CN110235522B

CN110235522B - 调光led电路增广dc/dc控制器集成电路

Info

Publication number: CN110235522B
Application number: CN201780060366.XA
Authority: CN
Inventors: 宋志华; W.瑟尔; R.邦; 邱怡峰
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2037-05-26
Also published as: CN110235522A; EP3491891A1; JP2019523535A; KR20190032561A; EP3491891A4; JP6868682B2; TW202019234A; KR102207025B1; TWI754645B

Abstract

实施例包括用于在具有控制器的单级AC输入发光二极管（LED）驱动器中提供调光功能的多个系统、方法和装置，该控制器包含片上误差放大器以及耦合至所述误差放大器的第一输入的片上固定基准电压源。该控制器控制开关晶体管的占空比以使得施加于第一封装输入端子的反馈电压与基准电压相匹配。为了实现调光功能，跨接与该LED串联的电流感测电阻器的电压被施加于高增益差分放大器的第一输入，并且可变调光控制电压被施加于该差分放大器的第二输入。该差分放大器的输出被耦合至所述第一封装输入端子。所述差分放大器输入信号将在目标LED电流水平处匹配。

Description

调光LED电路增广DC/DC控制器集成电路

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年07月28日提交的美国临时申请No. 62/367,984以及于2016年09月29日提交的欧洲专利申请No. 16191428.8的权益，上述申请的内容通过本文引用结合于此。

背景技术

对发光二极管（LED）进行调光的能力是如今许多固态发光应用中的重要特征。不同于可以使用电压脉冲进行调光的常规白炽灯泡，LED是非常不同的负载。首先，LED需要由电流源而不是电压源来驱动。虽然这本身并不困难，但是需要不同的供电设计。其次以及更为困难的是，LED是类似二极管的、高度非线性的负载，甚至比仅是简单的无功（电容或电感）负载更为复杂。一种对LED调光的方式是减小其驱动或电流。

发明内容

实施例包括用于对一个或多个发光二极管（LED）进行驱动和调光的多个系统、方法和装置。在一个实施例中，一种模块可以包括连接至一个或多个LED的阴极端和接地端的电阻器。跨接该电阻器的电压可以与通过该一个或多个LED的电流成比例。该模块可以包括差分放大器。该差分放大器的第一输入可以耦合至跨接该电阻器的电压，并且该差分放大器的第二输入可以耦合至由用户所控制的可变调光电压。该模块可以包括用于调整提供至该一个或多个LED的阳极端的输出电压的控制器。该控制器可以包括误差放大器，所述误差放大器具有耦合至固定内部基准电压的第一输入以及耦合至该差分放大器的输出电压的第二输入。该模块可以包括耦合至该控制器的开关晶体管。该控制器可以基于该差分放大器的输出来开启和关闭该开关晶体管，来改变输出电压以及通过该一个或多个LED的电流。这可以调节该一个或多个LED的亮度。

附图说明

可以从以下通过结合附图以示例的方式给出的描述得到更加详细的理解，其中：

图1是2级AC输入发光二极管（LED）驱动器的电路图；

图2是图示控制器集成电路（IC）的框图；

图3是用于直接对多个LED进行驱动和调光的单级AC输入升压转换器的电路图；

图4是使用通用120—277 V AC输入电压直接对一个或多个LED进行驱动和调光的单级AC输入升压转换器的电路图；

图5是配置有控制器和第一调光电路的单级AC输入升压转换器的电路图；

图6是配置有控制器和第二调光电路的单级AC输入升压转换器的电路图；和

图7是图示具有调光功能的一般转换器电路的电路图。

具体实施方式

在以下描述中阐述了许多具体细节，诸如特定结构、组件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本实施例的全面理解。然而，本领域普通技术人员将领会的是，实施例可以在没有这些特定细节的情况下被实践。在其它实例中，并未对公知的结构或处理步骤进行详细描述以免对实施例造成混淆。将要理解的是，当如层、区或衬底的元件被称作处于另一个元件“上”或“上方”时，其可以直接处于其它元件上或者也可能存在其它中间元件。作为对比，当元件被称作“直接”处于另一个元件“上”或“上方”时，则不存在中间元件。还将要理解的是，当元件被称作处于另一个元件“下”、“下方”或“之下”时，其可以直接处于其它元件“下”或“之下”，或者可能存在中间元件。作为对比，当元件被称作“直接”处于另一个元件“下”或“之下”时，则不存在中间元件。

出于不对以下详细描述中的各实施例的呈现造成混淆的考虑，本领域已知的一些处理步骤或操作可能已经为了呈现和说明的目的而被组合在一起，并且在一些实例中可能未被详细描述。在其它实例中，本领域已知的一些处理步骤或操作则可能完全未被描述。应当理解的是，以下描述是相当专注于本文所描述的各个实施例的区别性特征或元素。

在一些发光二极管（LED）照明应用中，可能想要拥有调光能力，其中用户能够对LED的亮度加以控制。常规的LED驱动器可能包括调光功能，但是这些驱动器可能并不适用于特定应用和/或可能没有某些所期望的特征。

例如，使用整流AC市电电压作为电源的LED模块可以串行连接至大约150个LED，其可以导致超过450 V的压降。可以使用升压转换器来结合自振荡开关电路（即不使用振荡器）将整流电压升高超过450 V。相应地，出于经济的原因，使用自振荡的通用的（非LED）现成升压转换器控制器IC可能是要在升压转换器中使用的控制器的优先选择。然而，因为施加于内部误差放大器的内部基准电压基准可能是固定的基准电压，所以通用的升压转换器控制器IC可能没有调光能力。因此，期望设计一种使用同样具有调光功能的常规控制器的LED驱动器。

现在参考图1，示出了2级AC输入LED驱动器的电路图。升压转换器106可以被用作2级开关模式电源（SMPS）中的功率因数校正（PFC）从而实现高质量输入电流来驱动LED阵列104中的一个或多个（例如158个）LED 102A—102N。该一个或多个LED 102A—102N中的每一个可以是发蓝光的GaN基LED，并且可以降压大约3伏特。因此，升压转换器106可以将整流AC市电电压升压至例如474 V。荧光粉可以将蓝色LED光转换为用于一般照明的白色光。升压转换器106还可以在无论输入电压和输出负载的变化如何的情况下都保持稳定的输出电压。

AC市电电压可以经由保险丝108施加于EMI滤波器110。市电桥式整流器112的完整二极管电桥可以对该AC电压整流，并且输入电容器114可以至少部分地对整流AC电压进行滤波。控制器116可以开启开关晶体管118，并且电感器120的右端可以被拉至接地端以便对电感器120充电。控制器116可以是常规的变换模式PFC控制器。控制器116可以是被配置为通过使用变换模式技术来控制PFC预调整器的集成电路（IC）。

控制器116可以被用于升压模式、降压模式或者降压—升压模式转换器。

在开关周期中的特定时间，为了生成通过一个或多个LED 102A—102N的目标电流，开关晶体管118可以被关闭。这可以导致电感器120右端处的电压上升而使得二极管122正向偏置。这可以对输出电容器124再充电，其可以使得波形平滑并且基本上以去往输出SMPS级126的经调整电流向输出提供DC电压。

开关晶体管118可以以诸如大约10 kHz至大约1 MHz的相对高的频率开启和关闭。开关晶体管118可以在高频下将电感器120的右端耦合至接地端或正电压从而生成升压输出电压。开关晶体管118可以是在开关频率下承载陡峭斜坡电压波形的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或双极晶体管，所述电压波形可以是方波电压。

应当注意的是，如本文所使用的术语“方波”并不要求波形具有矩形脉冲。其也不要求波形具有50%的占空比（即具有相等的高和低电平持续时间）。在一些应用中，非瞬时开关和寄生效应可能导致非矩形的波形。因此，术语“方波”意味着作为开关晶体管为了实现目标输出电压或电流而不时开启和关闭的结果而在高电平和低电平之间摆动的开关电压。

因此，可以利用相对高的电压（例如，高达500 V）以及相对大的平均电流（例如，高达1 Amp）生成高频方波电压。输出电容器124可以被用来对纹波稍加滤波以提供经调整DC电流。在一个示例中，方波电压可以在接地端和约500 V之间快速变换。开关晶体管118的漏极节点128可以承载该方波电压。所提供电流中的任何高频纹波都可以是可接受的，原因在于只要峰值电流停留在一个或多个LED 102A—102N的额定电流之内，则任何高频纹波都不会被感知到。

在市电桥式整流器112和输出电容器124之间可以存在包含二极管130的单独的二极管耦合路径。该单独的二极管耦合路径可以在启动时提供快速的部分充电。

输出SMPS级126可以包括至少一个开关晶体管132、一个磁性组件134和一个电容器136。输出SMPS级126可以将升压转换器106的输出电压转换为用于驱动LED阵列104的电流。

如图1所示，2级AC输入LED驱动器中的电压反馈可以是负反馈系统。由第一电阻器R1和第二电阻器R2组成的分压电阻器可以作为反馈信号被连接以感测节点A处的升压转换器输出电压。升压转换器输出电压可以与控制器116中的固定基准电压V_RefOut相比较。通过控制开关晶体管118的栅极电压，进入到控制器116中的电压输入可以被调整为基本上与V_RefOut相同。这可以导致被调整为所要求水平的A节点电压。

该2级AC输入LED驱动器可以具有良好的性能特性，但是它可能受到相对高的成本、低效率、大的形式因数以及有所增加的设计复杂度的缺陷的影响。

现在参考图2，示出了图示出控制器200的框图。控制器200可以是构建在集成电路（IC）上的常规PFC控制器，并且可以被用作如图1中所示的控制器116。控制器200可以包括将它连接至LED模块的一个或多个管脚。

反向输入（INV）管脚1可以将误差放大器12的输入反转。有关PFC预调整器的输出电压的信息可以通过电阻分压器而被送入到INV管脚1之中。

补偿（COMP）管脚2可以连接至误差放大器12的输出。补偿网络（未示出）可以被放置于该管脚和INV管脚1之间以实现电压控制环路的稳定性并且确保高的功率因数和低的总谐波失真（THD）。

乘法器（MULT）管脚3可以是针对乘法器14的主要输入。MULT管脚3可以经由电阻分压器（未示出）连接至市电电压并且可以对电流环路提供正弦基准。

电流感测（CS）管脚4可以是针对脉冲宽度调制器（PWM）比较器16的输入。流过开关晶体管118的电流可以通过电阻器被感测。所产生的电压可以被施加于该管脚并且与内部正弦形状的基准进行比较，所述基准可以由乘法器14生成。这可以被用来确定外部功率晶体管的关闭。

过零检测器（ZCD）管脚5可以对电感器120的退磁感测输入进行升压以便进行变换模式操作。负向沿可以触发外部功率晶体管的开启。

接地端（GND）管脚6可以充当控制器200和栅极驱动器的信号部分的电流返回。

栅极驱动器（GD）管脚7可以是栅极驱动器输出。图腾柱（totem pole）输出级可以能够利用大约600 mA的拉电流和800 mA的灌电流的峰值电流来驱动外部功率晶体管。该GD管脚7的高电平电压可以在大约12 V处被设定上限从而在其以高供电电压（V_cc）被供电的情况下避免过大的栅极电压。

V_cc管脚8可以是控制器200和栅极驱动器的信号部分的供电电压。该供电电压的上限可以扩展至最小22 V以便为供电电压变化提供附加的动态余量。

GD管脚7可以连接至外部功率晶体管的栅极，所述外部功率晶体管可以是如图1中所示的开关晶体管118。该外部功率晶体管可以连接至用于生成经调整电压或电流的适当输出电路。通过外部功率晶体管（和电感器）的电流可以被感测，并且电流反馈信号可以被施加于CS管脚4。

分压输出电压可以经由INV管脚1被反馈到误差放大器12中。该分压输出电压可以是如上文参考图1所描述的R2电压。误差放大器12的非反向输入可以耦合至内部基准电压V_ref，所述内部基准电压V_ref可以被固定在2.5伏。乘法器14可以被用来对误差放大器12的输出进行调制，所述输出可以连接至COMP管脚2的外部电容器、正弦整流AC市电电压（例如120Hz）所补偿。该正弦整流AC市电电压可以被用作如图1所示的PFC级106的输入电压。PWM比较器16可以在诸如14 kHz的高开关频率处将电流信号与乘法器14的输出相比较以便在每个开关周期期间重置（即关闭）外部功率晶体管从而实现调整。

该电压和电流反馈环路可以致使进入到误差放大器12中的两个输入相匹配。外部功率晶体管可以在零电流检测器18检测到经过图1中的电感器120的电流大致为零时被重新开启以减少开关损失。

如同其它常规控制器，误差放大器12处于IC的内部并且内部基准电压是固定的。因此，控制器200可能无法使用调光控制器来驱动串行连接的LED，这是因为误差放大器12将分压输出电压与固定的2.5伏基准相比较。可能期望一种使用该控制但是又具有调光功能的LED驱动器。

现在参考图3，示出了用于直接对LED进行驱动和调光的单级AC输入升压转换器的电路图。该单级电路可以使用升压转换器作为PFC级和输出级以驱动LED阵列。该LED阵列可以被直接连接至升压输出。不同于图1中所示的2级AC输入LED驱动器的是，并不需要附加的输出SMPS级（如作为输出SMPS级126示出的）。如下文所描述的，升压转换器的平均输出电压控制可以出于调光的目的而变为平均输出电流控制以便控制LED电流。

单级升压转换器306可以被用作PFC和输出级以实现用于驱动LED阵列304中串联的一个或多个（例如158个）LED 302A—302N的高质量输入电流。该一个或多个LED 302A—302N中的每一个LED 302A—302N可以是发蓝光的GaN基LED，并且可以降压大约3伏特。因此，升压转换器306可以将整流AC市电电压升压至至少474 V来驱动该一个或多个LED302A—302N。荧光粉可以将蓝色LED光转换为用于一般照明的白色光。升压转换器306还可以在无论输入电压和输出负载的变化如何的情况下都保持稳定的输出电压。

AC市电电压可以经由保险丝308施加于EMI滤波器310。市电桥式整流器312的完整二极管电桥可以对该AC电压整流，并且输入电容器314可以至少部分地对整流AC电压进行滤波。第一控制器316和第二控制器330可以共同操作以开启开关晶体管318，并且电感器320的右端可以被拉至接地端以便对电感器320充电。第一控制器316可以类似于上文参考图1所描述的控制器116。

在开关周期中的特定时间，为了生成通过一个或多个LED 302A—302N的目标电流，开关晶体管318可以关闭。这可以导致电感器320右端处的电压上升而使得二极管322正向偏置。这可以对输出电容器324充电，其可以使得波形平滑并且基本上以经调整电流向一个或多个LED 302A—302N提供DC电压。

开关晶体管318可以以诸如大约10 kHz至大约1 MHz的相对高的频率开启和关闭。开关晶体管318可以在高频下将电感器320的右端耦合至接地端或正电压从而生成升压或输出电压。开关晶体管318可以是在开关频率下承载陡峭斜坡电压波形的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或双极晶体管，所述电压波形可以是方波电压。

在市电桥式整流器312和输出电容器324之间可以存在包含二极管332的单独的二极管耦合路径。该单独的二极管耦合路径可以在启动时提供快速的部分充电。在启动时，输出电容器324的电压可能小于整流市电电压。二极管332的正向偏置可以将输出电容器324快速充电至整流市电电压。随后，跨接输出电容器324的电压可以增大至调整水平并且二极管332可以变为反向偏置。

单级升压转换器306中的电压反馈可以基于LED阵列304的输出电流。如图3中示出，由R1和R2组成的分压电阻器已经变为了电阻器R3，所述电阻器R3连接至LED阵列304并且感测LED阵列电流。R3电压可以被用作第二控制器330的反馈信号。R3电压可以与可变基准电压V_RefDim相比较。V_RefDim可以随调光命令而变化，所述调光命令可以通过诸如转盘、旋钮或数字输入的任何常规手段被输入。V_RefDim的数值越高，从升压转换器306所要求的电流就越高。

第二控制器330可以输出误差信号作为去往第一控制器316的输入。该误差信号可以表示R3电压和V_RefDim之间的差值。第一控制器316可以使用该误差信号作为要与VRefOut进行比较的反馈信号，所述VRefOut可以是固定的基准电压。通过控制开关晶体管318的栅极电压，R3电压可以被调整为基本上与V_RefDim相同。这可以将LED电流调整为所要求的水平。在V_RefDim随着调光命令而变化时，LED电流将会发生变化，并且LED阵列304可以按照要求被调光。

由于升压转换器306的高输出电压，LED阵列304可以具有高的总正向电压。由于较低的电流和电路损失，这可以有助于改善电路效率。根据应用要求，可以在LED阵列304中使用高电压（多结）LED以减少实现高的总正向电压所需的LED数量。单级AC输入升压转换器可以在不同配置中被用来直接对LED进行驱动和调光。

现在参考图4，示出了使用通用120—277 V AC输入电压直接对一个或多个LED402A—402N进行驱动和调光的单级AC输入升压转换器406的电路图。

单级升压转换器406可以被用作PFC和输出级以实现高质量输入电流以及驱动一个或多个（例如158个）LED 402A—402N。该一个或多个LED 402A—402N可以是单结LED并且可以串行连接。可替换地，该一个或多个LED 402A—402N可以是串行连接的多结LED。

该一个或多个LED 402A—402N中的每一个LED可以是发蓝光的GaN基LED。每个单结LED可以降压大约3伏特，因此串联的158个LED可以降压474 V。因此，升压转换器406可以将整流AC市电电压升压至大约474 V以驱动该一个或多个LED 402A—402N。荧光粉可以将蓝色LED光转换为用于一般照明的白色光。升压转换器406还可以在无论输入电压和输出负载的变化如何的情况下都保持稳定的输出电压。

AC市电电压可以经由保险丝408施加于EMI滤波器410。市电桥式整流器412的完整二极管电桥可以对该AC电压整流，并且输入电容器414可以至少部分地对整流AC电压进行滤波。控制器416开启开关晶体管418，并且电感器420的右端可以被拉至接地端以便对电感器420充电。控制器416可以类似于上文参考图1所描述的控制器116。

在开关周期中的特定时间，为了生成通过一个或多个LED 402A—402N的目标电流，开关晶体管418可以关闭。这会导致电感器420右端处的电压上升而使得二极管422正向偏置。这可以对输出电容器424充电，其可以使得波形平滑并且基本上以经调整电流向一个或多个LED 402A—402N提供DC电压。

开关晶体管418可以以诸如大约10 kHz至大约1 MHz的相对高的频率开启和关闭。开关晶体管418可以在高频下将电感器420的右端耦合至接地端或正电压从而生成升压或降压输出电压。开关晶体管418可以是在开关频率下承载陡峭斜坡电压波形的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或双极晶体管，所述电压波形可以是方波电压。

在市电桥式整流器412和输出电容器424之间可以存在包含二极管430的单独的二极管耦合路径。该单独的二极管耦合路径可以在启动时提供快速的部分充电。在启动时，输出电容器424的电压可能小于整流市电电压。二极管430的正向偏置可以将输出电容器424快速充电至整流市电电压。随后，跨接输出电容器424的电压可以增大至调整水平并且二极管430可以变为反向偏置。

单级升压转换器406中的电压反馈可以基于LED阵列404的输出电流。运算放大器U1可以被用来放大表示通过该一个或多个LED 402A—402N的电流的R3电压与表示调光命令或水平的VRefDim之间的差值。运算放大器U1的输出可以经由电阻分压器R5/R6而被缩小并且然后作为控制器416的反馈信号被连接。电容器C1可以被用作对于运算放大器U1的频率补偿。

现在参考图5，示出了配置有控制器200和第一调光电路52的单级AC输入升压转换器500的电路图。该电路图可以图示出基于宽量程市电电压输入而产生驱动电流的典型应用电路的多个方面。应当注意的是，包括一个或多个电阻器、二极管和电容器在内的公知的结构以及处理步骤并未被详细描述以免对本文所描述的实施例造成混淆。

单级AC输入升压转换器500可以对LED 32A—32N的串联串直接驱动并调光。LED32A—32N的串联串可以是158个串联的LED，每个降压大约3伏特。单级AC输入升压转换器500可以生成例如474 V。可以替代地使用多结LED。如图2中示出，控制器200可以是具有片上误差放大器以及耦合至该误差放大器的输入的内部固定电压基准的IC。控制器200通常并不被用于为LED提供可调光控制。

单级AC输入升压转换器500中的电压反馈可以由差分放大器60和调光控制器64来提供。LED 32A—32N的串联串可以由单级AC输入升压转换器500的调整电流输出所驱动。

由完整二极管电桥38所提供的整流AC市电电压和输出电容器50之间可以存在包含二极管65的单独的二极管耦合路径。该单独的二极管耦合路径可以在启动时提供快速的部分充电。在启动时，输出电容器50的电压可能小于整流市电电压。二极管65的正向偏置可以将输出电容器50快速充电至整流市电电压。随后，跨接输出电容器50的电压可以增大至调整水平并且二极管65可以变为反向偏置。

输入电源可以是AC市电电压34。保险丝36可以将AC市电电压34耦合至完整二极管电桥38以对该电压整流。整流AC电压可以被输入电容器40所平滑。

DC电压V_cc可以被提供至封装管脚以便对该芯片供电，所述封装管脚诸如处于控制器200的端子8处的DIP-8或SO-8端子。控制器200可以包括电压调整器以对内部电路供电。

在离开完整二极管电桥38之后，整流电压可以被施加于变压器的主绕组42（即电感器）。针对主绕组42中的过零电流，可以对通过变压器的副绕组44的电压进行检测。这可以指示主绕组42已经耗尽了其所存储的能量。所检测到的电压信号可以被施加于该控制器的过零检测器（ZCD）管脚5。

控制器200可以当过零电流被检测到时开启功率开关晶体管46。开关晶体管46的开启可以将主绕组42的右端耦合至接地端以便对主绕组42再充电。开关晶体管46可以在与施加于控制器200的电流感测（CS）管脚4的瞬时开关晶体管46电流成比例的电压信号跨过由控制器200内部的乘法器的输出所设置的阈值时被关闭。该开启和关闭周期可以重复。占空比（即开启时间/周期时间）可以是将误差放大器12的输入保持在2.5 V所需要的，所述误差放大器12可以处于控制器200的内部。

当开关晶体管46关闭时，主绕组42的右端可以升高而使得二极管48正向偏置，从而对输出电容器50充电以便为负载提供DC输出电压。开关晶体管46的开关频率可以由自激振荡所确定。该开关频率可以高于10 kHz。

替代跨输出电容器50的DC电压输出所连接的电阻分压器（图1中所示），其中电阻器的选择在目标输出电压处确切地生成2.5伏特，可以从差分放大器60的输出获得反馈电压。该反馈电压可以被施加于控制器的INV管脚1。该反馈电压可以从INV管脚1被发送至误差放大器12的反向输入端口。

LED 32A—32N的串联串的阳极端可以连接至输出电容器50的顶部端子。低数值感测电阻器54可以连接在LED 32A—32N的串联串的阴极端和接地端之间。跨接低数值感测电阻器54的电压可以与通过LED 32A—32N的串联串的电流成比例，所述电流可以与亮度水平相关。低数值感测电阻器54的顶部节点可以耦合至差分放大器60的非反向输入，所述差分放大器60可以对来自低数值感测电阻器54的电压与其输入处的基准调光电压之间的电压差值进行放大。差分放大器60也可以作为运算放大器（未示出）被连接。

差分放大器60的反向输入可以连接至可变电压源调光控制器62，所述可变电压源调光控制器62可以输出调光电压V_dim。V_dim的水平可以由用户所控制的调光控制器64的输入来控制。

为了实现提供至LED 32A—32N的串联串的电流的稳态调整，差分放大器60的输出可以为2.5伏特。这可以确保进入到误差放大器12的输入相匹配。由于差分放大器60的高增益，V_dim信号和跨接低数值感测电阻器54的电压在目标电流被生成并且被提供至LED 32A—32N的串联串时可以是大致匹配的。以这种方式，在单级AC输入升压转换器500中使用常规控制器200的同时，由调光控制器64所提供的V_dim的水平可以控制LED 32A—32N的串联串的亮度。

现在参考图6，示出了配置有控制器200和第二调光电路66的单级AC输入升压转换器600的电路图。该电路图可以图示出基于宽量程市电电压输入而产生驱动电流的典型应用电路的多个方面。应当注意的是，包括一个或多个电阻器、二极管和电容器在内的公知的结构以及处理步骤并未被详细描述以免对本文所描述的实施例造成混淆。

单级AC输入升压转换器600可以对LED 32A—32N的串联串直接驱动并调光。单级AC输入升压转换器600可以类似于上文参考图5所描述的单级AC输入升压转换器。然而，第二调光电路66可以包括电阻分压器以匹配差分放大器60的输出的电压范围和控制器200的INV管脚1，所述电阻分压器包括电阻器68和电阻器70。电阻器72和电容器74可以为了负反馈系统的更加稳定的操作提供频率补偿以避免振荡。

现在参考图7，电路图示出了具有调光功能的一般转换器电路700。一般转换器电路700可以包括具有误差放大器82以及生成Vref的固定电压基准源的IC 84，其可以被扩充以调光能力。一般转换器电路700可以包括第二调光电路66。片上控制器86控制开关晶体管88的占空比以实现通过LED 32A—32N的串联串的调整电流。控制器86可以类似于上文参考图2所描述的控制器200。控制器86可以至少使用来自差分放大器60和误差放大器82的反馈来保持进入到误差放大器82中的输入相等（例如2.5伏特）。控制器86可以使用自激振荡或片上振荡器来控制开关晶体管的开关频率。输出电路89可以包含一般在升压配置中使用的常规电感器/电容器/二极管电路。应当注意的是，可以使用其它配置。

虽然差分放大器60的输入端口被示出为直接耦合至电流感测电阻器54，但是可能存在产生施加于放大器60的成比例信号的其它组件。该开关晶体管可以处于IC 84的内部或外部。

以上所描述的实施例可以借助非升压转换器配置被使用（诸如例如降压配置或降压—升压配置）。因此，常规转换器控制器IC由于误差放大器和固定电压基准是片上的而可能并没有调光功能，其可以被扩充来提供调光功能。该常规转换器控制器IC可以被配置为输出经调整且可控的电流的LED驱动器。

虽然上文以特定组合描述了多个特征和元素，但是本领域普通技术人员将会领会到，每个特征或元素可以被单独使用或者以与其它特征和元素的任意组合被使用。此外，本文所描述的方法可以在被整合在计算机可读介质中用于由计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施。计算机可读介质的示例包括（通过有线或无线连接传送的）电子信号以及计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但并不局限于只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、寄存器、高速缓存、多个半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移除盘的磁性介质、磁性—光学介质以及诸如CD-ROM盘和数字多功能盘（DVD）的光学介质。

Claims

1.一种用于对一个或多个发光二极管LED进行驱动和调光的模块，包括：

第一控制器，所述第一控制器被配置为接收来自一个或多个LED的电压和可变调光电压并且提供第一输出电压；

电耦合至所述第一控制器的第二控制器，所述第二控制器被配置为接收固定基准电压和所述第一输出电压并且提供第二输出电压；以及

电耦合至所述第二控制器的驱动器电路，所述驱动器电路被配置为接收所述第二输出电压并且向所述一个或多个LED提供驱动电流，而使得来自所述一个或多个LED的所述电压与所述可变调光电压相匹配。

2.根据权利要求1所述的模块，进一步包括市电桥式整流器，所述市电桥式整流器被配置成将输入的交流（AC）市电电压整流成整流市电电压；

耦合到地的输出电容器；和

耦合在所述市电桥式整流器和所述输出电容器之间的第一二极管，具有：

被配置为接收所述整流市电电压的输入，以及

被耦合到所述一个或多个LED和所述输出电容器的输出，

所述第一二极管在所述输出电容器的电压小于所述整流市电电压时被正向偏置，所述输出电容器在所述第一二极管被正向偏置时被充电，所述第一二极管在所述输出电容器达到调整电压时被反向偏置。

3.根据权利要求2所述的模块，进一步包括：

耦合至所述第二控制器的开关晶体管；

耦合至所述开关晶体管的电感器，具有被配置为接收所述整流市电电压的输入；和

与所述电感器串行连接的第二二极管，该第二二极管具有：

耦合到所述电感器的输出的输入，以及该输入与所述开关晶体管耦合，以及

耦合到所述一个或多个LED的输出，

所述电感器和所述第二二极管与所述第一二极管并行连接。

4.根据权利要求1所述的模块，其中所述第一输出电压基于来自所述一个或多个LED的所述电压和所述可变调光电压之间的差值。

5.根据权利要求1所述的模块，进一步包括被配置用于电连接至提供所述调光电压的设备的输入。

6.根据权利要求1所述的模块，其中所述第二输出电压基于所述第一输出电压和所述固定基准电压之间的差值。

7.根据权利要求1所述的模块，其中所述驱动电流基于所述第二输出电压。

8.根据权利要求1所述的模块，其中所述第一控制器电耦合至感测电阻器以感测来自所述一个或多个LED的电压。

9.根据权利要求1所述的模块，其中所述驱动电流控制所述一个或多个LED的亮度。

10.一种用于对一个或多个发光二极管LED进行驱动和调光的方法，包括：

由第一控制器基于来自一个或多个LED的电压和可变调光电压之间的差值提供第一输出电压；

由第二控制器基于所述第一输出电压和固定基准电压之间的差值提供第二输出电压；并且

由驱动器电路基于所述第二输出电压向所述一个或多个LED提供驱动电流从而使得来自所述一个或多个LED的电压与所述可变调光电压相匹配。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述调光电压从输入设备所接收。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述驱动电流控制所述一个或多个LED的亮度。

13.一种用于对一个或多个发光二极管LED进行驱动和调光的模块，包括：

电耦合至一个或多个LED的第一控制器，所述第一控制器被配置为接收来自所述一个或多个LED的电压以及来自输入设备的可变调光电压并且提供第一输出电压；以及

电耦合至所述第一控制器的升压转换器，所述升压转换器被配置为接收DC电压和所述第一输出电压，并且向所述一个或多个LED提供驱动电流从而使得来自所述一个或多个LED的所述电压与所述可变调光电压相匹配。

14.根据权利要求13所述的模块，其中所述第一输出电压基于来自所述一个或多个LED的所述电压和所述可变调光电压之间的差值。

15.根据权利要求13所述的模块，其中所述升压转换器包括：

电耦合至所述第一控制器的第二控制器，所述第二控制器被配置为接收所述第一输出电压和固定基准电压并且提供第二输出电压；和

电耦合至所述第二控制器的驱动器电路，所述驱动器电路被配置为接收所述第二输出电压并且提供所述驱动电流。

16.根据权利要求15所述的模块，其中所述第二输出电压基于所述第一输出电压和所述固定基准电压之间的差值。

17.根据权利要求13所述的模块，其中所述驱动电流控制所述一个或多个LED的亮度。

18.根据权利要求13所述的模块，进一步包括市电桥式整流器，所述市电桥式整流器被配置成将输入的交流（AC）市电电压整流成整流市电电压；

耦合到地的输出电容器；和

被配置为接收所述整流市电电压的输入，以及

被耦合到所述一个或多个LED和所述输出电容器的输出，

19.根据权利要求18所述的模块，其中：

所述升压转换器包括：

电耦合至所述第二控制器的驱动器电路，所述驱动器电路被配置为接收所述第二输出电压并且提供所述驱动电流，以及

所述模块进一步包括：

耦合至所述第二控制器的开关晶体管；

与所述电感器串行连接的第二二极管，该第二二极管具有：

耦合到所述一个或多个LED的输出，

所述电感器和所述第二二极管与所述第一二极管并行连接。

20.根据权利要求13所述的模块，进一步包括被配置用于电连接至提供所述可变调光电压的设备的输入端子。