KR102207025B1 - 디밍 led 회로 증강 dc/dc 제어기 집적 회로 - Google Patents

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Abstract

실시예들은 온-칩 에러 증폭기 및 에러 증폭기의 제1 입력에 결합된 온-칩 고정된 기준 전압원을 포함하는 제어기로 단일 스테이지 AC 입력 발광 다이오드(LED) 구동기에 디밍 기능을 제공하는 시스템들, 방법들, 및 장치들을 포함한다. 제어기는 제1 패키지 입력 단자에 인가되는 피드백 전압이 기준 전압에 일치하게 하기 위해 스위칭 트랜지스터의 듀티 사이클을 제어한다. 디밍 기능을 달성하기 위해, LED들과 직렬로 된 전류 감지 저항기 양단의 전압은 고 이득 차동 증폭기의 제1 입력에 인가되고, 가변 디밍 제어 전압은 차동 증폭기의 제2 입력에 인가된다. 차동 증폭기의 출력은 제1 패키지 입력 단자에 결합된다. 차동 증폭기 신호 입력들은 목표 LED 전류 레벨에서 일치될 것이다.

Description

디밍 LED 회로 증강 DC/DC 제어기 집적 회로
관련 출원들과의 상호 참조
본원은 그 전체 내용들이 본원에 참조로 포함된, 2016년 7월 28일자 출원된 미국 가 출원 번호 62/367,984호 및 2016년 9월 29일자 출원된 유럽 특허 출원 16191428.8호를 우선권 주장한다.
발광 다이오드들(LED들)을 디밍하는 능력은 요즘의 고상 조명 응용들 중 많은 것에서 중요한 특징이다. 전압의 펄스들을 사용하여 디밍될 수 있는 종래의 백열 전구들과 다르게, LED는 매우 상이한 부하이다. 먼저, LED는 전압원보다는 전류원에 의해 구동될 필요가 있다. 이것은 자체에서는 어렵지 않지만, 그것은 상이한 공급 설계를 요구한다. 둘째, 그리고 훨씬 더 어려운 것은, LED가 다이오드형의 큰 비선형 부하이고, 그냥 간단한 리액티브(용량성 또는 유도성) 부하보다는 훨씬 더 복잡하다는 것이다. LED를 디밍하는 한가지 방식은 그것의 구동 또는 전류를 감소시키는 것이다.
실시예들은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 구동 및 디밍하는 시스템들, 방법들, 및 장치들을 포함한다. 실시예에서, 모듈은 하나 이상의 LED의 캐소드 단 및 접지에 접속된 저항기를 포함할 수 있다. 저항기 양단의 전압은 하나 이상의 LED를 통하는 전류에 비례할 수 있다. 모듈은 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 차동 증폭기의 제1 입력은 저항기 양단의 전압에 결합될 수 있고 차동 증폭기의 제2 입력은 사용자에 의해 제어되는 가변 디밍 전압에 결합될 수 있다. 모듈은 하나 이상의 LED의 애노드 단에 공급되는 출력 전압을 레귤레이트하는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 고정된 내부 기준 전압에 결합된 제1 입력 및 차동 증폭기의 출력 전압에 결합된 제2 입력을 갖는 에러 증폭기를 포함할 수 있다. 모듈은 제어기에 결합된 스위칭 트랜지스터를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 LED를 통하는 출력 전압 및 전류를 변화시키기 위해 차동 증폭기의 출력에 기초하여 스위칭 트랜지스터를 턴 온 및 오프시킬 수 있다. 이것은 하나 이상의 LED의 휘도를 조정할 수 있다.
첨부 도면과 함께 예로서 주어진 다음의 설명으로부터 보다 상세한 이해가 될 수 있다.
도 1은 2-스테이지 AC 입력 발광 다이오드(LED) 구동기의 회로도이고;
도 2는 제어기 집적 회로(IC)를 도시한 블록도이고;
도 3은 LED들을 직접 구동 및 디밍하기 위한 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기의 회로도이고;
도 4는 하나 이상의 LED를 직접 구동 및 디밍하기 위해 유니버설 120-277V AC 입력 전압을 사용하는 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기의 회로도이고;
도 5는 제어기 및 제1 디밍 회로로 구성된 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기의 회로도이고;
도 6은 제어기 및 제2 디밍 회로로 구성된 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기의 회로도이고;
도 7은 디밍 기능을 갖는 포괄적인 변환기 회로를 도시한 회로도이다.
다음의 설명에서, 본 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해서, 특정한 구조들, 소자들, 재료들, 치수들, 처리 단계들, 기술들과 같은 수많은 특정한 상세들이 제시된다. 그러나, 실시예들이 이들 특정한 상세없이 실시될 수 있다는 것을 본 기술 분야의 통상의 기술자는 알 것이다. 다른 예들에서, 널리 공지된 구조들 또는 처리 단계들이 실시예들을 불명하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 설명되지 않았다. 층, 영역, 또는 기판으로서의 요소가 또 하나의 요소 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 그것은 다른 요소 바로 위에 있을 수 있거나 또는 중간 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반면에, 요소가 또 하나의 요소 "바로 상에" 또는 "바로 위에" 있다고 할 때, 중간 요소들이 존재하지 않는다. 요소가 또 하나의 요소 "밑에", "아래에" 또는 "하에" 있다고 할 때, 그것은 다른 요소 바로 밑에 또는 아래에 있을 수 있거나, 또는 중간 요소들이 존재할 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 반면에, 요소가 또 하나의 요소 "바로 밑에" 또는 "바로 아래에" 있다고 할 때, 중간 요소들이 존재하지 않는다.
다음의 상세한 설명에서 실시예들의 제시를 불명하게 하지 않기 위해서, 본 기술 분야에 공지된 일부 처리 단계들 또는 동작들은 제시 및 예시 목적들을 위해 함께 조합되었고 일부 예들에서 상세히 설명되지 않았다. 다른 예들에서, 본 기술 분야에 공지된 일부 처리 단계들 또는 동작들은 전혀 설명되지 않을 수 있다. 다음의 설명은 여기에 설명된 다양한 실시예들의 구별되는 특징들 또는 요소들에 상당히 집중된다는 것을 이해하여야 한다.
일부 발광 다이오드(LED) 조명 응용들에서, 사용자가 LED들의 휘도를 제어할 수 있는 디밍 능력을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 통상적인 LED 구동기들은 디밍 기능을 포함할 수 있지만, 이들 구동기는 특정한 응용에 적절하지 않을 수 있고/있거나 소정의 원하는 특징들을 갖지 않을 수 있다.
예를 들어, 전원으로서 정류된 AC 간선 전압(mains voltage)을 사용하는 LED 모듈은 직렬의 약 150개의 LED에 접속될 수 있어서, 결국 450V를 넘는 전압 강하를 야기할 수 있다. 부스트 변환기는 자기 발진 스위칭 회로(즉, 발진기가 사용되지 않음)와 함께 정류된 전압을 450V를 넘게 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 자기 발진을 사용하는 범용(비LED)의 규격품으로 나온 부스트 변환기 제어기 IC는 경제적인 이유들로 부스트 변환기에서 사용할 제어기의 선호되는 선택일 수 있다. 그러나, 내부 에러 증폭기에 인가된 내부 기준 전압 기준이 고정된 기준 전압일 수 있기 때문에, 범용 부스트 변환기 제어기 IC는 디밍 능력을 갖지 않을 수 있다. 따라서, 디밍 기능도 갖는 통상적인 제어기를 사용하여 LED 구동기를 설계하는 것이 바람직할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 2-스테이지 AC 입력 LED 구동기의 회로도가 도시된다. 부스트 변환기(106)는 LED 어레이(104) 내의 하나 이상(예를 들어, 158개)의 LED(102A-102N)를 구동시키는 고 품질 입력 전류를 달성하기 위해 2-스테이지 스위칭 모드 전원(SMPS)에서 역률 보정(PFC)으로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 LED(102A-102N) 각각은 청색 발광 GaN-기반 LED일 수 있고 약 3볼트를 강하할 수 있다. 그러므로, 부스트 변환기(106)는 정류된 AC 간선 전압을, 예를 들어 474V로 부스트할 수 있다. 인광체는 청색 LED 광을 일반적 조명을 위해 백색 광으로 변환할 수 있다. 부스트 변환기(106)는 또한 입력 전압 및 출력 부하의 변화에 관계없이 안정한 출력 전압을 유지할 수 있다.
AC 간선 전압은 퓨즈(108)를 통해 EMI 필터(110)에 인가될 수 있다. 간선 브리지 정류기(112)의 완전 다이오드 브리지는 AC 전압을 정류할 수 있고 입력 캐패시터(114)는 정류된 AC 전압을 적어도 부분적으로 여파할 수 있다. 제어기(116)는 스위칭 트랜지스터(118)를 턴 온시킬 수 있고 인덕터(120)의 우측 단부는 인덕터(120)를 충전하기 위해 접지로 풀될 수 있다. 제어기(116)는 통상적인 전이-모드 PFC 제어기일 수 있다. 제어기(116)는 전이 모드 기술을 사용함으로써 PFC 프리-레귤레이터들을 제어하도록 구성되는 집적 회로(IC)일 수 있다.
제어기(116)는 부스트 모드, 벅 모드, 또는 벅-부스트 모드 변환기를 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 LED(102A-102N)를 통해 목표 전류를 발생하기 위한 스위칭 사이클 내의 특정 시간에서, 스위칭 트랜지스터(118)는 턴 오프될 수 있다. 이것은 다이오드(122)를 순방향 바이어스하기 위해 인덕터(120)의 우측 단부의 전압을 상승시킬 수 있다. 이것은 파형을 평활하고 출력 SMPS 스테이지(126)에 정류된 전류의 출력으로 DC 전압을 본질적으로 공급할 수 있는 출력 캐패시터(124)를 재충전할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(118)는 약 10㎑ 내지 약 1㎒와 같이, 비교적 높은 주파수에서 스위치 온 및 오프할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(118)는 부스트된 출력 전압을 발생하기 위해 인덕터(120)의 우측 단부를 고주파수에서 접지 또는 양의 전압에 결합시킬 수 있다. 스위칭 트랜지스터(118)는 스위칭 주파수에서, 정사각형 파 전압일 수 있는 가파른 경사 전압 파형을 전달하는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 바이폴라 트랜지스터일 수 있다.
여기서 사용되는 것과 같이, 용어 "정사각형 파"는 파형이 직사각형 펄스들을 갖는 것을 요구하지 않는다는 점에 주목하여야 한다. 또는 그것은 파형이 50%의 듀티 사이클(즉, 고 및 저 레벨들의 동일한 기간들을 가짐)을 갖는 것을 요구하지 않는다. 일부 응용들에서, 비순시적 스위칭 및 기생 효과들은 비직사각형 파형들을 야기할 수 있다. 따라서, 용어 "정사각형 파"는 목표 출력 전압 또는 전류를 달성하기 위해 스위칭 트랜지스터가 때때로 턴 온 및 오프되는 결과로서 고 레벨과 저 레벨 사이에서 스윙하는 스위치되는 전압을 의미한다.
따라서, 고주파수 정사각형 파 전압은 비교적 높은 전압(예를 들어, 500V까지), 및 비교적 큰 평균 전류(예를 들어, 1암페어까지)로 발생될 수 있다. 출력 캐패시터(124)는 레귤레이트된 DC 전류를 공급하기 위해 리플을 약간 여파하는 데 사용될 수 있다. 한 예에서, 정사각형 파 전압은 접지와 약 500V 사이에서 급속히 전이할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(118)의 드레인 노드(128)는 정사각형 파 전압을 전달할 수 있다. 공급된 전류에서 임의의 고주파수 리플은 피크 전류가 하나 이상의 LED(102A-102N)의 전류 정격 내에 머무르는 한, 임의의 고주파수 리플이 감지될 수 없기 때문에 받아들여질 수 있다.
다이오드(130)를 포함하는 별도의 다이오드-결합된 경로는 간선 브리지 정류기(112)와 출력 캐패시터(124) 사이에 존재할 수 있다. 별도의 다이오드-결합된 경로는 스타트-업 시에 빠른 부분적 충전을 제공할 수 있다.
출력 SMPS 스테이지(126)는 적어도 스위칭 트랜지스터(132), 자기 소자(134) 및 캐패시터(136)를 포함할 수 있다. 출력 SMPS 상태(126)는 부스트 변환기(106)의 출력 전압을 LED 어레이(104)를 구동시키기 위한 전류로 변환할 수 있다.
도 1에 도시한 것과 같이, 2-스테이지 AC 입력 LED 구동기에서의 전압 피드백은 음의 피드백 시스템일 수 있다. 제1 저항기 R1 및 제2 저항기 R2로 구성된 분할 저항기는 노드 A에서의 부스트 변환기 출력 전압을 감지하기 위해 피드백 신호로서 접속될 수 있다. 부스터 변환기 출력 전압은 제어기(116) 내의 고정된 기준 전압 VRefOut과 비교될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(118)의 게이트 전압을 제어함으로써, 제어기(116) 내로 입력된 전압은 VRefOut과 본질적으로 동일하게 되도록 레귤레이트될 수 있다. 이것은 레귤레이트된 A-노드 전압이 요구된 레벨로 되게 할 수 있다.
2-스테이지 AC 입력 LED 구동기는 양호한 성능 특성들을 가질 수 있지만, 그것은 비교적 높은 비용, 낮은 효율, 큰 파형률, 및 증가된 설계 복잡성의 단점들을 가질 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 제어기(200)를 예시한 블록도가 도시된다. 제어기(200)는 집적 회로(IC) 상에 내장된 통상적인 PFC 제어기일 수 있고 도 1에 도시한 것과 같은 제어기(116)로서 사용될 수 있다. 제어기(200)는 그것을 LED 모듈에 접속하는 하나 이상의 핀을 포함할 수 있다.
반전 입력(INV) 핀 1은 에러 증폭기(12)의 입력을 반전할 수 있다. PFC 프리-레귤레이터의 출력 전압에 관한 정보는 저항기 분할기를 통해 INV 핀 1 내로 공급될 수 있다.
보상(COMP) 핀 2는 에러 증폭기(12)의 출력에 접속될 수 있다. 보상 회로망(도시 안됨)이 전압 제어 루프의 안정성을 달성하고 높은 역률 및 낮은 전체 고조파 왜곡(THD)을 보장하기 위해 이 핀과 INV 핀 1 사이에 놓일 수 있다.
승산기(MULT) 핀 3은 승산기(14)로의 주 입력일 수 있다. MULT 핀 3은 저항기 분할기(도시 안됨)를 통해 간선 전압에 접속될 수 있고 전류 루프에 정현 기준(sinusoidal reference)을 제공할 수 있다.
전류 감지(CS) 핀 4는 펄스 폭 변조기(PWM) 비교기(16)로의 입력일 수 있다. 스위칭 트랜지스터(118)를 통해 흐르는 전류는 저항기를 통해 감지될 수 있다. 결과 전압이 이 핀에 인가되고 승산기(14)에 의해 발생될 수 있는 내부 정현형 기준과 비교될 수 있다. 이것은 외부 전력 트랜지스터의 턴 오프를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
제로 크로싱 검출기(ZCD) 핀 5는 전이-모드 동작을 위해 인덕터(120)의 자기소거 감지 입력을 부스트할 수 있다. 하강 에지는 외부 전력 트랜지스터의 턴 온을 트리거할 수 있다.
접지(GND) 핀 6은 제어기(200) 및 게이트 구동기의 신호 부분에 대한 전류 복귀로서 동작할 수 있다.
게이트 구동기(GD) 핀 7은 게이트 구동기 출력일 수 있다. 토템 폴 출력 스테이지는 약 600㎃ 소스 및 800㎃ 싱크의 피크 전류로 외부 전력 트랜지스터를 구동시킬 수 있다. 이 GD 핀 7의 고 레벨 전압은 그것에 고 전원 전압(Vcc)이 공급되는 경우에 초과 게이트 전압들을 피하기 위해 약 12V에서 캡될 수 있다.
Vcc 핀 8은 제어기(200) 및 게이트 구동기의 신호 부분의 공급 전압일 수 있다. 공급 전압 상한선은 공급 전압 변화들에 대한 추가적인 헤드룸을 제공하기 위해 22V min으로 확장될 수 있다.
GD 핀 7은 도 1에 도시한 것과 같은 스위칭 트랜지스터(118)일 수 있는 외부 전력 트랜지스터의 게이트에 접속될 수 있다. 외부 전력 트랜지스터는 레귤레이트된 전압 또는 전류를 발생하기 위한 적합한 출력 회로에 접속될 수 있다. 외부 전력 트랜지스터(및 인덕터)를 통하는 전류는 감지될 수 있고 전류 피드백 신호는 CS 핀 4에 인가될 수 있다.
분할된 출력 전압은 INV 핀 1을 통해 에러 증폭기(12) 내로 피드백될 수 있다. 분할된 출력 전압은 도 1를 참조하여 위에 설명된 것과 같이 R2 전압일 수 있다. 에러 증폭기(12)의 비반전 입력은 2.5볼트로 고정될 수 있는, 내부 기준 전압 Vref에 결합될 수 있다. 승산기(14)는 정현 정류된 AC 간선 전압(예를 들어, 120㎐)에 의해, COMP 핀 2에 접속된 외부 캐패시터에 의해 보상될 수 있는 에러 증폭기(12)의 출력을 변조하는 데 사용될 수 있다. 정현 정류된 AC 간선 전압은 도 1에 도시한 것과 같이 PFC 스테이지(106)를 위한 입력 전압으로서 사용될 수 있다. PWM 비교기(16)는 레귤레이션을 달성하기 위해 각각의 스위칭 사이클 동안 외부 전력 트랜지스터를 리셋하도록(즉, 턴 오프시키도록) 14㎑와 같은, 높은 스위칭 주파수의 전류 신호를 승산기(14)의 출력과 비교할 수 있다.
전압 및 전류 피드백 루프들은 에러 증폭기(12) 내로의 2개의 입력이 일치하게 할 수 있다. 외부 전력 트랜지스터는 제로 전류 검출기(18)가 도 1 내의 인덕터(120)를 통하는 전류가 스위칭 손실들을 감소시키기 위해 거의 제로인 것을 검출할 때 다시 턴 온될 수 있다.
다른 통상적인 제어기들과 같이, 에러 증폭기(12)는 IC 내부에 있고 내부 기준 전압은 고정된다. 따라서, 제어기(200)는 디밍 제어기를 사용하여 직렬 접속된 LED들을 구동시킬 수 없는데, 왜냐하면 에러 증폭기(12)는 분할된 출력 전압을 고정된 2.5볼트 기준과 비교하기 때문이다. 이 제어를 사용하지만 디밍 기능을 갖는 LED 구동기가 바람직할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, LED들을 직접 구동 및 디밍하기 위한 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기의 회로도가 도시된다. 단일 스테이지 회로는 LED 어레이를 구동시키기 위해 PFC 스테이지와 출력 스테이지 둘 다로서 부스트 변환기를 사용할 수 있다. LED 어레이는 부스트 출력에 직접 접속될 수 있다. 도 1에 도시한 2-스테이지 AC 입력 LED 구동기와 다르게, (출력 SMPS 스테이지(126)로서 도시한 것과 같은) 추가의 출력 SMPS 스테이지가 필요하지 않다. 아래에 설명되는 것과 같이, 부스트 변환기의 평균 출력 전압 제어는 디밍 목적들을 위해 LED 전류를 제어하도록 출력 전류 제어를 평균하기 위해 변경될 수 있다.
단일 스테이지 부스트 변환기(306)는 LED 어레이(304) 내의 직렬의 하나 이상(예를 들어, 158개)의 LED(302A-302N)를 구동시키기 위한 고 품질 입력 전류를 달성하기 위해 PFC 및 출력 스테이지로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 LED(302A-302N) 각각은 청색 발광 GaN-기반 LED일 수 있고 약 3볼트를 강하할 수 있다. 그러므로, 부스트 변환기(306)는 하나 이상의 LED(302A-302N)를 구동시키기 위해 정류된 AC 간선 전압을 적어도 474V로 부스트할 수 있다. 인광체는 청색 LED 광을 일반적 조명을 위해 백색 광으로 변환할 수 있다. 부스트 변환기(306)는 또한 입력 전압 및 출력 부하의 변화에 관계없이 안정한 출력 전압을 유지할 수 있다.
AC 간선 전압은 퓨즈(308)를 통해 EMI 필터(310)에 인가될 수 있다. 간선 브리지 정류기(312)의 완전 다이오드 브리지는 AC 전압을 정류할 수 있고 입력 캐패시터(314)는 정류된 AC 전압을 적어도 부분적으로 여파할 수 있다. 제1 제어기(316)와 제2 제어기(330)는 함께 스위칭 트랜지스터(318)를 턴 온시키도록 동작할 수 있고 인덕터(320)의 우측 단부는 인덕터(320)를 충전하기 위해 접지로 풀될 수 있다. 제1 제어기(316)는 도 1을 참조하여 위에 설명된 제어기(116)와 유사할 수 있다.
하나 이상의 LED(302A-302N)를 통해 목표 전류를 발생하기 위한 스위칭 사이클 내의 특정 시간에서, 스위칭 트랜지스터(318)는 턴 오프될 수 있다. 이것은 다이오드(322)를 순방향 바이어스하기 위해 인덕터(320)의 우측 단부의 전압을 상승시킬 수 있다. 이것은 파형을 평활하고 하나 이상의 LED(302A-302N)에 레귤레이트된 전류로 DC 전압을 본질적으로 공급할 수 있는 출력 캐패시터(324)를 재충전할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(318)는 약 10㎑ 내지 약 1㎒와 같이, 비교적 높은 주파수에서 스위치 온 및 오프할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(318)는 부스트된 출력 전압을 발생하기 위해 인덕터(320)의 우측 단부를 고주파수에서 접지 또는 양의 전압에 결합시킬 수 있다. 스위칭 트랜지스터(318)는 스위칭 주파수에서, 정사각형 파 전압일 수 있는 가파른 경사 전압 파형을 전달하는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 바이폴라 트랜지스터일 수 있다.
다이오드(332)를 포함하는 별도의 다이오드-결합된 경로는 간선 브리지 정류기(312)와 출력 캐패시터(324) 사이에 존재할 수 있다. 별도의 다이오드-결합된 경로는 스타트-업 시에 빠른 부분적 충전을 제공할 수 있다. 스타트-업 시에, 출력 캐패시터(324) 전압은 정류된 간선 전압 미만일 수 있다. 다이오드(332)의 순방향 바이어싱은 출력 캐패시터(324)를 정류된 간선 전압으로 빨리 충전할 수 있다. 그 다음에, 출력 캐패시터(324) 양단의 전압은 레귤레이트된 레벨로 증가될 수 있고 다이오드(332)는 역방향 바이어스될 수 있다.
단일 스테이지 부스트 변환기(306)에서의 전압 피드백은 LED 어레이(304)의 출력 전류에 기초할 수 있다. 도 3에 도시한 것과 같이, R1 및 R2로 구성된 분할 저항기는 LED 어레이(304)에 접속된 저항기 R3으로 변경되었고 LED 어레이 전류를 감지한다. R3 전압은 제2 제어기(330)의 피드백 신호로서 사용될 수 있다. R3 전압은 가변 기준 전압 VRefDim과 비교될 수 있다. VRefDim은 다이얼, 노브, 또는 디지털 입력과 같은, 임의의 통상적인 수단을 통해 입력될 수 있는 디밍 명령에 따라 변화할 수 있다. VRefDim의 값이 높을수록, 부스트 변환기(306)로부터 더 높은 전류가 요구된다.
제2 제어기(330)는 제1 제어기(316)로의 입력으로서 에러 신호를 출력할 수 있다. 에러 신호는 R3 전압과 VRefDim 사이의 차이를 나타낼 수 있다. 제1 제어기(316)는 고정된 기준 전압일 수 있는 VRefOut과 비교될 피드백 신호로서 에러 신호를 사용할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(318)의 게이트 전압을 제어함으로써, R3 전압은 VRefDim과 본질적으로 동일하게 되도록 레귤레이트될 수 있다. 이것은 LED 전류를 요구된 레벨로 레귤레이트할 수 있다. VRefDim이 디밍 명령에 따라 변화함에 따라, LED 전류는 변화할 것이고, LED 어레이(304)는 요구된 대로 디밍될 수 있다.
부스트 변환기(306)의 높은 출력 전압으로 인해, LED 어레이(304)는 높은 총 순방향 전압을 가질 수 있다. 이것은 더 낮은 전류 및 회로 손실들로 인해 회로 효율을 개선시키는 데 도움을 줄 수 있다. 응용 요건들에 따라, 고-전압(다수-접합) LED들이 높은 총 순방향 전압을 달성하기 위해 필요한 LED들의 수를 감소시키는 데 LED 어레이(304)에서 사용될 수 있다. 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기는 LED들을 직접 구동 및 디밍하기 위해 상이한 구성들에서 사용될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 하나 이상의 LED(402A-402N)를 직접 구동 및 디밍하기 위해 유니버설 120-277V AC 입력 전압을 사용하는 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(406)의 회로도가 도시된다.
단일 스테이지 부스트 변환기(406)는 하나 이상(예를 들어, 158개)의 LED(402A-402N)를 구동시킬 뿐만 아니라 고 품질 입력 전류를 달성하기 위해 PFC 및 출력 스테이지로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 LED(402A-402N)는 단일 접합 LED들일 수 있고 직렬로 접속될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 LED(402A-402N)는 직렬로 접속된 다수-접합 LED들일 수 있다.
하나 이상의 LED(402A-402N) 각각은 청색 발광 GaN-기반 LED일 수 있다. 각각의 단일 접합 LED는 약 3볼트를 강하할 수 있으므로, 직렬의 158개의 LED는 474V를 강하할 수 있다. 그러므로, 부스트 변환기(406)는 하나 이상의 LED(402A-402N)를 구동시키기 위해 정류된 AC 간선 전압을 약 474V로 부스트할 수 있다. 인광체는 청색 LED 광을 일반적 조명을 위해 백색 광으로 변환할 수 있다. 부스트 변환기(406)는 또한 입력 전압 및 출력 부하의 변화에 관계없이 안정한 출력 전압을 유지할 수 있다.
AC 간선 전압은 퓨즈(408)를 통해 EMI 필터(410)에 인가될 수 있다. 간선 브리지 정류기(412)의 완전 다이오드 브리지는 AC 전압을 정류할 수 있고 입력 캐패시터(414)는 정류된 AC 전압을 적어도 부분적으로 여파할 수 있다. 제어기(416)는 스위칭 트랜지스터(418)를 턴 온시키고 인덕터(420)의 우측 단부는 인덕터(420)를 충전하기 위해 접지로 풀될 수 있다. 제어기(416)는 도 1을 참조하여 위에 설명된 제어기(116)와 유사할 수 있다.
하나 이상의 LED(402A-402N)를 통해 목표 전류를 발생하기 위한 스위칭 사이클 내의 특정 시간에서, 스위칭 트랜지스터(418)는 턴 오프될 수 있다. 이것은 다이오드(422)를 순방향 바이어스하기 위해 인덕터(420)의 우측 단부의 전압을 상승시킬 수 있다. 이것은 파형을 평활하고 하나 이상의 LED(402A-402N)에 레귤레이트된 전류로 DC 전압을 본질적으로 공급할 수 있는 출력 캐패시터(424)를 충전할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(418)는 약 10㎑ 내지 약 1㎒와 같이, 비교적 높은 주파수에서 스위치 온 및 오프할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(418)는 부스트되거나 감소된 출력 전압을 발생하기 위해 인덕터(420)의 우측 단부를 고주파수에서 접지 또는 양의 전압에 결합시킬 수 있다. 스위칭 트랜지스터(418)는 스위칭 주파수에서, 정사각형 파 전압일 수 있는 가파른 경사 전압 파형을 전달하는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 또는 바이폴라 트랜지스터일 수 있다.
다이오드(430)를 포함하는 별도의 다이오드-결합된 경로는 간선 브리지 정류기(412)와 출력 캐패시터(424) 사이에 존재할 수 있다. 별도의 다이오드-결합된 경로는 스타트-업 시에 빠른 부분적 충전을 제공할 수 있다. 스타트-업 시에, 출력 캐패시터(424) 전압은 정류된 간선 전압 미만일 수 있다. 다이오드(430)의 순방향 바이어싱은 출력 캐패시터(424)를 정류된 간선 전압으로 빨리 충전할 수 있다. 그 다음에, 출력 캐패시터(424) 양단의 전압은 레귤레이트된 레벨로 증가될 수 있고 다이오드(430)는 역방향 바이어스될 수 있다.
단일 스테이지 부스트 변환기(406)에서의 전압 피드백은 LED 어레이(404)의 출력 전류에 기초할 수 있다. 연산 증폭기 U1은 하나 이상의 LED(402A-402N)를 통하는 전류를 나타내는 R3 전압과 디밍 명령 또는 레벨을 나타내는 VRefDim 사이의 차이를 증폭하기 위해 사용될 수 있다. 연산 증폭기 U1의 출력은 저항기 분할기 R5/R6을 통해 스케일 다운되고 다음에 제어기(416)의 피드백 신호로서 접속될 수 있다. 캐패시터 C1은 연산 증폭기 U1에 대한 주파수 보상으로서 사용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 제어기(200) 및 제1 디밍 회로(52)로 구성된 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500)의 회로도가 도시된다. 회로도는 넓은 범위 간선 전압의 입력에 기초하여 구동 전류를 발생하는 전형적인 응용 회로의 양태들을 도시할 수 있다. 하나 이상의 저항기, 다이오드, 및 캐패시터를 포함하는 널리 공지된 구조들, 및 처리 단계들은 여기에 설명된 실시예들을 불명하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 설명되지 않았다는 점에 주목하여야 한다.
단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500)는 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링을 직접 구동 및 디밍한다. LED들(32A-32N)의 직렬 스트링은 각각 약 3볼트를 강하하는 직렬의 158개의 LED일 수 있다. 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500)는 예를 들어, 474V를 발생할 수 있다. 다수-접합 LED들이 대신에 사용될 수 있다. 도 2에 도시한 것과 같이, 제어기(200)는 온-칩 에러 증폭기 및 에러 증폭기의 입력에 결합된 내부 고정된 전압 기준을 갖는 IC일 수 있다. 제어기(200)는 LED들을 위한 디밍가능한 제어를 공급하기 위해 전형적으로 사용되지 않는다.
단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500)에서의 전압 피드백은 차동 증폭기(60) 및 디밍 제어기(64)에 의해 제공될 수 있다. LED들(32A-32N)의 직렬 스트링은 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500)의 레귤레이트된 전류 출력에 의해 구동될 수 있다.
다이오드(65)를 포함하는 별도의 다이오드-결합된 경로는 완전 다이오드 브리지(38)에 의해 제공되는 정류된 AC 간선 전압과 출력 캐패시터(50) 사이에 존재할 수 있다. 별도의 다이오드-결합된 경로는 스타트-업 시에 빠른 부분적 충전을 제공할 수 있다. 스타트-업 시에, 출력 캐패시터(50) 전압은 정류된 간선 전압 미만일 수 있다. 다이오드(65)의 순방향 바이어싱은 출력 캐패시터(50)를 정류된 간선 전압으로 빨리 충전할 수 있다. 그 다음에, 출력 캐패시터(50) 양단의 전압은 레귤레이트된 레벨로 증가될 수 있고 다이오드(65)는 역방향 바이어스될 수 있다.
입력 전원은 AC 간선 전압(34)일 수 있다. 퓨즈(36)는 전압을 정류하기 위해 AC 간선 전압(34)을 완전 다이오드 브리지(38)에 결합시킬 수 있다. 정류된 AC 전압은 입력 캐패시터(40)에 의해 평활될 수 있다.
DC 전압 Vcc는 칩을 가동하기 위해 제어기(200)의 단자 8에서 DIP-8 또는 SO-8 단자와 같은 패키지 핀에 공급될 수 있다. 제어기(200)는 내부 회로를 가동하기 위해 전압 레귤레이터를 포함할 수 있다.
완전 다이오드 브리지(38)를 떠난 후에, 정류된 전압은 변압기의 1차 권선(42)(즉, 인덕터)에 인가될 수 있다. 변압기의 2차 권선(44)을 통해 통과하는 전압은 1차 권선(42)에서 제로 전류 크로싱에 대해 검출될 수 있다. 이것은 1차 권선(42)이 그것의 저장된 에너지를 고갈시켰다는 것을 표시할 수 있다. 검출된 전압 신호는 제어기의 제로 크로싱 검출기(ZCD) 핀 5에 인가될 수 있다.
제어기(200)는 제로 크로싱 전류가 검출될 때 전력 스위칭 트랜지스터(46)를 턴 온시킬 수 있다. 스위칭 트랜지스터(46)의 턴 온은 1차 권선(42)을 재충전하기 위해 1차 권선(42)의 우측 단부를 접지에 결합시킬 수 있다. 스위칭 트랜지스터(46)는 제어기(200)의 전류 감지(CS) 핀 4에 인가된 순시적 스위칭 트랜지스터(46) 전류에 비례하는 전압 신호가 제어기(200) 내부의 승산기(14)의 출력에 의해 설정된 임계를 교차할 때 턴 오프될 수 있다. 이 턴 온 및 턴 오프 사이클은 반복할 수 있다. 듀티 사이클(즉, 온 시간/사이클 시간)은 제어기(200) 내부에 있을 수 있는 에러 증폭기(12)의 입력을 2.5V로 유지하기 위해 요구되는 것일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(46)가 턴 오프할 때, 1차 권선(42)의 우측 단부는 부하에 DC 출력 전압을 공급하는 출력 캐패시터(50)를 충전하기 위해 다이오드(48)를 순방향 바이어스하도록 상승할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(46)의 스위칭 주파수는 자기 발진에 의해 결정될 수 있다. 스위칭 주파수는 10㎑보다 높을 수 있다.
저항기들의 선택이 목표 출력 전압에서 정확히 2.5볼트를 발생하는, 출력 캐패시터(50)의 DC 전압 출력 양단에 접속되는 (도 1에 도시한) 저항기 분할기 대신에, 피드백 전압은 차동 증폭기(60)의 출력으로부터 획득될 수 있다. 피드백 전압은 제어기의 INV 핀 1에 인가될 수 있다. INV 핀 1로부터, 피드백 전압은 에러 증폭기(12)의 반전 입력 포트에 보내질 수 있다.
LED들(32A-32N)의 직렬 스트링의 애노드 단은 출력 캐패시터(50)의 상부 단자에 접속될 수 있다. 낮은 값 감지 저항기(54)는 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링의 캐소드 단과 접지 사이에 접속될 수 있다. 낮은 값 감지 저항기(54) 양단의 전압은 휘도 레벨에 관련될 수 있는, LED들(32A-32N)의 직렬 스트링을 통하는 전류에 비례할 수 있다. 낮은 값 감지 저항기(54)의 상부 노드는 그것의 입력들에서의 낮은 값 감지 저항기(54)로부터의 전압과 기준 디밍 전압 사이의 전압 차이를 증폭할 수 있는 차동 증폭기(60)의 비반전 입력에 결합될 수 있다. 차동 증폭기(60)는 또한 연산 증폭기(도시 안됨)로서 접속될 수 있다.
차동 증폭기(60)의 반전 입력은 디밍 전압 Vdim을 출력할 수 있는 가변 전압원 딤 제어기(62)에 접속될 수 있다. Vdim의 레벨은 디밍 제어기(64)의 사용자 제어 입력에 의해 제어될 수 있다.
LED들(32A-32N)의 직렬 스트링에 공급되는 전류의 정상 상태 레귤레이션을 달성하기 위해서, 차동 증폭기(60)의 출력은 2.5볼트일 수 있다. 이것은 에러 증폭기(12) 내로의 입력들이 일치하는 것을 보장할 수 있다. 차동 증폭기(60)의 높은 이득으로 인해, Vdim 신호와 낮은 값 감지 저항기(54) 양단의 전압은 목표 전류가 발생되어 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링에 공급될 때 거의 일치될 수 있다. 이 방식으로, 딤 제어기(64)에 의해 공급되는 Vdim의 레벨은 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(500) 내의 통상적인 제어기(200)를 사용하면서 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링의 휘도를 제어할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 제어기(200) 및 제2 디밍 회로(66)로 구성된 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(600)의 회로도가 도시된다. 회로도는 넓은 범위 간선 전압의 입력에 기초하여 구동 전류를 발생하는 전형적인 응용 회로의 양태들을 도시할 수 있다. 하나 이상의 저항기, 다이오드, 및 캐패시터를 포함하는 널리 공지된 구조들, 및 처리 단계들은 여기에 설명된 실시예들을 불명하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 설명되지 않았다는 점에 주목하여야 한다.
단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(600)는 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링을 직접 구동 및 디밍할 수 있다. 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기(600)는 도 5를 참조하여 위에 설명된 단일 스테이지 AC 입력 부스트 변환기와 유사할 수 있다. 그러나, 제2 디밍 회로(66)는 차동 증폭기(60)의 출력과 제어기(200)의 INV 핀 1의 전압 범위를 일치시키기 위해, 저항기(68) 및 저항기(70)를 포함하는 저항기 분할기를 포함할 수 있다. 저항기(72) 및 캐패시터(74)는 발진을 피하기 위해 음의 피드백 시스템의 보다 안정한 동작을 위한 주파수 보상을 제공할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 디밍 기능을 갖는 포괄적인 변환기 회로(700)를 예시한 회로도가 도시된다. 포괄적인 변환기 회로(700)는 디밍 능력이 증강될 수 있는, 에러 증폭기(82) 및 Vref를 발생하는 고정 전압 기준 소스를 갖는 IC(84)를 포함할 수 있다. 포괄적인 변환기 회로(700)는 제2 디밍 회로(66)를 포함할 수 있다. 온-칩 제어기(86)는 LED들(32A-32N)의 직렬 스트링을 통하는 레귤레이트된 전류를 달성하기 위해 스위칭 트랜지스터(88)의 듀티 사이클을 제어한다. 제어기(86)는 도 2를 참조하여 위에 설명된 제어기(200)와 유사할 수 있다. 제어기(86)는 에러 증폭기(82) 내로의 입력들을 동일하게(예를 들어, 2.5볼트) 유지하기 위해 적어도 차동 증폭기(60) 및 에러 증폭기(82)로부터의 피드백을 사용할 수 있다. 제어기(86)는 스위칭 트랜지스터의 스위칭 주파수를 제어하기 위해 자기 발진 또는 온-칩 발진기를 사용할 수 있다. 출력 회로(89)는 부스트 구성에서 일반적으로 사용되는 통상적인 인덕터/캐패시터/다이오드 회로를 포함할 수 있다. 다른 구성들이 사용될 수 있다는 점에 주목하여야 한다.
차동 증폭기(60)의 입력 포트가 전류 감지 저항기(54)에 직접 결합되는 것으로 도시되지만, 증폭기(60)에 인가되는 비례 신호를 생성하는 다른 소자들이 있을 수 있다. 스위칭 트랜지스터는 IC(84) 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
위에 설명된 실시예들은 예를 들어, 벅 구성 또는 벅-부스트 구성과 같은 비부스트 변환기 구성으로 사용될 수 있다. 따라서, 에러 증폭기 및 고정 전압 기준이 온-칩이라는 것으로 인해 디밍 기능을 갖지 않을 수 있는 통상적인 변환기 제어기 IC는 디밍 기능을 제공하기 위해 증강될 수 있다. 통상적인 변환기 제어기 IC는 레귤레이트되고 제어가능한 전류를 출력하는 LED 구동기로서 구성될 수 있다.
특징들 및 요소들이 특정한 조합들로 위에 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 각각의 특징 또는 요소가 단독으로 또는 다른 특징들 및 요소들과 임의로 조합하여 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 여기에 설명된 방법들은 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 내에 포함된 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 또는 펌웨어에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예들은 (유선 또는 무선 접속들을 통해 전송되는) 전자 신호들 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 예들은 리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 이동식 디스크들과 같은 자기 매체, 자기-광 매체, 및 CD-ROM 디스크들, 및 디지털 다기능 디스크들(DVD들)과 같은 광학 매체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

Claims (20)

  1. 모듈로서,
    하나 이상의 발광 다이오드(LED)로부터의 전압 및 가변 디밍 전압을 수신하고 제1 출력 전압을 제공하도록 구성되는 제1 제어기;
    상기 제1 제어기에 전기적으로 결합되고, 고정된 기준 전압 및 상기 제1 출력 전압을 수신하고 제2 출력 전압을 제공하도록 구성되는 제2 제어기; 및
    상기 제2 제어기에 전기적으로 결합되고, 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 전압이 상기 가변 디밍 전압과 일치하도록 상기 제2 출력 전압을 수신하고 구동 전류를 상기 하나 이상의 LED에 제공하도록 구성되는 구동기 회로
    를 포함하는 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    LED 구동기의 입력에 배치되고, 공급되는 입력 AC 간선 전압을 정류된 전압으로 변환하도록 구성된 정류기; 및
    상기 정류된 전압을 수신하도록 구성된 입력, 및 접지에 결합된 출력 캐패시터에 그리고 상기 하나 이상의 LED에 결합된 출력을 갖는 바이패스 다이오드를 더 포함하고, 상기 바이패스 다이오드는 스타트-업 시에 상기 출력 캐패시터의 전압이 상기 정류된 전압보다 더 작을 때 순방향 바이어스되어 상기 출력 캐패시터를 레귤레이트된 전압으로 충전하고 상기 바이패스 다이오드를 역방향 바이어스하도록 하는 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정류된 전압을 수신하도록 구성된 입력을 갖는 변압기; 및
    상기 변압기와 직렬로 접속된 주 다이오드를 더 포함하고, 상기 주 다이오드는,
    상기 변압기의 출력에, 그리고 스위치와 결합된 입력; 및
    상기 하나 이상의 LED에 결합된 출력을 갖고,
    상기 변압기 및 주 다이오드는 상기 바이패스 다이오드와 병렬로 접속되는 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 출력 전압은 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 전압과 상기 가변 디밍 전압 사이의 차이에 기초하는 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가변 디밍 전압을 제공하는 디바이스와 전기적으로 접속되는 입력을 추가로 포함하는 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압과 상기 고정된 기준 전압 사이의 차이에 기초하는 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동 전류는 상기 제2 출력 전압에 기초하는 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어기는 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 전압을 감지하기 위한 감지 저항기에 전기적으로 결합되는 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어기는 상기 하나 이상의 LED로부터 직접 전압을 수신하도록 구성된 비반전 노드, 저항기를 통해 상기 가변 디밍 전압을 수신하도록 구성된 반전 노드, 및 상기 제1 출력 전압을 제공하도록 구성된 출력을 갖는 연산 증폭기를 포함하고, 상기 출력 및 반전 노드는 캐패시터를 통해 함께 접속되는 모듈.
  10. 방법으로서,
    제1 제어기에 의해, 하나 이상의 발광 다이오드(LED)로부터의 전압과 가변 디밍 전압 사이의 차이에 기초하여 제1 출력 전압을 제공하는 단계;
    제2 제어기에 의해, 상기 제1 출력 전압과 고정된 기준 전압 사이의 차이에 기초하여 제2 출력 전압을 제공하는 단계; 및
    구동기 회로에 의해, 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 전압이 상기 가변 디밍 전압과 일치하도록 상기 제2 출력 전압에 기초하여 구동 전류를 상기 하나 이상의 LED에 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디밍 전압은 입력 디바이스로부터 수신되는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    정류기에 의해 입력 AC 간선 전압을 정류된 전압으로 변환하는 단계; 및
    스타트-업 시에 접지에 결합된 출력 캐패시터의 전압이 상기 정류된 전압보다 더 작을 때 바이패스 다이오드를 순방향 바이어스하여 상기 출력 캐패시터를 레귤레이트된 전압으로 충전하고 상기 바이패스 다이오드를 역방향 바이어스하도록 하는 단계를 더 포함하고, 상기 바이패스 다이오드는 상기 정류된 전압을 수신하도록 구성된 입력, 및 상기 출력 캐패시터에 그리고 상기 하나 이상의 LED에 결합된 출력을 갖는 방법.
  13. 모듈로서,
    하나 이상의 발광 다이오드(LED)에 전기적으로 결합되고, 상기 하나 이상의 발광 다이오드(LED)로부터의 전압 및 입력 디바이스로부터의 가변 디밍 전압을 수신하고 제1 출력 전압을 제공하도록 구성되는 제1 제어기; 및
    상기 제1 제어기에 전기적으로 결합되고, 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 전압이 상기 가변 디밍 전압과 일치하도록 DC 전압 및 상기 제1 출력 전압을 수신하고 구동 전류를 상기 하나 이상의 LED에 제공하도록 구성되는 부스트 변환기
    를 포함하는 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 출력 전압은 상기 하나 이상의 발광 다이오드(LED)로부터의 상기 전압과 상기 가변 디밍 전압 사이의 차이에 기초하는 모듈.
  15. 제13항에 있어서, 상기 부스트 변환기는
    상기 제1 제어기에 전기적으로 결합되고, 상기 제1 출력 전압 및 기준 전압을 수신하고 제2 출력 전압을 제공하도록 구성되는 제2 제어기; 및
    상기 제2 제어기에 전기적으로 결합되고, 상기 제2 출력 전압을 수신하고 상기 구동 전류를 제공하도록 구성되는 구동기 회로
    를 포함하는 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압과 상기 기준 전압 사이의 차이에 기초하는 모듈.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1 제어기는 상기 하나 이상의 LED로부터 직접 전압을 수신하도록 구성된 비반전 노드, 저항기를 통해 상기 가변 디밍 전압을 수신하도록 구성된 반전 노드, 및 상기 제1 출력 전압을 제공하도록 구성된 출력을 갖는 연산 증폭기를 포함하고, 상기 출력 및 반전 노드는 캐패시터를 통해 함께 접속되는 모듈.
  18. 제13항에 있어서,
    LED 구동기의 입력에 배치되고, 공급되는 입력 AC 간선 전압을 정류된 전압으로 변환하도록 구성된 정류기; 및
    상기 정류된 전압을 수신하도록 구성된 입력, 및 접지에 결합된 출력 캐패시터에 그리고 상기 하나 이상의 LED에 결합된 출력을 갖는 바이패스 다이오드를 더 포함하고, 상기 바이패스 다이오드는 스타트-업 시에 상기 출력 캐패시터의 전압이 상기 정류된 전압보다 더 작을 때 순방향 바이어스되어 상기 출력 캐패시터를 레귤레이트된 전압으로 충전하고 상기 바이패스 다이오드를 역방향 바이어스하도록 하는 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정류된 전압을 수신하도록 구성된 입력을 갖는 변압기; 및
    상기 변압기와 직렬로 접속된 주 다이오드를 더 포함하고, 상기 주 다이오드는,
    상기 변압기의 출력에, 그리고 스위치와 결합된 입력; 및
    상기 하나 이상의 LED에 결합된 출력을 갖고,
    상기 변압기 및 주 다이오드는 상기 바이패스 다이오드와 병렬로 접속되는 모듈.
  20. 제13항에 있어서, 상기 가변 디밍 전압을 제공하는 디바이스와 전기적으로 접속되는 입력 단자를 추가로 포함하는 모듈.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10959306B2 (en) * 2016-07-28 2021-03-23 Lumileds Llc Dimming LED circuit augmenting DC/DC controller integrated circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015084616A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 三菱電機株式会社 点灯装置および照明器具
JP2016119830A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 三菱電機株式会社 光源点灯装置及び照明器具

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI479466B (zh) * 2005-05-25 2015-04-01 Koninkl Philips Electronics Nv 通量補償發光二極體驅動系統及方法
KR101001241B1 (ko) * 2008-09-05 2010-12-17 서울반도체 주식회사 교류 ｌｅｄ 조광장치 및 그에 의한 조광방법
US8564370B2 (en) * 2010-05-20 2013-10-22 Himax Analogic, Inc. Error amplifier and LED circuit comprising the same
JP5043213B2 (ja) * 2010-08-23 2012-10-10 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路及びこれを用いたｌｅｄ照明灯具
JP5613577B2 (ja) * 2011-01-26 2014-10-22 ローム株式会社 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置、電子機器
WO2013016346A1 (en) * 2011-07-25 2013-01-31 Cree, Inc. High voltage low current surface emitting light emitting diode
CN102412727B (zh) * 2011-11-25 2014-02-19 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和调光方法
JP5999326B2 (ja) * 2012-07-05 2016-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｌｅｄ点灯装置、および照明器具
EP2779798A3 (en) * 2013-03-11 2015-04-08 Silicon Works Co., Ltd. Lighting apparatus
CN103547031A (zh) * 2013-10-14 2014-01-29 济南合力达电力科技有限公司 宽电压输入led驱动电路的灯具
US9345083B2 (en) * 2013-10-30 2016-05-17 Apple Inc. Boost converter with a pulse frequency modulation mode for operating above an audible frequency
US9072147B2 (en) * 2013-11-27 2015-06-30 Linear Technology Corporation Pre-charging inductor in switching converter to achieve high PWM dimming ratio in LED drivers
US9313851B2 (en) * 2014-05-19 2016-04-12 Infineon Technologies Ag Standby power for LED drivers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015084616A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 三菱電機株式会社 点灯装置および照明器具
JP2016119830A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 三菱電機株式会社 光源点灯装置及び照明器具

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