[發明專利]用于驅動LED的電路和方法

有效

• 申請號: 201310403618.8
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103687186A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 貝恩德·普夫老姆
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02M3/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于驅動發光二極管（LED）的電路和方法。具體地，涉及用于驅動負載電流被調節為以期望的值保持所得的感知亮度的LED的電路和方法。

背景技術

最近幾年中，出現了作為可變光源的發光二極管。也被稱為固態照明裝置或者簡稱LED的發光二極管是高效的、耐用以及長的持久性的照明裝置。自從1960年第一批LED進入市場以來該技術已經得到了巨大的發展。LED目前是各種特定照明市場中的工業標準，且受歡迎的燈迅速進入一般照明市場。例如，LED燈比白熾燈、鹵素燈泡和熒光燈能效更高并且持久性更長。技術的發展使得LED的能效通常是白熾燈的四倍至五倍并且具有超過幾萬小時的使用壽命。

LED是電流驅動的裝置，LED的亮度與其平均正向電流（也稱為其平均負載電流）成比例。為此，通常使用提供恒定電流的電流源來驅動LED。恒定電流源消除了由LED的正向電壓的變化引起的負載電流變化，并且因此確保恒定的LED亮度。在已知的LED驅動器（通常被實施為諸如降壓轉換器、升壓轉換器、或者升降壓轉換器的開關轉換器）中，集成多個部件來對電壓進行評估并且將這些電壓與參考電壓相比較。功率半導體開關（例如，MOSFET）通常根據該比較的結果導通和斷開，以對電感器充電或者放電。

本申請注意到AN874“Buck?Configuration?High-Power?LED?Driver”Microchip?Technology,2006描述了控制供給至LED的負載電流的開關電源電路。然而，在需要執行LED電流的測量和激活開關（例如，由于傳播延遲）以對電感器進行充電或者放電的延時期間，超過了LED電流的期望的最大值。這就導致期望的平均負載電流與供給至LED的實際平均負載電流之間的失配，從而致使LED的亮度不期望的增強。

盡管在電路設計中可以考慮到該失配，然而，供給至LED的平均負載電流以及因此LED亮度本身將因LED的正向電壓的不同（其隨溫度而變）以及因串聯連接的LED數目的不同、以及施加至LED和LED驅動器的電源電壓的不同而不同。即，普通的LED驅動器—即使當設計成電流源時—由于上述提及的延時周期通常不能保持平均負載電流恒定（例如，當電源電壓或者LED前向電壓變化時或者因為電感器不同的電感值）。因此，對于各種不同的情況需要重新配置LED驅動器。

需要一種經濟單有效的解決方案來對于不同的電源電壓或不同的LED前向電壓確保（幾乎）恒定的亮度，而無需重新配置電路。

發明內容

描述了用于驅動發光二極管（LED）的電路。根據本發明的一個示例，該電路包括第一半導體開關與續流裝置，串聯耦接在提供電源電壓的第一電源端和提供參考電位的第二電源端之間，其中，第一半導體開關響應于驅動信號。至少一個LED和電感器串聯地耦接在第一半導體開關與續流裝置的共用電路節點和第一電源端或者第二電源端之間。電流測量電路耦接至LED并且提供表示流過至少一個LED的負載電流的負載電流信號。第一反饋電路包括通斷控制器，所述通斷控制器接收負載電流信號和參考信號、將負載電流信號與參考信號相比較以及根據該比較產生驅動信號。調制器提供作為參考信號的具有期望占空比和峰值的調制信號。此外，第二反饋電路接收負載電流信號、確定平均負載電流信號并根據平均負載電流信號和參考值調整供給至第一反饋電路的調制參考信號的峰值。

根據本發明的另一示例，該電路包括串聯地耦接在提供電源電壓的第一電源端和提供參考電位的第二電源端之間的第一半導體開關與續流裝置，其中，第一半導體開關響應于驅動信號。至少一個LED和電感器串聯地耦接在第一半導體開關與續流裝置的共用電路節點和第一電源端或者第二電源端之間。電流測量電路被耦接至LED并且提供表示流過至少一個LED的負載電流信號。第一反饋電路包括通斷控制器，所述通斷控制器接收負載電流信號和參考信號、將負載電流信號與參考信號相比較、以及根據該比較產生驅動信號。調制器提供作為參考信號的具有期望占空比和峰值的調制信號。此外，設置了第二反饋電路。第二反饋電路包括濾波器和調節器。濾波器接收負載電流信號并且提供表示平均負載電流的濾波信號。調節器接收該濾波信號和作為設置點值的參考值，根據預定的控制法則基于參考值和濾波信號之間的差值確定控制信號，并根據控制信號調整調制的參考信號的振幅。