CN209710376U - Led驱动电路 - Google Patents

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CN209710376U CN201822050497.4U CN201822050497U CN209710376U CN 209710376 U CN209710376 U CN 209710376U CN 201822050497 U CN201822050497 U CN 201822050497U CN 209710376 U CN209710376 U CN 209710376U
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Abstract

本文描述了一种LED驱动电路，包括：功率因数校正电路，接收经整流的干线电压并将输出提供给DC电压总线；串联连接的LED串；电压转换器，接收来自DC电压总线的输入并将输出提供给LED串；以及微控制器。微控制器从电压转换器接收多个数字反馈信号、基于用户期望的亮度水平和多个数字反馈信号来控制电压转换器、以及从功率因数校正电路接收多个反馈信号。基于多个反馈信号，微控制器在用户期望的亮度水平高于阈值亮度的情况下，以过渡模式对功率因数校正电路进行操作，以及在用户期望的亮度水平低于阈值亮度的情况下，以不连续模式对功率因数校正电路进行操作。

Description

LED驱动电路
技术领域
本公开涉及发光二极管(LED)控制和驱动领域，并且具体地涉及由微控制器控制的LED驱动电路，微控制器基于与电路内的逻辑操作相关的反馈参数以及取决于电路本身操作状况的反馈参数进行操作。本文所描述的LED驱动电路允许低至或低于最大亮度的0.5％的亮度的无闪烁操作。
背景技术
发光二极管(LED)阵列通常用于制造灯泡、灯条和其他照明方案。基于LED的照明相对于其他类型的照明(例如，基于荧光灯的照明和基于白炽灯的照明)具有两个主要优点，即，对于给定的光输出具有较低的功耗和较长的操作寿命。
但是，基于LED的照明不是没有缺点的。当提供基于LED的照明的调光控制时，在基于LED照明的光输出中可能存在可感知的以及不可感知的闪烁。可感知的闪烁在视觉上造成麻烦并且可能对用户具有生理效应(例如，引起头痛)，因此是不期望的。不可感知的闪烁尽管不会在视觉上造成麻烦，但是仍然对用户造成相同的生理效应。
虽然用于不产生闪烁的LED照明的调光控制技术是已知的，但使用这样的技术产生的最低亮度可能不如商业上期望的那样低。因此，需要LED驱动和控制电路领域的进一步发展。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种LED驱动电路，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
本文描述的是LED驱动电路，包括：功率因数校正电路，接收经整流的干线电压并将输出提供给DC电压总线；串联连接的LED串；电压转换器，接收来自DC电压总线的输入并将输出提供给LED串；以及微控制器。微控制器从电压转换器接收多个数字反馈信号、基于用户期望的亮度水平和多个数字反馈信号来控制电压转换器、以及从功率因数校正电路接收多个反馈信号。基于多个反馈信号，微控制器在用户期望的亮度水平高于阈值亮度的情况下，以过渡模式对功率因数校正电路进行操作，以及在用户期望的亮度水平低于阈值亮度的情况下，以不连续模式对功率因数校正电路进行操作。
功率因数校正电路可以被配置为生成其多个反馈信号作为输入感测信号、输出感测信号、过零点检测信号和峰值电流检测信号，输入感测信号是由功率因数校正电路汲取的经整流的干线电压的函数，输出感测信号是提供给DC电压总线的输出的函数，过零点检测信号是功率因数校正电路中电感器电流的过零点的函数，峰值电流检测信号是基于电感器电流超过阈值电流的情况而生成的。
功率因数校正电路可以包括：接收经整流的干线电压的输入节点；具有耦合在输入节点和第一节点之间的第一绕组的变压器；耦合在第一节点和DC电压总线之间的二极管；耦合在DC电压总线和接地之间的第一分压器；以及第一分压器的提供输出感测信号的中心抽头。变压器可以具有耦合在第二节点和接地之间的第二绕组，第二绕组电磁耦合到第一绕组。滤波器可以被耦合在第二节点和第三节点之间。比较器可以具有耦合到第三节点的第一输入、耦合到参考电压的第二输入以及提供过零点检测信号的输出。第二分压器可以被耦合在输入节点和接地之间，其中第二分压器的中心抽头提供输入感测信号。峰值电流检测信号生成电路可以被耦合以接收来自第一节点的输入。
峰值电流检测信号生成电路可以包括：栅极驱动器，接收来自微控制器的功率因数校正栅极驱动信号作为输入，并提供控制信号输出；晶体管，耦合在第一节点和第四节点之间，其中晶体管被控制信号输出偏置；以及比较器，具有耦合到第四节点的第一输入、被耦合以接收第二参考电压的第二输入以及生成峰值电流检测信号的输出。
电压转换器可以包括耦合在DC电压总线和第一节点之间的功率晶体管，以及耦合在第一节点和接地之间的分压器。降压过零点检测信号可以在分压器的中心抽头处生成。电感器可以耦合在第一节点和第二节点之间，电容器可以耦合在第二节点和第三节点之间，并且滤波器可以耦合到第三节点。LED串可以耦合在第二节点和第三节点之间，可以在第三节点处生成降压电流峰值比较信号，可以在滤波器的输出处生成降压电流感测信号，并且多个数字反馈信号可以包括降压过零点检测信号、降压电流峰值比较信号和降压电流感测信号。
第一二极管可以耦合在第一节点和接地之间，第二二极管可以耦合在分压器的中心抽头和参考电压之间，并且第三二极管可以耦合在分压器的中心抽头和接地之间。
栅极驱动器可以从微控制器接收降压驱动使能信号和降压栅极驱动信号作为输入，并且可以基于此来对功率晶体管进行偏置。
微控制器可以包括系统控制块，系统控制块接收用户期望的亮度水平、从电压转换器接收多个数字反馈信号、并且从功率因数校正电路接收多个反馈信号。电压转换器脉宽调制电路可以由系统控制块控制、基于来自电压转换器的多个数字反馈信号中的至少一些进行操作、并且生成用于电压转换器的栅极驱动信号。功率因数转换器脉宽调制电路可以由系统控制块控制、基于来自功率因数校正电路的多个反馈信号中的一些进行操作、并且生成用于功率因数校正电路的栅极驱动信号。
电压转换器可以被配置为生成多个数字反馈信号至少作为过零点检测信号，并且电压转换器脉宽调制电路可以通过执行以下步骤来生成用于电压转换器的栅极驱动信号：(a)响应于过零点检测信号的断言，使得定时器开始计数，(b)当定时器达到给定值时，断言栅极驱动信号，(c)当电压转换器中的电感器电流达到设定阈值时，解除断言栅极驱动信号，(d)当定时器达到自动复位值时，停止定时器的计数，(e)在不使得定时器再次开始计数的情况下，将定时器复位为零，以及(f)当过零点检测信号被再次断言时，返回到(a)。
功率因数校正电路可以被配置为生成其多个反馈信号，至少作为过零点检测信号,过零点检测信号是功率因数校正电路中的电感器电流的过零点的函数，并且功率因数转换器脉宽调制电路可以被配置为通过执行以下步骤生成用于功率因数校正电路的栅极驱动信号：(a)响应于过零点检测信号的断言，使得定时器开始计数，(b)当定时器达到给定值时，断言栅极驱动信号，(c)当定时器计数达到自动复位值时或当电感器电流越过设定阈值时(无论哪一个先发生)，解除断言栅极驱动信号，以及(d)在不使得定时器再次开始计数的情况下，将定时器复位到零，(e)当过零点检测信号被再次断言时，返回到(a)。
电压转换器可以包括：耦合在第一节点和DC电压总线之间的二极管；耦合在第一节点和第二节点之间的功率晶体管；耦合在第二节点和接地之间的感测电阻器；耦合在第一节点和接地之间的分压器；耦合在第一节点和第三节点之间的电感器；以及耦合在第二节点和第四节点之间的滤波器。在滤波器的中心抽头处生成反向降压过零点检测信号，在第二节点处生成反向降压电流峰值比较信号，并且在滤波器的输出处生成反向降压电流感测信号。LED串可以耦合在第三节点和DC电压总线之间。多个数字反馈信号可以包括反向降压过零点检测信号、反向降压电流峰值比较信号和反向降压电流感测信号。第一二极管可以耦合在分压器的中心抽头和电压参考之间，并且第二二极管可以耦合在分压器的中心抽头和接地之间。
栅极驱动器可以接收来自微控制器的反向降压驱动使能信号和反向降压栅极驱动信号作为输入，并且基于此来将功率晶体管偏置。
本文所描述的LED驱动电路允许低至或低于最大亮度的0.5％的亮度的无闪烁操作。
附图说明
图1是根据本公开的LED控制和驱动电路的框图。
图2是图1的微控制器的子部件的框图。
图3是图1的降压转换器的示意图。
图4A至图4C是LED电流相对于时间的图表，该图表示出了全亮度的LED电流、使用模拟调光的半亮度的LED电流以及使用数字调光的半亮度的LED电流。
图5A至图5B是示出图1的降压转换器在操作中的时序图。
图6是图2的数字调光器定时器块的示意性框图。
图7是降压电感器电流和降压源电压相对于时间的图表，该图表提供了图1的降压转换器在与图6的数字调光器PWM对接的操作中操作的细节。
图8是图1的反向降压转换器的示意图。
图9A至图9B是示出图1的反向降压转换器在操作中的时序图。
图10是图1的PFC电路的示意图。
图11是图2的PFC PWM电路中的定时器电路的框图。
图12是示出图1的PFC电路在操作中的时序图。
图13是占空比相对于亮度水平的图表，该图表示出了图1的LED控制和驱动电路从过渡模式到非连续模式的转换。
图14是图1的PFC电路在操作中输入电压相对于输入电流的图表。
图15是图1的系统控制块101的操作的流程图。
具体实施方式
以下将描述本公开的一个或多个实施例。这些所描述的实施例仅是当前公开的技术的示例。附加地，为了提供简洁的描述，可能不在本说明书中描述实际实现的所有特征。
当介绍本公开的各种实施例的要素时，冠词“一”、“一个”和“该/所述”旨在表示存在一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的并且意味着除了列出的要素之外还可以存在其他要素。附加地，应理解，对本公开的“一个实施例”或“实施例”的引用不旨在被解释为排除也并入所记载的特征的附加实施例的存在。在附图中相同的附图标记始终指代相同的要素。
首先参考图1，现在描述LED控制和驱动电路100。电路100包括接收来自AC电压干线102的输入的低通滤波器104。桥式整流器106接收来自低通滤波器104的输入，并向功率因数校正(PFC)电路108提供输出。功率因数校正电路108将输出提供给DC电压总线18。
降压电压转换器110和反向降压电压转换器120均被耦合到DC电压总线18。电容器C1耦合在DC电压总线18和接地之间。串联连接的第一LED串122由降压电压转换器110供电，并且串联连接的第二LED串124由反向降压电压转换器120供电。辅助电压源118被耦合以接收来自DC电压总线18的输入，并基于此生成输出电压VDD和VCC。
在VDD和接地之间对微控制器114供电，微控制器114从用户控制台112(例如，开关、拨号盘等)接收数字和模拟调光输入10、11，并从温度传感器116接收温度输入。微控制器114还从功率因数转换电路108接收反馈信号13、从降压电压转换器110接收反馈信号15，并且从反向降压转换器120接收反馈信号17。
在操作中，微控制器114进行操作以生成用于降压转换器110的栅极驱动信号14，以响应于数字和模拟调光输入10、11，使用模拟或数字调光，使得串联连接的第一LED串122以期望的调光水平进行照明。图4A中示出的是以全亮度穿过LED 122的样本电流。图4B中示出的是使用模拟调光以50％亮度穿过LED 122的样本电流。图4C中示出的是使用数字调光以50％亮度穿过LED 122的样本电流。从图4B和图4C，可以注意到，模拟调光功能通过改变电流的幅度来实现，而数字调光功能通过改变电流的占空比来实现。
基于从降压电压转换器110接收的反馈信号15来生成栅极驱动信号14。微控制器114还进行操作以生成用于反向降压转换器120的栅极驱动信号16，以使得串联连接的第二LED串124以期望的调光水平进行照明。基于从反向降压电压转换器120接收的反馈信号17来生成栅极驱动信号16。
微控制器114进一步操作以基于从功率因数校正电路108接收的反馈信号13生成用于功率因数校正电路108的栅极驱动信号12。该操作使得功率因数校正电路108在期望的调光水平高于阈值亮度的情况下以过渡模式进行操作，而在期望的调光水平低于阈值亮度的情况下以不连续模式进行操作。该切换发生在10％到25％的亮度水平周围。示出切换点亮度水平相对于LED 122、124的占空比的图表在图13中示出。
当亮度降低时，功率因数校正电路108的负载减小。在低亮度水平，执行从过渡模式到不连续模式的切换，以提供适当的降低的功率电平。确切的切换点可以取决于来自AC干线102的电压。可能需要切换，因为占空比达到其在过渡模式下操作的最小水平，因此DC总线108的PFC输出电压保持在恒定电平(450V±5％)，并且功率因数校正电路108以不连续模式操作。该切换有助于防止闪烁，因为闪烁在不连续模式下减少。
进一步参考图2，现在将给出微控制器114的细节。微控制器114包括接收数字调光输入10的系统控制块101(例如，处理器)以及接收模拟调光输入11和来自温度传感器116的输入的模数转换器105。模数转换器105将模拟调光输入11数字化，并将其经数字化的版本提供给系统控制块101。系统控制块还包括数字调光器定时器113。数字调光器定时器113生成用于降压电压转换器110的使能信号19以及用于反向降压电压转换器120的使能信号20。
微控制器114还包括脉宽调制(PWM)电路(特别是降压PWM电路107、反向降压PWM电路109和功率因数校正PWM电路111)。降压PWM电路107生成用于降压转换器110的栅极驱动信号14。反向降压PWM电路109生成用于反向降压转换器120的栅极驱动信号16。功率因数校正PWM电路111生成用于功率因数校正电路108的栅极驱动信号12。附加地参考图3，现在描述降压电压转换器110。降压电压转换器110包括由VCC供电并接收降压驱动使能信号19和降压栅极驱动信号14的栅极驱动器99。栅极驱动器99将N沟道MOSFET T1的栅极偏置，N沟道MOSFET T1的漏极耦合到DC总线18、源极连接到节点N1。电感器L1耦合在节点N1和节点N3之间。电容器C2耦合在节点N3和节点N4之间。二极管D1耦合在节点N1和接地之间。电阻器R1耦合在节点N1和节点N2之间。电阻器R2耦合在节点N2和接地之间。二极管D2耦合在节点N2和VDD之间。二极管D3耦合在节点N2和接地之间。电阻器R4耦合在节点N4和接地之间。电阻器R2耦合在节点N4和节点N5之间。电容器C3耦合在节点N5和接地之间。
在操作中，如果降压驱动使能信号19被断言，则晶体管T1的切换由降压栅极驱动信号14控制。在降压栅极驱动信号14被断言的情况下，栅极驱动器99将晶体管T1的栅极偏置，以导通晶体管T1。这对电感器L1进行充电，并使得通过电阻器R4汲取感测电流Isense。感测电流Isense表示流过LED 122的电流。在节点N5处生成降压电流感测信号23，并且降压电流感测信号23表示感测电流Isense的经滤波的版本。在节点N4处生成降压电流峰值信号22，并且降压电流峰值信号22表示感测电流Isense的未经滤波的版本。基于降压电流峰值信号22，当降压电流峰值信号22达到阈值电平时，系统控制块101使得降压PWM 107解除断言降压栅极驱动信号14。结果，电感器L1放电到接地。随着电感器L1放电，最终电容器C2充电，导致降压过零点检测信号21变高。在适当的时间，系统控制块101使得降压PWM 107断言降压栅极驱动信号14，从而再次开始该过程。
现在描述降压PWM 107的操作。降压PWM 107根据降压过零点检测信号21、降压电流峰值比较信号22和降压电流感测信号23生成降压栅极驱动信号14。更详细地，当过零点检测信号被断言时，降压PWM定时器开始计数。当计数达到1时，由定时器输出的降压栅极驱动信号14上升到高电平，从而导通MOSFET T1。如图5A所示，穿过LED 122的降压电流在检测到的过零点之后立即开始斜升。在图5B中更详细地示出了该斜升。
当降压电流峰值比较信号22达到设定的参考阈值时，通过降压PWM 107将降压栅极驱动信号14复位为低电平。当降压PWM定时器达到自动复位值时，降压PWM定时器期满并停止计数，并且降压栅极驱动信号14保持低电平。当过零点检测信号被再次断言时，降压PWM定时器复位并再次开始计数。
在由过零点检测信号21指示的每个过零点处生成触发。该操作可以在图5A中看到，其中从每个触发开始，降压消隐时间开始。这用于掩蔽在该时间段内由过零点检测信号21所指示的过零点，过零点将以其他方式干扰穿过LED 122的降压电流的平滑斜升。这可以在图5A中看到，其中忽略两个最右触发。如图所示，降压消隐时间在其时间段期满时被去除，由此揭示过零点检测信号21。
现在参考图6，现在描述数字调光器定时器113。数字调光器定时器113包括接收调光最大周期计数信号40的自动复位寄存器150。由调光时钟计时的增序计数器152生成计数CNT。捕获和比较寄存器154将CNT与数字调光输入或电平10进行比较。当计数CNT等于数字调光电平10时，第一中断Y1由栅极驱动使能电路156生成。响应于生成第一中断，栅极驱动使能电路156中的栅极驱动使能输入输出电路158解除断言降压栅极驱动使能信号19和反向降压栅极驱动使能信号20，从而防止降压电压转换器110的高侧栅极驱动器99根据所接收的降压栅极驱动信号14来切换MOSFET T1(图3)，并且防止反向降压电压转换器120的栅极驱动器160根据所接收的反向降压栅极驱动信号16来切换MOSFET T2(图8)。
一旦CNT的值达到存储在自动复位寄存器150中的调光最大周期计数信号40，则将增序计数器152复位。在增序计数器152被复位时，由栅极驱动使能电路156生成第二中断。响应于生成第二中断，栅极驱动使能输入输出电路158断言降压栅极驱动使能信号19和反向降压栅极驱动使能信号20，由此允许降压电压转换器110的高侧栅极驱动器99根据所接收的降压栅极驱动信号14来切换MOSFET T1(图3)，并且允许反向降压电压转换器120的栅极驱动器160根据所接收的反向降压栅极驱动信号16来切换MOSFET T2(图8)。
因此，当要使用数字调光时，数字调光器定时器113用于产生针对输出到LED 122和124的电流的适当占空比，从而实现期望的亮度水平。图7中示出了当由数字调光器定时器113控制时，MOSFET T1源极处的电压以及穿过降压电压转换器110(图3)的L1的电流。
图8中示出了反向降压转换器120的细节。反向降压转换器包括栅极驱动器160，栅极驱动器160由VCC供电并接收降压栅极驱动信号16和反向降压驱动使能信号20。当被反向降压驱动使能信号20使能时，栅极驱动器160响应于反向降压栅极驱动信号16来切换N沟道MOSFET T2。
MOSFET T2的漏极被耦合到节点N5、源极被耦合到节点N7。二极管D4耦合在节点N5和DC总线18之间。电感器L2耦合在节点N5和节点N6之间。电容器C4耦合在DC总线18和节点N6之间，LED 124也是如此。
电阻器R7耦合在节点N7和接地之间，并且电阻器R8耦合在节点N7和节点N9之间。电容器C5耦合在节点N9和接地之间。电阻器R5耦合在节点N5和节点N8之间。电阻器R6耦合在节点N8和接地之间。二极管D5耦合在节点N8和VDD之间，而二极管D6耦合在节点N8和接地之间。
在操作中，如果反向降压驱动使能信号20被断言，则MOSFET T2的切换由反向降压栅极驱动信号16控制。在反向降压栅极驱动信号16被断言的情况下，栅极驱动器160将晶体管T2的栅极偏置，以导通MOSFET T2。这对电感器L2进行充电，并使得通过电阻器R7汲取感测电流Isense1。感测电流Isense1表示流过LED 124的电流。在节点N9处生成反向降压电流感测信号40，并且反向降压电流感测信号40表示感测电流Isense1的经滤波的版本。反向降压电流峰值信号41在节点N7处被生成，并且表示感测电流Isense1的未经滤波的版本。基于反向降压电流峰值信号41，当反向降压电流峰值信号41达到阈值电平时，系统控制块101使得反向降压PWM 109解除断言反向降压栅极驱动信号16。结果，电感器L2开始放电至接地。随着电感器L2放电至接地，当通过电感器L2的电流达到零时引起反向降压过零点检测信号40的断言，电容器C4充电。在过零点检测之后，系统控制块101使得反向降压PWM 109断言反向降压栅极驱动信号16，从而再次开始该过程。
现在描述反向降压PWM 109的操作。反向降压PWM 109根据反向降压过零点检测信号42、反向降压电流峰值比较信号41和反向降压电流感测信号40生成反向降压栅极驱动信号16。当反向降压过零点检测信号42被断言时，反向降压PWM定时器开始计数。随着计数达到1，由定时器输出的反向降压栅极驱动信号16上升到高电平，从而导通MOSFET T2。如图9A所示，穿过LED 124的降压电流在所检测的过零点之后立即开始斜升。在图9B中更详细地示出了该斜升。
当反向降压电流峰值比较信号41达到设定的参考阈值时，反向降压栅极驱动信号16被反向降压PWM 109复位为低电平。当反向降压PWM定时器达到自动复位值时，反向降压PWM定时器期满并停止计数，并且反向降压栅极驱动信号16保持低电平。当反向降压过零点检测信号42被再次断言时，反向降压PWM定时器被复位并再次开始计数。
现在参考图10来描述功率因数校正电路108。功率因数校正电路108包括二极管D7，二极管D7被耦合以在节点N10处接收来自桥式整流器106的输出。电容器C6耦合在节点N10和接地之间。电感器L4与节点N10和N11之间的二极管D7并联耦合。电感器L3磁耦合到电感器L4，并耦合在电阻器R13和接地之间。电阻器R13耦合到比较器172的非反相输入，并且0.25V的功率因数校正过零点检测参考电压被耦合到比较器172的反相输入。
电容器C7耦合在比较器172的反相输入和接地之间。电阻器R9和R10串联耦合在节点N10和接地之间。二极管D8耦合在节点N11和DC总线18之间。电容器C8耦合在DC总线18和接地之间。电阻器R11和R12串联耦合在DC总线18和接地之间。
N沟道MOSFET T3的漏极被耦合到节点N11，并且源极被耦合到节点N12。栅极驱动器170由VCC供电并且用于根据从MCU 114接收的功率因数校正栅极驱动信号12来将MOSFETT3的栅极偏置。
电阻器R14耦合在节点N12和接地之间。比较器174的非反相输入耦合到节点N12，并且在其反相输入处接收1V的功率因数校正电流峰值参考电压。
在操作中，功率因数校正电路108用于校正由LED控制和驱动电路100汲取的功率的功率因数，使得DC总线18具有高功率因数。在电阻器R9和R10之间的中心抽头处产生功率因数电压输入感测信号60，并且在电阻器R11和R12之间的中心抽头处产生功率因数电压输出感测信号61。在比较器172的输出处生成功率因数校正过零点检测信号62，并且在比较器174的输出处生成功率因数电流峰值检测信号63。
附加地参考图11，现在描述功率因数校正PWM电路111。功率因数校正PWM电路111包括接收功率因数校正最大周期计数信号65的自动复位寄存器180。增序计数器182经由48MHz的降压时钟信号进行计时。
在图12中示出由功率因数校正PWM电路111在过渡模式下对功率因数校正电路108的操作。可以看出，当通过功率因数校正过零点检测信号62的断言(导致功率因数校正栅极驱动信号12的断言)而触发增序计数器182时，电感器L4电流开始斜升。在斜升发生足够使得增序计数器182达到存储在自动复位寄存器180中的功率因数校正最大周期计数的持续时间的情况下，如图12中电感器L4电流的第一斜降所示，增序计数器182被复位。然而，如果功率因数电流峰值检测信号62由于R13两端的电压等于功率因数校正电流峰值参考电压(指示电感器L4电流已达到最大阈值)而被断言，则清零增序计数器182，从而导致电感器L4电流的斜降(如图12中电感器L4的第二斜降所示)。
由功率因数校正电路108汲取到DC总线18上的电压和电流在图14的波形中示出。
现在参考图15的流程图250描述系统控制块101的操作。在开始(框252)之后，系统控制块101将所有输入的经数字化的版本读取到ADC 105，所有输入包括温度传感器输入116、模拟调光水平11、降压电流感测信号23、反向降压电流感测信号40、功率因数校正输入电压感测信号60和功率因数校正输出电压感测信号61(框254)。如果功率因数校正输出电压感测信号61不在期望电压的阈值内(这里作为示例，期望电压是450V，并且阈值是±2.5％)，并且功率因数校正输出电压感测信号61处于阈值的低侧，则系统控制块101增加PFC栅极驱动信号12的脉冲宽度(框257)。如果功率因数校正输出电压感测信号61不在期望电压的阈值内并且功率因数校正输出电压感测信号61位于阈值的高侧，则由系统控制块101降低PFC栅极驱动信号12的脉冲宽度(框258)。
然后检查功率因数校正输入电压60是否不在给定的电压范围(例如，75V至275V)内(框260)，然后停止系统(框262)。如果功率因数校正输入电压60在给定的电压范围内，则检查是否由温度传感器116读取系统温度(框262)。如果由温度传感器116读取的系统温度不在给定的温度范围内(框264)，则停止系统(框266)。如果由温度传感器116读取的系统温度在给定的温度范围内(框264)，则读取期望的调光水平(框268)，并且相应地调整数字调光器定时器113。附加地，功率因数校正PWM电路111也被调整来考虑LED 122、124的负载(框270)。现在完成了系统控制块101的控制的完整迭代，并且操作返回到框254。
虽然以上已关于包括降压电压转换器110和反向降压电压转换器120(即，两个单独的电压转换器)的LED控制和驱动电路100进行了描述，但是应理解，在一些情况下，可以存在仅一个电压转换器或任何数量的电压转换器，并且这些电压转换器可以是由具体应用确定的任何有用的类型。
虽然已关于有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将会理解，可以设想不脱离本文所公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：
功率因数校正电路，接收经整流的干线电压并将输出提供给DC电压总线；
串联连接的发光二极管LED串；
电压转换器，接收来自所述DC电压总线的输入并将输出提供给所述LED串；以及
微控制器，被配置为：
从所述电压转换器接收多个数字反馈信号；
基于用户期望的亮度水平和所述多个数字反馈信号来控制所述电压转换器；以及
从所述功率因数校正电路接收多个反馈信号，并且基于所述多个反馈信号，
在所述用户期望的亮度水平高于阈值亮度的情况下，以过渡模式操作所述功率因数校正电路，以及
在所述用户期望的亮度水平低于所述阈值亮度的情况下，以不连续模式操作所述功率因数校正电路。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率因数校正电路被配置为生成其多个反馈信号作为输入感测信号、输出感测信号、过零点检测信号和峰值电流检测信号，所述输入感测信号是由所述功率因数校正电路汲取的所述经整流的干线电压的函数，所述输出感测信号是提供给所述DC电压总线的所述输出的函数，所述过零点检测信号是所述功率因数校正电路中电感器电流的过零点的函数，并且所述峰值电流检测信号是基于所述电感器电流超过阈值电流的情况而生成的。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率因数校正电路包括：
输入节点，接收所述经整流的干线电压；
变压器，具有被耦合在所述输入节点和第一节点之间的第一绕组；
二极管，被耦合在所述第一节点和所述DC电压总线之间；
第一分压器，被耦合在所述DC电压总线和接地之间，所述第一分压器的中心抽头提供所述输出感测信号；
其中所述变压器具有被耦合在第二节点和接地之间的第二绕组，所述第二绕组被电磁耦合到所述第一绕组；
滤波器，被耦合在所述第二节点和第三节点之间；
比较器，具有被耦合到所述第三节点的第一输入、被耦合到参考电压的第二输入以及提供所述过零点检测信号的输出；
第二分压器，被耦合在所述输入节点和接地之间，其中所述第二分压器的中心抽头提供所述输入感测信号；以及
峰值电流检测信号生成电路，被耦合以接收来自所述第一节点的输入。
4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述峰值电流检测信号生成电路包括：
栅极驱动器，接收来自所述微控制器的功率因数校正栅极驱动信号作为输入，并且提供控制信号输出；
晶体管，被耦合在所述第一节点和第四节点之间，所述晶体管被所述控制信号输出偏置；以及
比较器，具有被耦合到所述第四节点的第一输入、被耦合以接收第二参考电压的第二输入以及生成所述峰值电流检测信号的输出。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压转换器包括：
被耦合在所述DC电压总线和第一节点之间的功率晶体管；
被耦合在所述第一节点和接地之间的分压器；
其中在所述分压器的中心抽头处生成降压过零点检测信号；
被耦合在所述第一节点和第二节点之间的电感器；
被耦合在所述第二节点和第三节点之间的电容器；以及
被耦合到所述第三节点的滤波器；
其中所述LED串被耦合在所述第二节点与所述第三节点之间；
其中在所述第三节点处生成降压电流峰值比较信号；
其中在所述滤波器的输出处生成降压电流感测信号；
其中多个数字反馈信号包括所述降压过零点检测信号、所述降压电流峰值比较信号和所述降压电流感测信号。
6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括被耦合在所述第一节点和接地之间的第一二极管、被耦合在所述分压器的所述中心抽头和电压参考之间的第二二极管、以及被耦合在所述分压器的所述中心抽头和接地之间的第三二极管。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括栅极驱动器，所述栅极驱动器接收来自所述微控制器的降压驱动使能信号和降压栅极驱动信号作为输入，并且基于所述降压驱动使能信号和所述降压栅极驱动信号将所述功率晶体管偏置。
8.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述微控制器包括：
系统控制块，接收所述用户期望的亮度水平、从所述电压转换器接收所述多个数字反馈信号、并且从所述功率因数校正电路接收所述多个反馈信号；
由所述系统控制块控制的电压转换器脉宽调制电路，所述电压转换器脉宽调制电路基于来自所述电压转换器的所述多个数字反馈信号中的至少一些进行操作，并且生成用于所述电压转换器的栅极驱动信号；以及
由所述系统控制块控制的功率因数转换器脉宽调制电路，所述功率因数转换器脉宽调制电路基于来自所述功率因数校正电路的多个反馈信号中的一些信号进行操作，并且生成用于所述功率因数校正电路的栅极驱动信号。
9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压转换器被配置为生成所述多个数字反馈信号至少作为过零点检测信号；并且其中所述电压转换器脉宽调制电路通过以下操作来生成用于所述电压转换器的所述栅极驱动信号：
(a)响应于所述过零点检测信号的断言，使得定时器开始计数；
(b)当所述定时器达到给定值时，断言所述栅极驱动信号；
(c)当所述电压转换器中的电感器电流达到阈值时，解除断言所述栅极驱动信号；
(d)当所述定时器达到自动复位值时，停止所述定时器的计数，并且在不使所述定时器再次开始计数的情况下将所述定时器复位为零；
(e)当所述过零点检测信号被再次断言时，返回到(a)。
10.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率因数校正电路被配置为生成其多个反馈信号至少作为过零点检测信号，所述过零点检测信号是所述功率因数校正电路中电感器电流的过零点的函数；并且其中所述功率因数转换器脉宽调制电路被配置为通过以下操作来生成用于所述功率因数校正电路的所述栅极驱动信号：
(a)响应于所述过零点检测信号的断言，使得定时器开始计数；
(b)当所述定时器达到给定值时，断言所述栅极驱动信号；
(c)当所述定时器达到第二给定值时，解除断言所述栅极驱动信号，或者当所述定时器达到自动复位值时，停止所述定时器的计数，不论哪种情况先发生；
(d)在不使所述定时器再次开始计数的情况下，将所述定时器复位为零；
(e)当所述过零点检测信号被再次断言时，返回到(a)。
11.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压转换器包括：
被耦合在第一节点和DC电压总线之间的二极管；
被耦合在所述第一节点和第二节点之间的功率晶体管；
被耦合在所述第二节点和接地之间的感测电阻器；
被耦合在所述第一节点和接地之间的分压器；
被耦合在所述第一节点和第三节点之间的电感器；
被耦合在所述第二节点和第四节点之间的滤波器；
其中在所述滤波器的中心抽头处生成反向降压过零点检测信号；
其中在所述第二节点处生成反向降压电流峰值比较信号；
其中在所述滤波器的输出处生成反向降压电流感测信号；
其中所述LED串被耦合在所述第三节点与所述DC电压总线之间；
其中所述多个数字反馈信号包括所述反向降压过零点检测信号、所述反向降压电流峰值比较信号和所述反向降压电流感测信号。
12.根据权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括被耦合在所述分压器的所述中心抽头和电压参考之间的第一二极管以及被耦合在所述分压器的所述中心抽头和接地之间的第二二极管。
13.根据权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括栅极驱动器，所述栅极驱动器接收来自所述微控制器的反向降压驱动使能信号和反向降压栅极驱动信号作为输入，并且基于所述反向降压驱动使能信号和所述反向降压栅极驱动信号将所述功率晶体管偏置。
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