JP2015532085A - ヒステリシス制御を使用するｄｃ／ｄｃコンバータおよび関連する方法 - Google Patents

ヒステリシス制御を使用するｄｃ／ｄｃコンバータおよび関連する方法 Download PDF

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Abstract

ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するのに使用される制御回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを制御するデューティサイクル制御ユニットと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力における電圧をある一定の動作時間の間狭い範囲内に維持するヒステリシス制御ユニットとを含む。ヒステリシス制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいてデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることによりコンバータ出力電圧を当該範囲内に維持することができる。少なくとも１つの実施形態において、制御回路は、複数のＬＥＤチャネルを駆動するためのＬＥＤドライバ回路内に使用される。

Description

[0001]本明細書に開示する主題は、一般に電子回路に関し、より詳しくはＤＣ／ＤＣコンバータに使用するための制御技法に関する。
[0002]発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路は、しばしば、複数の直列接続されたダイオードのストリングを同時に駆動することが求められる。ダイオードのストリング（または「ＬＥＤチャネル」）は、並列に動作することができ、共通の電圧ノードがストリングのすべてに給電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ（例えば、昇圧コンバータ、降圧コンバータなど）を、動作の間様々なＬＥＤチャネル上の安定化電圧レベルを維持し、したがってすべてのＬＥＤチャネルが十分な動作電力を有するようにするためにＬＥＤドライバ回路によって利用することができる。ＬＥＤチャネルからの帰還は、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するのに使用することができる。不必要な電力消費を削減するために、電圧ノード上の安定化電圧レベルを最小にまたは最小近くに保持し、その間、すべてのチャネルに十分な電力を依然として提供することが望ましいことがある。
[0003]ＬＥＤドライバ回路には、比較的均一なＬＥＤチャネルしか駆動することができないものもある。すなわち、ドライバ回路は、同じ数のＬＥＤおよび同じ電流レベルを有するチャネルしか駆動することができない。さらに、駆動回路には、同じ減光デューティサイクルを使用して、駆動されるすべてのＬＥＤを同時に照明するものもある。これらの動作上の制約により、ＬＥＤドライバ回路に関連したＤＣ／ＤＣコンバータの設計は簡略化される。より複雑な照明機能性が可能になる、より新しいＬＥＤドライバ回路が提案されてきている。例えば、提案された設計には、異なる数のダイオードを異なるＬＥＤチャネル内に使用することが可能になるものもあり得る。設計によっては、異なる減光デューティサイクルを異なるＬＥＤチャネルに指定することが可能になるものもあり得る。さらに、提案された設計によっては、異なる照明が異なるチャネルにフェーズインすることが可能になるものもあり得る（すなわち、異なるチャネル内のＬＥＤが異なる時間に点灯することが可能になり得る）。
[0004]理解されるように、ＬＥＤドライバ回路および／またはＬＥＤドライバ回路が駆動する回路の機能上の複雑さが少しでも増すと、ＤＣ／ＤＣコンバータおよび／またはドライバ用のコンバータ制御回路の設計が複雑になることがある。ＬＥＤドライバ回路内、および／またはこの複雑さの増大に対応することができる同様の他の回路内のＤＣ／ＤＣ電圧変換を実現することができる技法および回路が必要とされている。
[0005]本明細書に説明する概念、システム、回路、および技法の一態様によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するための制御回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを制御するデューティサイクル制御ユニットであって、デューティサイクル制御ユニットが、制御入力におけるデューティサイクル制御信号およびイネーブル入力におけるイネーブル信号に応答し、デューティサイクル制御信号が、ＤＣ／ＤＣコンバータに使用されるデューティサイクルを示す、デューティサイクル制御ユニットと、少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいてデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることにより、ある一定の時間の間ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するためにデューティサイクル制御ユニットのイネーブル入力に結合された制御ユニットとを備える。
[0006]一実施形態において、デューティサイクル制御ユニットは、デューティサイクル制御ユニットの制御入力におけるデューティサイクル制御信号が実質的に一定のままであり、その間、制御ユニットがデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするように構成される。
[0007]一実施形態において、制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを無効にし、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを有効にするように構成される。
[0008]一実施形態において、制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還と上限閾値電圧とを比較する第１の比較器と、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還と下限閾値電圧とを比較する第２の比較器とを含む。
[0009]一実施形態において、制御ユニットは、設定入力、再設定入力、および出力を有するラッチをさらに含み、設定入力が、第１および第２の比較器の一方の出力を受け取るように結合され、再設定入力が、第１および第２の比較器の他方の出力を受け取るように結合され、ラッチ出力が、デューティサイクル制御ユニットのイネーブル入力に結合される。
[0010]一実施形態において、デューティサイクル制御ユニットは、（ｉ）デューティサイクル出力信号を生成するためにデューティサイクル制御信号と周期的ランプ信号とを比較する比較器と、（ｉｉ）デューティサイクル出力信号に応答してＤＣ／ＤＣコンバータから電流を取り出す電流スイッチと、（ｉｉｉ）デューティサイクル制御ユニットのイネーブル入力上のイネーブル信号に応答してデューティサイクル出力信号から電流スイッチを減結合する少なくとも１つのイネーブルスイッチとを備える。
[0011]一実施形態において、制御回路は、共通電圧ノードに結合された複数のＬＥＤチャネルを駆動する発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路の一部であり、複数のＬＥＤチャネルにおける各ＬＥＤチャネルが、直列接続されたＬＥＤのストリングを含み、複数のＬＥＤチャネルが、共通電圧ノード上に最高電圧を必要とする主要なＬＥＤチャネルを有し、主要なＬＥＤチャネルが、対応する減光デューティサイクルを有し、制御ユニットがＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持する働きをするある一定の時間が、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」時間を含む。
[0012]本明細書に説明する概念、システム、回路、および技法の別の一態様によれば、共通電圧ノードに結合された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チャネルを駆動するのに使用するための電子回路が、共通電圧ノード上に安定化電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを制御するための制御回路を備え、制御回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを制御するデューティサイクル制御ユニットであって、デューティサイクル制御ユニットが、制御入力におけるデューティサイクル制御信号およびイネーブル入力におけるイネーブル信号に応答し、デューティサイクル制御信号が、デューティサイクル制御ユニットによって使用されるデューティサイクルを示す、デューティサイクル制御ユニットと、少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいてデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることにより複数のＬＥＤチャネルのうちの主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」時間の間ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するためにデューティサイクル制御ユニットのイネーブル入力に結合された制御ユニットであって、複数のＬＥＤチャネルのうちの主要なＬＥＤチャネルが、共通電圧ノード上に最高電圧を必要とするチャネルである、制御ユニットとを備える。
[0013]一実施形態において、デューティサイクル制御信号は、デューティサイクル制御ユニットの制御入力におけるデューティサイクル制御信号が、実質的に一定のままであり、その間、制御ユニットがデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするように構成される。
[0014]一実施形態において、制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを無効にし、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを有効にするように構成される。
[0015]一実施形態において、制御ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還と上限閾値電圧とを比較する第１の比較器と、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還と下限閾値電圧とを比較する第２の比較器とを含む。
[0016]一実施形態において、制御ユニットは、設定入力、再設定入力、および出力を有するラッチさらに含み、設定入力が、第１および第２の比較器の一方の出力を受け取るように結合され、再設定入力が、第１および第２の比較器の他方の出力を受け取るように結合され、ラッチ出力が、デューティサイクル制御ユニットのイネーブル入力に結合される。
[0017]一実施形態において、デューティサイクル制御ユニットの制御入力におけるデューティサイクル制御信号は、主要なＬＥＤチャネルの電圧要求に基づいて生成される。
[0018]一実施形態において、制御回路は、デューティサイクル制御ユニットの制御入力に結合された分路コンデンサと、分路コンデンサに誤り信号を制御可能に結合してコンデンサを充電するスイッチとをさらに含み、スイッチが、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルに基づいて制御される。
[0019]一実施形態において、スイッチは主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分の間閉じているように制御される。
[0020]一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するために制御ユニットによって使用されるＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還は、現在のＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧と、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの直近の「オン」時間の間主要なＬＥＤチャネルのＬＥＤの両端間の電圧降下との差を含む。
[0021]一実施形態において、電子回路は、複数のＬＥＤチャネルに減光をもたらすＬＥＤ減光ロジックをさらに備え、ＬＥＤ減光ロジックが、複数のＬＥＤチャネルにおける個々のＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルおよび安定化電流レベルを独立して制御することができる。
[0022]一実施形態において、ＬＥＤ減光ロジックは、複数のＬＥＤチャネルにおける個々のＬＥＤチャネルの照明開始時間を独立して制御することができる。
[0023]一実施形態において、主要なＬＥＤチャネルは、時間と共に変化することができ、電子回路は、主要なチャネルの識別を時間と共に追跡する制御器をさらに備える。
[0024]一実施形態において、電子回路は、時間と共にＬＥＤチャネルの優先順位を追跡する優先度付きキュー（ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｑｕｅｕｅ）をさらに備え、優先度付きキューにおける最高優先順位のＬＥＤチャネルが、主要なＬＥＤチャネルを表す。
[0025]一実施形態において、電子回路は、外部ＤＣ／ＤＣコンバータに接続するための少なくとも１つの接点を有する集積回路として実装される。
[0026]本明細書に説明する概念、システム、回路、および技法の他の一態様によれば、共通電圧ノードに結合された複数のＬＥＤチャネルを駆動するのに使用するための方法は、複数のＬＥＤチャネルにおける主要なＬＥＤチャネルの電圧要求に基づいて共通電圧ノードに結合されたＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを設定するためにデューティサイクル制御信号を生成するステップであって、デューティサイクル制御信号が、デューティサイクル制御ユニットの入力に加えられる、ステップと、少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいてデューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることにより主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」部分の間ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するステップとを含む。
[0027]一実施形態において、方法は、デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするステップをさらに含み、デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするステップが、デューティサイクル制御ユニットの入力におけるデューティサイクル制御信号ユニットに影響しない。
[0028]一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを設定するステップは、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分の間実施される。
[0029]一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを設定するステップは、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分の間誤り信号をコンデンサに結合するステップを含む。
[0030]一実施形態において、誤り信号は、主要なＬＥＤチャネルからの帰還電圧と基準電圧との差に基づいて生成される。
[0031]一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するステップは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを無効にするステップと、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合デューティサイクル制御ユニットを有効にするステップとを含む。
[0032]一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還は、現在のＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧と主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの直近の「オン」時間の間の主要なＬＥＤチャネルのＬＥＤの両端間の電圧降下との差を含む。
[0033]前述の特徴は、以下の図面の説明からより完全に理解することができる。
[0034]一実施形態による、発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の同様の負荷デバイスを駆動するのに使用するための例示的なシステムを示す回路図である。 [0035]一実施形態による、例示的な昇圧制御回路を示す回路図である。 [0036]一実施形態による、ヒステリシス制御器によって使用するための昇圧出力帰還を生成する例示的な回路を示す回路図である。 [0037]一実施形態による、昇圧デューティサイクル制御ユニット内の例示的な回路を示す回路図である。 [0038]一実施形態による、ＬＥＤドライバ回路内で生成することができる例示的な波形を示すタイミング図である。 [0039]一実施形態による、ＬＥＤドライバ回路を動作させる例示的な方法を示す流れ図である。 [0040]一実施形態による、優先度付き待ち行列（ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｑｕｅｕｉｎｇ）を使用してＬＥＤドライバにおける主要なＬＥＤチャネルを追跡するための例示的な方法を示す流れ図である。
[0041]図１は、一実施形態による、発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の同様の負荷デバイスを駆動するのに使用するための例示的なシステム１０を示す回路図である。図示するように、システム１０は、ＬＥＤドライバ回路１２と昇圧コンバータ１４とを含むことができる。システム１０は、複数のＬＥＤ１６を駆動することができる。図示するように、複数のＬＥＤ１６は、各々共通電圧ノード２０に結合された個々の直列接続されたストリング１６ａ、．．．、１６ｎに配列することができる。これらの直列接続されたストリングは、本明細書ではＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎと称する。任意の数のＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎは、システム１０によって駆動することができる。さらに、いくつかの実施において、各ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎは、異なる数のＬＥＤを有することが可能であり得る。ＬＥＤ１６は、いくつかの異なる照明機能（例えば、液晶ディスプレイのバックライティング、ＬＥＤパネルライティング、ＬＥＤディスプレイライティングなど）のいずれかを提供することが意図され得る。
[0042]いくつかの実施形態において、ＬＥＤドライバ回路１２は、集積回路（ＩＣ）として実施することができ、昇圧コンバータ１４を外部からＩＣに接続することができる。他の実施形態において、ＬＥＤドライバ回路１２と昇圧コンバータ１４との両方を含むＩＣを設けることができる。さらに他の実施形態において、システム１０は、個別回路を使用して実現することができる。理解されるように、集積回路と個別回路との任意の組合せを様々な実施でシステム１０に使用することができる。以下の考察では、ＬＥＤドライバ回路１２をＩＣとして実施するものとする。
[0043]昇圧コンバータ１４は、直流（ＤＣ）入力電圧ＶＩＮをＬＥＤ１６を駆動するのに使用するための出力電圧ノード２０上の安定化出力電圧に変換するのに使用されるＤＣ／ＤＣ電圧コンバータである。よく知られているように、昇圧コンバータは、スイッチング技法とエネルギー貯蔵素子とを利用して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータの形態である。昇圧コンバータ１４の制御回路は、ＬＥＤドライバ回路１２内に設けることができる。図１に昇圧コンバータとして示すが、他の種類のＤＣ／ＤＣコンバータを他の実施形態において使用できることを理解されたい（例えば、降圧コンバータ、昇降圧コンバータなど）。
[0044]図１に示すように、ＬＥＤドライバ回路１２は、昇圧コンバータ１４の動作を制御するのに使用するための昇圧制御回路２２を含むことができる。ＬＥＤドライバ回路１２は、ＬＥＤ減光ロジック２４といくつかの電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎを含むこともできる。電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎは、ＬＥＤ駆動動作の間ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎを通して安定化電流量を取り出すのに使用することができる電流調整器である。少なくとも１つの実施形態において、１つの電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎを各ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎに設けることができる。ＬＥＤ減光ロジック２４は、様々なチャネル１６ａ、．．．、１６ｎにおいてＬＥＤの輝度を制御する働きをする。ＬＥＤ減光ロジック２４は、例えば、チャネルの電流および／またはパルス幅変調（ＰＷＭ）デューティサイクル（または「減光」デューティサイクル）を変更することによりＬＥＤチャネルの輝度を制御することができる。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ減光ロジック２４は、適当な制御信号を対応する電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎに提供することによりＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎの各々の電流レベルと減光デューティサイクルとの両方を独立して制御することができ得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ減光ロジック２４は、ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎの照明「オン」時間またはフェーズ（すなわち、チャネルがサイクルの間最初に点灯する時間）を独立して調整することもできる。
[0045]少なくとも１つの実施形態において、ＬＥＤドライバ回路１２は、ユーザプログラマブルでよい。すなわち、ＬＥＤドライバ回路１２により、ユーザはシステム１０の様々な動作特性を設定することが可能になり得る。１つまたは複数のデータ格納場所をＬＥＤドライバ回路１２内に設けて、例えば、異なるＬＥＤチャネルの減光デューティサイクル、異なるＬＥＤチャネルの電流レベル、異なるＬＥＤチャネルの照明「オン」時間、および／または他のパラメータなど、動作パラメータを設定するためにユーザ提供構成情報を格納することができる。いくつかの実施において、ユーザはどのＬＥＤチャネルがアクティブであり、どのＬＥＤチャネルが非アクティブ（すなわち、無効）であるかを指定することもでき得る。ユーザ提供値が存在しない場合、デフォルト値を異なるパラメータに使用することができる。
[0046]上記のように、昇圧コンバータ１４は、ＤＣ入力電圧ＶＩＮをＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎに給電するのに十分であるＤＣ出力電圧ＶＯＵＴに変換する働きをする。図示する実施形態において、昇圧コンバータ１４は、インダクタ３０と、ダイオード３２と、コンデンサ３４とを含む。他の昇圧コンバータアーキテクチャを代わりに使用することができる。昇圧コンバータの動作原理は、当業界でよく知られている。適正に動作させるために、適当な特性を有するスイッチング信号を昇圧コンバータ１４に提供しなければならない。ＬＥＤドライバ回路１２の昇圧制御回路２２は、このスイッチング信号を提供する働きをする。より詳細に説明するように、昇圧制御回路２２は、所望のやり方で出力電圧ＶＯＵＴを調整する制御されたデューティサイクルにおいて昇圧コンバータ１４のスイッチングノード３６から電流を取り出すことができる。
[0047]昇圧コンバータ１４および昇圧制御回路２２の目標は、すべてのアクティブなＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎの動作を支持するために電圧ノード２０上に十分な電圧レベルを供給することにある。しかし、エネルギーを保存するために、電圧ノード２０上の電圧レベルが動作を支持するのに必要な最小レベルより高くない（またはほんのわずかに高い）ことが望ましいことがある。これを達成するために、昇圧制御回路２２は、少なくとも一部、ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎからの帰還を利用することができる。典型的には、特定のＬＥＤチャネルに必要な電圧レベルは、チャネルに関連した電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎの要求によって決定される。すなわち、各電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎは、対応するＬＥＤチャネルの動作を支持する最小電圧量（例えば、ＬＥＤｘの調整電圧）を必要とすることができる。
[0048]概して、各電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎ上の電圧レベルは、電圧ノード２０上の電圧と対応するＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎにおけるＬＥＤの両端間の電圧降下との差に等しくなる。各ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎが異なる数のＬＥＤおよび異なるＤＣ電流を有することができるので、異なるＬＥＤチャネルは、適正な動作をするために異なる最小電圧レベルを必要とすることができる。適正な動作をするためにノード２０上に最高電圧レベルを必要とするＬＥＤチャネルは、本明細書では「主要な（支配的な）」ＬＥＤチャネルと称する。理解されるように、いくつかの実施において、主要なＬＥＤチャネルは時間と共に変化することがある。
[0049]図１に示すように、いくつかの実施において、任意選択の安定抵抗器４０ａ、．．．、４０ｎは、様々な電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎ上の電圧レベル間のバランスをとるためにＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎの１つまたは複数において使用することができる。上記のように、安定抵抗器が何も存在しないとき、電流シンクの両端間の電圧は、典型的には、ノード２０上の昇圧出力電圧と、対応するチャネルにおけるＬＥＤの両端間の電圧降下との差に等しくなる。安定抵抗器４０ａ、．．．．、４０ｎは、例えば、様々な電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎ上の同様の電圧を達成するためにいくつかのチャネルにおいてさらに電圧降下を生じるために設けることができる。このようにして、ＬＥＤドライバ回路１２内のチップ上で起きることがある電力消費の一部は、チップから安定抵抗器４０ａ、．．．、４０ｎに移動することができる。
[0050]図２は、一実施形態による、例示的な昇圧制御回路５０を示す回路図である。昇圧制御回路５０は、図１のシステム１０内に（すなわち、制御回路２２として）および／または他のシステムにおいて使用することができる。以下の考察において、昇圧制御回路５０は、図１のシステム１０の文脈で説明される。図２に示すように、昇圧制御回路５０は、誤差増幅器５２と、スイッチ５４と、ＣＯＭＰコンデンサ５６と、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８と、ヒステリシス制御器６０とを含むことができる。より詳細に説明するように、昇圧制御回路５０は、現在の主要なＬＥＤチャネルの要求に基づいて図１の昇圧コンバータ１４のデューティサイクルを設定することができる。さらに、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」部分の間、昇圧制御回路５０は、昇圧コンバータ１４の昇圧出力電圧を所望の範囲内に維持するためにヒステリシス制御器６０（本明細書では制御ユニット６０とも称する）を使用することができる。
[0051]上記のように、いくつかの実施形態において、ＬＥＤドライバ回路１２は、部分的にまたは完全にＩＣとして実施することができる。このような実施形態において、図２の昇圧制御回路５０は、完全にオンチップで実施することができまたはそれの１つまたは複数の要素（例えば、ＣＯＭＰコンデンサ５６）は、オフチップで実施することができる。さらに、図２に示す昇圧制御回路５０の要素は、必ずしも、実現された回路内で互いにごく近接して配置はしないことを理解されたい。すなわち、いくつかの実施において、要素は、より大きなシステム内に分散して、適当な相互接続構造を使用して互いに結合することができる。
[0052]図２を参照すると、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、対応する昇圧コンバータ内のスイッチングノード（例えば、図１の昇圧コンバータ１４におけるＳＷノード３６）に結合することができる。動作の間、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、結果として昇圧出力における所望のＤＣ電圧レベルになるやり方で制御されたデューティサイクルにおいてスイッチングノード（すなわち、図１の電圧ノード２０上）から電流を取り出すことができる。昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、昇圧コンバータのデューティサイクルを設定するためにデューティサイクル制御信号を受け取る入力６２を含むことができる。図示する実施形態において、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８の入力６２に結合されたコンデンサ５６の両端間の電圧は、デューティサイクル制御信号として機能する。
[0053]スイッチ５４は、デューティサイクル制御信号として使用するための適当なレベルまでコンデンサ５６を充電するために誤差増幅器５２によって誤り信号出力をコンデンサ５６に制御可能に結合する働きをする。前述のように、いくつかの実施において、昇圧コンバータ１４のデューティサイクルは、主要なＬＥＤチャネル（すなわち、最高電圧を必要とするチャネル）の要求に基づいて設定することができる。一実施形態において、スイッチ５４は、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルに基づいて制御することができる。例えば、スイッチ５４は、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分の間閉じており、「オフ」部分の間開いていることができる。結果として得られるコンデンサ５６上の電圧は、主要なＬＥＤチャネルを駆動するのに十分な電圧を昇圧コンバータ１４の出力に生じるデューティサイクルを生成する。スイッチ５４が開いた後、コンデンサ５６上の電圧は、スイッチ５４が後続のサイクルで再び閉じるまで比較的一定のままである
[0054]コンデンサ５６を充電するのに使用される誤り信号は、図１のＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎからの帰還に基づいて生成することができる。図１をまた参照すると、帰還は、例えば、電流シンク２６ａ、．．．、２６ｎの両端間の電圧（すなわち、ＩＣのＬＥＤピン４２ａ、．．．、４２ｎ上の電圧）を含むことができる。ＬＥＤチャネルの他の部分からの帰還を他の実施において使用することができる。
[0055]図２を参照し、少なくとも１つの実施において、誤差増幅器５２は、それの出力に誤り電流を生成する相互コンダクタンス増幅器を含むことができる。誤り電流は、コンデンサ５６を充電するためにスイッチ５４によってコンデンサ５６に結合することができる。相互コンダクタンス増幅器は、例えば、ＬＥＤ帰還と基準電圧ＶＲＥＦとの差を増幅して誤り電流を生成することができる。基準電圧は、例えば、ＬＥＤピン調整電圧（例えば、一実施形態において０．５ボルト）を表すことができる。
[0056]少なくとも一実施形態において、ＬＥＤドライバ回路のアクティブな電流シンクの両端間の中間すなわち平均電圧レベルは、ＬＥＤ帰還を使用して相互コンダクタンス増幅器内で決定することができる。次いで、この中間すなわち平均電圧レベルとＶＲＥＦとの差を使用して誤り信号を生成することができる。理解されるように、誤り信号を生成する他の技法を他の実施において使用することができる。例えば、１つの方式において、ＬＥＤチャネルのうちの１つ（例えば、主要なチャネル、ほとんどのＬＥＤを有するチャネルなど）だけに関連した帰還信号と、基準電圧との差を増幅することにより誤り信号を生成することができる。他の技法を使用することもできる。少なくとも１つの実施形態において、電流誤り信号の代わりに電圧誤り信号を生成する誤差増幅器を使用することができる。
[0057]上記のように、いくつかの実施形態において、図１の昇圧コンバータ１４のデューティサイクルは、主要なＬＥＤチャネルの要求に基づいて設定することができる。昇圧コンバータ１４の出力電圧は、次いで、主要なＬＥＤチャネルがもう導通していないときでも、主要なＬＥＤチャネルによって求められるレベル（またはその電圧の近く）に維持することができる。したがって、他のチャネルの減光デューティサイクル、ＤＣ電流レベル、または照明開始時間にかかわらず、主要なＬＥＤチャネルに関連した最高電圧を、駆動される他のＬＥＤチャネルの各々に使用することができる。コンデンサ５６上の電圧値は、スイッチ５４が開いているので主要なＬＥＤチャネルが導通していないとき、比較的一定のままであることができる。しかし、システム１０における他の影響（他のチャネルからの負荷）により、この時間の間昇圧出力における電圧値が変動することがある。上記のように、ヒステリシス制御器６０を使用して、昇圧コンバータの出力における電圧をこの時間の間特定の範囲内に維持することができる。ヒステリシス制御器６０は、昇圧コンバータ１４からの帰還に基づいて昇圧デューティサイクル制御ユニット５８を交互に有効および無効にすることによりこれを達成することができる。
[0058]図２に示すように、ヒステリシス制御器６０は、入力スイッチ６４と、第１および第２のヒステリシス比較器６６、６８と、ラッチ７０とを含むことができる。ラッチ７０の出力端子は、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８のイネーブル入力７２に結合することができる。いくつかの実施形態において、ヒステリシス制御器６０は、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」部分の間有効にすることができる。したがって、スイッチ６４は、前述のスイッチ５４と逆位相で動作することができる。有効にされたとき、昇圧出力帰還信号が、ヒステリシス制御器６０の入力ノード７４に加えられ得る。昇圧出力帰還信号は、少なくとも１つの実施形態において、主要なチャネルが導通しているとき、現在の昇圧出力電圧と主要なチャネルのＬＥＤの両端間の電圧降下との差を表すことができる。
[0059]ヒステリシス比較器６６、６８は、各々ノード７４上の昇圧出力帰還信号と対応する閾値とを比較する。すなわち、第１の比較器６６は、信号と下限閾値（ＶＴＨ−）とを比較し、第２の比較器６８は、信号と上限閾値（ＶＴＨ＋）とを比較する。昇圧出力帰還信号がＶＴＨ−より低く遷移した場合、第１の比較器６６は、論理高値を出力する。昇圧出力帰還信号がＶＴＨ＋より高く遷移した場合、第２の比較器６８は、論理高値を出力する。少なくとも１つの実施形態において、上限閾値（ＶＴＨ＋）は、昇圧出力信号中の許容リップルに等しくなることがあり、下限閾値（ＶＴＨ−）は、ＬＥＤ調整電圧に等しくなることがある。第１の比較器６６の出力は、ラッチ７０の「設定」入力に結合することができ、第２の比較器６８の出力は、ラッチ７０の「再設定」入力に結合することができる。よく知られているように、ラッチの設定入力における論理高値は、ラッチの出力Ｑに転送される。逆に、ラッチの再設定入力における論理高値により、ラッチ出力が論理低値に再設定される。
[0060]図２に示す実施形態において、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８のイネーブル入力７２上の論理高値は、ユニットを有効にし、イネーブル入力７２上の論理低値は、ユニットを無効にする。昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、有効にされたとき、入力６２上のデューティサイクル制御信号によって設定されたデューティサイクルにおいて昇圧コンバータ１４を制御するように通常のやり方で動作する。無効にされたとき、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、昇圧コンバータ１４を制御することを停止し、ノード２０上の昇圧出力電圧は（少なくとも初めは）、コンデンサ３４の両端間に現在蓄積された電圧である。この電圧は、電荷が１つまたは複数のアクティブなＬＥＤチャネルを通してコンデンサ３４から流れ出始めるのにつれて減少し始める。昇圧出力における電圧を制御するために、ヒステリシス制御器６０は、昇圧出力電圧がＶＴＨ＋より上に遷移したとき、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８を無効にすることができ、昇圧出力電圧がＶＴＨ−より低下するとき、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８を有効にすることができる。このようにして、昇圧出力電圧は、２つの閾値電圧によって画定された比較的狭い範囲内に維持することができる。この昇圧出力電圧は、主要なＬＥＤチャネルの「オフ」時間の間導通している任意のＬＥＤチャネルに電力供給するのに利用可能である。昇圧デューティサイクル制御ユニット５８の入力６２上のデューティサイクル制御信号が比較的一定のままであるので、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８は、ヒステリシス制御時間の間有効にされるたびに、主要なＬＥＤチャネルのデューティサイクルに基づいて昇圧コンバータ１４を制御することを直ちに開始することができる。
[0061]図３は、一実施形態による、図２のヒステリシス制御器６０のノード７４上の昇圧出力帰還信号を生成するのに使用することができる帰還回路８０を示す回路図である。上記のように、少なくとも１つの実施形態において、昇圧出力帰還信号は、主要なチャネルが導通しているとき、現在の昇圧出力電圧と主要なチャネルのＬＥＤの両端間の電圧降下との差に等しくなり得る。図３の回路８０は、このような帰還信号を生成することができる。図示するように、回路８０は、主要なＬＥＤチャネル７６と、主要なＬＥＤチャネルに関連した電流シンク７８と、スイッチ８２と、サンプルコンデンサ８４とを含むことができる。スイッチ８２は、主要なＬＥＤチャネル７６の減光デューティサイクルの「オン」部分の間閉じていることができ、そうでない場合は開いていることができる。したがって、主要なＬＥＤチャネル７６の減光デューティサイクルの「オン」部分の間、コンデンサ８４は、主要なチャネル７６のＬＥＤの両端間の電圧に充電する。スイッチ８２が続いて開くとき、ノード７４上の電圧は、ノード８６上の現在の昇圧出力電圧とサンプルコンデンサ８４の両端間の電圧（すなわち、前に主要なチャネル７６のＬＥＤの両端間にあった電圧降下）との差に等しくなる。これは、次いで、ヒステリシス制御器６０における上限および下限閾値と比較される電圧である。ヒステリシス制御器６０によって使用するための昇圧出力帰還信号を生じるための他の技法を代わりに使用することができることを理解されたい。
[0062]図４は、一実施形態による、昇圧デューティサイクル制御ユニット９０内の例示的な回路を示す回路図である。昇圧デューティサイクル制御ユニット９０は、図２の昇圧制御回路５０（すなわち、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８）または他の電圧コンバータシステムにおいて使用することができる。図示するように、昇圧デューティサイクル制御ユニット９０は、デューティサイクル比較器９２と、昇圧スイッチ９４と、第１および第２のイネーブルスイッチ９６、９８と、電流センス抵抗器１００と、電流センス増幅器１０２と、アナログ加算器１０４と、ランプ生成器１０６とを含むことができる。昇圧スイッチ９４は、例えば、図１の昇圧コンバータ１４のためにスイッチングを実施するスイッチである。図示するように、昇圧スイッチ９４のドレイン端子は、昇圧コンバータのスイッチングノード（ＳＷ）（例えば、図１のノード３６）に結合することができる。
[0063]デューティサイクル比較器９２は、所望のデューティサイクルを有する昇圧スイッチ９４の入力信号を生成する働きをする。入力信号を生成するために、デューティサイクル比較器９２は、デューティサイクル制御信号（例えば、図２のＶＣＯＭＰ）とランプ信号とを比較することができる。ランプ生成器１０６は、ランプ信号を生成する働きをする。いくつかの実施形態において、電流センス抵抗器１００、電流センス増幅器１０２、およびアナログ加算器１０４は、昇圧スイッチ９４を通して取り出される電流レベルを補償するためにランプ信号を修正するのに使用することができる。
[0064]第１および第２のイネーブルスイッチ９６、９８は、昇圧デューティサイクル制御ユニット９０が制御可能に有効になり、無効になることを可能にする働きをする。図示する実施形態において、第１および第２のイネーブルスイッチ９６、９８は、相補的に制御することができる。したがって、昇圧デューティサイクル制御ユニット９０を有効にするために、スイッチ９６は、閉じることができ、スイッチ９８は開くことができる。昇圧デューティサイクル制御ユニット９０を無効にするために、スイッチ９６は、開くことができ、スイッチ９８は閉じることができる。図４の昇圧デューティサイクル制御ユニット９０は、一実施形態において使用することができる１つの可能なアーキテクチャを表すことを理解されたい。他の制御アーキテクチャを代わりに使用することができる。また、第１および第２のイネーブルスイッチ９６、９８は、一実施形態によりデューティサイクル制御ユニットを有効にし、無効にするのに使用することができる技法の一例を表す。
[0065]図５は、実施の一例において図１および２の回路内で生成することができる様々な波形１１０を示すタイミング図である。以下の考察において、図１および２を参照することができる。波形１１２、１１４、１１６は、異なるＬＥＤチャネルに対して図１のＬＥＤドライバ回路１２のＬＥＤピン４２ａ、．．．、４２ｎ上にシステムの動作の間現れ得る電圧信号を表す。波形１１２、１１４、１１６におけるパルスは、対応するチャネルのＬＥＤが導通している時間を表す。例示のために、波形１１２に関連したＬＥＤチャネル１は、主要なＬＥＤチャネルとする。波形１１８は、図２の昇圧デューティサイクル制御ユニット５８用に生成することができるデューティサイクル制御信号（ＶＣＯＭＰ）を表す。図示するように、主要なＬＥＤチャネル（すなわち、ＬＥＤチャネル１）の減光デューティサイクルの「オン」部分１２２の間、デューティサイクル制御信号１１８の電圧は、図２のＣＯＭＰコンデンサ５６の充電により（スイッチ５４が閉じているとき）増加する。減光デューティサイクルの「オン」部分が終了したとき１２４、スイッチ５４が開き、デューティサイクル制御信号１１８の電圧が、その後、次の「オン」部分１２６まで比較的一定のままである。
[0066]図５に示すように、「オン」時間１２２の間デューティサイクル制御信号１１８が増加することにより、昇圧出力電圧１２０がそれに応じて増加する。主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分が終了すると１２４、ヒステリシス制御器６０を有効にすることができる。図示するように、ヒステリシス制御器６０は、主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」部分１２８の間昇圧出力電圧１２０をＶＴＨ−とＶＴＨ＋との間の狭い範囲内に維持することができる。その後の主要なチャネルの「オン」部分１２６の間、ヒステリシス制御器６０が無効にされ、昇圧デューティサイクル制御ユニット５８が通常のやり方で動作する。図５において明らかなように、ヒステリシス制御器の動作により、結果として昇圧出力信号中に多少のリップルが生じる。しかし、このリップルは、時間１２８の間ＬＥＤチャネル負荷の要件が変わるたびに昇圧出力が再調整された場合想定されるよりもずっと小さい。
[0067]上記のように、いくつかの実施において、主要なＬＥＤチャネルは、時間と共に変化することができる。例えば、いくつかの実施において、ユーザは、システム動作の間１つまたは複数のＬＥＤチャネルを無効にすることが可能であり得る。無効にされたチャネルのうちの１つが主要なチャネルである場合、新たな主要なチャネルを識別する必要がある。いくつかの実施において、システム展開の後、１つまたは複数のＬＥＤをチャネルに追加することが可能であり得る。これは主要なＬＥＤチャネルに影響することもある。さらに、システム動作の間、主要でないＬＥＤチャネルの１つまたは複数が十分な電力を受け取っていないことが分かる場合がある。この場合、電力不足のチャネルを主要なチャネルにすることができる。
[0068]図１をまた参照すると、いくつかの実施において、様々なＬＥＤチャネルを優先順に追跡する優先度付きキュー３８を維持することができる。キュー３８における最高優先度のチャネル４４は、主要なＬＥＤチャネルを表すことができる。優先度付きキュー３８を格納するためにデジタルメモリをＬＥＤドライバ回路１２内に設けることができる。優先度付きキュー３８は、システム動作の間継続的に更新することができ、したがって、主要なＬＥＤチャネルは常に知られている。優先度付きキュー３８は、更新された主要なＬＥＤチャネルの情報をＬＥＤ減光ロジック２４および／または昇圧制御回路２２に提供することができる。ＬＥＤ減光ロジック２４は、昇圧コンバータ１４を制御するのに使用する昇圧制御回路２２に適当な減光デューティサイクル情報を提供するためにこの情報を必要とすることがある。
[0069]いくつかの実施において、優先度付キュー３８を維持し更新するためにキューマネージャ４６を設けることができる。キューマネージャ４６は、例えば、ＬＥＤチャネルの優先順位の変更を求めることができる、ある一定の事象および／または状態の発生を識別することができるデジタルまたはアナログ制御器を含むことができる。いくつかの実施において、例えば、キューマネージャ４６は、ＬＥＤチャネル１６ａ、．．．、１６ｎからの帰還を受け取ることができる。この帰還は、例えば、ＬＥＤドライバ回路１２のＬＥＤピン４２ａ、．．．、４２ｎ上の電圧レベルまたは他の何らかの帰還を含むことができる。キューマネージャ４６は、帰還に基づいて、ＬＥＤチャネルのうちの１つがより多くの電圧を必要としている（例えば、そのチャネルのピン電圧が指定の調整電圧より低い）ことを検知した場合、当該チャネルを優先度付きキュー３８の最上位に移動することができる。ＬＥＤチャネルが移動されたとき、他のチャネルのすべては優先順位を下げることができる。キューマネージャ４６は、どのＬＥＤチャネルがユーザによって無効にされたのかを説明する情報にアクセスすることもできる。キュー３８における最高優先順位のＬＥＤチャネルが無効にされた場合、キューマネージャ４６は、当該チャネルをキュー３８の最低優先順位に移動することができる。次いで、他のすべてのＬＥＤチャネルは、優先順位を上げることができる。１つの可能な方式において、ＬＥＤチャネルは初めは優先度付きキュー３８内のデフォルト順序で登録することができる。次いで、キューマネージャ４６の動作により、最高優先順位のチャネルが主要なＬＥＤチャネルとなるようにチャネルの順序を再配列し維持することができる。
[0070]少なくとも１つの実施形態において、現在の主要なＬＥＤチャネルの識別を記録し追跡するために、キューの代わりに、１つまたは複数の格納場所をＬＥＤドライバ回路１２内に設けることができる。事象および状態に基づいて格納場所内に格納された主要なチャネルの識別を継続的に更新するために制御器を設けることができる。
[0071]図６は、一実施形態による、複数のＬＥＤチャネルを駆動するためのＬＥＤドライバ回路を動作させる例示的な方法１３０を示す流れ図である。複数のＬＥＤチャネル内の主要なＬＥＤチャネルを追跡する（ブロック１３２）。上記のように、主要なＬＥＤチャネルは、特定の時間に最高電圧を必要とするチャネルである。主要なＬＥＤチャネルを追跡するために優先度付きキューを使用することができる。複数のＬＥＤチャネルの駆動電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルは、現在の主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オン」時間の間設定することができる（ブロック１３４）。１つの方式において、デューティサイクルは、主要なＬＥＤチャネルの「オン」時間の間誤り信号を使用してコンデンサを充電することによって設定することができる。誤り信号は、ＬＥＤ帰還情報と基準信号との差を決定することによって生成することができる。次いで、ヒステリシス制御を使用してＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を主要なＬＥＤチャネルの「オフ」時間の間比較的狭い範囲内に維持することができる（ブロック１３６）。上記のプロセスは、更新された主要なＬＥＤチャネルの情報を使用してＬＥＤ駆動活動の間継続的に繰り返すことができる。
[0072]いくつかの実施形態において、ブロック１３６のヒステリシス制御には、コンバータ出力からの帰還に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータデューティサイクル制御ユニットを有効にするステップおよび無効にするステップが伴うことができる。１つの方式において、コンバータ出力からの帰還は、上限および下限閾値と比較することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータデューティサイクル制御ユニットは、次いで、コンバータ出力からの帰還が上限閾値より上に遷移した場合、無効にすることができる。デューティサイクル制御ユニットが無効にされた後、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は降下し始めることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータデューティサイクル制御ユニットは、コンバータ出力からの帰還が下限閾値より下に遷移した場合、有効にすることができる。１つの実施において、コンバータ出力からの帰還は、現在のコンバータ出力電圧と、チャネルの直近の「オン」時間の間主要なＬＥＤチャネルのＬＥＤの両端間に存在した電圧降下との差を含むことができる。この実施において、下限閾値は、例えば、ＬＥＤ調整電圧を含むことができ、上限閾値は、ＤＣ／ＤＣ出力電圧における所望の最大リップルを表すことができるが、他の閾値を他の実施形態において使用することができる。
[0073]図７は、一実施形態による、優先度付き待ち行列を使用してＬＥＤドライバによって駆動される主要なＬＥＤチャネルを追跡するための例示的な方法１４０を示す流れ図である。方法１４０は、例えば、１チャネル当たり異なる数のＬＥＤを有する複数のＬＥＤチャネルを駆動することができるＬＥＤドライバ回路内で実施することができる。デフォルト優先順でＬＥＤチャネルを登録した初期優先度付きキューをまず生成することができる（ブロック１４２）。デフォルト優先順は、チャネルの物理的場所（例えば、ＬＥＤチャネル番号別にＬＥＤチャネルを登録する）に基づく順序であり得る。デフォルト優先順を画定する他の技法を代わりに使用することができる。例えば、１つの方式において、初期優先順は、少なくとも一部、１チャネル当たりのＬＥＤの数または他の基準に基づいてＬＥＤチャネルを登録することができる。優先度付きキューにおいて最高優先順位を有するＬＥＤチャネルは、主要なＬＥＤチャネルとみなされる。
[0074]初期優先度付きキューが確立された後、ＬＥＤチャネルは、優先度付きキューにおいて更新を必要とする事象または状態の発生を識別するために監視することができる（ブロック１４４）。チャネル状態によっては、新たな主要なチャネルが選択されることを必要とすることがある。例えば、特定のＬＥＤチャネルに関連した電流シンク上の電圧が、チャネルの減光デューティサイクルの「オン」部分の間指定の調整電圧より低いことが決定された場合、当該ＬＥＤチャネルは、新たな主要なＬＥＤチャネルにすることができる。減光デューティサイクルの「オン」部分の間調整電圧より低い１つより多いＬＥＤストリングがある場合、最新のＬＥＤストリングを主要なＬＥＤチャネルとみなすことができる。このようなチャネル状態が特定のＬＥＤチャネルに対して検知された場合（ブロック１４６−Ｙ）、対応するチャネルを優先度付きキューの最上位に移動することができる（ブロック１４８）。監視の間現在の主要なチャネルが無効になったことが決定された場合（ブロック１５０−Ｙ）、当該チャネルを優先度付きキューの最下位に移動することができる（ブロック１５２）。このプロセスは、ＬＥＤチャネルの優先順位の更新された指示および主要なＬＥＤチャネルの更新された指示を保持するためにドライバ動作の間継続的に繰り返すことができる。前述のように、更新された主要なチャネルの情報は、ＬＥＤドライバ内の他の回路（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路など）によって使用することができる。
[0075]上記において、ＤＣ／ＤＣコンバータに制御をもたらす技法および回路についてＬＥＤドライバ回路の文脈で論じてきた。しかし、これらの技法および回路は、他の用途にも使用できることを理解されたい。例えば、いくつかの実施において、説明した技法および回路は、ＬＥＤ以外の負荷デバイスを駆動するドライバ回路において使用することができる。説明した技法および回路は、安定化電圧レベルの生成を必要とする他の種類のシステム、構成要素、デバイスにおける用途も有することができる。
[0076]本発明の例示的な実施形態を説明してきたが、ここで、それらの概念を組み込んだ他の実施形態も使用できることが当業者には明らかになろう。本明細書に含まれる実施形態は、開示された実施形態に限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるべきである。本明細書に引用するすべての刊行物および参照は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。

Claims (28)

  1. ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するための制御回路であって、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを制御するデューティサイクル制御ユニットであって、前記デューティサイクル制御ユニットが、制御入力におけるデューティサイクル制御信号およびイネーブル入力におけるイネーブル信号に応答し、前記デューティサイクル制御信号が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに使用されるデューティサイクルを示す、デューティサイクル制御ユニットと、
    少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいて前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることによりある一定の時間の間前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するために前記デューティサイクル制御ユニットの前記イネーブル入力に結合された制御ユニットとを備える制御回路。
  2. 前記デューティサイクル制御ユニットが、前記デューティサイクル制御ユニットの前記制御入力における前記デューティサイクル制御信号が実質的に一定のままであり、その間、前記制御ユニットが前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするように構成される、請求項１に記載の制御回路。
  3. 前記制御ユニットが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを無効にし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを有効にするように構成される、請求項１に記載の制御回路。
  4. 前記制御ユニットが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還と前記上限閾値電圧とを比較する第１の比較器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還と前記下限閾値電圧とを比較する第２の比較器とを含む、請求項３に記載の制御回路。
  5. 前記制御ユニットが、設定入力、再設定入力、および出力を有するラッチをさらに含み、前記設定入力が、前記第１および第２の比較器の一方の出力を受け取るように結合され、前記再設定入力が、前記第１および第２の比較器の他方の出力を受け取るように結合され、前記ラッチ出力が、前記デューティサイクル制御ユニットの前記イネーブル入力に結合される、請求項４に記載の制御回路。
  6. 前記デューティサイクル制御ユニットが、
    デューティサイクル出力信号を生成するために前記デューティサイクル制御信号と周期的ランプ信号とを比較する比較器と、
    前記デューティサイクル出力信号に応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータから電流を取り出す電流スイッチと、
    前記デューティサイクル制御ユニットの前記イネーブル入力上の前記イネーブル信号に応答して前記電流スイッチを前記デューティサイクル出力信号から減結合する少なくとも１つのイネーブルスイッチとを備える、請求項１に記載の制御回路。
  7. 前記制御回路が、共通電圧ノードに結合された複数のＬＥＤチャネルを駆動する発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路の一部であり、前記複数のＬＥＤチャネルにおける各ＬＥＤチャネルが、直列接続されたＬＥＤのストリングを含み、前記複数のＬＥＤチャネルが、前記共通電圧ノード上に最高電圧を必要とする主要なＬＥＤチャネルを有し、前記主要なＬＥＤチャネルが、対応する減光デューティサイクルを有し、前記制御ユニットが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力電圧を前記狭い範囲内に維持する働きをする前記ある一定の時間が、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの「オフ」時間を含む、請求項１に記載の制御回路。
  8. 共通電圧ノードに結合された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チャネルを駆動するのに使用するための電子回路であって、前記複数のＬＥＤチャネルにおける各ＬＥＤチャネルが、直列接続されたＬＥＤのストリングを含む、電子回路であって、
    前記共通電圧ノード上に安定化電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを制御するための制御回路であって、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを制御するデューティサイクル制御ユニットであって、前記デューティサイクル制御ユニットが、制御入力におけるデューティサイクル制御信号およびイネーブル入力におけるイネーブル信号に応答し、前記デューティサイクル制御信号が、前記デューティサイクル制御ユニットによって使用されるデューティサイクルを示す、デューティサイクル制御ユニットと、
    少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいて前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることにより前記複数のＬＥＤチャネルのうちの主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」時間の間前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するために前記デューティサイクル制御ユニットの前記イネーブル入力に結合された制御ユニットであって、前記複数のＬＥＤチャネルのうちの前記主要なＬＥＤチャネルが、前記共通電圧ノード上に最高電圧を必要とするチャネルである、制御ユニットとを備える制御回路を備える、電子回路。
  9. 前記デューティサイクル制御信号が、前記デューティサイクル制御ユニットの前記制御入力における前記デューティサイクル制御信号が実質的に一定のままであり、その間、前記制御ユニットが前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするように構成される、請求項８に記載の電子回路。
  10. 前記制御ユニットが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを無効にし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを有効にするように構成される、請求項８に記載の電子回路。
  11. 前記制御ユニットが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還と前記上限閾値電圧とを比較する第１の比較器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還と前記下限閾値電圧とを比較する第２の比較器とを含む、請求項１０に記載の電子回路。
  12. 前記制御ユニットが、設定入力、再設定入力、および出力を有するラッチをさらに含み、前記設定入力が、前記第１および第２の比較器の一方の出力を受け取るように結合され、前記再設定入力が、前記第１および第２の比較器の他方の出力を受け取るように結合され、前記ラッチ出力が、前記デューティサイクル制御ユニットの前記イネーブル入力に結合される、請求項１１に記載の電子回路。
  13. 前記デューティサイクル制御ユニットの制御入力における前記デューティサイクル制御信号が、前記主要なＬＥＤチャネルの電圧要求に基づいて生成される、請求項８に記載の電子回路。
  14. 前記制御回路が、前記デューティサイクル制御ユニットの前記制御入力に結合された分路コンデンサと、
    前記分路コンデンサを充電するために誤り信号を前記分路コンデンサに制御可能に結合するスイッチとをさらに備え、前記スイッチが、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルに基づいて制御される、請求項８に記載の電子回路。
  15. 前記スイッチが、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの「オン」部分の間閉じているように制御される、請求項１４に記載の電子回路。
  16. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力電圧を前記狭い範囲内に維持するために前記制御ユニットによって使用される前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が、現在のＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧と、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの直近の「オン」時間の間の前記主要なＬＥＤチャネルの前記ＬＥＤの両端間の電圧降下との差を含む、請求項８に記載の電子回路。
  17. 前記複数のＬＥＤチャネルに減光をもたらすＬＥＤ減光ロジックをさらに備え、前記ＬＥＤ減光ロジックが、前記複数のＬＥＤチャネルにおける個々のＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルおよび安定化電流レベルを独立して制御することができる、請求項８に記載の電子回路。
  18. 前記ＬＥＤ減光ロジックが、前記複数のＬＥＤチャネルにおける個々のＬＥＤチャネルの照明開始時間を独立して制御することができる、請求項１７に記載の電子回路。
  19. 前記主要なＬＥＤチャネルが、時間と共に変化することができ、
    前記電子回路が、前記主要なＬＥＤチャネルの識別を時間と共に追跡する制御器をさらに備える、請求項８に記載の電子回路。
  20. 前記ＬＥＤチャネルの優先順位を時間と共に追跡する優先度付きキューをさらに備え、前記優先度付きキューにおける最高優先順位のＬＥＤチャネルが、前記主要なＬＥＤチャネルを表す、請求項８に記載の電子回路。
  21. 外部ＤＣ／ＤＣコンバータとの接続のための少なくとも１つの接点を有する集積回路として実装される、請求項８に記載の電子回路。
  22. 共通電圧ノードに結合された複数のＬＥＤチャネルを駆動するのに使用するための方法であって、前記複数のＬＥＤチャネルにおける各ＬＥＤチャネルが、直列接続されたＬＥＤのストリングを含む、方法であって、
    前記共通電圧ノードに結合されたＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルを前記複数のＬＥＤチャネルにおける主要なＬＥＤチャネルの電圧要求に基づいて設定するためのデューティサイクル制御信号を生成するステップであって、前記デューティサイクル制御信号が、デューティサイクル制御ユニットの入力に加えられる、ステップと、
    少なくとも一部、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの帰還に基づいて前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にすることにより前記主要なＬＥＤチャネルの減光デューティサイクルの「オフ」部分の間前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するステップとを含む、方法。
  23. 前記デューティサイクル制御ユニットを交互に有効および無効にするステップが、デューティサイクル制御ユニットの前記入力における前記デューティサイクル制御信号ユニットに影響しない、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記デューティサイクルを設定するステップが、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの「オン」部分の間実施される、請求項２２に記載の方法。
  25. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記デューティサイクルを設定するステップが、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの前記「オン」部分の間誤り信号をコンデンサに結合するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記誤り信号が、前記主要なＬＥＤチャネルからの帰還電圧と基準電圧との差に基づいて生成される、請求項２４に記載の方法。
  27. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を狭い範囲内に維持するステップが、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が上限閾値電圧より上に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを無効にするステップと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が下限閾値電圧より下に遷移した場合前記デューティサイクル制御ユニットを有効にするステップとを含む、請求項２２に記載の方法。
  28. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ出力からの前記帰還が、現在のＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧と、前記主要なＬＥＤチャネルの前記減光デューティサイクルの直近の「オン」時間の間の前記主要なＬＥＤチャネルの前記ＬＥＤの両端間の電圧降下との差を含む、請求項２２に記載の方法。
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