CN113630934A - 驱动装置、驱动器及具有驱动器的led光源 - Google Patents

驱动装置、驱动器及具有驱动器的led光源 Download PDF

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Abstract

本申请公开了驱动装置、驱动器及具有驱动器的LED光源，其中所述驱动装置(8)包括：可编程存储器单元(9)，用于存储对应于输出电流的目标值的数据；编程信号电路(10)，配置成提供用于将数据写到可编程存储器单元(9)中的电信号；控制器电路(11)，其具有在工作时连接到可编程存储器单元(9)的控制器(14)；所述控制器(14)配置成读出可编程存储器单元(9)中存储的数据及基于可编程存储器单元(9)中存储的数据产生用于调节驱动器(4)的输出电流的控制器输出信号。

Description

驱动装置、驱动器及具有驱动器的LED光源
技术领域
本发明总体上涉及用于驱动负载的驱动器。具体地，本发明涉及驱动装置、驱动器及具有驱动器的LED(发光二极管)光源。
背景技术
用于提供驱动负载的输出电流的驱动器已知。此外，具有可调节的输出电流的驱动器也已知，使得驱动器电流可借助于外部元件如电阻器、跳线或开关进行设定。然而，这样的驱动器仅提供有限的输出电流值选择，同时，具有更广的输出电流设置选择的驱动器相当复杂、易错及昂贵。
发明内容
本申请的目标在于提供用于对驱动器的输出电流编程的驱动装置，其特别鲁棒和便宜。
根据第一方面，提供用于编程驱动器的输出电流的驱动装置，驱动器具有用于提供输出电流的输出级和具有用于控制输出电流的控制输入的主控级。驱动装置包括可编程尤其是电可编程存储器单元，用于存储对应于或表示输出电流的目标值或目标水平的数据。驱动装置还包括配置成提供用于将数据写到可编程存储器单元中的电信号的编程信号电路及具有在工作时连接到可编程存储器单元的控制器或微控制器单元的控制器电路。控制器配置成读出可编程存储器单元中存储的数据及基于可编程存储器单元中存储的数据产生用于调节驱动器的输出电流的控制器输出信号。具体地，基于控制器输出信号，可提供用于馈入驱动器的主控级的控制信号，使得可形成根据可编程存储器单元中存储的数据调节驱动器的输出电流的控制环路。
通过将控制信号馈入到驱动器的主控级的控制输入中，驱动器输出电流可容易地根据可编程存储器单元中存储的数据设定。因而，驱动装置可用于提供可编程驱动器，其使能将输出电流设定和调节到期望水平。
编程信号电路可包括可连接到驱动器的输出级或驱动器总线的端子。此外，编程信号电路可配置成使得用于将数据写到可编程存储器单元中的电信号可通过在该端子施加尤其是相对于地电位的电压而禁用。
编程信号电路的端子可与驱动器的输出级连接，使得在驱动器运行时，在该端子处有电位，从而禁止用于将数据写到可编程存储器单元中的电信号。因而，对前述驱动器编程的处理仅在驱动器“离线”或关断时可能。这种离线编程特征使驱动器对用户而言特别方便和安全，因为为了对这样的驱动器编程，驱动器必须被关断，只要驱动器在运行，用户没有理由接触该驱动器进行编程。
编程信号电路可包括启动开关，用于启动将数据写到可编程存储器单元中的电信号。具体地，编程信号电路可包括输出电路，及启动开关可配置成使得闭合启动开关导致输出电路关闭。因此，为了编程可编程存储器单元，必须闭合启动开关，其要不然是断开的。因而，在正常状态下，当可编程存储器单元未被编程时，输出电路断开，编程信号电路被禁用。因此，编程信号电路消耗特别低的功率。此外，可避免错误信号导致任何非计划的写或擦除存储器中的数据。
编程信号电路还可包括用于禁用用于将数据写到可编程存储器单元中的电信号的禁用开关，具体地，在端子处施加电压时，通过断开启动开关。因此，无论驱动器运行与否，编程信号电路总是被禁用，除非编程信号电路用于编程可编程存储器单元。因而，可降低编程信号电路的功耗。
在一些实施例中，启动开关和禁用开关可以是基于MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的晶体管开关，每一MOSFET包括源极、漏极和栅极，其中启动开关的栅极与禁用开关的漏极连接，禁用开关的栅极电连接到编程信号电路的端子。MOSFET因为其鲁棒性和低功耗而为适合的开关。
可编程存储器单元可包括单导线可编程存储装置。为编程单导线可编程存储装置，需要一根电线。因此，可避免任何复杂的用于编程可编程存储器单元的接口。具体地，可避免任何无线接口，例如基于NFC(近场通信)、
Figure BDA0002479423530000031
(蓝牙低功率)或
Figure BDA0002479423530000032
协议的接口。此外，无线接口需要不适合金属壳应用的天线，导致额外的防水设计成本及编程期间的备用功率损失。此外，为了编程装置与可编程存储器单元之间的编程通信，可使用将驱动器的输出级连接到负载的连接导线。因而，单导线可编程存储器单元使能保持可编程驱动器的电路简单和紧凑。
可编程存储器单元可包括EEPROM(电可擦可编程只读存储器)，尤其是单导线可编程EEPROM，其为容易获得的低成本商品元件。
编程信号电路的输出电路可包括感应元件，配置成使用于写数据的电信号感应耦合到可编程存储器单元。编程信号电路与可编程存储器单元之间的感应耦合可用作用于抑制干扰信号的低通滤波器或电涌放电器。
控制器电路在工作时可连接到驱动器的输出级，使得在驱动器关闭时控制器与可编程存储器单元之间的数据通信被禁用。具体地，控制器可包括可与驱动器的输出级连接的端子，及控制器可配置成使得控制器与可编程存储器单元之间的数据通信可通过在该端子上施加电压而禁用。通过禁用可编程存储器单元与控制器之间的数据交换，可避免在备用机制下因可编程存储器单元与控制器之间的数据通信引起的功率耗散。
驱动装置可包括可连接到驱动器的输出级并配置成基于控制器输出信号和输出电流的当前值形成控制信号的输出部分。具体地，驱动装置的输出部分可配置成使得输出信号根据或适合驱动器的控制输入而形成。
输出级可包括误差放大器或差分放大器，具有可连接到驱动器的输出级、用于采样输出电流的第一输入和可电连接到控制器输出、用于为误差放大器提供参考的第二输入。误差放大器的输出信号反映输出电流的当前值与输出电流的目标水平之间的差。误差放大器的输出处的差信号可用于将驱动器的输出电流实质上保持在目标水平。
在一些实施例中，控制器配置成使得控制器输出信号为取决于可编程存储器单元中存储的数据的、具有工作比的PWM(脉宽调制)信号。提供具有可变工作比的PWM信号的控制器或微控制器为容易获得的低成本商品元件。
驱动装置可包括具有用于对误差放大器提供DC(直流)参考电压的RC滤波器的控制器输出电路。具体地，RC滤波器对控制器输出信号进行滤波，使得误差放大器的第二输入处的参考电压水平反映控制器输出信号的特征尤其是工作比，因此反映存储器单元中存储的数据。因而，当反映输出电流的当前值的电压在误差放大器的第一输入处施加时，误差放大器可提供校正信号作为驱动器的控制输入的输入从而将输出电流调整到目标水平。因此，可实现用于调节输出电流的模拟控制，尤其是没有PWM闪烁。
根据另一方面，提供一种驱动器，其包括用于提供输出电流的驱动器输出级或驱动器总线、具有用于控制输出电流的控制输入的主控级、及根据第一方面的用于编程驱动器的输出电流的驱动装置。驱动装置的输出级连接到驱动器的控制输入，使得输出电流可基于驱动装置的可编程存储器单元中存储的数据实质上调整到目标水平。该驱动器特别可靠、便宜和容易编程。
驱动装置的编程信号电路可连接到驱动器的输出级，使得在驱动器打开时禁用编程信号电路。通过禁用编程信号电路，在驱动器打开时，驱动器的编程不可能。因而，这样的驱动器对用户而言也安全。
根据第三方面，提供一种LED光源。该LED光源包括用于产生光的至少一LED及根据上面方面的驱动器，其连接到至少一LED使得至少一LED可由该驱动器驱动。由于驱动器的可编程的输出电流，流过至少一LED的电流因而光源的光输出可由用户容易地编程。此外，这样的可编程光源还特别便宜且对用户安全。
附图说明
在下面的描述中，将提供描述本申请实施方式的细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式可在没有前述细节的情形下实施。
这些实施方式的一些部分具有类似的元件。类似的元件可具有同样的名称或者类似的元件编号。只要适当，一个元件的描述通过引用应用于另一类似元件，从而减少文本的重复，而非限制本发明。
图1示出了根据一实施例的具有驱动器和驱动装置的LED光源的示意性电路图。
具体实施方式
图1示出了根据一实施例的具有驱动器和驱动装置的LED光源的示意性电路图。LED光源1包括具有多个LED 3的LED模块2。LED光源1还包括驱动器4，驱动器4具有用于提供输出电流的驱动器输出级5、具有用于控制驱动器4的输出电流的控制输入7的主控级6(示意性示出)、及用于编程驱动器4的输出电流的驱动装置8。
在图1的实施例中，驱动装置8包括可编程存储器单元9、编程信号电路10、控制器电路11和输出部分12。可编程存储器单元9包括用于存储对应于或表示输出电流的目标值的数据的可编程存储装置13。编程信号电路10配置成提供用于将数据写到可编程存储器单元9的可编程存储装置13中的电信号。控制器电路11包括在工作时连接到可编程存储装置13的控制器14并配置成读出可编程存储装置13中存储的数据及基于可编程存储装置13中存储的数据产生用于调节驱动器4的输出电流的控制器输出信号。
编程信号电路10包括用于使编程信号电路10与可编程存储器单元9感应耦合的变压器15。编程信号电路10还包括启动开关Q1和禁用开关Q2，启动开关用于启动将数据写到可编程存储装置13中的电信号，禁用开关用于禁止将数据写到可编程存储装置13中的电信号。编程信号电路10还包括电连接到禁用开关Q2的控制输入的端子16。在本实施例中，开关Q1和Q2为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，每一MOSFET包括源极、漏极和栅极，其中启动开关Q1的栅极与禁用开关Q2的漏极连接，禁用开关Q2的栅极电连接到编程信号电路10的端子16。在图1的实施例中，MOSFET均为增强型n通道MOSFET。图1还示出了Q1的栅极电阻器Rg、Q2的高压侧电阻器RH和低压侧电阻器RL。
根据图1的实施例，可编程存储装置13为具有电连接到变压器15的次级线圈的单一编程输入的单导线可编程EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。单导线可编程EEPROM为容易获得的低成本商品元件。
控制器14配置成根据可编程存储器单元9中存储的数据提供具有工作比的PWM(脉宽调制)信号。
驱动装置8的输出部分12包括误差放大器17或差分放大器，具有用于感测驱动器4的输出级5的输出电压的第一输入18和用于输入参考电压的第二输入19及输出20。输出部分12还包括RC滤波器21，具有电阻器Rc和电容器Ct，用于对误差放大器17提供DC(直流)参考电压。
驱动器4的输出级5包括与主控级6的输出连接的变压器T及包括具有第一二极管D1、第二二极管D2和电解电容器C的整流电路。输出级5还包括感测电阻器Rs，用于通过测量感测电阻器Rs上的电压降感测或采样驱动器4的输出电流。输出级5还包括用于感测驱动器输出级5的输出电压的端子22。
在图1的LED光源中，驱动器4的输出级5用具有用于驱动LED 3的连接器24、25的驱动器总线23连接到LED模块2。驱动装置8在工作时与驱动器4的输出级5和主控级6连接，使得驱动器4的输出电流可借助于驱动装置8进行编程。具体地，误差放大器17的输出20电连接到驱动器4的主控级6的控制输入7，及编程信号电路10的端子16与驱动器4的输出级5的端子22电连接。为简单起见，端子16和22之间的连接未示出。此外，编程信号电路10的编程输入26电连接到输出级5的输出端子27，及误差放大器17的第一输入18经输入电阻器Ri电连接到感测电阻器Rs。误差放大器17的输入18电连接到驱动器4的输出级5，使得误差放大器的第一输入18处的电位对应于驱动器4的输出级5的感测电阻器Rs上的电压降。由于输出端子27连接到编程信号电路10的编程输入26，驱动器总线23可用于编程可编程存储器单元9，具体地，用于将表示输出电流的目标值的数据写到可编程存储装置13中。
在一些实施例中，控制器电路11在工作时可连接到驱动器4的输出级5，使得控制器与可编程存储器单元之间的数据通信在驱动器关时禁用。具体地，控制器电路11可包括可与驱动器的输出级5连接的端子，及控制器14可配置成使得控制器14与可编程存储器单元9之间的数据通信可通过在该端子上施加电压而禁用。在一些实施例中，控制器14包括可连接到驱动器4的输出级5的电压源插脚Vdd，使得在驱动器关断时，控制器14的电源也被切断。通过禁用可编程存储器单元9与控制器14之间的数据交换，可节约可编程存储器单元与控制器之间的数据通信所需要的能量。
在LED光源1运行时，端子16处于正电压(相对于地电位)，开关Q2关闭。Q2的源极连接到Q1的栅极，使得Q2的关闭断开开关Q1，因此中断编程信号电路10的输出电路。因而，当驱动器4运行时，禁止驱动装置8的编程。
此外，由于Q1为增强型n通道晶体管，Q1常“开”或断开。因此，即使驱动器4未处于工作状态，也禁用编程信号电路10。因此，为编程驱动装置8的可编程存储器单元9，必须满足两个条件，即驱动器4应处于关状态及编程信号电路10应被启动，具体地，通过在编程输入26处施加编程电压启动。
这样的可编程驱动器不仅容易编程，而且可靠且对用户安全，因为编程信号电路10必须启动才能将数据写到可编程存储器单元9中或者从可编程存储器单元9擦除数据，及用户在开始编程驱动器4之前被提示关闭驱动器4。
一旦输出电流通过借助于连接到驱动器总线23的外部编程装置对可编程存储器单元9进行编程而设定在目标水平，驱动器4的输出电流可被调整到该目标水平。具体地，在驱动器4运行期间，控制器14读出可编程存储装置13中存储的表示输出电流的目标值的数据，并产生反映或对应于输出电流目标值的具有工作比的PWM信号。RC滤波器21对控制器输出信号进行滤波，使得误差放大器17的第二输入19处的参考电压水平反映控制器输出信号的工作比。由于误差放大器17的第一输入18处的电位表示感测电阻器Rs上的电压降因而反映输出电流的电流值，误差放大器17可提供校正信号作为驱动器4的主控级6的控制输入7的输入从而将输出电流调整到目标水平。因此，输出电流可以模拟方式进行控制或调节，不会因任何PWM闪烁恶化LED光源产生的光。
在至少一示例性实施方式已在前面的详细描述中呈现的同时，应意识到，存在大量变型。还应意识到，示例性的实施方式仅为例子，并不用于以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。而是，前面的详细描述将向本领域技术人员提供方便的用于实施示例性实施方式的路线图。
附图标记列表
1 LED光源
2 LED模块
3 LED
4 驱动器
5 输出级
6 主控级
7 控制输入
8 驱动装置
9 可编程存储器单元
10 编程信号电路
11 控制器单元
12 输出部分
13 可编程存储装置
14 控制器
15 变压器
16 端子
17 放大器
18 第一输入
19 第二输入
20 输出
21 RC滤波器
22 端子
23 驱动器总线
24 连接器
25 连接器
26 编程输入
27 输出端子
C 电容器
Ct RC滤波器的电容器
D1 二极管
D2 二极管
Ri 输入电阻器
Q1 开关
Q2 开关
R 感测电阻器
RH 高压侧电阻器
RL 低压侧电阻器
Rs 感测电阻器
T 变压器
Vdd 电压源

Claims (15)

1.用于编程驱动器的输出电流的驱动装置，所述驱动器(4)具有用于提供输出电流的输出级(5)和具有用于控制输出电流的控制输入(7)的主控级(6)，所述驱动装置(8)包括：
可编程存储器单元(9)，用于存储对应于输出电流的目标值的数据；
编程信号电路(10)，配置成提供用于将数据写到可编程存储器单元(9)中的电信号；
控制器电路(11)，其具有在工作时连接到可编程存储器单元(9)的控制器(14)；所述控制器(14)配置成读出可编程存储器单元(9)中存储的数据及基于可编程存储器单元(9)中存储的数据产生用于调节驱动器(4)的输出电流的控制器输出信号。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中编程信号电路(10)包括可连接到驱动器的输出级(5)的端子(16)，及其中编程信号电路(10)配置成使得用于将数据写到可编程存储器单元(9)中的电信号通过在所述端子(16)施加电压而禁用。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中编程信号电路(10)包括启动开关(Q1)，用于启动将数据写到可编程存储器单元(9)中的电信号。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其中编程信号电路包括禁用开关(Q2)，用于在电压施加到所述端子(16)上时，通过断开启动开关(Q1)而禁用用于将数据写到可编程存储器单元中的电信号。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其中启动开关(Q1)和禁用开关(Q2)均为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，每一MOSFET包括源极、漏极和栅极，及其中启动开关(Q1)的栅极与禁用开关(Q2)的漏极连接，禁用开关(Q2)的栅极电连接到编程信号电路(10)的所述端子(16)。
6.根据前面任一权利要求所述的驱动装置，其中可编程存储器单元(9)包括单导线可编程存储装置(13)。
7.根据前面任一权利要求所述的驱动装置，其中编程信号电路(10)包括感应元件(15)，其配置成使用于写数据的电信号感应耦合到可编程存储器单元(9)。
8.根据前面任一权利要求所述的驱动装置，其中控制器电路(11)可在工作时连接到驱动器(4)的输出级(5)，使得在驱动器(4)关闭时控制器(14)与可编程存储器单元(9)之间的数据通信被禁用。
9.根据前面任一权利要求所述的驱动装置，其中驱动装置(8)还包括可连接到驱动器的输出级(5)并配置成基于由输出级(5)提供的控制器输出信号和输出电流的当前值形成控制信号的输出部分(12)。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，其中控制器(14)配置成使得控制器输出信号为取决于可编程存储器单元(9)中存储的数据的具有工作比的脉宽调制信号。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其中输出部分(12)包括误差放大器(17)，其具有可连接到驱动器(4)的输出级(5)、用于采样输出电流的第一输入(18)和与控制器输出电连接的、用于为误差放大器(17)提供参考的第二输入(19)。
12.根据权利要求11所述的驱动装置，其中驱动装置(8)包括具有用于对误差放大器(17)提供直流参考电压的RC滤波器(21)的控制器输出电路。
13.一种驱动器，包括用于提供输出电流的驱动器输出级(5)、具有用于控制输出电流的控制输入(7)的主控级(6)、及根据前面任一权利要求的用于编程驱动器(4)的输出电流的驱动装置(8)，其中驱动装置(8)的输出级(5)连接到驱动器(4)的控制输入(7)，使得输出电流可基于驱动装置(8)的可编程存储器单元(9)中存储的数据调整到目标水平。
14.根据权利要求13所述的驱动器，其中驱动装置(8)的编程信号电路(10)连接到驱动器的输出级(5)，使得在驱动器打开时禁用编程信号电路(10)。
15.一种LED光源，包括用于产生光的至少一LED(3)及根据权利要求13或14所述的驱动器(4)，所述驱动器连接到至少一LED(3)使得至少一LED(3)可由所述驱动器(4)驱动。
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