JP2013251528A - 発光ダイオード駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した電流出力、過電流保護、過電圧保護、力率改善を達成するＬＥＤ駆動回路を提供する。
【解決手段】発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路は、力率改善（ＰＦＣ）回路１２０と駆動コントローラ１３０を含む。ＰＦＣ回路は、ＬＥＤ駆動回路の力率を制御する。ＬＥＤ駆動回路は、インダクタ、スイッチ、電流検出回路、時間検出回路を含む。インダクタは、インダクタ電流を感知し、少なくとも１個のＬＥＤにエネルギを提供する。インダクタに接続されるスイッチは、駆動信号に応じて導通される。スイッチに接続される電流検出回路は、インダクタ電流情報を検出する。スイッチに接続される時間検出回路は、インダクタ電流がピーク値からゼロに減少する間のエネルギ放出時間を検出する。スイッチ、電流検出回路、時間検出回路に接続される駆動コントローラは、電圧レベルとエネルギ放出時間に応じて、駆動信号をスイッチに出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路に関し、特に、安定した電流出力、過電流保護、過電圧保護、力率改善を達成するＬＥＤ駆動回路に関する。

一般に、現在のＬＥＤ駆動回路は、絶縁ＬＥＤ駆動回路と、非絶縁ＬＥＤ駆動回路の二種類に分けられる。非絶縁駆動回路には、３つの基本的な構造、即ち、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータがある。どの構造がＬＥＤを駆動するのに使用されても、高力率と安定した出力電流を得るために、適切な制御回路が使用されなければならない。

図１Ａは、先行技術によるＬＥＤ駆動回路の系統図を示している。図１Ｂは、先行技術によるＬＥＤ駆動回路のブロック図である。図１Ａ及び図１Ｂで示された構造は、バックブーストコンバータである。バックブーストコンバータは、サインテーブル及びデジタル制御に基づいて、入力電圧に関する位相信号を感知し、力率改善（ＰＦＣ）が達成される。バックブーストコンバータは、デジタル計算を用いて、ＬＥＤに出力された電流を検出、制御し、その結果、アナログ制御によって迅速に過電流保護が達成される。

上記の制御方法は、ＰＦＣの機能と出力電流を制御する機能がある。しかし、この方法は、入力電圧の位相、サインテーブルのサンプル点数、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の応答速度等によって制限される。従って、コントローラの設計がより複雑である。

本発明の一態様では、少なくとも１個のＬＥＤを駆動する発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路が、開示される。
ＬＥＤ駆動回路は、力率改善（ＰＦＣ）回路と駆動コントローラを含む。ＰＦＣ回路は、ＬＥＤ駆動回路の力率を制御するために使用される。ＰＦＣ回路は、インダクタ、スイッチ、電流検出回路、時間検出回路を少なくとも含む。インダクタの第１端子は、電源の正極端子に接続される。インダクタは、インダクタ電流を感知し、少なくとも１個のＬＥＤにエネルギを供給するように構成される。
スイッチは、インダクタの第２端子に接続される。スイッチは、駆動信号により導通される。電流検出回路は、スイッチに接続され、インダクタ電流情報を検出するのに使用される。時間検出回路は、スイッチに接続され、インダクタ電流がピーク値からゼロに減少する間のエネルギ放出時間を検出するのに使用される。駆動コントローラは、スイッチ、電流検出回路、時間検出回路に接続される。駆動コントローラは、インダクタ電流情報とエネルギ放出時間に応じて、駆動信号をスイッチに出力するように構成される。

本発明の別の態様では、少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するＬＥＤ駆動回路が開示される。
ＬＥＤ駆動回路は、力率改善（ＰＦＣ）回路と駆動コントローラを含む。ＰＦＣ回路は、ＬＥＤ駆動回路に関する力率を制御するのに使用される。ＰＦＣ回路は、変圧器、スイッチ、電流検出回路、時間検出回路を含む。変圧器は、一次巻線と二次巻線を有する。一次巻線の第１端子は、電源の正極端子に接続される。二次巻線は、一次巻線に蓄えらえたエネルギとカップリングし、少なくとも１個のＬＥＤにエネルギを提供する。
スイッチは、一次巻線の第２端子に接続される。スイッチは、駆動信号に応じて導通される。電流検出回路は、スイッチに接続され、変圧器一次巻線に関するインダクタ電流情報を検出するのに使用される。時間検出回路は、スイッチと一次巻線の第２端子に接続される。
時間検出回路は、インダクタ電流がピーク値からゼロに減少する間のエネルギ放出時間を検出するように構成される。駆動コントローラは、スイッチ、電流検出回路、時間検出回路に接続される。駆動コントローラは、インダクタ電流情報とエネルギ放出時間に応じて、スイッチに駆動信号を出力するように構成される。

先行技術によるＬＥＤ駆動回路の系統図である。 先行技術によるＬＥＤ駆動回路のブロック図である。 本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路の構造図である。 本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路のアクション図を示している。 本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路の理論上の波形を示している。 本発明の実施形態による駆動コントローラのブロック図である。 本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路の理論上の波形を示している。 本発明の実施形態による駆動コントローラのブロック図である。

本開示は、本明細書の以下に記載した詳細な説明からより完全に理解されるが、該記載は、説明のみを目的としており、本開示を限定するものではない。

以下の詳細な説明では、開示された実施形態を完全に理解するために、説明を目的として、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、一実施形態又は他の実施形態において、そうした具体的な詳細によらず行われてもよいことは、明らかである。他の例では、周知の構造及び装置は、図面を簡素化するために概略的に示される。

本開示の詳細な特徴及び効果について、以下の実施形態で詳細に記載する。本開示の技術を、当業者は容易に理解でき、具現化することができる。本開示の関連する目的及び効果を、本明細書に開示された内容、特許請求の範囲及び添付図を参照して、当業者は容易に理解できる。

図２は、本開示の第１実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路について説明している。図２のＬＥＤ駆動回路１０は、直流（ＤＣ）電源回路１１０、力率改善（ＰＦＣ）回路１２０、駆動コントローラ１３０、整流器Ｄ１、出力キャパシタＣ１を含む。ＤＣ電源回路１１０に基づいて、ＬＥＤ駆動回路１０は、依然として変動する直流を、端子Ｃ及びＤに接続された負荷ＬＥＤに供給する。

本発明の一実施形態では、ＤＣ電源回路１１０は、交流（ＡＣ）線源１１１、電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ１１２、整流回路１１３を含む。ＡＣ線源１１１によって提供される交流電圧は、ＥＭＩフィルタ１１２及び整流回路１１３によってフィルタリングされ、その結果端子Ａ及びＢで依然として変動する直流入力電圧Ｖｄｃに変換される。別の実施形態では、ＤＣ電源回路１１０は、ＤＣ電源によって実行され、直接ＤＣ入力電圧Ｖｄｃを提供する。

ＰＦＣ回路１２０は、ＬＥＤ駆動回路１０に関する力率を制御するのに使用される。ＰＦＣ回路１２０は、インダクタＬ１、スイッチＱ１、電流検出回路、時間検出回路を含む。インダクタＬ１の第１端子は、端子Ａに接続される。スイッチＱ１の第１端子は、インダクタＬ１の第２端子に接続される。スイッチＱ１の第２端子は、電流検出回路の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。スイッチＱ１の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。
電流検出回路の第２端子は、端子Ｂ（即ち、アース端子）に接続される。時間検出回路の第１端子は、インダクタＬ１の第２端子とスイッチＱ１の第１端子に接続される。時間検出回路の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。

本発明の一実施形態では、電流検出回路は、第１抵抗Ｒ１を含むことができるが、これに限定されない。
抵抗Ｒ１の第１端子は、スイッチＱ１の第２端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第１抵抗Ｒ１の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路は、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３を含むことができるが、これらに限定されない。第２抵抗Ｒ２の第１端子（即ち、時間検出回路の第１端子）は、インダクタＬ１の第２端子と、スイッチＱ１の第１端子に接続される。第２抵抗Ｒ２の第２端子は、第３抵抗Ｒ３の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第３抵抗Ｒ３の第２端子（即ち、時間検出回路の第２端子）は、端子Ｂに接続される。

駆動コントローラ１３０が、高電圧でスイッチＱ１に制御信号ＧＤ１を提供すると、電圧Ｖ_GS1が、スイッチＱ１の第２端子と第３端子との間に生成され、スイッチＱ１は、図４で示されるように、スイッチ導通時間ｔ_ON1、導通（ＯＮ）される。
入力電圧Ｖｄｃは、インダクタＬ１に印加される。インダクタＬ１は充電され、インダクタ電流Ｉ_L1はゼロから増大する。更に、出力キャパシタＣ１は、負荷ＬＥＤにエネルギを提供する。

スイッチＱ１を通る電流Ｉ_Q1は、インダクタ電流Ｉ_L1と共に増大する。電流Ｉ_Q1が、電流検出回路としての第１抵抗Ｒ１を通り流れると、第１抵抗Ｒ１の第１端子と第２端子との間の電圧（即ち、電流検出信号ＣＳ１）が生成される。駆動コントローラ１３０は、インダクタ電流を検出し、出力電流の推定や過電流保護を達成するために、電流検出信号ＣＳ１の電圧レベルに応じてインダクタ電流Ｉ_L1の状態を決定できる。

駆動コントローラ１３０が低電圧レベルで制御信号ＧＤ１をスイッチＱ１に提供すると、図４で示されるように、駆動コントローラ１３０は、スイッチＱ１の切断時に電流検出信号ＣＳ１に応じて、インダクタ電流Ｉ_L1のピーク値Ｉ_L1,peakを得られる。

スイッチＱ１の切断後、インダクタＬ１に蓄えられたエネルギが、出力キャパシタＣ１と負荷ＬＥＤに、整流器Ｄ１を通して放出される。そのため、電圧Ｖ_DS1が、時間検出回路の第１端子と第２端子との間で生成される。電圧Ｖ_DS1は、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３によって分圧される。即ち、分圧電圧（即ち、時間検出信号）ＴＤ１が生成される。駆動コントローラ１３０は、分圧電圧によるインダクタ電流Ｉ_L1の放電時間を検出できる。

インダクタ電流Ｉ_L1がピーク値Ｉ_L1,peakから減少すると、整流器Ｄ１を通る電流Ｉ_D1も、ピーク値Ｉ_DO1,peakから減少し、電圧Ｖ_DS1は残存している。インダクタ電流Ｉ_L1がゼロまで減少すると、電圧Ｖ_DS1は、スイッチＱ１の寄生容量とインダクタＬ１とが共振するために、一定期間、振動する。
駆動コントローラ１３０は時間検出信号を使用して、電圧Ｖ_DS1が振動し始めるのを検出すると、振動開始時に、駆動コントローラ１３０は、振動波の最大傾斜変動に応じてインダクタＬ１からの放電が終了するか否かを決定する。
インダクタ電流Ｉ_L1がピーク値Ｉ_L1,peakからゼロまで減少する期間は、エネルギ放出時間ｔ_DISと呼ばれる。負荷ＬＥＤに提供される現時点の出力電流Ｉ_O1、AVGは、インダクタ電流Ｉ_L1とエネルギ放出時間ｔ_DISと関係する。この関係は、以下の数式で表すことができる。

式中、Ｔ_S1は、スイッチＱ１の予め設定した切替期間である。

図３は、本開示の第２実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路について説明している。図３のＬＥＤ駆動回路２０は、直流（ＤＣ）電源回路１１０、力率改善（ＰＦＣ）回路２２０、駆動コントローラ１３０、整流器Ｄ２、出力キャパシタＣ２を含む。ＤＣ電源回路１１０に関する動作は、図２のものと同じであるため、再び説明しない。

ＰＦＣ回路２２０は、ＬＥＤ駆動回路２０に関する力率を制御するのに使用される。ＰＦＣ回路２２０は、インダクタＬ２、スイッチＱ２、整流器Ｄ２、電流検出回路、時間検出回路を含む。インダクタＬ２の第１端子は、端子Ａに接続される。スイッチＱ２の第１端子は、インダクタＬ２の第２端子に接続される。スイッチＱ２の第２端子は、電流検出回路の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。スイッチＱ２の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。
電流検出回路の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路の第１端子は、インダクタＬ２の第２端子とスイッチＱ２の第１端子に接続される。時間検出回路の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。

本発明の一実施形態では、電流検出回路は、第１抵抗Ｒ４を含むことができるが、これに限定されない。
抵抗Ｒ４の第１端子は、スイッチＱ２の第２端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第１抵抗Ｒ４の第２端子は、端子Ｂに接続される。整流器Ｄ２の第１端子は、インダクタＬ２の第２端子と、スイッチＱ２の第１端子に接続される。時間検出回路は、第２抵抗Ｒ５と第３抵抗Ｒ６を含むことができるが、これらに限定されない。
第２抵抗Ｒ５の第１端子（即ち、時間検出回路の第１端子）は、整流器Ｄ２の第２端子に接続される。第２抵抗Ｒ５の第２端子は、第３抵抗Ｒ６の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第３抵抗Ｒ６の第２端子は、端子Ｂ（即ち、時間検出回路の第２端子）に接続される。

出力キャパシタＣ２の第１端子は、インダクタＬ２の第１端子及び端子Ｃに接続される。出力キャパシタＣ２の第２端子は、整流器Ｄ２の第２端子、第２抵抗Ｒ５の第１端子、端子Ｄに接続される。ＬＥＤ駆動回路２０の動作については、図４を参照できる。

上記の第１から第３の実施形態は、非絶縁ＬＥＤ駆動回路である。従って、端子Ｃは負極端子であり、端子Ｄは正極端子である。
図５は、本開示の第４実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路を説明している。図５のＬＥＤ駆動回路４０は、直流（ＤＣ）電源回路１１０、力率改善（ＰＦＣ）回路４２０、駆動コントローラ１３０、整流器Ｄ４、出力キャパシタＣ４を含む。ＤＣ電源回路１１０の動作は、図２のものと同じのため、再び説明しない。

ＰＦＣ回路４２０は、ＬＥＤ駆動回路４０に関する力率を制御するのに使用される。ＰＦＣ回路４２０は、変圧器Ｔ１、スイッチＱ４、電流検出回路、時間検出回路を含む。変圧器Ｔ１は、一次巻線Ｔ１１と二次巻線Ｔ１２を含む。一次巻線Ｔ１１の第１端子は、端子Ａに接続される。
スイッチＱ４の第１端子は、一次巻線Ｔ１１の第２端子に接続される。スイッチＱ４の第２端子は、電流検出回路の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。スイッチＱ４の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。電流検出回路の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路の第１端子は、一次巻線Ｔ１１の第２端子とスイッチＱ４の第１端子に接続される。時間検出回路の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路の第３端子は、駆動コントローラ１３０に接続される。

本発明の一実施形態では、電流検出回路は、第１抵抗Ｒ１０を含むことができるが、これに限定されない。
抵抗Ｒ１０の第１端子は、スイッチＱ４の第２端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第１抵抗Ｒ１０の第２端子は、端子Ｂに接続される。時間検出回路は、第２抵抗Ｒ１１と第３抵抗Ｒ１２を含むことができるが、これらに限定されない。
第２抵抗Ｒ１１の第１端子（即ち、時間検出回路の第１端子）は、一次巻線Ｔ１１の第２端子とスイッチＱ４の第１端子に接続される。第２抵抗Ｒ１１の第２端子は、第３抵抗Ｒ１２の第１端子と駆動コントローラ１３０に接続される。第３抵抗Ｒ１２の第２端子（即ち、時間検出回路の第２端子）は、端子Ｂに接続される。

整流器Ｄ４の第１端子は、二次巻線Ｔ１２の第１端子に接続される。整流器Ｄ４の第２端子は、出力キャパシタＣ４の第１端子と端子Ｅに接続される。出力キャパシタＣ４の第２端子は、二次巻線Ｔ１２の第２端子と端子Ｆに接続される。端子ＥとＦは、負荷体に接続される。

駆動コントローラ１３０が高電圧レベルで制御信号をスイッチＱ４に提供すると、電圧Ｖ_GS2が、スイッチＱ４の第２端子と第３端子との間で生成され、図６で示されるように、スイッチＱ４は、スイッチ導通期間ｔ_ON2、導通（ＯＮ）される。
入力電圧Ｖｄｃが、一次巻線Ｔ１１に印加される。一次巻線Ｔ１１を通るインダクタ電流Ｉ_L2は、ゼロから増大する。インダクタ電流Ｉ_L2の増加速度は、入力電圧Ｖｄｃに比例する。スイッチＱ４を通る電流Ｉ_Q2は、一次巻線Ｔ１１を通るインダクタ電流Ｉ_L2と等しい。

電流Ｉ_Q2が電流検出回路としての第１抵抗Ｒ１０を通り流れると、第１抵抗Ｒ１０の第１端子と第２端子との間の電圧（即ち、電流検出信号ＣＳ２）が生成される。駆動コントローラ１３０は、一次巻線側でインダクタ電流を検出し、出力電流の推定と過電流保護を達成するために、電流検出信号ＣＳ２の電圧レベルに応じて、一次巻線側でインダクタ電流Ｉ_L2の状態を決定できる。
駆動コントローラ１３０が低電圧レベルで制御信号をスイッチＱ４に提供すると、スイッチＱ４の第２端子と第３端子との間の電圧Ｖ_GS2はゼロに変化し、スイッチＱ４は、スイッチ切断期間ｔ_OFF2、切断（ＯＦＦ）状態になる。駆動コントローラ１３０は、図６に示されるように、スイッチＱ１の切断時に電流検出信号ＣＳ２に応じて、電流Ｉ_L2のピーク値Ｉ_L2,peakを得られる。

その際、変圧器Ｔ１の励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギは、整流器Ｄ４を通して放出される。その結果、電流Ｉ_D2が生成されて、時間検出回路の第１端子と第２端子との間で電圧Ｖ_DS2が生成される。
電圧Ｖ_DS2は、第２抵抗Ｒ１１と第３抵抗Ｒ１２によって分圧される。即ち、分圧電圧（即ち、時間検出信号）ＴＤ２が生成される。駆動コントローラ１３０は、分圧電圧に応じて変圧器Ｔ１の励磁インダクタ電流Ｉ_L1の放電時間を検出できる。

変圧器Ｔ１の励磁インダクタンスからの放電が終わると、共振が、スイッチＱ４の寄生容量と変圧器Ｔ１の励磁インダクタンスと漏れインダクタンス（図５では図示せず）との間で発生する。その結果、電圧Ｖ_DS2は、一定期間振動する。駆動コントローラ１３０は時間検出信号ＴＤ２を使用して、電圧Ｖ_DS2が振動し始めたことを検出すると、振動の開始時に、駆動コントローラ１３０は、変圧器Ｔ１の励磁インダクタンスからの放電が、振動波の最大傾斜変動に応じて終わるか否かを決定する。

電流Ｉ_L2がピーク値Ｉ_L1,peakからゼロまで減少する期間は、変圧器Ｔ１の励磁インダクタンスに対するエネルギ放出時間ｔ_DIS2と呼ばれる。負荷ＬＥＤに提供される現時点の出力電流Ｉ_O2、AVGは、インダクタ電流Ｉ_L2と時間ｔ_DIS2に関係する。この関係は、以下の方程式で表すことができる。

式中、Ｔ_S2は、スイッチＱ４の予め設定した切替期間であり、電流Ｉ_DO2,peakは、電流Ｉ_D2のピーク値であり、電流Ｉ_Q2,peakは、電流Ｉ_Q2のピーク値である。

上記第４及び第５実施形態は、絶縁ＬＥＤ駆動回路である。端子ＥとＦの極性は、端子ＤとＣの極性と反対である。また、変圧器Ｔ１とＴ２は、逆極性とすることができるが、これに限定されない。

図７は、本開示の実施形態による駆動コントローラのブロック図である。図７の駆動コントローラ１３０は、電力供給部(不図示)、電流検出部１３２、時間検出部１３３、電流設定部１３４、制御部１３５、スイッチ駆動部１３６、調光制御部１３７を含む。電力供給部(不図示)は、図２、図３、図５の端部Ａに、電力供給回路（例えば、駆動コントローラの外部回路又は内部回路）によって接続されて、駆動コントローラ１３０の動作を提供できる。

上記実施形態では、電流検出部１３２は、電流検出回路に接続されることができる。即ち、電流検出部１３２は、図２の抵抗Ｒ１の第１端子、又は図３の抵抗Ｒ４の第１端子、又は図５の抵抗Ｒ１０の第１端子に接続されることができる。電流検出部１３２は、電流検出信号ＣＳ１又はＣＳ２を受信して、次に電流設定部１３４に送信するために使用される。

上記実施形態では、時間検出部１３３を、時間検出回路に接続することができる。即ち、時間検出部１３３を、図３の抵抗Ｒ２とＲ３の接合点（即ち、時間検出回路の第３端子）、又は図５の抵抗Ｒ１１とＲ１２の接合点（即ち、時間検出回路の第３端子）に接続することができる。時間検出部１３３は、時間検出信号ＴＤ１又はＴＤ２を受信して、次に、電流設定部１３４に送信するために使用される。

電流設定部１３４は、電流設定信号を制御部１３５に対して生成するために、電流検出部１３２、時間検出部１３３、制御装置１３５に接続され、電流検出信号ＣＳ１及び時間検出信号ＴＤ１又は電流検出信号ＣＳ２及び時間検出信号ＴＤ２を受信するのに使用される。制御装置１３５は、スイッチ駆動部１３６に接続されて、電流設定信号と調光制御部１３７に応じて、スイッチ駆動部１３６に制御信号を出力するのに使用される。

スイッチ駆動部１３６は、図２のスイッチＱ１の第３端子、又は図３のスイッチＱ２の第３端子、又は図５のスイッチＱ４の第３端子に接続される。スイッチ駆動部１３６は、制御信号に応じてスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５に駆動信号を出力する。その結果、スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５の導通と切断を制御することができる。駆動信号は、パルス幅変調信号である。

調光制御部１３７は、制御装置１３５に接続され、調光信号をユーザの要求に応じて制御装置１３５に提供するために使用される。従って、調光制御信号に基づいて、負荷ＬＥＤへの電流を、制御部１３５によって更に制御することができる。

上記実施形態では、スイッチは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とすることもできる。しかしながら、本開示は、これらの実施形態によって限定されない。

上記の駆動コントローラにおける制御部は、誤差増幅器、比較器、フリップフロップによって実行することができる。制御部は、スイッチのデューティ比を制御するために、周波数特性を有する制御信号をスイッチに提供するのに使用される。しかしながら、本開示は、これらの実施形態によって限定されない。

上記実施形態におけるＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ輝度装置を駆動する非絶縁駆動回路又は絶縁駆動回路とすることができるＬＥＤ用ＡＣ−ＤＣ駆動回路である。しかしながら、本開示は、これらの実施形態によって限定されない。

上記実施形態は、出力電流の推定と過電流保護を達成するために、電流検出回路を使用して、インダクタ電流を検出できる。特に、スイッチが切断されると、スイッチ、インダクタ、又は整流器用ノード電圧信号を得るために、時間検出部が使用される。ノード電圧信号に基づいて、過電圧保護が達成される。
更に、出力平均電流を推定するために、検出されたインダクタ電流ピーク値とインダクタからの放電終了時間を使用することができる。スイッチのデューティ比は、誤差増幅器、比較器、フリップフロップによって決定されることができる。この場合、出力された電流は、フィードバック制御して、安定化することができる。

上記実施形態は、電流不連続モード（ＤＣＭ）又は境界電流モード（ＢＣＭ）で動作する。また、入力電流と電圧は、線電圧サンプル、乗算器、サインテーブルなしに、互いに同じ位相で比例関係になる。更に、一層良好なラインレギュレーションも達成される。

上記実施形態に関する仕様は、本発明を限定するよりは、むしろ例示として解釈されるべきである。当業者は本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、付記されたクレームや該クレームの法的均等物によって規定されるように、多数の変更例や変形例を容易に達成できることに、注意されたい。

Claims (14)

1. 少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
   第１端子が電源の正極端子に接続されてインダクタ電流を抽出し少なくとも１個のＬＥＤにエネルギを供給するインダクタと、前記インダクタの第２端子に接続されて駆動信号に応じて導通されるスイッチと、前記スイッチに接続されてインダクタ電流情報を検出する電流検出回路と、前記スイッチに接続されて前記インダクタ電流がピーク値からゼロまで減少するエネルギ放出時間を検出する時間検出回路とを少なくとも含む、当該ＬＥＤ駆動回路の力率を制御する力率改善（ＰＦＣ）回路と、
   前記スイッチ、前記電流検出回路、及び前記時間検出回路に接続されて、前記インダクタ電流情報と前記エネルギ放出時間とに応じて、前記駆動信号を前記スイッチに出力する駆動コントローラと、
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 前記時間検出回路は、第１端子が前記スイッチの第１端子と前記インダクタの第２端子とに接続され、第２端子がアース端子に接続され、第３端子が前記駆動コントローラに接続され、
   前記電流検出回路は、第１端子が前記スイッチの第２端子と前記駆動コントローラとに接続され、第２端子が前記アース端子に接続され、
   前記スイッチは、第３端子が前記駆動コントローラに接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 第１端子が前記インダクタの第１端子に接続される出力キャパシタと、
   前記インダクタの第２端子、前記時間検出回路の第１端子、及び前記スイッチの第１端子に接続される第１端子と、前記出力キャパシタの第２端子に接続される第２端子とを有する整流器と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 第２端子が前記インダクタの第１端子に接続される整流器と、
   前記整流器の第１端子に接続される第１端子と、前記インダクタの第２端子、前記時間検出回路の第１端子、及び前記スイッチの第１端子に接続される第２端子とを有する出力キャパシタと、
   を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記ＰＦＣ回路は、前記スイッチの第１端子と前記インダクタの第２端子とに接続される第１端子と、前記時間検出回路に接続される第２端子とを有する整流器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記整流器は、前記第１端子が前記スイッチの第１端子と前記インダクタの第２端子とに接続され、
   前記電流検出回路は、第１端子が前記スイッチの第２端子に接続され、第２端子がアース端子に接続され、
   前記時間検出回路は、第１端子が前記整流器の第２端子に接続され、第２端子が前記アース端子に接続され、第３端子が前記駆動コントローラに接続され、
   前記スイッチは、第３端子が前記駆動コントローラに接続される
   ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記インダクタの第１端子に接続される第１端子と、前記整流器の第２端子と前記時間検出回路の第１端子とに接続される第２端子とを有する出力キャパシタを更に備えたことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動回路。
8. 少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
   第１端子が電源の正極端子に接続される一次巻線と二次巻線とを有しインダクタ電流を抽出するとともに前記二次巻線が前記一次巻線に蓄えられたエネルギとカップリングして前記少なくとも１個のＬＥＤにエネルギを供給する変圧器と、前記一次巻線の第２端子に接続されて駆動信号に応じて導通されるスイッチと、前記スイッチに接続されてインダクタ電流情報を検出する電流検出回路と、前記スイッチと前記一次巻線の第２端子とに接続されて前記インダクタ電流がピーク値からゼロに減少するエネルギ放出時間を検出する時間検出回路とを含む、当該ＬＥＤ駆動回路の力率を制御する力率改善（ＰＦＣ）回路と、
   前記スイッチ、前記電流検出回路、及び前記時間検出回路に接続されて、前記インダクタ電流情報と前記エネルギ放出時間とに応じて、前記駆動信号を前記スイッチに出力する駆動コントローラと、
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
9. 前記時間検出回路は、第１端子が前記スイッチの第１端子と前記一次巻線の第２端子とに接続され、第２端子がアース端子に接続され、第３端子が前記駆動コントローラに接続され、
   前記電流検出回路は、第１端子が前記スイッチの第２端子に接続され、第２端子が前記アース端子に接続され、
   前記スイッチは、第３端子が前記駆動コントローラに接続される
   ことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。
10. 前記電流検出回路は、
    前記スイッチの第２端子とともに前記駆動コントローラに接続される第１端子と、前記アース端子に接続される第２端子とを有する第１抵抗
    を有することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動回路。
11. 前記時間検出回路は、
    第１端子が前記一次巻線の第２端子と前記スイッチの第１端子とに接続される第２抵抗と、
    第１端子が前記第２抵抗の第２端子とともに前記駆動コントローラに接続され、第２端子が前記アース端子に接続される第３抵抗と、
    を有することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動回路。
12. 第１端子が前記二次巻線の第１端子に接続される整流器と、
    前記整流器の第２端子に接続される第１端子と、前記二次巻線の第２端子に接続される第１端子とを有する出力キャパシタと、
    を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。
13. 第１端子が前記二次巻線の第１端子に接続される出力キャパシタと、
    前記出力キャパシタの第２端子に接続される第１端子と、前記二次巻線の第２端子に接続される第２端子とを有する整流器と、
    を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。
14. 前記変圧器は逆極性であることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動回路。

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