DE102018202871B4

DE102018202871B4 - Leistungseffiziente Treiberschaltung, die Ladungsrückgewinnung nutzt, und Verfahren zum Ansteuern einer Last

Info

Publication number: DE102018202871B4
Application number: DE102018202871.0A
Authority: DE
Inventors: Holger Petersen
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: TWI695651B; US10734897B2; TW201937988A; DE102018202871A1; CN111052870B; WO2019161940A1; US20200106356A1; CN111052870A

Abstract

Das vorliegende Dokument beschreibt eine Treiberschaltung (300) zum Ansteuern einer Last (304). Die Treiberschaltung (300) umfasst eine Leistungsversorgung (301), die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit einer Versorgungsspannung (311) zu liefern. Ferner umfasst die Treiberschaltung (300) einen PWM-Steuerschalter (303), der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom durch die Last (304) in einer abwechselnden Weise freizugeben und zu sperren. Außerdem umfasst die Treiberschaltung (300) eine Speichereinheit (302), die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung des Laststroms durch die Last (304) aufgeladen wird. Die Last (304), der PWM-Steuerschalter (303) und die Speichereinheit (302) bilden eine serielle Anordnung, die parallel zur Versorgungsspannung (311) angeordnet ist. Ferner umfasst die Treiberschaltung (300) eine Erfassungseinheit (305), die dazu konfiguriert ist, eine Ladungsangabe zu liefern, die einen kumulierten Laststrom durch die Last (304) angibt. Die Treiberschaltung umfasst ferner einen Rückführungsschalter (306), der dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit (302) mit oder von der Leistungsversorgung (301) in einer abwechselnden Weise zu koppeln und abzukoppeln, um zumindest teilweise die Speichereinheit (302) in Richtung der Leistungsversorgung (301) zu entladen. Außerdem umfasst die Ladeschaltung (300) eine Steuereinheit (310), die dazu konfiguriert ist, wiederholt innerhalb einer Sequenz von Zyklen den PWM-Steuerschalter (303) und den Rückführungsschalter (306) auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last (304) innerhalb eines Zyklus zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Das vorliegende Dokument bezieht sich auf eine Treiberschaltung für eine Last, insbesondere für eine LED-Kette.
Hintergrund
Über die letzten Jahre haben die LCD-Auflösung (Flüssigkristallanzeigeauflösung) und LCD-Feldgröße von Anwendungen wie Smartphones, Computeranzeigen, Fernsehgeräten, eines Kraftfahrzeugarmaturenbretts und von Infotainmentsystemen mit dem Bedarf an Hintergrundbeleuchtungslösungen mit erhöhter Helligkeit und vergrößertem beleuchteten Bereich zugenommen. Folglich steigt die Leistung, die für eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist, trotz der Tatsache, dass LEDs (die eine dominante Quelle für Hintergrundbeleuchtung sind) ihre Lichteffizienz parallel verbessert haben. Da die LED-Leuchtdichte zum Strom proportional ist, wird eine gleichmäßige Helligkeit über ein Feld typischerweise erreicht, indem mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden, d. h. unter Verwendung von LED-Ketten. Da die Versorgungsspannung für solche LED-Ketten höher sein kann als die Versorgungsspannung der Anwendung, kann ein Hochsetzsteller zum Umsetzen der Basisspannung der Anwendung in die Versorgungsspannung für die LED-Ketten verwendet werden.
Eine mögliche Methode zum Steuern der Helligkeit einer LED-Kette ist die Impulsbreitenmodulation (PWM) eines Schalters mit gesteuertem Tastverhältnis, wie in 1 gezeigt. 1 zeigt eine Beleuchtungsschaltung 100 mit n LED-Ketten (n > 1, z. B. n = 10, 50, 100 oder mehr). Jede LED-Kette kann verwendet werden, um eine Hintergrundbeleuchtung für ein unterschiedliches Segment oder einen Teilbereich eines Anzeigefeldes bereitzustellen. Die Basis- oder Eingangsspannung V_in wird in eine Versorgungsspannung V_bst zum Versorgen der LED-Ketten umgesetzt. Die Eingangsspannung kann im Bereich von 3 V (z. B. im Fall eines Smartphones), 12 V oder 24 V (z. B. im Fall eines Kraftfahrzeug- oder TV-Feldes) liegen und die LED-Ketten-Versorgungsspannung kann auf 30 V, 60 V oder mehr liegen. Der Laststrom durch die verschiedenen LED-Ketten wird jeweils unter Verwendung der PWM-Steuerschalter S31 bis S3n gesteuert, wobei ein PWM-Steuerschalter in Reihe mit der entsprechenden LED-Kette angeordnet ist.
Die PWM-Steuerschalter können periodisch mit einer Bildwiederholfrequenz oder Zyklusrate von 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz oder mehr ein- und ausgeschaltet werden. Daher kann der Bildwiederholzyklus eines PWM-Steuerschalters eine Dauer oder Zykluslänge von 1 ms, 0,5 ms, 0,2 ms oder weniger aufweisen. Die Helligkeit einer LED-Kette kann durch Steuern des Tastverhältnisses des entsprechenden PWM-Steuerschalters, d. h. durch Steuern des Prozentsatzes der Zeit, die der PWM-Steuerschalter während jedes Zyklus eingeschaltet ist, gesteuert werden. Durch Anpassen des Tastverhältnisses für verschiedene Zyklen kann die Helligkeit einer LED-Kette für verschiedene Zyklen modifiziert werden.
Der Laststrom durch eine LED-Kette hängt von der Versorgungsspannung V_bst ab, die durch den Hochsetzsteller geliefert wird. LEDs weisen typischerweise Herstellungstoleranzen im Hinblick auf ihre Schwellen- oder Abfallspannung auf. Unter Verwendung von LED-Klasseneinteilung können solche Herstellungstoleranzen berücksichtigt werden, um LED-Ketten bereitzustellen, die ähnliche kumulierte Schwellen- oder Abfallspannungen aufzeigen. Trotzdem weisen verschiedene LED-Ketten typischerweise immer noch verschiedene kumulierte Abfallspannungen auf, die zu einer unterschiedlichen Helligkeit für die unterschiedliche LED-Kette führen würden, wenn sie parallel mit derselben Versorgungsspannung V_bst angeordnet ist, aufgrund der unterschiedlichen Pegel der Lastströme, die durch die verschiedenen LED-Ketten aufgenommen werden. Andererseits kann die Helligkeit von parallelen LED-Ketten durch Anpassen des PWM-Tastverhältnisses der PWM-Steuerschalter für die verschiedenen LED-Ketten umgekehrt proportional zum Laststrom, der durch jede LED-Kette aufgenommen wird, abgeglichen werden.
Wenn die PWM-Steuerschalter zum Kompensieren der verschiedenen Abfallspannungen über den verschiedenen LED-Ketten und/oder zum Kompensieren der verschiedenen Lastströme durch die verschiedenen LED-Ketten verwendet werden, um eine gleichmäßige Helligkeit für die verschiedenen LED-Ketten zu erreichen, wird der dynamische Bereich des resultierenden Anzeigefeldes verringert. Das Tastverhältnis eines PWM-Steuerschalters kann zwischen 0 % und X % (z. B. X = 50, 60 oder mehr bis zu 100) mit einer Auflösung von Q Bits (z. B. Q = 8 oder mehr) angepasst werden. Die Kompensation der verschiedenen Abfallspannungen der verschiedenen LED-Ketten kann einen bestimmten PWM-Bereich (z. B. 15 - 25 % des maximalen PWM-Regulierungsbereichs) erfordern, wodurch die maximale gleichmäßige Helligkeit des Feldes um dasselbe Ausmaß verringert wird und/oder wodurch die restliche Auflösung für die Steuerung des dynamischen Bereichs des Anzeigefeldes (auf weniger als Q Bits) verringert wird.
Die DE 212015 000 247 U1 beschreibt einen LED-Antriebskreis, der eingerichtet ist, um den Betrieb einer LED-Licht emittierenden Einheit einer LED-Beleuchtungsvorrichtung zu steuern. Der LED-Antriebskreis umfasst: eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und die eine erste gleichgerichtete Spannung als eine erste Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit über eine Vollwellengleichrichtung der an sie angelegten Wechselspannung zuführt; eine erste Ladungs-/Entladungseinheit, die mit Energie unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung in einem Ladungsintervall beladen wird und eine zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit in einem Kompensationsintervall zuführt; und eine LED-Antriebssteuerung, die den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit steuert und die die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass sie zusätzlich in einem zusätzlichen Entladungsintervall zwischen einem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung und dem Ladungsintervall entladen wird.
Das vorliegende Dokument wendet sich dem technischen Problem der Schaffung einer Treiberschaltung für eine Last, insbesondere für eine LED-Kette, zu, die einen geringen Leistungsverlust aufweist und die ermöglicht, dass die elektrische Leistung, die zur Last geliefert wird, mit hoher Auflösung eingestellt wird, insbesondere um ein Anzeigefeld zu schaffen, das einen hohen dynamischen Bereich aufweist.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt wird eine Treiberschaltung zum Ansteuern einer Last, insbesondere einer LED-Kette, beschrieben. Die Treiberschaltung umfasst eine Leistungsversorgung, die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit einer Versorgungsspannung zu liefern. Ferner umfasst die Treiberschaltung einen PWM-Steuerschalter, der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom durch die Last freizugeben und zu sperren. Außerdem umfasst die Treiberschaltung eine Speichereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung des Laststroms durch die Last aufgeladen wird, wobei die Last, der PWM-Steuerschalter und die Speichereinheit eine serielle Anordnung bilden, die parallel zur Versorgungsspannung angeordnet ist. Die Treiberschaltung umfasst ferner eine Erfassungseinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Ladungsangabe bereitzustellen, die einen kumulierten Laststrom durch die Last angibt. Außerdem umfasst die Treiberschaltung einen Rückführungsschalter, der dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit in einer abwechselnden Weise mit oder von der Leistungsversorgung zu koppeln oder abzukoppeln, um die Speichereinheit zumindest teilweise in Richtung der Leistungsversorgung zu entladen. Ferner umfasst die Treiberschaltung eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, in einer Sequenz von Zyklen wiederholt den PWM-Steuerschalter und den Rückführungsschalter auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last innerhalb eines Zyklus zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, den PWM-Steuerschalter und den Rückführungsschalter derart zu steuern, dass der kumulierte Laststrom durch die Last innerhalb eines Zyklus dem Zielladungswert entspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Anwendungsschaltung, insbesondere eine Beleuchtungsschaltung, beschrieben, wobei die Anwendungsschaltung mindestens eine Last, insbesondere mindestens eine LED-Kette, umfasst. Ferner umfasst die Anwendungsschaltung die Treiberschaltung, die im vorliegenden Dokument zum Ansteuern der Last beschrieben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Anzeigefeld, insbesondere ein LCD-Feld, beschrieben, das die im vorliegenden Dokument beschriebene Beleuchtungsschaltung zum Erzeugen von Hintergrundbeleuchtung umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Ansteuern einer Last beschrieben. Das Verfahren umfasst das Anlegen einer Versorgungsspannung an eine serielle Anordnung der Last, eines PWM-Steuerschalters und einer Speichereinheit unter Verwendung einer Leistungsversorgung. Der PWM-Steuerschalter ist dazu konfiguriert, einen Laststrom durch die Last freizugeben und zu sperren. Ferner ist die Speichereinheit so konfiguriert, dass sie mit dem Laststrom durch die Last aufgeladen wird.
Das Verfahren umfasst ferner das Liefern einer Ladungsangabe, die einen kumulierten Laststrom durch die Last angibt. Außerdem umfasst das Verfahren das Entladen der Speichereinheit zumindest teilweise in Richtung der Leistungsversorgung unter Verwendung eines Rückführungsschalters. Außerdem umfasst das Verfahren das wiederholte Steuern des PWM-Steuerschalters und des Rückführungsschalters innerhalb einer Sequenz von Zyklen auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last innerhalb eines Zyklus. Insbesondere kann das Steuern des PWM-Steuerschalters und des Rückführungsschalters derart durchgeführt werden, dass der kumulierte Laststrom durch die Last innerhalb eines Zyklus dem Zielladungswert entspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Softwareprogramm beschrieben. Das Softwareprogramm kann für die Ausführung auf einem Prozessor und zum Durchführen der Verfahrensschritte, die im vorliegenden Dokument umrissen sind, wenn es auf dem Prozessor ausgeführt wird, ausgelegt sein.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein Softwareprogramm umfassen, das für die Ausführung auf einen Prozessor und zum Durchführen der im vorliegenden Dokument umrissenen Verfahrensschritte, wenn es auf dem Prozessor ausgeführt wird, ausgelegt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt beschrieben. Das Computerprogramm kann ausführbare Befehle zum Durchführen der im vorliegenden Dokument umrissenen Verfahrensschritte, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, umfassen.
Es sollte beachtet werden, dass die Verfahren und Systeme, einschließlich ihrer bevorzugten Ausführungsformen, wie im vorliegenden Dokument umrissen, eigenständig oder in Kombination mit den anderen Verfahren und Systemen, die in diesem Dokument offenbart sind, verwendet werden können. Außerdem sind die im Zusammenhang mit einem System umrissenen Merkmale auch auf ein entsprechendes Verfahren anwendbar. Ferner können alle Aspekte der Verfahren und Systeme, die im vorliegenden Dokument umrissen sind, beliebig kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im vorliegenden Dokument bezieht sich der Begriff „koppeln“ oder „gekoppelt“ auf Elemente, die miteinander in elektrischer Kommunikation stehen, ob direkt verbunden, z. B. über Drähte, oder in irgendeiner anderen Weise.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert; es zeigen

1 eine Beispielbeleuchtungsschaltung mit Kettensteuerschaltern;
2a bis 2d eine beispielhafte Beleuchtungsschaltung mit regulierten Stromquellen;
3a bis 3c eine beispielhafte Beleuchtungsschaltung und eine beispielhafte Treiberschaltung mit Speichereinheiten;
4a bis 4b eine beispielhafte Beleuchtungsschaltung und eine beispielhafte Treiberschaltung mit einem Rückführungsumsetzer;
5 eine beispielhafte Beleuchtungsschaltung mit einer Matrix von LED-Ketten;
6 einen beispielhaften Laststrom und eine Speicherspannung während eines Zyklus; und
7 einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens zum Ansteuern einer Last, insbesondere einer LED-Kette.

Ausführliche Beschreibung
Wie vorstehend umrissen, wendet sich das vorliegende Dokument dem technischen Problem des Schaffens einer leistungseffizienten Beleuchtungsschaltung zu, die einen hohen dynamischen Bereich ermöglicht. Wie in der Einleitung umrissen, können PWM-Steuerschalter verwendet werden, um eine PWM-Steuerung der Helligkeit der verschiedenen LED-Ketten zu schaffen. Durch individuelles Anpassen des PWM-Zyklus jeder LED-Kette kann die Helligkeit jeder LED-Kette individuell angepasst werden. Zum Kompensieren der variierenden Lastströme durch verschiedene LED-Ketten und zum Kompensieren der resultierenden variierenden innewohnenden Helligkeit der verschiedenen LED-Ketten kann jedoch zumindest einiges des verfügbaren Bereichs und/oder der Auflösung zum Steuern der PWM-Steuerschalter verlorengehen, wodurch der dynamische Bereich einer Anzeigefeldhelligkeit verringert wird.
Eine andere Möglichkeit für die individuelle Helligkeitssteuerung von LED-Ketten ist die Einführung einer regulierten Stromquelle (IDAC, Strom-Digital/Analog-Umsetzer) in Reihe mit jeder LED-Kette. Die Verwendung von IDACs ist in 2a bis 2d dargestellt. Jeder IDAC reguliert den Spannungsabfall über dem IDAC, um den Laststrom durch die entsprechende LED-Kette auf einen jeweiligen Zielstrom zu setzen. Für diesen Zweck kann eine Stromerfassungseinheit, z. B. eine Stromerfassungseinheit mit einem seriellen Erfassungswiderstand Rsi bis Rsn in jeder LED-Kette, vorgesehen sein. Der Laststrom durch eine LED-Kette kann alternativ unter Verwendung einer Stromspiegeltechnologie erfasst werden, die innerhalb des IDAC oder innerhalb der PWM-Steuerschalter S31, S32, ..., S3n (falls verwendet) implementiert wird.
Die Verlustleistung der Beleuchtungsschaltung 100 kann durch Minimieren des Spannungsabfalls über den IDACs (und seinen Erfassungswiderständen) minimiert werden. Dies wird durch Steuern der Versorgungsspannung V_bst des Hochsetzstellers erreicht, so dass der IDAC, der die LED-Kette mit der höchsten Abfall- oder Schwellenspannung ansteuert, mit der minimalen Spannung betrieben wird, die die Stromregulierung des IDAC ermöglicht. Infolge dessen weisen die IDACs der restlichen LED-Ketten einen höheren Spannungsabfall auf.
Dies ist in 2b dargestellt, die eine LED-Kette mit einer Abfallspannung von 29,5 V und eine andere LED-Kette mit einer Abfallspannung von 30 V zeigt. Der Spannungsabfall über den PWM-Steuerschaltern S32 und S3n ist 0,1 V. Die IDACs werden reguliert, um den Laststrom durch die LED-Ketten auf 100 mA zu setzen, was zu einem Spannungsabfall über den IDACs von 0,2 V bzw. 0,7 V führt. Daher führt die Verwendung von IDACs zu einem erhöhten Leistungsverlust der Beleuchtungsschaltung 100. Andererseits ermöglichen die IDACs das Festlegen von individuellen Zielströmen für die verschiedenen LED-Ketten, wodurch ermöglicht wird, dass die PWM-Steuerschalter individuell die Helligkeit der verschiedenen LED-Ketten auf den vollen PWM-Bereich setzen (z. B. durch einen Q-Bitwert angegeben), d. h. wodurch der dynamische Bereich der Beleuchtungsschaltung 100 erhöht wird.
Die Verlustleistung der Treiberschaltung für die LED-Ketten oder der Beleuchtungsschaltung 100 kann verringert werden, wenn die IDACs nicht für die verschiedenen LED-Ketten auf einen gemeinsamen Zielstrom reguliert werden, sondern durch Kompensieren der Varianz der seriellen LED-Abfallspannungen der verschiedenen LED-Ketten unter Verwendung von individuell angepassten PWM-Tastverhältnissen. Dies verringert jedoch den dynamischen Bereich, der für die PWM-Steuerung verfügbar ist.
Ein verbesserter (dynamischer) Kontrast kann erreicht werden, wenn die Versorgungsspannung V_bst des Hochsetzstellers in Abhängigkeit von der erforderlichen Helligkeit des Feldes angepasst wird. Die erforderliche Helligkeit des Feldes kann von den Feldhelligkeitseinstellungen genommen werden. Durch Anpassen der Versorgungsspannung V_bst des Hochsetzstellers kann der Laststrom durch alle LED-Ketten angepasst werden. Wie in 2c dargestellt, kann die Lastspannung V_bst verringert werden, um den Zielstrom von 100 mA auf 50 mA zu verringern, wodurch die Gesamthelligkeit der LED-Ketten dementsprechend verringert wird. Daher kann der Hochsetzsteller verwendet werden, um den dynamischen Bereich der Beleuchtungsschaltung 100 zu erhöhen. Ferner kann die Fehlanpassung der IDAC-Spannungen durch Verringern des gesamten Zielstroms verringert werden.
2d stellt eine Situation dar, in der die Helligkeit der n-ten LED-Kette durch den IDAC verringert wird, der auf einen niedrigeren (50 mA) Laststrom reguliert. Infolge dessen nimmt der Spannungsabfall über dem entsprechenden IDAC signifikant zu (auf 3,35 V). Dies führt zu einer signifikanten Verlustleistung und dem Risiko einer Überhitzung für einige Anwendungen. Der IDAC kann einer Spannung eines ähnlichen Bereichs ausgesetzt werden, falls eine einzelne LED innerhalb der n-ten LED-Kette kurzgeschlossen wird, während der Laststrom durch die n-te LED-Kette auf denselben Wert wie für die parallelen LED-Ketten reguliert wird.
Um ein LCD-Feld mit einem hohen dynamischen Bereich (HDR) bereitzustellen, kann das LCD-Feld in verschiedene Teilbereiche unterteilt werden, wobei jeder Teilbereich unter Verwendung einer entsprechenden LED-Kette beleuchtet wird. Eine lokale LED-Verdunkelung innerhalb der verschiedenen Teilbereiche kann verwendet werden, um den dynamischen Bereich zu erhöhen, wodurch ein sehr heller und tiefschwarzer visueller Inhalt ermöglicht wird. Um eine lokale LED-Verdunkelung zu schaffen, kann jede LED-Kette den (Pegel des) Laststrom und/oder das PWM-Tastverhältnis individuell ändern, um den durch die LCD-Pixel gebotenen Kontrast zu erweitern. Das Tastverhältnis eines PWM-Steuerschalters kann zwischen 0 % und X % (z. B. X = 10, 50 oder mehr bis zu 100) mit einer Auflösung von Q Bits (z. B. Q = 8 oder mehr) anagepasst werden. Die individuelle Regulierung der LED-Kettenhelligkeit erfordert typischerweise eine Auflösung von R höchstwertigen Bits (z. B. R = 4 MSBs (höchstwertige Bits) oder mehr), wodurch die restliche Auflösung für die Steuerung des dynamischen Bereichs des Anzeigefeldes auf Q-R Bits verringert wird. Die individuelle Anpassung der Lastströme kann durch Ändern der Zielströme erreicht werden, die durch die verschiedenen IDACs verwendet werden. Das Ansteuern von verschiedenen LED-Ketten von einer gemeinsamen Versorgungsspannung, aber mit unterschiedlichem Zielstrom führt jedoch zu größeren Spannungsdifferenzen über den IDACs und folglich zu einer erhöhten Verlustleistung.
Die Helligkeit einer LED-Kette ist typischerweise zur gesamten elektrischen Ladung proportional, die die LED-Kette innerhalb eines Bildwiederholzyklus durchlaufen hat. Die gesamte Ladung durch die LED-Kette (d. h. der kumulierte Laststrom durch die LED-Kette) kann unter Verwendung des PWM-Zyklus (d. h. unter Verwendung der PWM-Steuerschalter) und/oder unter Verwendung des Pegels des Laststroms (der unter Verwendung z. B. eines IDAC festgelegt werden kann) gesteuert werden. Um ein LCD-Feld mit einem hohen dynamischen Bereich zu schaffen, sollte die gesamte elektrische Ladung durch eine LED-Kette über einen breiten Bereich von verschiedenen Zielladungswerten reguliert werden. Ferner sollte die gesamte elektrische Ladung individuell für die verschiedenen LED-Ketten einer Beleuchtungsschaltung 100 festgelegt werden. Angesichts des begrenzten Platzes sollten mehrere LED-Ketten unter Verwendung einer gemeinsamen Leistungsversorgung (z. B. unter Verwendung eines gemeinsamen Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers) versorgt werden. Ferner sollte der Leistungsverlust der Beleuchtungsschaltung 100 verringert werden.
3a zeigt die Treiberschaltung 300 einer Beleuchtungsschaltung 100. Die Beleuchtungsschaltung 100 kann die Treiberschaltung 300 in Kombination mit den LED-Ketten 304 umfassen. Die Treiberschaltung 300 umfasst Speichereinheiten 302 (als C₁ , C₂ , ..., C_n identifiziert) zum Speichern der elektrischen Ladung durch die n parallelen LED-Ketten. Die Speichereinheiten 302 können jeweils einen oder mehrere Kondensatoren umfassen. Die innerhalb einer Speichereinheit 302 gespeicherte Ladung kann über einen Rückführungsschalter 306 (jeweils als S41, S42, ..., S4n für die n verschiedenen Speichereinheiten 302 identifiziert) zurückgeführt oder zurückgewonnen werden. Infolge dessen kann der Leistungsverlust der Treiberschaltung 300 verringert werden. Gleichzeitig können die PWM-Steuerschalter 303 (jeweils als S31, S32, ..., S3n für die n LED-Ketten 304 identifiziert) mit voller Auflösung zum Anpassen der Helligkeit der entsprechenden LED-Ketten 304 verwendet werden, wodurch ein hoher dynamischer Bereich geschaffen wird.
Die Helligkeit einer LED-Kette 304 x wird durch den Laststrom I_x gesteuert, der mit einem PWM-Tastverhältnis Δt_x geliefert wird, wobei das Tastverhältnis durch den seriellen PWM-Steuerschalter 303 S3x (wobei x 1, ..., n ist) festgelegt wird. Die entsprechende Speichereinheit 302 (mit einer Kapazität C_x ) wird durch die LED-Kette 304 x mit einer Deltaladung ΔQ = I_x × Δt_x aufgeladen. Diese Ladung ändert die Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 C_x , was zu einem modulierten Laststrom durch die LED-Kette 304 x führt. 6 stellt den Laststrom I_x durch die LED-Kette 304 x während eines Zyklus mit der Zyklusdauer T dar. Der Pegel des Laststroms fällt von einem anfänglichen Wert ab, wenn die Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 C_x zunimmt. Am Ende der Einschaltperiode des PWM-Steuerschalters 303 S3x, d. h. im Anschluss an Δt_x der Dauer T des Tastverhältnisses, wird der Laststrom unterbrochen, wodurch die Erhöhung der Speicherspannung 312 V_x unterbrochen wird.
Um eine kontinuierliche Erhöhung der Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 (in anschließenden Bildwiederholzyklen) zu verhindern, kann ein Entladungszyklus unter Verwendung des zusätzlichen Rückführungsschalters 306 S4x verwendet werden. Im dargestellten Beispiel wird der Rückführungsschalter 306 S4x verwendet, um Strom in den Induktor des Hochsetzstellers zu leiten. Der Rückführungsschalter 306 S4x kann innerhalb eines Bildwiederholzyklus geschlossen werden (z. B. für eine Zeitdauer Δtr, wie in 6 gezeigt), wodurch die Speichereinheit 302 C_x entladen wird und wodurch die Speicherspannung 312 V_x verringert wird.
Die Änderung der Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 C_x kann als Indikator für die Helligkeit der LED-Kette 304 x angesichts von ΔV_x = ΔQ/C_x verwendet werden (wobei C_x die Kapazität der Speichereinheit ist). Daher kann die Helligkeit unter Verwendung einer Spannungserfassung der Speicherspannung 312 gesteuert werden. Wenn jedoch relativ große Kapazitätswerte verwendet werden und/oder wenn überlappende PWM-Tastverhältnisse und Entladungszyklen verwendet werden (z. B. für erhöhte Helligkeit der LED-Kette 304 x), kann die Überwachung der Speicherspannung 312 V_x nicht ausreichend genau sein. In einem solchen Fall kann ein Coulomb-Zähler für die Überwachung der Ladung ΔQ verwendet werden, die durch die LED-Kette 304 x geflossen ist. Der Coulomb-Zähler kann unter Verwendung eines relativ kleinen Spiegelkondensators implementiert werden, der mit einem Strom aufgeladen wird, der durch einen Stromspiegel innerhalb des PWM-Steuerschalters 303 S3x geliefert wird.
Das Tastverhältnis zum Entladen einer Speichereinheit 302 kann derart reguliert werden, dass die Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 ermöglicht, dass ein bestimmter Zielstrom in die entsprechende LED-Kette 304 x fließt. Insbesondere kann die Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 individuell festgelegt werden, um Veränderungen der Abfallspannungen der verschiedenen LED-Ketten 304 zu kompensieren. Die Speicherspannung 312 kann gemäß einer Zielspannung Vax reguliert werden. Angesichts der Tatsache, dass die resultierende LED-Kettenhelligkeit durch die Gesamtladung ΔQ (die durch Anpassen des PWM-Tastverhältnisses erreicht wird) reguliert wird, muss die Regulierung der Speicherspannung V_x typischerweise nicht sehr genau sein. Die Regulierung der Speicherspannung V_x kann hauptsächlich auf dem maximalen Nennstrom der entsprechenden LED-Kette 304 und/oder einem Zielbetriebspunkt des entsprechenden PWM-Tastverhältnisses basieren.
Die Beleuchtungsschaltung 100 kann einen Isolationsschalter 307 S40 umfassen, um das Einführen von Strom über die Rückführungsschalter 306 S41 bis S4n in den Induktor des Hochsetzstellers 301 zu ermöglichen. Der Isolationsschalter 307 S40 kann geöffnet werden, wenn einer der (insbesondere exakt einer der) Rückführungsschalter 306 S41, ..., S4n geschlossen ist. Daher kann die Operation des Isolationsschalters 307 S40 mit der Operation der Rückführungsschalter 306 S41, ..., S4n synchronisiert werden. Die Synchronisation kann nicht erforderlich sein, wenn der Isolationsschalter 307 S40 nur geöffnet wird, wenn der Induktorstrom des Leistungsumsetzers 301 null ist (während des diskontinuierlichen Umschaltens).
Die antiparallelen Rückführungsschalter 306 S41 bis S4n können über eine antiserielle FET-Anordnung implementiert werden. Während einer Nicht-Überlappungszeit kann einer der Rückführungsschalter 306 verwendet werden, um eine Induktorstrombereitstellung über eine freigegebene Body-Diodenleitung freizugeben.
Wie z. B. in 3a dargestellt, können die Rückführungsschalter 306 S41 bis S4n als antiparallele Schalter implementiert werden, die geöffnet werden können (und sperren) unabhängig von der Polarität der Spannung, die an sie angelegt wird. Dadurch kann der Fall berücksichtigt werden, dass die Speicherspannung 312 über einer ersten Speichereinheit 302 (beides) höher und/oder niedriger sein kann als die Speicherspannung 312 über einer anderen Speichereinheit 302. In einem solchen Fall würde der Rückführungsschalter 306 von einer LED-Kette 304 die Speichereinheit 302 einer anderen LED-Kette 304 über die Body-Diode des CMOS-Rückführungsschalters 306 (in Abhängigkeit von der Richtung der Body-Diode) aufladen oder entladen, wenn der Rückführungsschalter 306 sich nicht unabhängig von der Polarität der Spannung über dem Rückführungsschalter 306 öffnen könnte. Der Isolationsschalter 307 S40 wird typischerweise nicht als antiparallele Anordnung implementiert (solange V_in höher ist als irgendeine der Speicherspannungen 312 über den Speichereinheiten 302).
Wie bereits vorstehend umrissen, kann der Gesamtstrom der LCD-Hintergrundbeleuchtung erfordern, dass der Hochsetzsteller 301 in einem kontinuierlichen Leitungsmodus arbeitet. Um den vorstehend erwähnten Kurzschluss der Speichereinheiten 302 über die Rückführungsschalter 306 S41, ..., S4n zu verhindern, kann die Steuereinheit 310 dazu konfiguriert sein, eine Austastzeit zwischen den Öffnen eines ersten Rückführungsschalters S4x und dem Schließen eines folgenden zweiten Rückführungsschalters S4x+1 einzuführen. Der Induktor des Hochsetzstellers 301 kann jedoch einen kontinuierlichen Strom erzwingen und kann dadurch eine beträchtliche negative Spannung an seinem Eingang in der Austastzeit erzeugen, während der alle Rückführungsschalter S41, ..., S4n offen sind. Dies kann der Treiberschaltungsanordnung 100 schaden. Um dieses Problem zu beseitigen, kann während einer (insbesondere während jeder) Austastzeit der Rückführungsschalter 306 S4m der LED-Kette 304 mit der niedrigsten Speicherspannung 312 über der entsprechenden Speichereinheit 302 ausgewählt werden. Der ausgewählte Rückführungsschalter 306 kann einen seiner Unterschalter (z. B. seinen linken Schalter) während der Austastzeit (bevor der aktuelle Rückführungsschalter S4x geöffnet wird) schließen, so dass die Body-Diode des anderen Unterschalters des ausgewählten Rückführungsschalters 306 (z. B. der rechte Schalter) den Induktorstrom während der Austastzeit liefert, bis der folgende Schalter S4x+1 geschlossen wird.
Wie vorstehend umrissen, führt die natürliche Varianz der LED-Abfallspannungen zu einer Verlustleistung von (erhöhten) Spannungen über den IDACs (und Erfassungswiderständen). Unter Verwendung von Speichereinheiten 302, wie in 3a dargestellt, können individuelle Spannungen an den unteren Kontakt einer LED-Kette 304 angelegt werden (um die Abfallspannungsvariationen zu kompensieren), ohne irgendeine beträchtliche Verlustleistung hinzuzufügen. Dies ist in 3b dargestellt, die die verschiedenen Speicherspannungen 312 V_x über den verschiedenen Speichereinheiten 302 zeigt. 3c stellt den Fall dar, in dem die Helligkeit der n-ten LED-Kette durch den IDAC verringert wird, der auf einen verringerten Laststrom (von 50 mA) reguliert. Es ist zu sehen, dass die verringerte Abfall- oder Lastspannung 314 der LED-Kette 304 n zuverlässig und effizient durch eine Erhöhung der Speicherspannung 312 V_x über der Speichereinheit 302 für die LED-Kette 304 n kompensiert werden kann. Derselbe Vorteil gilt für den Fall eines Kurzschlusses von einer der LEDs in der LED-Kette 304 n, wenn sie auf denselben Kettenstrom reguliert wird, der durch die parallelen LED-Ketten fließt.
4a zeigt eine Beleuchtungsschaltung 100 und eine Treiberschaltung 300, die von einem Rückführungsleistungsumsetzer 401 (Hochsetzen 2) zum Entladen der Speichereinheiten 302 Gebrauch machen. In diesem Fall können die Speichereinheiten 302 in den Eingangskondensator 308 C_in entladen werden. Dadurch kann die Leistungseffizienz der Beleuchtungsschaltung 100 und der Treiberschaltung 300 durch Entfernen der Leistungsverluste weiter erhöht werden, die durch den Isolationsschalter 307 S40 erlitten werden. Ferner wird die Flexibilität zum Zurückführen der Ladung von den Speichereinheiten 302 erhöht
Der Hochsetzsteller 301, der in 4a gezeigt ist, zum Liefern der Versorgungsspannung 311 V_bst für die LED-Ketten 304 ist nur ein Beispiel für Umsetzertechnologien, die verwendet werden können. 4b zeigt eine Beispielbeleuchtungsschaltung 100 und eine Beispieltreiberschaltung 300 für eine Anwendung, die eine Stromschiene mit einem Spannungspegel für eine direkte Versorgung der LED-Ketten 304 bereitstellt. In einem solchen Fall ist der Leistungsumsetzer für das Liefern der Versorgungsspannung 311 nicht erforderlich, wodurch die Verlustleistung sowie die Kosten und die Fläche für die Stückliste (BOM) verringert werden.
Wie vorstehend umrissen, sollte, wenn IDACs zum Kompensieren der Abfallspannungsvariationen verwendet werden, die Versorgungsspannung 311 V_bst für die LED-Ketten 304 eng auf eine minimale Spannung über den IDACs reguliert werden, um die Verlustleistung zu minimieren. Für die Beleuchtungsschaltungen 100 und die Treiberschaltungen 300 unter Verwendung von Speichereinheiten 302 kann eine feste Versorgungsspannung 311 V_bst verwendet werden. Eine globale Verdunkelung kann dann durch paralleles Erhöhen der mittleren oder Zielspannung Vax über allen Speichereinheiten 302 C₁ bis Cn implementiert werden.
Für eine relativ hohe Anzahl n von Verdunkelungszonen kann der LED-Treiber 300 ein Matrixschema übernehmen. 5 zeigt eine Beleuchtungsschaltung 100 und eine Treiberschaltung 300 unter Verwendung eines Matrixschemas. Jede der Speichereinheiten 302 C₁ , ..., C_n/m kann von mehreren (insbesondere m) LED-Ketten 304 aufgeladen werden, die mit der gemeinsamen Versorgungsspannung 311 durch eine Multiplexer-Anordnung an der Oberseite an den LED-Ketten 304 (unter Verwendung von Multiplexer-Schaltern 501 S51 bis S5m) verbunden sind. Die Multiplexer-Schalter 501 S51 bis S5m können in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise zum Aktivieren einer Gruppe von q=n/m LED-Ketten 304 geschlossen werden, wobei die q=n/m LED-Ketten 304 die entsprechenden q=n/m Speichereinheiten 302 C₁ , ..., C_n/m aufladen. Die Verwendung einer sich gegenseitig ausschließenden Operation der Gruppen von q LED-Ketten 304 ist typischerweise im Hinblick auf die (Einfachheit und/oder Genauigkeit der) Coulomb-Zählung der Ladung pro LED-Kette günstig. Indem von einem Matrixschema Gebrauch gemacht wird, kann die Anzahl von Speichereinheiten 302 verringert werden, wodurch die Kosten und die Größe der Beleuchtungsschaltung 100 und der Treiberschaltung 300 verringert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die LED-Hintergrundbeleuchtung eine mögliche Anwendung für die im vorliegenden Dokument beschriebene Treiberschaltung 300 ist. Das Prinzip der Verwendung von Speichereinheiten 302, die in einer zyklischen Weise zum Regulieren der Speicherspannung über den Speichereinheiten 302 auf individuelle Zielspannungen Vax aufgeladen und entladen werden, kann auch in anderen Zusammenhängen verwendet werden. Ferner sollte beachtet werden, dass die gesteuerte „verlustlose“ Entladung der Speichereinheiten 302 C₁ bis C_n unter Verwendung von anderen Typen von Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzern (wie Tiefsetzstellern, Invertern, Ladungspumpen unter Verwendung der Kondensatoren C₁ bis C_n oder ähnlichen Hybridtopologien) implementiert werden kann.
Daher beschreibt das vorliegende Dokument eine Treiberschaltung 300 zum Ansteuern einer Last 304, insbesondere einer LED-Kette. Insbesondere kann die Treiberschaltung 300 dazu konfiguriert sein, mehrere Lasten 304 (insbesondere mehrere LED-Ketten) anzusteuern, die in parallelen Ketten zueinander angeordnet sind und die verschiedene Abfall- oder Schwellenspannungen aufweisen. Mit anderen Worten, die verschiedenen Lasten 304 können verschiedene Funktionsbeziehungen zwischen dem Laststrom durch die Last 304 und der Lastspannung 314 über der Last 304 aufweisen. Insbesondere können die verschiedenen Funktionsbeziehungen in Bezug aufeinander versetzt sein.
Die Treiberschaltung 100 umfasst eine Leistungsversorgung 301, die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit einer Versorgungsspannung 311 zu liefern. Die Leistungsversorgung 301 kann eine Stromschiene umfassen, die dazu konfiguriert ist, (direkt) Leistung mit der Versorgungsspannung 311 zu liefern. Alternativ oder zusätzlich kann die Leistungsversorgung 301 einen Versorgungsleistungsumsetzer umfassen, der dazu konfiguriert ist, Leistung, die an einem Eingangsanschluss des Versorgungsleistungsumsetzers geliefert wird, in DC-Leistung (Gleichstromleistung) mit der (im Wesentlichen konstanten) Versorgungsspannung 311 umzusetzen.
Ferner umfasst die Treiberschaltung 300 einen PWM-Steuerschalter 303, der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom durch die Last 304 in einer abwechselnden Weise freizugeben und zu sperren. Insbesondere kann der PWM-Steuerschalter 303 geöffnet werden, um den Laststrom zu unterbrechen. Ferner kann der PWM-Steuerschalter 303 geschlossen werden, um den Laststrom durch die Last 304 freizugeben. Der PWM-Steuerschalter 303 kann den Laststrom wiederholt innerhalb einer Sequenz von Zyklen (hier auch als Bildwiederholzyklen bezeichnet) freigeben und sperren. Typische Zyklus-Frequenzen können auf 100 Hz, 200 Hz, 400 Hz oder mehr liegen.
Die Last 304 kann eine LED-Kette sein oder umfassen und die Helligkeit der LED-Kette kann innerhalb jedes Zyklus der Sequenz von Zyklen festgelegt und/oder angepasst werden. Für diesen Zweck kann ein Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters 303 verwendet werden, um den kumulierten Laststrom durch die LED-Kette innerhalb jedes Zyklus festzulegen und/oder anzupassen.
Ferner umfasst die Treiberschaltung 300 eine Speichereinheit 302, die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung des Laststroms durch die Last 304 aufgeladen wird. Mit anderen Worten, der Laststrom, der durch die Last 304 fließt, kann als kumulierte Ladung innerhalb der Speichereinheit 302 gespeichert werden. Die Speichereinheit 302 kann einen oder mehrere Kondensatoren umfassen oder diese sein.
Die Last 304, der PWM-Steuerschalter 303 und die Speichereinheit 302 bilden eine serielle Anordnung, wobei die serielle Anordnung parallel zur Versorgungsspannung 311 angeordnet sein kann. Mit anderen Worten, der PWM-Steuerschalter 303 und die Speichereinheit 302 können in Reihe angeordnet sein, um eine teilweise serielle Anordnung zu bilden. Diese teilweise serielle Anordnung kann derart angeordnet sein, dass durch Hinzufügen der Last 304 eine serielle Anordnung gebildet wird, die parallel zur Versorgungsspannung 311 angeordnet ist. Daher kann der gesamte Spannungsabfall über der seriellen Anordnung gleich der Versorgungsspannung 311 sein. Durch Bilden einer seriellen Anordnung mit der Last 304 kann der Laststrom durch die Last 304 effizient innerhalb der Speichereinheit 302 gespeichert werden.
Außerdem umfasst die Treiberschaltung 300 eine Erfassungseinheit 305, die dazu konfiguriert ist, eine Ladungsangabe bereitzustellen, die einen kumulierten Laststrom durch die Last 304 angibt. Mit anderen Worten, die Erfassungseinheit 305 kann dazu konfiguriert sein, den kumulierten Laststrom, der durch die Last 304 fließt, während jedes Zyklus einer Sequenz von Zyklen zu überwachen.
Die Speichereinheit 302 kann derart sein, dass eine Speicherspannung 312 über der Speichereinheit 302 zunimmt, wenn die elektrische Ladung, die in der Speichereinheit 302 gespeichert ist, zunimmt, und umgekehrt. Insbesondere kann eine (bekannte) Funktionsbeziehung zwischen der Speicherspannung 302 und der kumulierten Ladung innerhalb der Speichereinheit 302 bestehen. Diese Funktionsbeziehung kann linear sein (wie es z. B. für einen Kondensator der Fall ist). In einem solchem Fall kann die Speicherspannung 302 als Ladungsangabe verwendet werden. Insbesondere kann die Erfassungseinheit 305 ein Mittel zum Erfassen der Speicherspannung 312 zum Bestimmen der Ladungsangabe umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinheit 305 einen Coulomb-Zähler umfassen. Insbesondere kann die Erfassungseinheit 305 einen Stromspiegel umfassen, der dazu konfiguriert ist, den Laststrom durch die Last 304 und/oder den Laststrom durch den PWM-Steuerschalter 303 zu spiegeln, um einen gespiegelten Strom des Laststroms zu liefern. Ferner kann die Erfassungseinheit 305 einen Spiegelkondensator umfassen, der so angeordnet ist, dass er unter Verwendung des gespiegelten Stroms aufgeladen wird. Außerdem kann die Erfassungseinheit 305 einen Spannungssensor umfassen, der dazu konfiguriert ist, eine Spannung über dem Spiegelkondensator zum Bestimmen der Ladungsangabe zu erfassen. Eine solche Erfassungseinheit 305 kann verwendet werden, um eine genaue Angabe des kumulierten Laststroms zu liefern, selbst wenn die Aufladung und Entladung der Speichereinheit 302 überlappen.
Ferner umfasst die Treiberschaltung 300 einen Rückführungsschalter 306, der dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit 302 mit oder von der Leistungsversorgung 301 in einer abwechselnden Weise zu koppeln oder abzukoppeln, um zumindest teilweise die Speichereinheit 302 in Richtung der Leistungsversorgung 301 zu entladen. Insbesondere kann der Rückführungsschalter 306 geschlossen werden, um die Speichereinheit 302 mit der Leistungsversorgung 301 zu koppeln, wodurch ermöglicht wird, dass ein Strom von der Speichereinheit 302 in Richtung der Leistungsversorgung 301 fließt, um die Speichereinheit 302 zu entladen. Der Rückführungsschalter 306 kann dazu konfiguriert sein, Ströme, die in beiden Richtungen fließen, zu blockieren.
Der Strom, der zur Leistungsversorgung 301 fließt, kann durch die Leistungsversorgung 301 wiederverwendet werden, um die Last 304 anzusteuern. Infolge dessen kann eine leistungseffiziente Treiberschaltung 300 bereitgestellt werden. Insbesondere kann der Leistungsverlust der Treiberschaltung 300 verringert werden.
Die Treiberschaltung 300 umfasst ferner eine Steuereinheit 310, die dazu konfiguriert ist, wiederholt innerhalb einer Sequenz von Zyklen den PWM-Steuerschalter 303 und den Rückführungsschalter 306 auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last 304 innerhalb eines Zyklus zu steuern. Insbesondere können der PWM-Steuerschalter 303 und der Rückführungsschalter 306 derart gesteuert werden, dass der kumulierte Laststrom durch die Last 304 innerhalb eines Zyklus dem Zielladungswert entspricht.
Für jeden Zyklus kann ein (möglicherweise unterschiedlicher) Zielladungswert definiert werden. Der Zielladungswert kann die Zielhelligkeit einer LED-Kette angeben. Das Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters 303 für einen speziellen Zyklus kann dazu ausgelegt sein, das Zeitintervall zu modifizieren, während dessen der Laststrom durch die Last 304 fließt. Das Tastverhältnis des Rückführungsschalters 306 für einen speziellen Zyklus kann dazu ausgelegt sein, die (mittlere) Lastspannung 314 über der Last 304 zu modifizieren, wodurch der Pegel des Laststroms durch die Last 304 beeinflusst wird.
Der kumulierte Laststrom innerhalb eines speziellen Zyklus entspricht typischerweise dem Integral des Laststroms über die Zeit. Daher kann der kumulierte Laststrom durch das Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters 303 und durch das Tastverhältnis des Rückführungsschalters 306 modifiziert werden. Daher ermöglicht die kombinierte Steuerung des PWM-Steuerschalters 303 und des Rückführungsschalters 306, dass der kumulierte Laststrom in einer genauen und leistungseffizienten Weise festgelegt und/oder angepasst wird.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, den PWM-Steuerschalter 303 und den Rückführungsschalter 306 derart zu steuern, dass die Speichereinheit 302 in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise über die Last 304 aufgeladen wird und in Richtung der Leistungsversorgung 301 entladen wird. Dadurch wird eine effiziente Überwachung des kumulierten Laststroms innerhalb der verschiedenen Zyklen ermöglicht. insbesondere ermöglicht die sich gegenseitig ausschließende Aufladung und Entladung der Speichereinheit 302, dass die Ladungsangabe direkt an der Speichereinheit 302 (z. B. unter Verwendung eines Spannungssensors) bestimmt wird.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, eine Zielangabe zu bestimmen, die den Zielladungswert für einen Zyklus angibt. Wie vorstehend umrissen, kann der Zielladungswert individuell für jeden Zyklus festgelegt werden, z. B. um die Helligkeit einer LED-Kette anzupassen. Die Zielangabe kann einen digitalen Wert (z. B. einen Q-Bit-Wert) umfassen, der ermöglicht, dass der Zielladungswert mit einer bestimmten Auflösung festgelegt wird. Das Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters 303 für einen speziellen Zyklus kann auf der Basis der Zielangabe für den speziellen Zyklus festgelegt werden. Dadurch kann der kumulierte Laststrom durch die Last 304 in einer effizienten und genauen Weise auf einer zyklusweisen Basis angepasst werden.
Wie vorstehend angegeben, kann die Speichereinheit 302 derart sein, dass die Speicherspannung 312 über der Speichereinheit 302 zunimmt, wenn die elektrische Ladung, die in der Speichereinheit 302 gespeichert ist, zunimmt, und abnimmt, wenn die elektrische Ladung abnimmt. Ferner kann die Last 304 derart sein, dass der Laststrom durch die Last 304 abnimmt, wenn die Lastspannung 314 über der Last 304 abnimmt (und/oder derart, dass der Laststrom durch die Last 304 zunimmt, wenn die Lastspannung 314 über der Last 304 zunimmt).
Die Versorgungsspannung 311 umfasst typischerweise die Summe der Speicherspannung 312 und der Lastspannung 314. Insbesondere kann die Versorgungsspannung 311 der Summe der Speicherspannung 312, der Lastspannung 314 und des Spannungsabfalls über dem PWM-Steuerschalter 303 entsprechen, wobei der Spannungsabfall über dem PWM-Steuerschalter 303 typischerweise relativ klein ist (im Vergleich zur Lastspannung 314) und typischerweise konstant ist (während der Zeitintervalle, wenn der PWM-Steuerschalter 303 geschlossen ist, um den Laststrom freizugeben). Daher kann eine Erhöhung der Speicherspannung 312 zu einer Verringerung der Lastspannung 314 führen und eine Verringerung der Speicherspannung 312 kann zu einer Erhöhung der Lastspannung 314 führen. Folglich kann der Pegel der Speicherspannung 312 verwendet werden, um den Pegel der Lastspannung 314 zu steuern, wobei der Pegel der Lastspannung 314 typischerweise sich auf den Pegel des Laststroms auswirkt (wie vorstehend umrissen).
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, den Rückführungsschalter 306 in Abhängigkeit von einer Zielspeicherspannung V_ax für die Speicherspannung 312 der Speichereinheit 302 zu steuern. Insbesondere kann der Rückführungsschalter 306 derart gesteuert werden, dass die mittlere Speicherspannung 312 während eines Zyklus der Zielspeicherspannung Vax entspricht, oder derart, ein minimaler Wert der Speicherspannung 312 während eines Zyklus der Zielspeicherspannung Vax entspricht. Daher kann der Rückführungsschalter 306 verwendet werden, um den Pegel des Laststroms anzupassen, wodurch der Pegel des kumulierten Laststroms während eines Zyklus beeinflusst wird. Daher kann der Rückführungsschalter 306 (auch) verwendet werden, um die Helligkeit einer LED-Kette zu steuern, wodurch der dynamische Bereich einer Beleuchtungsschaltung 100 erhöht wird.
Wie vorstehend umrissen, kann die Steuereinheit 310 dazu konfiguriert sein, eine Zielangabe zu bestimmen, die den Zielladungswert für einen speziellen Zyklus angibt. Die Zielangabe kann sich auf einer zyklusweisen Basis ändern. Die Zielspeicherspannung V_ax für einen speziellen Zyklus kann auf der Basis der Zielangabe festgelegt werden. Insbesondere kann die Zielangabe (z. B. ein oder mehrere Bits des Q-Bit-Datenworts) verwendet werden, um die Zielspeicherspannung Vax anzupassen, um den Pegel des Laststroms anzupassen. Ferner kann die Zielangabe (z. B. ein oder mehrere Bits des Q-Bit-Datenworts) verwendet werden, um das Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters anzupassen, um die Dauer des Laststroms anzupassen. Daher kann die Anpassung der Zielspeicherspannung Vax für die Speichereinheit 302 verwendet werden, um die Auflösung für die Einstellung des Zielladungswerts zu erhöhen.
Die Leistungsversorgung 301 kann einen Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzer (z. B. einen Hochsetz- oder Tiefsetzsteller) umfassen, der dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit der Versorgungsspannung 311 von elektrischer Leistung mit einer Eingangsspannung V_in abzuleiten. Die Ladung von der Speichereinheit 302 kann durch den Rückführungsschalter 306 zum Eingangsanschluss des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers geliefert werden. Für diesen Zweck kann die Leistungsversorgung 301 einen Isolationsschalter 307 umfassen, der dazu konfiguriert ist, den Eingangsanschluss des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers mit oder von der Eingangsspannung V_in zu koppeln oder abzukoppeln. Der Rückführungsschalter 306 kann dazu konfiguriert sein, die Speichereinheit 302 mit dem oder vom Eingangsanschluss des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers zu koppeln oder abzukoppeln.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, den Isolationsschalter 307 und den Rückführungsschalter 306 derart zu steuern, dass der Eingangsanschluss mit der Eingangsspannung V_in oder mit der Steuereinheit 302 in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise gekoppelt wird. Ferner kann die Steuereinheit 310 dazu konfiguriert sein, den Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers in Abhängigkeit davon anzupassen, ob der Eingangsanschluss mit der Eingangsspannung V_in oder mit der Speichereinheit 302 gekoppelt ist. Dadurch kann die Ladung von der Speichereinheit 302 in einer zuverlässigen Weise zurückgeführt werden.
Die Treiberschaltung 300 kann einen Rückführungsleistungsumsetzer 401 (z. B. einen Tiefsetz- oder Hochsetzsteller) umfassen, der zwischen dem Rückführungsschalter 304 und einem Speicherelement 308 (z. B. einem Kondensator) der Leistungsversorgung 301 angeordnet ist. Als Beispiel kann die Leistungsversorgung 301 einen Eingangskondensator zum Stabilisieren der Eingangsspannung V_in als Speicherelement 308 umfassen. Alternativ kann die Leistungsversorgung 301 einen Versorgungsspannungskondensator zum Stabilisieren der Versorgungsspannung 314 (z. B. am Ausgang des Versorgungsspannungsumsetzers) als Speicherelement 308 umfassen.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, den Rückführungsleistungsumsetzer 401 derart zu steuern, dass das Speicherelement 308 unter Verwendung der elektrischen Ladung von der Speichereinheit 302 aufgeladen wird. Dadurch kann die Ladung von der Speichereinheit 302 in einer effizienten und flexiblen Weise zurückgewonnen werden.
Typischerweise ist die Treiberschaltung 300 dazu konfiguriert, mehrere Lasten 304, insbesondere q Lasten 304, anzusteuern, wobei q eine ganze Zahl ist, wobei q>1. Für diesen Zweck kann die Treiberschaltung 300 jeweils q PWM-Steuerschalter 303, q Speichereinheiten 302 und q Erfassungseinheiten 305 und q Rückführungsschalter 306 für die q verschiedenen Lasten 304 umfassen. Die q Lasten 304, die q PWM-Steuerschalter 303 und die q Speichereinheiten 302 können jeweils q serielle Anordnungen bilden, wobei jede serielle Anordnung parallel zur Leistungsversorgung 301 angeordnet ist.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, die q PWM-Steuerschalter 303 und die q Rückführungsschalter 306 auf der Basis der q Ladungsangaben bzw. auf der Basis von q Zielladungswerten zu steuern. Die q Zielladungswerte können unabhängig voneinander festgelegt werden, z. B. um die Helligkeit von q verschiedenen LED-Ketten festzulegen. Ferner können die q Zielladungswerte auf einer zyklusweisen Basis angepasst werden. Die q PWM-Steuerschalter 303 und die q Rückführungsschalter 306 können derart gesteuert werden, dass der kumulierte Laststrom durch die q Lasten 304 innerhalb eines Zyklus jeweils q Zielladungswerten entspricht. Daher kann die Treiberschaltung 300 verwendet werden, um q verschiedene Lasten 304 (z. B. q verschiedene LED-Ketten) effizient und präzise anzusteuern.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, die q Rückführungsschalter 306 derart zu steuern, dass die q Speichereinheiten 302 mit der Leistungsversorgung 301 in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise gekoppelt werden. Dadurch können die verschiedenen Lasten 304 in einer besonders zuverlässigen und präzisen Weise gesteuert werden (ohne sich aufeinander auszuwirken). Insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass zwei oder mehr der q Speichereinheiten 302 gekoppelt werden, so dass der Strom von einer der Speichereinheiten 302 zu einer anderen der Speichereinheiten 302 fließt.
Die Treiberschaltung 300 kann dazu konfiguriert sein, m Lasten 304 in einer multiplexierten Weise anzusteuern, wobei m eine ganze Zahl ist, wobei m>1. Der multiplexierte Betrieb der m Lasten 304 kann mit dem vorstehend erwähnten Betrieb der q parallelen Lasten 304 kombiniert werden, so dass der Treiberschaltung 300 ermöglicht wird, um insgesamt n=q x m Lasten 304 anzusteuern. Indem von einem Multiplexierungsschema zum Ansteuern von m Lasten 304 Gebrauch gemacht wird, können die Kosten und die Größe der Treiberschaltung 300 verringert werden.
Zum Aktivieren des multiplexierten Betriebs einer Gruppe von m Lasten 304 kann die Treiberschaltung 300 m Multiplex-Schalter 501 umfassen, die dazu konfiguriert sind, die m verschiedenen Lasten 304 mit oder von der Leistungsversorgung 301 zu koppeln oder abzukoppeln. Ferner kann die Treiberschaltung 300 jeweils m PWM-Steuerschalter 303 zum Freigeben oder Sperren des Laststroms durch die m Lasten 304 umfassen.
Der Laststrom durch die m Lasten 304 kann verwendet werden, um eine einzelne Speichereinheit 302 aufzuladen. Die Speichereinheit 302 kann eine serielle Anordnung mit jedem der m Multiplex-Schalter 501, der m Lasten 304 und der m PWM-Steuerschalter 303 bilden. Jede dieser seriellen Anordnungen kann parallel zur Versorgungsspannung 302 angeordnet sein, wenn der jeweilige Multiplex-Schalter 501 geschlossen ist.
Die Steuereinheit 310 kann dazu konfiguriert sein, die Multiplex-Schalter 501 derart zu steuern, dass während eines Zyklus jede der m Lasten 304 mit der Leistungsversorgung 301 mindestens einmal gekoppelt wird (um einen Laststrom zur jeweiligen Last 304 zu liefern). Insbesondere kann die Steuereinheit 310 dazu konfiguriert sein, die Multiplex-Schalter 501 derart zu steuern, dass während eines Zyklus jede der m Lasten 304 mit der Leistungsversorgung 301 in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise gekoppelt wird. Wie vorstehend angegeben, kann der sich gegenseitig ausschließende Betrieb der m Lasten 304 im Hinblick auf die Coulomb-Zählung des kumulierten Laststroms für jede der m Lasten 304 vorteilhaft sein. Jede der m Lasten 304 kann mit der Versorgungsspannung 301 mindestens einmal während eines Zyklus gekoppelt werden. Dies kann für jeden Zyklus einer Sequenz von Zyklen der Fall sein. Mit anderen Worten, jede der m Lasten 304 kann mindestens einmal während eines Zyklus aktiviert werden. Der Laststrom durch die (einzelne) aktivierte Last 304 kann dann verwendet werden, um die Speichereinheit 302 aufzuladen. Die Speichereinheit 302 kann mindestens teilweise ein oder mehrere Male während eines Zyklus entladen werden, jeweils zwischen der Aktivierung von verschiedenen der m Lasten 304. Dadurch können definierte Betriebsbedingungen für jede der m Lasten 304 festgelegt werden.
7 zeigt einen Ablaufplan eines Beispielverfahrens 700 zum Ansteuern einer Last 304. Das Verfahren 700 umfasst das Anlegen 701 einer Versorgungsspannung 311 an eine serielle Anordnung der Last 304, eines PWM-Steuerschalters 303 und einer Speichereinheit 302 unter Verwendung einer Leistungsversorgung 301. Der PWM-Steuerschalter 303 ist dazu konfiguriert, einen Laststrom durch die Last 304 in einer abwechselnden Weise freizugeben und zu sperren. Ferner ist die Speichereinheit 302 so konfiguriert, dass sie mit dem Laststrom durch die Last 304 aufgeladen wird.
Das Verfahren 700 umfasst ferner das Liefern 702 einer Ladungsangabe, die einen kumulierten Laststrom durch die Last 304 angibt. Außerdem umfasst das Verfahren 700 das Entladen 703 der Speichereinheit 302 zumindest teilweise in Richtung der Leistungsversorgung 301 unter Verwendung eines Rückführungsschalters 306, wobei der Rückführungsschalter 306 dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit 302 mit und von der Leistungsversorgung 310 in einer abwechselnden Weise zu koppeln und abzukoppeln.
Außerdem umfasst das Verfahren 700 das Steuern 704 des PWM-Steuerschalters 303 und des Rückführungsschalters 306 wiederholt innerhalb einer Sequenz von Zyklen auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last 304 innerhalb eines Zyklus.
Es sollte beachtet werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme darstellen. Der Fachmann auf dem Gebiet kann verschiedene Anordnungen implementieren, die, obwohl hier nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und innerhalb ihres Gedankens und Schutzbereichs enthalten sind. Ferner sind alle im vorliegenden Dokument umrissenen Beispiele und Ausführungsformen hauptsächlich ausdrücklich nur für Erläuterungszwecke bestimmt, um dem Leser beim Verständnis der Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme zu helfen.

Claims

Treiberschaltung (300) zum Ansteuern einer Last (304); wobei die Treiberschaltung (300) Folgendes umfasst: - eine Leistungsversorgung (301), die dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit einer Versorgungsspannung (311) bereitzustellen; - einen PWM-Steuerschalter (303), der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom durch die Last (304) in einer abwechselnden Weise freizugeben und zu sperren; eine Speichereinheit (302), die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung des Laststroms durch die Last (304) aufgeladen wird; wobei die Last (304), der PWM-Steuerschalter (303) und die Speichereinheit (302) eine serielle Anordnung bilden, die parallel zur Versorgungsspannung (311) angeordnet ist; - eine Erfassungseinheit (305), die dazu konfiguriert ist, eine Ladungsangabe zu liefern, die einen kumulierten Laststrom durch die Last (304) angibt; - einen Rückführungsschalter (306), der dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit (302) mit oder von der Leistungsversorgung (301) in einer abwechselnden Weise zu koppeln und abzukoppeln, um zumindest teilweise die Speichereinheit (302) in Richtung der Leistungsversorgung (301) zu entladen; und - eine Steuereinheit (310), die dazu konfiguriert ist, innerhalb einer Sequenz von Zyklen den PWM-Steuerschalter (303) und den Rückführungsschalter (306) auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last (304) innerhalb eines Zyklus wiederholt zu steuern.
Treiberschaltung (300) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, den PWM-Steuerschalter (303) und den Rückführungsschalter (306) derart zu steuern, dass die Speichereinheit (302) über die Last (304) aufgeladen und in Richtung der Leistungsversorgung (301) in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise entladen wird.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, - eine Zielangabe zu bestimmen, die den Zielladungswert für einen Zyklus angibt; und - ein Tastverhältnis des PWM-Steuerschalters (303) für den Zyklus auf der Basis der Zielangabe festzulegen.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei - die Speichereinheit (302) derart ist, dass eine Speicherspannung (312) über der Speichereinheit (302) zunimmt, wenn die elektrische Ladung, die in der Speichereinheit (302) gespeichert ist, zunimmt, und umgekehrt; - die Last (304) derart ist, dass der Laststrom durch die Last (304) abnimmt, wenn eine Lastspannung (314) über der Last (304) abnimmt; - die Versorgungsspannung (311) die Summe der Speicherspannung (312) und der Lastspannung (314) umfasst; und - die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, den Rückführungsschalter (306) in Abhängigkeit von einem Zielspeicherwert (V_ax) für die Speicherspannung (312) der Speichereinheit (302) zu steuern.
Treiberschaltung (300) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, - eine Zielangabe zu bestimmen, die den Zielladungswert für einen Zyklus angibt; und - die Zielspeicherspannung (V_ax) für den Zyklus auf der Basis der Zielangabe festzulegen.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei - die Leistungsversorgung (301) einen Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzer umfasst, der dazu konfiguriert ist, elektrische Leistung mit der Versorgungsspannung (311) von elektrischer Leistung mit einer Eingangsspannung abzuleiten; - die Leistungsversorgung (301) einen Isolationsschalter (307) umfasst, der dazu konfiguriert ist, einen Eingangsanschluss des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers mit oder von der Eingangsspannung zu koppeln oder abzukoppeln; - der Rückführungsschalter (306) dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit (302) mit dem oder vom Eingangsanschluss des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers zu koppeln oder abzukoppeln; und - die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, den Isolationsschalter (307) und den Rückführungsschalter (306) derart zu steuern, dass der Eingangsanschluss mit der Eingangsspannung oder mit der Speichereinheit (302) in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise gekoppelt wird.
Treiberschaltung (300) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, den Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Versorgungsleistungsumsetzers in Abhängigkeit davon anzupassen, ob der Eingangsanschluss mit der Eingangsspannung oder mit der Speichereinheit (302) gekoppelt ist.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei - die Treiberschaltung (300) einen Rückführungsleistungsumsetzer (401) umfasst, der zwischen dem Rückführungsschalter (304) und einem Speicherelement (308) der Leistungsversorgung (301) angeordnet ist; und - die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, den Rückführungsleistungsumsetzer (401) derart zu steuern, dass das Speicherelement (308) unter Verwendung einer elektrischen Ladung von der Speichereinheit (302) aufgeladen wird.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei - die Speichereinheit (302) derart ist, dass eine Speicherspannung (312) über der Speichereinheit (302) zunimmt, wenn die elektrische Ladung, die in der Speichereinheit (302) gespeichert ist, zunimmt, und umgekehrt; und - die Erfassungseinheit (305) ein Mittel zum Erfassen der Speicherspannung (312) zum Bestimmen der Ladungsangabe umfasst.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Erfassungseinheit (305) umfasst - einen Coulomb-Zähler; und/oder - einen Stromspiegel, der dazu konfiguriert ist, den Laststrom durch die Last (304) und/oder den PWM-Steuerschalter (303) zu spiegeln, um einen gespiegelten Strom zu liefern; - einen Spiegelkondensator, der so angeordnet ist, dass er unter Verwendung des gespiegelten Stroms aufgeladen wird; und - einen Spannungssensor, der dazu konfiguriert ist, eine Spannung über dem Spiegelkondensator zum Bestimmen der Ladungsangabe zu erfassen.
Treiberschaltung (300) nach einem vorangehenden Anspruch, - wobei die Treiberschaltung (300) q PWM-Steuerschalter (303), q Speichereinheiten (302) und q Erfassungseinheiten (305) und q Rückführungsschalter (306) für q verschiedene Lasten (304) umfasst; - q eine ganze Zahl ist, wobei q > 1; - die q Lasten (304), die q PWM-Steuerschalter (303) und die q Speichereinheiten (302) jeweils q serielle Anordnungen bilden, die jeweils parallel zur Leistungsversorgung (301) angeordnet sind; und - die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, die q PWM-Steuerschalter (303) und die q Rückführungsschalter (306) auf der Basis der q Ladungsangaben und auf der Basis von q Zielladungswerten zu steuern.
Treiberschaltung (300) nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, die q Rückführungsschalter (306) derart zu steuern, dass die q Speichereinheiten (302) mit der Leistungsversorgung (301) in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise gekoppelt werden.
Treiberschaltung (300) nach irgendwelchen vorangehenden Ansprüchen, wobei - die Treiberschaltung (300) m Multiplex-Schalter (501) umfasst, die dazu konfiguriert sind, m verschiedene Lasten (304) mit oder von der Leistungsversorgung (301) zu koppeln oder abzukoppeln; - m eine ganze Zahl ist, wobei m > 1; - die Treiberschaltung (300) m PWM-Steuerschalter (303) umfasst; - die Speichereinheit (302) eine serielle Anordnung mit jedem der m Multiplex-Schalter (501), der m Lasten (304) und der m PWM-Steuerschalter (303) bildet; und - die Steuereinheit (310) dazu konfiguriert ist, die Multiplex-Schalter (501) derart zu steuern, dass während eines Zyklus jede der m Lasten (304) mit der Leistungsversorgung (301) mindestens einmal gekoppelt wird.
Treiberschaltung (300) nach irgendwelchen vorangehenden Ansprüchen, wobei - die Last (304) eine LED-Kette umfasst; und/oder - der Rückführungsschalter (306) dazu konfiguriert ist, Ströme zu blockieren, die in beiden Richtungen fließen.
Verfahren (700) zum Ansteuern einer Last (304); wobei das Verfahren (700) umfasst - Anlegen (701) einer Versorgungsspannung (311) an eine serielle Anordnung der Last (304), des PWM-Steuerschalters (303) und einer Speichereinheit (302) unter Verwendung einer Leistungsversorgung (301); wobei der PWM-Steuerschalter (303) dazu konfiguriert ist, einen Laststrom durch die Last (304) in einer abwechselnden Weise freizugeben und zu sperren; wobei die Speichereinheit (302) so konfiguriert ist, dass sie mit dem Laststrom durch die Last (304) aufgeladen wird; - Liefern (702) einer Lastangabe, die einen kumulierten Laststrom durch die Last (304) angibt; - zumindest teilweise Entladen (703) der Speichereinheit (302) in Richtung der Leistungsversorgung (301) unter Verwendung eines Rückführungsschalters (306), der dazu konfiguriert ist, die Speichereinheit (302) mit und von der Leistungsversorgung (301) in einer abwechselnden Weise zu koppeln und abzukoppeln; und - Steuern (704) des PWM-Steuerschalters (303) und des Rückführungsschalters (306) wiederholt innerhalb einer Sequenz von Zyklen auf der Basis der Ladungsangabe und auf der Basis eines Zielladungswerts für den kumulierten Laststrom durch die Last (304) innerhalb eines Zyklus.