6，针对高于6伏的电压电平的情况，选择用于降压变换器块的控制单元6。

在此，为了评估低于3伏的电压电平而设有第一比较器8，其与FET晶体管7相连，FET晶体管7允许施加在引脚4上的输入信号被转送至用于PFC块的控制单元6，并且由PFC块输出的控制信号被送至引脚5a。对于在3至6伏之间的电压范围，于是设有第二和第三比较器8，它们通过“与”门与FET晶体管7相连，FET晶体管7允许用于HB块的控制单元6可接收输入信号并且可将相应的输出信号或控制信号转送至引脚5。对于超过6伏的电压电平，于是设置与FET晶体管7相连的第四比较器8，FET晶体管7允许输入信号可送至用于降压变换器块的控制单元6并且将控制单元6的控制信号接着传送至引脚5a。

将比较器8和“与”门及FET晶体管7的布线连接也由以下表格表明，从该表格中突显各种各样的电压电平和由此得到的用于引脚4和引脚5a、5b的链接或者说相应施加哪个信号。

V_Pin 3	状态	引脚4	引脚5a	引脚5a
					＜3V	1	PFC_sensing	PFC_out	-
3V＜x＜6V	2	HB_sensing	HB_LS_out	HB_HS_out
					＞6V	3	Buck_sensing	Buck_out	-

因此，在低于3伏的输出信号电压情况下，得到设置用于控制PFC块的所谓PFC控制器或芯片1，在3至6伏电压情况下，得到适用于控制HB块的HB控制器或芯片1，在高于6伏的电压情况下，得到适用于控制降压变换器块的降压变换器控制器或芯片1。

在图3中又示意性示出了芯片1，在这里，选择应该控制哪种处理块2根据施加在芯片1上的选择信号进行，其中选择信号又加在附加的引脚3上。与图2中相似地，在图3中的芯片1中也设有两个引脚5a、5b。

但是，不同于图2，在图3的实施例中的芯片1内只设有两个控制单元6，一个是用于PFC块的控制单元6，另一个是用于降压变换器块的控制单元6。图3中的芯片1具有两个引脚4a、4b用于相应的输入信号。

也像在图2中那样，在图3中也设有呈FET晶体管7形式的可控开关或门，在这里，它们类似于在图2中那样设置在引脚4a、4b和控制单元6之间以及在控制单元6与引脚5a、5b之间。此外，在这里也又通过相应的比较器8依据施加在引脚3上的选择信号来控制该FET晶体管7。

但现在在此要注意的是，还在图3中规定了用于PFC块的控制单元6不仅能与引脚4a相连，也能与引脚4b相连，而用于降压变换器块的控制单元6也不仅能与引脚4a相连，也能与引脚4b相连。由此有以下可能，输入信号不仅可以施加在引脚4a上，也可以施加在引脚4b上，并且与输入信号施加在哪个引脚4a、4b上无关地可以将该输入信号转送至设于芯片1内的两个控制单元6。类似的情况也出现在由控制单元6输出的控制信号中，该控制信号可以从两个控制单元6被送至引脚5a以及引脚5b。

于是在此规定，例如在低于3伏的电压电平情况下，用于PFC块的控制单元6与引脚4a和引脚5a相连，而用于降压变换器块的控制单元6与引脚4b和引脚5b相连。与之相比，在3至6伏的电压电平情况下，用于PFC块的控制单元6与引脚4b和引脚5b相连，而用于降压变换器块的控制单元6与引脚4a和引脚5a相连，并且在高于6伏的电压电平情况下规定，用于PFC块的控制单元6与引脚4a和引脚5b相连，用于降压变换器块的控制单元6与引脚4b和引脚5a相连。

这也从以下表格中表现出来，在该表格中说明了各种各样的电压电平和关联的链接。

V_Pin 3	状态	引脚4a	引脚4b	引脚5a	引脚5b
						＜3V	1	PFC_sensing	Buck_sensing	PFC_out	Buck_out
3V＜x＜6V	2	Buck_sensing	PFC_sensing	Buck_out	PFC_out
						＞6V	3	PFC_sensing	Buck_sensing	Buck_out	PFC_out

因此在图3中示出了一个例子，在此，两个控制单元6不仅能与施加有输入信号的不同引脚4a、4b相连，也能与用于输出控制信号或输出信号的不同引脚5a、5b相连。

一个实施例包括芯片1特别是ASIC，其能支持被用在操作装置中的不同的处理块2。在此实施例中规定，借助OTP编程(“可一次性编程”的编程，即存储器一次性编程)或OTP文件，通过扇区块选择应该支持哪个拓扑和进而哪种处理块2。就是说，通过该OTP编程来确定芯片可控制哪种处理块2。

例如引脚3也可以只在编程模式中在制造操作装置时被用于接收选择信号并且在正常操作中被用于检测和输出其它信号如测量信号和/或控制信号。例如引脚3可以在操作装置的正常操作中即在相连的发光机构的控制中被用来设定标称发光机构电流或发光机构功率。当只在编程模式中接收选择信号时例如可以规定，借助OTP编程来选择和确定应该支持哪个拓扑和进而支持哪种处理块2。

在选择信号只在编程模式中被一次性接收且在正常操作中不再查询选择信号的实施例中，例如可以在每次操作装置重启时在芯片1内检查通过在编程模式中接收的选择信号选择了哪种处理块2支持。例如为此可以查询存在芯片1内的OTP编程或OTP文件。操作装置的重启例如可以是操作装置在供电电压加于操作装置时的加速。

原则上可以想到的是，在多个引脚和控制单元情况下，理论上通过采用多个可控开关或门例如复用器而根据所选的状况或状态可接通或分配每个控制单元的每个引脚，以及伴随每个任意组合。由此有以下可能，可以明显简化操作装置内的布局，因为可以在以下情况下节约跳线，此时因为所述布局而有利的是该输入信号针对用于PFC块的控制单元不会例如被施加到第一引脚上，而是被从外面施加到芯片上的另一个引脚上。

就是说，总体上也可以规定，芯片的每个控制单元与芯片的每个引脚相连。

通过根据本发明的芯片1和通过施加在芯片上的信号可选择应控制哪种处理块的特殊设计而存在以下可能，以简单方式将同一芯片用于控制各种处理块。即，还只需要研发和测试用于各种拓扑或各种处理块的单个芯片，由此可以节省显著费用和研发支出。同样也可以在创建操作装置的布局时实现简化，这是因为可以在芯片内实现引脚和控制单元的任何配置。

依据施加在芯片上的信号来简单选择芯片应控制哪种处理块于是一方面允许例如在制造操作装置时一次性完成所述选择。就是说，在具有多个处理块的操作装置中，多个相同的芯片配属于每个处理块，然后借助相应的信号发生所述选择。但同样也可以通过简单选择在用于用于发光机构的操作装置操作中进行选择或者说在操作中改变选择。这例如针对芯片相应评估输入信号的情况也是可想到的。

引脚3也可以只在编程模式中在制造操作装置时被用来接收选择信号并且在正常操作中被用来检测和/或输出其它信号如测量信号和/或控制信号。

即，总之要说明的是，通过简单方式不仅能在操作装置操作之前发生选择，也能在操作装置操作中发生选择。因此，芯片的绑定不是事先确定的，而是依据一个或多个信号进行的。

Claims (13)

1.一种在用于发光机构的操作装置中使用的芯片(1)，其中，所述芯片(1)被设计为控制用于发光机构的操作装置的处理块(2)，其特征在于，

所述芯片(1)能控制在功能上不同的多个不同处理块(2)，其中，所述芯片(1)被设计为基于施加于所述芯片(1)的至少一个信号来选择应该控制哪种类型的处理块(2)，

所述芯片(1)具有用于输出和接收信号的多个引脚(4、5)；

对于所述芯片(1)能控制的在功能上不同的多个不同处理块(2)中的每个处理块(2)，在所述芯片(1)中设置控制单元(6)；以及

所述芯片(1)如此设计，使得所述芯片(1)的每个控制单元(6)能与所述芯片(1)的每个引脚(4、5)连接。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

至少一个处理块选自：功率因数修正滤波器PFC块、半桥块、降压变换器块、SEPIC变换器块、降压升压变换器块、正向变换器块或逆向变换器块。

3.根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于，

为了控制所述处理块(2)，所述芯片(1)被设计为输出控制信号；以及

所述处理块(2)的控制根据施加于所述芯片(1)的输入信号进行。

4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，

应该控制哪种类型的处理块(2)的选择根据所述输入信号进行；以及

所述输入信号具有不同的参数且所述选择是根据从所述输入信号的波形、频率、振幅、占空比、阈值、定时、最大值中选择的至少一个参数来进行的。

5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

应该控制哪种类型的处理块(2)的选择根据施加于所述芯片(1)的选择信号进行；以及

所述选择信号具有不同的参数且所述选择是根据所述选择信号的电压电平来进行的。

6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

在所述芯片(1)中在所述控制单元(6)和所述引脚(4、5)之间设置可控开关和/或门(7)；

所述芯片(1)如此设计，使得所述可控开关和/或门(7)通过施加于所述芯片(1)的用于选择应该控制哪种类型的处理块(2)的信号被控制；以及

在所述芯片(1)中设置比较器(8)，所述比较器(8)能根据施加于所述芯片(1)的用于选择应该控制哪种类型的处理块(2)的信号控制所述可控开关和/或门(7)。

7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，

所述可控开关和/或门是晶体管。

8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，

所述晶体管是FET晶体管(7)。

9.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，

所述可控开关和/或门是一个或多个复用器。

10.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

所述芯片具有引脚(3)，其中所述引脚(3)被设计成只在制造所述操作装置的过程中的编程模式中用于接收选择信号，并且在正常操作中用于检测和/或输出其它信号。

11.一种用于发光机构的操作装置，其特征在于，

所述操作装置设置有至少一个处理块(2)和分配给所述处理块(2)的至少一个根据前述权利要求之一所述的芯片(1)。

12.根据权利要求11所述的用于发光机构的操作装置，其特征在于，

所述操作装置具有多个处理块(2)，每个处理块具有不同的功能，其中每个处理块(2)分配有芯片(1)；

所述操作装置的所述处理块(2)是功率因数修正滤波器PFC块、半桥块、降压变换器块、SEPIC变换器块、降压升压变换器块、正向变换器块或逆向变换器块；并且

所述处理块(2)具有由所述芯片(1)控制的可控开关和/或门。

13.根据权利要求11所述的用于发光机构的操作装置，其特征在于，所述操作装置用于LED。