CN112714535B - 发光元件驱动装置及其中的调光控制电路及调光控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光元件驱动装置及其中的调光控制电路及调光控制方法。发光元件驱动装置包含功率级电路以及调光控制电路。功率级电路包括电感以及功率开关，用以驱动发光元件电路。调光控制电路用以控制功率开关。调光控制电路包括：占空比转换电路，转换PWM调光信号而产生数字占空比信号；数字‑模拟转换电路，转换数字占空比信号而产生模拟参考信号；误差放大电路，根据模拟参考信号与输出电流相关信号的差值而产生误差放大信号；以及调制控制电路，根据误差放大信号而产生PWM控制信号以控制功率开关，使得输出电流相关于调光占空比，由此调光控制电路根据PWM调光信号而对发光元件电路调光。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光元件驱动装置，特别是指一种可调光的发光元件驱动装置。本发明还涉及用于发光元件驱动装置中的调光控制电路以及调光控制方法。
背景技术
与本申请相关的前案有：美国专利申请US 2017/0005583 A1以及中国专利申请CN106329961 A。
与本申请相关的前案有：“Datasheet of TPS54200,TPS54201 4.5V to 28-VInput Voltage,1.5A Output Current,Synchronous Buck Mono-Color or IR LEDDriver,Texas Instruments”。
图1显示一种现有技术的发光元件驱动装置的操作波形图。此现有技术的发光元件驱动装置将PWM调光信号PWM_dim滤波后产生电流参考信号，且根据电流参考信号而产生发光元件驱动电流ILED，其中发光元件驱动电流ILED与PWM调光信号PWM_dim的占空比成正比。
图1中所示的现有技术，其缺点在于，由于是将PWM调光信号 PWM_dim滤波后产生电流参考信号，当PWM调光信号PWM_dim的占空比很低时(例如1％)，其电流参考信号的位准可能很低，且具有较大的涟波，使得后级电路的设计条件较为严苛，也可能造成发光元件闪烁。
本发明相较于图1的现有技术，其优点在于，通过占空比转换电路与数字-模拟转换电路所产生的电流参考信号，其位准可自由调整，后级电路的设计条件因而较为宽松，可降低成本，且基本上不会有涟波，因此发光元件所产生的光源十分稳定。
发明内容
就其中一个观点言，本发明提供了一种发光元件驱动装置，包含：一功率级电路，该功率级电路包括：一电感；以及一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；以及一调光控制电路，用以控制该功率开关，该调光控制电路包括：一占空比转换电路，用以转换一 PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；一第一数字-模拟转换电路，用以转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；一误差放大电路，用以根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一误差放大信号，其中该输出电流相关信号相关于该输出电流；以及一调制控制电路，用以根据该误差放大信号而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此该调光控制电路根据该PWM调光信号而对该发光元件电路调光。
在一较佳实施例中，该发光元件驱动装置还包含一电流感测元件，该电流感测元件用以根据该输出电流而产生一电流感测信号；其中该调光控制电路还包括：一电流信号放大电路，以全差动方式放大该电流感测信号而产生该输出电流相关信号。
在一较佳实施例中，该发光元件驱动装置还包含：一滤波电路，耦接于该电流感测元件与该电流信号放大电路之间，用以将该电流感测元件上的跨压滤波而产生该电流感测信号。
在一较佳实施例中，该占空比转换电路包括：一脉冲产生电路，用以侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一起始时点而产生一起始脉冲，且侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一结束时点而产生一结束脉冲，其中该起始脉冲的周期与该结束脉冲的周期都对应于该 PWM调光信号的一调光信号周期；一计时时钟电路(timer clock circuit)，用以根据一周期脉冲产生一计时时钟信号，其中该计时时钟电路调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至一预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期；该周期脉冲对应于该起始脉冲或该结束脉冲的其中之一；以及一占空比计数电路，用以根据该计时时钟信号而计数以产生该数字占空比信号，其中该占空比计数电路根据该起始脉冲的触发而开始计数，根据该结束脉冲的触发而结束计数，以产生该数字占空比信号，其中该数字占空比信号的计数值与该预设满刻度值的比值对应于该调光占空比。
在一较佳实施例中，该计时时钟电路包括：一参考时钟产生电路，用以产生一参考时钟信号；一第一双向计数电路(up-down counter)，用以根据该参考时钟信号、一上数信号以及一下数信号而产生该计时时钟信号；一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值(period countingnumber)；以及一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
在一较佳实施例中，该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
在一较佳实施例中，该计时时钟电路包括：一可调时钟产生电路，用以根据一模拟调整信号而产生该计时时钟信号；一第二双向计数电路(up-down counter)，用以根据一上数信号以及一下数信号而产生一数字调整信号；一第二数字-模拟转换电路，用以转换该数字调整信号而产生该模拟调整信号；一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值 (period counting number)；以及一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
在一较佳实施例中，该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
在一较佳实施例中，该功率级电路配置为以下之一：(1)一降压型切换式功率级电路；(2)一升压型切换式功率级电路；(3)一升降压型切换式功率级电路；或者(4)一返驰式切换式功率级电路。
就另一个观点言，本发明也提供了一种调光控制电路，用以控制一发光元件驱动装置，该发光元件驱动装置包括一功率级电路，该功率级电路包括：一电感；以及一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；该调光控制电路用以控制该功率开关，该调光控制电路包含：一占空比转换电路，用以转换一PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；一第一数字-模拟转换电路，用以转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；一误差放大电路，用以根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一误差放大信号，其中该输出电流相关信号相关于该输出电流；以及一调制控制电路，用以根据该误差放大信号而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此该调光控制电路根据该PWM调光信号而对该发光元件电路调光。
就再另一个观点言，本发明提供了一种调光控制方法，用以控制一发光元件驱动装置，该发光元件驱动装置包含一功率级电路，该功率级电路包括：一电感；以及一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；该调光控制方法，用以控制该功率开关，该调光控制方法包含：转换一PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；以及根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此使该发光元件电路根据该PWM调光信号而调光。
在一较佳实施例中，该调光控制方法还包含：以全差动方式放大一电流感测信号而产生该输出电流相关信号；其中该发光元件驱动装置还包括一电流感测元件，该电流感测元件用以根据该输出电流而产生该电流感测信号。
在一较佳实施例中，产生该数字占空比信号的步骤包括：根据该 PWM调光信号的一调光信号周期产生一计时时钟信号；根据该计时时钟信号而计数；调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至一预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期；以及根据该计时时钟信号，于该PWM调光信号的该调光占空比的一起始时点而开始计数，于该PWM调光信号的该调光占空比的一结束时点而结束计数，以产生该数字占空比信号，其中该数字占空比信号的计数值与该预设满刻度值的比值对应于该调光占空比。
在一较佳实施例中，调整该计时时钟信号的周期的步骤包括：产生一参考时钟信号；根据该参考时钟信号而向上或向下计数，以产生该计时时钟信号；根据该计时时钟信号于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及比较该周期计数值与该预设满刻度值以调整根据该参考时钟信号而计数的方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
在一较佳实施例中，该产生一计时时钟信号的步骤包括：向上或向下计数以产生一数字调整信号；转换该数字调整信号而产生一模拟调整信号；根据该模拟调整信号而产生该计时时钟信号；根据该计时时钟信号于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及比较该周期计数值与该预设满刻度值以向上或向下调整该数字调整信号，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术的发光元件驱动装置的操作波形图。
图2显示本发明的发光元件驱动装置的一种实施例示意图。
图3A至图3E显示本发明的发光元件驱动装置，其中功率级电路的数种实施例示意图。
图4显示本发明的发光元件驱动装置的一种实施例示意图。
图5显示本发明的发光元件驱动装置，其中占空比转换电路的一种实施例示意图。
图6显示对应于本发明的发光元件驱动装置的一实施例的操作波形图。
图7A与图7B显示本发明的发光元件驱动装置，其中计时时钟电路的两种实施例示意图。
图中符号说明
100 功率级电路
100A 降压型切换式功率级电路
100B 升压型切换式功率级电路
100C,100D 升降压型切换式功率级电路
100E 返驰式切换式功率级电路
1000 发光元件驱动装置
1004 发光元件驱动装置
200 调光控制电路
201 占空比转换电路
202 数字-模拟转换电路
203 误差放大电路
204 调制控制电路
205 电流信号放大电路
210 脉冲产生电路
220 计时时钟电路
220A,220B 计时时钟电路
221 时钟产生电路
222 双向计数电路
223 周期计数电路
224 周期比较电路
230 占空比计数电路
240 正反器
241 可调时钟产生电路
242 双向计数电路
243 数字-模拟转换电路
244 周期计数电路
245 周期比较电路
250 延迟电路
300 发光元件电路
400 滤波电路
CLK 计时时钟信号
CKR 参考时钟信号
DTY 数字占空比信号
DADJ 数字调整信号
EAO 误差放大信号
IOUT 输出电流
IOR 输出电流相关信号
L 电感
PWM_dim PWM调光信号
PWMO PWM控制信号
RS 电流感测元件
SW1 功率开关
SUP 上数信号
SDN 下数信号
TF 结束脉冲
TP 周期脉冲
TR 起始脉冲
T_dim 调光信号PWM_dim的调光信号周期
VADJ 模拟调整信号
VCS 电流感测信号
VIN 输入电源
VRS 跨压
VREF 模拟参考信号
具体实施方式
本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
请参阅图2，图2显示本发明的发光元件驱动装置的一种实施例 (发光元件驱动装置1000)，本实施例中，发光元件驱动装置1000包含功率级电路100以及调光控制电路200。
在一实施例中，功率级电路100包括电感L以及功率开关SW1，其中功率开关SW1耦接于电感L，功率开关SW1用以切换电感L以转换输入电源VIN而产生输出电流IOUT，用以驱动发光元件电路300。
请参阅图3A至图3E，图3A至图3E显示本发明的发光元件驱动装置，其中功率级电路的数种实施例(功率级电路100A-100E)，作为非限制性的例子，功率级电路(对应于图2中的功率级电路100)可配置为以下之一：降压型切换式功率级电路(100A，图3A)、升压型切换式功率级电路(100B，图3B)、升降压型切换式功率级电路(100C 或100D，图3C、图3D)或者返驰式切换式功率级电路(100E，图3E)。需说明的是，前述的功率开关SW1可对应于功率级电路100A-100E中的任一个功率开关，而前述的电感L可对应于功率级电路100A-100D 中的电感，或是功率级电路100E中，变压器的绕组。
请继续参阅图2，调光控制电路200用以控制功率开关SW1，在一实施例中，调光控制电路200包括占空比转换电路201，第一数字- 模拟转换电路202，误差放大电路203以及调制控制电路204。
如图所示，占空比转换电路201用以转换PWM调光信号 PWM_dim而产生数字占空比信号DTY，其中数字占空比信号DTY对应于PWM调光信号PWM_dim的调光占空比。具体而言，在一实施例中，所述的“数字占空比信号DTY”是一个数字信号，其包括至少一个以上的位，该至少一个以上的位所代表的数值与预设满刻度值的比值对应于PWM调光信号PWM_dim的调光占空比。作为一个非限制性的例子，数字占空比信号DTY具有8位，且其数值例如为127，预设满刻度值例如为255，则PWM调光信号PWM_dim的调光占空比大约为1/2。
需说明的是，上述PWM一词是指脉宽调制(Pulse Width Modulation)，下同。此外，在一实施例中，前述的调光占空比例如对应于PWM调光信号PWM_dim的高位准的时间长度与PWM调光信号 PWM_dim的周期的比值。
在一实施例中，上述的PWM调光信号PWM_dim的调光占空比可用以调整发光元件电路300的亮度或色温等发光特性。在一实施例中，发光元件电路300的亮度正相关于调光占空比。在一实施例中，发光元件电路300的亮度正比于调光占空比。
请继续参阅图2，数字-模拟转换电路202用以转换数字占空比信号DTY而产生模拟参考信号VREF。在一实施例中，参考信号VREF 与转换数字占空比信号DTY可具有一线性的比例关系。在其他的实施例中，参考信号VREF与转换数字占空比信号DTY可具有非线性的关系。在一些实施例中，参考信号VREF还可包括偏移值，亦即，在数字占空比信号DTY的数值为0时，参考信号VREF可不对应于0(可对应于一偏移值)，由此后级电路(例如误差放大电路203)的设计条件因而较为宽松，可降低成本。请继续参阅图2，误差放大电路203用以根据模拟参考信号VREF与输出电流相关信号IOR的差值而产生误差放大信号EAO，其中输出电流相关信号IOR相关于输出电流IOUT。在一实施中，输出电流相关信号IOR正比于输出电流IOUT。调制控制电路204用以根据误差放大信号EAO而产生PWM控制信号PWMO，用以控制功率开关SW1，以调节输出电流IOUT使其相关于调光占空比，由此调光控制电路200根据PWM调光信号PWM_dim而对发光元件电路300调光。
需说明的是，在一实施例中，功率开关SW1的导通时间的占空比相关于PWM控制信号PWMO的占空比，其实际的对应关系与所采取的功率级电路有关，例如但不限于可同相直接对应，在此不予特别限制。在一实施例中，根据误差放大信号EAO而产生PWM控制信号PWMO的方式，可通过例如比较误差放大信号EAO与一斜坡信号，以电压模式、电流模式、固定时间模式等，定频的或是非定频的脉宽调制方式，而产生所述的PWM控制信号PWMO，而斜坡信号例如可相关或不相关于电感电流的斜率关系。
在其他实施例中，也可根据误差放大信号EAO产生一线性控制信号，以线性方式控制具有线性功率开关的功率级电路，而调节输出电流IOUT使其相关于调光占空比。
此外，还需说明的是，对发光元件电路300调光的方式并不限于上述控制输出电流IOUT相关于调光占空比，在其他实施例中，也可控制功率开关SW1，使得输出电压相关于调光占空比，或者使得输出功率相关于调光占空比，由此调光控制电路200根据PWM调光信号PWM_dim而对发光元件电路300调光。
请参阅图4，图4显示本发明的发光元件驱动装置的一种实施例 (发光元件驱动装置1004)，在一实施例中，如图4所示，发光元件驱动装置1004还包含电流感测元件RS，电流感测元件RS用以根据输出电流IOUT而产生电流感测信号VCS，在一实施例中，电流感测元件RS设置于输出电流IOUT的至少部分或者全部的电流路径上，举例而言，图4中的功率级电路100A对应于降压型切换式功率级电路，其中功率开关SW1、SW2与电感L配置为降压型切换式功率级电路，本实施例中，电流感测元件RS串联于发光元件电路300的电流路径上，用以感测发光元件电路300的电流路径上的导通电流(对应于输出电流IOUT)而产生电流感测信号VCS。
请继续参阅图4，本实施例中，调光控制电路200还包括电流信号放大电路205，以全差动方式放大电流感测信号VCS而产生输出电流相关信号IOR，由此后级电路(例如误差放大电路203)的设计条件因而较为宽松，可降低成本。
请继续参阅图4，本实施例中，发光元件驱动装置1004还可包含滤波电路400，滤波电路400耦接于电流感测元件RS与电流信号放大电路205之间，用以将电流感测元件RS上的跨压VRS滤波而产生电流感测信号VCS。
请同时参阅图5与图6，图5显示本发明的发光元件驱动装置，其中占空比转换电路的一种实施例(占空比转换电路201)，图6显示对应于本发明的发光元件驱动装置的一实施例的操作波形图。在一实施例中，如图5所示，占空比转换电路201包括脉冲产生电路210，计时时钟电路220(timer clock circuit)，以及占空比计数电路230。
脉冲产生电路210用以侦测PWM调光信号PWM_dim的调光占空比的起始时点(例如但不限于图6中，PWM调光信号PWM_dim的上升缘)而产生起始脉冲TR，且侦测PWM调光信号PWM_dim的调光占空比的结束时点(例如但不限于图6中，PWM调光信号PWM_dim 的下降缘)而产生结束脉冲TF，如图6所示，起始脉冲TR的周期与结束脉冲TF的周期都对应于PWM调光信号PWM_dim的调光信号周期T_dim。
计时时钟电路220用以产生计时时钟信号CLK，根据本发明，在一实施例中，计时时钟电路220调整计时时钟信号CLK的周期，以调节计时时钟信号CLK计数至预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于调光信号周期T_dim。举例而言，若预设满刻度值为255，而计时时钟信号CLK的周期为Tck，则根据本发明，计时时钟电路220 会调整计时时钟信号CLK的周期Tck，使Tck*255等于T_dim。计时时钟电路220的实施细节容后详述。
在一实施例中，如图6所示，计时时钟信号CLK的频率高于调光信号PWM_dim的频率数倍、数十倍或数百倍，可根据用以表示调光信号PWM_dim的调光占空比的分辨率而决定所需的倍率。
占空比计数电路230用以根据计时时钟信号CLK而计数以产生数字占空比信号DTY，具体而言，在一实施例中，占空比计数电路230 根据起始脉冲TR的触发而开始计数，根据结束脉冲TF的触发而结束计数，以产生数字占空比信号DTY，其中数字占空比信号DTY的计数值与预设满刻度值的比值对应于调光占空比。
请继续参阅图5，在一实施例中，占空比计数电路230根据结束脉冲TF而闩锁数字占空比信号DTY。具体而言，在一实施例中，占空比转换电路可包括一闩锁电路(例如但不限于图5中所示的正反器 240)，本实施例中，正反器240根据结束脉冲TF而将占空比计数电路230的输出闩锁以产生占空比信号DTY。在一实施例中，如图5所示，延迟电路250可用以延迟结束脉冲TF，使正反器240于正确时点触发而闩锁占空比计数电路230的输出。
请参阅图7A与图7B，图7A与图7B显示本发明的发光元件驱动装置，其中计时时钟电路的两种实施例(计时时钟电路220A与220B)。
如图7A所示，在一实施例中，计时时钟电路220A包括时钟产生电路221，双向计数电路222(up-down counter)，周期计数电路223，周期比较电路224。
请继续参阅图7A，本实施例中，时钟产生电路221用以产生参考时钟信号CKR。双向计数电路222用以根据参考时钟信号CKR、上数信号SUP以及下数信号SDN而产生计时时钟信号CLK。在一实施例中，参考时钟信号CKR的频率高于计时时钟信号CLK的频率数倍、数十倍或数百倍，可根据对计时时钟信号CLK调整的分辨率而决定所需的倍率。
周期计数电路223用以根据计时时钟信号CLK以及周期脉冲TP 于调光信号周期T_dim内进行计数以产生周期计数值(period counting number)。由于周期计数电路223主要用以在调光信号周期T_dim内进行计数，因此，在一实施例中，所述的周期脉冲TP对应于起始脉冲 TR，在其他实施例中，所述的周期脉冲TP也可对应于结束脉冲TF。
周期比较电路224用以比较周期计数值与预设满刻度值以产生上数信号SUP以及下数信号SDN，以控制双向计数电路222的计数方向，由此调整计时时钟信号CLK的周期，以调节计时时钟信号CLK计数至预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于调光信号周期 T_dim。
具体而言，在一实施例中，当周期计数值少于预设满刻度值时，即代表计时时钟信号CLK的周期过长，此时，在一实施例中，可以通过下数信号SDN控制双向计数电路222向下计数，由此缩短计时时钟信号CLK的周期，以调节计时时钟信号CLK计数至预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于调光信号周期T_dim。在相反的情况下则可向上计数，在此不予赘述。
请继续参阅图7B，本实施例中，计时时钟电路220B包括可调时钟产生电路241，双向计数电路242，第二数字-模拟转换电路243，周期计数电路244，以及周期比较电路245。
请继续参阅图7B，可调时钟产生电路241用以根据模拟调整信号 VADJ而产生计时时钟信号CLK。双向计数电路242用以根据上数信号SUP以及下数信号SDN而产生数字调整信号DADJ。第二数字-模拟转换电路243，用以转换数字调整信号DADJ而产生模拟调整信号VADJ。周期计数电路244用以根据计时时钟信号CLK以及周期脉冲 TP于调光信号周期T_dim内进行计数以产生周期计数值。由于周期计数电路244主要用以在调光信号周期T_dim内进行计数，因此，在一实施例中，所述的周期脉冲TP对应于起始脉冲TR，在其他实施例中，所述的周期脉冲TP也可对应于结束脉冲TF。
请继续参阅图7B，周期比较电路245用以比较周期计数值与预设满刻度值以产生上数信号SUP以及下数信号SDN，以控制双向计数电路242的计数方向，由此调整计时时钟信号CLK的周期，以调节计时时钟信号CLK计数至预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于调光信号周期T_dim。
具体而言，在一实施例中，当周期计数值少于预设满刻度值时，即代表计时时钟信号CLK的周期过长，此时，在一实施例中，可以通过下数信号SDN控制双向计数电路242向下计数，由此缩短计时时钟信号CLK的周期，以调节计时时钟信号CLK计数至预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于调光信号周期T_dim。在相反的情况下则可通过上数信号SUP向上计数，在此不予赘述。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述者，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。
Claims (21)
1.一种发光元件驱动装置，包含：
一功率级电路，该功率级电路包括：
一电感；以及
一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；以及
一调光控制电路，用以控制该功率开关，该调光控制电路包括：
一占空比转换电路，用以转换一PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；
一第一数字-模拟转换电路，用以转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；
一误差放大电路，用以根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一误差放大信号，其中该输出电流相关信号相关于该输出电流；以及
一调制控制电路，用以根据该误差放大信号而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此该调光控制电路根据该PWM调光信号而对该发光元件电路调光。
2.如权利要求1所述的发光元件驱动装置，还包含一电流感测元件，该电流感测元件用以根据该输出电流而产生一电流感测信号；其中该调光控制电路还包括：
一电流信号放大电路，以全差动方式放大该电流感测信号而产生该输出电流相关信号。
3.如权利要求2所述的发光元件驱动装置，还包含：
一滤波电路，耦接于该电流感测元件与该电流信号放大电路之间，用以将该电流感测元件上的跨压滤波而产生该电流感测信号。
4.如权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中该占空比转换电路包括：
一脉冲产生电路，用以侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一起始时点而产生一起始脉冲，且侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一结束时点而产生一结束脉冲，其中该起始脉冲的周期与该结束脉冲的周期都对应于该PWM调光信号的一调光信号周期；
一计时时钟电路，用以根据一周期脉冲产生一计时时钟信号，其中该计时时钟电路调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至一预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期；该周期脉冲对应于该起始脉冲或该结束脉冲的其中之一；以及
一占空比计数电路，用以根据该计时时钟信号而计数以产生该数字占空比信号，其中该占空比计数电路根据该起始脉冲的触发而开始计数，根据该结束脉冲的触发而结束计数，以产生该数字占空比信号，其中该数字占空比信号的计数值与该预设满刻度值的比值对应于该调光占空比。
5.如权利要求4所述的发光元件驱动装置，其中该计时时钟电路包括：
一参考时钟产生电路，用以产生一参考时钟信号；
一第一双向计数电路，用以根据该参考时钟信号、一上数信号以及一下数信号而产生该计时时钟信号；
一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
6.如权利要求5所述的发光元件驱动装置，其中该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
7.如权利要求4所述的发光元件驱动装置，其中该计时时钟电路包括：
一可调时钟产生电路，用以根据一模拟调整信号而产生该计时时钟信号；
一第二双向计数电路，用以根据一上数信号以及一下数信号而产生一数字调整信号；
一第二数字-模拟转换电路，用以转换该数字调整信号而产生该模拟调整信号；
一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
8.如权利要求7所述的发光元件驱动装置，其中该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
9.如权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中该功率级电路配置为以下之一：
(1)一降压型切换式功率级电路；
(2)一升压型切换式功率级电路；
(3)一升降压型切换式功率级电路；或者
(4)一返驰式切换式功率级电路。
10.一种调光控制电路，用以控制一发光元件驱动装置，该发光元件驱动装置包括一功率级电路，该功率级电路包括：一电感；以及一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；该调光控制电路用以控制该功率开关，该调光控制电路包含：
一占空比转换电路，用以转换一PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；
一第一数字-模拟转换电路，用以转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；
一误差放大电路，用以根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一误差放大信号，其中该输出电流相关信号相关于该输出电流；以及
一调制控制电路，用以根据该误差放大信号而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此该调光控制电路根据该PWM调光信号而对该发光元件电路调光。
11.如权利要求10所述的调光控制电路，还包含：一电流信号放大电路，以全差动方式放大一电流感测信号而产生该输出电流相关信号；其中该发光元件驱动装置还包括一电流感测元件，该电流感测元件用以根据该输出电流而产生该电流感测信号。
12.如权利要求10所述的调光控制电路，其中该占空比转换电路包括：
一脉冲产生电路，用以侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一起始时点而产生一起始脉冲，且侦测该PWM调光信号的该调光占空比的一结束时点而产生一结束脉冲，其中该起始脉冲的周期与该结束脉冲的周期都对应于该PWM调光信号的一调光信号周期；
一计时时钟电路，用以根据一周期脉冲产生一计时时钟信号，其中该计时时钟电路调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至一预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期；该周期脉冲对应于该起始脉冲或该结束脉冲的其中之一；以及
一占空比计数电路，用以根据该计时时钟信号而计数以产生该数字占空比信号，其中该占空比计数电路根据该起始脉冲的触发而开始计数，根据该结束脉冲的触发而结束计数，以产生该数字占空比信号，其中该数字占空比信号的计数值与该预设满刻度值的比值对应于该调光占空比。
13.如权利要求12所述的调光控制电路，其中该计时时钟电路包括：
一参考时钟产生电路，用以产生一参考时钟信号；
一第一双向计数电路，用以根据该参考时钟信号、一上数信号以及一下数信号而产生该计时时钟信号；
一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
14.如权利要求13所述的调光控制电路，其中该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
15.如权利要求12所述的调光控制电路，其中该计时时钟电路包括：
一可调时钟产生电路，用以根据一模拟调整信号而产生该计时时钟信号；
一第二双向计数电路，用以根据一上数信号以及一下数信号而产生一数字调整信号；
一第二数字-模拟转换电路，用以转换该数字调整信号而产生该模拟调整信号；
一周期计数电路，用以根据该计时时钟信号以及该周期脉冲于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
一周期比较电路，用以比较该周期计数值与该预设满刻度值以产生该上数信号以及该下数信号，以控制该双向计数电路的计数方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
16.如权利要求15所述的调光控制电路，其中该占空比计数电路根据该结束脉冲而闩锁该数字占空比信号。
17.一种调光控制方法，用以控制一发光元件驱动装置，该发光元件驱动装置包含一功率级电路，该功率级电路包括：一电感；以及一功率开关，耦接于该电感，该功率开关用以切换该电感以转换一输入电源而产生一输出电流，用以驱动一发光元件电路；该调光控制方法，用以控制该功率开关，该调光控制方法包含：
转换一PWM调光信号而产生一数字占空比信号，其中该数字占空比信号对应于该PWM调光信号的一调光占空比；
转换该数字占空比信号而产生一模拟参考信号；以及
根据该模拟参考信号与一输出电流相关信号的差值而产生一PWM控制信号，用以控制该功率开关，以调节该输出电流使其相关于该调光占空比，由此使该发光元件电路根据该PWM调光信号而调光。
18.如权利要求17所述的调光控制方法，还包含：以全差动方式放大一电流感测信号而产生该输出电流相关信号；其中该发光元件驱动装置还包括一电流感测元件，该电流感测元件用以根据该输出电流而产生该电流感测信号。
19.如权利要求17所述的调光控制方法，其中产生该数字占空比信号的步骤包括：
根据该PWM调光信号的一调光信号周期产生一计时时钟信号；
根据该计时时钟信号而计数；
调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至一预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期；以及
根据该计时时钟信号，于该PWM调光信号的该调光占空比的一起始时点而开始计数，于该PWM调光信号的该调光占空比的一结束时点而结束计数，以产生该数字占空比信号，其中该数字占空比信号的计数值与该预设满刻度值的比值对应于该调光占空比。
20.如权利要求19所述的调光控制方法，其中调整该计时时钟信号的周期的步骤包括：
产生一参考时钟信号；
根据该参考时钟信号而向上或向下计数，以产生该计时时钟信号；
根据该计时时钟信号于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
比较该周期计数值与该预设满刻度值以调整根据该参考时钟信号而计数的方向，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
21.如权利要求19所述的调光控制方法，其中该产生一计时时钟信号的步骤包括：
向上或向下计数以产生一数字调整信号；
转换该数字调整信号而产生一模拟调整信号；
根据该模拟调整信号而产生该计时时钟信号；
根据该计时时钟信号于该调光信号周期内进行计数以产生一周期计数值；以及
比较该周期计数值与该预设满刻度值以向上或向下调整该数字调整信号，由此调整该计时时钟信号的周期，以调节该计时时钟信号计数至该预设满刻度值时所需的时间长度，使其大致上等于该调光信号周期。
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