DE102018007410B4

DE102018007410B4 - Led-dimmen

Info

Publication number: DE102018007410B4
Application number: DE102018007410.3A
Authority: DE
Inventors: Lucas Andrew Milner; Joshua William Caldwell; Hezekiel Dakjung Randolph
Original assignee: Analog Devices International ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: DE102018007410A1; CN109548228B; US10123384B1; JP6682590B2; KR20190034105A; CN109548228A; KR102161889B1; JP2019061955A

Abstract

Pulsbreitenmodulierungs (PWM)-Verfahren des Ansteuerns einer lichtemittierenden Diode (LED) (110) zum Ermöglichen eines Dimmens, während ein Flackern bzw. Flimmern vermindert oder vermieden wird, das die Verwendung eines ersten Signals zum Steuern eines PWM-Schalters (106) zum Entladen einer Energiespeicherkomponente an einem Zwischenknoten durch die LED (110) und die Verwendung eines zweiten Signals zum Steuern eines Leistungsstufen-Schalters (303) zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten umfasst, wobei das Verfahren umfasst:wiederkehrendes bzw. wiederholtes Durchführen der Schritte:(a) wenn das erste Signal einen PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten durch die LED (110) beginnt, Auslösen des zweiten Signals zum Beginnen eines ersten Schaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten, bis ein erster Zielwert (ISpitze1) eines Ladeparameters (IPS) erreicht ist;(b) dann, wenn der erste Zielwert (ISpitze1) des Ladeparameters (IPS) erreicht ist, Auslösen des zweiten Signals zum Beenden eines Ein-Zustands des Leistungsstufen-Schalters (303) im ersten Schaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten unabhängig davon, ob ein Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten beendet ist; und(c) dann Zulassen eines zweiten Schaltzyklus und von weiteren Schaltzyklen zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten während desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten, bis der Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben Zyklus zum Entladen des Zwischenknotens beendet ist, und dann Auslösen einer Rückkehr zum Durchführen des Schritts (a); wobei im Schritt (c), wenn der Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten beendet ist, das zweite Signal zum Beginnen eines Teilschaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten ausgelöst wird, bis ein zweiter Zielwert (ISpitze2) des Ladeparameters (IPS) erreicht ist, und dann eine Rückkehr zum Durchführen des Schritts (a) ausgelöst wird; und wobei der zweite Zielwert (ISpitze2) des Ladeparameters (IPS) eine geringere Größe aufweist als der erste Zielwert (ISpitze1) des Ladeparameters (IPS).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft Techniken für eine LED-Beleuchtung, einschließlich ein tiefes Dimmen bzw. Herabregeln einer LED-Beleuchtung.
HINTERGRUND
Eine lichtemittierende Diode (LED)-Technologie hat ausgehend von der Bereitstellung kleiner visueller Anzeigen eines elektronischen Betriebs zu einer Technologie Fortschritte gemacht, die auf verschiedene allgemeine Beleuchtungsanwendungen anwendbar ist, einschließlich Anwendungen für eine Wohngebäudebeleuchtung, eine gewerbliche Beleuchtung und eine Außenbeleuchtung. Bei allgemeinen Beleuchtungsanwendungen können LEDs ein genauso gutes oder besseres Leistungsvermögen bei einem Bruchteil des Energieverbrauchs aufweisen als bisherige Beleuchtungslösungen. Techniken für ein effizientes Dimmen einer LED-Beleuchtung zu sehr tiefen Dimmeinstellungen waren jedoch nur schwer zu verwirklichen.
US 8 456 106 B2 betrifft eine Schaltung zur Speisung einer Leuchtdiodenkette (LED) mit einem schaltenden Leistungswandler. Eine Helligkeitssteuerungsschaltung ist mit dem Schaltleistungskonverter gekoppelt, um zu ermöglichen, dass eine Dauer eines leitenden Zustands des Leistungskonverters eine Dauer eines leitenden Zustands der LED-Kette überschreitet, um eine Stromgröße in der LED-Kette konstant zu halten.
US 2014 / 0 077 714 A1 betrifft eine Treibervorrichtung mit einer Schaltnetzteilschaltung zum Umwandeln von Eingangsleistung in Ausgangsleistung; einem ersten Schaltelement, das einen Stromkreis einer Last öffnet und schließt; einem Ausgangskondensator, der parallel zu der Last und dem ersten Schaltelement geschaltet ist; einen Auswahlschalter, der zwischen der Spule und dem Ausgangskondensator angeordnet ist, wobei der Auswahlschalter zwischen einem ersten Auswahlzustand, in dem die Last elektrisch mit der Spule verbunden ist, und dem zweiten Auswahlzustand, in dem ein Bezugspotentialabschnitt elektrisch mit der Spule verbunden ist, umschaltet; eine Zeitsteuerung, die die Schaltstromversorgungsschaltung betreibt, während das erste Schaltelement geschlossen ist; und eine Steuerung, die den Auswahlschalter in den zweiten Auswahlzustand versetzt, bevor das erste Schaltelement geschlossen wird.
US 2015 / 0 145 439 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Stromreglers zum Dimmen einer LED-Last hat ein Dimmsignal ein Tastverhältnis, das die LED-EIN-Zeit und die LED-AUS-Zeit mit einer festen Frequenz steuert. Der Regler wird durch das Dimmsignal so gesteuert, dass er nur während der LED-EIN-Zeit Strom an die LED-Last liefert. Der Regler enthält eine Induktivität. Der Induktionsstrom am Ende einer EIN-Zeit wird erfasst und sein Wert gespeichert. Während der AUS-Zeit wird die Induktivität auf den Strompegel vorgeladen, der dem gespeicherten Wert entspricht, während die Rückkopplungsschleife des Reglers während der AUS-Zeit eingefroren wird, um das Rückkopplungssteuersignal nicht zu ändern. Beim nächsten Einschalten beginnt der Regler, die LED-Last mit dem vorgeladenen Induktionsstrom zu versorgen, so dass der gelieferte LED-Strom zunächst nicht abnimmt. Daher sind die Stromimpulsstärken auch bei sehr niedrigen Tastverhältnissen konstant.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Verbesserte Techniken für ein effizientes Dimmen einer LED-Beleuchtung zu sehr tiefen Dimmeinstellungen weisen jeweils die Merkmale der unabhängigen Ansprüche auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, können entsprechende Bezugszeichen ähnliche Komponenten in verschiedenen Ansichten beschreiben. Entsprechende Bezugszeichen mit verschiedenen tiefgestellten Buchstaben können verschiedene Beispiele ähnlicher Komponenten darstellen. Die Zeichnungen zeigen allgemein beispielhaft, jedoch nicht beschränkend, verschiedene Ausführungsformen, die in dem vorliegenden Dokument diskutiert werden.

1 zeigt allgemein ein Blockdiagramm eines Beispiels für ein System, das für ein verlängertes Ladungsübertragungs- oder ergänzendes Ladungsübertragungsdimmen einer oder mehrerer LED(s) verwendet werden kann.
2 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren einer verlängerten Ladungsübertragung.
3 zeigt allgemein ein Beispiel für ein System des Bereitstellens eines gesteuerten tiefen PWM-Dimmens einer LED-Last.
4 zeigt allgemein Wellenformen, die mit dem Betreiben eines Systems, wie es z.B. in der 3 gezeigt ist, während eines Pulsbreitenmodulierungs (PWM)-Zyklus mit einem kurzen „Ein“-Intervall (z.B. einem sehr tiefen Dimmen) und während eines nachfolgenden PWM-Zyklus mit einem längeren „Ein“-Intervall zusammenhängen.
5 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren einer verlängerten Ladungsübertragung.
6A zeigt allgemein ein Beispiel für ein System zum Bereitstellen eines gesteuerten tiefen PWM-Dimmens einer LED-Last.
6B zeigt allgemein ein Beispiel für eine Logik eines Spitzenstromdetektors eines Systems zum Bereitstellen eines gesteuerten tiefen PWM-Dimmens einer LED-Last.
7 zeigt allgemein Wellenformen, die mit dem Betreiben eines Systems, wie es z.B. in den 6A und 6B gezeigt ist, während eines PWM-Zyklus mit einem kurzen „Ein“-Intervall (z.B. einem sehr tiefen Dimmen) und einem anschließenden PWM-Zyklus mit einem längeren „Ein“-Intervall zusammenhängen.
8 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm eines Verfahrens eines Beispiels für ein Kombinationssystem.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bestimmte Verfahren des Dimmens von Beleuchtungssystemen durch eine Gleichstromregelung mit Schaltmodus können auch auf LED-Beleuchtungssysteme angewandt werden. Wenn jedoch der Dimm-Sollwert vermindert wird, können einige Verfahren ineffizient werden, was zu einem unerwünschten Flimmern der LED führen kann oder dazu führen kann, dass die LED aus erscheint, wenn der Dimm-Sollwert niedriger wird. Ein Schaltregelschaltkreis kann zur Bereitstellung von elektrischer Leistung kombiniert mit einem pulsbreitenmodulierten (PWM) Steuerschalter zum Abgeben der Leistung, die durch den Schaltregelschaltkreis bereitgestellt wird, an eine oder mehrere LED(s) verwendet werden. Dies kann ein effizientes Dimmen einer LED hinab auf ein bestimmtes Niveau bewirken. In einem induktiven Schaltregelschaltkreis kann eine Induktivität als Energiespeicherelement verwendet werden, das durch einen Regelschalter bei einer Regelschaltfrequenz mit einer Versorgungsspannung verbunden und getrennt werden kann. Die Induktivität kann zum Zuführen eines Stroms zur Verwendung durch die LED verwendet werden. Ein PWM-Schalter kann zum Verbinden und Trennen der einen oder der mehreren LED(s) mit einem Knoten verwendet werden, der mit dem Ausgang des Schaltregelschaltkreises gekoppelt werden kann.
In einem Ansatz wird der Schaltregelschaltkreis zusammen mit dem zyklischen Betrieb des PWM-Schalters aktiviert und deaktiviert. Im Allgemeinen ist die Schaltfrequenz der Regeleinrichtung viel höher als die PWM-Frequenz, was einen breiten Bereich einer Dimmsteuerung für die LED zulässt. Wenn jedoch die Einschaltzeit oder die Einschaltdauer der PWM-Steuereinrichtung niedriger wird, kann die Stromsteuerung des LED-Systems zusammen mit dem Vermögen zum weiteren Dimmen der LEDs verlorengehen, da die Einschaltzeit der PWM-Steuereinrichtung keine ausreichende Ladung zu einem Zwischenknoten zur Verwendung durch die LEDs ermöglicht. Wenn die Stromsteuerung verlorengeht, wie z.B. aufgrund einer kurzen Einschaltdauer des PWM-Schaltzyklus, können die LEDs so erscheinen, dass sie aus sind oder nicht mit Strom versorgt werden. In einigen Situationen kann sich ein Stromfehler akkumulieren, wenn das Dimmniveau sehr niedrig ist. Dann kann beim Empfangen eines höheren Dimm-Sollwerts das tatsächliche Dimmen zu hoch sein, während die Steuerschleife den akkumulierten Fehler behandelt.
Die vorliegenden Erfinder haben Techniken entwickelt, die ein tiefes Dimmen bei LED-Systemen unter Verwendung einer PWM-Steuerung zusammen mit einer induktiven Schaltregeleinrichtung ermöglichen können, ohne dass eine Stromsteuerung verlorengeht oder ein Flimmern der LED-Leuchten verursacht wird. In einer ersten Technik („verlängerte Ladungsübertragung-Dimmen“) kann, wenn während eines ersten Schaltzyklus der Regeleinrichtung der Induktivitätsstrom keinen Zielstrom erreicht, bevor die PWM-Ein-Zeit abläuft, eine Verbindung der Induktivität mit einer Spannungsquelle aufrechterhalten werden, bis der Zielstrom erreicht ist. In einer zweiten Technik („ergänzende Ladungsübertragung-Dimmen“) kann, wenn während eines ersten Schaltzyklus der Regeleinrichtung der Induktivitätsstrom keinen Zielstrom erreicht, bevor die PWM-Ein-Zeit abläuft, ein zweiter Schaltzyklus oder Teil-Schaltzyklus der Induktivität während der PWM-Aus-Zeit ermöglicht werden. Diese zwei Techniken können getrennt oder in einer Kombination miteinander verwendet werden.
Die 1 zeigt allgemein ein Beispiel eines LED-Treibersystems 100. Das System 100 kann einen Steuerschaltkreis, wie z.B. eine PWM-Steuereinrichtung 101, einen Leistungsstufe 102-Schaltkreis, einen PWM-Schalter 106, einen Ausgabekondensator 108 und einen Stromsensor 111 umfassen, und kann eine LED-Last 110 umfassen oder damit gekoppelt sein. Die PWM-Steuereinrichtung 101 kann einen LED-Dimm-Sollwert empfangen. Die PWM-Steuereinrichtung 101 kann ein PWM-Signal mit einer Einschaltdauer oder „Ein“-Zeit bereitstellen, die so eingestellt werden kann, dass sie dem Dimm-Sollwert entspricht. Die Leistungsstufe 102 kann das PWM-Signal und eine Stromversorgungsspannung (V_IN) empfangen. Die Leistungsstufe 102 kann ein Schaltnetzteil oder eine andere Leistungsregeleinrichtung umfassen und kann z.B. einen oder mehrere Schalter umfassen. Die Leistungsstufenschalter können getaktet werden, um einen Ausgangsstrom oder eine Ausgangsspannung (V_AUS) der Leistungsstufe 102 zu regeln, so dass eine Vorspannung und ein Vorstrom für die LED-Last 110 bereitgestellt werden, wodurch ein durchschnittlicher Strom, der für die LED-Last 100 bereitgestellt wird, so eingestellt werden kann, dass er mit dem Dimm-Sollwert übereinstimmt. Die Schaltregeleinrichtung der Leistungsstufe 102 kann einen Taktgeber (CLK) 131 umfassen oder damit gekoppelt werden. Der Taktgeber 131 kann ein Taktsignal für die Schaltregeleinrichtung bereitstellen, das zur Bereitstellung eines Ausgabestroms der Leistungsstufe (I_PS) verwendet werden kann, der mittels eines Zielwerts eines Spitzenstroms in der Schaltregeleinrichtung geregelt werden kann. Für längere PWM-„Ein“-Zeiten kann der PWM-Schalter 106 eine wesentliche Steuerung des durchschnittlichen Stroms für die LED-Last 110 bereitstellen. Der Ausgabekondensator 108 kann die Ausgangsspannung der Leistungsstufe 102 glätten und kann eine Energiespeicherung zusammenwirkend mit einem Tiefdimmschaltkreis 160 der Leistungsstufe 102 bereitstellen, so dass ein sehr tiefes Dimmen der LED-Last 110 ermöglicht wird, während ein Flimmern vermieden wird. Der Stromsensor 111 kann durch die Leistungsstufe 102 zum Einstellen des Zielwerts des Spitzenstroms verwendet werden, wie es hier erläutert ist.
Die 2 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm 200 eines Beispielverfahrens einer verlängerten Ladungsübertragung. Das Verfahren kann beginnend bei einem ersten „Aus“-Zustand 201 eines Leistungsstufenschalters des Schaltregelschaltkreises der Leistungsstufe 102 erläutert werden. Nach dem Empfangen eines PWM-Eingabeübergangs zu einer „Ein“-Zeit eines PWM-Zyklus (PWM = 1), der den Schalter (1, 106) zu den LEDs steuert, kann die Taktgebung des Leistungsstufenschalters (z.B. 3, 303) des Schaltregelschaltkreises, wie es z.B. in der 2 gezeigt ist, mit einem ersten Übergang 202 zu einem ersten „Ein“-Zustand 203 des Leistungsstufenschalters beginnen. In diesem „Ein“-Zustand 203 kann der Leistungsstufenschalter geschlossen sein oder z.B. eine Induktivität der Leistungsstufe erregen. In bestimmten Beispielen kann die Leistungsstufe einen Abwärtswandlerschaltkreis, einen Aufwärtswandlerschaltkreis, einen Abwärts-Aufwärts-Wandlerschaltkreis oder einen anderen Schaltnetzteilleistungswandler umfassen.
Während des ersten „Ein“-Zustands 203 kann die Leistungsstufe damit beginnen, dem Kondensator 108 an einem Zwischenknoten eines LED-Schaltkreises eine Ladung zuzuführen, die wiederum zum Versorgen des PWM-Schalters 106 zu der LED-Last 110 verwendet werden kann. Der Leistungsstufenstrom (I_PS) kann den Ausgabekondensator 108 versorgen und kann, wenn der PWM-Schalter 106 „Ein“ ist, auch die LED-Last 110 versorgen. Von einem Stromwert von Null in dem ersten „Aus“-Zustand 201 des Leistungsstufenschalters nimmt beim Übergang zu dem ersten „Ein“-Zustand 203 der Leistungsstufenstrom (I_PS) zu. Der erste „Ein“-Zustand 203 kann fortgesetzt werden, bis eine Zielstromschwelle (I_SPITZE) erreicht worden ist - und zwar ungeachtet dessen, ob die PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit abgelaufen ist oder nicht.
Wenn der tatsächliche Stromfluss (I_PS) der Leistungsstufe 102 die Stromschwelle (I_SPITZE) erreicht hat, kann ein solcher Zustand einen zweiten Übergang 204 zu einem zweiten „Aus“-Zustand 205 des Leistungsstufenschalters auslösen. Während des zweiten „Aus“-Zustands 205 des Leistungsstufenschalters kann ein Stromversorgungsweg zu der Leistungsstufe 102 unterbrochen werden. Die Energie, die in einer Induktivität des Schaltreglers der Leistungsstufe 102 gespeichert ist, kann jedoch nach wie vor (abnehmend) Strom zu dem Ausgabekondensator 108 und, wenn der PWM-Schalter 106 „ein“ ist, zu der LED-Last 110 zuführen.
Ein dritter Übergang 206 aus dem zweiten „Aus“-Zustand 205 des Leistungsstufenschalters kann den Betrieb zu dem ersten „Aus“-Zustand 201 zurückführen, wie z.B. wenn die PWM-Eingabe eine „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus (PWM = 0) angibt. Alternativ kann dem Verlassen des zweiten „Aus“-Zustands 205 ein vierter Übergang 207 zu einem zweiten „Ein“-Zustand 208 des Leistungsstufenschalters folgen, wie z.B. wenn die PWM-Eingabe weiter den „Ein“-Abschnitt des PWM-Zyklus (PWM = 1) angibt, und wenn ein zweites Taktsignal empfangen wird (CLK = 1). In dem zweiten „Ein“-Zustand 208 des Leistungsstufenschalters kann die Leistungsstufe sowohl dem Ausgabekondensator 108 als auch der Ausgabe-LED-Last 110 eine Ladung zuführen. Der Ausgangsstrom (I_PS) der Leistungsstufe 102 muss zu Beginn des zweiten „Ein“-Zustands 208 des Leistungsstufenschalters nicht bei Null liegen.
Das Verlassen des zweiten „Ein“-Zustands 208 des Leistungsstufenschalters kann stattfinden, wenn der Leistungsstufenstrom (I_PS) eine Stromschwelle (I_SPITZE) erreicht - die denselben Wert aufweisen kann wie der vorhergehende Stromschwellenwert oder nicht, was zu einem fünften Übergang 209 zu dem zweiten „Aus“-Zustand 205 des Leistungsstufenschalters führt. Alternativ kann dem Verlassen des zweiten „Ein“-Zustands 208 des Leistungsstufenschalters ein sechster Übergang 210 zu dem ersten „Aus“-Zustand 201 des Leistungsstufenschalters folgen, wie z.B. wenn die PWM-Eingabe die „Aus“-Zeit (PWM = 0) des PWM-Zyklus angibt. In einem Beispiel muss der sechste Übergang 210 nicht davon abhängen, ob der Leistungsstufenstrom (I_PS) die Stromschwelle (I_SPITZE) erreicht hat.
Die 3 zeigt allgemein einen Abschnitt des Beispielsystems 100 zum Ermöglichen eines gesteuerten tiefen PWM-Tiefdimmens einer LED-Last 110. Das System 100 kann einen Steuerschaltkreis 101, einen Leistungsstufenschaltkreis 102, einen Ausgabekondensator 108 und die LED-Last 110 umfassen. Das System 100 kann so betrieben werden, dass der durchschnittliche Strom zu der LED-Last 110 einem Dimm-Sollwert der Steuereinrichtung 101 entspricht. Der durchschnittliche Strom kann durch Anwenden eines pulsbreitenmodulierten (PWM) Stroms auf die LED-Last 110 bereitgestellt werden. Eine hellere LED-Abgabe kann durch Bereitstellen einer längeren „Ein“-Zeit eines PWM-Schalters 106 während jedes PWM-Zyklus erreicht werden. Umgekehrt kann eine dunklere Abgabe durch Bereitstellen einer kürzeren „Ein“-Zeit des PWM-Schalters 106 während des PWM-Zyklus erreicht werden. Die Frequenz des PWM-Zyklus kann schnell genug sein, so dass das durchschnittliche Auge eines Betrachters den Ein/Aus-PWM-Zyklusbetrieb der LED-Last 110 nicht wahrnehmen kann.
Die Leistungsstufe 102 kann einen Schaltregler, der einen oder mehrere Leistungsstufenschalter 303, 304 umfassen kann, und ein Energiespeicherelement, wie z.B. eine Induktivität 314, umfassen. In bestimmten Beispielen kann eine Diode statt dem Schalter 304 verwendet werden, wie es in der 3 gezeigt ist. Eine Stromrückkopplungsschleife 330 kann zum Betreiben des Schaltreglers einbezogen werden. Der eine oder die mehreren Leistungsstufenschalter 303, 304 kann oder können die Induktivität 314 erregen oder aberregen. Der Ausgabekondensator 108 kann dabei unterstützen, die Ausgangsspannung zu glätten, wenn ein PWM-Strom für die LED-Last 110 bereitgestellt wird. Der PWM-Schalter 106 kann durch eine PWM-Steuerschaltung in der Steuereinrichtung 101 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 101 kann den Dimmniveau-Sollwert empfangen und kann als Reaktion die „Ein“-Zeit des PWM-Schalters 106 variieren, so dass der Strom gesteuert wird, der für die LED-Last 110 bereitgestellt wird. Die Steuereinrichtung 101 kann einen Tiefdimmschaltkreis 160 umfassen, der dabei unterstützen kann, eine geeignete Ladungsübertragung und Stromsteuerung der LED-Last 110 selbst dann zu ermöglichen, wenn die PWM-Ein-Zeit sehr kurz wird.
Für ein Nenndimmen oder kein Dimmen kann die „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus relativ lang sein, wobei in diesem Fall der Leistungsstufenschalter 303 und der PWM-Schalter 106 beide koordiniert oder synchronisiert mit einem Taktsignal von einem Taktgeber 131 geschlossen sein können. Die Rückkopplungsschleife 330 kann einen Fehlerverstärker 320 umfassen, wie z.B. um dabei zu unterstützen, eine Spitzenstromschwelle des Stroms durch die Induktivität 314 einzustellen. Der Fehlerverstärker 320 kann den tatsächlichen Strom der LED-Last 110 mit einem gewünschten LED-Strom vergleichen. Der gewünschte LED-Strom kann durch eine feststehende oder einstellbare Referenzstromquelle 322 eingestellt werden. Der Stromausgabewert der Referenzstromquelle 322 kann so festgelegt oder fixiert werden, dass er bei einer Nenngrenze von einer oder mehreren der Komponenten des Systems 100 oder in der Nähe davon liegt. Die Ausgabe des Fehlerverstärkers 320 kann zum Einstellen einer Spitzenstromschwelle für den Induktivitätsstrom verwendet werden. Ein Spitzenschwellenkondensator 332 kann eine Spannung halten, die das Spitzenstromschwellenniveau darstellt, und kann von dem Fehlerverstärker 320, wenn sich der PWM-Zyklus in einem „Aus“-Zustand befindet, mittels eines Schalters 324 getrennt werden. Die Rückkopplungsschleife 330 kann einen Spitzenstromdetektor 340 umfassen, der ferner einen Spitzenstromkomparator 326 zum Vergleichen eines Signals, das den tatsächlichen Induktivitätsstrom darstellt, mit einem Signal, das die Spitzenstromschwelle darstellt, umfassen kann. Für längere PWM-„Ein“-Zeiten kann der Induktivitätsstrom zur Spitzenstromschwelle zunehmen und ein Logikgatter, wie z.B. die Spitzenerfassungskippstufe 328 kann den Leistungsstufenschalter 303 zurücksetzen, so dass der Strom der Leistungsstufe 102 beginnt, abzunehmen. Wenn die „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus aktiv bleibt, kann nach dem Empfangen eines weiteren Taktgeberpulses der Leistungsstufenschalter 303 erneut eingestellt werden und der Stromfluss über die Induktivität 314 kann erneut zunehmen, wenn die Induktivität 314 erregt wird. Der Schaltzyklus der Induktivität 314 kann fortgesetzt wiederholt werden, bis die „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus beginnt.
Wenn eine anfängliche „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus sehr kurz ist, kann der Tiefdimmschaltkreis 160 das Arbeiten des Leistungsstufenschalters 303 verändern. Beispielsweise kann nach dem Empfangen eines Signals, das eine PWM-„Ein“-Zeit angibt, der Leistungsstufenschalter 303 so getaktet werden, dass die Induktivität 314 erregt wird, wodurch der Stromfluss durch die Induktivität 314 erhöht wird. Die Ausgabe der Spitzenerfassungskippstufe 328 wird eingestellt und die Ausgabe 349 des Tiefdimmschaltkreises 160 wird eingestellt. Für jeden PWM-Schaltzyklus gibt der Tiefdimmschaltkreis 160 an, ob der Induktivitätsstrom die Spitzenstromschwelle erreicht hat. Beispielsweise wird die Ausgabe 349 des Tiefdimmschaltkreises 160 zu Beginn jeder PWM-„Ein“-Zeit anfänglich „hoch“, um anzuzeigen, dass der Induktivitätsstrom während dieses PWM-Zyklus noch nicht die Spitzenstromschwelle (I_SPITZE) erreicht hat. Da die Ausgabe der Spitzenstromkippstufe 328 hoch ist und die Ausgabe des Tiefdimmschaltkreises 160 hoch ist, kann für dieses Beispielsystem 100 die Ausgabe eines UND-Gatters 350 des Systems so arbeiten, dass der Leistungsstufenschalter 303 zum Schließen oder Einstellen angewiesen wird.
Zunächst kann der Tiefdimmschaltkreis 160 so arbeiten, dass er das PWM-Signal, das zu einem „Aus“-Zustand des PWM-Zyklus übergeht, ignoriert, bis der Induktivitätsstrom (I_PS) die Spitzenstromschwelle (I_SPITZE) zumindest erstmalig erreicht. Folglich kann während eines kurzen „Ein“-Zeitraums des PWM-Zyklus - für sehr kurze Dimmintervalle - ein zusätzlicher Strom eine zusätzliche Ladung für den Ausgabekondensator 108 selbst während der „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus bereitstellen, so dass ermöglicht wird, dass der durchschnittliche Strom, der durch den Dimm-Sollwert erhalten wird, an die LED-Last 110 abgegeben wird. Dieser gewünschte durchschnittliche Strom kann dadurch erhalten werden, dass ermöglicht wird, dass die Leistungsstufe 102 den Ausgabekondensator 108 außerhalb der sehr kurzen „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus lädt.
In einem Beispiel kann der Tiefdimmschaltkreis 160 eine Kippstufe 348, eine zweite Kippstufe, die einen ersten Invertierer 342 umfasst, ein erstes NAND-Gatter 344, ein zweites NAND-Gatter 346 und einen zweiten Invertierer 352 umfassen. Der Tiefdimmschaltkreis 160 kann Eingaben zum Empfangen des PWM-Signals und die Ausgabe des Spitzenstromkomparators 326 umfassen. Während „Ein“-Intervallen des PWM-Signals wird die Ausgabe 349 des Tiefdimmschaltkreises 160 auf „hoch“ eingestellt. Die Kippstufe 348 kann die Ausgabe des Spitzenstromkomparators 326 bei einer Rücksetzeingabe empfangen. Die Ausgabe der Kippstufe 348 bleibt im Allgemeinen „hoch“, bis die Ausgabe des Spitzenstromkomparators 326 anzeigt, dass der Induktivitätsstrom (I_PS) die Spitzenstromschwelle (I_SPITZE) erreicht hat. Nach dem Empfangen einer Angabe, dass der Strom der Induktivität (I_PS) die Spitzenstromschwelle (I_SPITZE) erreicht hat, wird die Kippstufe 348 der Ausgabe des Tiefdimmschaltkreises 160 zu einem „niedrigen“ Zustand freigegeben. Die Kombination des ersten NAND-Gatters 344 und des zweiten NAND-Gatters 346 bildet eine weitere Kippstufe, die es dem PWM-Signal ermöglicht, die Ausgabe des ersten NAND-Gatters 344 und die Eingabe eines Steuergatters 350 „hoch“ zu machen, wenn das PWM-Signal „hoch“ ist, jedoch das PWM-Signal daran hindert, die Ausgabe von dem ersten NAND-Gatter 344 und die Eingabe eines Steuergatters 350 „niedrig“ zu machen, wenn das PWM-Signal „niedrig ist“, es sei denn, die Ausgabe des Tiefdimmschaltkreises 160 ist bereits in einem niedrigen Zustand.
Die 4 zeigt allgemein ein Konzeptbeispiel von Wellenformen, die mit dem Betreiben des Systems von 3 während eines PWM-Zyklus mit einem kurzen „Ein“-Intervall (z.B. einem sehr tiefen Dimmen) und während eines anschließenden PWM-Zyklus mit einem längeren „Ein“-Intervall zusammenhängen. Die Wellenformen, die in der 4 gezeigt sind, veranschaulichen Konzeptbeispiele des Leistungsstufenstroms 431, des PWM-Signals 432, des Schaltmodus-Stromregeltaktsignals 433 und der Spannung 434 über dem Ausgabekondensator 108. Für kurze PWM-„Ein“-Intervalle (z.B. t₀ → t₁ in der 4) wird zugelassen, dass die Induktivität über die Dauer des kurzen PWM-„Ein“-Intervalls hinaus erregt wird, so dass zugelassen wird, dass ausreichend Energie zu dem Ausgabekondensator 108 und zu der LED-Last 110 übertragen wird. Diese Energieübertragung kann eine Energieübertragung während der kurzen PWM-„Ein“-Zeit und eine zusätzliche Energieübertragung während der PWM-„Aus“-Zeit umfassen. Nach dem Ende der kurzen PWM-„Ein“-Zeit kann der Leistungsstufenschalter so betrieben werden, dass die fortgesetzte Übertragung von Ladung ermöglicht wird, bis ein Spitzenleistungsstufenstrom erreicht wird. Der zusätzliche Strom während der PWM-„Aus“-Zeit kann die Spannung über dem Kondensator 108 laden, so dass dann, wenn die nächste PWM-„Ein“-Zeit kurz ist, die anfängliche Spannung des Kondensators 108 auf einem ausreichenden Niveau sein kann, so dass ermöglicht wird, dass die LED-Last 110 mit einem durchschnittlichen Strom versorgt wird, der dem Dimm-Sollwert entspricht.
Für längere PWM-„Ein“-Intervalle (t2 → t3) kann der Leistungsstufenschalter jedesmal einem Zyklus unterzogen werden, wenn der Leistungsstufenstrom eine Spitzenstromschwelle erreicht und ein nächster Taktsignalübergang (t₄) stattfindet. Sobald der Leistungsstufenschalter betätigt wird, so dass der Leistungsstufenstrom zum ersten Mal die Spitzenstromschwelle erreicht, wird dann nicht länger zugelassen, dass die Leistungsstufeninduktivität über das Ende der PWM-„Ein“-Zeit hinaus erregt wird. Dies kann durch Öffnen des Leistungsstufenschalters zwischen der Leistungsstufeninduktivität und der Versorgungsspannung erreicht werden. Die Leistungsstufeninduktivität kann mit dem Zuführen von Strom zu dem Ausgabekondensator 108 selbst nach dem Öffnen des Leistungsstufenschalters fortfahren, um die Leistungsstufeninduktivität von der Versorgungsspannung zu isolieren.
Die 5 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren 500 einer verlängerten oder ergänzenden Ladungsübertragung. Das Verfahren 500 kann beginnend mit einem ersten „Aus“-Zustand 501 eines Leistungsstufenschalters erläutert werden. Eine PWM-Eingabe, die einen Übergang zu einer „Ein“-Zeit eines PWM-Zyklus (PWM = 1) angibt, kann einen ersten Zustandsübergang 502 auslösen, wie z.B. einen ersten „Ein“-Zustand 503 des Betreibens des Leistungsstufenschalters. Der erste Zustandsübergang 502 kann mit einem Taktgeber des Schaltstromwandlers synchronisiert werden, und zwar zusätzlich dazu, dass er durch einen Übergang zu dem „Ein“-Zustand des PWM-Zyklus ausgelöst wird. Beispielsweise kann eine ansteigende Kante eines PWM-„Ein“-Zyklus (PWM = 1) mit einer ansteigenden Kante eines Schaltreglertaktsignals synchronisiert werden, um den ersten Zustandsübergang 502 zu dem ersten „Ein“-Zustand 503 des Betreibens des Leistungsstufenschalters auszulösen. Der Leistungsschalter kann in einen Abwärtswandlerschaltkreis, einen Aufwärtswandlerschaltkreis, einen Abwärts-Aufwärts-Wandlerschaltkreis oder eine andere Schaltreglerkonfiguration einbezogen oder darin angeordnet werden, der oder die in die Leistungsstufe 102 einbezogen werden kann. Während des ersten „Ein“-Zustands 503 kann der Leistungsstufenregler einen Ladestrom (I_PS) für einen Zwischenknoten bereitstellen, der sich z.B. an einem Anschluss des Ausgabekondensators 108 befinden kann. In dem ersten „Ein“-Zustand 503, wenn der PWM-Schalter 106 geschlossen ist, kann der Leistungsstufenregler Energie sowohl dem Ausgabekondensator 108 als auch der LED-Last 110 zuführen. Zunächst kann in dem ersten „Aus“-Zustand 501 der Leistungsstufeninduktivitätsstromfluss (I_PS) bei Null liegen und nach dem ersten Zustandsübergang 502 zu dem ersten „Ein“-Zustand 503 kann der Leistungsstufeninduktivitätsstrom zu steigen beginnen. Der erste „Ein“-Zustand 503 kann sich fortsetzen, bis eine feststehende oder einstellbare erste Spitzenleistungsstufenstromschwelle (I_SPITZE1) erreicht worden ist.
Nachdem der Leistungsstufenstrom (I_PS) die erste Spitzenschwelle (I_SPITZE1) erreicht hat, wobei gleichzeitig die PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit aktiv bleibt (PWM=1), kann ein zweiter Zustandsübergang 504 stattfinden, wie z.B. ein Übergang von dem ersten „Ein“-Zustand 503 zurück zu dem ersten „Aus“-Zustand 501. Ferner können ähnliche erste und zweite Übergänge 502, 504 zwischen dem ersten „Aus“-Zustand 501 und dem ersten „Ein“-Zustand 503 stattfinden, solange die PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit aktiv bleibt (PWM = 1).
Wenn die „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus endet (PWM = 0), kann ein dritter Übergang 505 von dem ersten „Aus“-Zustand 501 stattfinden, oder ein vierter Übergang 506 kann von dem ersten „Ein“-Zustand 502 zu einem zweiten „Aus“-Zustand 507 stattfinden. Während des zweiten „Aus“-Zustands 507 kann der Leistungsstufeninduktivitätsstrom (I_PS) abnehmen, da dessen Ladung zu dem Ausgabekondensator 108 abgeführt wird. Nachdem der Leistungsstufenstrom zu einer Talschwelle abgefallen ist und diese erreicht hat (z.B. I_PS <= 0), kann ein fünfter Übergang 508 stattfinden, wie z.B. von dem zweiten „Aus“-Zustand 507 zu einem zweiten „Ein“-Zustand 509.
Während des zweiten „Ein“-Zustands 509 des Leistungsstufenschalters kann der Leistungsstufenstrom (I_PS) erneut zunehmen, da die Leistungsstufeninduktivität mittels des Leistungsstufenschalters (z.B. 6A oder 6B, 303) des Leistungsstufenreglers erregt wird. Dann kann, wenn der Leistungsstufenstrom (I_PS) eine sekundäre Spitzenschwelle (I_SPITZE2) erreicht, ein sechster Zustandsübergang 510 auftreten, wie z.B. von dem zweiten „Ein“-Zustand 509 zu dem ersten „Aus“-Zustand 501, in dem ein Schaltvorgang des Leistungsstufenreglers unterbrochen und im Leerlauf ist. Nach dem Empfangen der nächsten PWM-Eingabe, die einen Übergang zu einer nächsten PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit (PWM = 1) anzeigt, kann ein weiterer erster Übergang 502 von dem ersten „Aus“-Zustand zu dem ersten „Ein“-Zustand ausgelöst werden.
Das mittels des Zustandsdiagramms von 5 beschriebene Verfahren 500 kann ein sehr tiefes Dimmen einer LED-Last 110 ermöglichen, wie z.B. durch eine ergänzende Ladungsübertragung von sehr kurzen PWM-„Ein“-Zykluszeitintervallen durch Bereitstellen einer zusätzlichen Ladungsübertragung während eines nächsten PWM-„Aus“-Zeitintervalls. Für sehr kurze PWM-„Ein“-Zeiten kann die Ladung, die während der PWM-„Ein“-Zeit übertragen wird, nicht ausreichend sein, um den gewünschten Dimm-Sollwert zu erfüllen, so dass die LED-Last 110 bei dem gewünschten PWM-Dimmniveau flimmert oder aus ist. Das Verfahren 500 des Bereitstellens einer ergänzenden Ladungsübertragung während des PWM-„Aus“-Zeitintervalls, obwohl sie nicht direkt für die LED-Last 110 bereitgestellt wird, kann zum Laden des Ausgabekondensators 108 auf ein Spannungsniveau verwendet werden, das ermöglichen kann, dass der durchschnittliche Strom das gewünschte Dimmniveau erreicht, wie z.B. ein Einbeziehen während des nächsten PWM-„Ein“-Zyklus.
Die 6A zeigt allgemein ein Beispiel von Abschnitten eines Systems 100 zum Bereitstellen eines gesteuerten tiefen PWM-Dimmens einer LED-Last 110. Das System 100 kann eine Steuereinrichtung 101, eine Leistungsstufe 102, einen Ausgabekondensator 108 umfassen und kann die LED-Last 110 umfassen oder daran gekoppelt sein. Das System 100 kann so betrieben werden, dass es einen durchschnittlichen Strom für die LED-Last 110 entsprechend einem Dimm-Sollwert der Steuereinrichtung 101 bereitstellt. Der gewünschte durchschnittliche Strom kann durch Anwenden eines pulsbreitenmodulierten (PWM) Stroms für die LED-Last 110 bereitgestellt werden. Eine hellere LED-Lichtausgabe kann durch Bereitstellen einer längeren PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit eines PWM-Schalters 106 während jedes PWM-Zyklus erreicht werden. Umgekehrt kann eine dunklere LED-Lichtausgabeeinstellung unter Verwendung einer kürzeren PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit des PWM-Schalters 106 während des PWM-Zyklus erreicht werden. Die Frequenz des PWM-Zyklus kann bei einer ausreichend hohen Frequenz liegen, so dass das Auge eines durchschnittlichen Betrachters den PWM-Ein/Aus-Zyklusbetrieb der LED-Last 110 nicht wahrnimmt.
Die Leistungsstufe 102 kann einen Schaltregler umfassen, wobei sie z.B. einen oder mehrere Leistungsstufenschalter 303, 304 und eine Induktivität 314 umfassen kann. Die Induktivität kann zum Bereitstellen einer Ladung für die LED-Last 110 und zum Laden des Ausgabekondensators 108 verwendet werden. Die Leistungsstufe 102 kann eine Stromrückkopplungsschleife 330 umfassen, so dass das Steuerschalten des Schaltreglers unterstützt wird. Der Ausgabekondensator 108 kann dabei unterstützen, die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom zu glätten, die der LED-Last 110 zugeführt werden. Das System 100 kann ferner den PWM-Schalter 106 umfassen, so dass ein Dimmen der LED-Last 110 ermöglicht wird, und die Steuereinrichtung 101 kann eine PWM-Steuerschaltung umfassen. Die Steuereinrichtung 101 kann den Dimmniveau-Sollwert empfangen und kann die „Ein“-Zeit des PWM-Schalters 106 variieren, so dass der Strom, der für die LED-Last 110 bereitgestellt wird, gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 101 kann einen Tiefdimmschaltkreis 160 umfassen, der eine geeignete Ladungsübertragung und Stromsteuerung der LED-Last 110 selbst dann ermöglicht, wenn die PWM-Ein-Zeit sehr kurz ist.
Für ein Nenndimmen oder kein Dimmen kann die PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit relativ lang sein und das Schließen des Leistungsstufenschalters 303 und das Schließen des PWM-Schalters 106 zum Initiieren des PWM-„Ein“-Zustands können koordiniert oder synchronisiert werden und z.B. ein Taktsignal umfassen, wie z.B. von dem Taktgeber 131. Die Rückkopplungsschleife 330 kann einen Fehlerverstärker 320 umfassen, der z.B. zum Einstellen einer Spitzenstromschwelle der Induktivität 314 verwendet werden kann. Der Fehlerverstärker 320 kann den tatsächlichen Strom der LED-Last 110 mit einem gewünschten LED-Strom vergleichen. Der gewünschte LED-Strom kann unter Verwendung einer festgelegten oder einstellbaren Referenzstromquelle 322 erhalten werden. Die Ausgabe der Referenzstromquelle 322 kann derart erhalten werden, dass der LED-Laststrom bei oder nahe bei einer maximalen Nennstromgrenze von einer oder mehreren Komponente(n) des Systems 100 liegt. Die Ausgabe des Fehlerverstärkers 320 kann einen Spitzenstromschwellenwert für den Induktivitätsstrom bewirken. Ein Spitzenschwellenkondensator 332 kann zum Halten einer Spannung verwendet werden, die für das Spitzenstromschwellenniveau repräsentativ ist, und kann mittels eines Schalters 324 von dem Fehlerverstärker 320 getrennt werden, wenn sich der PWM-Zyklus in einem „Aus“-Zustand befindet. Die Rückkopplungsschleife 330 kann ferner einen Spitzenstromdetektor 340 umfassen, wobei sie z.B. einen ersten Spitzenstromkomparator 326 und einen zweiten Spitzenstromkomparator 626 umfassen kann. Der zweite Spitzenstromkomparator 626 kann eine Vergleichsschwelle (V_NENN) empfangen, die für eine Nennstromgrenze einer Leistungsübertragungskomponente des Systems 100 repräsentativ ist, wie z.B. eine maximale Nennstromgrenze der Induktivität 314 oder eine maximale Nennstromgrenze des Leistungsstufenschalters 303. Der erste Spitzenstromkomparator 326 kann den tatsächlichen Induktivitätsstrom (I_PS) mit einer Spitzenstromschwelle (I_SPITZE) vergleichen, wobei z.B. deren Schwellenwert durch den Fehlerverstärker 320 eingestellt und auf dem Spitzenschwellenkondensator 332 gespeichert werden kann.
Gemäß der 6A kann das System 100 so betrieben werden, dass der Induktivitätsstrom (I_PS) zu einem niedrigeren der folgenden zunehmen kann: (1) Der Nennspitzenschwelle (V_NENN) oder (2) der Zielspitzenstromschwelle (I_SPITZE). Ein Logikgatter, wie z.B. die Spitzenerfassungskippstufe 328, kann den Einschalt/Auschalt-Betriebszustand des Leistungsstufenschalters 303 zurücksetzen, so dass der Strom (I_PS) der Leistungsstufe 102 nach einem solchen Zurücksetzen zu dem Leistungsstufenschalter-„Aus“-Zustand abzunehmen beginnt. Wenn die PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit aktiv bleibt, kann nach dem Empfangen eines weiteren Taktgeberpulses der Leistungsstufenschalter 303 erneut auf die Leistungsstufenschalter-„Ein“-Stufe eingestellt werden, und die Induktivität 214 kann erneut erregt werden, wodurch der Induktivitätsstromfluss (I_PS) erhöht wird. Der Leistungsstufenstrom (I_PS) durch die Induktivität 214 kann selbst in dem Leistungsstufenschalter-„Aus“-Zustand weiter fließen, wobei die gespeicherte Energie in der Induktivität verwendet wird, und sogar bevor die Induktivität mittels eines Schaltens des Leistungsstufenschalters 303 in die Leistungsstufenschalter-„Ein“-Stufe erneut erregt wird.
Wenn die „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus endet und die „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus beginnt, kann der Tiefdimmschaltkreis 160 einen sekundären Betriebszyklus des Leistungsstufenschalters 303 während der „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus bereitstellen. Während des sekundären Betriebszyklus des Leistungsstufenschalters 303 kann die Ausgabe einer ersten Kippstufe 663 des Tiefdimmschaltkreises 160 einen Vergleich unter Verwendung einer Spannungsquelle 665 aktivieren, die selektiv zwischen dem Spitzenschwellenkondensator 332 und der invertierenden Eingabe des ersten Spitzenstromkomparators 326 gekoppelt werden kann. Die Spannungsquelle 665, wenn sie nicht z.B. durch eine Ausgabe eines Flip-Flops 666 des Tiefdimmschaltkreises 160 aktiviert ist, kann eine Gegenspannung von Null der Zielspitzenschwelle (I_SPITZE) bereitstellen, die durch die gespeicherte Spannung auf dem Spitzenschwellenkondensator 332 repräsentiert wird. Wenn die Spannungsquelle 665 aktiviert wird, kann die Gegenspannungsquelle 665 den Nennspitzenschwellenwert (V_NENN) von dem Zielspitzenschwellenwert (I_SPITZE) subtrahieren, so dass eine Spannung bereitgestellt wird, die für eine zweite Spitzenschwelle (I_SPITZEZ) für den sekundären Zyklus des Leistungsstufenschalters 303 repräsentativ ist. Für sekundäre Zyklen, in denen die Zielspitzenschwelle (I_SPITZE) bei der Nennspitzenschwelle (V_NENN) liegt oder weniger als diese beträgt, kann die zweite Spitzenschwelle (I_SPITZE2) auf einen minimalen Vorgabewert eingestellt werden. Die Summe der Ladung, die durch den anfänglichen primären Leistungsstufenschalterzyklus und den sekundären Leistungsstufenschalterzyklus bereitgestellt wird, kann so eingestellt werden, dass ein durchschnittlicher Strom bereitgestellt wird, der dem Niveau des tiefen Dimm-Sollwerts über einem vollen PWM-Zyklus mit einer sehr kurzen PWM-Zyklus-„Ein“-Zeit entspricht.
Nach dem Ende der PWM-„Ein“-Zeit kann der Tiefdimmschaltkreis 160 den Leistungsstufenstrom (I_PS) überwachen, der für den Ausgabekondensator 108 bereitgestellt wird. Nach dem Fallen des Leistungsstufenstroms (I_PS), so dass er einen niedrigen Stromschwellenwert erreicht, kann ein Stromtal/tiefstpunkt-Komparator 662 des Tiefdimmschaltkreises 160 den sekundären Zyklus des Leistungsstufenschalters 303 auslösen. Beispielsweise wenn die PWM-„Ein“-Zeit endet, kann die Ausgabe eines Gatters 350 in der Rückkopplungsschleife 330 einen „niedrigen“ Wert erreichen, wodurch ermöglicht wird, dass der Leistungsstufenschalter 303 das Erregen der Induktivität beendet, wodurch der Leistungsstufenstrom (I_PS) der Leistungsstufe 102 erhöht wird. Der Talstromdetektor 662 kann den Leistungsstufenstrom (I_PS) der Induktivität 314 mit einer Talschwelle vergleichen. Wenn der Leistungsstufenstrom der Induktivität 314 auf oder unterhalb den Talschwellenwert fällt, kann die Ausgabe des Talstrom-Komparators 662 als Reaktion einen „hohen“ Wert erreichen. Die erste Kippstufe 663 des Tiefdimmschaltkreises 160 kann die Ausgabe des Talstrom-Komparators 662 empfangen, wie z.B. durch ein zweites Gatter 664 des Tiefdimmschaltkreises 160. Die Ausgabe des Talstrom-Komparators 662 kann zum Auslösen des Leistungsstufenschalters 303 zum Schließen für den sekundären Zyklus verwendet werden. Während des sekundären Zyklus kann die Ausgabe der Kippstufe 663 einen Gegenspannungsschaltkreis 665 zum Modifizieren der Spitzenschwelle (I_SPITZE) aktivieren, die über dem Spitzenschwellenkondensator 232 gehalten wird, so dass die Abweichung subtrahiert wird, um einen niedrigeren Wert zu erhalten, so dass eine zweite Spitzenschwelle (I_SPITZE2) erhalten wird. Wenn der Leistungsstufenstrom (I_PS) stark genug zunimmt, so dass die zweite Spitzenschwelle (I_SPITZE2) erreicht ist, kann die erste Kippstufe 663 des Tiefdimmschaltkreises 160 den Leistungsstufenschalter 303 öffnen und den Gegenspannungsschaltkreis 665 deaktivieren. Der Schaltzyklus der Induktivität 314 kann fortgesetzt werden, wenn die „Ein“-Zeit des nächsten PWM-Zyklus beginnt.
Die 6B zeigt allgemein ein weiteres Beispiel einer Logik für den Spitzenstromdetektor 340. Das Beispiel 6B kann einen ersten Spitzendetektor 627, einen zweiten Spitzenstromdetektor 626, ein Logikgatter 328 und einen Multiplexer 629 umfassen. Der zweite Spitzenstromkomparator 626 kann einen Vergleichsschwellenwert empfangen, der eine Nennstromgrenze einer Leistungsübertragungskomponente des Systems 600 repräsentieren kann, wie z.B. eine maximale Nennstromgrenze der Induktivität 314 oder eine maximale Nennstromgrenze des Leistungsstufenschalters 303, und den tatsächlichen Strom der Leistungsstufe 102 mit dem Schwellenwert vergleichen kann. Der erste Spitzenstromkomparator 627 kann einen Eingabewert mit einer Summe von zwei Schwellen vergleichen. Von diesen zwei Schwellen kann eine erste Schwelle eine Zielspitzenstromschwelle sein, die durch den Fehlerverstärker 320 eingestellt wird und auf dem Spitzenschwellenkondensator 332 gespeichert wird, und eine zweite Schwelle kann durch den Multiplexer 629 bereitgestellt werden. Während einer ersten „Ein“-Zeit des Leistungsstufenschalters 30 - während einer „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus - kann der Multiplexer 629 eine Abweichung von Null als die zweite Schwelle für den ersten Spitzenstromkomparator 626 bereitstellen. Während einer zweiten „Ein“-Zeit des Leistungsschalters 203 - während der „Aus“-Zeit des PWM-Zyklus - kann der Multiplexer 629 die Schwelle, die für eine Nennstromgrenze einer Leistungsübertragungskomponente des Systems 100 repräsentativ ist, als die zweite Schwelle für den ersten Spitzenstromkomparator 626 bereitstellen. Eine Ausgabe des zweiten Flip-Flops kann zum Steuern des Multiplexers 629 verwendet werden.
Die 7 zeigt allgemein ein Beispiel von bestimmten Wellenformen, die mit dem Betrieb der Systeme von 6A oder 6B, wie z.B. während eines PWM-Zyklus mit einem kurzen „Ein“-Intervall (z.B. einem sehr tiefen Dimmen) und eines anschließenden PWM-Zyklus mit einem längeren „Ein“-Intervall, zusammenhängen. Die gezeigten Wellenformen umfassen den Leistungsstufenstrom 731, das PWM-Signal 732, das Taktsignal 733 zur Verwendung in dem Schaltregler der Leistungsstufe 102 und die Spannung 734 über dem Ausgabekondensator 108. Für kurze PWM-„Ein“-Intervalle kann zugelassen werden, dass die Induktivität für die Dauer des kurzen PWM-„Ein“-Intervalls erregt wird. Für sehr kurze PWM-„Ein“-Zeiten kann die Leistungsstufe 102 während der sehr kurzen PWM-„Ein“-Zeit gegebenenfalls keine ausreichende Ladung übertragen, um die Energie bereitzustellen, die für das gewünschte Lichtintensitätsdimmen der LED-Last 110 erforderlich ist. Daher kann nach dem Ende der kurzen PWM-„Ein“-Zeit die Dimmsteuerlogik auf das Fallen und das Erreichen einer Talschwelle des Leistungsstufenstroms warten und kann einen zweiten Zyklus des Leistungsschalters während der PWM-„Aus“-Zeit steuern. Die Größe einer sekundären Spitzenschwelle des zweiten Leistungsschalterzyklus kann z.B. auf der Basis der Länge einer oder mehrerer vorhergehender PWM-„Ein“-Zeiten oder auf der Basis des tatsächlichen Dimm-Sollwerts bestimmt werden. Die Leistungsstufeninduktivität kann durch den Leistungsstufenschalter erregt werden, bis sich der Leistungsstufenstrom durch die Induktivität auf die sekundäre Spitzenschwelle erhöht und diese erreicht. Der zusätzliche Strom dieses zweiten Zyklus kann beim Laden des Ausgabekondensators 108 unterstützen, so dass die Spannung über dem Ausgabekondensator 108 bei der nächsten PWM-„Ein“-Zeit auf einem ausreichenden Niveau vorliegen kann, so dass die LED-Last 110 mit einem durchschnittlichen Strom versorgt werden kann, der dem Dimm-Sollwert entspricht.
Für längere PWM-„Ein“-Intervalle kann der Leistungsstufenschalter jedesmal einem Zyklusbetrieb unterzogen werden, wenn der Leistungsstufenstrom eine Spitzenstromschwelle erreicht. Am Ende von solchen längeren PWM-„Ein“-Zeiten wird die Leistungsstufeninduktivität aberregt, während der Leistungsstufenstrom fortgesetzt Strom für den Ausgabekondensator 108 bereitstellen kann. Nach dem Ende einer solchen längeren PWM-„Ein“-Zeit kann die Dimmsteuerlogik warten, bis der Leistungsstufenstrom auf eine Talschwelle gefallen ist und diese erreicht hat. Dann kann die Dimmsteuerlogik einen Teil- oder anderen zweiten Zyklus des Leistungsschalters steuern, wie z.B. eine kurze Vorgabedauer während der PWM-„Aus“-Zeit. Für längere PWM-„Ein“-Zeiten kann der zweite Zyklus des Leistungsschalters während der PWM-„Aus“-Zeit gegebenenfalls nicht erwünscht sein oder kann einen vernachlässigbaren Effekt bereitstellen. Eine zusätzliche Dimmlogik kann gegebenenfalls einbezogen werden, um z.B. den zweiten Zyklus des Leistungsschalters nach einer längeren PWM-„Ein“-Zeit zu hemmen.
Die 8 zeigt allgemein ein Zustandsdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren des Betreibens eines Systems unter Verwendung einer Kombination des Dimmschaltkreises 160 von 3 und des Tiefdimmschaltkreises 160 der 6A und 6B. Das Verfahren kann beginnend mit einem ersten „Aus“-Zustand 801 eines Leistungsstufenschalters erläutert werden. Ein erster Zustandsübergang 802 von dem ersten „Aus“-Zustand 801 zu dem ersten „Ein“-Zustand 803 des Leistungsstufenschalters kann nach dem Empfangen einer PWM-Eingabe stattfinden, die einen Übergang zu einer PWM-„Ein“-Zeit (PWM = 1) eines PWM-Zyklus angibt, wie z.B. synchronisiert mit einer ansteigenden Kante eines Taktgebers (CLK = 1) eines Schaltregler der Leistungsstufe. Der Schalter und der Schaltregler der Leistungsstufe können als ein Abwärtswandlerschaltkreis, ein Aufwärtswandlerschaltkreis, ein Abwärts-Aufwärts-Wandlerschaltkreis oder als eine andere Konfiguration ausgebildet sein. Während des ersten „Ein“-Zustands 803 des Leistungszustandsschalters kann der Schaltregler Ladung zu einem Zwischenknoten eines LED-Schaltkreises, wie z.B. dem Ausgabekondensator 108, zuführen, der wiederum mittels des PWM-Schalters 106 mit der LED-Last 110 gekoppelt werden kann. Wenn der PWM-Schalter geschlossen ist, kann der Schaltregler sowohl den Ausgabekondensator 108 als auch die LED-Last 110 versorgen. Anfänglich kann bei dem ersten „Aus“-Zustand 801 des Leistungsstufenschalters der Stromfluss (I_PS) durch eine Induktivität der Leistungsstufe bei Null beginnen und dann zunehmen. Der Betrieb kann in dem ersten „Ein“-Zustand 803 des Leistungsstufenschalters fortgesetzt werden, bis eine Zielstromschwelle (I_SPITZE1) durch den Leistungsstufenstrom (I_PS) erreicht worden ist, z.B. ungeachtet dessen, ob die PWM-„Ein“-Zeit des PWM-Zyklus abgelaufen ist.
Bei 804 kann ein zweiter Zustandsübergang von dem ersten „Ein“-Zustand 803 des Leistungsstufenschalters zu einem zweiten „Aus“-Zustand des Leistungsstufenschalters stattfinden, wie z.B. wenn der tatsächliche Leistungsstufenstromfluss (I_PS) die Stromschwelle (I_SPITZE1) erreicht hat. Während des zweiten „Aus“-Zustands 805 des Leistungsstufenschalters kann ein Stromversorgungsweg der Leistungsstufe unterbrochen werden. Die Energie, die innerhalb der Leistungsstufeninduktivität gespeichert ist, kann jedoch nach wie vor Strom zum Laden des Ausgabekondensators 108 und gegebenenfalls zu der LED-Last 110 mittels des PWM-Schalters 106 bereitstellen. Der Stromfluss während des Betriebs in dem zweiten „Aus“-Zustand 805 nimmt im Allgemeinen ab.
Bei 807 kann ein dritter Zustandsübergang von dem zweiten „Aus“-Zustand 805 zu einem zweiten „Ein“-Zustand 808 des Leistungsstufenschalters stattfinden, wie z.B. wenn die PWM-Eingabe damit fortfährt, die PWM-„Ein“-Zeit (PWM = 1) des PWM-Zyklus anzugeben, und ein zweites Taktsignal (CLK = 1) wird empfangen. In dem zweiten „Ein“-Zustand 808 des Leistungsstufenschalters kann der Schaltregler der Leistungsstufe mittels des PWM-Schalters 106 eine Ladung zu dem Ausgabekondensator 108 und zu der Ausgabe-LED-Last 110 zuführen. Der Strom von dem Ausgang der Leistungsstufe muss zu Beginn des zweiten „Ein“-Zustands 808 des Leistungsstufenschalters nicht bei Null liegen.
Bei 814, wenn die PWM-„Ein“-Zeit des PWM-Zyklus aktiv bleibt und der Leistungsstufenstrom die Spitzenschwelle (I_SPITZE1) erreicht, kann ein vierter Zustandsübergang 814 stattfinden, wodurch der Vorgang zu dem zweiten „Aus“-Zustand 805 zurückgeführt wird. Solange die „Ein“-Zeit des PWM-Zyklus aktiv bleibt (PWM = 1), kann der Betrieb in einer Schleife zwischen dem zweiten „Aus“-Zustand 805 und dem zweiten „Ein“-Zustand 808 stattfinden.
Entweder bei dem zweiten „Aus“-Zustand 805 oder dem zweiten „Ein“-Zustand 808 des Leistungsstufenschalters kann der Betrieb gemäß einem fünften Zustandsübergang 806 bzw. einem sechsten Zustandsübergang 809 zu einem dritten „Aus“-Zustand 810 ablaufen, wie z.B. wenn der PWM-Zyklus in einen PWM-„Aus“-Zustand (PWM = 0) eintritt. Während des dritten „Aus“-Zustands 810 des Leistungsstufenschalters kann der Leistungsstufenstrom (I_PS) abnehmen, da Ladung von der Leistungsstufeninduktivität zu dem Ausgabekondensator 108 abgeführt wird.
Bei 812, wenn der Leistungsstufeninduktivitätsstrom zu einem Talschwellenwert abfällt und diesen erreicht, wie z.B. Null, kann das Verfahren 800 einen siebten Zustandsübergang 812 zu einem dritten „Ein“-Zustand 811 des Leistungsstufenschalters durchlaufen. Während des dritten „Ein“-Zustands 811 des Leistungsstufenschalters kann die Leistungsstufeninduktivität erneut erregt werden.
Bei 813, wenn der Leistungsstufeninduktivitätsstrom zunimmt und eine sekundäre Spitzenschwelle (I_SPITZE2) erreicht, kann ein achter Zustandsübergang 813 von dem dritten „Ein“-Zustand 812 des Leistungsstufenschalters zu dem ersten „Aus“-Zustand 801 des Leistungsstufenschalters stattfinden. Nach dem Empfangen einer weiteren PWM-Eingabe (PWM = 1), die einen Übergang zu einer PWM-„Ein“-Zeit eines anschließenden PWM-Zyklus angibt, kann das Verfahren 800 fortfahren, wie z.B. durch eine Wiederholung in der vorstehend beschriebenen Weise.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung umfasst Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen veranschaulichend spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Beispiele“ bezeichnet. Solche Beispiele können Elemente zusätzlich zu denjenigen umfassen, die gezeigt oder beschrieben sind. Die vorliegenden Erfinder sehen jedoch auch Beispiele vor, in denen nur diejenigen Elemente bereitgestellt sind, die gezeigt oder beschrieben sind. Darüber hinaus sehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele vor, bei denen jedwede Kombination oder Permutation solcher gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder eines Aspekts oder mehrerer Aspekte davon) entweder in Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder eines Aspekts oder mehrerer Aspekte davon) oder in Bezug auf andere Beispiele (oder eines Aspekts oder mehrerer Aspekte davon), das oder die hier gezeigt oder beschrieben ist oder sind, verwendet wird.
In dem Fall einer uneinheitlichen Verwendung zwischen diesem Dokument und jedweden Dokumenten, die unter Bezugnahme einbezogen sind, geht die Verwendung in diesem Dokument vor.
In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“, „einer“ oder „eines“, wie es in Patentdokumenten üblich ist, so verwendet, dass eines oder mehrere umfasst sind, und zwar unabhängig von anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens ein(es)/einer“ oder „ein oder mehrere“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ so verwendet, dass er sich auf ein nichtausschließliches oder bezieht, so dass „A oder B“ „A, jedoch nicht B“, „B, jedoch nicht A“ und „A und B“ umfasst sind, falls nichts anderes angegeben ist. In diesem Dokument werden die Begriffe „einschließlich“ und „in dem/denen“ als die englischen Äquivalente der jeweiligen Begriffe „umfassend“ und „worin“ verwendet. Ferner sind die Begriffe „einschließlich“ und „umfassend“ offen, d.h., ein System, eine Vorrichtung, ein Gegenstand, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Verfahren, das Elemente zusätzlich zu denjenigen umfasst, die nach einem solchen Begriff angegeben sind, sollen in den Umfang des diskutierten Gegenstands fallen. Darüber hinaus werden, wenn sie in einem Anspruch verwendet werden, die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“, usw., lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen bezüglich ihrer Gegenstände darstellen.
Die hier beschriebenen Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinen- oder computerimplementiert werden. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium umfassen, in dem Anweisungen kodiert sind, die so ausgeführt werden können, dass sie eine elektronische Vorrichtung zum Ausführen von Verfahren betreiben können, wie sie in den vorstehenden Beispielen beschrieben sind. Eine Implementierung von solchen Verfahren kann einen Code, wie z.B. einen Mikrocode, einen Assemblysprache-Code, einen Sprachcode auf einem höheren Niveau oder dergleichen umfassen. Ein solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zum Ausführen verschiedener Verfahren umfassen. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann der Code in einem Beispiel materiell auf einem oder mehreren flüchtigen, dauerhaften oder nicht-flüchtigen materiellen computerlesbaren Medium oder Medien gespeichert sein, wie z.B. während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese materiellen computerlesbaren Medien können Festplatten, entnehmbare Magnetplatten, entnehmbare optische Platten (z.B. Compact Discs und digitale Videodiscs), Magnetkassetten, Speicherkarten oder -sticks, Direktzugriffsspeicher (RAMs), Festwertspeicher (ROMs) und dergleichen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die vorstehende Beschreibung soll veranschaulichend und nicht beschränkend sein. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekt(e) davon) in einer Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, wie z.B. von einem Fachmann nach dem Lesen der vorstehenden Beschreibung. Ferner können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale zusammen gruppiert werden, um die Offenbarung zu vereinfachen. Dies sollte jedoch nicht so aufgefasst werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für irgendeinen Anspruch essentiell ist. Vielmehr kann in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform ein erfindungsgemäßer Gegenstand liegen. Die folgenden Aspekte sind hierdurch in die detaillierte Beschreibung als Beispiele oder Ausführungsformen einbezogen, wobei jeder Aspekt als selbständige getrennte Ausführungsform vorliegt, und es ist vorgesehen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können.

Claims

Pulsbreitenmodulierungs (PWM)-Verfahren des Ansteuerns einer lichtemittierenden Diode (LED) (110) zum Ermöglichen eines Dimmens, während ein Flackern bzw. Flimmern vermindert oder vermieden wird, das die Verwendung eines ersten Signals zum Steuern eines PWM-Schalters (106) zum Entladen einer Energiespeicherkomponente an einem Zwischenknoten durch die LED (110) und die Verwendung eines zweiten Signals zum Steuern eines Leistungsstufen-Schalters (303) zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten umfasst, wobei das Verfahren umfasst: wiederkehrendes bzw. wiederholtes Durchführen der Schritte: (a) wenn das erste Signal einen PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten durch die LED (110) beginnt, Auslösen des zweiten Signals zum Beginnen eines ersten Schaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten, bis ein erster Zielwert (I_Spitze1) eines Ladeparameters (I_PS) erreicht ist; (b) dann, wenn der erste Zielwert (I_Spitze1) des Ladeparameters (I_PS) erreicht ist, Auslösen des zweiten Signals zum Beenden eines Ein-Zustands des Leistungsstufen-Schalters (303) im ersten Schaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten unabhängig davon, ob ein Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten beendet ist; und (c) dann Zulassen eines zweiten Schaltzyklus und von weiteren Schaltzyklen zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten während desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten, bis der Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben Zyklus zum Entladen des Zwischenknotens beendet ist, und dann Auslösen einer Rückkehr zum Durchführen des Schritts (a); wobei im Schritt (c), wenn der Ein-Zustand des PWM-Schalters (106) desselben PWM-Zyklus zum Entladen der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten beendet ist, das zweite Signal zum Beginnen eines Teilschaltzyklus zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten ausgelöst wird, bis ein zweiter Zielwert (I_Spitze2) des Ladeparameters (I_PS) erreicht ist, und dann eine Rückkehr zum Durchführen des Schritts (a) ausgelöst wird; und wobei der zweite Zielwert (I_Spitze2) des Ladeparameters (I_PS) eine geringere Größe aufweist als der erste Zielwert (I_Spitze1) des Ladeparameters (I_PS).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Zielwert (I_Spitze1) des Ladeparameters ein Induktivitätsstrom einer Induktivität (314) ist, die zum Laden der Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten mittels des Leistungsstufen-Schalters (303) verwendet wird, der durch das zweite Signal gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Energiespeicherkomponente an dem Zwischenknoten als ein Kondensator (108) ausgebildet ist.
Verfahren zum Dimmen einer lichtemittierenden Diode (LED) (110) unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulierung (PWM), wobei das Verfahren umfasst: wenn ein Strom einer Induktivität (314) nach dem Ende einer Ein-Zeit eines PWM-Schaltzyklus und während einer anfänglichen Ein-Zeit des PWM-Schaltzyklus keinen Zielstrom (I_Spitze) erreicht, Zulassen, dass der Strom der Induktivität (314) den Zielstrom (I_Spitze) während eines nächsten „Aus“-Zeitintervalls des PWM-Schaltzyklus erreicht, wobei die Induktivität (314) mit der LED (110) mittels eines PWM-Schalters (106) gekoppelt ist; und wenn der Strom der Induktivität (314) den Zielstrom (I_Spitze) vor dem Ende der Ein-Zeit eines nachfolgenden PWM-Schaltzyklus erreicht, Unterbrechen des Erregens der Induktivität (314) am Ende der Ein-Zeit des PWM-Schaltzyklus.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Regler die Induktivität (314) und einen Induktivität-Erregungsschalter (303) umfasst, und wobei das Verfahren umfasst: Erregen der Induktivität (314) unter Verwendung des Induktivität-Erregungsschalters (303) synchron mit einem Taktgeber.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die LED (110) mit einem Ausgang des Reglers mittels eines PWM-Schalters (106) gekoppelt ist und das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Stroms für die LED (110) mittels des PWM-Schalters (106) während der Ein-Zeit des PWM-Schaltzyklus.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, welches das Synchronisieren des Beginns einer Ein-Zeit des PWM-Schaltzyklus umfasst, wobei der Taktgeber den Erregungsschalter (303) schließt.
Pulsbreitenmodulierungs (PWM)-Treiber zum Ermöglichen eines tiefen Dimmens einer lichtemittierende Diode (LED)-Last (110), wobei der PWM-Treiber umfasst: einen ersten Ausgang zum Steuern eines Leistungsstufenschalters (303), wobei der Leistungsstufenschalter (303) zum Koppeln und Entkoppeln einer Energiespeicherkomponente einer Leistungsstufe (102) mit einer Versorgungsspannung (V_IN) ausgebildet ist; einen zweiten Ausgang zum Steuern eines PWM-Schalters (106), wobei der PWM-Schalter (106) zum Koppeln und Entkoppeln eines Ausgangs der Leistungsstufe (102) mit einer LED-Last (110) ausgebildet ist; eine PWM-Steuerschaltung (101), die zum Empfangen eines Dimmsteuerparameters und zum Modulieren einer Ein-Zeit des PWM-Schalters auf der Basis des Dimmsteuerparameters ausgebildet ist; und einen Tiefdimmschaltkreis (160), der zum Aufrechterhalten eines geschlossenen Zustands des Leistungsstufenschalters (303) mittels des ersten Ausgangs ausgebildet ist, bis ein Zielstrom (I_Spitze) der Leistungsstufe (102) nach dem Eintreten in die Ein-Zeit eines anfänglichen PWM-Zyklus erreicht ist; und wobei der Tiefdimmschaltkreis (160) eine erste Kippstufe (342, 344, 346) umfasst, die zum Bereitstellen einer ersten Kippstufenausgabe (349) in einem ersten Zustand während der Ein-Zeit des anfänglichen PWM-Zyklus und zum anfänglichen Verhindern, dass die erste Kippstufenausgabe während eines Übergangs zu einem Aus-Zustand des anfänglichen PWM-Zyklus zu einem zweiten Zustand übergeht, ausgebildet ist, und wobei der Tiefdimmschaltkreis (160) eine zweite Kippstufe (348) umfasst, die zum Empfangen der Angabe des Vergleichs und einer invertierten Ausgabe der ersten Kippstufe und zum Aufheben des Verhinderns, dass die erste Kippstufenausgabe während eines Übergangs zu einem Aus-Zustand des anfänglichen PWM-Zyklus zu einem zweiten Zustand übergeht, ausgebildet ist.
PWM-LED-Treiber nach Anspruch 8, der einen Komparator (326) umfasst, der zum Bereitstellen einer Angabe eines Vergleichs des Zielstroms mit einem Strom der Leistungsstufe (102) ausgebildet ist; und wobei der erste Ausgang ein Ausgang eines UND-Gatters (350) mit Eingängen ist, der zum Empfangen der Angabe des Vergleichs und einer Ausgabe (349) des Tiefdimmschaltkreises ausgebildet ist.
PWM-LED-Treiber nach einem der Ansprüche 8 bis 9, der die Leistungsstufe (102) umfasst und bei dem die Energiespeicherkomponente eine Induktivität (314) umfasst.
PWM-LED-Treiber nach Anspruch 10, der einen Ausgabekondensator (108) umfasst, der mit der Induktivität (314) gekoppelt ist, und wobei der Ausgabekondensator (108) zum Koppeln mit der LED-Last (110) mittels des PWM-Schalters (106) ausgebildet ist.
PWM-LED-Treiber nach Anspruch 10 oder 11, der den Leistungsstufenschalter (303) umfasst, der zum Koppeln zwischen einer Spannungsversorgung (V_IN) der Leistungsstufe (102) und der Induktivität (314) ausgebildet ist.
PWM-LED-Treiber nach einem der Ansprüche 8 bis 12, der den PWM-Schalter (106) umfasst.
Nieder- bzw. Tiefdimmschaltkreis (160) zum Aufrechterhalten einer Stromsteuerung einer lichtemittierende Diode (LED)-Last (110), wenn eine Ein-Zeit eines Pulsbreitenmodulations (PWM)-Zyklus keine ausreichende Ladungsübertragung zu der LED-Last (110) zulässt, um einen Tiefdimm-Sollwert der LED-Last (110) zu erreichen, wobei der Tiefdimmschaltkreis (160) umfasst: einen ersten Eingang, der zum Empfangen von PWM-Schaltsteuerungsinformationen ausgebildet ist; einen zweiten Eingang, der zum Empfangen von Spitzenstrominformationen einer Leistungsstufe ausgebildet ist, die zum Zuführen einer Ladung zu der LED-Last (110) mittels eines PWM-Schalters (106) ausgebildet ist; einen Ausgang zum Steuern eines Leistungsschalters (303) der Leistungsstufe (102); und eine Steuerschaltung, die zum Synchronisieren eines ersten Schaltzyklus des Leistungsschalters (303) und eines Übergangs zu einem ersten Zustand des Leistungsschalters (303) mit einem Übergang des PWM-Schalters zu einem Ein-Zustand eines PWM-Zyklus unter Verwendung der PWM-Schaltsteuerungsinformationen und der Spitzenstrominformationen sowie zum Aufrechterhalten des ersten Zustands des Leistungsschalters (303) während des PWM-Zyklus ungeachtet der PWM-Schaltsteuerungsinformationen und bis die Spitzenstrominformationen angeben, dass der Strom der Leistungsstufe (102) eine Spitzenstromschwelle erreicht hat, und, während anschließender Schaltzyklen des Leistungsschalters (303), während des PWM-Zyklus, Überführen des Leistungsschalters (303) von dem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand, wenn der Ein-Zustand des PWM-Zyklus endet, ausgebildet ist.
Tiefdimmschaltkreis nach Anspruch 14, bei dem der Ausgang der Ausgang eines Logikgatters (350) mit einem ersten Eingang ist, der zum Empfangen der Spitzenstrominformationen ausgebildet ist.
Tiefdimmschaltkreis nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Steuerschaltung eine erste Kippstufe (342, 344, 346) umfasst, die zum Bereitstellen einer ersten Kippstufenausgabe in einem ersten Zustand, wenn die PWM-Schaltsteuerungsinformationen den Ein-Zustand des PWM-Zyklus angeben, und zum anfänglichen Verhindern, dass die erste Kippstufenausgabe zu einem zweiten Zustand übergeht, wenn das PWM-Steuersignal einen Aus-Zustand des PWM-Zyklus angibt, ausgebildet ist.
Tiefdimmschaltkreis nach Anspruch 16, bei dem die Steuerschaltung eine zweite Kippstufe (348) umfasst, die zum Empfangen der Spitzenstrominformationen und einer invertierten Ausgabe der ersten Kippstufe und zum Aufheben des Verhinderns, dass die erste Kippstufenausgabe zu einem zweiten Zustand übergeht, wenn das PWM-Steuersignal einen Aus-Zustand des PWM-Zyklus angibt, ausgebildet ist.