TWI587633B - 電子電路與以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之方法 - Google Patents

電子電路與以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之方法 Download PDF

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Description

電子電路與以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之方法
本發明係大致有關電子電路，且尤係有關被用來驅動諸如發光二極體(Light Emitting Diode；簡稱LED)負載等的負載之電子電路。
各種電子電路被用來驅動負載，且尤其被用來控制流經一些串的被串聯連接的發光二極體(LED)之電流，而在某些實施例中，該等串的被串聯連接的發光二極體(LED)構成LED顯示器，或尤其構成諸如液晶顯示器(Liquid Crystal Display；簡稱LCD)等的顯示器之背光(backlight)。已知個別的LED之間會有正向電壓降(forward voltage drop)的變化。因此，該等串的被串聯連接的LED可能有正向電壓降的變化。
一些串的被串聯連接的LED可在該等LED串的一端上被耦合到一共同之諸如交換調整器(switching regulator)(例如，升壓交換調整器(boost switching regulator))等的直流至直流轉換器(DC-DC converter)。該交換調整器可被配置成提供高到足以供應該等串的LED中之每一串的LED之一電壓。每一串的被串聯連接的LED之另一端可被耦合到一各別的電流槽(current sink)，而該電流槽被配置成汲取流經每一串的被串聯連接的LED之較恆定的電流。
我們應可了解：該共同交換調整器所產生之電壓必須是高到足以供應具有最大總電壓降的一串的被串聯連接的LED再加上各別電流槽所需的額外電壓(overhead voltage)之一電壓。換言之，如果四串的被串聯連接的LED具有30伏特、30伏特、30伏特、及31伏特的電壓降，且每一各別的電流槽需要至少一伏特才能操作，則該共同的升壓交換調整器必須供應至少32伏特。
雖然能夠提供可將足夠的電壓供應到所有可能串的被串聯連接的LED之一固定電壓交換調整器，但是此種交換調整器在驅動具有較低電壓降之一些串的被串聯連接的LED時，將產生不必要的高功率消耗(power dissipation)。因此，在某些LED驅動電路中，(諸如以所謂的"最小值選擇電路"或多輸入放大器感測每一串的被串聯連接的LED之電壓降，以便選擇出現在該等串的被串聯連接的LED中之一串的被串聯連接的LED之末端上之最低電壓或最低平均電壓。該共同交換調整器被控制成產生只高到足以驅動具有最低電壓(亦即，最高電壓降)之被串聯連接的LED串或將一最低平均電壓驅動到該等 串之一輸出電壓。例如，2004年11月23日頒發的美國專利6,822,403以及2008年11月10日提出申請的美國專利申請案12/267,645名稱"Electronic Circuits for Driving Series Connected Light Emitting Diode Strings"中說明了一些配置。
我們應可了解：可調整流經每一被串聯連接的二極體串之一預定電流，且可將該直流至直流轉換器之電壓保持在只高到足以驅動最壞情況的二極體串或驅動該等二極體串的最壞情況平均電壓。
在某些應用中，需要調暗或調亮該等LED二極體串。在某些特定應用中，需要在一寬動態範圍內調亮或調暗該LED二極體串。
為了促成調暗或調亮該等LED，同時仍然維持來自該直流至直流轉換器(交換調整器)的所需最低電壓，且同時仍然維持流經該等二極體串的該預定電流，可在人眼無法發現的足夠快速的速率下循環開啟及關閉流經該等LED的該預定電流。當開啟流經該等LED的電流時，該電流等於該所需之預定電流，且當關閉流經該等LED的電流時，該電流可以是零或小於該預定電流的某一電流。
當關閉流經該負載的電流時，最好是關閉該直流至直流轉換器，且當開啟流經該負載的電流時，最好是開啟該直流至直流轉換器。如果關閉流經該負載的電流時，仍使該直流至直流轉換器保持開啟，則該直流至直流轉換器將缺少回饋控制，且該直流至直流轉換器的輸出電壓可能會 移到一不同的電壓，這是不受歡迎。
如前文所述，因為該共同交換調整器被控制成產生只高到足以驅動具有最低電壓之被串聯連接的LED串之一輸出電壓，所以該交換調整器的該輸出電壓之任何電壓驟降可能造成被供應到一或多個被串聯連接的LED串的電流之對應的驟降。可能由於各種原因而發生該交換調整器的輸出電壓之電壓驟降。例如，可能由於被供應到該交換調整器的輸入電壓之驟降而發生該交換調整器的被調整的輸出電壓之驟降。在此種情形中，在該交換調整器恢復之前，該被調整的輸出電壓在某一段時間中將無法恢復。
為了實現某些應用需要的亮度之寬動態範圍，電流的開啟時間(on-time)及直流至直流轉換器的開啟時間必須能夠非常短。由於將於下文中述及的原因，直流至直流轉換器於被接通及斷開時，無法實現極短的開啟時間。
直流至直流轉換器通常被用於回饋的配置，其中一負載上的一電流或電壓被感測，且該被感測的電流或電壓被用於一回饋迴路(feedback loop)，以便控制該直流至直流轉換器之輸出電壓。在一回饋迴路中，通常有形式經常為一電容或濾波器之所謂的"補償"，以便減緩該回饋迴路的反應時間，而維持穩定性。
此外，許多類型的直流至直流轉換器(尤其是交換調整器)在操作期間使用電感儲存能量。該直流至直流轉換器(尤其是交換調整器)需要到達穩態操作及到達穩態輸出電壓之一有限時間。
有鑑於前文所述，應可認知：為了實現寬亮度動態範圍而需要短開啟時間時，直流至直流轉換器可能無法在短工作週期中有正確的表現，且可能導致該直流至直流轉換器的輸出電壓之波動。因此，對於極短工作週期而言，該直流至直流轉換器的輸出電壓之波動也可能導致閃爍(flicker)。
最好是能夠提供一種可實現回饋迴路配置中之直流至直流轉換器提供給負載的功率的寬動態範圍之電路及技術，且該電路及技術可減少被輸送到該負載的功率可能因該直流至直流轉換器供應的被調整的電壓之波動而造成之任何波動(例如，閃爍)。
本發明提供了可實現回饋迴路配置中之直流至直流轉換器提供給負載的功率的寬動態範圍之電路及技術，且該等電路及技術可減少被輸送到該負載的功率可能因該直流至直流轉換器供應的被調整的電壓之波動而造成之任何波動(例如，閃爍)。
根據本發明的一觀點，用來提供一負載的可調整的平均電流之一電子電路包含被耦合而接收一脈寬調變(Pulse Width Modulated；簡稱PWM)信號之一PWM輸入節點，該PWM信號有具有各別的可調整的持續時間之第一及第二狀態。該電子電路也包含一狀況偵測電路，該狀況偵測電路被配置成識別該電子電路之狀況且產生用來 指示該狀況之一狀況信號(condition signal)。該電子電路也包含一電流延伸電路，該電流延伸電路包含一輸入節點、一控制節點、及一輸出節點。該電流延伸電路之該輸入節點被耦合而接收該狀況信號，且該電流延伸電路之該控制節點被耦合到該PWM輸入節點。該電流延伸電路被配置成在該電流延伸電路之該輸出節點上產生具有一第一狀態及一第二狀態之一延伸PWM信號。該延伸PWM信號之該第一狀態的時間比該PWM信號之該第一狀態的時間長了與該狀況信號的值或狀態有關之一量。
在該電子電路之某些實施例中，該電子電路包括下列該等觀點中之之一或多個觀點。
在該電子電路之某些實施例中，該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間長了以與該狀況信號的值有關之方式決定之一被決定的時間量。
在該電子電路之某些實施例中，當該狀況信號有一第一狀態時，該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間長了一預定時間，且當該狀況信號有一不同的第二狀態時，該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間並不長了該一預定時間。
在某些實施例中，該電子電路進一步包含：被配置成耦合到該負載之一負載連接節點；以及一電流調整器電路，該電流調整器電路包含一輸入節點、一輸出節點、及一電流啟用節點，該電流調整器電路的該輸入節點及該輸出節點中之被選擇的一節點被耦合到該負載連接節點，該 電流啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點，其中係分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態，而傳送或不傳送該預定電流。
在該電子電路之某些實施例中，該負載包含一串被串聯耦合的發光二極體。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含下列電路中之至少一電路：一平均電流偵測電路，該平均電流偵測電路被配置成產生具有與流經該負載的平均電流有關的一值之狀況信號；一dv/dt偵測電路，該dv/dt偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因一電源電壓的改變率大於一改變率臨界值而導致之第一狀態；一電壓位準偵測電路，該電壓位準偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因該電源電壓的值小於一電源電壓臨界值而導致之第一狀態；一靜態電路，該靜態電路被配置成產生係為具有一靜態值的一靜態信號之狀況信號；一短工作週期偵測電路，該短工作週期偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值而導致之第一狀態；以及一軟啟動(soft start)短工作週期偵測電路，該軟啟動短工作週期偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因PWM信號的工作週期小於該工作週期臨界值且結合一軟啟動信號的狀態而導致之第一狀態， 其中該軟啟動信號包含二狀態信號，該二狀態信號具有自該電子電路的啟動而被延遲之一狀態。
在某些實施例中，該電子電路進一步包含：被配置成耦合到該負載之一負載連接節點；以及一電流調整器電路，該電流調整器電路包含一輸入節點、一輸出節點、及一電流啟用節點，該電流調整器電路的該輸入節點及該輸出節點中之被選擇的一節點被耦合到該負載連接節點，該電流啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點，其中係分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態，而傳送或不傳送該預定電流。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一平均電流偵測電路，該平均電流偵測電路被配置成產生具有與流經該負載的平均電流有關的一值之狀況信號。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一dv/dt偵測電路，該dv/dt偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因一電源電壓的改變率大於一改變率臨界值而導致之第一狀態。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一電壓位準偵測電路，該電壓位準偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因一電源電壓的值小於一電源電壓臨界值而導致之第一狀態。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一靜態電路，該靜態電路被配置成產生係為具有一靜態值 的一靜態信號之狀況信號。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一短工作週期偵測電路，該短工作週期偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值而導致之第一狀態。
在該電子電路之某些實施例中，該狀況偵測電路包含一軟啟動短工作週期偵測電路，該軟啟動短工作週期偵測電路被配置成產生係為二狀態信號之狀況信號，該二狀態信號具有因PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值且結合一軟啟動信號的狀態而導致之第一狀態，其中該軟啟動信號包含二狀態信號，該二狀態信號具有自該電子電路的啟動而被延遲之一狀態。
在該電子電路之某些實施例中，該電流延伸電路包含：一參考積分器(reference integrator)，該參考積分器被耦合而接收一參考電壓，且被配置成產生一第一積分信號(integrated signal)；以及一平均電流感測積分器，該平均電流感測積分器被耦合而接收具有與流經該負載的可調整的平均電流的值有關之一值之一信號，且被配置成產生一第二積分信號；以及一比較器，該比較器被耦合而接收該第一及第二積分信號，且被配置成根據對該第一與第二積分信號之比較而產生該延伸PWM信號。
在該電子電路之某些實施例中，該電流延伸電路包含：一脈波延伸電路，該脈波延伸電路被耦合而接收該 PWM信號，且被配置成產生該延伸PWM信號；以及一切換電路，該切換電路被耦合而接收該PWM信號，被耦合而接收該延伸PWM信號，被耦合而接收該狀況信號，且被配置成產生一輸出信號，來自該切換電路之該輸出信號是根據該狀況信號的狀態而選擇的該PWM信號及該延伸PWM信號中之一被選擇的信號。
在某些實施例中，該電子電路進一步包含：一交換調整器控制節點；以及具有一輸入節點、一輸出節點、及一啟用節點之一交換調整器控制器，該交換調整器控制器之該輸出節點被耦合到該交換調整器控制節點，該交換調整器控制器之該輸入節點被耦合而接收與流經該負載的平均電流有關之一回饋電壓，且該交換調整器控制器之該啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，其中該交換調整器控制器分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態而在該交換調整器控制器之該輸出節點上產生或不產生一切換信號。
在該電子電路之某些實施例中，該交換調整器控制節點被配置成耦合到一交換調整器。
根據本發明之另一觀點，以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之一方法包含下列步驟：接收一脈寬調變(PWM)信號，該PWM信號有具有各別的可調整的持續時間之第一及第二狀態。該方法進一步包含下列步驟：偵測該電子電路之狀況；以及產生與該諸狀況有關之一狀況信號。該方法進一步包含下列步驟：根據該狀況信號而 產生一延伸PWM信號，該延伸PWM信號有具有各別的持續時間之第一及第二狀態。該延伸PWM信號之該第一狀態長於該PWM信號之該第一狀態。該方法進一步包含下列步驟：將一電流調整器(current regulator)耦合到該負載。該電流調整器被耦合而接收該延伸PWM信號，且該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點。分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態，而傳送或不傳送該預定電流。
在該方法之某些實施例中，該方法包括下列觀點中之一或多個觀點。
在該方法之某些實施例中，該負載包含一串被串聯耦合的發光二極體。
在該方法之某些實施例中，偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測流經該負載的平均電流之值，其中該狀況信號有與該平均電流的值有關之一值。
在該方法之某些實施例中，偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測一電源電壓的改變率係大於一改變率臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該電源電壓的改變率大於該改變率臨界值而導致之第一狀態。
在該方法之某些實施例中，偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測該電源電壓的值小於一電源電壓臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該電源電壓小於該電源電壓臨界值而導致之第一狀態。
在該方法之某些實施例中，偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測該PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號的工作週期小於該工作週期臨界值而導致之第一狀態。
在該方法之某些實施例中，偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測該PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值；以及偵測一軟啟動信號之狀態，其中該軟啟動信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有自該電子電路的啟動而被延遲之一狀態，且其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號小於該工作週期臨界值且結合該軟啟動信號的該被偵測之狀態而導致之第一狀態。
在該方法之某些實施例中，產生該延伸PWM信號之該步驟包含下列步驟：將一參考電壓積分，而產生一第一積分信號；將有與流經該負載的可調整的平均電流之值有關之一值之一信號積分，而產生一第二積分信號；以及比較該第一及第二積分信號。
在該方法之某些實施例中，產生該延伸PWM信號之該步驟包含下列步驟：接收該PWM信號；接收該延伸PWM信號；接收該狀況信號；以及產生一輸出信號，作為根據該狀況信號之狀態而選擇的該PWM信號及該延伸PWM信號中之一被選擇的信號。
在某些實施例中，該方法進一步包含下列步驟：根據 該延伸PWM信號而控制一交換調整器。
10,200‧‧‧電子電路
12‧‧‧直流至直流轉換器
52,54,56‧‧‧被串聯連接的發光二極體串
66a,66b,66c,206a,206b,206c,250,260‧‧‧電流調整器
66aa,66ba,66ca,206aa,206ba,206ca,250a,300c‧‧‧電壓感測節點
66ab,66bb,66cb,206ab,206bb,206cb,260,314‧‧‧電流感測節點
64a,64b,64c,204a,204b,204c‧‧‧電流控制電路
70a,70b,70c,208a,208b,208c,264,304,476‧‧‧電阻
36‧‧‧多輸入誤差放大器
58,60,62‧‧‧電壓信號
38‧‧‧參考電壓信號
36a‧‧‧誤差信號
32,39,254,270,308,318‧‧‧開關
39a‧‧‧交換誤差信號
86a,224a,356a,362a,382,430‧‧‧延伸脈寬調變信號
22,42,474‧‧‧電容
28‧‧‧直流至直流轉換器控制器
28c‧‧‧誤差節點
82,426,470,490,510,530‧‧‧狀況偵測電路
82a,82b,82c‧‧‧電阻
84,222‧‧‧平均電流感測信號
86,224,350,428,450‧‧‧電流延伸電路
30a,54a,78,272,310,378‧‧‧脈寬調變信號
88,226‧‧‧參考信號
42,362‧‧‧"或"閘
42a,44a‧‧‧控制信號
44‧‧‧"及"閘
45a‧‧‧過電壓信號
30‧‧‧脈寬調變控制器
32a‧‧‧交換控制信號
18‧‧‧電感
12a,202e‧‧‧輸入節點
12b,202d‧‧‧輸出節點
24‧‧‧被調整的輸出電壓
80,420,422‧‧‧電路
80b‧‧‧脈寬調變節點
80c‧‧‧控制節點
79‧‧‧直流信號
54‧‧‧脈寬調變信號產生器
250c,300d‧‧‧節點
68a,68b,68c,210a,210b,210c,258,324‧‧‧場效電晶體
256,322‧‧‧放大器
268,306,358,542‧‧‧反相器
268a,306a‧‧‧反相脈寬調變信號
266,312,402,404,406,408,454a‧‧‧信號
252,316‧‧‧參考電壓
256a,322a,358a,478a,478b‧‧‧輸出信號
352‧‧‧參考積分器
352a‧‧‧第一積分信號
354‧‧‧平均電流感測積分器
354a‧‧‧第二積分信號
356,474,492,514,534‧‧‧比較器
356a,380,474a,492a,514a,534a‧‧‧比較信號
360‧‧‧單觸發電路
360a‧‧‧脈波輸出信號
372‧‧‧參考積分器信號
376‧‧‧重設信號
14‧‧‧電源信號
402a‧‧‧電源電壓下降區域
404a‧‧‧電壓驟降區域
408a,410a‧‧‧被干擾的區域
424‧‧‧輸入信號
426a,538a‧‧‧狀況信號
452‧‧‧脈波延伸電路
452a‧‧‧延伸信號
454‧‧‧單極雙投開關
472‧‧‧運算放大器
472a‧‧‧微分信號
476,494,516,536‧‧‧電壓臨界信號
478‧‧‧正反器
480‧‧‧時間延遲模組
480a‧‧‧被延遲的信號
512,532‧‧‧低通濾波器
512a,532a‧‧‧被濾波的信號
540‧‧‧軟啟動信號
542a‧‧‧被反相的軟啟動信號
若參照前文中對各圖式之詳細說明，將可對本發明的前文所述之特徵以及本發明本身有更完整的了解，在該等圖式中：第1圖是用來驅動一負載的一例示電路之一方塊圖，該電路具有形式為一交換調整器之一直流至直流電壓轉換器、以及被耦合在被串聯耦合的發光二極體(LED)串的對向端之一些電流調整器，其中被施加到該負載(該等LED)的功率可以是脈波的形式，該電路也具有一電流延伸電路，用以延伸被施加的延伸PWM信號之開啟時間，而開啟及關閉該等電流調整器；第2圖是用來驅動一負載的另一例示電路之一方塊圖，該電路具有形式為一交換調整器之一直流至直流電壓轉換器、以及被耦合在被串聯耦合的發光二極體(LED)串的對向端之一些電流調整器，其中被施加到該負載(該等LED)的功率可以是脈波的形式，該電路也具有一電流延伸電路，用以延伸被施加的延伸PWM信號之開啟時間，而開啟及關閉該等電流調整器；第3圖是可被用於第1圖的電路的一例示電流調整器之一方塊圖；第4圖是可被用於第2圖的電路的一例示電流調整器之一方塊圖； 第5圖是可被用來作為第1及2圖的電流延伸電路的一例示電流延伸電路之一方塊圖；第6圖是第5圖的電流延伸電路的操作之一圖形；第6A圖是第5圖的電流延伸電路被用於第1或2圖的電路時的操作之一圖形；第7圖是用來驅動一負載的另一例示電路之一方塊圖，該電路具有形式為一交換調整器之一直流至直流電壓轉換器、以及被耦合在被串聯耦合的發光二極體(LED)串的對向端之一些電流調整器，其中被施加到該負載(該等LED)的功率可以是脈波的形式，該電路也具有一通用狀況偵測電路及一通用電流延伸電路，該電流延伸電路回應該狀況偵測電路，而延伸被施加的延伸PWM信號之開啟時間，而開啟及關閉該等電流調整器；第8圖是可被用來作為第7圖的電流延伸電路之一例示電流延伸電路之一方塊圖；第9圖是可被用來作為第7圖的狀況偵測電路之一例示狀況偵測電路之一方塊圖；第10圖是可被用來作為第7圖的狀況偵測電路之另一例示狀況偵測電路之一方塊圖；第11圖是可被用來作為第7圖的狀況偵測電路之另一例示狀況偵測電路之一方塊圖；以及第12圖是可被用來作為第7圖的狀況偵測電路之另一例示狀況偵測電路之一方塊圖。
在說明本發明之前，將先解說某些介紹性概念及術語。在本說明書的用法中，術語"升壓交換調整器"被用來描述一種習知類型的交換調整器，此種交換調整器提供高於該升壓交換調整器的輸入電壓之輸出電壓。雖然本發明中示出升壓交換調整器的某一特定電路拓撲，但是我們應可了解：升壓交換調整器具有多種電路組態。在本說明書的用法中，術語"降壓交換調整器"(buck switching regulator)被用來描述一種習知類型的交換調整器，此種交換調整器提供低於該降壓交換調整器的輸入電壓之輸出電壓。我們應可了解：還有升壓交換調整器及降壓交換調整器之外的其他形式之交換調整器，且本發明不限於任一類型。
本發明說明了直流至直流電壓轉換器(或簡稱直流至直流轉換器)。所述之直流至直流轉換器可以是其中包括(但不限於)前文所述之升壓及降壓交換調整器的任何形式之直流至直流轉換器。
在本說明書的用法中，術語"電流調整器"("current regulator")被用來描述一種電路或電路組件，該電路或電路組件可將經由該電路或電路組件而傳送之電流調整至預定(或被調整的)電流。電流調整器可以是可輸入一被調整的電流之一"電流槽"、或可輸出一被調整的電流之一"電流源"("current source")。電流調整器具有一"電流節點"("current node")，其中在電流源之情形中，該電流 節點上之電流是輸出，或在電流槽之情形中，該電流節點上之電流是輸入。
請參閱第1圖，一例示電子電路10包含一可控制的直流至直流轉換器12，該直流至直流轉換器12被耦合到諸如一些被串聯連接的二極體串52、54、56等的一或多個負載，而該等被串聯連接的二極體串52、54、56在某些配置中是可構成LED顯示器或諸如液晶顯示器(LCD)等的顯示器的背光之一些被串聯連接的發光二極體(LED)串。如前文所述，在某些配置中，該可控制的直流至直流轉換器12是一交換調整器。被串聯連接的LED串52、54、56被耦合到該圖中示為電流槽之各別的電流調整器66a、66b、66c。該等電流調整器66a、66b、66c具有各別的電壓感測節點66aa、66ba、66ca、各別的電流感測節點66ab、66bb、66cb、以及各別的電流控制電路64a、64b、64c。
下文中將配合第3及4圖而更完整地說明電流調整器66a、66b、66c之操作。此處這樣說就夠了：電流調整器66a、66b、66c維持電流感測節點66ab、66bb、66cb上的一預定電壓，而導致預定電流流經電阻70a、70b、70c、以及電流調整器66a、66b、66c。
同時，係以回饋配置控制交換調整器12，而維持電壓感測節點66aa、66ba、66ca上的足夠電壓(儘量低的電壓)，以便可讓電流調整器66a、66b、66c操作。
因為被串聯連接的LED串52、54、56可分別產生不 同的電壓降，所以電壓感測節點66aa、66ba、66ca上出現的電壓可以是不同的。我們也將可了解：至少一預定最低電壓必須出現在每一電壓感測節點66aa、66ba、66ca上，以便使每一電流調整器66a、66b、66c可正確地工作，亦即，可汲取被設計的所需(預定)電流。在正常操作中，最好是將電壓感測節點66aa、66ba、66ca上的電壓維持成儘量的低，以便省電，但是又將該電壓維持成高到足以實現正確的操作。
一多輸入誤差放大器36被耦合而在一或多個反相輸入節點(inverting input node)上分別接收對應於電壓感測節點66aa、66ba、66ca上出現的電壓之電壓信號58、60、62。多輸入誤差放大器36也被耦合而在一非反相輸入節點(non-inverting input node)上接收諸如0.5伏特之一參考電壓信號38。多輸入誤差放大器36被配置成產生一誤差信號36a，該誤差信號36a係與電壓信號58、60、62的算術平均值之負值有關。在某些特定配置中，多輸入誤差放大器36具有由一些金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor；簡稱MOS)電晶體構成之輸入端。在某些配置中，誤差放大器36是一提供電流型輸出之跨導放大器(transconductance amplifier)。
如將於下文中更完整說明的，一開關39被耦合而接收誤差信號36a，且被配置成在一延伸脈寬調變(PWM)信號86a之控制下產生一交換誤差信號39a。
電路10可包含被耦合而接收交換誤差信號39a之一 電容42。在一特定配置中，電容42具有大約一百微微法拉之一值。電容42可提供一迴路濾波器(loop filter)，且可具有被選擇成穩定一回饋控制迴路之一值。
一直流至直流轉換器控制器28被耦合而在一誤差節點28c上接收交換誤差信號39a。
可經由一狀況偵測電路82中配置的電阻82a、82b、82c而偵測與至負載的平均功率有關之至該負載之平均電流，以便提供具有與被輸送到所有負載(例如，被串聯連接的LED串52、54、56)的平均電流有關的一值(例如，一類比值)之一平均電流感測信號84。雖然示出電阻82a、82b、82c被耦合到電流調整器66a、66b、66c中之每一電流調整器，但是在其他實施例中，這些電阻可以只被耦合到電流調整器66a、66b、66c中之一電流調整器或某些電流調整器。
電阻82a、82b、82c被選擇成具有諸如10千歐姆(kOhms)等的較大之值，以便不會影響到電流調整器66a、66b、66c之操作。
如將於下文中更完整說明的，平均電流感測信號84指示之平均電流係與延伸PWM信號86a之工作週期有關。短工作週期將導致至該負載之低功率(例如，暗的LED串)，且長工作週期將導致至該負載之高功率(例如，亮的LED串)。
一所謂的"電流延伸電路" 86被耦合而接收平均電流感測信號84，被耦合而接收一PWM信號78(或一PWM 信號54a)，被耦合而接收諸如一參考信號VrefA等的一參考信號88(下文中也配合第3圖而說明)，且被配置成產生延伸PWM信號86a。下文中將配合第5圖而更完整地說明電流延伸電路86。此處這樣說就夠了：尤其對於PWM信號78之極短工作週期(例如，短期間的高位準狀態)而言，延伸PWM信號86a具有比PWM信號78長的高位準狀態期間。
於操作中，在某些實施例中，尤其對於PWM信號78的短工作週期而言，電流延伸電路86可提供延伸PWM信號86a(亦即，PWM1)，而將電流調整器66a、66b、66c的開啟時間延伸到在被PWM信號78控制時所能實現的開啟時間之外。下文中將配合第5、6、及6A圖而更完整地說明電流延伸電路86之操作。
諸如一"或"閘42等的一閘可被耦合而接收延伸PWM信號86a，被耦合而接收PWM信號78，且被配置成產生一控制信號42a。
諸如一"及"閘44等的另一閘可被耦合而接收控制信號42a，被耦合而接收諸如一過電壓(OVP)信號45a等的一電路誤差信號，且被配置成產生一控制信號44a。
在一啟用節點28a上，控制信號44a可開啟及關閉直流至直流轉換器控制器28。
直流至直流轉換器控制器28可包含一PWM控制器30，該PWM控制器30被配置成產生一直流至直流轉換器PWM信號30a，該直流至直流轉換器PWM信號30a是與 前文所述的PWM信號78不同的一PWM信號。直流至直流轉換器PWM信號30a可具有比PWM信號78(例如，200赫茲)的頻率高的一頻率(例如，100KHz(KHz：千赫)。
諸如一場效電晶體(FET)開關32等的一開關可被耦合而在其閘極上接收直流至直流轉換器PWM信號30a，該FET被配置成將一交換控制信號32a提供給直流至直流轉換器12。我們將可了解此處示出為一升壓交換調整器的直流至直流轉換器12配合交換控制信號32a之操作。每當開關32閉合時，電流流經一電感18，而儲存能量，且每當開關32斷開時，該能量被釋出到一電容22。如果開關32之閉合時間太短，則能量無法在電感18中積聚到一穩態狀況，且交換調整器12無法正確地工作。
可控制的直流至直流轉換器12也被耦合而在一輸入節點12a上接收一電源電壓Vps，且回應誤差信號36a及交換控制信號32a而在一輸出節點12b上產生一被調整的輸出電壓24。在某些配置中，可控制的直流至直流轉換器12是一升壓交換調整器，且可控制的直流至直流轉換器12被耦合而在輸入節點12a上接收該電源電壓Vps，且在該輸出節點12b上產生一較高之被調整的輸出電壓24。
在該配置下，電壓信號58、60、62之算術平均值控制了可控制的直流至直流轉換器12。因此，太低而無法 提供電流調整器66a、66b、66c中之一相關聯的電流調整器的正確操作之電壓信號58、60、62之算術平均值將導致誤差信號36a之增加，因而傾向提高可控制的直流至直流轉換器12之輸出電壓24。因此，係以一種回饋迴路配置控制直流至直流轉換器12。
我們應可了解：被調整的輸出電壓24具有特定的所需值。具體而言，被調整的輸出電壓24之該特定的所需值是在所有電流調整器66a、66b、66c上實現高到足以使該等電流調整器都可正確地操作而調整所需的電流之電壓之一值。此外，被調整的輸出電壓24之該特定的所需值是儘量低而使該等電流調整器中接收最低電壓(亦即，相關聯的被串聯連接的LED串52、54、56之最高電壓降)之一或多個電流調整器具有正好可正確地操作的足夠電壓之一值。在具有被調整的輸出電壓24之該特定所需值之情形下，電流調整器66a、66b、66c中耗用了低功率，而導致高功率效率(power efficiency)，且可適當地點亮該等LED。
在某些特定配置中，被調整的電壓24之該所需值可包括電壓容限(voltage margin)(例如，一伏特)。換言之，在某些配置中，被調整的輸出電壓24之該特定所需值是儘量低而使該等電流調整器中接收最低電壓之一或多個電流調整器具有正好可正確地操作的足夠電壓加上該電壓容限之一值。仍然可導致一可接受的低功率消耗。
係為電壓信號58、60、62的算術平均值之前文所述 之誤差信號36a近似地實現被調整的輸出電壓24之該特定所需值。
電路10的某些元件可在單一積體電路內。例如，在某些配置中，電路80是在一積體電路內，且其他組件是在該積體電路之外。
在某些替代配置中，以一多輸入比較器取代多輸入誤差放大器36，其中該多輸入比較器具有遲滯性，或者在該多輸入比較器進行比較時週期性地以時脈控制該多輸入比較器。
可在積體電路80的一PWM節點80b上接收前文所述之PWM信號78。在某些替代配置中，可在一控制節點80c上接收取代PWM信號78之諸如一直流信號79等的另一信號，在此種情形中，一可供選用之PWM產生器54可被耦合而接收該直流信號，且可被配置成產生一PWM信號54a。PWM信號54a可具有與直流信號79的值有關之一工作週期。PWM信號78或PWM信號54a可被用來作為電路10的其他部分中指示之PWM信號。
於操作時，為了控制LED串52、54、56之亮度，或更一般性地而言，為了控制被輸送到負載之功率，可改變PWM信號78(或54a)之工作週期，因而可改變延伸PWM信號86a之工作週期。當延伸PWM信號86a處於高位準時，電路10係在一閉合迴路(closed loop)配置中操作，亦即，開關39被閉合，電流控制電路64a、64b、64c被啟用，且PWM控制器30被啟用，而使交換控制信 號32a切換。當延伸PWM信號86a處於高位準時，電壓信號58、60、62受到控制，且流經電流調整器66a、66b、66c之電流受到控制。
當延伸PWM信號86a處於低位準時，電路10在幾個方面上被關閉。經由電流調整器66a、66b、66c接收的延伸PWM信號86a停止零經電流調整器66a、66b、66c之電流。開關39被斷開，使電容42保持其電壓。PWM控制器30被停用，而使交換控制信號32a停止切換，且使直流至直流轉換器12停止轉換。當被停止時，電容22上保持來自直流至直流轉換器12之電壓(亦即，電壓24)，但是該電壓傾向隨著時間而下降。
我們應可了解：當PWM信號78只在短期間中自低位準上升到高位準時(亦即，PWM信號78只有短工作週期)，如果該交換調整器被PWM信號78控制，則交換調整器12可能沒有實現穩態操作之充足時間。因此，當PWM信號78有短工作週期時，電流延伸電路86可能無法只延伸電流調整器66a、66b、66c之開啟時間，而是亦可操作而在比PWM信號78的高位準狀態所能實現的時間長之一段時間中啟用PWM控制器30。下文中將配合第5圖而說明延伸PWM信號86a之產生。
在某些替代實施例中，該PWM控制器被PWM信號78控制，而不被該延伸PWM信號控制。
現在請參閱第2圖，而在第2圖中，第1圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，其中一電路200類似 於第1圖所示之電路10。電流調整器206a、206b、206c類似於第1圖之電流調整器66a、66b、66c，然而，電流調整器206a、206b、206c被分別耦合到被串聯連接的LED串52、54、56之底(陰極)端，而不是被分別耦合到被串聯連接的LED串52、54、56的頂(陽極)端。在這些實施例中，一輸入節點202e被耦合而接收被調整的輸出電壓24，且一些輸出節點(一節點202d只是該等輸出節點中之一例子)被分別耦合到該等被串聯連接的LED串52、54、56之陽極端。誤差放大器36之該等反相輸入端被耦合到電壓感測節點206aa、206ba、206ca。
電流調整器206a、206b、206c分別具有電壓感測節點206aa、206ba、206ca、電流感測節點206ab、206bb、206cb、以及電流控制電路204a、204b、204c。
一電流延伸電路224係相同於或類似於第1圖之電流延伸電路86。
電路200的包括亮度控制之操作類似於前文中配合第1圖所述的電路10之操作。
現在請參閱第3圖，一例示電流調整器電路250可相同於或類似於第1圖之電流調整器電路66a、66b、66c。電流調整器電路250可包含一節點250c，該節點250c被耦合而接收一PWM信號272，該PWM信號272可相同於或類似於第1圖所示的PWM信號78、54a中之一PWM信號。
一電壓感測節點250a可相同於或類似於第1圖之電 壓感測節點66aa、66ba、66ca。一電流感測節點260可相同於或類似於第1圖之電流感測節點66ab、66bb、66cb。一FET 258可相同於或類似於第1圖之FET 68a、68b、68c。一電阻264可相同於或類似於第1圖之電阻70a、70b、70c。
電流調整器電路250可包含一放大器256，該放大器256具有被耦合到電流感測節點260之一反相輸入端、被耦合到FET 258的一閘極之一輸出端、以及有時被耦合而經由一開關254接收一參考電壓VrefA且其他時間被耦合而經由一開關270接收諸如接地電壓等的另一參考電壓之一非反相輸入端。開關254被耦合而在其控制輸入端上接收PWM信號272，且開關270被耦合而在其控制輸入端上經由一反相器268接收一反相PWM信號268a。因此，開關254、270以相反之方式操作。
於操作時，回應PWM信號272的高位準狀態，開關254被閉合，且開關270被斷開。在該狀態中，電流調整器電路250係在一回饋配置中被啟用，且工作而維持係為電阻264上的一信號266之參考電壓252，因而控制流經電阻264及FET 258之電流。
回應PWM信號272的低位準狀態，開關254被斷開，且開關270被閉合。在該狀態中，放大器256之輸出信號256a被強制為低位準，而關閉FET 258(N通道FET)，且阻止電流流經FET 258及電阻264。因此，可根據PWM信號272之狀態而啟用或停用電流調整器電路 250。
現在請參閱第4圖，一例示電流調整器電路300可相同於或類似於第2圖之電流調整器電路206a、206b、206c。電流調整器電路300可包含一節點300d，該節點300d被耦合而接收一PWM信號310，該PWM信號310可相同於或類似於第2圖所示的PWM信號78、54a中之一PWM信號。
一電壓感測節點300c可相同於或類似於第2圖之電壓感測節點206aa、206ba、206ca。一電流感測節點314可相同於或類似於第2圖之電流感測節點206ab、206bb、206cb。一FET 324可相同於或類似於第2圖之FET 210a、210b、210c。一電阻304可相同於或類似於第2圖之電阻208a、208b、208c。
電流調整器電路300可包含一放大器322，該放大器322具有被耦合到電流感測節點314之一反相輸入端、被耦合到FET 324的一閘極之一輸出端、以及有時被耦合而經由一開關318接收一參考電壓VrefB且其他時間被耦合而經由一開關308接收諸如Vcc等的另一參考電壓之一非反相輸入端。開關318被耦合而在其控制輸入端上接收PWM信號310，且開關308被耦合而在其控制輸入端上經由一反相器306接收一反相PWM信號306a。因此，開關318、308以相反之方式操作。
於操作時，回應PWM信號310的高位準狀態，開關318被閉合，且開關308被斷開。在該狀態中，電流調整 器電路300係在一回饋配置中被啟用，且工作而維持係為電阻304上的一信號312之參考電壓316，因而控制流經電阻304及FET 324之電流。
回應PWM信號310的低位準狀態，開關318被斷開，且開關308被閉合。在該狀態中，放大器322之輸出信號322a被強制為高位準，而關閉FET 324(P通道FET)，且阻止電流流經FET 324及電阻304。因此，可根據PWM信號310之狀態而啟用或停用電流調整器電路300。
現在請參閱第5圖，一電流延伸電路350可相同於或類似於第1或2圖之電流延伸電路86、224。電流延伸電路350可被耦合而接收具有與一平均電流感測信號的值有關的一值之一信號，而該平均電流感測信號可相同於或類似於第1或2圖之平均電流感測信號84、222。電流延伸電路350亦可被耦合而接收一參考電壓信號VrefA或VrefB，該參考電壓信號VrefA或VrefB可相同於或類似於第1或2圖之電壓參考信號88、226。電流延伸電路350亦可被耦合而接收一PWM信號，該PWM信號可相同於或類似於第1及2圖之PWM信號78、或第1及2圖之PWM信號54a。電流延伸電路350被配置成產生一延伸PWM信號356a(PWM1)，該延伸PWM信號356a可相同於或類似於第1或2圖之延伸PWM信號86a、224a。
電流延伸電路350可包含一參考積分器352，該參考積分器352被耦合而接收可相同於或類似於第1或2圖的 電壓參考信號88、226之參考電壓信號VrefA或VrefB，且被配置成產生一第一積分信號352a。電流延伸電路350亦可包含一平均電流感測積分器354，該平均電流感測積分器354被耦合而接收具有與流經該負載的可調整的平均電流的值有關之一值之一信號(該信號可相同於或類似於第1或2圖之平均電流感測信號84、222)，且被配置成產生一第二積分信號354a。電流延伸電路350亦可包含一比較器356，該比較器356被耦合而分別接收該第一及第二積分信號352a、354a，且被配置成產生一比較信號356a。一"或"閘362可被耦合而在一輸入端上接收比較信號356a，且被耦合而在一第二輸入端上接收該PWM信號。該"或"閘被配置成產生一延伸PWM信號362a。延伸PWM信號362a可相同於或類似於第1或2圖之延伸PWM信號86a、224a。
電流延伸電路350亦可包含一重設電路，該重設電路被耦合而接收比較信號356a，作為一反相器358之一輸入。一單觸發電路360接收來自反相器358之一輸出信號358a，而該單觸發電路360被配置成產生作為一重設信號之一脈波輸出信號360a。參考積分器352及平均電流感測積分器354接收該重設信號360a。
下文中將配合第6圖而更完整地說明電流延伸電路350之操作。
現在請參閱第6圖，一圖形370具有時間單位為任意單位的尺度之一水平軸。該圖形也具有伏特單位為任意單 位的尺度之一垂直軸。第6圖之該圖形中示出一系列的信號。圖中示出每一信號在該垂直軸上有其本身可分離範圍的值。
一參考積分器信號372指示了第5圖的參考積分器352產生之第一積分信號352a。一電流感測積分器信號374指示了第5圖的平均電流感測積分器354產生之第二積分信號354a。一重設信號376指示了第5圖之重設信號360a。一PWM信號378(PWM)指示了第5圖的參考積分器352接收之PWM信號78。一比較信號380指示了第5圖的比較信號356a。一延伸PWM信號382(PWM1)指示了第5圖的延伸PWM信號362a。
參考積分器信號372指示了在對應於PWM信號378的一高位準狀態的開始及終止時間之時間t0與t1之間發生的積分。電流感測積分器信號374指示了開始於時間t0但是終止於較晚的時間t2之一積分。該較晚的時間t2發生於電流感測積分器信號374達到大於或等於參考積分器信號372達到的一值Va的一值Vb時，且該時機被第5圖之比較器356識別而被比較信號380代表。
我們應可了解：如果電流感測積分器信號374比參考積分器信號372更迅速地上升，則比較信號380之高位準狀態可能短於PWM信號378之高位準狀態。然而，延伸PWM信號382之高位準狀態由於第5圖的"或"閘362之操作而不可能短於PWM信號378之高位準狀態。
現在請參閱第6A圖，一圖形400具有時間單位為任 意單位的尺度之一水平軸。該圖形也具有伏特單位為伏特及電流單位為毫安的尺度之一垂直軸。第6A圖之該圖形中示出一系列的信號。圖中示出每一信號在該垂直軸上有其本身可分離範圍的值。
一信號402代表諸如第1及2圖的電源信號14等的一電源信號。圖中示出電源信號402具有用來指示該電源電壓的不希望見到的下降之一區域402a。雖然圖中只示出一次下降，但是不時可能有多次下降。
一信號404代表諸如第1及2圖的交換調整器12提供給之被調整的輸出電壓24等的一直流至直流轉換器提供之一被調整的電壓。圖中示出該被調整的電壓信號404具有電壓驟降之一區域404a。該電壓驟降是信號402的電源電壓下降之結果。如前文所述，交換調整器無法迅速地回應電源電壓的下降，因而導致該交換調整器的被調整的輸出電壓之驟降。如前文所述，此種狀況由於將於下文中述及的理由而成為非所願見到的。
一信號406代表第1及2圖之PWM信號78。如前文所述，該PWM信號具有可變的工作週期，以便經由電流調整器66a、66b、66c之開啟或關閉而控制第1及2圖的LED串52、54、56之亮度。圖中只示出一個工作週期。
一信號408代表流經第1圖的電流調整器66a、66b、66c或流經第2圖的電流調整器206a、206b、206c中之一電流調整器的電流，但其先決條件是該等電流調整器被PWM信號406控制而不是分別被第1及2圖的延伸 PWM信號86a、224a控制。信號408具有因被調整的電壓信號404的降低而導致之一被干擾的區域408a。我們應可了解：在被干擾的區域408a期間，LED串52、54、56將變暗了一可察覺的量，這是無法接受的。
一信號410代表該等電流調整器分別替代地被第1及2圖的延伸PWM信號86a、224a控制時流經第1圖的電流調整器66a、66b、66c或第2圖的電流調整器206a、206b、206c中之一電流調整器之電流。信號410如同信號408，也有一被干擾的區域410a。然而，該等電流調整器的開啟時間在被干擾的區域410a的期間被延伸，而導致通過該等電流調整器的電流之較寬脈波。因此，縱然在被干擾的區域410a期間通過該等電流調整器的電流大小減少了，但是由於通過該等電流調整器的電流之延伸的開啟時間，而使額外的功率被輸送到負載(亦即，LED串52、54、56)。因而導致在被干擾的區域410a期間通過LED串52、54、56的功率與在其他時間通過該等LED的功率大致相同。因此，信號402代表的電源電壓之下降以及因而導致的由信號404代表的被調整的電壓之下降不會造成LED串52、54、56的的亮度閃爍。
先前的電路及技術將對通過該等電流調整器中之一或多個電流調整器的平均電流之偵測用來作為延伸通過該等電流調整器的電流的時間之一激源(stimulus)。第1及2圖的狀況偵測電路82、220分別感測該平均電流。下文中，將示出：亦可偵測該平均電流之外的其他電流狀況， 且可產生可被用來作為延伸通過該等電流調整器的電流的時間的激源之其他的狀況信號。
在下文所示之許多實施例中，該狀況信號是不同於前文所述的係為可變類比狀況信號且導致延伸PWM信號86a、224a的可變時間延伸的狀況信號84、222之二進位數位狀況信號。
現在請參閱第7圖，而在第7圖中，第1及2圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，電路420包括一電路422，其中更一般性地示出一狀況偵測電路426及一電流延伸電路428。狀況偵測電路426被耦合而接收下文中配合第9-12圖所述的各種輸入信號424中之一輸入信號。狀況偵測電路426被配置成產生一狀況信號426a。一電流延伸電路428被耦合而接收該狀況信號，被耦合而接收PWM信號78，且被配置成產生一延伸PWM信號430。
現在請參閱第8圖，其中第7圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，一電流延伸電路450可相同於或類似於第7圖之電流延伸電路428。電流延伸電路450可被耦合而接收PWM信號78，且被耦合而接收狀況信號426a。
電流延伸電路450可包含被耦合而接收PWM信號78之一脈波延伸電路452。該脈波延伸電路被配置成產生一延伸信號452a，該延伸信號452a類似於PWM信號78，但是有諸如第一或高位準狀態等的一狀態，且該高位準狀 態之時間係自PWM信號78的高位準狀態之時間延伸。
電流延伸電路450亦可包含一單極雙投開關454，該開關454被耦合而接收PWM信號78，且亦被耦合而接收延伸信號452a。開關454被配置成產生一信號454a，該信號454a相同於或類似於第7圖之延伸PWM信號430。
開關454被狀況信號426a控制，該狀況信號426a可以是一種雙狀態二進位信號。
脈波延伸電路是習知的，且可以各種組態作出脈波延伸電路。例如，可以饋入一電容之一電流源而延伸輸入脈波的諸如下降緣(falling edge)等的一邊緣之方式作出一脈波延伸電路。例如，可以Layman脈波延伸器(pulse extender)之方式形成一脈波延伸器。在又一例子中，可使用漣波計數器(ripple counter)而形成脈波延伸器。對此項技術具有一般知識者當可了解上述這些及其他的技術。
在某些實施例中，脈波延伸電路452可產生具有諸如一高位準狀態等的一狀態之延伸信號452a，而該高位準狀態之時間比PWM信號78的對應的狀態之時間長了一預定的時間量。在某些實施例中，該預定的時間量是大約二微秒。然而，該預定的時間可長於或短於二微秒。
於操作時，狀況信號426a根據兩個二進位狀態而經由開關454提供PWM信號78或延伸信號452a作為延伸PWM信號430。
第9-12圖示出可被用來構成狀況偵測電路之各種電 路、以及可被用來作為第7圖的狀況偵測電路426及狀況信號426a之相關聯的狀況信號。
現在請參閱第9圖，而在第9圖中，第7及8圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，其中一狀況偵測電路470可被耦合成：接收第7圖之電源電壓14且對該電源電壓14起作用，該電源電壓14執行微分運算，且因而對電源電壓14之改變率起作用。狀況偵測電路470可相同於或類似於第7圖之狀況偵測電路426。
狀況偵測電路470可包含圍繞一運算放大器472而被耦合之一電容474及一電阻476，而構成一微分器(differentiator)。運算放大器472被耦合而接收電源信號14，且被配置成產生一微分信號472a。一比較器474被耦合而在一輸入端上接收微分信號472a，且被耦合而在另一輸入端上接收一電壓臨界信號476。比較器474被配置成產生一比較信號474a。比較信號474a具有兩個狀態，其中包括：諸如一高位準狀態等的一第一狀態，用以指示電源電壓14之改變率係大於臨界值476；以及一不同的第二狀態，用以指示電源電壓14之改變率係小於臨界值476。
一正反器478被耦合而在一輸入端上接收比較信號474a。正反器478被配置成在一Q輸出端上產生一輸出信號478a。正反器478也被配置成在一反相Q輸出端上產生另一輸出信號478b。一時間延遲模組480被耦合而接收該信號478b，且被配置成產生由正反器478在一重設 輸入端上接收之一被延遲的信號480a。
時間延遲模組480提供被選擇成導致在在一預定的時間量中呈現諸如一高位準狀態等的一第一狀態之狀況信號426a。該預定的時間量可以是諸如二微秒。
正反器478產生之該信號478a可相同於或類似於第7及8圖之狀況信號426a。
使用第9圖之狀況信號478a作為第8圖之輸入狀況信號426a時，我們應可了解：當狀況信號426a指示電源電壓14具有高改變率時，將在該預定的時間量中延伸該信號454a，且當電源電壓14沒有高改變率時，將不延伸該信號454a，亦即，信號454a係相同於PWM信號78。
並未設有正反器478或時間延遲模組480之其他配置也是可能的。在這些實施例中，沒有預定的時間量，而當狀況信號426a指示電源電壓14具有高改變率時，將延伸第8圖之該信號454a，且當電源電壓14沒有高改變率時，將不延伸該信號454a，亦即，信號454a係相同於PWM信號78。
第10-12圖中將示出其他的狀況偵測電路，而每一狀況偵測電路都未設有正反器或時間延遲電路。在其他實施例中，這些電路中之每一電路都可具有一正反器及時間延遲電路，用以只在預定的時間量中產生一輸出信號的一被選擇之狀態。
現在請參閱第10圖，而在第10圖中，第7及8圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，其中一狀況偵 測電路490可被耦合成：接收第7圖之電源電壓14且對該電源電壓14起作用，該電源電壓14執行臨界值偵測，且因而對電源電壓14之值起作用。狀況偵測電路490可相同於或類似於第7圖之狀況偵測電路426。
狀況偵測電路490可包含一比較器492，該比較器492被耦合而在一輸入端上接收電源電壓14，且被耦合而在另一輸入端上接收一電壓臨界信號494。比較器492被配置成產生一比較信號492a。比較信號492a具有兩個狀態，其中包括：諸如一高位準狀態等的一第一狀態，用以指示電源電壓14之值係小於臨界值494；以及一不同的第二狀態，用以指示電源電壓14之值係大於臨界值494。
使用第10圖之狀況信號492a作為第8圖之輸入狀況信號426a時，我們應可了解：當狀況信號426a指示電源電壓14低於一預定值時，將延伸該信號454a，且當電源電壓14高於該預定值時，將不延伸該信號454a，亦即，信號454a係相同於PWM信號78。
現在請參閱第11圖，而在第11圖中，第7及8圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，其中一狀況偵測電路510可被耦合成：接收第7圖之PWM信號78且對該PWM信號78起作用，而且偵測何時PWM信號78具有小於一臨界值之工作週期。狀況偵測電路510可相同於或類似於第7圖之狀況偵測電路426。
狀況偵測電路510可包含一低通濾波器512，該低通 濾波器512被耦合而接收PWM信號78，且被配置成產生一被濾波的信號512a。狀況偵測電路510可包含一比較器514，該比較器514被耦合而在一輸入端上被濾波的信號512a，且被耦合而在另一輸入端上接收一電壓臨界信號516。比較器514被配置成產生一比較信號514a。比較信號514a具有兩個狀態，其中包括：諸如一高位準狀態等的一第一狀態，用以指示PWM信號78的工作週期之值係小於臨界值516；以及一不同的第二狀態，用以指示PWM信號78的工作週期之值係大於臨界值516。
使用第11圖之狀況信號514a作為第8圖之輸入狀況信號426a時，我們應可了解：當狀況信號426a指示PWM信號78的工作週期小於一預定值時，延伸第8圖之信號454a，且當PWM信號78的工作週期大於該預定值時，不延伸該信號454a，亦即，信號454a係相同於PWM信號78。
現在請參閱第12圖，而在第12圖中，第7及8圖中之相像的元件被示出具有相像的參考名稱，其中一狀況偵測電路530可被耦合成：接收第7圖之PWM信號78且對該PWM信號78起作用，而且偵測何時PWM信號78具有小於一臨界值之工作週期。也使用了一所謂的"軟啟動"信號540。狀況偵測電路530可相同於或類似於第7圖之狀況偵測電路426。
該軟啟動信號是最初打開第7圖的電路420之電源時所產生的一信號。該軟啟動信號具有在供電給電路420之 後的一預定時間期間中之諸如一高位準狀態等的一第一狀態、以及在其後的不同之一第二狀態。在某些實施例中，該第一狀態的時間期間是大約五毫秒。
在某些實施例中，該軟啟動信號並不具有開迴路(open loop)之固定時間期間，而是在具有可變時間期間的一閉合迴路配置中提供該軟啟動信號540。例如，在某些實施例中，當流經該等電流調整器的電流被設定在最大電流狀態(或替代地被設定在較小電流狀況)時，則於開啟電源時，以一些其他電路(圖中未示出)監視該等二極體串52、54、56(第1及2圖)，且在一些相關聯的電壓感測節點上感測到該等二極體串52、54、56到達或接近其正確的閉合迴路之被調整的電壓之前，軟啟動信號540具有該第一狀態。
狀況偵測電路530可包含一低通濾波器532，該低通濾波器532被耦合而接收PWM信號78，且被配置成產生一被濾波的信號532a。狀況偵測電路530可包含一比較器534，該比較器534被耦合而在一輸入端上被濾波的信號532a，且被耦合而在另一輸入端上接收一電壓臨界信號536。比較器534被配置成產生一比較信號534a。比較信號534a具有兩個狀態，其中包括：諸如一高位準狀態等的一第一狀態，用以指示PWM信號78的工作週期之值係小於臨界值516；以及一不同的第二狀態，用以指示PWM信號78的工作週期之值係大於臨界值516。
一反相器542可接收該軟啟動信號，且該反相器542 可被配置成產生一被反相的軟啟動信號542a。
諸如一"及"閘等的一閘被耦合而在一輸入端上接收比較信號534a，且被耦合而在另一輸入端上接收該被反相的軟啟動信號。該"及"閘被配置成產生一狀況信號538a。
使用第12圖之狀況信號538a作為第8圖之輸入狀況信號426a時，我們應可了解：當狀況信號426a指示PWM信號78的工作週期小於一預定值，且該軟啟動信號處於低位準時(在一軟啟動期間之後)，延伸第8圖之信號454a，且當PWM信號78的工作週期大於該預定值時，或該軟啟動信號處於高位準時(在該軟啟動期間中)，不延伸該信號454a，亦即，信號454a係相同於PWM信號78。
第9-12圖之狀況偵測電路導致被產生之延伸PWM信號在一段預定時間中具有被延伸的狀態(與PWM信號78比較之下)。在(圖中未示出的)其他電路中，該延伸PWM信號必然被產生，而具有該被延伸的狀態。對於這些電路而言，該狀況信號本質上是連續的(亦即，靜態的)，這是因為造成該被延伸的狀態之狀況是連續的。
本申請案特此合併本說明書中引用的所有參考資料之全文以供參照。
已說明了被用來例示係為本專利的主題之各種觀念、結構、及技術之一些較佳實施例，對此項技術具有一般知識者將可易於了解可使用包含這些觀念、結構、及技術的其他實施例。因此，我們認為本專利的範圍應不限於所述 之實施例，而是應只受限於最後的申請專利範圍之精神及範圍。
10‧‧‧電子電路
12‧‧‧直流至直流轉換器
12a‧‧‧輸入節點
12b‧‧‧輸出節點
14‧‧‧電源信號
18‧‧‧電感
22,42‧‧‧電容
24‧‧‧被調整的輸出電壓
28‧‧‧直流至直流轉換器控制器
28a‧‧‧啟用節點
28c‧‧‧誤差節點
30‧‧‧脈寬調變控制器
30a,54a,78‧‧‧脈寬調變信號
32,39‧‧‧開關
32a‧‧‧交換控制信號
36‧‧‧多輸入誤差放大器
36a‧‧‧誤差信號
38‧‧‧參考電壓信號
39a‧‧‧交換誤差信號
42a,44a‧‧‧控制信號
44‧‧‧"及"閘
45a‧‧‧過電壓信號
52,54,56‧‧‧被串聯連接的發光二極體串
58,60,62‧‧‧電壓信號
64a,64b,64c‧‧‧電流控制電路
66a,66b,66c‧‧‧電流調整器
66aa,66ba,66ca‧‧‧電壓感測節點
66ab,66bb,66cb‧‧‧電流感測節點
68a,68b,68c‧‧‧場效電晶體
70a,70b,70c‧‧‧電阻
79‧‧‧直流信號
80‧‧‧電路
80b‧‧‧脈寬調變節點
80c‧‧‧控制節點
82‧‧‧狀況偵測電路
82a,82b,82c‧‧‧電阻
84‧‧‧平均電流感測信號
86‧‧‧電流延伸電路
86a‧‧‧延伸脈寬調變信號
88‧‧‧參考信號

Claims (16)

  1. 一種用來提供流經負載的可調整的平均電流之電子電路，該電子電路包含：被耦合而接收一脈寬調變(PWM)信號之一PWM輸入節點，該PWM信號有具有各別的可調整的持續時間之第一及第二狀態；一狀況偵測電路，該狀況偵測電路被配置成識別該電子電路之狀況且產生用來指示該狀況之一狀況信號；以及一電流延伸電路，該電流延伸電路包含一輸入節點、一控制節點、及一輸出節點，該電流延伸電路之該輸入節點被耦合而接收該狀況信號，該電流延伸電路之該控制節點被耦合到該PWM輸入節點，其中該電流延伸電路被配置成在該電流延伸電路之該輸出節點上產生具有一第一狀態及一第二狀態之一延伸PWM信號，該延伸PWM信號之該第一狀態的時間比該PWM信號之該第一狀態的時間長了與該狀況信號的值或狀態有關之一量，其中該狀況偵測電路包含下列電路中之至少一電路：一平均電流偵測電路，該平均電流偵測電路被配置成產生具有與流經該負載的該平均電流有關的一值之該狀況信號；一dv/dt偵測電路，該dv/dt偵測電路被配置成產生該狀況信號作為二狀態信號，該二狀態信號具有因一電源電壓的改變率大於一改變率臨界值而導致之該第一狀態；一電壓位準偵測電路，該電壓位準偵測電路被配置成 產生該狀況信號作為二狀態信號，該二狀態信號具有因該電源電壓的值小於一電源電壓臨界值而導致之該第一狀態；一靜態電路，該靜態電路被配置成產生該狀況信號作為具有一靜態值的一靜態信號；一短工作週期偵測電路，該短工作週期偵測電路被配置成產生該狀況信號作為二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值而導致之該第一狀態；或一軟啟動短工作週期偵測電路，該軟啟動短工作週期偵測電路被配置成產生該狀況信號作為二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號的工作週期小於該工作週期臨界值且結合一軟啟動信號的狀態而導致之該第一狀態，其中該軟啟動信號包含二狀態信號，該二狀態信號具有自該電子電路的啟動而被延遲之一狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子電路，進一步包含：被配置成耦合到該負載之一負載連接節點；以及一電流調整器電路，該電流調整器電路包含一輸入節點、一輸出節點、及一電流啟用節點，該電流調整器電路的該輸入節點及該輸出節點中之被選擇的一節點被耦合到該負載連接節點，該電流啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點，其中係分別根據該延 伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態，而傳送或不傳送該預定電流。
  3. 一種以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之方法，該方法包含下列步驟：接收一脈寬調變(PWM)信號，該PWM信號有具有各別的可調整的持續時間之第一及第二狀態；偵測該電子電路之狀況；產生與該狀況有關之一狀況信號；根據該狀況信號而產生一延伸PWM信號，該延伸PWM信號有具有各別的持續時間之第一及第二狀態，其中該延伸PWM信號之該第一狀態長於該PWM信號之該第一狀態；提供一負載連接節點；將一電流調整器電路耦合到該負載連接節點，該電流調整器電路被耦合而接收該延伸PWM信號，且該電流調整器電路包含一輸入節點、一輸出節點、及一電流啟用節點，其中該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點，其中分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態而傳送或不傳送該預定電流；提供一交換調整器控制節點；以及具有一輸入節點、一輸出節點、及一啟用節點之一交換調整器控制器，該交換調整器控制器之該輸出節點被耦合到該交換調整器控制節點，該交換調整器控制器之該輸 入節點被耦合而接收與流經該負載的該平均電流有關之一回饋電壓，且該交換調整器控制器之該啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，分別根據該延伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態而在該交換調整器控制器之該輸出節點上產生或不產生一切換信號。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該負載包含一串被串聯耦合的發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測流經該負載的該平均電流之值，其中該狀況信號有與該平均電流的該值有關之一值。
  6. 如申請專利範圍第3項之方法，其中偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測一電源電壓的改變率係大於一改變率臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該電源電壓的該改變率大於該改變率臨界值而導致之該第一狀態。
  7. 如申請專利範圍第3項之方法，其中偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測該電源電壓的值小於一電源電壓臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該電源電壓小於該電源電壓臨界值而導致之該第一狀態。
  8. 如申請專利範圍第3項之方法，其中偵測該狀況之該步驟包含下列步驟： 偵測該PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值，其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號小於該工作週期臨界值而導致之該第一狀態。
  9. 如申請專利範圍第3項之方法，其中偵測該狀況之該步驟包含下列步驟：偵測該PWM信號的工作週期小於一工作週期臨界值；以及偵測一軟啟動信號之狀態，其中該軟啟動信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有自該電子電路的啟動而被延遲之一狀態，且其中該狀況信號包含一二狀態信號，該二狀態信號具有因該PWM信號小於該工作週期臨界值且結合該軟啟動信號的該被偵測之狀態而導致之該第一狀態。
  10. 如申請專利範圍第3項之方法，其中產生該延伸PWM信號之該步驟包含下列步驟：將一參考電壓積分，而產生一第一積分信號；將有與流經該負載的該可調整的平均電流之值有關之一值之一信號積分，而產生一第二積分信號；以及比較該第一及第二積分信號。
  11. 如申請專利範圍第3項之方法，其中產生該延伸PWM信號之該步驟包含下列步驟：接收該PWM信號；接收該延伸PWM信號； 接收該狀況信號；以及產生一輸出信號，作為根據該狀況信號之狀態而選擇的該PWM信號及該延伸PWM信號中之一被選擇的信號。
  12. 如申請專利範圍第3項之方法，進一步包含下列步驟：根據該延伸PWM信號而控制一交換調整器。
  13. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間長了以與該狀況信號的值有關所決定之一被決定的時間量。
  14. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中當該狀況信號有一第一狀態時，該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間長了一預定時間，且當該狀況信號有一不同的第二狀態時，該延伸PWM信號之該第一狀態的該較長的時間並不長了該預定時間。
  15. 如申請專利範圍第1項之電子電路，進一步包含：被配置成耦合到該負載之一負載連接節點；以及一電流調整器電路，該電流調整器電路包含一輸入節點、一輸出節點、及一電流啟用節點，該電流調整器電路的該輸入節點及該輸出節點中之被選擇的一節點被耦合到該負載連接節點，該電流啟用節點被耦合而接收該延伸PWM信號，該電流調整器電路被配置成將來自該輸入節點之一預定電流傳送到該輸出節點，其中係分別根據該延 伸PWM信號的該第一狀態或該第二狀態，而傳送或不傳送該預定電流。
  16. 如申請專利範圍第1項之電子電路，其中該負載包含一串被串聯耦合的發光二極體。
TW104113675A 2011-07-06 2012-07-03 電子電路與以電子電路產生流經負載的可調整的平均電流之方法 TWI587633B (zh)

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