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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines
lichtemittierenden Halbleiterbauelements und eine elektronische
Vorrichtung, die einen Treiber zur Ansteuerung eines lichtemittierenden
Halbleiterbauelements umfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren und eine elektronische Vorrichtung, die
einen adaptiven Algorithmus für
die Leistungssteuerung einer Blitzlicht-(LED-)Leuchtdiode umsetzen.
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Tragbare
elektronische Vorrichtungen wie Mobiltelefone, persönliche digitale
Assistenten (PDAs) und Digitalkameras integrieren immer mehr Funktionalitäten, um
eine große
Vielfalt an Leistungsmerkmalen bereitzustellen. Es gibt hochintegrierte Kameras
mit integrierten Blitzlichtern, aber ebenso Mobiltelefone, die die
Gesamtfunktionalität
einer hochauflösenden
Digitalkamera umfassen und ebenfalls integrierte Blitzlichter bereitstellen.
Die für
das Blitzlicht verwendete Lichtquelle muss in der Lage sein, innerhalb
eines Meters eine angemessene Beleuchtung innerhalb eines Sollbereichs
von mehr als 150 Lux bereitzustellen. Mittlerweile ist die Halbleitertechnologie
so weit entwickelt, dass Leuchtdioden als Lichtquellen für den Betrieb
eines Kamerablitzlichts verwendet werden können. Die für diesen Zweck verwendeten
LEDs müssen
jedoch mit einem Maximalspitzenstrom angesteuert werden. Die batteriebetriebenen,
in der Hand gehaltenen Mobilvorrichtungen müssen diese hohen Ausgangsströme für hunderte
von Millisekunden bereitstellen. Je nach Ladungszustand der Batterie,
der Ausgangsimpedanz der Batterie und anderen batteriespezifischen
Parametern kann die Aufladung mit hohem Spitzenstrom zu einem Batteriespannungsabfall
führen,
der Systemausfälle
verursachen kann.
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Dies
ist in 1A und 1B dargestellt, die
einen Graphen der Batteriespannung als Zeitfunktion für vier verschiedene
Betriebsbedingungen einer tragbaren Vorrichtung zeigen, die ein
Blitzlicht in einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement erzeugt:
eine neue Batterie bei einer Temperatur von 25°C; eine neue Batterie bei einer
Temperatur von –10°C; eine Batterie
nach 1000 Ladungs-/Entladungszyklen bei –10°C; und eine Batterie nach 1000 Ladungs- /Entladungszyklen
bei 25°C. 1A ist eine
erweiterte Ansicht des Graphen in 1B von
0 bis 1,8 ms. Der Spannungsabfall kann in zwei Phasen unterteilt
werden, eine erste Phase (innerhalb von ungefähr 100 μs nach Beginn der Hochstromphase
abhängig
von dem Alter und der Temperatur der Batterie) und eine zweite Phase
(ab Ende der ersten Phase bis Ende der Hochstromphase), in welcher
der Spannungsabfall ein exponentielles Verhalten aufweist. Da das
lichtemittierende Halbleiterbauelement bei t = 0 ms ein Blitzlicht
erzeugt, fällt
die Batteriespannung plötzlich
ab. In den neueren Batterien, die bei wärmeren Temperaturen arbeiten,
fällt die
Spannung nicht weiter als bis zum anfänglichen Spannungsabfall ab;
der Spannungspegel der älteren
Batterien, die unter kälteren
Bedingungen arbeiten, fällt
jedoch während
der Dauer des Blitzlichts, das ungefähr zwischen 120 ms und 500
ms andauern kann, weiter ab. Die nach 1000 Zyklen bei –10°C arbeitende
Batterie hat den größten Spannungsabfall von
ungefähr
0,6 V, während
die neue, bei 25°C
arbeitende Batterie den geringsten Spannungsabfall von ungefähr 0,2 V
aufweist. Wenn das lichtemittierende Halbleiterbauelement mit dem
Erzeugen des Blitzlichts aufhört,
steigt der Spannungspegel der Batterie wieder auf seinen ursprünglichen
Pegel von vor dem Beginn des Blitzlichts an. Bei den neueren Batterien,
die bei höheren
Temperaturen arbeiten, ist ersichtlich, dass dies nahezu unverzögert geschieht, während es
bei den älteren
Batterien, die mit niedrigeren Temperaturen arbeiten (insbesondere
bei der Batterie, die nach 1000 Anwendungszyklen bei –10°C arbeitet)
ungefähr
400 ms dauern kann, bis die Batteriespannung wieder auf ihren ursprünglichen Pegel
zurückgekehrt
ist.
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Aus
WO 2006/081613 A1 ,
DE 103 33 418 A1 und
US 2003/0076051 A1 sind
Schaltungen bekannt, mit denen grundsätzlich dafür gesorgt werden soll, dass
eine primäre
Akkuspannung zur Versorgung von LEDs nicht zu stark einbricht. Dabei
wird jedoch nur ein fallender Betriebsstrom berücksichtig oder der Betrieb
ganz eingestellt. Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe,
den Betrieb unter den zuvor beschriebenen Umständen zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Ansteuerung eines
lichtemittierenden Halbleiterbauelements bereit. Eine Primärversorgungsspannung
aus einer Primärstromversorgung
wird in eine Sekundärausgangsspannung
umgewandelt, um dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement die
Ausgangsspannung bereitzustellen. Der anfängliche Primärversorgungsspannungspegel
wird zu Beginn (d. h. in einem Bereich kurz vor oder kurz nach Beginn) einer
Hochstromphase des lichtemittierenden Halbleiterbauelements gemessen.
Die Hochstromphase ist das Zeitintervall, während dessen von dem lichtemittierenden
Halbleiterbauelement an dem Sekundärausgang ein wesentlich höherer Strom
angefordert wird als während
des normalen Betriebs. Nachdem der Primärversorgungsspannungspegel
gemessen wurde, wird für
den Primärversorgungsspannungspegel
ein Mindestschwellspannungspegel basierend auf dem gemessenen Primärversorgungsspannungspegel
bestimmt. Vorteilhafterweise wird der Mindestschwellspannungspegel
innerhalb von weniger als ein paar Zehntel Mikrosekunden gesetzt, nachdem
das Bauelement angesteuert wird, um ein Blitzlicht bereitzustellen.
Dann beginnt die Hochstromphase, und dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement
wird ein erhöhter
Ausgangsstrom bereitgestellt. Dabei wird der gemessene Primärversorgungsspannungspegel
fortwährend
mit dem Mindestschwellspannungspegel verglichen, und der Ausgangsstrom
durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement wird als Reaktion
auf den Vergleich so gesteuert, dass der gemessene Primärversorgungsspannungspegel
nicht unter den Mindestschwellspannungspegel fällt. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung
wird der aktuelle Zustand der Primärstromversorgung ausgewertet,
und es wird eine Schwellspannung für die Primärversorgungsspannung basierend
auf deren aktuellen Zustand bestimmt. Ebenso wird der Strom durch
das lichtemittierende Halbleiterbauelement basierend auf dem Ergebnis
dieses Vergleichs so gesteuert, dass der Primärversorgungsspannungspegel
nicht unter die bestimmte Mindestschwellspannung fällt, von
der sich die Primärstromversorgung
kaum erholen könnte.
Die Schwellspannung wird in Bezug auf die maximal zulässige Regelabweichung
bestimmt, wobei Regelabweichung der Spannung einen Abfall auf den
minimal zulässigen
Primärversorgungsspannungspegel
am Ende der Hochstromphase bedeutet. Der Ist-Primärversorgungsspannungspegel
wird fortwährend
mit dem Mindestschwellspannungspegel verglichen, während der
Strom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement in der Hochstromphase
ansteigt. Der Strom des lichtemittierenden Halbleiterbauelements
wird auf einen Pegel eingestellt, der auf dem Zustand der Primärversorgungsspannung
und auf den Energieverwaltungsanforderungen des Systems basiert,
ohne Bedarf nach einer genauen Bestimmung der Kennlinie der Primärversorgungsspannung.
Da es nicht zugelassen wird, dass die Primärversorgungsspannung unter
den vorbestimmten Mindestschwellwertpegel fällt, können Systemausfälle verhindert
werden. Das Verfahren umfasst auch das Erhöhen (z. B. stufenlos oder schrittweise)
des Ausgangsstroms durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement
während
der Hochstromphase und das Beibehalten einer Höhe des Ausgangsstroms, wenn der
gemessene Primärversorgungsspannungspegel gleich
dem Schwellspannungspegel ist. Strom, der durch das lichtemittierende
Halbleiterbauelement fließt,
wird so gesteuert, dass er während
der Hochstromphase erhöht
wird. Nachdem der Strom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement
erhöht wurde,
wird die Stromhöhe
während
der Zeit beibehalten, in der gemessen wird, dass der gemessene Primärversorgungsspannungspegel
gleich dem bestimmten Mindestschwellspannungspegel ist. So wird
die Höhe
des Ausgangsstroms zu dem bestimmten Zeitpunkt „eingefroren", an dem der Primärversorgungsspannungspegel
seinen minimal zulässigen Wert
erreicht hat. Der Schwellspannungspegel für den Primärspannungspegel wird ebenfalls
so gewählt,
dass die Primärstromversorgung
diesen Wert eines Ausgangsstroms während der gesamten restlichen
Hochstromphase bereitstellen kann. Folglich ist kein weiterer Abfall
des Primärversorgungsspannungspegels
zu erwarten.
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Der
Schwellspannungspegel kann auf Grundlage des anfänglich gemessenen Primärversorgungsspannungspegels
und einer maximal zulässigen
Regelabweichung des Primärversorgungsspannungspegels
am Ende der Hochstromphase bestimmt werden. Dem Primärversorgungsspannungspegel
wird am Ende der Hochstromphase eine derart maximale Regelabweichung
gestattet, dass der Versorgungsspannungspegel nicht zu sehr zusammenbricht.
Es kann eine Überwachungsfunktion
der Regelabweichung der Primärversorgungsspannung
(z. B. der Batteriespannung) integriert werden. Die Mindestschwellspannung
wird auf Grundlage dieser maximal zulässigen Regelabweichung des
Primärversorgungsspannungspegels
und des anfänglich
gemessenen Primärversorgungsspannungspegels
bestimmt. Das Verfahren berücksichtigt
dann die Regelabweichung der Versorgungsspannung, die am Ende der
Hochstromphase auftritt. Der Mindestschwellspannungspegel kann zum
Beispiel auf Grundlage des aktuellen Primärversorgungsspannungspegels
(z. B. einer Batterie) minus eines vom Anwender festlegbaren Werts
(z. B. ein paar mV bis 500 mV) berechnet werden. Deshalb kann dieser
Aspekt der vorliegenden Erfindung als Messung der Regelabweichung
in Bezug auf die Eingangsspannung und nicht als Absolutwert angesehen
werden.
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Idealerweise
erzeugt das lichtemittierende Halbleiterbauelement ein Blitzlicht
während
der Hochstromphase. Das Blitzlicht kann eine Dauer von hunderten
von Millisekunden haben, und der Schwellspannungspegel kann innerhalb
von ein paar Mikrosekunden (z. B. 10 μs oder 500 μs) vor oder nach Beginn des
Blitzlichts bestimmt werden. Während
der Hochstromphase kann in dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement
ein Blitzlicht erzeugt werden. Das Blitzlicht selbst; d. h. das
Aufladen der Primärversorgungsspannung,
kann in bestimmten Anwendungen ungefähr 30 ms bis 500 ms dauern. Der
anfängliche
Abfall des Primärversorgungsspannungspegels
zu Beginn der Hochstromphase kann kalibriert werden, um die Regelabweichung
der Primärversorgungsspannung
widerzuspiegeln. Die Einstellung bzw. Kompensation des Mindestschwellspannungspegels
können
dann durch eine Softwareeinstellung vor der Hochstromphase durchgeführt werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Primärstromversorgung zur Bereitstellung
der Primärversorgungsspannung
eine Batterie, ein Akkumulator oder eine andere wiederaufladbare Energiespeichervorrichtung.
Einige dieser Vorrichtungen zeigen ein unterschiedliches Verhalten
(z. B. einen spezifischen linearen oder nichtlinearen Spannungsabfall)
während
einer ersten Phase einer Hochstromperiode und während einer zweiten Phase nach
der ersten Phase (z. B. einen nichtlinearen Spannungsabfall, jedoch
unterschiedlich von der ersten Phase). Für diese Primärstromversorgungen stellt
die vorliegende Erfindung bereit, dass der Schwellspannungspegel
für den
Vergleich so gewählt
wird, dass die Erhöhung
des Ausgangsstroms innerhalb der ersten Phase beendet wird. Dieser
Aspekt der vorliegenden Erfindung sorgt dafür, dass die Primärstromversorgung
den entsprechenden Ausgangsstrompegel für die restliche Hochstromphase beibehalten
kann und kein weiterer Spannungsabfall zu erwarten ist. Des Weiteren
erholt sich die Primärstromversorgung
schneller von der Hochstromphase als mit einem Schwellwertpegel,
der so niedrig ist, dass die Primärstromversorgung bereits in
der zweiten, nichtlinearen Phase des Abfallens ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine elektronische Vorrichtung
bereit, die einen Treiber zur Ansteuerung eines lichtemittierenden
Halbleiterbauelements umfasst. Die elektronische Vorrichtung umfasst
einen Spannungswandler zur Erzeugung einer Ausgangsspannung aus
einer Primärstromquelle mit
einem Primärversorgungsspannungspegel.
Eine Steuerstufe ist so eingerichtet, dass sie eine Hochstromphase
des lichtemittierenden Halbleiterbauelements initiiert und steuert.
Des Weiteren ist die Steuerstufe so eingerichtet, dass sie zu Beginn
der Hochstromphase einen Mindestschwellspannungspegel für die Primärspannung
bestimmt. Die Steuerstufe ist ferner so eingerichtet, dass sie den
Primärversorgungsspannungspegel
während
der Hochstromphase mit dem Mindestschwellspannungspegel vergleicht
und einen Ausgangsstrom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement
während
der Hochstromphase so steuert, dass der Primärversorgungsspannungspegel
nicht unter den Schwellspannungspegel fällt. Es wird eine elektronische
Vorrichtung mit einem Treiber zur Ansteuerung eines lichtemittierenden
Halbleiterbauelements wie zum Beispiel einer Leuchtdiode (LED) bereitgestellt.
Ein Spannungswandler erzeugt eine Ausgangsspannung zur Ansteuerung
des lichtemittierenden Halbleiterbauelements. Der Spannungswandler
wandelt eine Primärversorgungsspannung
aus einer Primärstromquelle wie
zum Beispiel einer als Stromversorgung für die Vorrichtung verwendeten
Batterie in die Ausgangsspannung um. Eine Hochstromphase des lichtemittierenden
Halbleiterbauelements wird durch eine Steuerstufe initiiert und
gesteuert. Zu Beginn der Hochstromphase bestimmt die Steuerstufe
ebenfalls einen Mindestschwellspannungspegel für die Primärversorgungsspannung. Der Mindestschwellwertpegel
wird auf Grundlage der Energieverwaltungsanforderungen der Vorrichtung
bestimmt. Während
der Hochstromphase vergleicht die Steuerstufe den Spannungspegel
der Primärversorgungsspannung mit
dem bestimmten Mindestschwellspannungspegel. Ebenfalls während der
Hochstromphase steuert die Steuerstufe einen Ausgangsstrom, der
durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement fließt, so, dass
die Primärversorgungsspannung
den Mindestschwellspannungspegel nicht unterschreitet. Eine chipintegrierte,
dynamische Überwachung
des Primärversorgungsspannungspegels
wird dann durch eine adaptive Steuerung des Stroms durch das lichtemittierende
Halbleiterbauelement erreicht. Folglich wird die Leistung des lichtemittierenden
Halbleiterbauelements auf Grundlage des Zustands der Primärstromversorgung
(Batterie) und der Energieverwaltungsanforderungen der elektronischen
Vorrichtung optimiert. Die Steuerstufe ist so eingerichtet, dass
sie den Ausgangsstrom während
der Hochstromphase fortwährend
erhöht
und den Ausgangsstrom auf einem konstanten Pegel hält, wenn
der gemessene Primärversorgungsspannungspegel
gleich dem Schwellspannungspegel ist. In der Hochstromphase wird
der Ausgangsstrom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement
durch die Steuerstufe heraufgefahren. Der Primärversorgungsspannungspegel
fällt ab,
wenn der Ausgangsstrom erhöht
wird. Wenn durch die Steuerstufe gemessen wird, dass der Primärversorgungsspannungspegel
auf einen Pegel abgefallen ist, der gleich dem Mindestschwellspannungspegel
ist, wird der Ausgangsstrom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement
durch die Steuerstufe auf einem konstanten Pegel gehalten. Folglich
wird das aus dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement ausgegebene
Licht für
einen gegebenen Zustand der Primärspannungsversorgung
(Batterie) maximiert. Wenn die für
die Versorgung der elektronischen Vorrichtung mit Spannung verwendete
Batterie zum Beispiel kalt oder gealtert ist (oder für eine große Anzahl
von Ladungszyklen verwendet wurde), ist der Abfall des Primärversorgungsspannungspegels
während
der Hochstromphase größer, und
der Ausgangsstrom kann entsprechend optimiert werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus den beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
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1A einen
Graphen der Primärversorgungsspannung
als Zeitfunktion in einer elektronischen Vorrichtung während des
Erzeugens eines Blitzlichts in einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement
bei unterschiedlichen Temperaturen und mit unterschiedlichem Batteriealter;
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1B eine
erweiterte Version des in 1A gezeigten
Graphen;
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2 eine
schematische Darstellung, die den Betrieb einer elektronischen Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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3 ein
vereinfachtes Schaltbild einer elektronischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 stellt
den Betrieb einer Abfolge der Blitzlichterzeugung in einer Leuchtdiode
(LED) gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. 2 stellt den LED-Strom, die Batteriespannung
und die Blitzlichterzeugung schematisch dar. Während einer ersten Periode
DCLIGHT wird die LED (bzw. mehrere LEDs) so gesteuert, dass sie
während
eines vorbestimmten Zeitintervalls ein konstantes Licht erzeugt.
Während dieser
Periode DCLIGHT wird lediglich eine kleine Strommenge von der Batterie
gezogen, so dass an der Primärversorgungsbatterie
kein erheblicher Spannungsabfall auftritt. Das Signal BLITZ_SYNC zeigt
durch einen Übergang
von niedrig auf hoch an, dass durch die LED bzw. die LEDs ein Blitzlicht
zu erzeugen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ist-Batteriespannung
bestimmt, und von dem gemessenen Batteriespannungspegel wird eine
maximal zulässige Regelabweichung
der Batterie abgeleitet. Um das Blitzlicht mit den LEDs zu erzeugen.
Der LED-Strom ILED wird mit einer vorbestimmten Anstiegsrate und einer
festen Schrittgröße von 50
mA erhöht.
In dem vorliegenden Beispiel beträgt die Anstiegsrate 8,5 mA/μs. Während der
LED-Strom ILED linear erhöht wird,
fällt der
Spannungspegel an der Batterie ab. Wenn der Spannungspegel an der
Batterie den minimal zulässigen
Spannungspegel erreicht, wird die Steuerstufe der elektronischen
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung so angesteuert, dass sie das Herauffahren des LED-Stroms
ILED beendet. Der Ist-Blitzlichtstrom ILED wird bei 650 mA eingefroren,
was erheblich unter dem Soll-Blitzlichtstrom von 950 mA liegt. Das
Beibehalten des Blitzlichtstroms ILED bei 650 mA verhindert jedoch
eine weitere Abnahme des Batteriespannungspegels.
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3 zeigt
ein vereinfachtes Schaltbild einer elektronischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Ein Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc ist mit einer Stromversorgung oder Batterie verbunden, die der elektronischen
Vorrichtung Energie bereitstellt. Eine Induktivität L ist
mit dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc verbunden und agiert als DC-DC-Spannungswandler (DC-DC-Aufwärts- oder -Abwärtswandler),
um die Primärversorgungsspannung
in eine Sekundärausgangsspannung
an einem Ausgangsspannungsabgriff Vout umzuwandeln. Der DC-DC-Spannungswandler
umfasst einen Oszillator, eine Steuerlogik, zwei Leistungs-MOSFET-Transistoren,
einen Komparator und eine Rampenkompensation sowie einen zweiten
Komparator COMP2 und einen Fehlerverstärker AMP. Der DC-DC-Wandler
ist über
einen Anschluss SW mit der Induktivität L gekoppelt, die mit der
Primärstromversorgung
(Batteriespannung VCC) gekoppelt ist. Der DC-DC-Wandler stellt eine Ausgangsspannung
Vout bereit. Der Ausgangsspannungsabgriff Vout ist mit einem Paar Leuchtdioden
(LEDs) D1 und D2 verbunden, obwohl die LEDs D1 und D2 durch jedes
beliebige lichtemittierende Halbleiterbauelement ersetzt werden
könnten.
Ein als Filterkondensator verwendeter Kondensator Cout ist zwischen
den Ausgangsspannungsabgriff Vout und Masse zwischen die Induktivität L und die
Dioden D1 und D2 geschaltet. Die LEDs D1 und D2 sind mit einer Steuerstufe
CNTL verbunden, die einen masseseitigen Stromregler IREG zur Regelung des
Stroms durch die LEDs D1 und D2 aufweist und mit drei NMOS-Transistoren
MN1, MN2 und MN3 ausgestattet ist, die als Stromregler (z. B. Stromsenken)
arbeiten, wobei die Source-Anschlüsse der Transistoren MN1; bzw.
MN2 und MN3 mit den Kathoden der LEDs D1 bzw. D2 verbunden sind.
In einer versorgungsseitigen Treiberkonfiguration können die
Stromregler durch PMOS-Transistoren implementiert sein, um als Stromquellen
zu arbeiten. Die vorliegende Erfindung kann gleichermaßen auf
masseseitige Treiberkonfigurationen und versorgungsseitige Treiberkonfigurationen
angewendet werden. Eine Steuerlogikstufe CNTL_LOG ist über die
Digital-Analog-Wandler DAC1 und DAC2 ebenfalls mit Eingängen des
Stromreglers IREG gekoppelt.
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Der
Primärversorgungsspannungsabgriff Vcc
ist ebenfalls mit dem negativen Eingang eines Komparators COMP1
gekoppelt, wobei der positive Eingang des Komparators COMP1 mit
einer Referenzspannung Vcc_th verbunden ist, die der Mindestschwellspannungspegel
für die
Primärversorgungsspannung
ist. Der Mindestschwellspannungspegel Vcc_th kann auf Grundlage
des aktuell gemessenen Primärversorgungsspannungspegels
(z. B. einer Batterie) minus eines vom Anwender festlegbaren Werts
(z. B. ein paar mV bis 500 mV) berechnet werden. Folglich kann dieser
Aspekt der vorliegenden Erfindung als Messung der Regelabweichung
in Bezug auf die Eingangsspannung und nicht als Absolutwert angesehen
werden.
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Der
Ausgang des Komparators COMP1 ist mit einem Eingang der Steuerlogikstufe
CNTL_LOG gekoppelt. Ein weiterer Ausgang der Steuerlogikstufe CNTL_LOG
ist mit einem Schalter S1 gekoppelt, der die Steuerstufe CNTL mit
einem Regelkreis zur Regelung des Stroms durch die LEDs D1 und D2
verbindet. Der Regelkreis umfasst die Transistoren MN1, MN2 und
MN3, deren Drain-Anschlüsse mit
drei Eingängen
eines Multiplexers MUX verbunden sind. Der Multiplexer MUX hat einen
Ausgang mit dem Schalter S1 verbunden, der die Steuerstufe CNTL
mit einem Fehlerverstärker,
einem Komparator COMP2 und einer weiteren Steuerlogikstufe verbindet,
die mit dem Ausgangsspannungsabgriff Vout und somit mit den LEDs
D1 und D2 verbunden ist.
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Der
Treiber gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ebenfalls eine I2C Schnittstelle I2CI/F mit den
Anschlüssen
SCL und SDA für
das Empfangen und Senden von Befehlen oder Daten. Insbesondere wird
die Konfiguration der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung über
die I2C-Schnittstelle
durchgeführt.
Es wird ebenso ein BLITZ_SYNC bereitgestellt, um ein Blitzlichtsynchronisationssignal
BLITZ_SYNC zu empfangen. Das Signal kann zur Synchronisation des
Betriebs des Treibers verwendet werden.
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Im
Betrieb wird die Primärversorgungsspannung
von dem Primärversorgungsspannungsabgriff Vcc
durch die Induktivität
L in eine Sekundärausgangsspannung
an dem Ausgangsspannungsabgriff Vout umgewandelt, die den LEDs D1
und D2 zugeführt
wird. Der Strom durch die LEDs D1 und D2 wird unter Verwendung der
Steuerlogikstufe CNTL_LOG, wie in 2 gezeigt,
allmählich
(schrittweise) erhöht. Die
Transistoren MN1, MN2 und MN3 werden so gesteuert, dass sie immer
mehr Strom durch die LEDs D1 und D2 fließen lassen. Zu Beginn des Herauffahrens
des Stroms durch die LEDs D1 und D2 wird der anfängliche Primärversorgungsspannungspegel
an dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc gemessen und in dem Komparator COMP1 gehalten. Dadurch wird
durch die LEDs D1 und D2 ein Blitzlicht erzeugt, das hunderte von
Millisekunden andauert. Die Erzeugung des Blitzlichts führt zu einem
plötzlichen
Abfall des Spannungspegels an dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc. Dieser Spannungsabfall ist größer, wenn die mit dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc verbundene Stromversorgungsbatterie alt ist, oder wenn sie unter
kalten Bedingungen (z. B. unter 0°C)
arbeitet. Innerhalb von ein paar Mikrosekunden nach Beginn der Dauer
des Blitzlichts wird ein Mindestschwellspannungspegel Vcc_th für den gemessenen
Primärversorgungsspannungspegel
bestimmt, und zwar auf Grundlage der gemessenen anfänglichen
Primärversorgungsspannung
(z. B. innerhalb weniger als ein paar Zehntel Mikrosekunden nachdem
der Treiber so angesteuert wurde, dass er ein Blitzlicht erzeugt)
an dem Primärversorgungsspannungsabgriff
und die maximal zulässige
Regelabweichung des Primärversorgungsspannungspegels
(d. h. dem absoluten Mindestspannungspegel an dem Primärspannungsabgriff
Vcc, der keinen Batteriezusammenbruch verursacht), wenn der Strom
durch die LEDs D1 und D2 am Ende der Herauffahrphase seinen Maximalpegel erreicht
hat. Vcc_th kann zum Beispiel auf einen Wert gesetzt werden, welcher
der gemessene Versorgungsspannungspegel, direkt nachdem der Treiber so
angesteuert wurde, dass er das Blitzlicht erzeugt, minus eines konstanten
Werts von z. B. zwischen ein paar mV und zum Beispiel 500 mV ist.
Der Spannungspegel an dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc wird durch den Komparator COMP1 fortwährend mit dem Mindestschwellspannungspegel Vcc_th
verglichen, während der
Strom durch die LEDs D1 und D2 heraufgefahren wird. Das Ergebnis des
Vergleichs; d. h. das Ausgangssignal des Komparators COMP1, wird
dem Eingang der Steuerlogikstufe CNTL_LOG zugeführt. Wenn durch den Komparator
COMP1 festgestellt wird, dass der gemessene Primärversorgungsspannungspegel
an dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc gleich dem Schwellspannungspegel Vcc_th ist, steuert die Steuerlogikstufe
CNTL_LOG die Gate-Spannungen der Transistoren MN1, MN2 und MN3 und
dadurch den Ausgangsstrom durch die LEDs D1 und D2 so, dass der
gemessene Primärversorgungsspannungspegel an
dem Primärversorgungsspannungsabgriff
Vcc nicht unter den Mindestschwellspannungspegel Vcc_th fällt. Entsprechend
ist der Ausgang des Komparators COMP1 hoch, wenn der Spannungspegel VCC
an dem Anschluss AVIN unter Vcc_th fällt, und wenn der Spannungspegel
an AVIN größer als Vcc_th
ist, ist der Ausgang des Komparators COMP1 niedrig, wobei mit einem Übergang
von niedrig auf hoch angezeigt wird, dass die Ausgangsspannung einzufrieren
ist (d. h. auf dem aktuellen Pegel zu halten ist). Der negative
Eingang des Komparators COMP1, der mit dem Anschluss AVIN gekoppelt
ist, kann vorzugsweise mit einer Störimpulsbeseitigungsstufe DGL
gekoppelt sein, um jegliche Störimpulse
in dem an dem Eingangsanschluss AVIN empfangenen Eingangssignal
zu unterdrücken
bzw. daraus zu entfernen. Die Stromhöhe durch die LEDs D1 und D2
wird durch die Steuerlogikstufe CNTL_LOG konstant gehalten, sobald
die Primärversorgungsspannung
gleich dem Mindestschwellspannungspegel Vcc_th ist.