CN203072200U - 电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备。根据本实用新型公开的电流补偿装置用于基于照明设备中的电压感测单元感测的感测电压和控制照明设备中的电流控制开关单元的断开时间来控制电流控制开关单元的接通和断开。该电流补偿装置包括：映射单元，其将所述照明设备中的至少一个照明开关单元的通断状态映射到与所述电流控制开关单元的通断条件相对应的通断数据；控制单元，其在所述至少一个照明开关单元中的任何一个的通断状态变化时，根据所述映射单元得到所述通断数据；以及电流补偿驱动单元，其根据所述感测电压和所述通断数据生成驱动信号，以控制所述电流控制开关单元的接通和断开。

Description

电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备

技术领域

本公开涉及照明设备的技术领域，具体地涉及一种电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备。

背景技术

这个部分提供了与本公开有关的背景信息，这不一定是现有技术。

色温是可见光的一种特性，其在照明等领域中具有重要应用。光源的色温是辐射与该光源的色调可比的光的理想黑体辐射体的温度。不同的色温对人的情绪或感觉会产生不同的影响。而且，不同的场合可能需要具有不同色温的灯光照明。当对照明设备的色温进行控制时，流过照明设备的照明单元的平均电流会随着照明单元的接入和旁路而发生变化，从而造成不想要的照明设备的色温。

实用新型内容

这个部分提供了本公开的一般概要，而不是其全部范围或其全部特征的全面披露。

本公开的目的在于提供一种电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备，其对动态负载具有良好的响应，以保证流过照明设备的照明单元的平均电流的一致性，从而获得希望的照明设备的灯光效果。

根据本公开的一方面，提供了一种照明设备的电流补偿装置，用于基于所述照明设备中的电压感测单元感测的感测电压和所述照明设备中的电流控制开关单元的断开时间来控制所述电流控制开关单元的接通和断开，其特征在于包括：映射单元，其将所述照明设备中的至少一个照明开关单元的通断状态映射到与所述电流控制开关单元的通断条件相对应的通断数据；控制单元，其在所述至少一个照明开关单元中的任何一个的通断状态变化时，根据所述映射单元得到所述通断数据；以及电流补偿驱动单元，其根据所述感测电压和所述通断数据生成驱动信号，以控制所述电流控制开关单元的接通和断开。

优选地，通断数据可以是与电流控制开关单元的接通条件相对应的接通数据，并且电流补偿驱动单元可以包括：转换单元，其将接通数据转换成可变参考电压；比较单元，其将可变参考电压与感测电压相比较以输出比较信号；恒定断开时间生成单元，其输出恒定断开时间指示信号；以及锁存与驱动单元，其基于比较信号和恒定断开时间指示信号生成驱动信号。

优选地，转换单元可以包括转换电阻器和转换电容器，转换电阻器的一端连接到控制单元，转换电阻器的另一端连接到转换电容器的一端，并且转换电容器的另一端接地。

优选地，比较单元可以包括第一运算放大器，感测电压连接到第一运算放大器的正输入端，并且转换电阻器和转换电容器之间的节点连接到第一运算放大器的负输入端。

优选地，恒定断开时间生成单元可以基于控制单元设定的恒定断开时间来输出恒定断开时间指示信号。

优选地，恒定断开时间生成单元可以基于电流补偿驱动单元生成的驱动信号来输出恒定断开时间指示信号，并且恒定断开时间生成单元可以包括：计时电路，其连接在电源电压和接地之间，并且包括串联连接的计时电阻器和计时电容器，其中，计时电阻器的一端连接到电源电压，并且计时电容器的一端接地；放电电路，其包括放电三极管，放电三极管的集电极连接到计时电路中的计时电阻器和计时电容器之间的节点，放电三极管的发射极接地，并且放电三极管的基极由电流补偿驱动单元生成的驱动信号控制；以及比较电路，其包括第二运算放大器，计时电路中的计时电阻器和计时电容器之间的节点连接到第二运算放大器的正输入端，并且比较参考电压连接到第二运算放大器的负输入端。

优选地，锁存与驱动单元可以包括：锁存电路，其包括SR锁存器，比较信号连接到SR锁存器的R输入端，并且恒定断开时间指示信号连接到SR锁存器的S输入端；以及驱动电路，锁存电路中的SR锁存器的Q输出端连接到驱动电路的输入端。

优选地，通断数据可以是与电流控制开关单元的断开时间相对应的断开数据，并且电流补偿驱动单元可以包括：计时单元，其基于断开数据输出可变断开时间指示信号；比较单元，其将恒定参考电压与感测电压相比较以输出比较信号；以及锁存与驱动单元，其基于比较信号和可变断开时间指示信号生成驱动信号。

优选地，比较单元可以包括运算放大器，感测电压连接到运算放大器的正输入端，并且恒定参考电压连接到运算放大器的负输入端。

优选地，锁存与驱动单元可以包括：锁存电路，其包括SR锁存器，比较信号连接到SR锁存器的R输入端，可变断开时间指示信号连接到SR锁存器的S输入端，并且SR锁存器的Q输出端将使能信号输出到计时单元；以及驱动电路，锁存电路中的SR锁存器的Q输出端连接到驱动电路的输入端。

根据本公开的另一方面，提供了一种照明设备，该照明设备包括：电源单元；彼此串联连接的多个照明单元，其由所述电源单元供电；至少一个照明开关单元，每个照明开关单元与所述多个照明单元中的相应一个照明单元并联连接；能量存储单元，其串联连接到所述多个照明单元；电流控制开关单元，其串联连接到所述能量存储单元；单向电流传导单元，其与所述多个照明单元和所述能量存储单元并联连接；以及电压感测单元，其串联连接到所述电流控制开关单元，以感测与当所述电流控制开关单元接通时流过所述多个照明单元的电流相对应的感测电压，其特征在于，所述照明设备进一步包括根据本公开的电流补偿装置，其基于所述感测电压和所述电流控制开关单元的断开时间来控制所述电流控制开关单元的接通和断开。

优选地，由电流补偿驱动单元生成的驱动信号可以为开关信号。

优选地，控制单元可以提供控制信号给每个照明开关单元，以控制每个照明开关单元的接通和断开。

优选地，控制信号可以为脉宽调制信号，并且控制单元可以通过控制信号来控制照明设备的灯光效果。

优选地，多个照明单元中的每一个可以包括一个发光二极管或串联连接的多个发光二极管。

优选地，照明开关单元可以包括开关器件。

优选地，能量存储单元可以包括电感器。

优选地，电流控制开关单元可以包括MOSFET器件。

优选地，单向电流传导单元可以包括二极管，二极管的阳极连接到能量存储单元，并且二极管的阴极连接到电源单元。

优选地，电压感测单元可以包括感测电阻器。

根据本公开的电流补偿装置和具有该电流补偿装置的照明设备可以将照明开关单元的通断状态映射到与电流控制开关单元的通断条件相对应的通断数据，并且基于通断数据来生成驱动信号，以控制电流控制开关单元的接通和断开。因此，照明设备可以对动态负载具有良好的响应，以保证流过照明设备的照明单元的平均电流的一致性，从而获得希望的照明设备的灯光效果。

从在此提供的描述中，进一步的适用性区域将会变得明显。这个概要中的描述和特定例子只是为了示意的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图只是为了所选实施例的示意的目的而非全部可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。在附图中：

图1为本公开的发明人已知的一种照明设备的电路结构图；

图2为如图1所示的照明设备中的信号的时序图；

图3为流过如图1所示的照明设备中的照明单元的平均电流对比于负载电压的曲线图；

图4为本公开的发明人已知的一种具有电流补偿电路的照明设备；

图5为根据本公开的照明设备的示意结构的框图；

图6为根据本公开实施例的照明设备的电路结构图；

图7为如图6所示的根据本公开实施例的照明设备中的查找表的例子；

图8为如图6所示的根据本公开实施例的照明设备中的信号的时序图；以及

图9为根据本公开的特定实施例的照明设备的电路结构图。

虽然本公开容易经受各种修改和替换形式，但是其特定实施例已作为例子在附图中示出，并且在此详细描述。然而应当理解的是，在此对特定实施例的描述并不打算将本公开限制到公开的具体形式，而是相反地，本公开目的是要覆盖落在本公开的精神和范围之内的所有修改、等效和替换。要注意的是，贯穿几个附图，相应的标号指示相应的部件。

具体实施方式

现在参考附图来更加充分地描述本公开的例子。以下描述实质上只是示例性的，而不旨在限制本公开、应用或用途。

提供了示例实施例，以便本公开将会变得详尽，并且将会向本领域技术人员充分地传达其范围。阐述了众多的特定细节如特定部件、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施例的详尽理解。对于本领域技术人员而言将会明显的是，不需要使用特定的细节，示例实施例可以用许多不同的形式来实施，它们都不应当被解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，没有详细地描述众所周知的过程、众所周知的结构和众所周知的技术。

如图1所示，本公开的发明人已知的一种照明设备100可以包括彼此串联连接的多个照明单元111、112和113，它们由输入电压Vin供电。照明单元111、112和113中的每一个可以包括一个LED（Light EmittingDiode，发光二极管）或串联连接的多个LED。各个照明单元中包括的LED的数目可以相同，也可以不相同。

MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物-半导体-场效应晶体管）器件Q2与照明单元111并联连接，并且MOSFET器件Q3与照明单元112并联连接。具体地，MOSFET器件Q2的漏极和源极分别连接到照明单元111的两端，而MOSFET器件Q3的漏极和源极则分别连接到照明单元112的两端。另外，MOSFET器件Q2的栅极由脉宽调制信号Q2_PWM控制，并且MOSFET器件Q3的栅极由脉宽调制信号Q3_PWM控制。

照明单元111、112和113中的每一个可以具有各自的色温。LED色温指的是LED发光时的颜色，一般可分为暖白（2700K-4500K)、正白(4500K-6500K)和冷白(6500K以上）三种。可以根据需要选择具有不同色温的LED。选取了LED之后，选择的LED的色温是固定的。当需要改变LED照明设备的色温时，有必要提供具有不同色温的至少两个LED照明单元。在此假定照明单元111具有第一色温如暖白，照明单元112具有第二色温如正白，并且照明单元113具有第三色温如冷白。

当脉宽调制信号Q2_PWM为低电平而使MOSFET器件Q2截止时，照明单元111被接入并从而发出具有第一色温的光。另一方面，当脉宽调制信号Q2_PWM为高电平而使MOSFET器件Q2导通时，照明单元111被旁路并从而不发光。这样一来，就可以通过脉宽调制信号Q2_PWM的占空比来控制具有第一色温的光的强度。

相应地，当脉宽调制信号Q3_PWM为低电平而使MOSFET器件Q3截止时，照明单元112被接入并从而发出具有第二色温的光。另一方面，当脉宽调制信号Q3_PWM为高电平而使MOSFET器件Q3导通时，照明单元112被旁路并从而不发光。这样一来，就可以通过脉宽调制信号Q3_PWM的占空比来控制具有第二色温的光的强度。

当变化强度的具有第一色温的光、变化强度的具有第二色温的光和固定强度的具有第三色温的光按期望的比例相混合时，将会得到期望的照明设备100的色温。

在图1中，用于能量存储的电感器L1、用于控制流过照明单元的电流I_L1的MOSFET器件Q1和用于感测电流I_L1的电阻器Rs按顺序串联连接到照明单元111、112和113。具体地，电感器L1的一端连接到照明单元113，并且其另一端连接到MOSFET器件Q1的漏极。MOSFET器件Q1的源极连接到电阻器Rs的一端，并且电阻器Rs的另一端接地。

另外要注意的是，二极管D1与照明单元111、112和113以及电感器L1并联连接。具体地，二极管D1的阳极连接到电感器L1，并且其阴极连接到照明单元111。

当MOSFET器件Q1导通时，输入电压Vin为照明单元111、112和113供电，电感器L1存储能量，并且二极管D1截止。另一方面，当MOSFET器件Q1截止时，二极管D1导通，并且电感器L1释放能量并且为照明单元111、112和113供电。本领域技术人员可以理解的是，随着MOSFET器件Q1的导通和截止，流过照明单元的电流I_L1将会产生波动。然而，只要电流I_L1的平均值Io保持不变，就可以获得期望的照明设备100的色温。

下面详细地描述对MOSFET器件Q1的控制。如图1所示，当MOSFET器件Q1导通时，电流I_L1流过电阻器Rs，因此可以获得感测电压Vsense。感测电压Vsense与MOSFET器件Q1导通时的电流I_L1相对应。

感测电压Vsense被输入到控制模块120中的运算放大器X1的正输入端。另外，参考电压Vref被输入到运算放大器X1的负输入端。参考电压Vref是从串联连接在电源电压Vcc和接地之间的包括电阻器R1和R2的分压电路获得的，并且因此是恒定的。

运算放大器X1将感测电压Vsense和参考电压Vref的比较结果输出到控制模块120中的信号发生器121。信号发生器121基于运算放大器X1输入的信号产生降压脉宽调制信号BUCK-PWM。信号BUCK-PWM经由驱动器130输入到MOSFET器件Q1的栅极，从而控制MOSFET器件的导通与截止。

下面进一步结合图2来描述照明设备100的工作原理。首先，假定信号Q2_PWM总是低电平，并且信号Q3_PWM的占空比被限制为50%以简化分析。这样一来，MOSFET器件Q2总是截止，因此照明单元111总是被接入。

在t1时期，信号Q3_PWM为低电平，因此MOSFET器件Q3截止，并且照明单元112被接入。此时，照明单元的输出电压Vout为三个照明单元111、112和113上的电压之和。

在t2时期，信号Q3_PWM为高电平，因此MOSFET器件Q3导通，并且照明单元112被旁路。此时，照明单元的输出电压Vout为两个照明单元111和113上的电压之和。与在t1时期相比，输出电压Vout在t2时期下降。

下面进一步描述输出电压Vout的变化对流过照明单元的平均电流Io的影响。参考图1和2，在初始时刻，信号BUCK-PWM为高电平，并且MOSFET器件Q1导通。此时，输入电压Vin为照明单元供电，电感器L1开始存储能量，并且电流I_L1开始上升。

随着电流I_L1上升，感测电压Vsense也上升。当感测电压Vsense超过参考电压Vref时，运算放大器X1输出高电平。从运算放大器X1接收到具有高电平的输入信号的信号发生器121产生具有低电平的信号BUCK-PWM。具有低电平的信号BUCK-PWM经由驱动器130输入到MOSFET器件Q1的栅极，造成MOSFET器件Q1截止。

当MOSFET器件Q1截止时，二极管D1导通。此时，电感器L1开始释放能量并且为照明单元供电，并且电流I_L1开始下降。

接下来，当信号BUCK-PWM的循环结束时，信号BUCK-PWM又改变为高电平，并且MOSFET器件Q1重新导通。这样一来，电流I_L1又开始上升，直到感测电压Vsense超过参考电压Vref为止。可以意识到的是，电流I_L1的峰值Ipk是由参考电压Vref决定的。换言之，如果参考电压Vref恒定，则峰值电流Ipk保持不变。

在图2中，假定电流I_L1的最大值和最小值之间的差为ΔI，并且平均电流Io处于电流I_L1的最大值和最小值中间。由此可以得到以下表达式（1）：

$I_o=I_{\mathrm{pk}}-\frac{1}{2}\·\mathrm{\ΔI}---\left(1\right)$

进一步，本领域技术人员可以容易地得到以下表达式（2）：

$\mathrm{\ΔI}=\frac{(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{out}})\·D}{F_s\·L}---\left(2\right)$

其中，Fs为信号BUCK-PWM的频率，L为电感器L1的电感，并且D是信号BUCK-PWM的占空比。

进而，本领域技术人员可以得到以下表达式（3）：

$D=\frac{V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{in}}}---\left(3\right)$

根据如上所述的表达式（1）-（3），可以得到如图3所示的平均电流Io对比于负载输出电压Vout的曲线图。

如结合图2和3可以看到的那样，当输出电压Vout下降时，输出电流Iout（亦即流过照明单元的平均电流Io）上升。在这种情况下，有必要对输出电流Iout进行补偿，使得输出电流Iout始终保持一致，以得到期望的照明设备100的色温。

如图4所示，本公开的发明人已知的一种具有电流补偿电路的照明设备200提供了对输出电流Iout进行补偿的例子。图4所示的照明设备200不同于图1所示的照明设备100之处在于，照明设备200提供了由电阻器Rc2和Rc3以及MOSFET器件Qc2和Qc3组成的电路以对输出电流Iout进行补偿。

具体地，如图4所示，电阻器Rc2的一端连接到电阻器R1和R2之间的节点，其另一端连接到MOSFET器件Qc2的漏极，并且MOSFET器件Qc2的源极接地。电阻器Rc3的一端连接到电阻器R1和R2之间的节点，其另一端连接到MOSFET器件Qc3的漏极，并且MOSFET器件Qc3的源极接地。

MOSFET器件Qc2的栅极由信号Q2_PWM控制。这样一来，当信号Q2_PWM为低电平时，MOSFET器件Q2和Qc2两者都截止。照明单元111被接入，并且电阻器Rc2不对参考电压Vref产生影响。另一方面，当信号Q2_PWM为高电平时，MOSFET器件Q2和Qc2两者都导通。照明单元111被旁路，造成输出电压Vout下降，从而输出电流Iout有上升的趋势（参见图2和3）。与此同时，由于MOSFET器件Qc2导通，所以电阻器Rc2和R2并联连接，导致参考电压Vref下降。如上所述，电流I_L1的峰值Ipk是由参考电压Vref决定的。本领域技术人员可以理解的是，随着参考电压Vref下降，电流I_L1的峰值Ipk也将下降。如从图2中可以看到的那样，当输出电流Iout有上升的趋势时，如果电流I_L1的峰值Ipk下降，则输出电流Iout有下降的趋势。在适当设置电阻器R1、R2和Rc2的电阻值的情况下，可以使信号Q2_PWM为高电平时的输出电流Iout与信号Q2_PWM为低电平时的输出电流Iout保持一致。

同样地，MOSFET器件Qc3的栅极由信号Q3_PWM控制。这样一来，当信号Q3_PWM为低电平时，MOSFET器件Q3和Qc3两者都截止。另一方面，当信号Q3_PWM为高电平时，MOSFET器件Q3和Qc3两者都导通。在适当设置电阻器R1、R2和Rc3的电阻值的情况下，可以使信号Q3_PWM为高电平时的输出电流Iout与信号Q3_PWM为低电平时的输出电流Iout保持一致。

这样一来，图4所示的照明设备200就可以对输出电流Iout进行补偿，使得输出电流Iout在负载动态变化的情况下能够始终保持一致。

然而可以注意到的是，图4所示的照明设备200只能提供关于输出电流Iout的四种补偿，亦即分别针对照明单元111的接入、照明单元111的旁路、照明单元112的接入和照明单元112的旁路的补偿。如果照明设备中的照明单元的负载变化超出这四种情况，例如如果多于或等于三个的照明单元都需要进行接入/旁路控制，则需要提供输出电流Iout的至少六种补偿，而这仅仅通过使用电阻器阵列是难以实现的。

根据如上所述的表达式（1）-（3），本公开的发明人已注意到可以得到以下表达式（4）：

Iout=Ipk-0.5(Vin-Vout)＊Ton/L=Ipk-0.5*Vout*Toff/L       (4)

其中，Ton是信号BUCK-PWM的一个周期内的高电平持续时间（亦即MOSFET器件Q1的导通时间），而Toff则是信号BUCK-PWM的一个周期内的低电平持续时间（亦即MOSFET器件Q1的截止时间）。

在本公开所针对的照明设备中，输入电压Vin和电感L一般为恒定值，而负载输出电压Vout则会保持变化。另外，要注意的是，导通时间Ton是与峰值电流Ipk相关的。

如从表达式（4）可以看到的那样，在输出电压Vout变化的情况下，如果想要使得输出电流Iout始终保持一致，则可以采取以下两种方法中之一：

1）根据输出电压Vout相应地改变截止时间Toff，并且其它参数保持不变；或者

2）根据输出电压Vout相应地改变峰值电流Ipk，并且其它参数保持不变。

换言之，通过根据输出电压Vout相应地改变MOSFET器件Q1的通断条件，就有可能使得输出电流Iout始终保持一致。

如图5所示，根据本公开的一个具体实施例的照明设备300可以包括电源单元310、照明单元321、322和323、照明开关单元331、332和333、能量存储单元340、单向电流传导单元350、电流控制开关单元360、电压感测单元370以及电流补偿装置380。本领域技术人员可以意识到的是，图5所示的照明单元和照明开关单元的数目只是示意性的，并且照明开关单元的数目可以少于照明单元的数目。

照明单元321、322和323彼此串联连接，并且由电源单元310供电。照明开关单元331、332和333分别与照明单元321、322和323并联连接。能量存储单元340串联连接到照明单元321、322和323，并且电流控制开关单元360串联连接到能量存储单元340。单向电流传导单元350与照明单元321、322和323和能量存储单元340并联连接，从而形成电流回路。电压感测单元370串联连接到电流控制开关单元360，以感测与当电流控制开关单元360接通时流过照明单元的电流相对应的感测电压。电流补偿装置380可以基于感测电压控制电流控制开关单元360的接通和断开。

具体地，电流补偿装置380可以包括映射单元381、控制单元382和电流补偿驱动单元383。映射单元381将照明开关单元331、332和333的通断状态映射到与电流控制开关单元360的通断条件相对应的通断数据。这里提到的通断条件包括电流控制开关单元360的接通条件和电流控制开关单元360的断开时间（亦即截止时间）。在照明开关单元331、332和333中的任何一个的通断状态变化时，控制单元382根据映射单元381得到通断数据。电流补偿驱动单元383根据感测电压和通断数据生成驱动信号，以控制电流控制开关单元360的接通和断开。

在如图5所示的照明设备300中，可以将照明开关单元331、332和333的通断状态映射到与电流控制开关单元360的通断条件相对应的通断数据，并且基于通断数据来生成驱动信号，以控制电流控制开关单元360的接通和断开。因此，照明设备300可以对动态负载具有良好的响应，以保证流过照明设备300的照明单元321、322和323的平均电流的一致性，从而获得希望的照明设备300的色温。

本教导适合于结合到许多不同类型的照明设备中。进一步，本公开也不限于对色温的控制，而是可以应用于对灯光效果进行控制的各种应用。为了示例性的目的，下面以LED照明设备为例并结合对色温的控制进行描述。

参考图6，根据本公开的一个具体实施例的照明设备400可以包括彼此串联连接的多个照明单元421、422和423，它们由DC电源410供电。多个照明单元421、422和423对应于图5所示的照明单元321、322和323，并且DC电源410对应于图5所示的电源单元310。

每个照明单元可以具有各自的色温。照明单元421、422和423中的每一个可以包括一个LED或串联连接的多个LED。各个照明单元中包括的LED的数目可以相同，也可以不相同。

对应于图5所示的照明开关单元331、332和333的开关器件如MOSFET器件431、432和433分别与照明单元421、422和423并联连接。

图6中的电感器440、MOSFET器件460和电阻器470分别对应于图5所示的能量存储单元340、电流控制开关单元360和感测单元370，它们按顺序串联连接到照明单元421、422和423。

另外，对应于图5所示的单向电流传导单元350的二极管450与照明单元421、422和423以及电感器440并联连接。

上面描述的各个器件的连接方式类似于图1和4，因此不再赘述。

图6中的电流补偿装置480对应于图5所示的电流补偿装置380。电流补偿装置480可以包括查找表481、中央处理单元（CPU）482、TOFF计时器483、参考电压生成器484、比较器485、SR锁存器486和驱动器487中的至少一部分。

下面详细地描述电流补偿装置480的工作原理。如上所述，在照明单元421、422和423的输出电压Vout变化的情况下，如果想要使得照明单元421、422和423的输出电流Iout始终保持一致，则可以根据输出电压Vout相应地改变MOSFET器件460的截止时间Toff（同时其它参数保持不变），也可以根据输出电压Vout相应地改变输出电流的峰值电流Ipk(同时其它参数保持不变）。下面首先针对前一种情况进行描述。

当通过改变MOSFET器件460的截止时间Toff来使得输出电流Iout始终保持一致时，用于映射的通断数据是与截止时间Toff相对应的断开数据。图6中的查找表481对应于图5所示的映射单元381。查找表481例如可以通过寄存器和存储器等来实现。查找表481可以指示MOSFET器件431、432和433的通断状态与截止时间Toff之间的关系，如图7所示。可以理解的是，与MOSFET器件431、432和433的通断状态相对应的截止时间Toff的具体数据是示意性的，并且可以被预先计算以存储在查找表481中。

在图7所示的例子中，第一列指示MOSFET器件431、432和433的通断状态，而第二列则指示相应的MOSFET器件460的截止时间ToffString1、String2和String3分别表示照明单元421、422和423的接入。以第一行数据为例。String1+String2+String3指示照明单元421、422和423全都接入。此时MOSFET器件460的截止时间Toff被设置为131。

当照明单元421、422和423全都被接入时，对应于图5所示的控制单元382的CPU482根据查找表481得到断开数据的值131，亦即MOSFET器件460的截止时间Toff。

CPU482将断开数据传送到TOFF计时器483。TOFF计时器483可以基于断开数据输出可变断开时间指示信号。例如，TOFF计时器483在接收到断开数据的值131之后，可以进行递减计数。当断开数据的值被递减到零时，TOFF计时器483可以输出高电平作为可变断开时间指示信号。

同时，比较器485可以将恒定参考电压与经由电阻器470感测的感测电压Vsense相比较以输出比较信号。注意，这里的恒定参考电压可以用如图1所示的方式来实现，而不使用参考电压生成器484来实现。

具体地，比较器485可以是运算放大器。感测电压Vsense连接到运算放大器485的正输入端，并且恒定参考电压连接到运算放大器485的负输入端。

进一步，比较器485输出的比较信号和TOFF计时器483输出的可变断开时间指示信号分别连接到SR锁存器486的R输入端和S输入端。进而，SR锁存器486的Q输出端将使能信号EN输出到TOFF计时器483，并且其Q输出端连接到驱动器487的输入端，以使驱动器487输出驱动信号以驱动MOSFET器件460的导通/截止。该驱动信号可以是诸如脉宽调制信号之类的开关信号。

在初始时刻，当照明单元421、422和423的通断状态发生变化时，CPU 482根据查找表481得到断开数据，并且将断开数据传送到TOFF计时器483。此时，假定MOSFET器件460处于导通状态。感测电压Vsense随着时间而增加。当Vsense超过恒定参考电压时，比较器485输出具有高电平的比较信号。该比较信号将Q输出端置0，并且将Q输出端置1。这样一来，驱动器487输出具有低电平的驱动信号，造成MOSFET器件460截止。与此同时，Q输出端将使能信号EN输入到TOFF计时器483，使得TOFF计时器483开始计时。

当TOFF计时器483针对断开数据计时结束时，将可变断开时间指示信号输入到SR锁存器486的S输入端。该可变断开时间指示信号将Q输出端置1，并且将Q输出端置0。这样一来，驱动器487输出具有高电平的驱动信号，造成MOSFET器件460再次导通。与此同时，Q输出端禁止TOFF计时器483计时。

如图8所示，当照明单元421、422和423的通断状态发生变化时，相应地改变MOSFET器件460的截止时间Toff，同时其它参数保持不变。这样一来，虽然输出电流的峰值电流Ipk保持不变，但是输出电流的下降时间和幅度发生了变化，因此仍然有可能使得输出电流的平均电流保持一致。

参考图9，下面针对通过改变输出电流的峰值电流Ipk来使得输出电流Iout始终保持一致的情况进行描述。图9所示的照明设备400’的电路结构的类似于图6所示的照明设备400的电路结构，不再重复对相同部分的描述。

当通过改变输出电流的峰值电流Ipk来使得输出电流Iout始终保持一致时，用于映射的通断数据是与峰值电流Ipk相对应的导通数据。当照明单元421、422和423的通断状态发生变化时，CPU482根据查找表481得到导通数据。

CPU482将导通数据传送到转换单元以将导通数据转换成参考电压Vref。在图9中，转换单元包括转换电阻器Rref和转换电容器Cref。转换电阻器Rref的一端连接到CPU482，转换电阻器Rref的另一端连接到转换电容器Cref的一端，并且转换电容器Cref的另一端接地。

同时，比较器485可以将可变的参考电压Vref与经由电阻器470感测的感测电压Vsense相比较以输出比较信号。

具体地，比较器485可以是运算放大器。感测电压Vsense连接到运算放大器485的正输入端，并且参考电压Vref连接到运算放大器485的负输入端。

另外，与图6所示的TOFF计时器483相对应的恒定断开时间生成单元483’可以基于驱动器487生成的驱动信号PWM_MOS输出恒定断开时间指示信号。

具体地，恒定断开时间生成单元483’可以包括连接在电源电压（例如5V）和接地之间的计时电路、放电电路和比较电路。计时电路包括串联连接的计时电阻器R’和计时电容器C’。计时电阻器R’的一端连接到电源电压，并且计时电容器C’的一端接地。放电电路包括放电三极管Q’。放电三极管Q’的集电极连接到计时电阻器R’和计时电容器C’之间的节点，放电三极管Q’的发射极接地，并且放电三极管Q’的基极由驱动信号PWM_MOS控制。比较电路包括运算放大器X’。计时电阻器R’和计时电容器C’之间的节点连接到运算放大器X’的正输入端，并且比较参考电压（例如2.5V）连接到运算放大器X’的负输入端。

进一步，比较器485输出的比较信号和恒定断开时间生成单元483’输出的恒定断开时间指示信号分别连接到SR锁存器486的R输入端和S输入端。进而，SR锁存器486的Q输出端连接到驱动器487的输入端，以使驱动器487输出驱动信号PWM_MOS以驱动MOSFET器件460的导通/截止。

在初始时刻，当照明单元421、422和423的通断状态发生变化时，CPU482根据查找表481得到导通数据，并且将导通数据以脉宽调制信号的方式传送到转换单元中的转换电阻器Rref，从而得到与导通数据相对应的参考电压Vref。该参考电压Vref决定了峰值电流Ipk的大小。此时，假定MOSFET器件460处于导通状态。感测电压Vsense随着时间而增加。当Vsense超过参考电压Vref时，比较器485输出具有高电平的比较信号。该比较信号将Q输出端置0。这样一来，驱动器487输出具有低电平的驱动信号PWM_MOS，造成MOSFET器件460截止。

与此同时，具有低电平的驱动信号PWM_MOS使放电二极管Q’截止，从而计时电容器C’开始充电。当一定的充电时间过去时，运算放大器X’的正输入端的电压将会大于参考电压。此时，运算放大器X’输出具有高电平的比较信号作为恒定断开时间指示信号。

恒定断开时间指示信号被输入到SR锁存器486的S输入端。该恒定断开时间指示信号将Q输出端置1。这样一来，驱动器487输出具有高电平的驱动信号PWM_MOS，造成MOSFET器件460再次导通。与此同时，具有高电平的驱动信号PWM_MOS使放电二极管Q’导通，从而释放计时电容器C’中积累的电荷。因此，运算放大器X’的正输入端的电压将会小于参考电压。此时，运算放大器X’输出具有低电平的比较信号，该比较信号不会对SR锁存器486造成影响。

如上所述，既可以通过改变MOSFET器件460的截止时间Toff来使得输出电流Iout始终保持一致，又可以通过改变输出电流的峰值电流Ipk来使得输出电流Iout始终保持一致。由于通断数据存储在查找表中并且可以容易地获取，所以即使照明设备中的照明单元的负载变化超出如上所述的四种情况，也可以方便地针对每种情况提供输出电流Iout的补偿。

另外，在图6和9中，MOSFET器件431、432和433分别由驱动器491、492和493驱动，而驱动器491、492和493又由CPU482控制。换言之，CPU482可以提供控制信号给MOSFET器件431、432和433，以控制MOSFET器件431、432和433的导通和截止。控制信号可以是脉宽调制信号，并且可以由用户预先确定。CPU482可以通过这些控制信号来控制照明设备的灯光效果。

本领域技术人员可以意识到的是，如果在现有技术的照明设备中存在用于提供控制信号的CPU，则可以利用现有的CPU来提供与电流控制开关单元的通断条件相对应的通断数据，而无需额外的电路。因此，可以减少照明设备的成本。

进一步，在图9中提供了由各个特定器件构成的恒定断开时间生成单元483’。然而，本公开对此并没有特殊限制。例如，恒定断开时间生成单元也可以通过图6所示的TOFF计时器483来实现。在这种情况下，CPU482可以设定恒定断开时间，并且将与设定的恒定断开时间相对应的恒定断开数据传送到TOFF计时器483。作为恒定断开时间生成单元的TOFF计时器483可以基于CPU482设定的恒定断开时间来输出恒定断开时间指示信号。

上面公开的具体实施例仅是示意性的，因为本公开可以用不同但却等效的方式加以修改和实践，这些方式对于获得此处教导的益处的本领域技术人员而言是明显的。进而，除了在所附权利要求中描述的那些以外，并不打算限制在此示出的构造或设计的细节。因此，明显的是，可以改变或修改上面公开的具体实施例，而所有这样的变化都被认为是处在本公开的范围和精神之内。

Claims (20)

1.一种照明设备的电流补偿装置，用于基于所述照明设备中的电压感测单元感测的感测电压和所述照明设备中的电流控制开关单元的断开时间来控制所述电流控制开关单元的接通和断开，其特征在于包括：

映射单元，其将所述照明设备中的至少一个照明开关单元的通断状态映射到与所述电流控制开关单元的通断条件相对应的通断数据；

控制单元，其在所述至少一个照明开关单元中的任何一个的通断状态变化时，根据所述映射单元得到所述通断数据；以及

电流补偿驱动单元，其根据所述感测电压和所述通断数据生成驱动信号，以控制所述电流控制开关单元的接通和断开。

2.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其中，所述通断数据是与所述电流控制开关单元的接通条件相对应的接通数据，并且所述电流补偿驱动单元包括：

转换单元，其将所述接通数据转换成可变参考电压；

比较单元，其将所述可变参考电压与所述感测电压相比较以输出比较信号；

恒定断开时间生成单元，其输出恒定断开时间指示信号；以及

锁存与驱动单元，其基于所述比较信号和所述恒定断开时间指示信号生成所述驱动信号。

3.根据权利要求2所述的电流补偿装置，其中，所述转换单元包括转换电阻器和转换电容器，所述转换电阻器的一端连接到所述控制单元，所述转换电阻器的另一端连接到所述转换电容器的一端，并且所述转换电容器的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的电流补偿装置，其中，所述比较单元包括第一运算放大器，所述感测电压连接到所述第一运算放大器的正输入端，并且所述转换电阻器和所述转换电容器之间的节点连接到所述第一运算放大器的负输入端。

5.根据权利要求2所述的电流补偿装置，其中，所述恒定断开时间生成单元基于所述控制单元设定的恒定断开时间来输出所述恒定断开时间指示信号。

6.根据权利要求2所述的电流补偿装置，其中，所述恒定断开时间生成单元基于所述电流补偿驱动单元生成的所述驱动信号来输出所述恒定断开时间指示信号，并且所述恒定断开时间生成单元包括：

计时电路，其连接在电源电压和接地之间，并且包括串联连接的计时电阻器和计时电容器，其中，所述计时电阻器的一端连接到所述电源电压，并且所述计时电容器的一端接地；

放电电路，其包括放电三极管，所述放电三极管的集电极连接到所述计时电路中的所述计时电阻器和所述计时电容器之间的节点，所述放电三极管的发射极接地，并且所述放电三极管的基极由所述电流补偿驱动单元生成的所述驱动信号控制；以及

比较电路，其包括第二运算放大器，所述计时电路中的所述计时电阻器和所述计时电容器之间的节点连接到所述第二运算放大器的正输入端，并且比较参考电压连接到所述第二运算放大器的负输入端。

7.根据权利要求2所述的电流补偿装置，其中，所述锁存与驱动单元包括：

锁存电路，其包括SR锁存器，所述比较信号连接到所述SR锁存器的R输入端，并且所述恒定断开时间指示信号连接到所述SR锁存器的S输入端；以及

驱动电路，所述锁存电路中的所述SR锁存器的Q输出端连接到所述驱动电路的输入端。

8.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其中，所述通断数据是与所述电流控制开关单元的断开时间相对应的断开数据，并且所述电流补偿驱动单元包括：

计时单元，其基于所述断开数据输出可变断开时间指示信号；

比较单元，其将恒定参考电压与所述感测电压相比较以输出比较信号；以及

锁存与驱动单元，其基于所述比较信号和所述可变断开时间指示信号生成所述驱动信号。

9.根据权利要求8所述的电流补偿装置，其中，所述比较单元包括运算放大器，所述感测电压连接到所述运算放大器的正输入端，并且所述恒定参考电压连接到所述运算放大器的负输入端。

10.根据权利要求8所述的电流补偿装置，其中，所述锁存与驱动单元包括：

锁存电路，其包括SR锁存器，所述比较信号连接到所述SR锁存器的R输入端，所述可变断开时间指示信号连接到所述SR锁存器的S输入端，并且所述SR锁存器的Q输出端将使能信号输出到所述计时单元；以及

驱动电路，所述锁存电路中的所述SR锁存器的Q输出端连接到所述驱动电路的输入端。

11.一种照明设备，包括：

电源单元；

彼此串联连接的多个照明单元，其由所述电源单元供电；

至少一个照明开关单元，每个照明开关单元与所述多个照明单元中的相应一个照明单元并联连接；

能量存储单元，其串联连接到所述多个照明单元；

电流控制开关单元，其串联连接到所述能量存储单元；

单向电流传导单元，其与所述多个照明单元和所述能量存储单元并联连接；以及

电压感测单元，其串联连接到所述电流控制开关单元，以感测与当所述电流控制开关单元接通时流过所述多个照明单元的电流相对应的感测电压，

其特征在于，所述照明设备进一步包括：

根据权利要求1-10中任何一项所述的电流补偿装置，其基于所述感测电压和所述电流控制开关单元的断开时间来控制所述电流控制开关单元的接通和断开。

12.根据权利要求11所述的照明设备，其中，由所述电流补偿驱动单元生成的所述驱动信号为开关信号。

13.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述控制单元提供控制信号给每个照明开关单元，以控制每个照明开关单元的接通和断开。

14.根据权利要求13所述的照明设备，其中，所述控制信号为脉宽调制信号，并且所述控制单元通过所述控制信号来控制所述照明设备的灯光效果。

15.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述多个照明单元中的每一个包括一个发光二极管或串联连接的多个发光二极管。

16.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述照明开关单元包括开关器件。

17.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述能量存储单元包括电感器。

18.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述电流控制开关单元包括MOSFET器件。

19.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述单向电流传导单元包括二极管，所述二极管的阳极连接到所述能量存储单元，并且所述二极管的阴极连接到所述电源单元。

20.根据权利要求11所述的照明设备，其中，所述电压感测单元包括感测电阻器。

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