CN109392220A - 用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆 - Google Patents

用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN109392220A
CN109392220A CN201810873381.2A CN201810873381A CN109392220A CN 109392220 A CN109392220 A CN 109392220A CN 201810873381 A CN201810873381 A CN 201810873381A CN 109392220 A CN109392220 A CN 109392220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
drive circuit
signal
circuit
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810873381.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109392220B (zh
Inventor
C·施特格尔
E·柯瓦车夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of CN109392220A publication Critical patent/CN109392220A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109392220B publication Critical patent/CN109392220B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/38—Switched mode power supply [SMPS] using boost topology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
    • B60Q1/08—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically
    • B60Q1/10—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to vehicle inclination, e.g. due to load distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/2696—Mounting of devices using LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于发光二极管装置(11)的驱动器电路(10)，具有：电源端子(17)；升压转换器电感(L升压)，将所述电源端子(17)连接到公共电路节点(LX)；切换单元(21)，被配置为根据切换信号(GL)将所述电路节点(LX)连接到地电位(20)；以及整流单元(18)，将所述电路节点(LX)连接到阳极端子(14)，存储电容(C输出)的端子和RC元件(23)的端子连接到所述电路分支，阴极端子(16)电连接到所述电路节点(LX)，降压转换器电感(L降压)在各自情况下连接在所述整流单元(18)与所述阳极端子(14)之间和/或所述阴极端子(16)与所述电路节点(LX)之间。

Description

用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于发光二极管装置的驱动器电路。这种类型的发光二极管装置可以具有例如由多个发光二极管组成的串联电路。驱动器电路可以借助于电源端子连接到电压源，并且具有升压转换器电感以便将来自电压源的输入电压转换成用于发光二极管装置的较高电压电平。本发明还包括一种包含驱动器电路的照明设备以及一种包含根据本发明所述的照明设备的机动车辆。
背景技术
发光二极管装置可以用于照明目的。这适用于建筑物照明(例如，作为白炽灯泡的替代品)和汽车技术两者。这种类型的发光二极管装置典型地使用受控恒定电流(也就是说，直流电)来致动，该恒定电流的电流强度借助于控制器装置而被控制为恒定值，或者至少保持在预定值范围内。这已被证明对于包括由发光二极管组成的串联电路的发光二极管装置而言是特别有利的。
然而，这里存在的问题是，为了可重用性，驱动器电路旨在能够致动具有不同数量的串联连接的发光二极管的发光二极管装置。这方面的一个示例是对在机动车辆中的驱动器电路的典型要求，该驱动器电路旨在能够驱动具有一个发光二极管到多达14个串联连接的发光二极管的驱动发光二极管装置。这旨在对于9V至16V、有时甚至是6V至20V的电源电压或输入电压而言是可能的。
在这种情况下，为了能够将所述恒定电流作为通过发光二极管装置的二极管电流进行驱动，发光二极管装置处的输出电压必须能够相应地改变。在这种情况下，可能出现所述输出电压必须有时高于或者有时低于输入电压的情况。
为了转换输入电压，可以在驱动器电路中使用感应直流/直流转换器，其中，然而降压转换器或升压转换器的转换器拓扑并不满足输出电压旨在或者高于或者低于输入电压的电气要求。
例如，US 2011/0089915 A1公开了一种组合降压-升压转换器，该组合降压升压转换器还包括用于控制电流强度以便为发光二极管装置提供恒定电流的滞后控制。然而，对于交替的升压转换和降压转换，为了能够利用电线圈进行升压转换和降压转换两者，需要复杂的H桥电路。
从US 7 265 524 B2中也已知一种降压-升压转换器。在这种情况下也提供了复杂的H桥电路。
发明内容
本发明基于以下目的：提供用于控制发光二极管装置的二极管电流的驱动器电路，其中，旨在使得可以关于可用的输入电压进行升压转换和降压转换两者。
这个目的通过独立专利权利要求的主题来实现。本发明还包括由从属专利权利要求、以下描述以及附图而描述的其他改进。
本发明提供了一种用于发光二极管装置的驱动器电路。例如，驱动器电路可以被提供为用于发光二极管装置的控制装置的组成部分。发光二极管装置可以具有例如单个发光二极管或由多个发光二极管组成的串联电路。发光二极管装置可以使用来自驱动器电路的二极管电流来操作或供应电力。当二极管电流正在流动时，发光二极管装置的该至少一个发光二极管导通。在驱动器电路中，为了发光二极管装置的连接，规定发光二极管装置的阳极侧电连接到驱动器电路的阳极端子并且发光二极管装置的阴极侧电连接到驱动器电路的阴极端子。在这种情况下，“端子”是电触点或电极。阳极侧和阴极侧通过在发光二极管装置的发光二极管本身上的相应标识来产生。
为了将驱动器电路连接到电压源以用于能量供应的目的，提供了电源端子。可以借助于电源端子从电压源接收输入电压，具体地是直流电压。输入电压可以被连接，也就是说，发光二极管装置的照明操作也被输入电压的断开而中断或终止。
在驱动器电路中，电源端子借助于升压转换器电感连接到中心或公共电路节点。升压转换器电感可以通过电感器或线圈来实现。关于本发明，电路节点是节点或线路部分，驱动器电路的多个电部件借助于该节点或线路部分而电连接。电路节点相应地还将切换单元连接到驱动器电路的地电位。切换单元被配置为根据切换信号将电路节点电连接(短接)到地电位。根据切换信号的当前值，电路节点因此或者电连接到地电位或者与地电位隔离。切换单元可以例如基于晶体管(具体地，场效应晶体管)来实施。整流单元也连接到电路节点。整流单元将电路节点连接到驱动器电路的阳极端子。整流单元可以基于二极管而形成。然后，正向被定向为从电路节点到阳极端子。
整流单元借助于与存储电容的端子所连接到的电路分支而连接到阳极端子。换句话说，存储电容可以借助于升压转换器电感和整流单元利用来自电压源的能量进行充电。在切换单元电导通并且因此电路节点短接到地电位时，发光二极管装置的二极管电流然后可以借助于存储电容来有利地操作。存储电容可以基于电容器或多个电容器而形成。
驱动器电路的这种设计或这种构造对应于升压转换器部分。在常规升压转换器中，阴极端子现在将会简单地连接到所述地电位，以便连接发光二极管装置的阴极侧。然而，借助于替代地规定驱动器电路的阴极端子同样地电连接到电路节点，本发明现在另外提供了降压转换器的功能。然而，电连接不必是直接的，而是可以借助于至少一个电部件来引导或提供。在一种配置中，即，降压转换器电感连接在阴极端子与电路节点之间以供降压转换。然后阴极端子借助于降压转换器电感相应地连接到电路节点。另外或可替代地，在另一种配置中，降压转换器电感可以连接在整流单元与阳极端子之间。降压转换器电感的这两种可能的互连位置源于以下事实：由于电流守恒(基尔霍夫的第一定律)，在阳极端子上游和阴极端子下游的降压转换器电感的互连是等效的。降压转换器电感可以通过电感器或线圈来实现。
因此，代替包括复杂的H桥电路的单独电感，本发明利用两个电感，即，升压转换器电感和降压转换器电感。其结果是，对于切换单元的需求可以有利地减少到一个所述切换单元，借助于该切换单元，电路节点可以连接到地电位。控制过程也可以相应地以简单的方式来实现。部件支出因此有利地较低。
RC元件的端子也连接到电路分支，整流单元借助于该电路分支而连接到阳极端子。换句话说，整流单元借助于电路分支连接到阳极端子，存储电容的端子以及RC元件的端子连接到该电路分支。这种RC元件可以基于欧姆电阻元件和电容器的串联电路而形成。RC元件可以与所述存储电容器并联连接。阻尼可以借助于RC元件来实现，以便抑制如可能由于升压转换器电感、存储电容以及在电源端子处的输入电容而导致的谐振行为。
本发明还包括另外的配置，其各自产生附加的技术优点。
根据一种配置，阴极端子仅借助于电路节点和切换单元连接到地电位，也就是说，不存在到地电位的其他电流路径。这产生了以下优点：在阳极端子与阴极端子之间流动的二极管电流不能未经切换而泄漏到地电位。
一种配置规定借助于平滑电容来连接阳极端子和阴极端子。其结果是，与流过降压转换器电感的电流纹波相比，可以有利地减小发光二极管装置的二极管电流的纹波。平滑电容可以借助于电容器或多个电容器而形成。
另一种配置规定滞后控制器装置被提供用于生成切换信号，借助于该切换信号来对切换单元进行切换。滞后控制的另一个名称也叫继电器式控制(bang-bang control)。所述控制器被配置为借助于切换信号来切换所述切换单元，并且在这种情况下将从阴极端子流向电路节点的电流的电流强度保持在预定最小值与预定最大值之间。在这种情况下，最小值低于最大值。
为了确定要控制的电流的当前强度，一种配置规定借助于电流测量单元将阴极端子连接到电路节点，该电流测量单元被设计为生成与电流强度相关的测量信号。其结果是，电流强度有利地直接在相关电路分支中确定。
为了生成测量信号，一种配置规定借助于电流测量单元的分流电阻器将阴极端子电连接到电路节点。这产生了以下优点：电流强度的测量非常精确，从而使得发光二极管装置的发光二极管被保护免受过电流所引起的损坏。
为了然后满足所述最小值和所述最大值，一种配置规定第一比较单元被配置为将电流测量单元的所述测量信号与第一参考信号进行比较，并且以信号发出该比较的结果作为第一比较信号。第二比较器单元也被配置为将该测量信号与第二参考信号进行比较，并且以信号发出该比较的结果作为第二比较信号。触发器单元被配置为在置位输入端处接收比较信号中的第一比较信号并且在复位输入端处接收比较信号中的第二比较信号。然后在触发器单元的输出端处生成切换信号。当电流强度低于由第一参考信号设置的最小值时，切换信号在这种情况下被设置为接通值，并且当电流强度大于由第二参考信号设置的最大值时，切换信号被设置为关断值。接通值使切换单元电接通，关断值使切换单元电关断。比较器单元可以基于在比较器电路中的运算放大器来形成。控制器装置可以有利地以非常低的复杂度来实现。
整流单元可以基于所述方式的至少一个二极管而形成。作为其替代方案，可以规定在整流单元中设置附加切换单元，该附加切换单元在此被称为整流切换单元。所述整流切换单元具有与二极管相比较低的正向电阻的优点。整流切换单元可以基于晶体管(具体地，场效应晶体管)来形成。
为了以低复杂度来切换整流切换单元，一种配置规定了反相装置被提供用于该整流切换单元，该反相装置被配置为将整流切换单元反相地切换到切换单元，该切换单元将电路节点连接到地电位。然后，或者是此切换单元或者整流切换单元一直是电接通的，但永远不会同时接通这两者。反相装置可以基于逻辑门而形成。所述反相装置可以由所述触发器单元的反相输出端提供。
一种配置还使发光二极管装置具有调光功能成为可能。为此，调光端子被提供用于接收调光信号。此外，调光切换单元连接在阳极端子的上游，或者调光切换单元连接在阴极端子的下游。调光切换单元被配置为根据调光信号而阻断在阳极端子与阴极端子之间流动的二极管电流。调光信号可以是例如脉宽调制信号，也就是说可以取决于脉宽调制(PWM)。调光切换单元通过所述调光切换单元的所描述的装置与发光二极管装置本身串联连接。所述调光切换单元因此可以可靠地或直接地完全中断二极管电流或使二极管电流通过。这有利地确保陡峭的切换边缘，由此使对比度最大化。调光切换单元可以基于晶体管(具体地，场效应晶体管)来形成。
本发明还包括驱动器电路和发光二极管装置的组合。所产生的照明设备规定发光二极管设备的阳极侧连接到驱动器电路的阳极端子并且发光二极管设备的阴极侧连接到驱动器电路的阴极端子。照明设备可以被设计为例如用于机动车辆的前灯，或者用于建筑物灯或用于机动车辆内部或机动车辆信号灯的照明源。
结合本发明在机动车辆中的用途，本发明还规定一种包括根据本发明的照明设备的一个实施例的机动车辆，其中，该机动车辆被配置为借助于电压源在电源端子与照明设备的驱动器电路的地端子之间提供输入电压。根据本发明的机动车辆可以是例如客车或商用车辆。
本发明的进一步特征从权利要求书、附图以及附图的描述中显现。在说明书中提到的特征和特征的组合以及在下面的附图的描述中提及的和/或单独在附图中示出的特征和特征的组合不仅可以以相应地陈述的组合使用，而且可以以其他组合或单独使用。
附图说明
下面对本发明的示例性实施例进行了描述。在这方面，在附图中：
图1示出了根据本发明的驱动器电路的实施例的示意图；
图2示出了根据本发明的驱动器电路的另一个实施例的示意图；
图3示出了用于展示驱动器电路的第一切换阶段的等效电路图；
图4示出了用于展示驱动器电路的第二切换阶段的等效电路图；
图5示出了具有驱动器电路的电变量的示意性时间曲线的曲线图；
图6示出了具有驱动器电路的电变量的其他示意曲线(8V情况下)的曲线图；
图7示出了具有驱动器电路的电变量的其他示意曲线(20V情况下)的曲线图；
图8示出了具有放大的时间曲线的两个曲线图；
图9示出了具有放大的时间曲线的另一个曲线图。
附图标记清单
10 驱动器电路
11 发光二极管装置
12 照明设备
13 阳极侧
14 阳极端子
15 阴极侧
16 阴极端子
17 电源端子
18 整流单元
19 当前测量单位
20 地电位
21 切换单元
22 电路分支
23 RC元件
24 调光切换单元
25 测量放大器
26 控制器装置
27 调光端子
28 反相装置
C高 比较器单元
C低 比较器单元
CS 测量信号
DIM 调光信号
FF 触发器单元
G1 门
G2 门
GH 整流信号
GL 切换信号
Iled 二极管电流
I(L降压) 电流
I(L升压) 电流
L降压 降压转换器电感
L升压 升压转换器电感
LX 电路节点
Q 输出端
QH 开关
QL 开关
V输入 输入电压
Vgh 栅极电压
Vgl 栅极电压
V输出 电压电位
V参考低 参考信号
V参考高 参考信号
V(LX) 电压电位
在附图中，相同的附图标记在各自情况下用于具有相同功能的元件。
具体实施方式
图1示出了发光二极管装置11可以连接至的驱动器电路10。发光二极管装置11可以具有由发光二极管LED1至LEDN(LED——发光二极管)组成的串联电路，其中N是发光二极管的数量。N可以具有为2至例如40的值。单个发光二极管也是可能的。驱动器电路10与发光二极管装置11一起形成照明设备12。照明设备12可以安装在机动车辆中或建筑物中。
发光二极管装置11可以与阳极侧13连接至阳极端子14。发光二极管装置11可以通过阴极侧15连接至阴极端子16。二极管电流Iled可以从阳极端子14流向阴极端子16，其中，可以控制通过驱动器电路10的二极管电流Iled的电流强度。
电压源V直流可以连接到驱动器电路10的电源端子17，该电压源在此仅象征性地表示。可以借助于输入电容C输入而使从电压源V直流接收的输入电压V输入平滑。
在驱动器电路10中，电源端子17可以借助于升压转换器电感L升压连接到电路节点LX。阳极端子14可以借助于整流单元18连接到电路节点LX。阴极端子16可以借助于降压转换器电感L降压和电流测量单元19连接到电路节点LX。所述电感L升压、L降压可以各自由电感器或线圈形成。
电路节点LX可以借助于切换单元21与地电位20互连。地电位20在图中也用三角形表示，由于这个原因未在每个符号处给出附图标记20。
存储电容C输出和RC元件23可以连接到将整流单元18连接到阳极端子14的电路分支22。RC元件23可以具有电阻元件Rd和电容Cd。存储电容C输出和RC元件23可以连接到地电位20。平滑电容Cled可以连接在阳极端子14与阴极端子16之间。所述电容C输出、Cd、Cled各自可以由电容器提供。
调光切换单元24可以连接在阳极端子14的上游。调光切换单元24可以具有开关QD，该开关可以根据调光信号DIM来切换二极管电流Iled。开关QD可以基于晶体管(具体地，场效应晶体管)来形成。可以通过调光信号QD在晶体管的栅极处指定栅极电压V调光。相应的电部件仅由电压源象征性地表示。调光信号QD也可以直接提供栅极电压V调光。
相对于电路分支22中的地电位20的电压电位被称为V输出。相对于在阴极端子16处的地电位20的电压电位被称为Vc。相对于在电路节点LX处的地电位20的电压电位被称为VLX。
电流测量单元19可以具有可以连接在降压转换器电感L降压与电路节点LX之间的分流电阻器R感测。降压转换器电感L降压和分流电阻器R感测也可以以相反的顺序互连。可以借助于测量放大器25提供作为测量信号CS而提供的电压根据通过降压转换器电感L降压的电流I(L降压)而跨分流电阻器下降。测量放大器25可以基于运算放大器来形成。下降的电压也可以直接形成测量信号CS。
切换单元21可以基于开关QL而形成。开关QL可以是晶体管，具体地是FET(场效应晶体管)，优选地是N通道FET。切换信号GL可以在晶体管QL的栅极处指定栅极电压Vgl。相应的电部件仅由电压源象征性地表示。切换信号GL还可以直接提供栅极电压Vgl。
切换信号GL可以根据测量信号CS而由控制器装置26生成。控制器装置26可以提供滞后控制以用于此目的。为此，可以提供比较器单元C低和比较器单元C高，其中，比较器单元C低的输出端可以连接到触发器单元FF的置位输入端S，并且比较器单元C高的输出端可以是连接到触发器单元FF的复位输入端R。比较器单元C低可以将测量信号CS与参考信号V参考低进行比较，并且如果测量信号CS低于参考信号V参考低，则可以在输出端处发出信号。触发器单元FF的输出端Q然后被置位。比较器单元C高可以将测量信号CS与参考信号V参考高进行比较，并且如果测量信号CS高于参考信号V参考高，则可以发出信号。触发器单元FF的输出端Q然后被复位。在输出端Q处的信号可以用作切换信号GL。用于生成参考信号V参考低、V参考高的电构件仅由电压源象征性地表示。
调光信号DIM可以在调光端子27处由信号源接收，该信号源在图1中通过电压源来表示。所述信号源可以是外部信号源。调光信号DIM可以是脉宽调制信号。为了将调光信号DIM与输出端Q的信号组合，可以提供用于AND链路的逻辑门G1。
触发器单元FF可以提供反相装置28，该反相装置生成相对于在输出端Q处的信号反相的信号。反相装置28可以借助于逻辑门而形成。
在图1中所示的实施例中，整流单元18可以基于开关QH而形成。开关QH可以由晶体管形成。晶体管的栅极电压Vgh可以由整流信号GH指定，该整流信号可以借助于反相装置28形成为反转或反相切换信号GL。相应的电部件仅由电压源象征性地表示。整流信号GH还可以直接提供栅极电压Vgh。
由此产生主动切换的同步整流器。为了在此也考虑调光信号DIM，反相装置28的信号还可以通过借助于AND链路的逻辑门G2链接至调光信号DIM。
图2示出了其中整流单元18具有二极管D而不是开关QH的实施例。二极管D的正向是从电路节点LX朝向阳极端子14。然后触发器单元FF的反相输出端可以保持未接线。
根据前述实施例在下文中描述驱动器电路10的功能。
由电容器C输入支持的输入电压V输入向升压转换器电感L升压提供电力，该升压转换器电感与切换单元21的有源开关QL、和同步整流器QH(图1)或整流单元18的二极管D(图2)、以及电容器C输出一起形成增压(step-up)/升压部分(升压转换)。
RC元件23的构件Rd、Cd可以被设计成使得它们将由电抗元件C输入、L升压、C输出组成的二阶系统衰减到可指定的程度。构件L降压、QL、同步整流器QH(图1)或二极管D(图2)和C输出形成一个减压(step-down)/降压部分(降压转换器)。这还包括电流测量单元19，该电流测量单元包括分流电阻器R感测和可选测量放大器CS。
可选调光开关QD以调光信号DIM的脉宽调制的时钟速率中断发光二极管装置11的电流供应，并且因此使得对于高对比度而言，二极管电流Iled的非常陡的电流边缘成为可能。
在控制器装置26中使用滞后控制，该滞后控制允许L降压中的电流I(L降压)总是在最小值与最大值之间“跳跃”或振荡，并因此平均调整通过LED1…LEDN的二极管电流Iled的可指定LED电流强度。
比较器单元C高、C低致动包括触发器单元FF和门G1、G2的离散逻辑块。
如果切换单元21由切换信号GL(QL＝接通)电接通，则这导致切换阶段“接通”。如果切换单元由切换信号GL(QL＝关断)电关断，则这导致切换阶段“关断”。
图3示出了针对接通阶段的等效电路图。图4示出了针对关断阶段的等效电路图。图5展示了为了说明性目的在具有发光二极管装置11的示例性案例中随时间t变化的电流曲线和电压曲线，该发光二极管装置包括串联的N＝4个发光二极管，V输入＝6V电源电压和指定的LED二极管电流Iled＝1A。
考虑有源开关QL的每个切换阶段的驱动器电路10的等效电路图公开了功能。在“接通阶段”，能量存储在升压转换器电感L升压中。同时，降压转换器电感L降压由电容器C输出中的能量通过发光二极管LED1、……、LEDN来充电。滞后控制器装置26借助于电流测量单元19来监测降压转换器电感L降压中的电流IL(降压)的最大电流值，并且一旦达到由V参考高指定的最大值就终止接通阶段。
在随后的“关断阶段”，这两个电感L升压、L降压被放电，并且存储在其中的能量对电容器C输出进行充电。电流进一步流过发光二极管LED1…LEDN，但是减小了。滞后控制器装置26监测降压转换器电感L降压中的电流I(L降压)的最小电流值，并且一旦达到由V参考低指定的最小值就终止关断阶段。接通阶段然后再次开始。
通过适当选择电感L升压、L降压的值和滞后阈值(这两个比较器单元C高、C低的参考信号V参考低、V参考高)的值，驱动器电路10的切换频率范围和/或功能范围可以被设置并且可以与发光二极管装置11的输入电压V输入的输入电压范围以及LED链长度N相匹配。
为了展示典型的操作条件，图6模拟了具有输入电压V输入＝8V的示例，并且图7展示了具有输入电压V输入＝20V的示例，各自处于具有2V pp幅值(pp幅值：峰峰幅值)以及1kHz和15kHz的两种可能频率的叠加正弦电压的情况下。例如，这对应于标准化的汽车测试。同时，还施加了脉冲宽度调制的调光电压DIM，以便周期性地接通和关断发光二极管装置11的发光二极管。照明设备12的突然负载变化响应因此也被针对可能的控制弱点(这些弱点将它们本身体现为电流浪涌或过冲)而检查。
具有典型部件值的模拟展示了由驱动器设备10实现的滞后降压-升压LED驱动器的卓越性能(相对于“线性调节”和“负载调节”)。即使在输入电压波动和负载突然变化的情况下，LED二极管电流Iled也始终保持是正确的。
为此，图8和图9再一次展示了图7的曲线的放大部分。控制带宽较高，因为很明显，甚至是15kHz的正弦扫描(如具有附加的“15kHz”的时间曲线所展示的)也对LED二极管电流Iled没有影响。
图9示出了针对不同输入电压V输入＝20V和V输入＝5V时负载的突然变化。示出了指定的二极管电流Iled＝1A始终可以在小于10μs内被调整。在V输入＝20V的情况下，与V输入＝5V时相比较，导致切换信号GL的更高切换频率。
因此，驱动器电路10提供降压-升压拓扑，由于仅需要一个半导体开关QL，所以该降压-升压拓扑可以以成本效益的方式来实现。与降压-升压LED驱动器相结合的滞后控制是有利的，这种结合的滞后控制快速且简单地管理，并且在漏极节点处没有进行其他方式的常规斜率补偿所需的高侧电流测量。当前测量的所展示位置在控制器的集成实施例的情况下提供了优点。可变切换频率(高负载时较低)可以最小化切换损耗。借助于PWM信号的调光功能还允许使用外部调光开关，并且可以产生陡峭的LED电流边缘。
因此，本发明可以提供具有降压-升压拓扑的滞后LED驱动器。

Claims (12)

1.一种用于发光二极管装置(11)的驱动器电路(10)，所述驱动器电路具有：
-电源端子(17)，用于连接电压源(V直流)，
-升压转换器电感(L升压)，将所述电源端子(17)连接到公共电路节点(LX)，
-切换单元(21)，被配置为根据切换信号(GL)来将所述电路节点(LX)连接到地电位(20)，
-整流单元(18)，将所述电路节点(LX)连接到阳极端子(14)，其中，所述阳极端子(14)被提供用于连接所述发光二极管装置(11)的阳极侧(13)，并且其中，所述整流单元(18)借助于电路分支(22)连接到所述阳极端子(14)，存储电容(C输出)的端子和RC元件(23)的端子连接到所述电路分支，
-阴极端子(16)，用于连接所述发光二极管装置(11)的阴极侧(15)，其中，所述阴极端子(16)电连接到所述电路节点(LX)，其中，降压转换器电感(L降压)连接在所述整流单元(18)与所述阳极端子(14)之间和/或所述阴极端子(16)与所述电路节点(LX)之间。
2.如要求1所述的驱动器电路(10)，其中，所述阴极端子(16)仅借助于所述电路节点(LX)和所述切换单元(21)连接到所述地电位(20)。
3.如以上权利要求中任一项所述的驱动器电路(10)，其中，所述阳极端子(14)和所述阴极端子(16)借助于平滑电容(Cled)而相连接。
4.如以上权利要求之一所述的驱动器电路(10)，其中，滞后控制器装置(26)被提供用于生成所述切换信号(GL)，并且被配置为通过借助于所述切换信号(GL)切换所述切换单元(21)而将从所述阴极端子(16)流到所述电路节点(LX)的电流(I(L降压))的电流强度保持在预定最小值与预定最大值之间。
5.如权利要求4所述的驱动器电路(10)，其中，所述阴极端子(16)借助于电流测量单元(19)连接到所述电路节点(LX)，以便生成与所述电流强度相关的测量信号(CS)。
6.如权利要求5所述的驱动器电路(10)，其中，所述阴极端子(16)借助于所述电流测量单元(19)的分流电阻器(R感测)电连接到所述节点(LX)。
7.如权利要求5或6所述的驱动器电路(10)，其中，第一比较器单元(C低)被配置为将所述测量信号(CS)与第一参考信号(V参考低)进行比较，并且以信号发出所述比较的结果作为第一比较信号，并且第二比较器单元(C高)被配置为将所述测量信号(CS)与第二参考信号(V参考高)进行比较，并且以信号发出所述比较的结果作为第二比较信号，其中，触发器单元(FF)被配置为在置位输入端(S)和复位输入端(R)处接收所述比较信号中的每一个，并且其中，所述控制器装置(26)被配置为根据所述触发器单元(FF)的输出信号(Q)而生成所述切换信号(GL)。
8.如以上权利要求之一所述的驱动器电路(10)，其中，所述整流单元(18)基于至少一个二极管(D)或整流切换单元(QH)而形成。
9.如权利要求8所述的驱动器电路(10)，其中，所述整流切换单元(QH)被提供，并且反相装置(28)被配置为将所述整流切换单元(18)反相地切换到所述切换单元(21)。
10.如以上权利要求之一所述的驱动器电路(10)，其中，调光端子(27)被提供用于接收调光信号(DIM)，并且调光切换单元(24)连接在所述阳极端子(14)的上游或者调光切换单元连接在所述阴极端子(16)的下游，其中，所述调光切换单元(24)被配置为根据所述调光信号(DIM)而阻断在所述阳极端子(14)与所述阴极端子(16)之间流动的二极管电流(Iled)。
11.一种照明设备(12)，包括如以上权利要求之一所述的驱动器电路(10)，其中，发光二极管装置(11)的阳极侧(13)连接到所述驱动器电路(10)的阳极端子(14)，并且所述发光二极管装置(11)的阴极侧(15)连接到所述驱动器电路(10)的阴极端子(16)。
12.一种机动车辆，包括如权利要求11所述的照明设备(12)，其中，所述机动车辆被配置为在所述照明设备(12)的驱动器电路(10)的电源端子(17)与地端子之间提供输入电压(V输入)。
CN201810873381.2A 2017-08-11 2018-08-02 用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆 Active CN109392220B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017214056.9A DE102017214056B3 (de) 2017-08-11 2017-08-11 Treiberschaltung für eine Leuchtdiodenanordnung sowie Leuchtvorrichtung und Kraftfahrzeug
DE102017214056.9 2017-08-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109392220A true CN109392220A (zh) 2019-02-26
CN109392220B CN109392220B (zh) 2020-12-18

Family

ID=63679047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810873381.2A Active CN109392220B (zh) 2017-08-11 2018-08-02 用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10426004B2 (zh)
CN (1) CN109392220B (zh)
DE (1) DE102017214056B3 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6968912B2 (ja) * 2018-01-29 2021-11-17 ローム株式会社 発光素子駆動制御装置、発光素子駆動回路装置
EP3672371B1 (en) * 2018-12-21 2024-03-20 Valeo Vision Method for limiting current in-rush in automotive lighting devices
US11737190B2 (en) * 2020-07-28 2023-08-22 Maxim Integrated Products, Inc. Transient suppression systems and methods in electrical circuits

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102158071A (zh) * 2011-04-07 2011-08-17 中国科学院电工研究所 串联电桥型阻抗网络功率变换器
CN106688173A (zh) * 2014-09-17 2017-05-17 Arm 有限公司 马达驱动器和操作马达驱动器的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69616937T2 (de) 1995-10-16 2002-08-29 Gen Electric Elektronisches Vorschaltgerät mit hohem Leistungsfaktor
US7265524B2 (en) 2004-09-14 2007-09-04 Linear Technology Corporation Adaptive control for inducer based buck-boost voltage regulators
DE102008025748A1 (de) 2008-05-29 2009-12-03 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Elektrische Schaltungsanordnung
US8344638B2 (en) * 2008-07-29 2013-01-01 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, system and method for cascaded power conversion
US8330435B2 (en) 2009-10-15 2012-12-11 Intersil Americas Inc. Hysteretic controlled buck-boost converter
CN104429159A (zh) * 2011-12-16 2015-03-18 替代照明科技公司 近似单位功率因数、寿命长、成本低的led灯改进系统及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102158071A (zh) * 2011-04-07 2011-08-17 中国科学院电工研究所 串联电桥型阻抗网络功率变换器
CN106688173A (zh) * 2014-09-17 2017-05-17 Arm 有限公司 马达驱动器和操作马达驱动器的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017214056B3 (de) 2018-10-18
CN109392220B (zh) 2020-12-18
US20190053341A1 (en) 2019-02-14
US10426004B2 (en) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8970136B2 (en) Semiconductor light source lighting circuit and vehicular lamp
US9350243B2 (en) Power converter with separate buck and boost conversion circuits
US8698409B2 (en) Lighting device and lighting fixture using the same
CN107148105B (zh) 用于机动车辆的照明装置的包括多个输出的电源
MX2010005314A (es) Balastro electronico con convertidor dc-dc (corriente directa-corriente directa) para correccion de factor de energia escalonada ascendente/descendente apropiado para aplicaciones de alto voltaje de entrada.
CN103687184A (zh) 用于驱动led的电路和方法
JP6152736B2 (ja) 点灯装置及び照明器具
Qin et al. Topology-transition control for wide-input-voltage-range efficiency improvement and fast current regulation in automotive LED applications
JP6147073B2 (ja) 制御部および車両用灯具
CN109392220A (zh) 用于发光二极管装置的驱动器电路、照明设备和机动车辆
US9270122B2 (en) Converter device
JP2014050112A (ja) 直流電源回路およびｌｅｄ点灯回路
GB2497213A (en) Circuits and methods for driving light sources
US9992826B1 (en) Dual mode constant current LED driver
Moon et al. Concurrent current and voltage regulated buck–boost converter for automotive LED matrix headlights
WO2021075474A1 (ja) 車両用灯具および制御回路
US9287775B2 (en) Power supply device and lighting device
US10461633B2 (en) DC-to-DC drivers with high resolution dimming
CN111526636A (zh) 带补偿调整的开关模式电源
WO2023002852A1 (ja) 半導体装置、スイッチング電源、発光装置
CN112369124B (zh) 光源驱动装置及其方法
US11290012B2 (en) Converter with selectable output-voltage ranges
JP6153112B2 (ja) 点灯装置及び照明器具
US9144137B1 (en) Diode emulator circuit
JP2023035422A (ja) 発光素子駆動用半導体集積回路、発光素子駆動装置、発光装置、車両

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230111

Address after: Hannover

Patentee after: Continental Automotive Technology Co.,Ltd.

Address before: Hannover

Patentee before: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GmbH