CN111492719B - 用于递送受电流控制的电压的布置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种涉及印刷导电迹线的布置(100，200，300)，所述布置包括至少一个电压源(V电源)和至少一个目标组件(106)，优选地是发光组件，诸如LED。所述布置适于产生源自电压源的受电流控制的电压(Vout，Vout)，所述受电流控制的电压耦合到至少一个目标组件，其中所述电压取决于正通过所述目标组件的电流(IR,LED，ILED)。

Description

用于递送受电流控制的电压的布置和方法
技术领域
本发明总体上涉及电子设备。更具体地，本发明涉及用于递送受电流控制的电压的布置和方法。
背景技术
在许多情况下，可能期望的是将被馈送到组件的电流设置为某个特定值。例如，在发光二极管(LED)的情况下，LED驱动电路通常被构造成向LED递送预定电流。
对于可能具有取决于电流的特定功能的组件，也可能期望的是改变被馈送到组件的电流。能够连续改变被供应给组件的电流可能是有利的。在前面提及的LED的情况下，例如，可能需要在由LED发出的光的亮度或强度方面进行改变，在这种情况下，应该改变电流。
用于驱动LED的典型电路以及LED电流应是可调节的那些电路在固定电压下操作。这一电压被选择为足够高，以便能够以使LED发出的辐射强度达到最大的电流来驱动LED。这些高电压的解决方案是有问题的，因为额外的电压将在电路中的某个地方被转化为热量，这是不可取的。还注意到与LED矩阵相关的是，超额电压可能给控制LED的软件带来挑战。
印刷电子设备也变得越来越普遍，并且在许多情况下可能取代传统印刷电路板(PCB)的使用。由于印刷电子设备中的油墨用于印刷导电迹线，油墨的电阻率将导致电路中的电压损失，使得在印刷电子设备中驱动LED比在传统PCB 的情况下更具挑战性。这一电压损失将随着电流而变化，并且例如由于印刷机方面的不准确性而难以考虑在内，因此迹线甚至可能不均匀。除了电路应该被设计为向LED递送可调节的电流的情况之外，电路设计者应该能够计算或估计具有不可调节的电流的电路的前述电压损耗，因为LED的功耗可能随时间而变化。可能难以或实际上不可能估计印刷油墨电阻的影响和设计出实际上将向 LED递送所期望的电流的电路。
在一些情况下，电路可能受到导致电流和/或电压连续调节的条件的影响，因为电路中的电阻可能随着时间变化。例如，材料的拉伸或应变可能发生在制造期间或包括电路的产品的使用期间，这导致电阻和电压损失变化，而这些电阻和电压损失由于通过目标组件的变化或不可预测的电流，可能导致产品在使用时随时间或甚至制造不久之后出现意外或不期望的行为。
发明内容
本发明的目的是减轻与已知现有技术相关的问题中的至少一些。根据本发明的一个方面，提供了一种涉及印刷导电迹线的布置，所述布置包括至少一个电压源和至少一个目标组件，优选地是发光组件诸如LED。所述布置适于产生源自电压源的受电流控制的电压，所述受电流控制的电压耦合到至少一个目标组件，其中所述电压取决于正通过目标组件的电流。
根据另一方面，提供了一种涉及印刷电子迹线的方法，所述印刷电子迹线用于将受电流控制的电压递送到至少一个目标组件，优选地递送到发光组件诸如LED。所述方法至少包括以下步骤：提供目标组件、提供印刷导电迹线和提供电压源。所述方法额外包括以下步骤：产生受电流控制的电压，所述受电流控制的电压取决于正通过目标组件的电流；和将所述受电流控制的电压耦合到目标组件。
考虑到本发明的实用性，根据实施例，本发明可以提供一种用于驱动目标组件的布置和方法，所述目标组件可选地是发射辐射的半导体元件诸如LED，其电压足以用于产生目标电流但不会过高。这可能是有利的，因为可以减少来自超额电压的加热效应。这提供了优于现有技术解决方案的优点，在现有技术解决方案中，使用固定的、可能过高的电压来驱动LED或其他这样的组件。
此外，利用本发明的实施例，可以将印刷油墨的电阻的影响有效地考虑在内。在例如应该增加LED电流的情况下，与印刷油墨相关联的电压损失将随着电流的增加而增加。通过将取决于正通过至少一个目标组件的电流的驱动电压耦合到至少一个目标组件，可以将电流设置为期望值或目标值，或者可以根据电流改变耦合的电压，使得不必使用过高的电压。在这样做时，可以将电路中的电压损失，例如来自印刷油墨迹线的电阻的电压损失考虑在内。不必估计或计算前述电压损失，这可以节省时间和资源。
在本发明的实施例中，受电流控制的电压可以优选地基于正通过目标组件的电流在多个有利的非零电压之间动态地进行选择。因此，可以基于检测到的电流来从涵盖多个(非零)电压的范围中进行选择。
在一些情况下，能够基于正通过目标组件的电流来连续改变被供应到组件的电压可能是有利的。本发明的实施例可以提供这样的解决方案，即在所述解决方案中这一改变可以渐进地进行，以考虑电流中发生的改变。
在本发明的一个第一实施例中，通过测量电路测量LED电流(或至少指示 LED电流的电流)，并且可以根据检测到的电流设置测量电路的第一输出电压，第一输出电压耦合到第一晶体管，第一晶体管控制电压调节器电路的调节电压，然后电压调节器电路产生第二输出电压，所述第二输出电压然后耦合到至少一个目标组件。通过这种布置，可以通过改变LED驱动电压来将测量到的电流(其可以是LED电流)设置为期望值。
在本发明的其他(第二)实施例中，采用了晶体管电路，并且晶体管的基极电压由可以被设置为预定值的控制电压控制。晶体管的发射极电流可以被传递到另一晶体管的基极，所述另一晶体管在集电极侧可以耦合到至少一个目标组件并耦合到发射极侧上的电压源。因此，如果通过至少一个目标组件的电流变化，则被馈送到目标组件的电压也将变化。通过目标组件的电流的变化可以随着印刷油墨迹线的电阻变化而变化，电阻变化例如可以在电路的使用期间发生。
在本文呈现的示例性实施例中，本发明用于作为目标组件的LED。然而，清楚的是本发明可以被用于递送取决于电流的电压和/或用于通过改变利用本文所描绘的反馈电路配置递送的电压来将电流调节到特定值的装置。
本发明的各种实施例提供了对于涉及一个或多个目标组件的不同类型的电路可能是有利的解决方案。例如，本发明的一个实施例可以利用测量电路和电压调节器电路，并且这一实施例可以方便地在可以并联连接的一个或多个单个目标组件诸如LED的情况下使用。
另一方面，在涉及LED矩阵的电路中，可以利用本发明的另外的实施例，所述实施例可以是布置的其他实施例的组合，其结果是这一组合的实施例比单独的实施例更有利，即使也可以单独地应用实施例。
在一个另外的实施例中，上面公开的两个实施例可以一起用于涉及LED矩阵的布置，在这种情况下，所述布置的包括测量和电压调节电路的部分可以用于测量和调节作为整体被引导至LED矩阵的电压，而所述布置的另一部分可以优选地包括多个晶体管电路，用于给出可以用作对单个LED进行微调的受电流控制的电压。
应当理解的是，实施例布置可以包括任何数量的作为部分或部分电路的单独的实施例，特别地意味着第一实施例可以与一个或多个第二实施例配对，以获得对一些使用场景特别有利的布置的另外的实施例。
可以将布置提供为单独的组件，或者可以将布置提供为或至少包括集成的系统级芯片(SoC)或系统级封装(SoP)。利用SoC或SoP的可能益处可以是例如提供高集成度、低功耗和/或低空间要求。
布置可以提供考虑环境条件，诸如在使用时期间发生的材料拉伸或应变的方法。布置可以延长易弯曲的产品的生命周期，因为这一弯曲不会导致电流的不希望的改变，并且因此，例如不会由于材料的拉伸和随后的电阻改变而导致 LED亮度的不希望的改变。例如，包括印刷电子设备的可穿戴产品是本发明可能被证明在其中是有用的应用，这样的产品是用户例如在产品上按压或以其他方式在产品上施加力的产品。
除了在使用期间的前述材料应变之外，本发明可以改进在制造期间可能发生材料应变的产品的制造。然后，最终产品可以向一个或多个目标组件提供目标电流，而不必考虑由于材料拉伸而可能发生的电阻的改变。
本文中呈现的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”在本文中用作开放式限制，其不排除未引用的特征的存在。除非另有明确说明，从属权利要求中阐述的特征可相互自由组合。
被认为是本发明的特性的新颖特征特别地在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，从特定示例实施例的以下描述中，将最佳地理解本发明本身(关于其构造和操作方法两者)以及其附加的目的和优点。
本领域技术人员应理解，先前呈现的关于布置的各种实施例的考虑在经过必要修改之后可以灵活应用于方法的实施例，反之亦然。
附图说明
接下来，将根据附图参照示例性实施例更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性布置，
图2给出了根据本发明的另一实施例的第二示例性布置，
图3给出了根据本发明的另一实施例的第三示例性布置，
图4示出了可以在根据本发明的实施例的方法中执行的步骤，
图5给出了可以在根据本发明实施例的另一方法中执行的另外的步骤，以及
图6给出了可以在根据本发明的实施例的又一方法中执行的另外的步骤。
具体实施方式
在图1中，描绘了示例性布置100。布置100的实施例中的导电迹线，例如图1中被描绘为连接布置100中包括的各种组件的线的那些导电迹线，可以是包括油墨的印刷迹线。可以印刷布置100中的所有迹线中的任何一个。例如，迹线中的一些可以被印刷，而另一些被蚀刻。测量电路被配置为测量或检测电流，并且在图1中，测量电路至少包括第一电阻器102和电流感测放大器104。第一电阻器R1( 102)可以用作电流感测电阻器，以测量通过它的电流IR,LED，其中电流IR,LED是通过LED 106的相同电流(或者至少指示所述电流)。电流IR,LED可以通过的组件也可以是任何其他电流操作的设备。布置100的目的可以是将适当的驱动电压递送或产生给目标组件(诸如发射辐射的半导体元件，例如LED) 以便使期望的电流通过目标组件106。
布置100还包括电压源，这里是第一电源V电源，其可以用于为电压调节电路和目标组件106供电。V电源例如可以是12V。
可以通过测量电阻器R1( 102)两端的电压降来测量电流IR,LED，这可以通过电流感测放大器104来执行。电流感测放大器104例如可以是共模零漂移拓扑电流感测放大器，诸如可从德克萨斯仪器公司(Texas Instruments Incorporated)获得的INA199-Q1。第一电阻器102两端的电压降可以通过由电流感测放大器104 检测电压VIN+和VIN-来进行测量。
技术人员可以理解，电流感测放大器104然后可以产生第一输出电压Vout1，所述第一输出电压取决于所感测的电压降(即电流)。诸如，利用这里讨论类型的通常采用的测量电路并且涉及前述电流感测放大器，测量电路可以附加地包括旁路电容器108和第二电源V电源,2。旁路电容器可以例如具有100nF的电容，并且第二电源V电源,2可以例如供应5V的电压，所述电压用于为电流感测放大器104供电。在图1的实施例中使用的电流感测放大器104还包括参考引脚 REF、接地引脚GND和电源电压引脚V+。
这一第一输出电压Vout1然后可以被递送到电压调节电路。在图1的实施例中，电压调节电路至少包括第一晶体管110和电压调节器112。电压Vout1可以被递送到第一晶体管110，所述第一晶体管可以被用来控制电压调节器112的输出电压。第一晶体管110可以是诸如BC857BLT1G的PNP双极型硅晶体管，并且电压调节器112可以是具有浮动输出的可调低压差(LDO)调节器，例如 NCV317，这两者均可以通过半导体元件工业有限公司(Semiconductor Components Industries,LLC)获得。电压调节器112可以由电压源V电源通过引脚 VIN供电。线性调节器的输出电压，即第二输出电压Vout2，将取决于第一输出电压Vout1，并且因此取决于电流IR,LED，如下文将讨论的那样。
电压调节电路可以额外包括第二电阻器R2 (114)和第三电阻器R3( 116)、输入电容器118和输出电容器120。第二电阻器R2 114可以被配置为限制到第一晶体管110的基极的电流，以便向第一晶体管110的基极递送小电流，从而递送可以用于控制晶体管110的电流，如熟练技术人员可以理解的那样。
第三电阻器 116、输入电容器120和输出电容器122可以被包括在可调节电压调节器112的典型电路配置中，所述可调节电压调节器的输出电压在典型电路中可以通过第三电阻器116和调节电阻器进行控制，在这种典型电路中，所述调节电阻器将代替晶体管110。涉及电压调节器112的示例性典型电路可以例如在用于NCV317电压调节器的数据表中找到。
电压调节器112可以被配置为在第二输出电压VOUT2和调节电压Vadj之间保持固定电压，诸如1.25V。在常规使用情境下(不涉及晶体管)，第二输出电压VOUT2然后可以通过调节调节电阻器的电阻来进行调节，例如通过使用可变电阻器。
清楚的是，在图1的实施例中，不是使用可变电阻器，而是通过调节第一晶体管110的基极电流来改变所述第一晶体管的阻抗，来改变调节电压Vadj以及因此改变第二输出电压VOUT2，所述基极电流又通过VOUT1来调节。
如果需要增加到目标组件106的电流，这可以通过增加第二输出电压VOUT2来实现。因此，从上文和图1可以理解，通过目标组件106的电流IR,LED可以被设置为期望值或者保持处于恒定值，即使在电路中发生了变化的电压损耗。
例如，电流IR,LED可以随着电路的负载或阻抗的改变而改变。可以理解的是，电路材料中出现的变化可以解释这种改变，并因此解释电流方面的改变。例如，电路中包含的材料的弯曲或拉伸可能导致电流方面的所述改变。例如，改变可以是逐渐的，因为材料随着电路的使用而逐渐展现出转变。
从图1的电路配置可以推导出下式：
VOUT2-ΔVOUT2,Vadj-Veb,1＝Vqb,1, (1)
其中ΔVOUT2,Vadj是VOUT2和Vadj之间的电压，这里是1.25V，Veb,1是第一晶体管110的发射极和基极之间的电压(在本示例中使用0.7V的饱和电压)，并且Vqb,1是第一晶体管110的集电极和基极之间的电压，
(VOUT1-Vqb,1)/R2＝Ib,1, (2)
其中VOUT1-Vb,1是第一晶体管110基极和第一输出电压之间的电压差，R2 是第二电阻器114的电阻，以及Ib,1是通过第一晶体管110的基极的电流。在本示例中，电阻R2被选定为110kΩ。附加地，
(ΔVOUT2,Vadj/R3)/Hfe,1＝Ib,1, (3)
其中R3是第三电阻器116的电阻(其被选定为124Ω)，并且Hfe,1是第一晶体管110的电流增益。根据式(1)，
VOUT2-1.25V-0.7V＝Vqb,1 (4)
→VOUT2＝Vqb,1+1.95V, (5)
并且根据式(2)：
Vqb,1＝VOUT1+Ib,1*100kΩ。 (6)
通过组合(5)和(6)并插入来自(3)的Ib：
VOUT2＝VOUT1+100kΩ*((1.25V/124Ω)/Hfe,1)+1.95V (7)
＝VOUT1+1008/Hfe,1+1.95V
第一晶体管110(在这里作为示例被提及为BC857BLT1G)的DC电流增益在这一情况下可以被取为在5V下为200A，从而给出：
VOUT2＝VOUT1+5.04V+1.95V (8)
→VOUT2＝VOUT1+6.99V。
因此，从(8)中可以看出，第二输出电压VOUT2与在本示例中使用的组件一起将仅取决于第一输出电压VOUT1，并因此取决于检测到的电流IR,LED。在这里对于V电源,2使用5V的示例值，在电流IR,LED处于其最大值的情况下，第一输出电压VOUT1可以是5V，导致VOUT2达到11.99V。这是VOUT2的理论最大值，实际上VOUT2可能更小，因为一些电压在电压调节器中被转换成热量。
在图2中，根据本发明的另一实施例给出了第二布置200。同样地，在这里 (与本发明的所有实施例一样)，任何或所有迹线可以是印刷油墨迹线。第二布置200包括目标组件106，所述目标组件是LED、电压源V电源和晶体管电路，所述晶体管电路包括控制电压VMCU、第二晶体管224、第四电阻器R4(226)和第三晶体管228。
控制电压VMCU可以被递送到第二晶体管224的基极，所述第二晶体管可以是诸如BC846B的NPN双极型硅晶体管。控制电压VMCU可以由微控制器单元 (MCU)设置。控制电压VMCU可以例如在0V和5V之间变化，并且控制电压可以被设置为预定值。
第二晶体管224的集电极电流被传递到第三晶体管228的基极，所述第三晶体管可以是PNP双极型功率晶体管MJD210。第三晶体管228的集电极侧可以耦合到目标组件106，而第三晶体管228的发射极侧耦合到电压源VIN。
因此，传递到第三晶体管228的基极的电流是恒定的，并且电流ILED的改变(例如，通过电路中包括的材料的电阻的改变引起的改变)将导致从电压源 VIN汲取的电压的变化，这也将相应地改变电压Vout，所述电压Vout是可以驱动目标组件106的电压。
控制电压的预定值与第四电阻器226的值一起确定可以通过目标组件106 的最大电流。
从图2的电路配置中，可以推导出第二晶体管224的基极处的电流Ib,2为
Ib,2＝(VMCU-Vbc,2)/R4, (9)
其中，Vbc,2是第二晶体管224的基极和集电极之间的电压，并且R4是第四电阻器的电阻。通过第二晶体管的电流Ic,2为
Ic,2＝Ib,2*Hfe,2, (10)
其中Hfe,2是第二晶体管224的电流增益，而第三晶体管228的基极处的基极电流Ib,3为
Ib,3＝Ic,2。 (11)
然后，可以通过目标组件106的最大电流ILED,max为
ILED,max＝Hfe,3*Ib,3 (12)
通过组合(9)、(10)、(11)和(12)：
ILED,max＝Hfe,3*Hfe,2*(VMCU-VVbc,2)/R4. (13)
递送到目标组件106的电压Vout为
Vout＝Vf,LED*ILED, (14)
其中，Vf,LED是LED106的正向电压。因此，产生了耦合到目标组件106的受电流控制的电压。
可以注意到的是，图2的实施例也可以用于其他目的，诸如高侧开关。
在图3中，根据本发明的另外的实施例给出了第三布置300。第三布置300 可以构成组合实施例，所述组合实施例包括布置100和第二布置200的至少一部分以及两个所述布置的功能中的至少一些。图3的第三布置300包括结合图1 的布置100公开的测量电路和电压调节电路，以及附加地结合图2的第二布置 200公开的晶体管电路。
图3中的组件和部分电路如先前所公开的那样起作用，区别在于测量电路现在测量电流IR,LED，所述电流可能不直接是通过目标组件106的电流，而是指示所述电流。电压调节电路现在产生电压VOUT2，所述电压将充当电路的其余部分(其基本上等同于图2中的第二布置200)的电压源。对应于第二布置200的部分电路然后可以用于改变电压VOUT2，以便例如考虑可能在电流ILED中发生的改变，所述电流是正通过目标组件106的电流。
另外的实施例可以包括如上公开的测量电路和电压调节电路，以及多个晶体管电路，所述多个晶体管电路可以各自耦合到目标组件106，然后所述布置包括多个目标组件106。在这些实施例中，电流IR,LED可以是正传递给LED矩阵的电流。然后，矩阵中的LED中的每一个可以与晶体管电路相关联，所述LED各自包括电流ILED，所述电流可以是正通过目标组件106中的每一个的电流，因此提供了微调通过每个目标组件106的电流的方法。在实施例中，可以与LED矩阵一起使用或需要的晶体管电路的数量可以取决于例如LED矩阵被配置为包括的行数和/或列数。
图4示出了在根据本发明的方法中可以采取的步骤。提供402(至少一个) 目标组件106，提供404印刷导电迹线，以及提供406电压源V电源。在408，产生取决于通过目标组件106的电流的受电流控制的电压，而在410，所产生的受电流控制的电压耦合到目标组件106。
图5示出了根据本发明的实施例的另一方法中可以采取的另外的步骤。在 502，提供测量电路和电压调节电路。步骤504涉及提供第一电阻器R1(102)和电流感测放大器104，它们将被包括在测量电路中。仍然在504，进一步提供第一晶体管110诸如PNP晶体管和电压调节器112，并且将它们包括在电压调节器电路中。图5中省略了提供目标组件106、印刷导电迹线和电压源V电源的步骤。
在506，通过利用测量电路来检测电流。利用电流感测放大器104检测通过第一电阻器102并可以通过目标组件106的电流IR,LED，之后在508根据检测到的电流设置测量电路的第一输出电压(这里是电流感测放大器104的第一输出电压 VOUT1)。
在步骤510，将第一输出电压VOUT1递送到电压调节电路。在512，递送的第一输出电压用于控制第一晶体管110，而第一晶体管110在514中用于调节电压调节器112的调节电压Vadj。在516，根据第一输出电压设置(或产生)电压调节电路的第二输出电压(这里，在示例性实施例中为VOUT2，其将随着Vadj变化)。通过上面关于图1所公开的内容容易理解，这一第二输出电压将取决于所检测到的电流，并且因此是耦合到目标组件106的受电流控制的电压。
在图6中，示出了在本发明的又一实施例中可以采取的另外的步骤。提供 602第二晶体管224(诸如PNP晶体管)、第三晶体管228(诸如NPN晶体管) 和控制电压源VMCU(还提供目标组件106、印刷导电迹线和电压源V电源，这些在图6中被省略)。第二晶体管224通过第二晶体管的基极利用控制电压源进行控制604。在606，电流从第二晶体管224的集电极传递到第三晶体管228的基极。第三晶体管228的集电极耦合608到目标组件106，而在610，第三晶体管228的发射极耦合到电压源。
上文已经参考前述实施例解释了本发明，并且已经展示了本发明的几个优点。明显的是，本发明不仅局限于这些实施例，而是包括在发明思想和下面的权利要求书的精神和范围内的所有可能的实施例。
除非另有明确说明，从属权利要求中阐述的特征可相互自由组合。

Claims (6)

1.一种递送受电流控制的电压的布置(100，200，300)，所述布置涉及印刷导电迹线，所述布置至少包括：
电压源(V电源)，
测量电路，所述测量电路至少包括电流感测放大器(104)和第一电阻器(102)，
电压调节电路，所述电压调节电路至少包括第一晶体管(110)和电压调节器(112)，
和至少一个目标组件(106)，
所述布置适于产生源自所述电压源的受电流控制的电压(VOUT2，Vout)，所述受电流控制的电压耦合到所述至少一个目标组件，其中所述受电流控制的电压取决于正通过所述目标组件的电流(IR,LED，ILED)，其中所述电流感测放大器被配置为检测通过所述第一电阻器的电流(IR,LED)，所检测到的所述电流(IR,LED)至少指示正通过所述至少一个目标组件的电流，其中所述电流感测放大器的第一输出电压(VOUT1)取决于所述检测到的电流，所述第一输出电压通过被引导至所述第一晶体管的基极的所述第一输出电压来控制所述第一晶体管，
其中所述测量电路附加地被配置为控制所述电压调节电路，以产生取决于所述检测到的电流的所述受电流控制的电压(VOUT2)，
并且其中所述第一晶体管通过所述第一晶体管的阻抗来控制所述电压调节器的所述受电流控制的电压(VOUT2)，从而通过调节所述电压调节器的调节电压(Vadj)来确定所述受电流控制的电压。
2.根据权利要求1所述的布置，其中所述布置附加地包括：晶体管电路，所述晶体管电路包括第二晶体管、第三晶体管和控制电压源，其中所述第二晶体管由所述控制电压源通过由所述控制电压源产生的、被引导至所述第二晶体管的基极的电压进行控制，所述第二晶体管的集电极电流被传递到所述第三晶体管的基极，并且所述第三晶体管的集电极耦合到所述至少一个目标组件，其中来自所述电压调节器的所述受电流控制的电压被引导至所述第三晶体管的发射极。
3.根据任一前述权利要求所述的布置，其中，所述布置被配置为调节所产生的受电流控制的电压，以便获得通过所述目标组件的电流的目标值。
4.根据权利要求1所述的布置，其中所述布置被提供为或至少包括集成的系统级芯片(SoC)或系统级封装(SoP)。
5.一种用于递送受电流控制的电压的方法，所述方法涉及用于将受电流控制的电压递送到至少一个目标组件(106)的印刷导电迹线，所述方法至少包括以下步骤：
提供目标组件，
提供印刷导电迹线，
提供电压源(V电源)，
提供测量电路，所述测量电路包括第一电阻器(102)和电流感测放大器(104)，
提供电压调节电路，所述电压调节电路包括第一晶体管(110)和电压调节器(112)，
检测通过所述第一电阻器的电流(IR,LED)，所检测到的所述电流(IR,LED)至少指示正通过所述目标组件的电流，
通过以下步骤产生受电流控制的电压(VOUT2，Vout)，所述电压取决于正通过所述目标组件的电流(IR,LED，ILED)：
根据所述检测到的电流设置所述测量电路的第一输出电压(VOUT1)，通过所述第一输出电压控制所述第一晶体管，
通过所述第一晶体管调节所述电压调节器的调节电压，
利用所述电压调节器产生所述受电流控制的电压，所述受电流控制的电压取决于所述检测到的电流，以及
将所述受电流控制的电压耦合到所述目标组件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法附加地包括以下步骤：
提供第二晶体管(224)，
提供第三晶体管(228)，
提供控制电压源(VMCU)，
通过将由所述控制电压源产生的电压引导至所述第二晶体管的基极，来利用所述电压控制所述第二晶体管，
将所述第二晶体管的集电极电流传递到所述第三晶体管的基极，
将所述第三晶体管的集电极耦合到所述目标组件，以及
将来自所述电压控制器的所述受电流控制的电压源耦合到所述第三晶体管的发射极，所述受电流控制的电压然后是耦合到所述至少一个目标组件的输出电压并且取决于从所述第三晶体管的集电极传递到所述目标组件的电流。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102273036A (zh) * 2008-12-31 2011-12-07 凌力尔特有限公司 与电压无关的电源负载分配的方法和系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08185232A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Nec Corp シャントレギュレータ
JP2003059676A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd 発光ダイオードの点灯用電源装置
JP2008509523A (ja) 2004-08-04 2008-03-27 ン、ジェイムス、ケー． Ｌｅｄ照明装置
JP5322849B2 (ja) 2009-08-25 2013-10-23 学校法人金沢工業大学 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
JP5367173B2 (ja) 2009-10-26 2013-12-11 エアテック システム カンパニー リミテッド 定電流駆動ｌｅｄモジュール装置
EP2398298A3 (en) * 2010-05-24 2012-03-14 ADB Airfield Solutions LLC Power supply for an airfield LED sign
US20120062147A1 (en) 2010-09-13 2012-03-15 Suntec Enterprises High efficiency drive method for driving LED devices
JP5538170B2 (ja) 2010-10-07 2014-07-02 Ｐｉａａ株式会社 定電流回路
JP5613577B2 (ja) 2011-01-26 2014-10-22 ローム株式会社 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置、電子機器
CN103369779A (zh) * 2012-04-11 2013-10-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Led恒流驱动电路
CN102695341B (zh) * 2012-05-28 2014-07-16 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种适应于电子变压器的led驱动电源
US8989598B2 (en) 2012-10-11 2015-03-24 Source Photonics, Inc. Power-saving driver circuit for providing a bias current or driving a current-driven load
US9185754B2 (en) * 2013-03-26 2015-11-10 General Led, Inc. Interconnectable LED module for use in a direct current circuit
US9252662B2 (en) 2013-04-17 2016-02-02 Cooledge Lighting, Inc. Illumination device control systems and methods
JP2014229152A (ja) 2013-05-23 2014-12-08 小林　新一郎 非線形特性を有する負荷の駆動回路
CN103269548B (zh) * 2013-05-29 2015-07-08 成都芯源系统有限公司 Led驱动电路系统,控制器及控制方法
CN103269550B (zh) * 2013-06-04 2015-02-04 上海晶丰明源半导体有限公司 一种led电流纹波消除驱动电路
US9072147B2 (en) * 2013-11-27 2015-06-30 Linear Technology Corporation Pre-charging inductor in switching converter to achieve high PWM dimming ratio in LED drivers
US9148918B2 (en) * 2013-12-04 2015-09-29 Infineon Technologies Ag Feedforward circuit for fast analog dimming in LED drivers
US9699836B2 (en) * 2014-06-18 2017-07-04 Farhad Bahrehmand Multifunctional universal LED driver
US9642200B2 (en) * 2015-05-29 2017-05-02 Linear Technology Corporation Maintaining LED driver operating point during PWM off times

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102273036A (zh) * 2008-12-31 2011-12-07 凌力尔特有限公司 与电压无关的电源负载分配的方法和系统

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