用于調整發光二極管電流的系統和方法
【專利摘要】本發明公開了用于調整發光二極管電流的系統和方法。該系統包括系統控制器、電感器、第一電阻器、開關和第一二極管。該系統控制器包括第一控制器端子和接地端子，該系統控制器被配置為在第一控制器端子處輸出驅動信號。該電感器包括第一電感器端子和第二電感器端子，第一電感器端子被耦接到接地端子，第二電感器端子被耦接到一個或多個發光二極管。該第一電阻器包括第一電阻器端子和第二電阻器端子，第一電阻器端子被耦接到接地端子。該開關被配置為接收驅動信號并且被耦接到第二電阻器端子。第一二極管包括第一二極管端子和第二二極管端子并且被耦接到第一電阻器。
【專利說明】用于調整發光二極管電流的系統和方法
[0001]分案申請說明
[0002]本申請是申請日為2011年12月8日、題為“用于調整發光二極管電流的系統和方法”的中國發明專利申請N0.201110415842.X的分案中請。
【技術領域】
[0003]本發明涉及集成電路。更具體地，本發明提供了用于調整電流的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用來調整流經發光二極管(LED)的電流。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用范圍。
【背景技術】
[0004]發光二極管(LED)已被廣泛應用于各種電子裝備中。已公認LED相對于諸如白熾燈之類的其它光源具有突出的優點。例如，這些優點包括高效率和長壽命。但是，對于低功耗LED應用來說仍然存在挑戰，例如，電流精確度差、光轉換效率低以及印刷電路板(PCB)的尺寸大。差的電流精確度通常會縮短LED的壽命，并且低的光轉換效率常常會增加發熱，其也可能縮短LED的壽命。
[0005]圖1是示出用于驅動LED的系統的簡化傳統示圖。系統100包括系統控制器102、緩沖器電路(snubber circuit) 116、變壓器118、整流二極管132、電容器134、一個或多個LED136、電源開關138、電流感測電阻器140以及兩個電阻器142和144。系統控制器102包括端子104、106、108、110、112和114。緩沖器電路116包括電阻器120、電容器122和二極管124。變壓器118包括初級繞組126、次級繞組128和輔助繞組130。例如，電源開關138是晶體管。
[0006]如果開關138閉合(例如，導通)，則初級電流148流經初級繞組126、開關138和電阻器140，并且變壓器118存儲能量。電阻器140生成電流感測信號150，電流感測信號150在端子114(例如，CS)處被檢測。如果開關138斷開(例如，截止)，則存儲在變壓器118中的能量被釋放以驅動一個或多個LED136。與一個或多個LED136所關聯的輸出電壓152有關的信息通過輔助繞組130被提取。輔助繞組130與電阻器142和144 一起生成反饋信號146，反饋信號146在端子106(例如，FB)處被檢測。至少基于電流感測信號150和反饋信號146，系統控制器102通過端子112(例如，GATE)輸出柵極驅動信號152來驅動開關138，從而調整流經一個或多個LED136的電流154。
[0007]但是，系統100在電能傳送方面通常具有低的效率，并且這樣的低效率通常是由于變壓器118的低效率和/或緩沖器電路116的能耗引起的。另外，系統100的許多外圍設備可能不滿足PCB尺寸的某些要求。
[0008]因此，改善用于驅動LED的技術變得非常重要。
【發明內容】
[0009]本發明涉及集成電路。更具體地，本發明提供了用于調整電流的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用來調整流經發光二極管(LED)的電流。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用范圍。
[0010]根據一個實施例，一種用于調整一個或多個電流的系統包括:系統控制器、電感器、第一電阻器、開關和第一二極管。系統控制器包括第一控制器端子和接地端子，該系統控制器被配置為在第一控制器端子處輸出驅動信號。電感器包括第一電感器端子和第二電感器端子，第一電感器端子被耦接到接地端子，第二電感器端子被耦接到一個或多個發光二極管。第一電阻器包括第一電阻器端子和第二電阻器端子，第一電阻器端子被耦接到接地端子。開關被配置為接收驅動信號并且被耦接到第二電阻器端子。此外，第一二極管包括第一二極管端子和第二二極管端子并且被耦接到第一電阻器，第二二極管端子被耦接到一個或多個發光二極管。
[0011]根據另一實施例，一種用于調整一個或多個電流的系統包括系統控制器、變壓器、第一電阻器、開關和第一二極管。系統控制器包括第一控制器端子和接地端子，該系統控制器被配置為在第一控制器端子處輸出驅動信號。變壓器包括初級繞組和初級繞組，初級繞組包括第一繞組端子和第二繞組端子，次級繞組包括第三繞組端子和第四繞組端子，第一繞組端子被耦接到接地端子，第二繞組端子被耦接到一個或多個發光二極管，第三繞組端子被耦接到接地端子。第一電阻器包括第一電阻器端子和第二電阻器端子，第一電阻器端子被耦接到接地端子。開關被配置為接收驅動信號并且被耦接到第二電阻器端子。另外，第一二極管包括第一二極管端子和第二二極管端子并且被耦接到第一電阻器，第二二極管端子被耦接到一個或多個發光二極管。
[0012]根據又一實施例，一種用于調整一個或多個電流的系統包括系統控制器，被配置為向開關輸出驅動信號并從連接到開關和電感器的電阻器接收感測信號，電阻器和電感器直接地或間接地被連接到一個或多個發光二極管。另外，驅動信號與一個或多個開關周期相關聯，一個或多個開關周期的每個開關周期包括開關的導通時間段和開關的截止時間段。此外，一個或多個開關周期的每個開關周期等于一系數乘以與電感器相關聯的退磁過程的退磁時段，該系數大于I。此外，流經一個或多個發光二極管的第一電流的平均大小與一個或多個開關周期的每個開關周期內的感測信號的峰值大小成比例。
[0013]根據又一實施例，一種用于調整一個或多個電流的系統包括調制和驅動組件、采樣保持組件、放大組件、誤差放大器和比較器。調制和驅動組件被配置為向開關輸出驅動信號，驅動信號與至少一個開關周期相關聯，至少一個開關周期包括開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段。采樣保持組件被配置為接收與流經開關的電流有關的感測信號，在導通時間段的正中間處對感測信號采樣，并且保持采樣到的感測信號。放大組件被配置為在退磁時段期間接收所采樣并保持的感測信號并且生成放大信號。另外，誤差放大器被配置為在退磁時段期間接收放大信號并且至少與第一電容器一起生成積分信號。此外，比較器被配置為至少接收積分信號并且至少基于與積分信號相關聯的信息向調制和驅動組件輸出比較信號。
[0014]在另一實施例中，一種用于調整一個或多個電流的系統包括調制和驅動組件、放大組件、誤差放大器和比較器。調制和驅動組件被配置為向開關輸出驅動信號，驅動信號與至少一個開關周期相關聯，至少一個開關周期包括開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段。放大組件被配置為在退磁時段期間接收感測信號并且生成放大信號，感測信號與流經開關的第一電流有關。另外，誤差放大器被配置為在退磁時段期間接收放大信號并且至少與第一電容器一起生成積分信號。此外，比較器被配置為至少接收積分信號并且至少基于與積分信號相關聯的信息向調制和驅動組件輸出比較信號。
[0015]在又一實施例中，一種用于調整一個或多個電流的方法包括:從連接到開關和電感器的電阻器接收感測信號，并且處理與感測信號相關聯的信息。另外，該方法包括:至少基于與感測信號相關聯的信息生成用于開關的驅動信號；處理與驅動信號相關聯的信息；以及至少基于與驅動信號相關聯的信息生成流經一個或多個發光二極管的電流，一個或多個發光二極管被直接或間接地連接到電阻器和電感器。而且，驅動信號與一個或多個開關周期相關聯，一個或多個開關周期的每個開關周期包括開關的導通時間段和開關的截止時間段。一個或多個開關周期的每個開關周期等于一系數乘以與電感器相關聯的退磁過程的退磁時段，該系數大于I。此外，電流與一個或多個開關周期的每個開關周期內的感測信號的峰值大小成比例。
[0016]在又一實施例中，一種用于調整一個或多個電流的方法包括生成用于開關的驅動信號，驅動信號與至少一個開關周期相關聯，至少一個開關周期包括開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段。該方法還包括:接收與流經開關的電流有關的感測信號；處理與感測信號相關聯的信息；并且在導通時間段的正中間處對感測信號采樣。另外，該方法包括:保持采樣到的感測信號；在退磁時段期間接收所采樣并保持的感測信號；以及處理與接收到的所采樣并保持的感測信號相關聯的信息。該方法還包括:至少基于與接收到的所采樣并保持的感測信號相關聯的信息生成放大信號；接收放大信號；以及處理與放大信號相關聯的信息。此外，該方法包括:至少基于與放大信號相關聯的信息生成積分信號；至少接收積分信號；處理與積分信號相關聯的信息；以及至少基于與積分信號相關聯的信息生成比較信號。
[0017]在又一實施例中，一種用于調整一個或多個電流的方法包括生成用于開關的驅動信號，驅動信號與至少一個開關周期相關聯，至少一個開關周期包括開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段。另外，該方法包括:在退磁時段期間接收與流經開關的電流有關的感測信號；處理與所接收的感測信號相關聯的信息；以及基于與所接收的感測信號相關聯的信息生成放大信號。該方法還包括:接收放大信號，處理與放大信號相關聯的信息；并且至少基于與放大信號相關聯的信息生成積分信號。此外，該方法包括:至少接收積分信號；處理與積分信號相關聯的信息；至少基于與積分信號相關聯的信息生成比較信號；以及接收比較信號。
[0018]取決于實施例，可以獲得一個或多個益處。參考下面的詳細描述和附圖可以全面地理解本發明的這些益處以及各個另外的目的、特征和優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是示出用于驅動LED的系統的簡化傳統示圖。
[0020]圖2是示出根據本發明一個實施例的用于驅動LED的系統的簡化示圖。
[0021]圖3(a)是示出根據本發明一個實施例的用于驅動LED的系統控制器的某些組件的簡化示圖。
[0022]圖3(b)是根據本發明一個實施例的系統控制器的簡化時序圖。[0023]圖4(a)是示出根據本發明另一實施例的用于驅動LED的系統控制器的某些組件的簡化示圖。
[0024]圖4(b)是根據本發明另一實施例的系統控制器的簡化時序圖。
[0025]圖5是示出根據本發明另一實施例的用于驅動LED的系統的簡化示圖。
[0026]圖6是示出根據本發明又一實施例的用于驅動LED的系統的簡化示圖。
[0027]圖7是示出根據本發明又一實施例的用于驅動LED的系統的簡化示圖。
【具體實施方式】
[0028]本發明涉及集成電路。更具體地，本發明提供了用于調整電流的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用來調整流經發光二極管(LED)的電流。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用范圍。
[0029]圖2是示出根據本發明一個實施例的用于驅動LED的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制權利要求的范圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。
[0030]系統200包括調整電路201、整流和濾波電路204以及升降壓(buck_boost)開關電路206。整流和濾波電路204包括熔絲(fuse) 208、變阻器210、共模濾波感應器212、兩個X電容器214和216、整流橋218以及濾波電容器220。升降壓開關電路206包括升降壓電感器222、開關224、反激式二極管226、濾波電容器228、電流感測電阻器230以及輸出虛擬電阻器232。調整電路201包括系統控制器202，三個電容器234，236和238、五個電阻器240，242，244，246和248、兩個二極管250和252、以及齊納二極管254。系統控制器202包括六個端子 260、262、264、266、268 和 270。
[0031]例如，系統控制器202的不同端子用于不同目的。作為一個示例，表1示出了對系統控制器202中的端子的描述。
[0032]表1
[0033]
【權利要求】
1.一種用于調整一個或多個電流的系統，該系統包括: 系統控制器，被配置為向開關輸出驅動信號并從連接到所述開關和電感器的電阻器接收感測信號，所述電阻器和所述電感器直接地或間接地被連接到一個或多個發光二極管；其中: 所述驅動信號與一個或多個開關周期相關聯，所述一個或多個開關周期的每個開關周期包括所述開關的導通時間段和所述開關的截止時間段； 所述一個或多個開關周期的每個開關周期等于一系數乘以與所述電感器相關聯的退磁過程的退磁時段，所述系數大于I;以及 流經所述一個或多個發光二極管的第一電流的平均大小與所述一個或多個開關周期的每個開關周期內的所述感測信號的峰值大小成比例。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述一個或多個開關周期的每個開關周期內的所述感測信號的峰值大小與在對應開關周期內流經所述電感器的第二電流的峰值大小成比例。
3.如權利要求2所述的系統，其中，所述系統控制器還被配置為使所述第二電流的峰值大小保持恒定。
4.一種用于調整一個或多個電流的系統，該系統包括: 調制和驅動組件，被配置為向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與至少一個開關周期相關聯，所述至少一個開關周期包括所述開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段；采樣保持組件，被配置為接收與流經所述開關的第一電流有關的感測信號，在所述導通時間段的正中間處對所述感測信號采樣，并且保持采樣到的感測信號； 放大組件，被配置為在所述退磁時段期間接收所采樣并保持的感測信號并且生成放大信號; 誤差放大器，被配置為在所述退磁時段期間接收所述放大信號并且至少與第一電容器一起生成積分信號；以及 比較器，被配置為至少接收所述積分信號并且至少基于與所述積分信號相關聯的信息向所述調制和驅動組件輸出比較信號。
5.如權利要求4所述的系統，其中: 所述調制和驅動組件包括調制組件和柵極驅動器； 其中: 所述調制組件被配置為至少接收所述比較信號并且至少基于與所述比較信號相關聯的信息生成調制信號，所述調制信號在所述導通時間段期間為第一邏輯電平并且至少在所述退磁時段期間為第二邏輯電平；以及 所述柵極驅動器被配置為至少接收所述調制信號并且至少基于與所述調制信號相關聯的信息生成所述驅動信號。
6.如權利要求5所述的系統，其中，所述調制組件包括觸發器組件。
7.如權利要求4所述的系統，其中: 所述采樣保持組件包括定時組件和第二電容器； 其中: 所述定時組件被配置為生成定時信號；以及所述第二電容器被配置為響應于所述定時信號，在預定時間段期間接收所述感測信號并且保持在所述預定時間段的結尾處采樣到的所述感測信號。
8.如權利要求7所述的系統，其中，所述預定時間段在所述導通時間段的開始處開始并且在所述導通時間段的正中間處結束。
9.如權利要求4所述的系統，其中，所述誤差放大器還被配置為接收參考信號，并且至少基于與所述參考信號和所述放大信號相關聯的信息生成所述積分信號。
10.如權利要求9所述的系統，其中，流經所述一個或多個發光二極管的第二電流的平均大小與所述參考信號的大小和放大因子之間的比率成比例，所述放大因子與所述放大組件相關聯，所述第二電流與所述感測信號有關。
11.一種用于調整一個或多個電流的系統，該系統包括: 調制和驅動組件，被配置為向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與至少一個開關周期相關聯，所述至少一個開關周期包括所述開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段；放大組件，被配置為在所述退磁時段期間接收感測信號并且生成放大信號，所述感測信號與流經所述開關的第一電流有關； 誤差放大器，被配置為在所述退磁時段期間接收所述放大信號并且至少與第一電容器一起生成積分信號；以及 比較器，被配置為至少接收所述積分信號并且至少基于與所述積分信號相關聯的信息向所述調制和驅動組件輸出比較信號。
12.如權利要求11所述的系統，其中: 所述調制和驅動組件包括調制組件和柵極驅動器； 其中: 所述調制組件被配置為至少接收所述比較信號并且至少基于與所述比較信號相關聯的信息生成調制信號，所述調制信號在所述導通時間段期間為第一邏輯電平并且至少在所述退磁時段期間為第二邏輯電平；以及 所述柵極驅動器被配置為至少接收所述調制信號并且至少基于與所述調制信號相關聯的信息生成所述驅動信號。
13.如權利要求11所述的系統，其中，所述誤差放大器還被配置為接收參考信號，并且至少基于與所述參考信號和所述放大信號相關聯的信息生成所述積分信號。
14.如權利要求13所述的系統，其中，流經所述一個或多個發光二極管的第二電流的平均大小與所述參考信號的大小和放大因子之間的比率成比例，所述放大因子與所述放大組件相關聯，所述第二電流與所述感測信號有關。
15.—種用于調整一個或多個電流的方法,該方法包括: 從連接到開關和電感器的電阻器接收感測信號； 處理與所述感測信號相關聯的信息； 至少基于與所述感測信號相關聯的信息生成用于所述開關的驅動信號； 處理與所述驅動信號相關聯的信息；以及 至少基于與所述驅動信號相關聯的信息生成流經一個或多個發光二極管的電流，所述一個或多個發光二極管被直接或間接地連接到所述電阻器和所述電感器； 其中:所述驅動信號與一個或多個開關周期相關聯，所述一個或多個開關周期的每個開關周期包括所述開關的導通時間段和所述開關的截止時間段； 所述一個或多個開關周期的每個開關周期等于一系數乘以與所述電感器相關聯的退磁過程的退磁時段，所述系數大于I;以及 所述電流與所述一個或多個開關周期的每個開關周期內的所述感測信號的峰值大小成比例。
16.—種用于調整一個或多個電流的方法,該方法包括: 生成用于開關的驅動信號，所述驅動信號與至少一個開關周期相關聯，所述至少一個開關周期包括所述開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段； 接收與流經所述開關的電流有關的感測信號； 處理與所述感測信號相關聯的信息； 在所述導通時間段的正中間處對所述感測信號采樣； 保持采樣到的感測信號； 在所述退磁時段期間接收所采樣并保持的感測信號； 處理與接收到的所采樣并保持的感測信號相關聯的信息； 至少基于與接收到的所采樣并保持的感測信號相關聯的信息生成放大信號； 接收所述放大信號； 處理與所述放大 信號相關聯的信息； 至少基于與所述放大信號相關聯的信息生成積分信號； 至少接收所述積分信號； 處理與所述積分信號相關聯的信息；以及 至少基于與所述積分信號相關聯的信息生成比較信號。
17.一種用于調整一個或多個電流的方法，該方法包括: 生成用于開關的驅動信號，所述驅動信號與至少一個開關周期相關聯，所述至少一個開關周期包括所述開關的導通時間段和用于退磁過程的退磁時段； 在所述退磁時段期間接收與流經所述開關的電流有關的感測信號； 處理與所接收的感測信號相關聯的信息； 基于與所接收的感測信號相關聯的信息生成放大信號； 接收所述放大信號； 處理與所述放大信號相關聯的信息； 至少基于與所述放大信號相關聯的信息生成積分信號； 至少接收所述積分信號； 處理與所述積分信號相關聯的信息； 至少基于與所述積分信號相關聯的信息生成比較信號；以及 接收所述比較信號。
【文檔編號】H05B37/02GK103781257SQ201410053177
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2011年12月8日 優先權日:2011年12月8日
【發明者】周俊, 張允超, 方烈義 申請人:昂寶電子（上海）有限公司