CN117694022A - 用于向led负载递送电流的驱动器 - Google Patents

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Abstract

驱动器具有用于调节输出电流的电流控制环路,该电流控制环路具有可控配置,该可控配置包括影响转换器的转换功能的电值。提供调节电路以将转换器的输出电流选择性地递送或不递送到负载,并且在第一电平和第二电平之间高效地调节由驱动器看到的负载。除了由电流控制环路实现的输出电流调节外,这种调节例如还能够实现输出电流的PWM控制。在调节电路将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平之前,保存电流控制环路的电值;并且当调节电路将由驱动器看到的负载从第二电平变回到第一电平时,将所保存的电值重新施加到电流控制环路。当控制转换器输出期望的输出电流时,电流控制环路的响应时间得以减少。电值是电容器在电流控制环路的误差放大器的补偿电路中的电压。

Description

用于向LED负载递送电流的驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于向LED负载递送电流的驱动器。
背景技术
照明驱动器通常使用开关模式功率转换器用于向照明负载递送电流。可以期望能够控制有效电流电平,例如,以便实现调光控制。
对于一些应用,可以期望具有大的可能调光范围。例如,对于光投影仪显示应用,宽的调光范围使得能够增强显示对比度,并且使得能够提高彩色保真度。
调光可以通过以下方式来实现:调节模拟输出电流,换言之,调节递送到LED负载的稳定输出电流的稳定振幅(模拟调光);或递送恒定峰值振幅电流但具有基于脉宽调制(PWM)的占空比。这提供了数字调光。PWM控制的一种实现方式包括:当负载要被关断时,短路该负载;但是当负载不再被短路时,继续由驱动器输出电流以供未来快速接通负载。
还已知将这两种方法结合以便扩展调光范围。因此,模拟调光可以用于第一范围的调光水平,并且该范围可以使用PWM控制来扩展,而无需增加需要由模拟调光启用的调节范围。
本申请主要涉及对调光的PWM控制。当负载没有被短路时,如由驱动器看到的负载具有相当大的值,但是当负载被短路时,由驱动器看到的负载不再处于相当大的电平,而是几乎为零。使用PWM控制的原因在于,由功率转换器看到的负载在不同的PWM状态中不同。结果,当在不同PWM状态之间切换时调节(用于模拟调光控制的)输出电流的控制环路将调节转换器操作点。这就导致在PWM状态每次改变时,控制环路都会建立延迟,并且这可能导致亮度水平的不准确性。下文对这个问题进行更详细的描述。
需要一种改进的驱动器,其可以当应对(例如,由PWM控制引起的)负载改变时提供快速电流调节。
US20090322234A1公开了一种具有多个反馈环路的LED驱动器,其中反馈控制环路包括具有由电容器和电阻器形成的频率补偿网络的放大器。
发明内容
本发明由权利要求限定。
发明人发现,当转换器在某一负载状态下提供期望输出时,控制环路具有由控制环路形成的至少一个电值,并且该电值可以由控制环路检取以控制转换器将输出维持在某个负载状态。当负载状态发生变化时,控制环路需要改变电值,并且这种改变产生上文所提及的延迟。因此,本发明的基本思想是当驱动器被负载/负载没有被短路时保存电值;为了PWM控制的目的,改变负载;以及当负载被改变回来时,直接向控制环路重新施加所保存的电值。因此,控制环路检取先前所保存的电值,其正好适合于负载状态以便提供期望输出。电值因而以更快的速度(与正常控制环路调节速度相比)被检取,因此控制环路可以控制驱动器更快地输出期望输出。更具体地,本发明的概念是提供一种具有电流调节转换器的驱动器。电流控制环路具有可控配置,从而提供不同的电流控制选项。调节电路在第一电平与第二电平之间调节由驱动器看到的总负载,并且除了电流控制环路外,这还被用来实现电流调节。在调节电路将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平之前,保存电流控制环路的配置。当调节电路将由驱动器看到的负载从第二电平变回到第一电平时,重新应用所保存的电流控制环路的配置。以此方式,当在例如由PWM调光控制产生的不同负载电平之间切换时,增加电流控制环路的响应速度。更具体地,电值是电容器在耦合到控制环路中的误差放大器的输出端的补偿电路中的电压。
根据与本发明的一个方面一致的示例,提供了一种驱动器,包括:
输入端,用于接收输入功率,
转换器,将输入功率转换为输出电流;
电流控制环路,用于控制转换器并且调节输出电流,该电流控制环路具有误差放大器和第一补偿电路,该第一补偿电路被提供给误差放大器的输出端,所述第一补偿电路包括第一电容器;
输出端,用于将所述输出电流输出到负载;
调节电路,用于将输出电流选择性地递送或不递送到负载并且在第一电平与第二电平之间高校地调节由驱动器看到的负载,以及
控制器,用于控制调节电路和电流控制环路,其中控制器适于:
在调节电路将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平之前,通过使第一电容器与误差放大器的输出端断开连接来
保存第一电容器的电压;以及
当调节电路将由驱动器看到的负载从第二电平变回到第一电平时,将具有保存的电压的第一电容器重新连接到电流控制环路的误差放大器的输出端。
驱动器具有电流控制环路,用于在给定可变负载状态的情况下维持输出电流的稳定振幅。此外,由驱动器看到的负载被调节,例如,电流控制环路可以被切换到短路以防止电流到达负载。这实现了PWM输出电流控制,原因在于去往负载的电流可以减小到零。负载的第一电平例如对应于PWM控制中的负载在内(load-in)模式,并且输出电流被递送到负载;而第二电平对应于PWM控制中的负载在外(load-out)模式,并且输出电流尽管由驱动器生成,但没有被递送到负载。控制环路输出对于不同的负载是不同的:如果LED存在,则控制环路输出需要输出相对较高的控制信号以控制驱动器在例如开关模式功率转换器的75%占空比处工作以提供特定(期望)电流;然而,如果LED被短路,则控制环路输出需要输出相对较低的控制信号以控制驱动器仅在例如10%的占空比处工作以提供相同的电流。
电流控制环路的内部状态(例如,运算放大器(opamp)/误差放大器两端的电压)取决于负载并且影响控制环路输出。如果负载改变,则传统上讲,控制环路可能会缓慢改变,例如,通过改变内部状态以再次达到opamp的相同输出,因此响应速度缓慢。本发明提出了当负载返回时,状态(形式为电值)被保存,并且直接被重新施加,从而避免控制环路自行调整其内部状态。因此,返回到正常状态的响应时间更快。
电流控制环路例如用于将输出电流的稳定峰值振幅调节到期望值,误差放大器适于比较输出电流与参考电流,并且调节电路用于通过施加占空比来调节去往负载的有效电流振幅,在该占空比中,具有稳定峰值振幅的输出电流被递送到负载。
因此,驱动器具有稳定的峰值振幅调节(例如,模拟电流电平)以及另外由PWM占空比控制进行的有效振幅调节。这可以被用来扩展电流调节范围,例如,在LED驱动器的情况下的调光范围。在PWM占空比控制期间,当驱动器的输出端被短路时,与当驱动器的输出端连接到负载时相比较,需要不同的电流控制环路特性。
控制器例如适于将PWM控制信号施加到调节电路。这提供了数字PWM电流控制,诸如LED负载的PWM数字调光。
调节电路可以包括电路,用于选择性地:
断路以允许输出电流经过负载,以便将由驱动器看到的负载设置在第一电平处;以及
短路以传导输出电流并且旁路负载,以便将由驱动器看到的负载设置在第二电平处,例如,零负载电平。
通过旁路负载,负载被关断,并且这提供了电流控制的PWM占空比控制。
调节电路例如包括用于与负载并联连接的FET。
控制环路可以适于检取电压电平或电荷电平作为电值以控制转换器调节输出电流,该控制器适于:
当LED负载没有被短路并且第一电容器的电荷电平或电压电平被控制环路检取以控制转换器时,将电流控制环路配置为包括第一电容器;
在负载被短路之前,使第一电容器与电流控制环路解耦,从而保存第一电容器的电荷电平或电压电平的值;
使负载短路;以及
重新配置电流控制环路以将第一电容器耦合到电流控制环路,并且基本上同时再次重新连接负载,使得电流控制环路能够立即检取所保存的第一电容器的电荷电平或电压电平。
当电流控制环路处于负载在内(未被旁路)模式时,第一电容器确定电流控制环路的特性。通过使第一电容器与电路断开连接,不存在用于部件改变其电荷/电压的路径,因此在电流控制环路被配置为负载在外旁路模式的时间期间,部件仍能保持其电荷或电压。并且,通过将该第一电容器重新连接回到控制环路,控制环路可以检取电荷/电压的相同的先前值,并且可以快速控制驱动器输出与先前在最后负载时段中输出的电流相同的电流。
控制环路例如适于根据第一补偿电路的电压来输出控制输出,以调节转换器的经转换的功率,其中控制环路适于:
当负载为第一电平时,形成并检取第一电容器的电压作为电值,以便输出高输出以控制转换器输出高功率,以及
当负载为第二电平时,形成并检取经改变的电值,以便输出低于高输出的低输出以控制转换器输出低功率。
控制器可以配置电流控制环路,以当负载被短路时,将第一电容器替换为第二电容器;并且当负载被再次重新连接时,使第二电容器与电流控制环路解耦并且将第二电容器替换为第一电容器。
当电流控制环路处于旁路模式时,第二电容器确定电流控制环路的特性。
电流控制环路可以包括电流感测部件,该电流感测部件适于感测驱动器的输出电流,第一补偿电路位于误差放大器的输出端和反相输入端之间。
其中第二电容器在误差放大器的第二补偿电路中,并且其中控制器适于控制选择第一补偿电路和第二补偿电路中的一个补偿电路的开关。
因此,电流控制环路设置电流感测电路中的积分放大器的积分时间和增益。在这种拓扑结构中,opamp的输出取决于反馈电路的第一电容器或第二电容器上的电压。因此,通过保存和重新施加第一电容器的电压,控制环路可以快速恢复到其先前状态,该先前状态是针对先前负载的状态,因此控制环路可以快速控制驱动器在相同的负载状态下输出相同的输出电流。
第一补偿电路和第二补偿电路例如各自还包括用于形成串联电阻器-电容器电路的电阻器,其中第一反馈电路和第二反馈电路交替连接。这实现了对输出电流的PWM数字控制。
误差放大器可以适于在误差放大器的反相输入端处接收所感测的输出电流并且在误差放大器的非反相输入端处接收参考电流,并且适于输出基本上等于反相输入端的电压与第一补偿电路或第二补偿电路中的电容器上的电压之和的电压。
因此,通过保存第一电容器的电压并且将该电压重新施加到控制环路,误差放大器的输出可以快速恢复到其针对先前负载的状态的先前值,因此控制环路可以快速控制驱动器在相同的负载状态下输出相同的输出电流。
驱动器可以包括照明驱动器,其中控制器具有用于设置驱动器的调光输出电流的调光信号输入,其中根据调光信号输入来选择电流控制环路的配置和调节电路。
本发明还提供了一种照明系统,包括:
如上文所定义的驱动器;以及
由驱动器驱动的照明负载。
照明负载例如包括LED装置。本发明还提供一种包括上述照明系统的LED投影仪。
参考下文所描述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出如何实施本发明,现在,仅通过示例参考附图,其中
图1示出了实现模拟电流调节以及PWM调光控制的已知驱动器;
图2示出了根据本发明的电路配置的一个示例;
图3示出了处于连接第一补偿电路的状态的、使用I型opamp配置的电流控制环路的一个示例;
图4示出了图3的处于连接第二补偿电路的状态的电路;
图5示出了图1的单个补偿电路和图2的两个补偿电路的调光信号和输出电流;
图6示出了使用II型opamp配置的根据本发明的电路配置的一个示例;以及
图7示出了使用III型opamp配置的根据本发明的电路配置的一个示例。
具体实施方式
参考附图对本发明进行描述。
应当理解,具体实施方式和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例,但是仅旨在用于说明的目的,而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将根据以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解,附图仅仅是示意性的并没有按比例绘制。还应当理解,在所有附图中,相同的附图标记被用来表示相同或相似的部件。
本发明提供一种具有用于调节输出电流的电流控制环路的驱动器,该电流控制环路具有可控配置,该可控配置包括影响转换器的转换功能的电值。提供调节电路,以便将输出电流选择性地递送或不递送到负载,并且在第一电平与第二电平之间高效地调节由驱动器看到的负载。除了由电流控制环路实现的输出电流调节外,这种调节例如还实现对输出电流的PWM控制。在调节电路将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平之前,保存电流控制环路的电值;并且当调节电路将由驱动器看到的负载从第二电平改变回到第一电平时,将所保存的电值重新施加到电流控制环路。
图1示出了实现模拟电流调节以及PWM调光控制的已知驱动器10。
驱动器10包括输入“DC输入”,以接收输入功率。转换器20将输入功率转换为输出电流。转换器例如是开关模式功率转换器,诸如降压转换器或降压升压转换器。可以使用任何合适的转换器拓扑结构。开关模式转换器具有主电源开关,该主电源开关控制输入功率是否被递送到负载或所循环的能量是否(通常,从电感器)被递送到负载。因此,使用高频切换信号来控制功率转换器的主开关,并且切换的占空比确定转换器20的操作点,即,输出电流。
输出电流递送到以LED布置的形式的负载12。输出电流由电流传感器(具体地,电流感测电阻器21)感测。
将所感测的电流提供给误差放大器24,其中所感测的电流与参考电流进行比较。在控制环路内,误差放大器24的输出被提供给补偿电路26。误差放大器和补偿电路26组合起来实现用于控制转换器20和调节输出电流的电流控制环路。
更具体地,电流控制环路的输出被提供给功率转换器20的主控制电路28。通过控制如上文所提及的开关模式功率转换器的主电源开关的切换定时,转换器20例如由主控制电路28以已知方式控制。更具体地,存在用于调节高频切换的占空比的反馈控制,从而调节输出电流,具体地,用于将输出电流的稳定峰值振幅调节在期望参考值处。
上文所描述的反馈系统提供对峰值电流的调节,即,模拟电流控制。另外,提供调节电路22以用于对负载进行PWM控制,换言之,用于负载在内控制和负载在外控制,以调节去往负载的有效电流。通过调节负载在内配置和负载在外配置,调节电路22在第一电平与第二电平之间高效地调节由驱动器看到的负载。在所示的示例中,调节电路22是短路晶体管(FET)。当被接通时,去往负载的输出电流被旁路,并且由驱动器看到的负载接近零;而当被关断时,输出电流流过负载,并且驱动器所看到的负载是LED布置的负载12。当被接通时,去往LED负载的电流下降到零,以实现对LED负载的基于PWM占空比的调光。
控制电路接收调光信号(“Dim信号”)作为输入,并且它实现对调节电路22的控制。调光信号例如确定由PWM控制实现的调光。
控制调节电路22例如使用PWM调光信号来实现。当PWM调光信号控制调节电路以产生短路时,这可以被认为是负载在外模式。当PWM调光信号控制调节电路以产生开路时,这可以被认为是负载在内模式。负载在外模式和负载在内模式的交替确定了负载随时间的有效电流,因此实现了期望调光水平。
当负载由于PWM调光而改变时,电流控制环路缓慢地改变其内部状态以再次达到误差放大器的期望输出,并且响应速度缓慢。
因为相同的电流控制环路用于负载在内模式和负载在外模式,所以该电路的问题由此出现。当电路在这些模式之间切换时,尤其是当电路从负载在外模式切换到负载在内模式时,因为由于施加不同负载而需要不同的转换器设置来维持相同的模拟电流,所以电流调节将适配转换器20的设置。这意味着,当负载在内模式开始时,转换器20不能立即输出相同的/期望的输出电流,而是它需要一段时间来输出该电流,这种延迟影响LED负载的响应,并且在如投影仪之类的高频应用中可能会出现问题。
为了更详细地描述该问题,从电压的观点来看,在无损条件下,用于控制开关模式功率转换器的主开关的占空比与输出电压和输入电压成比例(例如,对于降压转换器,占空比D=Vo/Vin;对于升压转换器D=(Vo-Vin)/Vo)。因此,当输出电压改变时,占空比会相应改变。当负载被短路时,输出电压变得非常小并且所需占空比变得非常低。
典型的PWM生成器是用于比较误差放大器的输出信号与锯齿波信号的比较器。低反馈电压将生成低占空比PWM信号,反之亦然。PWM生成器的这种技术在本领域中是众所周知的,因此该描述不会给出其他细节。
当处于负载在外模式时,当调光FET 22导通时,输出端充当短路。电压增益下降到非常低的电平,并且转换器20的主开关需要低占空比信号以将输出电流维持在相同的电平处。这需要误差放大器24将其输出步进到低值。补偿电路26中出现RC时间延迟,因此误差放大器24在其输出电压相应下降之前花费时间来为补偿电路的电容充电。
当调光FET 22被关断时,转换器在负载在内输出电压处操作,因此电压增益从非常低的电平恢复。因此,开关模式功率转换器20的主开关需要高占空比信号来匹配其操作,并且误差放大器24的输出渐变到高值。同样,补偿电路26的电容需要被放电以使误差放大器输出电压上升到高值。
在PWM调光期间,补偿电路电容的充电和放电时间会导致不想要的稳定时间/延迟时间。
本发明提供一种用于这种类型的PWM调光应用的自适应补偿电路。如上文所解释的,本发明的电路为负载在内模式和负载在外模式提供适当补偿参数,以提供改进的独立环路响应。
图2示出了根据本发明的电路配置的一个示例。
与图1中一样,相同的部件给出相同的附图标记。
补偿电路26被替换为第一补偿电路30和第二补偿电路32以及用于选择补偿电路中的一个或另一补偿电路的开关25。
于是,电流控制环路可以包括补偿电路30、32中的一个或另一个补偿电路。这样,电流控制环路具有可控配置,该可控配置包括影响转换器20的转换功能的电值(例如,与补偿电路的部件相关联的电压、电荷或电流)。
在调节电路22将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平之前(即,当从开路负载在内模式切换到短路负载在外模式时),保存电流控制环路的电值。因此,保存了第一补偿电路的电设定点(电压或电流或电荷)。当调节电路将由驱动器看到的负载从第二电平变回到第一电平时,所保存的电值返回到电流控制环路。最重要的是,保存和返回电值的操作意味着保持电值并且将该电值直接重新施加到电流控制环路,这与当在负载在内模式与负载在外模式之间切换时存储在补偿电路的控制环路电容上的电荷的逐渐变化不同,如同如上文所描述的现有技术中一样。
图3示出了电流控制环路的一个示例。误差放大器24包括opamp,该opamp在非反相输入端处接收参考电流Iref。补偿电路30、32各自包括opamp的负反馈路径。在所示的示例中,每个负反馈路径包括串联RC电路。第一补偿电路包括电阻器R1和电容器C1,第二补偿电路包括电阻器R2和电容器C2。
opamp电路在opamp的反相输入端处接收所感测的电流Isen,并且在opamp的非反相输入端处接收参考电流Iref。opamp的输出是基本上等于反相输入端处的电压与第一反馈电路或第二反馈电路中的电容器C1、C2上的电压之和的电压(当稳定时,没有电流流过,因此在电阻器R1、R2两端没有电压降)。注意,当计算和时,电容器C1/C2上的电压的极性可能会产生负值。
因此,所存储的位于反馈路径中的电容器两端的电压影响并设置由主控制器28实现的控制。
开关25选择两个补偿电路中的哪个补偿电路被连接在反馈路径中。当一个电路被断开连接时,其变成开路,其结果是存储在电容器上的电荷(因此,电压)被固定(即,被保存或保持)。这样,在该开路状态下,当开关25替代地连接第二补偿电路32(并且因此将由驱动器看到的负载从第一电平改变到第二电平)时,电流控制环路的电值(在这种情况下,电荷,因此存储在电容器上的电压)被固定。同样,当开关25重新连接第一补偿电路30(并且因此将由驱动器看到的负载从第二电平改变回到第一电平)时,所保存的电值(即,C1上的固定电荷和电压)被返回到电流控制环路。
因此,驱动器的正常电流控制环路具有用于模拟输出电流控制的电流控制环路。另外,对短路晶体管22的控制则提供了PWM输出电流控制。使用两个补偿电路(并且因此使用具有可调配置的整个电流控制环路)意味着控制环路即刻自行调整其内部状态,而不是必须依赖通过模拟电流调节环路进行的缓慢调节。因此,返回到正常状态的响应时间更快。
图3示出了处于连接第一补偿电路的状态的开关25。
图4示出了其中开关25处于连接第二补偿电路的状态的电路。
开关25的切换由“dim信号”控制,该调光信号与用于使晶体管22短路的PWM切换的信号相同。该信号例如来自LED投影仪的主板,并且连接到光源驱动器以控制其调光行为。
当调光信号为低时,短路晶体管22关断并且第一补偿电路30被选择,并且控制环路输出高控制信号来以针对负载在内电流调节模式的高占空比控制驱动器开关。当调光信号为高时,短路晶体管22接通,并且输出电流立即被短路晶体管旁路,并且控制环路输出低控制信号来以低占空比针对负载在外电流调节模式控制驱动器开关。选择第二补偿电路32以更好匹配调光模式(即,短路)。因为第一补偿电路保持开路,所以电容器的电荷被维持几乎不变。当调光信号再次为低时,短路晶体管关断,第一补偿电路30被选择(而第二补偿电路32被断开连接),并且控制环路跳变以快速地输出先前高控制信号,因此其可以控制驱动器跳变为以高占空比针对负载在内电流调节模式快速地进行切换,因此实现了减少的稳定时间。
图5示出了作为顶部绘图的调光信号,并且示出了具有与图1中一样的单个补偿电路的输出电流Iout1和具有与图2中一样的两个补偿电路的输出电流Iout2。可以清楚地看到输出电流到期望电流的建立时间得以缩短。
上文的示例基于存储在误差放大器的负反馈路径的电容器上的电压电平。然而,本发明更一般地要求存储任何电值,并且该电值是在调节输出电流时影响转换器功能的电值。电容器的示例仅是一个可能示例。例如,如果它是数字化驱动器,则电值可以被存储在数字存储器中,并且将该电值读出到电流控制环路中,以便使电流控制环路跳变到控制转换器在负载的条件下输出期望电流的先前状态。
驱动器例如是如上文所解释的照明驱动器。输入到控制器的调光信号被用来实现PWM调光模式。
本发明还提供了一种照明系统,诸如包括驱动器和由驱动器驱动的照明负载12的LED投影仪。LED投影仪例如具有LED投影光源和LCD显示模块。
以上描述通过使用op-amp的I型拓扑结构来描述本发明的实施例。应当理解,本发明的思想还可以应用于op-amp的II型拓扑结构和III型拓扑结构,它们分别在图6和图7中图示。
在II型配置中,负反馈路径包括与第二电容器并联的串联RC电路。因此,一个反馈路径是与C3并联的R1、C1,而另一反馈路径是与C4并联的R2、C2。
在III型配置中,opamp的反相输入端处还存在电抗(RC)电路。
本发明的实施例在II型op-amp和III型op-amp中的操作类似于如上文所描述的I型op-amp中的操作。因此,说明书没有给出更多细节。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解并实现所公开的实施例的变型。在权利要求中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”,则应当注意,术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。
权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种驱动器,包括:
输入端(DC输入端),用于接收输入功率,
转换器(20),用于将所述输入功率转换为输出电流;
电流控制环路(24、25、30、32),用于控制所述转换器并且调节所述输出电流,所述电流控制环路具有误差放大器(24)和第一补偿电路(30),所述第一补偿电路(30)被提供给所述误差放大器(24)的输出端,所述第一补偿电路(30)包括第一电容器(C1);
输出端,用于将所述输出电流输出到负载LED;
调节电路(22),用于将所述输出电流选择性地递送或不递送到所述负载,并且在第一电平与第二电平之间高效地调节由所述驱动器看到的所述负载,以及
控制器(28),用于控制所述调节电路(22)和所述电流控制环路(24、25、30、32),其中所述控制器适于:
在所述调节电路将由所述驱动器看到的所述负载从所述第一电平改变到所述第二电平之前,通过使所述第一电容器(C1)与所述误差放大器(24)的所述输出端断开连接来保存所述电流控制环路的所述第一电容器(C1)的电压;以及
当所述调节电路将由所述驱动器看到的所述负载从所述第二电平变回到所述第一电平时,将具有所保存的电压的所述第一电容器(C1)重新连接到所述电流控制环路的所述误差放大器(24)的所述输出端。
2.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述电流控制环路用于将所述输出电流的稳定峰值振幅调节在期望值处,所述误差放大器(24)适于比较所述输出电流与参考电流,以及
所述调节电路(22)用于通过施加占空比来调节所述负载的有效电流振幅,在所述占空比中,具有稳定峰值振幅的所述输出电流被递送到所述负载。
3.根据权利要求2所述的驱动器,其中所述控制器(28)适于向所述调节电路施加PWM控制信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动器,其中所述调节电路(22)包括电路,所述电路用于选择性地:
断路以允许所述输出电流经过所述负载(LED),以便将由所述驱动器看到的负载设置在所述第一电平处;以及
短路以传导所述输出电流并且旁路所述负载(LED),以便将由所述驱动器看到的所述负载设置在所述第二电平处,例如,零负载电平。
5.根据权利要求4所述的驱动器,其中所述调节电路(22)包括用于与所述负载并联连接的FET。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动器,其中所述控制环路适于检取所述第一电容器的电压电平或电荷电平以控制所述转换器调节所述输出电流,所述控制器适于:
当所述LED负载没有被短路并且所述第一电容器(C1)的所述电荷电平或所述电压电平由所述控制环路检取以控制所述转换器时,将所述电流控制环路配置为包括所述第一电容器(C1);
在所述负载被短路之前使所述第一电容器(C1)与所述电流控制环路解耦,从而保存第一电容器的所述电荷电平或所述电压电平的值;
使所述负载短路;以及
重新配置所述电流控制环路以将所述第一电容器(C1)耦合到所述电流控制环路并且基本上同时再次重新连接所述负载,使得所述电流控制环路能够当所述负载再次被重新连接时立即检取所保存的所述第一电容器(C1)的所述电荷电平或所述电压电平。
7.根据权利要求6所述的驱动器,其中所述控制环路适于根据所述第一补偿电路的电压输出控制输出,以调节所述转换器的经转换的所述功率,其中所述控制环路适于:
当所述负载为所述第一电平时,形成并检取所述第一电容器(C1)的电压,以便输出高输出以控制所述转换器输出高功率,以及
当所述负载为所述第二电平时,形成并检取经改变的电压,以便输出低输出以控制所述转换器输出低功率。
8.根据权利要求6或7所述的驱动器,其中所述控制器适于配置所述电流控制环路,以当所述负载被短路时,将所述第一电容器(C1)替换为第二电容器(C2);以及当所述负载再次重新连接时,使所述第二电容器(C2)与所述电流控制环路解耦并且将所述第二电容器(C2)替换为所述第一电容器(C1)。
9.根据权利要求8所述的驱动器,其中所述电流控制环路包括电流感测部件(Rs),所述电流感测部件(Rs)适于感测所述驱动器的所述输出电流,并且所述第一补偿电路位于所述误差放大器的所述输出端和反相输入端之间,其中所述第二电容器(C1)位于所述误差放大器的第二补偿电路中,并且其中所述控制器适于控制选择所述第一补偿电路和所述第二补偿电路中的一者的开关。
10.根据权利要求9所述的驱动器,其中所述第一补偿电路和所述第二补偿电路中的每个补偿电路还包括用于形成串联电阻器-电容器电路(R1、C1;R2、C2)的电阻器,其中所述第一补偿电路和所述第二补偿电路交替连接,并且其中可选地,所述误差放大器是I型拓扑结构、II型拓扑结构或III型拓扑结构中的任一拓扑结构。
11.根据权利要求9或10所述的驱动器,其中所述误差放大器适于在所述误差放大器的所述反相输入端处接收所感测的所述输出电流,并且在所述误差放大器的非反相输入端接收参考电流;并且适于输出基本上等于所述反相输入端的所述电压与所述第一补偿电路或所述第二补偿电路中的所述电容器上的电压之和的电压。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的驱动器,包括照明驱动器,其中所述控制器具有用于设置所述驱动器的调光输出电流的调光信号输入,其中所述调节电路和所述电流控制环路的配置根据所述调光信号输入而被选择。
13.一种照明系统,包括:
根据权利要求1至12中任一项所述的驱动器;以及
由所述驱动器驱动的照明负载。
14.根据权利要求13所述的照明系统,其中所述照明负载包括LED装置。
15.一种LED投影仪,包括根据权利要求14所述的照明系统。
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US10136488B1 (en) * 2017-10-05 2018-11-20 Linear Technology Holding, LLC LED dimming
US11172550B2 (en) * 2019-03-28 2021-11-09 Semiconductor Components Industries, Llc Dual-control LED dimming system and method

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