JP6483749B2 - 調光駆動回路及びその制御方法 - Google Patents
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Description
K=Idim/Imid (1)
調光電流Idimの電流値がIaからIbに変化し、さらにIbからIcに変化する(Ia>Ib>Ic>Imid)。ハイレベル状態及びローレベル状態での実際の制御信号S2のパルスの時間(例えば、上記オン時間及びオフ時間)は、調光電流Idimの減少に伴い、徐々に減少する。これに対応して、電力変換ユニット2からの出力電流Ioutは徐々に減少する。
ILon(t)=(Vin-Vout)* t/L (2)
Ipk=(Vin-Vout)×Ton/L (3)
ILoff(t)=Ipk-Vout*t/L (4)
ILT_off=Ipk-Vout×Toff/L (5)
Claims (17)
- 発光ダイオードの輝度を調整する調光駆動回路の制御方法であって、
前記調光駆動回路は、スイッチング動作における複数のスイッチング周期において交互にオン・オフするスイッチ素子を含む電力変換ユニットを備え、
前記制御方法は、ステップ(a)と、ステップ(b)と、ステップ(c)と、ステップ(d)と、ステップ(e)と、ステップ(f)と、を備え、
前記ステップ(a)において、複数のパルスからなる初期制御信号を予め定義しておき、前記複数のパルスがパルス周波数で生成され、前記スイッチ素子が各パルスに対応する前記スイッチング周期においてオンし、
前記ステップ(b)において、前記電力変換ユニットの少なくとも1つのパラメータを検出し、その検出結果に基づいて、少なくとも1つの検出信号を生成し、
前記ステップ(c)において、調光信号を受信して処理することにより、対応する調光電流を生成し、
前記ステップ(d)において、前記調光電流を所定の電流閾値と比較し、
前記ステップ(e)において、ステップ(d)の比較結果に基づいて、第1設定又は第2設定を定義し、ここで、前記調光電流が前記所定の電流閾値より大きい場合に、前記少なくとも1つの検出信号と第1設定プロセスに基づいて、各スイッチング周期における前記スイッチ素子の状態情報を確定することにより、第1設定を定義する一方、前記調光電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記少なくとも1つの検出信号と第2設定プロセスに基づいて、各スイッチング周期における前記スイッチ素子の状態情報を確定し、前記スイッチ素子のスイッチング動作を複数のチョッピング周期に分け、前記調光電流と前記所定の電流閾値に基づいて、少なくとも1つのチョッピング周期におけるパルス比を計算することにより、第2設定を定義し、
前記ステップ(f)において、前記第1設定又は前記第2設定に基づいて、前記初期制御信号の複数のパルスを調整することにより、対応する実際の制御信号を生成し、該実際の制御信号に基づいて、前記スイッチ素子のスイッチング動作を制御することで、前記電力変換ユニットから前記調光信号に対応する出力電流を前記発光ダイオードに出力することにより、前記発光ダイオードの輝度を制御する、制御方法。 - 前記電力変換ユニットは、入力側と、出力側と、ダイオードと、コンデンサと、第1インダクタと、を備え、
該入力側が正入力端と負入力端とを含み、入力電圧を受信し、
該出力側が正出力端と負出力端とを含み、出力電圧を出力し、
該ダイオードの陰極が正入力端及び正出力端に電気的に接続され、
該コンデンサの第1端が正入力端、正出力端、及びダイオードの陰極に電気的に接続され、
前記スイッチ素子が第1導電端子と、第2導電端子と、制御端子とを含み、前記第1導電端子が前記負入力端に電気的に接続され、前記制御端子が前記調光駆動回路のローサイド駆動ユニットに電気的に接続され、
該第1インダクタの第1端が前記ダイオードの陽極及び前記第2導電端子に電気的に接続され、該第1インダクタの第2端が前記コンデンサの第2端及び前記負出力端に電気的に接続されている、請求項1に記載の制御方法。 - 前記ステップ(b)は、
前記入力電圧の電圧値の検出結果に基づいて、第1検出信号を生成するステップと、
前記出力電圧の電圧値に基づいて、第2検出信号を生成するステップと、を含み、
前記少なくとも1つのパラメータは、前記入力電圧及び前記出力電圧を含み、前記少なくとも1つの検出信号は、前記第1検出信号及び前記第2検出信号を含む請求項2に記載の制御方法。 - 前記状態情報は、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン時間を含み、前記第1設定プロセスにおいて、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン時間は、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記調光電流に基づいて計算され、前記第2設定プロセスにおいて、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン時間は、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記所定の電流閾値に基づいて計算される請求項3に記載の制御方法。
- 前記第1設定プロセスにおいて、前記オン時間は、下記の数式:
(ただし、Tonは前記オン時間、Idimは前記調光電流、VinADは第1検出信号、VoutADは第2検出信号、fsは前記パルス周波数、Lは第1インダクタのインダクタンス値である。)により計算される請求項4に記載の制御方法。 - 前記ステップ(b)は、前記第1インダクタのインダクタ電流を検出し、その検出結果に基づいて、少なくとも1つの検出信号を出力するステップをさらに備え、少なくとも1つのパラメータは前記インダクタ電流を含む請求項2に記載の制御方法。
- 前記状態情報は、各スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン状態とオフ状態を示し、前記第1設定プロセスにおいて、前記検出信号が第1所定値に等しい場合に、スイッチ素子はオフ状態からオン状態に切り替えられる一方、前記検出信号が第2所定値に等しい場合に、前記スイッチ素子はオン状態からオフ状態に切り替えられ、
前記第1所定値はゼロで、前記第2所定値は前記調光電流の2倍である請求項6に記載の制御方法。 - 前記状態情報は、各スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン状態とオフ状態を示し、前記第2設定プロセスにおいて、前記検出信号が前記第1所定値に等しい場合に、前記スイッチ素子はオフ状態からオン状態に切り替えられる一方、検出信号が所定の電流閾値の2倍に等しい場合に、前記スイッチ素子はオン状態からオフ状態に切り替えられる請求項7に記載の制御方法。
- 前記状態情報は、前記スイッチング周期におけるスイッチ素子のオン時間を含み、前記調光電流が変化し且つ所定の電流閾値より大きい場合に、前記ステップ(f)において、前記第1設定により、前記実際の制御信号の各パルスの幅をオン時間に等しくなるように調整する請求項1に記載の制御方法。
- 前記状態情報は、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン時間を含み、前記調光電流が変化し且つ所定の電流閾値より大きい場合に、前記ステップ(f)において、前記実際の制御信号の初期パルスを複数の調整周期に再分配し、前記調整周期における少なくとも1つのパルスの幅を前記オン時間に等しくなるように調整することにより、修正された実際の制御信号に基づいて、前記電力変換ユニットの出力電流の変化率を低減させる請求項1に記載の制御方法。
- 前記調光電流が変化し且つ所定の電流閾値以下である場合に、前記ステップ(f)において、前記第2設定により、各チョッピング周期における実際の制御信号のパルス数を調整する請求項1に記載の制御方法。
- 前記調光電流が変化し且つ前記所定の電流閾値以下である場合に、前記ステップ(f)において、前記実際の制御信号の初期パルスを複数の調整周期に再分配し、前記第2設定により、各調整周期の1以上のチョッピング周期におけるパルス数を調整することにより、修正された実際の制御信号に基づいて、前記電力変換ユニットの前記出力電流の変化率を低減させる請求項1に記載の制御方法。
- 少なくとも1つのチョッピング周期における前記パルス比は、K=Idim/Imidで表され、ただし、Kは前記パルス比、Idimは前記調光電流、Imidは前記所定の電流閾値である請求項1に記載の制御方法。
- 発光ダイオードの輝度を調整する調光駆動回路であって、前記調光駆動回路は、電力変換ユニットと、入力電圧検出ユニットと、出力電圧検出ユニットと、ローサイド駆動ユニットと、制御ユニットと、を備え、
前記電力変換ユニットが入力側、出力側、及びスイッチ素子を含み、前記電力変換ユニットが入力側から入力電圧を受信し、前記スイッチ素子のスイッチング動作において、前記入力電圧が出力電圧に変換され、前記出力電圧が前記出力側から出力され、
前記入力電圧検出ユニットが前記入力側に電気的に接続され、入力電圧の電圧値を検出し、その検出結果に基づいて、第1検出信号を生成し、
前記出力電圧検出ユニットが前記出力側に電気的に接続され、前記出力電圧の電圧値を検出し、その検出結果に基づいて、第2検出信号を生成し、
前記ローサイド駆動ユニットが前記スイッチ素子に電気的に接続され、前記スイッチ素子を駆動し、
前記制御ユニットが前記ローサイド駆動ユニット、前記入力電圧検出ユニット、及び前記出力電圧検出ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、パルス周波数で生成される複数のパルスからなる初期制御信号を予め定義しておき、調光信号を受信して処理することにより、対応する調光電流を生成し、前記調光電流を所定の電流閾値と比較した結果、前記調光電流が前記所定の電流閾値より大きい場合に、前記制御ユニットは、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記調光電流に基づいて、スイッチング周期における前記スイッチ素子のオン時間を算出し、前記オン時間に基づいて第1設定を定義する一方、前記調光電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御ユニットは、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記所定の電流閾値に基づいて、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子の前記オン時間を算出し、前記スイッチ素子の前記スイッチング動作を複数のチョッピング周期に分け、前記調光電流及び前記所定の電流閾値に基づいて、少なくとも1つのチョッピング周期におけるパルス比を算出し、且つ前記オン時間及び前記パルス比に基づいて、第2設定を定義し、
前記制御ユニットは、前記第1設定又は前記第2設定に基づいて、初期制御信号の複数のパルスを調整することにより、対応する実際の制御信号を生成して前記ローサイド駆動ユニットに送信することで、前記ローサイド駆動ユニットが前記実際の制御信号に応じて前記スイッチ素子の前記スイッチング動作を制御し、前記電力変換ユニットから前記発光ダイオードに前記調光信号に対応する出力電流を出力することにより、前記発光ダイオードの輝度を制御する調光駆動回路。 - 前記制御ユニットは、調光信号プロセッサと、記憶ユニットと、演算ユニットと、パルスコントローラと、を備え、
前記調光信号プロセッサが前記調光信号を受信し、前記調光信号に基づいて、前記調光電流を生成し、
前記記憶ユニットが前記調光信号プロセッサに電気的に接続され、前記調光電流を記憶し、
前記演算ユニットが前記記憶ユニット、前記入力電圧検出ユニット、及び前記出力電圧検出ユニットに電気的に接続され、前記調光電流を前記所定の電流閾値と比較した結果、前記調光電流が前記所定の電流閾値より大きい場合に、前記演算ユニットは、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記調光電流に基づいて、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子の前記オン時間を算出し、前記オン時間に基づいて、前記第1設定を定義する一方、前記調光電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記演算ユニットは、前記第1検出信号、前記第2検出信号、及び前記所定の電流閾値に基づいて、前記スイッチング周期における前記スイッチ素子の前記オン時間を算出し、前記調光電流及び前記所定の電流閾値に基づいて、少なくとも1つのチョッピング周期における前記パルス比を算出し、前記第2設定を定義し、
前記パルスコントローラが前記演算ユニットに電気的に接続され、前記初期制御信号を予め記憶しており、前記パルスコントローラは前記第1設定又は前記第2設定を受信し、前記第1設定又は前記第2設定に基づいて、前記初期制御信号の複数のパルスを調整することにより、対応する実際の制御信号を生成して前記ローサイド駆動ユニットに送信する請求項14に記載の調光駆動回路。 - 発光ダイオードの輝度を調整する調光駆動回路であって、前記調光駆動回路は、電力変換ユニットと、インダクタ電流検出ユニットと、ローサイド駆動ユニットと、制御ユニットと、を備え、
前記電力変換ユニットは、入力側、出力側、第1インダクタ、及び少なくとも1つのスイッチ素子を備え、前記第1インダクタは、前記スイッチ素子の一端に電気的に接続され、前記電力変換ユニットは、前記入力側から入力電圧を受信し、前記少なくとも1つのスイッチ素子のスイッチング動作において、前記入力電圧が出力電圧に変換され、前記出力電圧が前記出力側から出力され、
前記インダクタ電流検出ユニットが前記第1インダクタに電気的に接続され、前記インダクタ電流検出ユニットは、前記第1インダクタを流れるインダクタ電流を検出し、その検出結果に基づいて、少なくとも1つの検出信号を生成し、
前記ローサイド駆動ユニットが前記スイッチ素子に電気的に接続され、前記スイッチ素子を駆動し、
前記制御ユニットが前記ローサイド駆動ユニット及び前記インダクタ電流検出ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、パルス周波数生成される複数のパルスからなる初期制御信号を予め定義しておき、調光信号を受信して処理することにより、対応する調光電流を生成し、前記調光電流を所定の電流閾値と比較した結果、前記調光電流が前記所定の電流閾値より大きい場合に、前記制御ユニットは、前記検出信号が第1所定値に等しい時に、前記スイッチ素子をオフ状態からオン状態に切り替えるように制御し、前記検出信号が第2所定値に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替えるように制御し、第1設定を定義し、前記調光電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御ユニットは、前記検出信号が前記第1所定値に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるように制御し、前記検出信号が前記所定の電流閾値の2倍に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替えるように制御し、前記スイッチ素子の前記スイッチング動作を複数のチョッピング周期に分け、前記調光電流及び前記所定の電流閾値に基づいて、少なくとも1つのチョッピング周期におけるパルス比を算出し、前記第1所定値、前記所定の電流閾値の2倍、及び前記パルス比に基づいて、第2設定を定義し、
前記制御ユニットは、前記第1設定又は前記第2設定に基づいて、前記初期制御信号の複数のパルスを調整することにより、対応する実際の制御信号を生成して前記ローサイド駆動ユニットに送信することで、前記ローサイド駆動ユニットが前記実際の制御信号に応じて前記スイッチ素子の前記スイッチング動作を制御し、前記電力変換ユニットから前記発光ダイオードに前記調光信号に対応する出力電流を出力することにより、前記発光ダイオードの輝度を制御する調光駆動回路。 - 前記制御ユニットは、調光信号プロセッサと、記憶ユニットと、演算ユニットと、パルスコントローラと、を備え、
前記調光信号プロセッサが前記調光信号を受信し、前記調光信号に基づいて、前記調光電流を生成し、
前記記憶ユニットが前記調光信号プロセッサに電気的に接続され、前記調光電流を記憶し、
前記演算ユニットが前記記憶ユニット及びインダクタ電流検出ユニットに電気的に接続され、前記所定の電流閾値を予め記憶しておき、前記調光電流を前記所定の電流閾値と比較した結果、前記調光電流が前記所定の電流閾値より大きい場合に、前記演算ユニットは、前記検出信号が前記第1所定値に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるように制御し、前記検出信号が前記第2所定値に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替えるように制御し、前記第1設定を定義し、前記調光電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記演算ユニットは、前記検出信号が前記第1所定値に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるように制御し、前記検出信号が前記所定の電流閾値の2倍に等しい時に、前記スイッチ素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替えるように制御し、前記スイッチ素子のスイッチング動作を複数のチョッピング周期に分け、前記調光電流及び前記所定の電流閾値に基づいて、少なくとも1つのチョッピング周期におけるパルス比を算出し、前記第1所定値、前記所定の電流閾値の2倍、及び前記パルス比に基づいて、前記第2設定を定義する演算ユニットと、
前記パルスコントローラが前記演算ユニットに電気的に接続され、前記初期制御信号を予め記憶しておき、前記パルスコントローラは前記第1設定又は前記第2設定を受信し、前記第1設定又は前記第2設定に基づいて、前記初期制御信号の複数のパルスを調整することにより、対応する実際の制御信号を生成して前記ローサイド駆動ユニットに送信する請求項16に記載の調光駆動回路。
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