CN117222067A - 具有自适应功率卸载的电流调节器电路 - Google Patents

具有自适应功率卸载的电流调节器电路 Download PDF

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M·加尔瓦诺
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Abstract

一种电路可以被配置为向一个或多个发光二极管(LED)递送电流。该电路可以包括被配置为向一个或多个LED递送第一电流的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件向一个或多个LED递送第二电流。根据本公开，第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。

Description

具有自适应功率卸载的电流调节器电路
技术领域
本公开涉及电流调节器电路，诸如用于驱动和控制车辆或类似设置内的发光二极管(LED)的电流调节器。
背景技术
驱动器电路通常用于控制负载处的电压、电流或功率。例如，发光二极管(LED)驱动器电路可以控制提供给一个或多个发光二极管的功率。
一些LED驱动器电路包括线性电流调节器，该线性电流调节器被配置为调节提供给LED的电流量。在这样的电路中，可能希望减少电路内耗散的功率，以帮助避免过热，特别是当电路的电源电压改变(即，增加)时。
发明内容
本公开涉及用于控制发光二极管(LED)的电路和技术。所描述的电路可以包括并联布置的两个或更多个单独的电流路径，以用于向一个或多个LED递送第一电流和第二电流。然而，不是在两个单独的电流路径中个体地监测第一电流和第二电流，而是该电路被配置为基于流过电路的感测电流来调节第一电流和第二电压的总和。例如，该电路可以被配置为基于感测电流生成用于调节第一电流路径的主控制信号，并且该电路可以进一步被配置为生成用于调节第二电流路径的第二控制信号(基于主控制信号)。例如，在一些情况下，主控制信号可以包括用于控制第一晶体管的第一控制信号，并且用于控制第二晶体管的第二控制信号可以根据主控制信号来定义。
在一个示例中，本公开描述了一种被配置为向一个或多个LED递送电流的电路。该电路可以包括被配置为向一个或多个LED递送第一电流的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件向一个或多个LED递送第二电流，其中第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。
在另一示例中，本公开描述了一种操作用于驱动一个或多个LED的电流调节器电路的方法。该方法可以包括基于流过电流调节器电路的感测电流来调节流过电流调节器电路的第一电流路径，其中第一电流路径被配置为基于流过电流调节器电路的感测电流来向一个或多个LED递送输出电流的第一部分；以及基于流过电流调节器电路的感测电流来调节流过电流调节器电路的第二电流路径，其中第二电流路径与第一电流路径并联，其中第二电流路径被配置为向一个或多个发光二极管递送输出电流的第二部分，其中流过电流调节器电路的感测电流包括输出电流的第一部分和输出电流的第二部分的总和，并且其中电流的第二部分进一步被配置为穿过降压元件以减少电流调节器电路内的功率耗散。
这些和其他示例的细节在附图和下面的描述中阐述。其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求中很清楚。
附图说明
图1是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的电路图，该电流调节器电路被配置为控制一个或多个发光二极管(LED)；
图2是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的另一电路图，该电流调节器被配置为控制一个或多个LED；
图3是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的另一电路图，该电流调节器被配置为控制一个或多个LED；
图4是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的另一电路图，该电流调节器被配置为控制一个或多个LED；
图5是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的另一电路图，该电流调节器被配置为控制一个或多个LED；
图6是与本公开的教导一致的包括电流调节器电路的系统的另一电路图，该电流调节器被配置为控制一个或多个LED；
图7是示出通过LED负载和不同降压元件的功率耗散随电源电压变化的曲线图；
图8是示出通过LED负载和不同降压元件的输出电流分布随电源电压变化的曲线图；以及
图9是示出本公开的一个或多个方面的示例流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于调节诸如车辆或其他设置中的发光二极管(LED)的电流的电路和技术。这些电路和技术可以用于控制车辆的内部LED，但在其他示例中，这些电路和技术可以用于外部灯、内部灯、车辆前照灯、或使用LED的任何类型的车辆照明。此外，尽管针对车辆设置进行了描述，但所描述的用于控制LED的电路和技术也可以用于使用LED的任何其他设置中。
总体上，驱动器电路可以控制从电源提供给负载的功率量。在汽车应用中，作为一个示例，电源可以在大约8伏到18伏的操作电压范围内变化。驱动器耗散的功率(与其电压降成比例)可能会对驱动器电路的功能产生负面影响，诸如在结温超过特定阈值(例如，150℃)的情况下。
线性电流调节器的一些解决方案可以试图使用与负载串联的一个或多个无源元件来减少驱动器电路中耗散的功率量。然而，在与负载串联的附加无源元件的情况下，驱动器性能(例如，调节稳定性)在一些最坏情况下可能会降低，诸如在低电池电量期间或在使用长线束进行输出连接时。
另一可能的解决方案是使用与主驱动器电路并联的若干驱动器电路。这种并行化方法可以通过与并联的附加驱动器电路的数目成比例地减少流过驱动器的电流来帮助减少驱动器电路中耗散的功率量。然而，附加驱动器电路会增加大量电路成本，这是不希望的。
在其他情况下，驱动器电路中耗散的功率量可以通过例如在可变电源与驱动器电路之间添加DC/DC调节器来减少。然而，驱动器并行化和DC/DC调节器技术可能不具有成本效益。事实上，驱动器并行化和DC/DC调节器技术所需要的附加有源组件从成本的角度来看可能成本过高或不理想。
减少LED驱动器中的耗散功率的另一种方法可以是使用与驱动器设备并联放置的一个或多个低成本外部元件。然而，用于监测(多个)外部元件上的电流、电压或功率的附加控制回路可能会带来挑战并且增加电路成本。
根据本公开，为了降低LED驱动器设计的复杂性，从而节省硅面积，如本文中所述，已经设计了“自适应”功率卸载概念。本公开的技术相对于其他功率耗散技术的一个优点是潜在地消除了用于感测和定义两个路径之间的功率分布的附加测量。相反，根据本公开，LED驱动器控制回路可以仅执行整体负载电流调节，而功率分布比可以由系统边界条件动态地定义。
自适应功率卸载概念在图1-图6所示的若干示例中示出，这些示例将在下文中讨论。图1-图6的各种电路在很多方面是相似的，但示出了各种元件，例如，位于电路外部、位于不同位置和不同电源侧或电源引脚上的元件。各种外部元件(诸如LED、降压元件、感测电阻器或其他元件)可以位于与第一电源(例如，电池)相关联的高侧和与第二电源(例如，接地)相关联地低侧。例如，LED可以连接到电路的高侧或低侧，这与本公开的技术一致。图1、图2、图5和图6示出了在驱动器电路中具有两个电流路径的示例，而图3和图4示出了根据本公开可以使用任何数目的电流路径(N)。图3和图4的示例示出了位于高侧的LED，但是图3和图4所示的特征和原理也可以扩展到LED位于低侧的示例，如图5和图6所示。在一些示例中，高侧和低侧可以与电池电势和接地电势相关联，但是本公开的原理也可以应用于其他类型的电源或其他参考电势。
如下文更详细描述的，图1-图6所示的电路可以包括并联布置的两个或更多个单独的电流路径，以用于向一个或多个LED递送第一电流和第二电流。然而，不是在两个单独的电流路径中个体地监测第一电流和第二电流，而是该电路被配置为基于流过电路的感测电流来调节第一电流和第二电压的总和。例如，该电路可以被配置为基于感测电流生成用于调节第一电流路径的主控制信号，并且该电路可以进一步被配置为生成用于调节第二电流路径的第二控制信号(基于主控制信号)。例如，在一些情况下，主控制信号可以包括用于控制第一晶体管的第一控制信号，并且用于控制第二晶体管的第二控制信号可以根据主控制信号来定义。例如，第二控制信号可以包括通过向主控制信号施加增益而生成的信号，并且在一些情况下，增益可以基于电路参数来定义，诸如电源电压、被驱动的LED的数目、电路的温度或其他电路参数。
如图1所示，电路可以被配置为向一个或多个LED 102递送电流。该电路可以包括被配置为向一个或多个LED 102递送第一电流(IOUT)的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件110向一个或多个LED102递送第二电流(IPS)，其中第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。例如，感测引脚108可以向运算放大器130提供第一电流和第二电流的总和，以产生基于第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和的单个控制回路。该单个控制回路可以基于提供给运算放大器130的参考电压Vref来调节，并且Vref可以是固定的或可编程的。此外，Vref甚至可以被改变或适配，例如，以调节由LED输出的光，或产生效果，在控制信号中产生调制，提供模拟调光，或出于其他原因。
电流源120和122可以包括晶体管，并且电流源120和122的晶体管可以定义与Vbat相关联的高侧和与接地相关联的低侧。例如，定义电流源120和122的晶体管各自可以包括场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管(BJT)。FET的示例可以包括但不限于结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双栅极MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、任何其他类型的FET或其任何组合。MOSFET的示例可以包括但不限于PMOS、NMOS、DMOS或任何其他类型的MOSFET、或其任何组合。MOSFET可以由硅形成，或由诸如氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)等的其他半导体材料形成，在这种情况下，MOSFET可以称为GaN MOSFET或SiCMOSFET。BJT的示例可以包括但不限于PNP、NPN、异质结或任何其他类型的BJT、或其任何组合。
与图1一致，输出引脚104可以位于第一电流路径的第一电源侧(例如，高侧)，其中输出引脚104被配置为连接到一个或多个LED 102。电源引脚106可以位于第二电流路径的第一电源侧，其中电源引脚106被配置为连接到电压降元件110，并且其中电压降元件110与一个或多个LED 102串联连接。在一些情况下，电源引脚106可以称为所谓的功率转移引脚。电流感测引脚108可以位于第一电流路径的第二电源侧和第二电流路径的第二电源侧，其中电流感测引脚108被配置为连接到电流感测电阻器112。
运算放大器130可以被配置为基于感测电流(ISENSE)生成用于调节第一电流路径和第二电流路径的主控制信号。在这种情况下，感测电流包括第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和。
第一电流路径可以包括第一晶体管，例如，在图1中表示为电流源120。第二电流路径可以包括第二晶体管，例如，在图1中表示为电流源122。同样，如上所述，第一晶体管和第二晶体管可以包括BJT或FET，诸如MOSFET。主控制信号可以对应于Vg，Vg定义用于与电流源120相关联的第一晶体管的第一控制信号。电路的增益单元132可以被配置为生成用于与电流源122相关联的第二晶体管的第二控制信号。此外，第二控制信号可以是主控制信号的函数，例如，施加有增益的主控制信号。例如，第一控制信号和第二控制信号可以包括用于MOSFET的栅极控制信号或要施加到BJT的基极节点的控制信号。
第一电流路径和第二电流路径可以形成在相同半导体材料中。换言之，电流源120、运算放大器130和电流源122可以形成在半导体衬底上的单个集成电路中。在一些示例中，增益单元132可以经由用于定义电流源122的操作的可编程输入来实现，由此可编程输入定义增益(例如，定义K因子和偏移)。
在一些示例中，第二控制信号通过使偏移(off)与主控制信号(Vg)乘以K因子的乘积进行相加来定义。K因子可以被认为是相对于主控制信号(Vg)而应用的线性增益，并且偏移(off)可以被认为是被进一步应用于主控制信号乘以K因子的乘积的偏移增益。在一些示例中，K因子和偏移各自根据与电路相关联的电源电压的函数来定义。在一些示例中，K因子和偏移各自根据为与电路相关联的电源电压和一个或多个LED 102中的LED的数目来定义。此外，在一些示例中，K因子和偏移各自进一步根据与电路相关联的温度来定义，这可以改善电路的温度相关操作。
图2是与本公开一致的另一示例电路。图2在很多方面类似于图1，并且图2的电路的结构元件可以类似于图1的结构元件，但以不同方式布置。总体上，LED 202可以类似于图1的LED 102。输出引脚204、电源引脚206和感测引脚208可以类似于输出引脚104、电源引脚106和感测引脚108。降压元件210可以类似于降压元件110，并且感测电阻器212可以类似于感测电阻器112。电流源220和222可以类似于电流源120和122，并且可以包括如上所述的晶体管。运算放大器230可以类似于运算放大器130，并且增益单元232可以类似于增益单元132。
如同图1，如图2所示，电路可以被配置为向一个或多个LED 202递送电流。与图2一致的电路可以包括被配置为向一个或多个LED 102递送第一电流(IOUT)的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件110向一个或多个LED 102递送第二电流(IPS)，其中第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。例如，感测引脚108可以向运算放大器130提供第一电流和第二电流的总和，以产生基于第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和的单个控制回路。
在图2的示例中，输出引脚204位于第一电流路径和第二电流路径的第一电源侧(例如，高侧)，其中输出引脚204被配置为连接到一个或多个LED 202。电源引脚206位于第二电流路径的第二电源侧(例如，低侧)，其中电源引脚206被配置为连接到电压降元件210，并且其中电压降元件210与电流感测电阻器212串联连接。电流感测引脚208位于第一电流路径的第二电源侧(例如，低侧)，其中电流感测引脚被配置为连接到电流感测电阻器212。
类似于图1所示的示例，在图2中，运算放大器230可以被配置为基于感测电流(ISENSE)生成用于调节第一电流路径和第二电流路径的主控制信号。在这种情况下，感测电流包括第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和。
与图1的示例一样，在图2中，第一电流路径可以包括第一晶体管，例如，在图2中表示为电流源220。第二电流路径可以包括第二晶体管，例如，在图2中表示为电流源222。同样，如上所述，第一晶体管和第二晶体管可以包括BJT或FET，诸如MOSFET。主控制信号可以对应于Vg，Vg定义用于与电流源220相关联的第一晶体管的第一控制信号。电路的增益单元232可以被配置为生成用于与电流源222相关联的第二晶体管的第二控制信号。此外，第二控制信号可以是主控制信号的函数。例如，第一控制信号和第二控制信号可以包括用于MOSFET的栅极控制信号或要施加到BJT的基极节点的控制信号。
同样，在一些示例中，第二控制信号通过使偏移(off)与主控制信号(Vg)乘以K因子的乘积进行相加来定义。K因子可以被认为是相对于主控制信号(Vg)而应用的线性增益，并且偏移(off)可以被认为是被进一步应用于主控制信号乘以K因子的乘积的偏移增益。在一些示例中，K因子和偏移各自根据与电路相关联的电源电压来定义。在一些示例中，K因子和偏移各自根据与电路相关联的电源电压和一个或多个LED 102中的LED的数目来定义。此外，在一些示例中，K因子和偏移各自进一步根据与电路相关联的温度的函数来定义，这可以改善电路的温度相关操作。
图3是与本公开一致的另一示例电路。图3在很多方面类似于图1，并且图3的电路的结构元件可以类似于图1的结构元件，可能具有一些附加元件。总体上，LED 302可以类似于图1的LED 102。输出引脚304、电源引脚306和感测引脚308可以类似于输出引脚104、电源引脚106和感测引脚108。降压元件310可以类似于降压元件110，并且感测电阻器312可以类似于感测电阻器112。电流源320和322可以类似于电流源120和122，并且可以包括如上所述的晶体管。运算放大器330可以类似于运算放大器130，并且增益单元323可以类似于增益单元132。
图3与图1的不同之处在于，图3示出了并联布置的附加电流路径的可能性，例如多于2个。这通过<1:n>电流路径和<1:m>降压元件的图示来示出。在这种情况下，n是指任何数目的电流路径，例如，3个或更多个。此外，在这种情况下，m是指任何数目的降压元件，例如2个或更多个。
因此，与图3一致，电路可以包括与第一电流路径和调节电流路径并联的第三电流路径，其中第三电流路径被配置为通过第二电压降元件和一个或多个LED递送第三电流，其中总和是第一电流、第二电流和第三电流的总和。更一般地，电路可以被配置为包括并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，其中电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中总和是与N个电流路径相关联的N个电流的总和。
在某些情况下，电压降元件110、210、310可以在调节器电路外部。类似地，在一些情况下，电流感测电阻器412可以在调节器电路外部。一个或多个LED 102、202、302相对于调节器电路也是外部的。在一些示例中，调节器电路可以包括图1的布置在引脚104、106、108内的组件、图2的布置在引脚204、206、208内的组件、或者图3的布置在引脚304、306、308内的组件。
图4是与本公开一致的另一示例电路。图4在很多方面类似于图2，并且图4的电路的结构元件可以类似于图2的结构元件，可能具有一些附加元件。总体上，LED 402可以类似于图2的LED 202。输出引脚404、电源引脚406和感测引脚408可以类似于输出引脚204、电源引脚206和感测引脚208。降压元件410可以类似于降压元件210，并且感测电阻器412可以类似于感测电阻器212。电流源420和422可以类似于电流源220和222，并且可以包括如上所述的晶体管。运算放大器430可以类似于运算放大器230，并且增益单元423可以类似于增益单元232。
图4与图2的不同之处在于，图4示出了并联布置的附加电流路径的可能性，例如多于2个。这通过<1:n>电流路径和<1:m>降压元件的图示来示出。在这种情况下，n是指任何数目的电流路径，例如，3个或更多个。此外，在这种情况下，m是指任何数目的降压元件，例如2个或更多个。
因此，与图4一致，电路可以包括与第一电流路径和调节电流路径并联的第三电流路径，其中第三电流路径被配置为通过第二电压降元件和一个或多个LED递送第三电流，其中总和是第一电流、第二电流和第三电流的总和。更一般地，电路可以被配置为包括并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，其中电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中总和是与N个电流路径相关联的N个电流的总和。
图5是与本公开一致的另一示例电路。图5在很多方面类似于图1，并且图5的电路的结构元件可以类似于图1的结构元件，但以不同方式布置。特别地，图1的LED 102和降压元件110位于与电池(Vbat)相关联的高侧，但图5的LED 502和降压元件510位于与接地相关联的低侧。类似地，图1的感测电阻器112位于与接地相关联的低侧，但图5的感测电阻器512位于与电池(Vbat)相关联的高侧。
总体上，LED 502可以类似于图1的LED 102。输出引脚504、电源引脚506和感测引脚508可以类似于输出引脚104、电源引脚106和感测引脚108。降压元件510可以类似于降压元件110，并且感测电阻器512可以类似于感测电阻器112。电流源520和522可以类似于电流源120和122，并且可以包括如上所述的晶体管。运算放大器530可以类似于运算放大器130，并且增益单元523可以类似于增益单元132。
如同图1，如图5所示，电路可以被配置为向一个或多个LED 502递送电流。与图5一致的电路可以包括被配置为向一个或多个LED 502递送第一电流(IOUT)的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件510向一个或多个LED 502递送第二电流(IPS)，其中第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。例如，感测引脚508可以向运算放大器530提供第一电流和第二电流的总和，以产生基于第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和的单个控制回路。
同样，图1的LED 102和降压元件110位于与电池(Vbat)相关的高侧，但图5的LED502和降压元件510位于与接地相关联的低侧。类似地，图1的感测电阻器112位于与接地相关联的低侧，但图5的感测电阻器512位于与电池(Vbat)相关联的高侧。与电池相关联的高侧和与接地相关联的低侧在本文中可以称为第一电源侧(例如，高侧)和第二电源侧(如，低侧)。
图5是与本公开一致的另一示例电路。图5在很多方面类似于图1，并且图5的电路的结构元件可以类似于图1的结构元件，但以不同方式布置。特别地，图1的LED 102和降压元件110位于与电池(Vbat)相关联的高侧，但图5的LED 502和降压元件510位于与接地相关联的低侧。类似地，图1的感测电阻器112位于与接地相关联的低侧，但图5的感测电阻器512位于与电池(Vbat)相关联的高侧。
总体上，LED 502可以类似于图1的LED 102。输出引脚504、电源引脚506和感测引脚508可以类似于输出引脚104、电源引脚106和感测引脚108。降压元件510可以类似于降压元件110，并且感测电阻器512可以类似于感测电阻器112。电流源520和522可以类似于电流源120和122，并且可以包括如上所述的晶体管。运算放大器530可以类似于运算放大器130，并且增益单元523可以类似于增益单元132。
如同图1，如图5所示，电路可以被配置为向一个或多个LED 502递送电流。与图5一致的电路可以包括被配置为向一个或多个LED 502递送第一电流(IOUT)的第一电流路径、以及与第一电流路径并联的第二电流路径，其中第二电流路径被配置为通过电压降元件510向一个或多个LED 502递送第二电流(IPS)，其中第一电流和第二电流的总和基于流过该电路的感测电流来调节。例如，感测引脚508可以向运算放大器530提供第一电流和第二电流的总和，以产生基于第一电流(IOUT)和第二电流(IPS)的总和的单个控制回路。
同样，图1的LED 102和降压元件110位于与电池(Vbat)相关的高侧，但图5的LED502和降压元件510位于与接地相联关的低侧。类似地，图1的感测电阻器112位于与接地相关联的低侧，但图5的感测电阻器512位于与电池(Vbat)相关联的高侧。与电池相关联的高侧和与接地相关联的低侧在本文中可以称为第一电源侧(例如，高侧)和第二电源侧(如，低侧)。
图3和图4的原理(其示出了附加电流路径的可能性)也可以与图5和图6的示例一起使用。也就是说，尽管图5和图6各自示出了两个电流路径和一个降压元件，但也可以使用与图5和图6所示的配置一致的N个电流路径和N-1个降压电阻器，其中N是大于1的正整数。换言之，尽管图5和图6各自示出了具有两个电流路径的调节器电路，但是与图5或图6一致的电路可以被配置为包括并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，其中电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中用于调节回路的总和是与N个电流路径相关联的N个电流的总和。
图7是示出与本公开一致的通过集成电路LED驱动器的功率耗散和通过不同降压元件的功率耗散随电源电压变化的曲线图。如图7所示，对于不同降压元件，在期望电源电压范围内，例如在大约13伏到18伏之间，集成电路LED驱动器的功率耗散可以被限制为小于2瓦。在该范围内，在给定降压元件处，集成电路LED驱动器的功率耗散随着降压元件的功率耗散的上升而下降，这对于帮助限制或控制集成电路LED驱动器内部的功率耗散是期望的。
图8是示出与本公开一致的通过不同降压元件的输出电流分布和功率转移(PS)电流分布随电源电压变化的曲线图。如图所示，对于电压降元件的不同电阻值，可以使流过的输出电流路径和功率转移电流路径在期望电源电压范围内互补，例如在大约7.5伏到18伏之间。在该范围内，在给定降压元件处，分配给输出电流路径的电流随着分配给降压元件的电流的上升而下降，这对于帮助限制或控制流过集成电路LED驱动器的电流是期望的，尤其是在较高的电源电压下。
本公开的电路可以为每个LED串提供两个或更多个电流输出路径。电流从电源(例如，从电池或接地)通过LED通过与电源(诸如电池或接地)相关联的电源引脚和输出引脚流入驱动器电路。在某些情况下，OUT引脚可以直接连接到最后LED的阴极。输出可以通过外部降压元件(例如，高功率电阻器)连接到同一LED。将降压元件放置在驱动器外部可以帮助减少驱动器自发热。
根据本公开，调节器控制回路可以在不需要对电压降元件上的电流的任何附加感测的情况下动态地调节OUT和PS两者上的输出电流，以便调节期望LED电流总量：
ILED＝IOUT+IPS
OUT和PS的总和电流等于流过RSENSE电阻器的电流，该电流可以由用户设置以定义LED电流：
ILED＝ISENSE
为了定义SENSE输出电流，准确的内部(或外部)VREF电压参考可以通过SENSE引脚上的驱动器控制回路保持稳定：
ISENSE＝VREF/RSENSE同样，单个控制回路可以基于参考电压Vref来调节，以便动态地调节OUT和PS两者上的输出电流，以便调节期望LED电流总量。Vref可以是固定的或可编程的。如果Vref是固定的，则Vref可以基于已知电压，诸如与Vbat相关联的电压或根据Vbat或其他已知电压而生成的电压。此外，在一些示例中，Vref甚至可以被改变或适配，例如，以调节由LED输出的光，或产生效果，在控制信号中产生调制，提供模拟调光，或出于其他原因。
在低电源电压下，串联连接到电源(PS)功率级的恒定K因子增益(例如，高于1)允许电路在三极管区域中驱动LED，同时OUT功率级饱和。在相反的情况下，当电源电压为高时，PS功率级工作在饱和区域，同时OUT接近其截止区域。
因此，对于本公开的电路，当Vbat电源与LED所需要的压降之间的电压差相对较高时，LED电流的主要部分流过PS引脚，例如，被配置为连接到降压元件的电源引脚。在替代方案中，当Vbat电源与LED所需要的压降之间的净空非常低时，LED电流的大部分流过OUT引脚，例如，被配置为连接到LED的输出引脚。图7和图8示出了通过考虑三个LED负载串和三个150mA通道器件的在RSENSE电阻器的不同值下的集成电路功率耗散和电流相对于电源电压的曲线的示例。
根据本公开，在一些示例中，输出之间的功率分布以自适应方式直接由系统边界条件(即，电池电压、消费品负载压降和卸载电阻器大小)来定义。
图9是示出本公开的一个或多个方面的示例流程图。图9的方法可以由图1-图6中的任何一个所示的电路来执行。图9总体上示出了操作用于驱动一个或多个LED的电流调节器电路的电流的方法。该方法包括基于流过电流调节器电路的感测电流，来调节流过电流调节器电路的第一电流路径(901)。例如，该调节可以基于感测电流，该感测电流包括输出电流的第一部分和输出电流的第二部分的总和。
例如，如上所述，第一电流路径可以被配置为基于流过电流调节器电路的感测电流，向一个或多个LED递送输出电流的第一部分。该方法还包括基于流过电流调节器电路的相同感测电流，来调节流过电流调节器电路的第二电流路径，其中第二电流路径与第一电流路径并联，并且其中第二电流路径被配置为穿过降压元件以减少电流调节器电路内的功率耗散(902)。例如，第二电流路径可以被配置为向一个或多个发光二极管递送输出电流的第二部分。流过电流调节器电路的感测电流包括输出电流的第一部分和输出电流的第二部分的总和。因此，单个调节回路可以基于感测电流来调节第一电流路径和第二电流路径两者，该感测电流包括第一电流路径和第二电流路径中的电流的总和。
在更一般的术语中，并且与图9所示的方法一致，该方法还可以包括调节并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数。在这种情况下，电流路径中的N-1个电流路径可以被配置为连接到电压降元件，并且总和可以包括与N个电流路径相关联的N个电流的总和。
以下条款可以说明本公开的一个或多个方面。
条款1：一种被配置为向一个或多个LED递送电流的电路，所述电路包括：第一电流路径，被配置为向所述一个或多个LED递送第一电流；以及与所述第一电流路径并联的第二电流路径，其中所述第二电流路径被配置为通过电压降元件向所述一个或多个LED递送第二电流，其中以下项的总和基于流过所述电路的感测电流来调节：所述第一电流、以及所述第二电流。
条款2：根据条款1所述的电路，还包括：输出引脚，位于所述第一电流路径的第一电源侧，其中所述输出引脚被配置为连接到所述一个或多个LED；电源引脚，位于所述第二电流路径的第一电源侧，其中所述电源引脚被配置为连接到所述电压降元件，其中所述电压降元件与所述一个或多个LED串联连接；以及电流感测引脚，位于所述第一电流路径的第二电源侧和所述第二电流路径的第二电源侧，其中所述电流感测引脚被配置为连接到电流感测电阻器。
条款3：根据条款1或2所述的电路，还包括：运算放大器，被配置为基于所述感测电流，生成用于调节所述第一电流路径和所述第二电流路径的主控制信号。
条款4：根据条款3所述的电路，其中所述第一电流路径包括第一晶体管，其中所述第二电流路径包括第二晶体管，其中所述主控制信号定义用于所述第一晶体管的第一控制信号，并且其中所述电路被配置为根据所述主控制信号生成用于所述第二晶体管的第二控制信号。
条款5：根据条款4所述的电路，其中所述第二控制信号通过使偏移与所述主控制信号乘以K因子的乘积进行相加来定义。
条款6：根据条款5所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压来定义。
条款7：根据条款5或6所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压、以及所述一个或多个LED中的LED的数目来定义。
条款8：根据条款5至7中任一项所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自还根据与所述电路相关联的温度来定义。
条款9：根据条款1所述的电路，还包括：输出引脚，位于所述第一电流路径和所述第二电流路径的第一电源侧，其中所述输出引脚被配置为连接到所述一个或多个LED；电源引脚，位于所述第二电流路径的第二电源侧，其中所述电源引脚被配置为连接到所述电压降元件，其中所述电压降元件与电流感测电阻器串联连接；以及电流感测引脚，位于所述第一电流路径的第二电源侧，其中所述电流感测引脚被配置为连接到所述电流感测电阻器。
条款10：根据条款8或9所述的电路，还包括：运算放大器，被配置为基于所述感测电流生成用于调节所述第一电流路径和所述第二电流路径的主控制信号。
条款11：根据条款10所述的电路，其中所述第一电流路径包括第一晶体管，其中所述第二电流路径包括第二晶体管，其中所述主控制信号定义用于所述第一晶体管的第一控制信号，并且其中所述电路被配置为根据所述主控制信号生成用于所述第二晶体管的第二控制信号。
条款12：根据条款11所述的电路，其中所述第二控制信号通过使偏移与所述主控制信号乘以K因子的乘积进行相加来定义。
条款13：根据条款12所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压来定义。
条款14：根据条款12或13所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压、以及所述一个或多个LED中的LED的数目来定义。
条款15：根据条款12至14中任一项所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自还根据与所述电路相关联的温度来定义。
条款16：根据条款1至15中任一项所述的电路，还包括：与所述第一电流路径和所述调节电流路径并联的第三电流路径，其中所述第三电流路径被配置为通过第二电压降元件和所述一个或多个LED递送第三电流，其中所述总和是所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流的总和。
条款17：根据条款1至17中任一项所述的电路，还包括：并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，其中所述电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中所述总和是与所述N个电流路径相关联的N个电流的总和。
条款18：根据条款1至18中任一项所述的电路，还包括：所述电压降元件；所述一个或多个LED；以及电流感测电阻器。
条款19：一种操作用于驱动一个或多个LED的电流调节器电路的方法，所述方法包括：基于流过所述电流调节器电路的感测电流来调节流过所述电流调节器电路的第一电流路径，其中所述第一电流路径被配置为基于流过所述电流调节器电路的感测电流来向所述一个或多个LED递送输出电流的第一部分；以及基于流过所述电流调节器电路的所述感测电流来调节流过所述电流调节器电路的第二电流路径，其中所述第二电流路径与所述第一电流路径并联，其中所述第二电流路径被配置为向所述一个或多个发光二极管递送所述输出电流的第二部分，其中流过所述电流调节器电路的所述感测电流包括以下项的总和：所述输出电流的第一部分、以及所述输出电流的第二部分，并且其中所述电流的第二部分进一步被配置为穿过降压元件以减少所述电流调节器电路内的功率耗散。
条款20：根据条款19所述的方法，还包括：调节并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，其中所述电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中所述总和是与所述N个电流路径相关联的N个电流的总和。
在本公开中已经描述了各种方面。这些和其他方面都在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种被配置为向一个或多个发光二极管LED递送电流的电路，所述电路包括：
第一电流路径，被配置为向所述一个或多个LED递送第一电流；以及
第二电流路径，与所述第一电流路径并联，其中所述第二电流路径被配置为通过电压降元件向所述一个或多个LED递送第二电流，其中以下项的总和基于流过所述电路的感测电流来调节：所述第一电流、以及所述第二电流。
2.根据权利要求1所述的电路，还包括：
输出引脚，位于所述第一电流路径的第一电源侧，其中所述输出引脚被配置为连接到所述一个或多个LED；
电源引脚，位于所述第二电流路径的第一电源侧，其中所述电源引脚被配置为连接到所述电压降元件，其中所述电压降元件与所述一个或多个LED串联连接；以及
电流感测引脚，位于所述第一电流路径的第二电源侧和所述第二电流路径的第二电源侧，其中所述电流感测引脚被配置为连接到电流感测电阻器。
3.根据权利要求2所述的电路，还包括：
运算放大器，被配置为基于所述感测电流，生成用于调节所述第一电流路径和所述第二电流路径的主控制信号。
4.根据权利要求3所述的电路，
其中所述第一电流路径包括第一晶体管，
其中所述第二电流路径包括第二晶体管，
其中所述主控制信号定义用于所述第一晶体管的第一控制信号，并且
其中所述电路被配置为根据所述主控制信号生成用于所述第二晶体管的第二控制信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第二控制信号通过使偏移与所述主控制信号乘以K因子的乘积进行相加来定义。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压来定义。
7.根据权利要求5所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压、以及所述一个或多个LED中的LED的数目来定义。
8.根据权利要求7所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自还根据与所述电路相关联的温度来定义。
9.根据权利要求1所述的电路，还包括：
输出引脚，位于所述第一电流路径和所述第二电流路径的第一电源侧，其中所述输出引脚被配置为连接到所述一个或多个LED；
电源引脚，位于所述第二电流路径的第二电源侧，其中所述电源引脚被配置为连接到所述电压降元件，其中所述电压降元件与电流感测电阻器串联连接；以及
电流感测引脚，位于所述第一电流路径的第二电源侧，其中所述电流感测引脚被配置为连接到所述电流感测电阻器。
10.根据权利要求9所述的电路，还包括：
运算放大器，被配置为基于所述感测电流，生成用于调节所述第一电流路径和所述第二电流路径的主控制信号。
11.根据权利要求10所述的电路，
其中所述第一电流路径包括第一晶体管，
其中所述第二电流路径包括第二晶体管，
其中所述主控制信号定义用于所述第一晶体管的第一控制信号，并且
其中所述电路被配置为根据所述主控制信号生成用于所述第二晶体管的第二控制信号。
12.根据权利要求11所述的电路，其中所述第二控制信号通过使偏移与所述主控制信号乘以K因子的乘积进行相加来定义。
13.根据权利要求12所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压来定义。
14.根据权利要求12所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自根据与所述电路相关联的电源电压、以及所述一个或多个LED中的LED的数目来定义。
15.根据权利要求14所述的电路，其中所述K因子和所述偏移各自还根据与所述电路相关联的温度来定义。
16.根据权利要求1所述的电路，还包括：
第三电流路径，与所述第一电流路径和所述调节电流路径并联，其中所述第三电流路径被配置为通过第二电压降元件和所述一个或多个LED递送第三电流，其中所述总和是所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流的总和。
17.根据权利要求1所述的电路，还包括：
并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，
其中所述电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中所述总和是与所述N个电流路径相关联的N个电流的总和。
18.根据权利要求1所述的电路，还包括：
所述电压降元件；
所述一个或多个LED；以及
电流感测电阻器。
19.一种操作电流调节器电路的方法，所述电流调节器电路用于驱动一个或多个发光二极管LED，所述方法包括：
基于流过所述电流调节器电路的感测电流，来调节流过所述电流调节器电路的第一电流路径，其中所述第一电流路径被配置为基于流过所述电流调节器电路的感测电流来向所述一个或多个LED递送输出电流的第一部分；以及
基于流过所述电流调节器电路的所述感测电流，来调节流过所述电流调节器电路的第二电流路径，其中所述第二电流路径与所述第一电流路径并联，其中所述第二电流路径被配置为向所述一个或多个发光二极管递送所述输出电流的第二部分，其中流过所述电流调节器电路的所述感测电流包括以下项的总和：所述输出电流的所述第一部分、以及所述输出电流的所述第二部分，并且其中所述电流的所述第二部分还被配置为穿过降压元件以减少所述电流调节器电路内的功率耗散。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
调节并联的N个电流路径，其中N是大于1的正整数，
其中所述电流路径中的N-1个电流路径被配置为连接到电压降元件，其中所述总和是与所述N个电流路径相关联的N个电流的总和。
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