TW202040922A - Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (dc) to dc converter circuits - Google Patents
Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (dc) to dc converter circuits Download PDFInfo
- Publication number
- TW202040922A TW202040922A TW108148218A TW108148218A TW202040922A TW 202040922 A TW202040922 A TW 202040922A TW 108148218 A TW108148218 A TW 108148218A TW 108148218 A TW108148218 A TW 108148218A TW 202040922 A TW202040922 A TW 202040922A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- led
- level
- input terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/37—Converter circuits
- H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
直流(DC)-直流(DC-DC)轉換器電路可用於發光裝置(LED)燈光(lighting)系統中以步降(step down)或步升(step up)一電壓且提供一電流以驅動一或多個LED裝置或陣列。DC-DC轉換器電路(諸如降壓轉換器電路、升壓轉換器電路及降升壓轉換器電路)可藉由控制耦合至主電感器之一開關之一接通(ON)狀態及一關斷(OFF)狀態而可在不同模式中操作。此等模式可包含例如:一連續電流模式(CCM),其中在切換期間,通過主電感器之電流從不下降至低於零;一不連續電流模式(DCM),在該模式期間,通過主電感器之電流在其開始再次流動之前之一時段內週期性地下降至零;及一臨界或邊界模式(CRM),其中通過主電感器之電流週期性地下降至零且接著立即開始再次流動。A direct current (DC)-direct current (DC-DC) converter circuit can be used in a light emitting device (LED) lighting system to step down or step up a voltage and provide a current to drive a Or multiple LED devices or arrays. DC-DC converter circuits (such as buck converter circuits, boost converter circuits, and buck-boost converter circuits) can be controlled by one of the switches coupled to the main inductor, one of the ON state and one off Off (OFF) state and can be operated in different modes. These modes may include, for example: a continuous current mode (CCM), in which the current through the main inductor never drops below zero during the switching period; a discontinuous current mode (DCM), during which the current through the main inductor The current of the inductor periodically drops to zero within a period of time before it starts to flow again; and a critical or boundary mode (CRM) in which the current through the main inductor periodically drops to zero and then immediately starts to flow again .
本文中描述用於DC-DC轉換器電路之零電流偵測及啟動之系統、設備及方法。一裝置包含一第一電路及一第二電路。該第一電路在一第一輸入端處接收一第一電壓,且基於該第一電壓之一位準高於或低於一臨限電壓而提供具有一第一位準及一第二位準之一者之一第二電壓。該第二電路電耦合至該第一電路之該第一輸入端,且在該第一電壓之該位準高於一臨限電壓達一最大時間之一條件下,將該第一電壓之該位準降低至低於該臨限電壓。This article describes systems, equipment, and methods for zero current detection and activation of DC-DC converter circuits. A device includes a first circuit and a second circuit. The first circuit receives a first voltage at a first input terminal, and provides a first level and a second level based on a level of the first voltage being higher or lower than a threshold voltage One is one second voltage. The second circuit is electrically coupled to the first input terminal of the first circuit, and when the level of the first voltage is higher than a threshold voltage for a maximum time, the first voltage The level drops below the threshold voltage.
相關申請案之交叉參考Cross reference of related applications
本申請案主張2018年12月28日申請之美國專利申請案序號16/235,596及2019年2月19日申請之EP19158037.2之優先權,該等案之內容特此以引用的方式併入本文中。This application claims the priority of the U.S. Patent Application Serial No. 16/235,596 filed on December 28, 2018 and EP19158037.2 filed on February 19, 2019. The contents of these cases are hereby incorporated by reference. .
將在下文中參考隨附圖式更完整地描述不同光照明系統及/或發光二極體(「LED」)實施方案之實例。此等實例並不互斥,且在一個實例中發現之特徵可與在一或多個其他實例中發現之特徵組合以達成額外實施方案。因此,將瞭解,在隨附圖式中展示之實例僅經提供用於闡釋性目的,且其等並不意欲以任何方式限制本發明。在各處,相同元件符號指代相同元件。Examples of different light illumination systems and/or light emitting diode ("LED") implementations will be described more fully below with reference to the accompanying drawings. These examples are not mutually exclusive, and features found in one example can be combined with features found in one or more other examples to achieve additional implementations. Therefore, it will be understood that the examples shown in the accompanying drawings are only provided for illustrative purposes, and they are not intended to limit the present invention in any way. The same element symbols refer to the same elements everywhere.
將瞭解,儘管本文中可使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件,然此等元件不應受此等術語限制。此等術語可用來區分一個元件與另一元件。例如,在不脫離本發明之範疇之情況下,一第一元件可被稱為一第二元件,且一第二元件可被稱為一第一元件。如本文中所使用,術語「及/或」可包含相關聯所列品項之一或多者之任何及全部組合。It will be understood that although the terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, these elements should not be limited by these terms. These terms can be used to distinguish one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element can be referred to as a second element, and a second element can be referred to as a first element. As used herein, the term "and/or" can include any and all combinations of one or more of the associated listed items.
將瞭解,當諸如一層、區或基板之一元件被稱為「在另一元件上」或延伸「至另一元件上」時,其可直接在該另一元件上或直接延伸至該另一元件上,或亦可存在中介元件。相比之下,當一元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時,可不存在中介元件。亦將瞭解,當一元件被稱為「連接」或「耦合」至另一元件時,其可直接連接或耦合至該另一元件及/或經由一或多個中介元件連接或耦合至該另一元件。相比之下,當一元件被稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時,該元件與該另一元件之間不存在中介元件。將瞭解,除圖中描繪之任何定向之外,此等術語亦意欲涵蓋元件之不同定向。It will be understood that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being "on" or extending "on" another element, it can be directly on the other element or directly extending to the other element On the element, there may also be an intermediate element. In contrast, when an element is referred to as being "directly on another element" or "extending directly to another element", there may be no intervening element. It will also be understood that when an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, it can be directly connected or coupled to the other element and/or connected or coupled to the other element through one or more intervening elements. One element. In contrast, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly coupled" to another element, there is no intervening element between the element and the other element. It will be understood that in addition to any orientation depicted in the figures, these terms are also intended to cover different orientations of elements.
本文中可使用諸如「在…下方」、「在…上方」、「上」、「下」、「水平」或「垂直」之相對術語來描述如圖中繪示之一個元件、層或區與另一元件、層或區之一關係。將瞭解,除圖中描繪之定向之外,此等術語亦意欲涵蓋裝置之不同定向。Relative terms such as "below", "above", "up", "below", "horizontal" or "vertical" may be used in this article to describe an element, layer or area as shown in the figure. The relationship of another element, layer, or region. It will be understood that in addition to the orientation depicted in the figures, these terms are also intended to cover different orientations of the device.
此外,LED、LED陣列、電組件及/或電子組件是否容置於一個、兩個或更多個電子器件板上亦可取決於設計約束及/或應用。In addition, whether LEDs, LED arrays, electrical components and/or electronic components are accommodated on one, two or more electronic device boards may also depend on design constraints and/or applications.
半導體發光裝置(LED)裝置或光功率發射裝置(諸如發射紫外線(UV)或紅外線(IR)光功率之裝置)係當前可用之最有效率之光源之一。此等裝置可包含發光二極體、諧振腔發光二極體、垂直腔雷射二極體、邊緣發射雷射或類似者。例如,歸因於LED之緊湊大小及較低功率要求,其等對於許多不同應用而言可為有吸引力的候選者。例如,其等可用作手持式電池供電裝置(諸如相機及行動電話)之光源(例如,手電筒(flash light)及相機閃光燈)。其等亦可用於例如汽車燈光、抬頭顯示器(HUD)燈光、園藝燈光、街道燈光、用於視訊之手電筒(torch)、一般照明(例如,家庭、商店、辦公室及工作室燈光、劇院/舞臺燈光及建築燈光)、擴增實境(AR)燈光、虛擬實境(VR)燈光、作為顯示器之背光,及IR光譜術。一單一LED可提供不如一白熾光源明亮之光,且因此多接面裝置或LED陣列(諸如單片式LED陣列、微型LED陣列等)可用於其中期望或需要更大亮度之應用。Semiconductor light emitting devices (LED) devices or light power emitting devices (such as devices that emit ultraviolet (UV) or infrared (IR) light power) are one of the most efficient light sources currently available. These devices may include light emitting diodes, resonant cavity light emitting diodes, vertical cavity laser diodes, edge emitting lasers, or the like. For example, due to the compact size and lower power requirements of LEDs, they can be attractive candidates for many different applications. For example, they can be used as the light source (for example, flash light and camera flash) of handheld battery-powered devices such as cameras and mobile phones. It can also be used for car lighting, head-up display (HUD) lighting, gardening lighting, street lighting, torch for video, general lighting (e.g. home, shop, office and studio lighting, theater/stage lighting) And architectural lighting), augmented reality (AR) lighting, virtual reality (VR) lighting, backlighting for displays, and IR spectroscopy. A single LED can provide light that is not as bright as an incandescent light source, and therefore multi-junction devices or LED arrays (such as monolithic LED arrays, micro LED arrays, etc.) can be used in applications where greater brightness is desired or required.
如上文提及,DC-DC轉換器電路可用於LED燈光系統中以步降或步升一電壓,且提供一電流以驅動一或多個LED裝置或陣列,且DC-DC轉換器電路可在若干不同模式中操作。通常使用臨界模式,因為其相對容易控制。As mentioned above, the DC-DC converter circuit can be used in the LED lighting system to step down or step up a voltage and provide a current to drive one or more LED devices or arrays, and the DC-DC converter circuit can be used in Operate in several different modes. Critical mode is usually used because it is relatively easy to control.
圖1A係經組態以在CRM中操作之一例示性DC-DC轉換器電路100之一電路圖。在所繪示實例中,DC-DC轉換器電路100包含一零電流偵測(ZCD)電路123及經組態以步降DC電壓且將一電流施加至負載104之一電源級電路122。Figure 1A is a circuit diagram of an exemplary DC-
電源級電路122可包含一DC電壓輸入VDC-IN 101及並聯電耦合之一電阻器102、一電容器103、一負載104、一電感器105及二極體106。一開關107可與ZCD電路123並聯電耦合。在圖1A中,將開關之一端子表示為125。The
ZCD電路123可包含電阻器109及112 (其等可串聯電耦合)以及一比較器114。至比較器之一第一輸入111可在一ZCD節點136處電耦合於電阻器109與112之間,且至比較器之一第二輸入可經電耦合以接收一參考電壓113。比較器114之一輸出端可電耦合至一AND閘118之一第一輸入端116。AND閘118之一第二輸入端117可經電耦合以接收一關斷狀態信號。產生關斷狀態信號之方法在此項技術中已知,且因此本文中不作詳細論述。AND閘118之一輸出端124可電耦合至一OR閘119之一第一輸入端124。OR閘119之一第二輸入端126可電耦合至一啟動計時器115。OR閘119之一輸出端120可耦合至一控制器121,控制器121可為一積體電路(IC)控制器或一離散控制器,諸如提供於一電子器件板上及/或在一LED燈光系統中在與DC-DC轉換器電路相同之電子器件板或不同之一電子器件板上的一微控制器。下文關於圖2、圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E及圖4描述其中可實施本文中描述之DC-DC轉換器電路之例示性電子器件板及LED燈光系統。一節點108可耦合於電感器105與二極體106之間。The
在操作中,可經由DC電壓輸入將DC電壓VDC-IN 101供應至電源級電路122,且ZCD電路123連同開關107及控制器121可在CRM中操作電源級電路122。In operation, the DC voltage VDC-
在開關107切換至一接通狀態之一條件下,一電流開始流動通過與負載104、電感器105及開關107並聯之電容器103,且流動通過電感器105之電流(在本文中亦稱為電感器電流)在期間開關處於接通狀態之一時間內增加。在開關107切換至一關斷狀態之一條件下,DC-DC轉換器電路100過渡至一續流週期(freewheeling period),在該續流週期期間,電感器105藉由推動電流通過與負載104並聯之包含二極體106及電容器103之另一路徑而釋放在開關107處於接通狀態時累積之能量。電感器電流在期間開關處於關斷狀態之一時間內逐漸減小,直至達到零。When the
為了使ZCD電路123結合控制器121控制電源級電路122以在CRM中操作,ZCD電路123可偵測電感器電流何時下降至零或接近零,且將一電壓提供至控制器121,該電壓可觸發控制器121以提供一高導通信號,從而將開關107切換至接通狀態。然而,直接偵測電感器電流並不簡單,且因此通常間接進行此偵測。間接地偵測ZCD之一個方法係偵測電感器105與開關107之端子125處(在圖1A中藉由節點108表示)之寄生電容之間的一諧振,該諧振在電感器電流下降至零時開始,從而指示續流週期之結束。在正常條件下,節點108處之諧振實質上可將ZCD節點136處之電壓減小至一低值(即,顯著低於一ZCD臨限電壓之一值)。因此,ZCD電路123可在ZCD節點136處之電壓(在本文中亦稱為ZCD節點電壓)下降至低於ZCD臨限電壓之一條件下偵測ZCD。In order for the
由電阻器109及電阻器112形成之一簡單電阻分壓器可用於偵測跨電阻器112之ZCD節點電壓。當ZCD節點136處之電壓下降至低於ZCD臨限電壓(其可藉由參考電壓113提供)時,比較器114之一輸出可為高。A simple resistor divider formed by
AND閘118可用於確保僅在開關107處於關斷狀態時偵測到ZCD狀態。在比較器114之輸出及在輸入端117處提供之關斷狀態信號兩者為高之一條件下,AND閘118可在輸出端124處提供一高電壓,此可指示偵測到ZCD,且因此開關107應切換至接通狀態。The AND
DC-DC轉換器電路100之上述操作係針對在一正常切換模式中操作之一DC-DC轉換器電路,在該正常切換模式期間,開關107以受控制器121控制之一特定型樣在接通狀態與關斷狀態之間切換。然而,在非切換狀態(諸如初始通電期間之一非切換狀態或在切換可能在其啟動之後暫停時之一非切換狀態)期間,節點108處之諧振可能不存在。在某些特殊切換狀態(諸如在跨負載104之輸出電壓為低時之一切換狀態)期間,節點108處之諧振可較弱,且節點108處之電壓及電感器電流兩者之振盪幅度與正常切換模式中相比可較低。因此,在非切換狀態及特殊切換狀態兩者期間,當開關107處於關斷狀態時,節點108處之最小電壓與正常切換模式中相比可顯著較高。因此,ZCD節點電壓可保持高於ZCD臨限電壓,從而將開關107維持在關斷狀態中。此外,在特殊切換狀態中,因為一實際DC-DC轉換器設計中之全部組件可能為非理想的且含有寄生及耗散電阻,所以節點108處之弱諧振可減弱及衰減使得其最終可消失。The above-mentioned operation of the DC-
為了開始、重新開始或繼續在此等異常切換狀態中切換,習知地使用一啟動計時器(諸如圖1A中繪示之啟動計時器115)以在ZCD節點電壓保持高於ZCD臨限電壓達一最大時間時觸發控制器121而將開關107切換至接通狀態。啟動計時器115可監測期間開關107處於關斷狀態之靜態時間。在使用啟動計時器115監測之時間超過最大時間之一條件下,啟動計時器115可在OR閘119之輸入端126處提供一電壓,該電壓可引起OR閘將可觸發控制器121以將開關切換至接通狀態之一電壓提供至控制器121。換言之,ZCD節點136處之ZCD偵測或藉由啟動計時器115之觸發可將開關107切換至接通狀態。In order to start, restart, or continue switching in these abnormal switching states, a start timer (such as the
如自圖1A容易可見,在ZCD電路123中包含啟動計時器115亦需要除啟動計時器115之外之額外邏輯。此可增加控制電路之複雜性及製造DC-DC轉換器之成本,從而導致其中將DC-DC轉換器提供於一各別電子器件板上之LED燈光系統的一較大印刷電路板(PCB)大小或一整合式LED燈光系統之一較大基板面積。As can be easily seen from FIG. 1A, the inclusion of the
圖1B係經組態以在CRM中操作之另一例示性DC-DC轉換器電路130之一電路圖。在圖1B中繪示之實例中,一多功能電路132提供於電源級電路122與ZCD電路123之間。多功能電路132可執行啟動計時器功能及一些ZCD功能兩者。所繪示多功能電路132包含與電阻器109及112串聯電耦合之一電容器131及與電阻器109及112並聯電耦合之二極體126。與圖1A中之組件具有相同元件符號之圖1B中之組件可類似地操作,除非另有指定。FIG. 1B is a circuit diagram of another exemplary DC-
在操作中,在開關107處於關斷狀態之一條件下,節點108處之電壓可為高,且電容器131可透過電阻器109及112充電。充電之速度可藉由電阻器-電容器(RC)時間常數(其可與電容器131之電容乘以電阻器109與112之電阻總和成比例)判定。In operation, when the
在開關107切換至接通狀態之一條件下,節點108處之電壓可為低,且電容器131可直接透過二極體126放電。直接通過二極體126之路徑可遠快於充電,使得電容器131處之電壓可自在開關處於關斷狀態之時間期間儲存之電壓快速重設為零或接近零伏特。因此,每當開關107切換至關斷狀態時,電容器131可自零或接近零再充電,使得電容器131處之電壓反映開關107之連續關斷時間。When the
藉由將電阻器109及112以及電容器131之RC時間常數選擇為實質上長於一最大時間(例如,對應於一最小切換頻率之切換循環時間),在正常操作期間,電容器131處之電壓可遠低於節點108處之電壓,使得電容器131之電壓可不影響ZCD節點136處之電壓。然而,在諸如上文描述之一非切換狀態或特殊切換狀態中,開關之關斷時間可顯著延長,使得電容器131可充電至一足夠高電壓位準以使ZCD節點電壓降低至低於ZCD臨限電壓。因此,比較器114可提供一高輸出電壓,從而觸發控制器121以將開關107切換至接通狀態而開始或重新開始切換。By choosing the RC time constants of
雖然如同圖1A中繪示之實施例,在圖1B中將電阻器109及112繪示為多功能電路132之部分,但此等電阻器亦可起到使ZCD電路123能夠偵測ZCD之功能。然而,此等電阻器109、112之值亦可用於設定最大時間。由於時序及ZCD偵測兩者可經由至ZCD電路123之一輸入111執行,故可消除一專用啟動計時器(例如,圖1A之啟動計時器115)、OR閘(例如,圖1A之OR閘119)及其他相關電路元件。另外,諸如本文中描述之電路可以非常高之頻率操作,此實現在DC-DC轉換器中使用較小電感器。對於整合式LED燈光系統,此可尤其有利的,因為可減小電感器之高度,從而減少或消除對由提供於與DC-DC轉換器電路相同之電路板上之LED陣列發射之光的可能阻擋。此外,較小電感器亦可佔據較小整體空間,從而進一步減小整合式電子器件板之外觀尺寸。Although the
圖1C係展示在一正常切換循環期間之某些時刻之圖1B之電路中之各種組件之狀態之一圖表140。在時間t1,導通信號142可為高,開關107可切換至接通狀態,且電感器電流143可逐漸增加。節點108處之電壓(145)、ZCD節點136處之電壓(146)及電容器131處之電壓(144)可全部為低。FIG. 1C is a
在時間t2,導通信號142可變低,且開關107可切換至關斷狀態,從而表示續流週期之開始。電感器電流143可流動通過二極體106且逐漸降低朝向零。節點108處之電壓145可藉由續流電流箝位至輸入電壓VDC-in。電容器131可透過電阻器109及112稍微充電,但其電壓144可基本上保持為低而幾乎沒有明顯變化。ZCD節點136處之電壓146可基本上平坦且高(例如,遠高於ZCD臨限電壓141)。可藉由下文之方程式1給出ZCD節點136處之電壓146:
ZCD_node_voltage = (108_node_voltage – C131_voltage)*R112/(R109+R112) 方程式(1)At time t2, the on-
在時間t3,電感器電流143可達到零,續流週期可結束,且寄生諧振可在電感器105與節點108處之寄生電容之間開始。因此,在電感器電流143變為負時,節點108處之電壓(145)及ZCD節點136處之電壓(146)可快速崩潰。電容器131處之電壓(144)可保持為低。At time t3, the inductor current 143 can reach zero, the freewheeling period can end, and the parasitic resonance can start between the
在時間t4,ZCD節點136處之電壓(146)可低於ZCD臨限電壓141,且導通信號142可被設定為高。在一些實施例中,可添加一延遲時間以將導通信號142電壓保持為一低狀態,直至節點108處之電壓(145)進一步降低至其最低點或波谷。此技術(亦被稱為波谷切換)可藉由在節點108處之電壓145之波谷處將開關107切換至接通狀態而最小化導通損耗。At time t4, the voltage (146) at the
在時間t5,節點108處之電壓(145)及ZCD節點136處之電壓(146)兩者可下降至其等最低值,導通信號142可變高,且開關107可歸因於t4與t5之間之額外延遲而在節點108處之電壓145之波谷處切換至接通狀態。電容器131之電壓144可透過二極體126及開關107放電至零或接近零而具有可忽略的導通損耗增加,此係因為在t2與t5之間積聚之電壓可非常低。此時,一新切換循環可開始。At time t5, both the voltage (145) at
在時間t6,新循環之導通信號142可再次變低。At time t6, the turn-on
圖1D係展示在一異常切換循環期間之某些時刻之圖1B之電路中之各種組件之狀態之一圖表150。應注意,相較於圖1C,圖1D使用一顯著更大時間標度(即,圖1D之圖表中之單位時間之持續時間遠比圖1C中更長)。FIG. 1D is a diagram 150 showing the states of various components in the circuit of FIG. 1B at certain moments during an abnormal switching cycle. It should be noted that, compared to FIG. 1C, FIG. 1D uses a significantly larger time scale (ie, the duration of the unit time in the graph of FIG. 1D is much longer than that in FIG. 1C).
在一異常切換循環期間,跨負載104之輸出電壓可暫時非常低,此可大大地延長續流週期。非常低的輸出電壓亦可在續流週期結束之後之弱寄生諧振期間實質上增加波谷處之節點108處的最小電壓。在不具有時序功能性之情況下,在此案例中,歸因於節點108處之弱諧振,在開關107之關斷狀態期間,ZCD節點電壓可能永遠不會下降至低於臨限電壓,從而使開關107之正常切換循環停止。During an abnormal switching cycle, the output voltage across the
在圖1D中繪示之實例中,在時間t1,導通信號142為高,且開關107導通。電感器電流143可開始增加,且節點108處之電壓(145)、ZCD節點136處之電壓(146)及電容器131處之電壓(144)可全部為低。In the example shown in FIG. 1D, at time t1, the turn-on
在時間t2,導通信號142可為低,開關107可斷開,且續流週期可開始。電感器電流143可流動通過二極體106且逐漸降低朝向零。節點108處之電壓(145)可藉由續流電流箝位至輸入電壓VDC-IN。在延長之續流週期期間,電容器131可透過電阻器109及112逐漸充電,且電壓增加可為可見的。如在上文之方程式(1)中表示,隨著電容器131電壓(144)之增加,ZCD節點136處之電壓(146)可逐漸降低,但可保持高於ZCD臨限電壓141。At time t2, the turn-on
在時間t3,電感器電流143可達到零或接近零,從而指示續流週期之結束。此時,寄生諧振可在電感器105與節點108處之寄生電容之間開始。因此,在電感器電流143變為負時,節點108處之電壓(145)及ZCD節點136處之電壓(146)下降。然而,歸因於跨負載104之非常低的輸出電壓,諧振可為弱的且節點108電壓145及電感器電流143兩者之振盪幅度與上文關於圖1C描述之正常切換循環中相比可較低。因此,如藉由圖1D中之虛線指示,波谷處之節點108電壓145可與正常切換循環中相比可顯著較高。因此,如藉由上文之方程式(1)表示,ZCD節點電壓146可保持高於ZCD臨限電壓141,從而將開關107維持在關斷狀態,且節點108處之諧振可繼續。At time t3, the inductor current 143 may reach zero or close to zero, thereby indicating the end of the freewheeling period. At this time, the parasitic resonance can start between the
因為一實際轉換器設計中之全部組件可為非理想的且含有寄生及耗散電阻,所以節點108處之諧振可減弱及衰減(即,其可變得愈來愈弱且最終可消失)。如藉由圖1D中之虛線指示,波谷處之節點108電壓(145)可在經減弱諧振期間繼續增加。然而,由於電容器131之電壓144透過電阻器109及112逐漸充電,故(如藉由圖1D中之另一虛線指示)波谷處之ZCD節點電壓146可繼續降低朝向ZCD臨限電壓141。Because all components in an actual converter design can be non-ideal and contain parasitic and dissipative resistance, the resonance at
在時間t4,儘管諧振衰減,ZCD節點電壓146仍可歸因於增加之電容器131電壓(144)而下降至低於ZCD臨限電壓141。導通信號142可變高,且開關107可切換至接通狀態以開始一新循環。電容器131電壓可透過二極體126及開關107快速放電至零或接近零。At time t4, despite the resonance decay, the
在導通時刻放電之電容器131電壓144與正常切換循環中相比亦可遠更高。因此,單一導通事件之損耗可顯著增加。另一方面,歸因於延長之續流週期及寄生諧振週期,切換頻率可較低。因此,平均導通損耗(其與單一導通之損耗及切換頻率兩者成比例)可不會急劇增加。另外,對於一適當設計之電路,在此案例中描述之具有開關107之一強制導通而不具有ZCD偵測之情境可為暫時的且可不會持續,使得可最小化因額外接通損耗所致之溫度增加。The
在時間t5,新循環之導通信號可再次變低。At time t5, the turn-on signal of the new cycle can go low again.
在圖1D之圖表中繪示之案例係可在不存在ZCD偵測之情況下觸發開關107之強制導通的一個條件之一特定實例。具有開關107之延長斷開時間之一DC-DC轉換器電路之任何操作可觸發此。為了確保強制導通僅在不干擾正常操作之此等情境期間發生,電容器131、電阻器109及電阻器112可經定尺寸使得啟動時間(即,在斷開週期中對電容器131充電使得ZCD節點電壓下降至低於臨限值之時間)多於在正常操作條件下之最大斷開時間。另一方面,啟動時間應儘可能短以用於一快速開始或重新開始。在實施例中,可使用比最大循環時間大數倍之一啟動週期。The case shown in the graph of FIG. 1D is a specific example of a condition that can trigger the forced conduction of the
圖1B中繪示之例示性DC-DC轉換器電路130係一降壓轉換器之一實例。然而,本文中描述之實施例可適用於任何類型之DC-DC轉換器電路。在圖1E、圖1F及圖1G中繪示特定實例。The exemplary DC-
圖1E係具有參照至接地110之負載104及參照至浮動接地166之ZCD信號的一例示性降壓轉換器電路160之一電路圖。浮動接地166可在開關107切換至接通狀態時切換至VDC-IN電壓101,且在開關107處於關斷狀態且二極體106導通時切換至接地。所繪示之降壓轉換器電路160包含如所展示般配置之一電源級電路162及一多功能電路164。FIG. 1E is a circuit diagram of an exemplary
圖1F係具有參照至接地110之開關107之一例示性降升壓轉換器電路170之一電路圖。所繪示之降升壓轉換器電路170包含如所展示般配置之一電源級電路172及一多功能電路174。FIG. 1F is a circuit diagram of an exemplary buck-
圖1G係具有參照至接地110A之開關107之一例示性升壓轉換器電路180之一電路圖。所繪示之升壓轉換器電路180包含如所展示般配置之一電源級電路182及一多功能電路184。1G is a circuit diagram of an exemplary
圖1H係展示圖1B之電源級電路、多功能電路及ZCD電路在一降壓轉換器電路190中之一詳細例示性實施方案的一電路圖。所繪示之降壓轉換器電路190包含一開關107,在實例中,開關107係參照至接地110且具有受控制器121控制以在CRM中操作之一閘極的一N通道MOSFET。降壓轉換器電路190可為被供應48 V之一DC電壓VIN
101以驅動一LED陣列104 (其可包含串聯及/或並聯連接之LED裝置或像素)的一LED驅動器。所繪示之LED陣列104具有36 V之一正向電壓及1 A之一目標電流。電容器103具有與LED陣列負載104並聯之10 uF之一電容,電感器105具有22 uH之一電感,電阻器102具有10 kOhm之一電阻,電阻器109具有10 kOhm之一電阻,電阻器112具有1.2 kOhm之一電阻,且電容器131具有3 nF之一電容。1H is a circuit diagram showing a detailed exemplary implementation of the power stage circuit, multi-function circuit, and ZCD circuit of FIG. 1B in a
在切換狀態期間,電阻器109及112形成用於ZCD之一電阻分壓器,而在非切換狀態期間,電阻器102、109及112在很大程度上定義LED陣列104之電壓。其他電路組件可包含具有10 kOhm之一電阻之一電阻器185、具有10 V之一額定電壓之一齊納(zener)二極體186及具有100 nF之一電容之一電容器187。此等電路組件可形成用於供應比較器114之10 V之低電壓供應VCC。由具有75 kOhm之一電阻之一電阻器189及具有25 kOhm之一電阻之一電阻器188形成的一電阻分壓器可將至比較器114之第二輸入端處之ZCD臨限電壓設定為來自VCC之2.5 V。至比較器114之第一輸入係ZCD節點136處之電阻器112電壓。因此,當ZCD節點電壓下降至低於2.5 V之臨限值時,比較器114可提供一高電壓輸出。當MOSFET 107處於關斷狀態時,控制器121可相應地作出回應且將MOSFET 107切換至接通狀態。During the switching state, the
為了實現1 A之目標LED電流,可感測LED陣列104電流且將其回饋至控制器121以透過一封閉控制迴路調節MOSFET 107之閘極處之切換型樣。當以此方式調節並達成1 A電流時,可藉由方程式(2)描述穩態頻率:
頻率=VLED104
/VIN101
*(VIN101
-VLED104
)/(L105*2*ILED104
) 方程式(2),
其中VIN101
=48 V,VLED104
=36 V,L105=22 uH,ILED104
=1 A。In order to achieve the target LED current of 1 A, the
使用關於圖1H之實例指定之值,方程式(2)中之經計算頻率係約204 kHz,其對應於約5微秒之一循環時間。為了驗證啟動時間是否干擾穩態操作,可假定節點108處之最大電壓VIN
以計算最小啟動時間。電阻器112電壓可藉由下文之方程式(3)描述,其中Tst代表啟動時間:
VR112
=R112/(R109+R112)*{VIN101
- VIN101
*[1-e-Tst/((R109+R112)*C131)
]} 方程式(3),
其中VR112
=2.5 V,R109=10k,R112=1.2k,C131=3 nF,VIN101
=48 V。對方程式(3)求解產生24.2微秒之啟動時間Tst,其係5毫秒(其係一適合設計值)之循環時間之5倍。Using the values specified for the example of Figure 1H, the calculated frequency in equation (2) is about 204 kHz, which corresponds to a cycle time of about 5 microseconds. To verify whether the startup time interferes with steady-state operation, the maximum voltage V IN at
圖1I係操作一DC-DC轉換器電路之一例示性方法之一流程圖。在例示性方法中,在至第一電路或ZCD電路之一輸入端處接收一第一電壓(191)。可在第一電路或ZCD電路之一輸出端處提供一第二電壓(192)。第二電壓可具有一第一位準及一第二位準(例如,一高電壓及一低電壓)之一者。第二電壓之位準可基於第一電壓之一位準高於或低於一臨限電壓。當第一電壓之位準高於臨限電壓達一最大時間時,可藉由一第二電路或多功能電路降低第一電壓之位準(193)。在實施例中,第一電路可為圖1B之ZCD電路123,且第二電路可為圖1B之多功能電路132。FIG. 1I is a flowchart of an exemplary method of operating a DC-DC converter circuit. In the exemplary method, a first voltage is received at one of the input terminals to the first circuit or the ZCD circuit (191). A second voltage (192) can be provided at one of the output terminals of the first circuit or the ZCD circuit. The second voltage may have one of a first level and a second level (for example, a high voltage and a low voltage). The level of the second voltage can be based on a level of the first voltage being higher or lower than a threshold voltage. When the level of the first voltage is higher than the threshold voltage for a maximum time, the level of the first voltage can be lowered by a second circuit or a multi-function circuit (193). In an embodiment, the first circuit may be the
在實施例中,在第一電壓之一位準高於臨限電壓達小於最大時間之一條件下,可不將第一電壓之位準降低至低於臨限電壓。可將第二電壓施加至一開關(諸如圖1B之開關107),以在第一電壓低於臨限值時導通開關,且在第一電壓高於臨限值時斷開開關。回應於導通開關,通過一電感器之電流可在一時間週期內自零增加至一峰值電流。回應於斷開開關,通過電感器之電流可在一時間週期內自峰值電流減小至零。In an embodiment, under the condition that a level of the first voltage is higher than the threshold voltage for a period less than the maximum time, the level of the first voltage may not be lowered below the threshold voltage. The second voltage can be applied to a switch (such as
圖2係根據一項實施例之用於一整合式LED燈光系統之一電子器件板310之一俯視圖。在所繪示實例中,電子器件板310包含一電源模組312、一感測器模組314、一連接性及控制模組316以及經保留用於將一LED陣列附接至一基板320之一LED附接區318。在替代實施例中,兩個或更多個電子器件板可用於LED燈光系統。例如,LED附接區318可在一各別電子器件板上,或感測器模組314可在一各別電子器件板上。2 is a top view of an
基板320可為能夠機械地支撐電組件、電子組件及/或電子模組且使用導電連接器(諸如軌道、跡線、墊、通孔及/或線)提供與電組件、電子組件及/或電子模組之電耦合的任何板。基板320可包含安置於非導電材料(諸如一介電複合材料)之一或多個層之間或在其上之一或多個金屬化層。電源模組312可包含電元件及/或電子元件。在一實例實施例中,電源模組312包含一AC/DC轉換電路、一DC-DC轉換電路(諸如本文中描述之DC-DC轉換電路之任一者)、一調光電路及一LED驅動器電路。The
感測器模組314可包含其中將實施LED陣列之一應用所需之感測器。例示性感測器可包含光學感測器(例如,IR感測器及影像感測器)、運動感測器、熱感測器、機械感測器、近接感測器或甚至計時器。例如,可基於若干不同感測器輸入(諸如一使用者之一經偵測存在、經偵測環境燈光條件、經偵測天氣條件)或基於日間/晚間時間來導通/斷開及/或調整街道燈光、一般照明及園藝燈光應用中之LED。此可包含例如調整光輸出之強度、光輸出之形狀、光輸出之色彩及/或將燈導通或斷開以節省能量。對於AR/VR應用,可使用運動感測器來偵測使用者移動。運動感測器本身可為LED,諸如IR偵測器LED。藉由另一實例,對於相機閃光燈應用,可使用影像及/或其他光學感測器或像素來量測用於待捕獲之一場景之燈光,使得可最佳地校準閃光燈色彩、強度照明型樣及/或形狀。在替代實施例中,電子器件板310不包含一感測器模組。The
連接性及控制模組316可包含系統微控制器及經組態以自一外部裝置接收一控制輸入之任何類型之有線或無線模組。藉由實例,一無線模組可包含藍芽、Zigbee、Z-wave、網狀網路、WiFi、近場通信(NFC),及/或可使用同級間模組。微控制器可為任何類型之專用電腦或處理器,其可嵌入於一LED燈光系統中且經組態或可組態以自LED系統中之有線或無線模組或其他模組接收輸入(諸如感測器資料及自LED模組回饋之資料),且基於此將控制信號提供至其他模組。如上文提及,除執行其他功能之外,微控制器亦可回應於自ZCD電路123接收之一電壓而提供控制信號,以在接通狀態與關斷狀態之間切換開關107。由專用處理器實施之演算法可在併入於一非暫時性電腦可讀儲存媒體中用於藉由專用處理器執行之一電腦程式、軟體或韌體中實施。非暫時性電腦可讀儲存媒體之實例包含一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一暫存器、快取記憶體及半導體記憶體裝置。記憶體可包含為微控制器之部分,或其可在別處(在電子器件板310上或外)實施。The connectivity and
如本文中使用之術語模組可指代安置於可焊接至一或多個電子器件板310之個別電路板上之電組件及/或電子組件。然而,術語模組亦可指代提供類似功能性但可個別地焊接至一相同區或不同區中之一或多個電路板的電組件及/或電子組件。The term module as used herein may refer to electrical components and/or electronic components disposed on individual circuit boards that can be soldered to one or more
圖3A係一項實施例中之電子器件板310之一俯視圖,其具有在LED裝置附接區318處附接至基板320之一LED陣列410。電子器件板310與LED陣列410一起表示一LED燈光系統400A。另外,電源模組312在Vin 497處接收一電壓輸入,且經由跡線418B自連接性及控制模組316接收控制信號,且經由跡線418A將驅動信號提供至LED陣列410。經由來自電源模組312之驅動信號導通及斷開LED陣列410。在圖3A中展示之實施例中,連接性及控制模組316經由跡線418C自感測器模組314接收感測器信號。FIG. 3A is a top view of the
圖3B繪示具有安裝於一電路板之兩個表面上之電子組件之一雙通道整合式LED燈光系統之一項實施例。如圖3B中展示,一LED燈光系統400B包含一第一表面445A,第一表面445A具有安裝於其上之用於接收調光器信號及AC電源信號之輸入端及一AC/DC轉換器電路412。LED系統400B包含一第二表面445B,第二表面445B具有安裝於其上之調光器介面電路415、DC-DC轉換器電路440A及440B、具有一微控制器472 (其可為圖1B之控制器121)之一連接性及控制模組416 (在此實例中,一無線模組)及一LED陣列410。DC-DC轉換器電路440A及440B之一者或兩者可為本文中描述之DC-DC轉換器電路之任一者。LED陣列410受兩個獨立通道411A及411B驅動。在替代實施例中,可使用一單一通道來將驅動信號提供至一LED陣列,或可使用任何數目之多個通道來將驅動信號提供至一LED陣列。例如,圖3E繪示具有3個通道之一LED燈光系統400D且在下文進一步詳細描述。3B shows an embodiment of a dual-channel integrated LED lighting system with electronic components mounted on two surfaces of a circuit board. As shown in FIG. 3B, an
LED陣列410可包含兩個LED裝置群組。在一實例實施例中,群組A之LED裝置電耦合至一第一通道411A,且群組B之LED裝置電耦合至一第二通道411B。兩個DC-DC轉換器440A及440B之各者可分別經由單一通道411A及411B提供一各自驅動電流用於驅動LED陣列410中之一各自LED群組A及B。在LED群組之一者中之LED可經組態以發射具有與第二LED群組中之LED不同之一色點的光。可藉由分別經由一單一通道411A及411B控制由個別DC-DC轉換器電路440A及440B施加之電流及/或負載循環而在一範圍內調諧對由LED陣列410發射之光之複合色點的控制。雖然圖3B中展示之實施例不包含一感測器模組(如圖2及圖3A中所描述),但一替代實施例可包含一感測器模組。The
所繪示之LED燈光系統400B係其中將LED陣列410及用於操作LED陣列410之電路提供於一單一電子器件板上的一整合式系統。在電路板之相同表面上之模組之間的連接可經電耦合用於藉由表面或子表面互連件(諸如跡線431、432、433、434及435或金屬化(未展示))來在模組之間交換例如電壓、電流及控制信號。在電路板之相對表面上之模組之間的連接可藉由貫穿板互連件(諸如通孔及金屬化(未展示))電耦合。The illustrated
圖3C繪示一LED燈光系統之一實施例,其中LED陣列在與驅動器及控制電路分離之一電子器件板上。LED燈光系統400C包含在與一LED模組490分離之一電子器件板上之一電源模組452。電源模組452可在一第一電子器件板上包含一AC/DC轉換器電路412、一感測器模組414、一連接性及控制模組416、一調光器介面電路415及一DC-DC轉換器440 (其可為本文中描述之DC-DC轉換器電路之任一者)。LED模組490可在一第二電子器件板上包含嵌入式LED校準及設定資料493以及LED陣列410。可經由可電氣地且通信地耦合電源模組452及LED模組490之線在該兩個模組之間交換資料、控制信號及/或LED驅動器輸入信號485。嵌入式LED校準及設定資料493可包含一給定LED燈光系統內之其他模組控制如何驅動LED陣列中之LED所需的任何資料。在一項實施例中,嵌入式校準及設定資料493可包含微控制器產生或修改一控制信號(其使用例如脈衝寬度調變(PWM)信號來指示驅動器將電力提供至各LED群組A及B)所需之資料。在此實例中,校準及設定資料493可向連接性及控制模組416之一微控制器通知關於例如待使用之電力通道之數目、待藉由整個LED陣列410提供之複合光之一所要色點及/或藉由AC/DC轉換器電路412提供以提供至各通道之電力之一百分比。FIG. 3C illustrates an embodiment of an LED lighting system, in which the LED array is on an electronic device board separate from the driver and control circuit. The
圖3D繪示具有在與驅動器電路分離之一電子器件板上之LED陣列以及一些電子器件的一LED燈光系統之一方塊圖。一LED系統400D包含一電源轉換模組481及定位於一各別電子器件板上之一LED模組493。電源轉換模組483可包含AC/DC轉換器電路412、調光器介面電路415及DC-DC轉換器電路440 (其可為本文中描述之DC-DC轉換器電路之任一者),且LED模組481可包含嵌入式LED校準及設定資料493、LED陣列410、感測器模組414及連接性及控制模組416。電源轉換模組483可經由兩個電子器件板之間之一有線連接來將LED驅動器輸入信號485提供至LED陣列410。FIG. 3D shows a block diagram of an LED lighting system with an LED array and some electronic devices on an electronic device board separate from the driver circuit. An
圖3E係一例示性LED燈光系統400E之一圖,其展示一多通道LED驅動器電路。在所繪示之實例中,系統400E包含一電源模組452及一LED模組481,LED模組491包含嵌入式LED校準及設定資料493及三個LED群組494A、494B及494C。雖然在圖3E中展示三個LED群組,但一般技術者將認知,可使用與本文中描述之實施例一致之任何數目個LED群組。此外,雖然各群組內之個別LED係串聯配置,但在一些實施例中,其等可並聯配置。FIG. 3E is a diagram of an exemplary
LED陣列494可包含提供具有不同色點之光之LED群組。例如,LED陣列494可包含經由一第一LED群組494A之一暖白光源,經由一第二LED群組494B之一冷白光源,及經由一第三LED群組494C之一中性白光源。經由第一LED群組494A之暖白光源可包含經組態以提供具有大約2700 K之一相關色溫(CCT)之白光的一或多個LED。經由第二LED群組494B之冷白光源可包含經組態以提供具有大約6500 K之一CCT之白光的一或多個LED。經由第三LED群組494C之中性白光源可包含經組態以提供具有大約4000 K之一CCT之光的一或多個LED。雖然在此實例中描述各種白色LED,但一般技術者將認知,與本文中描述之實施例一致之用於提供自LED陣列494輸出之具有各種總體色彩之一複合光的其他色彩組合係可行的。The
電源模組452可包含一可調諧光引擎(未展示),該可調諧光引擎可經組態以經由三個各別通道(在圖3E中指示為LED1+、LED2+及LED3+)將電力供應至LED陣列494。更特定言之,可調諧光引擎可經組態以經由一第一通道將一第一PWM信號供應至第一LED群組494A (諸如暖白光源),經由一第二通道將一第二PWM信號供應至第二LED群組494B,且經由一第三通道將一第三PWM信號供應至第三LED群組494C。經由一各自通道提供之各信號可用於為對應LED或LED群組供電,且信號之負載循環可判定各個LED之接通及關斷狀態之總體持續時間。接通及關斷狀態之持續時間可導致可具有基於持續時間之光性質(例如,相關色溫(CCT)、色點或亮度)之一總體光效應。在操作中,可調諧光引擎可改變第一信號、第二信號及第三信號之負載循環之相對量值,以調整LED群組之各者之各自光性質而提供具有來自LED陣列494之所要發射之一複合光。如上文提及,LED陣列494之光輸出可具有基於來自LED群組494A、494B及494C之各者之光發射之組合(例如,混合)的一色點。The
在操作中,電源模組452可接收基於使用者及/或感測器輸入產生之一控制輸入,且經由個別通道提供信號以基於控制輸入控制由LED陣列494輸出之光之複合色彩。在一些實施例中,一使用者可藉由轉動一旋鈕或移動一滑塊(其可為例如一感測器模組(未展示)之部分)而將輸入提供至LED系統用於控制DC-DC轉換器電路(諸如本文中描述之DC-DC轉換器電路之任一者)。額外地或替代地,在一些實施例中,一使用者可使用一智慧型電話及/或其他電子裝置來將輸入提供至LED燈光系統400D以將一所要色彩之一指示傳輸至一無線模組(未展示)。In operation, the
圖4展示一例示性系統550,其包含一應用平台560、LED燈光系統552及556,以及次要光學器件554及558。LED燈光系統552產生在箭頭561a與561b之間展示之光束561。LED燈光系統556可產生在箭頭562a與562b之間之光束562。在圖4中展示之實施例中,自LED燈光系統552發射之光穿過次要光學器件554,且自LED燈光系統556發射之光穿過次要光學器件558。在替代實施例中,光束561及562未穿過任何次要光學器件。次要光學器件554、558可為或可包含一或多個光導。一或多個光導可為側光式或可具有界定光導之一內邊緣之一內部開口。LED燈光系統552及/或556可插入於一或多個光導之內部開口中,使得其等將光注入至一或多個光導之內邊緣(內部開口光導)或外邊緣(側光式光導)中。LED燈光系統552及/或556中之LED可圍繞作為光導之部分之一底座之圓周配置。根據一實施方案,底座可為導熱的。根據一實施方案,底座可耦合至安置於光導上方之一散熱元件。散熱元件可經配置以經由導熱底座接收由LED產生之熱且消散所接收之熱。一或多個光導可容許由LED燈光系統552及556發射之光以一所要方式整形,諸如(舉例而言)具有一梯度、一倒角分佈、一窄分佈、一寬分佈、一角度分佈或類似者。FIG. 4 shows an
在實例實施例中,系統550可為具有一相機閃光燈系統之一行動電話、室內住宅或商業燈光、戶外燈(諸如街道燈光)、一汽車、一醫療裝置、AR/VR裝置及機器人裝置。圖3A中展示之整合式LED燈光系統400A、圖3B中展示之整合式LED燈光系統400B、圖3C中展示之LED燈光系統400C及圖3D中展示之LED燈光系統400D繪示例示性實施例中之LED燈光系統552及556。In an example embodiment, the
應用平台560可經由線565或其他適用輸入經由一電源匯流排將電力提供至LED燈光系統552及/或556,如本文中所論述。此外,應用平台560可經由線565提供輸入信號用於LED燈光系統552及LED燈光系統556之操作,該輸入可基於一使用者輸入/偏好、一感測讀數、一預程式化或自主判定之輸出或類似者。一或多個感測器可在應用平台560之外殼內部或外部。The
在各項實施例中,應用平台560感測器及/或LED燈光系統552及/或556感測器可收集資料,諸如視覺資料(例如,LIDAR資料、IR資料、經由一相機收集之資料等)、音訊資料、基於距離之資料、移動資料、環境資料、或類似者,或其等之一組合。資料可與一實體品項或實體(諸如一物件、一個體、一車輛等)有關。例如,感測裝備可針對一基於ADAS/AV之應用收集物件近接性資料,該基於ADAS/AV之應用可基於偵測一實體品項或實體而確定偵測及隨後動作之優先級。可基於藉由例如LED燈光系統552及/或556發射一光學信號(諸如一IR信號)且基於所發射之光學信號收集資料而收集資料。可藉由與發射用於資料收集之光學信號之組件不同的一組件收集資料。繼續該實例,感測裝備可定位於一汽車上,且可使用一垂直腔面射型雷射(VCSEL)來發射一光束。一或多個感測器可感測對發射光束或任何其他適用輸入之一回應。In various embodiments, the
在實例實施例中,應用平台560可為一汽車,且LED燈光系統552及LED燈光系統556可表示汽車頭燈。在各項實施例中,系統550可表示具有可操縱光束之一汽車,其中LED可選擇性地啟動以提供可操縱光。例如,可使用一LED陣列來定義或投射一形狀或圖案或僅照明一道路之選定區段。在一實例實施例中,LED燈光系統552及/或556內之紅外線相機或偵測器像素可為識別需要照明之一場景(道路、人行橫道等)之部分之感測器。In an example embodiment, the
已詳細描述實施例,熟習此項技術者將明白,在本描述之情況下,可對本文中描述之實施例進行修改而不脫離發明概念之精神。因此,本發明之範疇並不意欲限於所繪示且描述之特定實施例。The embodiments have been described in detail, and those familiar with the art will understand that, in the context of this description, the embodiments described herein can be modified without departing from the spirit of the inventive concept. Therefore, the scope of the present invention is not intended to be limited to the specific embodiments shown and described.
100:直流-直流(DC-DC)轉換器電路 101:直流(DC)電壓輸入VDC-IN/直流(DC)電壓VDC-IN/VDC-IN電壓/直流(DC)電壓VIN 102:電阻器 103:電容器 104:負載/發光裝置(LED)陣列/發光裝置(LED)陣列負載 105:電感器 106:二極體 107:開關/MOSFET 108:節點 109:電阻器 110:接地 110A:接地 111:第一輸入 112:電阻器 113:參考電壓 114:比較器 115:啟動計時器 116:第一輸入端 117:第二輸入端 118:AND閘 119:OR閘 120:輸出端 121:控制器 122:電源級電路 123:零電流偵測(ZCD)電路 124:輸出端/第一輸入端 125:端子 126:第二輸入端(圖1A)/二極體 130:直流-直流(DC-DC)轉換器電路 131:電容器 132:多功能電路 136:零電流偵測(ZCD)節點 140:圖表 141:零電流偵測(ZCD)臨限電壓 142:導通信號 143:電感器電流 144:電壓 145:電壓 146:電壓 150:圖表 160:降壓轉換器電路 162:電源級電路 164:多功能電路 166:浮動接地 170:降升壓轉換器電路 172:電源級電路 174:多功能電路 180:升壓轉換器電路 182:電源級電路 184:多功能電路 185:電阻器 186:齊納二極體 187:電容器 188:電阻器 189:電阻器 190:降壓轉換器電路 191:在至第一電路或ZCD電路之輸入端處接收第一電壓 192:在第一電路或ZCD電路之輸出端處提供第二電壓 193:當第一電壓之位準高於臨限電壓達最大時間時,藉由第二電路或多功能電路降低第一電壓之位準 310:電子器件板 312:電源模組 314:感測器模組 316:連接性及控制模組 318:發光裝置(LED)附接區 320:基板 400A:發光裝置(LED)燈光系統 400B:發光裝置(LED)燈光系統 400C:發光裝置(LED)燈光系統 400D:發光裝置(LED)燈光系統/發光裝置(LED)系統 400E:發光裝置(LED)燈光系統 410:發光裝置(LED)陣列 411A:第一通道 411B:第二通道 412:AC/DC轉換器電路 414:感測器模組 415:調光器介面電路 416:連接性及控制模組 418A:跡線 418B:跡線 431:跡線 432:跡線 433:跡線 434:跡線 435:跡線 440:直流-直流(DC-DC)轉換器/直流-直流(DC-DC)轉換器電路 440A:直流-直流(DC-DC)轉換器電路/直流-直流(DC-DC)轉換器 440B:直流-直流(DC-DC)轉換器電路/直流-直流(DC-DC)轉換器 445A:第一表面 445B:第二表面 452:電源模組 472:微控制器 483:電源轉換模組 485:發光裝置(LED)驅動器輸入信號 490:發光裝置(LED)模組 493:嵌入式發光裝置(LED)校準及設定資料 494:發光裝置(LED)群組 494A:第一發光裝置(LED)群組 494B:第二發光裝置(LED)群組 494C:第三發光裝置(LED)群組 497:Vin 550:系統 552:發光裝置(LED)燈光系統 554:次要光學器件 556:發光裝置(LED)燈光系統 558:次要光學器件 560:應用平台 561:光束 561a:箭頭 561b:箭頭 562:光束 562a:箭頭 562b:箭頭 565:線100: Direct current-direct current (DC-DC) converter circuit 101: direct current (DC) voltage input VDC-IN/direct current (DC) voltage VDC-IN/VDC-IN voltage/direct current (DC) voltage V IN 102: resistor 103: capacitor 104: load/light emitting device (LED) array/light emitting device (LED) array load 105: inductor 106: diode 107: switch/MOSFET 108: node 109: resistor 110: ground 110A: ground 111: First input 112: resistor 113: reference voltage 114: comparator 115: start timer 116: first input 117: second input 118: AND gate 119: OR gate 120: output 121: controller 122: Power stage circuit 123: zero current detection (ZCD) circuit 124: output terminal/first input terminal 125: terminal 126: second input terminal (Figure 1A)/diode 130: DC-DC (DC-DC) conversion Inductor circuit 131: Capacitor 132: Multifunction circuit 136: Zero current detection (ZCD) node 140: Diagram 141: Zero current detection (ZCD) threshold voltage 142: Turn-on signal 143: Inductor current 144: Voltage 145: Voltage 146: Voltage 150: Chart 160: Buck converter circuit 162: Power stage circuit 164: Multi-function circuit 166: Floating ground 170: Buck-boost converter circuit 172: Power stage circuit 174: Multi-function circuit 180: Boost Converter circuit 182: Power stage circuit 184: Multifunctional circuit 185: Resistor 186: Zener diode 187: Capacitor 188: Resistor 189: Resistor 190: Step-down converter circuit 191: In to the first circuit or The input terminal of the ZCD circuit receives the first voltage 192: the second voltage is provided at the output terminal of the first circuit or the ZCD circuit 193: when the level of the first voltage is higher than the threshold voltage for the maximum time, the second voltage Circuit or multi-function circuit lowering the first voltage level 310: electronic device board 312: power module 314: sensor module 316: connectivity and control module 318: light emitting device (LED) attachment area 320: substrate 400A: Light-emitting device (LED) lighting system 400B: Light-emitting device (LED) lighting system 400C: Light-emitting device (LED) lighting system 400D: Light-emitting device (LED) lighting system/Light-emitting device (LED) system 400E: Light-emitting device (LED) Lighting system 410: light emitting device (LED) array 411A: first channel 411B: second channel 412: AC/DC converter circuit 414: sensor module 415: dimmer interface circuit 416: connectivity and control module 418A: Trace 418B: Trace 431: Trace 432: Trace 433: Trace 434: Trace 435: Trace 440: Direct Current-Direct Current (DC-DC) Converter / Direct Current-Direct Current (D C-DC) converter circuit 440A: direct current-direct current (DC-DC) converter circuit/direct current-direct current (DC-DC) converter 440B: direct current-direct current (DC-DC) converter circuit/direct current-direct current (DC) -DC) converter 445A: first surface 445B: second surface 452: power module 472: microcontroller 483: power conversion module 485: light-emitting device (LED) driver input signal 490: light-emitting device (LED) module 493: Embedded light-emitting device (LED) calibration and setting data 494: Light-emitting device (LED) group 494A: First light-emitting device (LED) group 494B: Second light-emitting device (LED) group 494C: Third light-emitting device (LED) group 497: Vin 550: system 552: light emitting device (LED) lighting system 554: secondary optics 556: light emitting device (LED) lighting system 558: secondary optics 560: application platform 561: beam 561a: Arrow 561b: Arrow 562: Beam 562a: Arrow 562b: Arrow 565: Line
圖1A係經組態以在一臨界模式(CRM)中操作之一例示性DC-DC轉換器電路之一電路圖;Figure 1A is a circuit diagram of an exemplary DC-DC converter circuit configured to operate in a critical mode (CRM);
圖1B係經組態以在CRM中操作之另一例示性DC-DC轉換器電路之一電路圖;Figure 1B is a circuit diagram of another exemplary DC-DC converter circuit configured to operate in CRM;
圖1C係展示在一正常切換循環期間之某些時刻之圖1B之DC-DC轉換器電路之各種組件之狀態之一圖表;Figure 1C is a diagram showing the states of various components of the DC-DC converter circuit of Figure 1B at certain moments during a normal switching cycle;
圖1D係展示在一異常切換循環期間之某些時刻之圖1B之DC-DC轉換器電路中之各種組件之狀態之一圖表;Figure 1D is a diagram showing the state of various components in the DC-DC converter circuit of Figure 1B at certain moments during an abnormal switching cycle;
圖1E係具有參照至(reference to)接地之負載及參照至浮動接地之ZCD信號的一例示性降壓轉換器之一電路圖;1E is a circuit diagram of an exemplary buck converter with a load referenced to ground and a ZCD signal referenced to floating ground;
圖1F係具有參照至接地之開關之一例示性降升壓轉換器之一電路圖;Figure 1F is a circuit diagram of an exemplary buck-boost converter with a switch referenced to ground;
圖1G係具有參照至接地之開關之一例示性升壓轉換器之一電路圖;Figure 1G is a circuit diagram of an exemplary boost converter with a switch referenced to ground;
圖1H係展示圖1B之DC-DC轉換器電路之一詳細例示性實施方案之一電路圖;FIG. 1H is a circuit diagram showing a detailed exemplary implementation of the DC-DC converter circuit of FIG. 1B;
圖1I係操作一DC-DC轉換器電路之一例示性方法之一流程圖;Figure 1I is a flowchart of an exemplary method of operating a DC-DC converter circuit;
圖2係根據一項實施例之用於一整合式LED燈光系統的一電子器件板之一俯視圖;2 is a top view of an electronic device board used in an integrated LED lighting system according to an embodiment;
圖3A係一項實施例中之具有在LED裝置附接區處附接至基板之LED陣列的電子器件板之一俯視圖;3A is a top view of an electronic device board having an LED array attached to a substrate at an LED device attachment area in an embodiment;
圖3B係具有安裝於一電路板之兩個表面上之電子組件的一雙通道整合式LED燈光系統之一項實施例之一圖;FIG. 3B is a diagram of an embodiment of a two-channel integrated LED lighting system with electronic components mounted on two surfaces of a circuit board;
圖3C係一LED燈光系統之一實施例之一圖,其中LED陣列在與驅動器及控制電路分離之一電子器件板上;Fig. 3C is a diagram of an embodiment of an LED lighting system, in which the LED array is on an electronic device board separated from the driver and the control circuit;
圖3D係具有在與驅動器電路分離之一電子器件板上之LED陣列以及一些電子器件的一LED燈光系統之一方塊圖;Figure 3D is a block diagram of an LED lighting system with an LED array on an electronic device board separated from the driver circuit and some electronic devices;
圖3E係例示性LED燈光系統之一圖,其展示一多通道LED驅動器電路;及Figure 3E is a diagram of an exemplary LED lighting system, which shows a multi-channel LED driver circuit; and
圖4係一例示性應用系統之一圖。Figure 4 is a diagram of an exemplary application system.
101:直流(DC)電壓輸入VDC-IN/直流(DC)電壓VDC-IN/VDC-IN電壓/直流(DC)電壓VIN 101: Direct current (DC) voltage input VDC-IN/direct current (DC) voltage VDC-IN/VDC-IN voltage/direct current (DC) voltage V IN
102:電阻器 102: resistor
103:電容器 103: Capacitor
104:負載/發光裝置(LED)陣列/發光裝置(LED)陣列負載 104: load/light emitting device (LED) array/light emitting device (LED) array load
105:電感器 105: Inductor
106:二極體 106: Diode
107:開關/MOSFET 107: Switch/MOSFET
108:節點 108: Node
109:電阻器 109: Resistor
110:接地 110: Ground
111:第一輸入 111: first input
112:電阻器 112: resistor
113:參考電壓 113: Reference voltage
114:比較器 114: Comparator
116:第一輸入端 116: first input
117:第二輸入端 117: second input
118:AND閘 118: AND gate
121:控制器 121: Controller
122:電源級電路 122: power stage circuit
123:零電流偵測(ZCD)電路 123: Zero current detection (ZCD) circuit
124:輸出端/第一輸入端 124: output/first input
126:二極體 126: Diode
130:直流-直流(DC-DC)轉換器電路 130: DC-DC (DC-DC) converter circuit
131:電容器 131: Capacitor
132:多功能電路 132: Multi-function circuit
136:零電流偵測(ZCD)節點 136: Zero Current Detection (ZCD) node
Claims (22)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/235,596 US10601317B1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (DC) to DC converter circuits |
US16/235,596 | 2018-12-28 | ||
EP19158037 | 2019-02-19 | ||
EP19158037.2 | 2019-02-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202040922A true TW202040922A (en) | 2020-11-01 |
TWI759671B TWI759671B (en) | 2022-04-01 |
Family
ID=69182754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW108148218A TWI759671B (en) | 2018-12-28 | 2019-12-27 | Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (dc) to dc converter circuits |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWI759671B (en) |
WO (1) | WO2020139958A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115441702A (en) * | 2022-11-08 | 2022-12-06 | 成都智融微电子有限公司 | Self-adaptive shielding time generation system applied to flyback power supply circuit |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3129403B2 (en) * | 1997-05-15 | 2001-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | Ion current detector |
US20060092678A1 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-04 | Nec Electronics Corporation | Apparatus and method for power conversion |
JP2010183722A (en) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Mitsumi Electric Co Ltd | Dc-dc converter and switching control circuit |
US8810144B2 (en) * | 2012-05-02 | 2014-08-19 | Cree, Inc. | Driver circuits for dimmable solid state lighting apparatus |
EP2696490B1 (en) * | 2012-08-09 | 2018-01-10 | Nxp B.V. | AC/DC converter circuit |
US9385601B2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-07-05 | Monolithic Power Systems Co., Ltd. | SMPS with output ripple reduction control and method thereof |
JP6707358B2 (en) * | 2016-02-12 | 2020-06-10 | ローム株式会社 | LCD backlight LED drive circuit, its control circuit, electronic equipment |
US10090757B2 (en) * | 2016-08-19 | 2018-10-02 | Fairchild Semiconductor Corporation | Power factor correction circuit and method |
IT201700031162A1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-21 | St Microelectronics Srl | CONTROL UNIT OF A CONVERTER IN SWITCHING OPERATING IN DISCONTINUOUS CONDITION AND IN PEAK CURRENT CONTROL MODE |
-
2019
- 2019-12-26 WO PCT/US2019/068594 patent/WO2020139958A1/en active Application Filing
- 2019-12-27 TW TW108148218A patent/TWI759671B/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115441702A (en) * | 2022-11-08 | 2022-12-06 | 成都智融微电子有限公司 | Self-adaptive shielding time generation system applied to flyback power supply circuit |
CN115441702B (en) * | 2022-11-08 | 2023-02-17 | 成都智融微电子有限公司 | Self-adaptive shielding time generation system applied to flyback power supply circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020139958A1 (en) | 2020-07-02 |
TWI759671B (en) | 2022-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI811305B (en) | Integrated light emitting diode (led) lighting systems and methods for operating an led driver circuit | |
US11092321B2 (en) | Chip-on-board modular lighting system and method of manufacture | |
JP5492921B2 (en) | Circuit and method for driving a light source | |
TWI528856B (en) | Led dimming driver | |
JP5294920B2 (en) | LED light source lighting device and LED lighting apparatus using the same | |
US8680775B2 (en) | Lighting driver circuit and light fixture | |
US10230307B2 (en) | Shunt device in lighting control system without neutral wire | |
EP3729912B1 (en) | Illumination system including tunable light engine and method | |
EP2829158B1 (en) | Led string driver circuit including a charge control diode for a capacitor | |
US11882634B2 (en) | LED lighting apparatus and operating method thereof | |
JP2017534139A (en) | LED dimmer circuit and method | |
US20150201477A1 (en) | Solid light source lighting device, illumination apparatus, and illumination system | |
TWI759671B (en) | Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (dc) to dc converter circuits | |
US10965213B2 (en) | Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (DC) to DC converter circuits | |
JP6114988B2 (en) | Lighting device and lighting apparatus using the same | |
TWI737242B (en) | Light emitting device, light emitting system and method of operating a light emitting diode driver | |
US10757767B2 (en) | DC-DC converter circuit configuration | |
TWI698153B (en) | Dimmer switch interface and led light system |