JP2011527078A - 複数のフィードバック・ループを有するledドライバー - Google Patents
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Abstract
Description
LED列110を通るLED電流は、電流感知器210により感知され、そして増幅器Amplに入力信号として供給される。増幅器Amplへの他方の入力信号は、予め定められた基準となる電流信号、CurRef.であり、必要とされるLED輝度に対応する。LED電流およびCurRef.の間の差分は、周波数補償ネットワーク、FreqComplによる適切な周波数補償を伴って増幅器Amplによって増幅される。増幅器Amplおよび周波数補償ネットワークFreqComplは一体として、適用される周波数補償を伴う相互インピーダンス誤差増幅器を形成する。増幅器Amplの出力VC1は次に、比較器Complに供給され、そして基準となるランプ信号Ramplに対して比較される。この基準となるランプ信号Ramplは、望ましくは鋸歯状の、三角の、またはComp1の出力にてPWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調された)信号206を発生させる能力がある他の型の波形を有する周期的な信号である。スイッチS2は、PWM信号206によりオンおよびオフされる。あるいはまたPMW信号206は、明示的なランプ信号なしでデジタル回路にて発生させることができる。基準となるランプ信号Ramplが与えられると、PWM信号206のPWMデューティ・サイクルDは、単に増幅器出力VC1のDCレベルのみにより決定される。スイッチS2がオンであるときに、LED列110を通るLED電流IONがオンであると仮定する。LED列110を通る平均LED電流
ブースト変換器100の出力電圧Voutは、スイッチS2がオンであるときにLED列110を通して十分な電流が流れるように、十分高くバイアスをかけられる。他方では、LEDの電流および電圧の間の指数的関係の故に他方では、LEDの順方向電圧よりあまりに高い出力電圧Voutを有することは、デバイスに過度のストレスをもたらすことになり、望ましくない。第2のフィードバック・ループ(Loop2)は、出力電圧Voutに対して最適のバイアスをかけるために特に設計されている。
Claims (21)
- 互いに直列に接続された1つまたは複数のLED(Light−Emitting Diode、発光ダイオード)より成る第1のLED列をドライブするためのLEDドライバー・システムであって、
入力DC(Direct Current、直流)電圧を受信し、前記第1のLED列に適用される出力DC電圧を発生させるスイッチング電力変換器であって、前記スイッチング電力変換器が、第1のスイッチによりスイッチングされる、スイッチング電力変換器と、
前記第1のLED列に直列に接続された第2のスイッチと、
前記第1のLED列を通る電流を感知し、前記第1のLED列を通る前記感知された電流および第1の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第2のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御する、第1のフィードバック制御ループと、
前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間のデューティ・サイクル、およびデューティ・サイクル基準に少なくとも一部が基づき、前記第1のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御する、第2のフィードバック制御ループと
を具備することを特徴とするLEDドライバー・システム。 - 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1のLED列と結合され、前記第1のLED列を通る電流を感知し、第1の感知された電流信号を発生させるように構成される、第1の電流感知器と、
前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準を受信し、前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅し、第1の差分信号を発生させるように構成される、第1の増幅器と、
前記第1の差分信号および第1のランプ信号を受信し、前記第1の差分信号を前記第1のランプ信号と比較し、前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第1の制御信号を発生させるように構成される、第1の比較器と
を具備することを特徴とする請求項1に記載のLEDドライバー・システム。 - 前記第1のランプ信号が、周期的信号であることを特徴とする請求項2に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第1のLED列中の前記1つまたは複数のLEDの輝度が、前記第1の電流基準によって調整されることを特徴とする請求項2に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第2のフィードバック制御ループが、
前記第1の電流感知器と、
前記第1の増幅器と、
前記第1の差分信号およびデューティ・サイクル基準を受信し、前記第1の差分信号および前記デューティ・サイクル基準の間の差分を増幅し、第2の差分信号を発生させるように構成される、第2の増幅器と、
前記第2の差分信号および第2のランプ信号を受信し、前記第2の差分信号を前記第2のランプ信号と比較し、前記第1のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第2の制御信号を発生させるように構成される、第2の比較器と
を具備することを特徴とする請求項2に記載のLEDドライバー・システム。 - 前記スイッチング電力変換器の前記出力DC電圧が、前記デューティ・サイクル基準によって調整されることを特徴とする請求項5に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1の増幅器と結合された周波数補償ネットワークであって、前記第1の増幅器および前記周波数補償ネットワークが、前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅する相互インピーダンス誤差増幅器を形成すること
をさらに具備することを特徴とする請求項2に記載のLEDドライバー・システム。 - 前記第1のLED列に並列に接続された第2のLED列に直列に接続された第3のスイッチと、
前記第2のLED列を通る電流を感知し、前記第2のLED列を通る前記感知された電流および第2の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第3のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御するように構成される、第3のフィードバック制御ループと
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載のLEDドライバー・システム。 - 前記第1の電流基準および前記第2の電流基準が同一であることを特徴とする請求項8に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第1のLED列および前記第2のLED列が、異なった色に対応すること、ならびに前記第1の電流基準および前記第2の電流基準が異なっていることを特徴とする請求項8に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1のLED列と結合され、そして前記第1のLED列を通る電流を感知し、第1の感知された電流信号を発生させるように構成される、第1の電流感知器と、
前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準を受信し、そして前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅し、第1の差分信号を発生させるように構成される、第1の増幅器と、
前記第1の差分信号および第1のランプ信号を受信し、そして前記第1の差分信号を前記第1のランプ信号と比較し、前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第1の制御信号を発生させるように構成される、第1の比較器と
を具備することと、
前記第3のフィードバック制御ループが、
前記第2のLED列と結合され、そして前記第2のLED列を通る電流を感知し、第2の感知された電流信号を発生させるように構成される、第2の電流感知器と、
前記第2の感知された電流信号および前記第2の電流基準を受信し、そして前記第2の感知された電流信号および前記第2の電流基準の間の差分を増幅し、第2の差分信号を発生させるように構成される、第2の増幅器と、
前記第2の差分信号および第2のランプ信号を受信し、そして前記第2の差分信号を前記第2のランプ信号と比較し、前記第3のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第2の制御信号を発生させるように構成される、第2の比較器と
を具備することと、
前記第2のフィードバック制御ループが、
前記第1の電流感知器と、
前記第2の電流感知器と、
前記第1の増幅器と、
前記第2の増幅器と、
前記第1の差分信号および前記第2の差分信号の内で最大のものを選択するための大きさ比較器と、
前記大きさ比較器の出力およびデューティ・サイクル基準の間の差分を増幅し、第3の差分信号を発生させるように構成される、第3の増幅器と、
前記第3の差分信号および第3のランプ信号を受信し、前記第3の差分信号を前記第3のランプ信号と比較し、前記第1のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第3の制御信号を発生させるように構成される、第3の比較器と
を具備することと
を特徴とする請求項8に記載のLEDドライバー・システム。 - 前記大きさ比較器が、前記第1の差分信号の第1のデューティ・サイクルの、前記第1の電流基準に対する第1の比率を、前記第2の差分信号の第2のデューティ・サイクルの、第2の電流基準に対する第2の比率と比較し、前記関連付けられた第1の比率および前記関連付けられた第2の比率の内の最大なものを有する前記第1の差分信号または前記第2の差分信号の何れかを選択することを特徴とする請求項11に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記スイッチング電力変換器が、ブースト変換器であることを特徴とする請求項1に記載のLEDドライバー・システム。
- 前記第1のLED列に並列に接続された第2のLED列に直列に接続された第3のスイッチと、
前記第2のLED列を通る電流を感知し、そして前記第2のLED列を通る前記感知された電流および第2の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第3のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御するように構成される、第3のフィードバック制御ループと、
前記第1および第2のLED列に並列に接続された第3のLED列に直列に接続された第4のスイッチと、
前記第3のLED列を通る電流を感知し、そして前記第3のLED列を通る前記感知された電流および第3の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第4のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御するように構成される、第4のフィードバック制御ループと
をさらに具備し、
前記第1のLED列、前記第2のLED列、および前記第3のLED列が、それぞれ赤、緑、および青の色に対応し、そして前記第1の電流基準、前記第2の電流基準、および前記第3の電流基準が、それぞれ前記赤、緑、および青の色の必要とされる輝度に対応してそれぞれ異なることを特徴とする請求項1に記載のLEDドライバー・システム。 - 互いに直列に接続された1つまたは複数のLEDより成る第1のLED列と、
入力DC(Direct Current、直流)電圧を受信し、前記第1のLED列に適用される出力DC電圧を発生させるスイッチング電力変換器であって、前記スイッチング電力変換器が、第1のスイッチによりスイッチングされる、スイッチング電力変換器と、
前記第1のLED列に直列に接続された第2のスイッチと、
前記第1のLED列を通る電流を感知し、そして前記第1のLED列を通る前記感知された電流および第1の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第2のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御する、第1のフィードバック制御ループと、
前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間のデューティ・サイクル、およびデューティ・サイクル基準に少なくとも一部が基づき、前記第1のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御する、第2のフィードバック制御ループと
を具備することを特徴とする電子デバイス。 - 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1のLED列と結合され、前記第1のLED列を通る電流を感知し、第1の感知された電流信号を発生させるように構成される、第1の電流感知器と、
前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準を受信し、前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅し、第1の差分信号を発生させるように構成される、第1の増幅器と、
前記第1の差分信号および第1のランプ信号を受信し、前記第1の差分信号を前記第1のランプ信号と比較し、前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第1の制御信号を発生させるように構成される、第1の比較器と
を具備することを特徴とする請求項15に記載の電子デバイス。 - 前記第2のフィードバック制御ループが、
前記第1の電流感知器と、
前記第1の増幅器と、
前記第1の差分信号およびデューティ・サイクル基準を受信し、前記第1の差分信号および前記デューティ・サイクル基準の間の差分を増幅し、第2の差分信号を発生させるように構成される、第2の増幅器と、
前記第2の差分信号および第2のランプ信号を受信し、前記第2の差分信号を前記第2のランプ信号と比較し、前記第1のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第2の制御信号を発生させるように構成される、第2の比較器と
を具備することを特徴とする請求項16に記載の電子デバイス。 - 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1の増幅器と結合された周波数補償ネットワークであって、前記第1の増幅器および前記周波数補償ネットワークが、前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅する相互インピーダンス誤差増幅器を形成すること
をさらに具備することを特徴とする請求項16に記載の電子デバイス。 - 前記第1のLED列に並列に接続された第2のLED列に直列に接続された第3のスイッチと、
前記第2のLED列を通る電流を感知し、そして前記第2のLED列を通る前記感知された電流および第2の電流基準に少なくとも一部が基づき、前記第3のスイッチのオン時間またはオフ時間を制御するように構成される、第3のフィードバック制御ループと
をさらに具備することを特徴とする請求項15に記載の電子デバイス。 - 前記第1のフィードバック制御ループが、
前記第1のLED列と結合され、前記第1のLED列を通る電流を感知し、第1の感知された電流信号を発生させるように構成される、第1の電流感知器と、
前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準を受信し、前記第1の感知された電流信号および前記第1の電流基準の間の差分を増幅し、第1の差分信号を発生させるように構成される、第1の増幅器と、
前記第1の差分信号および第1のランプ信号を受信し、前記第1の差分信号を前記第1のランプ信号と比較し、前記第2のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第1の制御信号を発生させるように構成される、第1の比較器と
を具備することと、
前記第3のフィードバック制御ループが、
前記第2のLED列と結合され、前記第2のLED列を通る電流を感知し、第2の感知された電流信号を発生させるように構成される第2の電流感知器と、
前記第2の感知された電流信号および前記第2の電流基準を受信し、前記第2の感知された電流信号および前記第2の電流基準の間の差分を増幅し、第2の差分信号を発生させるように構成される、第2の増幅器と、
前記第2の差分信号および第2のランプ信号を受信し、前記第2の差分信号を前記第2のランプ信号と比較し、前記第3のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第2の制御信号を発生させるように構成される、第2の比較器と
を具備することと、
前記第2のフィードバック制御ループが、
前記第1の電流感知器と、
前記第2の電流感知器と、
前記第1の増幅器と、
前記第2の増幅器と、
前記第1の差分信号および前記第2の差分信号の内で最大のものを選択するための大きさ比較器と、
前記大きさ比較器の出力およびデューティ・サイクル基準の間の差分を増幅し、第3の差分信号を発生させるように構成される、第3の増幅器と、
前記第3の差分信号および第3のランプ信号を受信し、前記第3の差分信号を前記第3のランプ信号と比較し、前記第1のスイッチの前記オン時間または前記オフ時間を制御するための第3の制御信号を発生させるように構成される、第3の比較器と
を具備することと
を特徴とする請求項19に記載の電子デバイス。 - 前記大きさ比較器が、前記第1の差分信号の第1のデューティ・サイクルの、前記第1の電流基準に対する第1の比率を、前記第2の差分信号の第2のデューティ・サイクルの、第2の電流基準に対する第2の比率と比較し、前記関連付けられた第1の比率および前記関連付けられた第2の比率の内の最大なものを有する前記第1の差分信号または前記第2の差分信号の何れかを選択することを特徴とする請求項20に記載の電子デバイス。
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