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LED驱动器和驱动方法

阅读:469发布:2020-05-08

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1.一种LED驱动器,包括:
开关模式电源(10),所述开关模式电源(10)包括:
-变压器,具有初级侧(12)和适于连接到LED装置(22)的第一次级侧(14),-控制(32),用于控制所述开关模式电源(10);
-反馈单元(24);
-主控制单元(21),适于控制所述开关模式电源处于两种模式中:
第一模式,在所述第一模式中:所述反馈单元(24)适于向所述控制块(32)提供流经所述第一次级侧(14)的电流的反馈,并且所述控制块(32)适于控制所述第一次级侧(14)将调节电流递送给LED输出端子;以及
第二模式,在所述第二模式中:所述反馈单元(24)适于向所述控制块(32)提供所述第一次级侧(14)上的电压的反馈,并且所述控制块(32)适于控制所述第一次级侧(14)将调节电压递送给所述LED输出端子;
-辅助电源(V.aux.out),用于给除要由所述LED驱动器驱动的所述LED装置(22)之外的部件供电;
-输入接口,适于接收用于所述驱动器的待命命令,其中所述主控制单元(21)适于在接收到用于所述驱动器的所述待命命令时控制所述驱动器处于所述第二模式中,以及-控制器(18),用于控制所述辅助电源,其中所述控制器适于在所述第二模式中使用所述调节电压给所述辅助电源供电;
其中所述主控制单元(21)适于控制使得:所述调节电压不足以接通要由所述驱动器驱动的所述LED装置,但足以经由所述辅助电源提供辅助功率。
2.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述反馈单元(24)包括第一监测电路(36),所述第一监测电路(36)用于在所述第一模式中监测从所述第一次级侧(14)流向所述LED输出端子的LED电流,所述开关模式电源是反激转换器,所述第一次级侧包括次级绕组(Ls1)和连接到所述LED装置(22)的阳极的整流二极管(D1),所述第一监测电路(36)被连接到串联在所述LED装置(22)的阴极和所述次级绕组(Ls1)之间的感测电阻器。
3.根据权利要求2所述的驱动器,其中所述反馈单元(24)包括第二监测电路(38),所述第二监测电路(38)用于在所述第二模式中监测所述LED输出端子处的电压,并且所述第二监测电路(38)被连接到所述整流二极管(D1)和所述LED装置(22)之间的互连点。
4.根据权利要求3所述的驱动器,其中所述反馈单元(24)适于:
根据所述第一监测电路(36)的输出,来控制所述开关模式电源的主开关(30),以在所述第一模式中递送所述调节电流;以及
根据所述第二监测电路(38)的输出,来控制所述主开关(30),以在所述第二模式中递送所述调节电压。
5.根据权利要求4所述的驱动器,其中所述反馈单元(24)包括光耦合器(34)、和用于根据所述第一监测电路(36)或所述第二监测电路(38)的输出调谐所述开关模式电源的占空比的单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器,其中所述变压器还具有第二次级侧(16),并且所述控制器(18)还适于在所述第一模式中使用所述第二次级侧(16)给所述辅助电源供电,
其中所述控制器(18)包括输入选择器,所述输入选择器包括:
第一输入,耦合到所述第二次级侧(16);
第一阈值元件(Z2),耦合到所述第一输入并且具有第一阈值电压;
第一开关(Q2),用于当所述第一输入处的电压超过所述第一阈值电压时将所述第一输入连接到输出;
第二输入,耦合到所述LED输出端子;
第二阈值元件(Z1),耦合到所述第二输入并且具有第二阈值电压;以及
第二开关(Q1),用于当所述第二输入处的电压超过所述第二阈值电压时将所述第二输入连接到所述输出;以及
所述输出,被连接到所述辅助电源的输入。
7.根据权利要求6所述的驱动器,其中所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压。
8.根据权利要求6所述的驱动器,其中所述第一开关(Q2)包括第一双极晶体管,其中集电极耦合到所述第一输入,发射极耦合到所述输出并且基极连接到所述第一阈值元件,并且
所述第二开关(Q1)包括第二双极晶体管,其中集电极耦合到所述第二输入,发射极耦合到所述输出并且基极连接到所述第二阈值元件。
9.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述开关模式电源进一步适于被控制在第三模式中,在所述第三模式中,所述第一次级侧(14)向所述LED输出端子提供调节电压,该电压足以接通要由所述驱动器驱动的所述LED装置。
10.根据权利要求9所述的驱动器,其中所述主控制单元还适于:
当接收到用于所述驱动器的接通命令并且从所述第一次级侧(14)流向所述LED输出端子的LED电流高于阈值时,控制所述驱动器处于所述第一模式中;以及
当接收到所述接通命令但是所述LED电流小于所述阈值时,控制所述驱动器处于所述第三模式中。
11.根据权利要求1-5和7-10中任一项所述的驱动器,其中所述辅助电源适于给DC线性电压调节器(20)供电,所述DC线性电压调节器(20)转而给除所述LED装置(22)之外的所述部件供电,并且除所述LED装置(22)之外的所述部件包括主控制单元。
12.一种LED驱动方法,包括:
以两种模式操作包括变压器的开关模式电源(10),所述变压器具有初级侧(12)、连接到LED装置(22)的第一次级侧(14)、和第二次级侧(16):
第一模式,在所述第一模式中所述第一次级侧向LED装置提供调节电流;以及第二模式,在所述第二模式中所述第一次级侧向所述LED装置提供调节电压,其中所述调节电压不足以接通要由驱动器驱动的所述LED装置,但足以经由辅助电源提供辅助功率;
使用所述辅助电源给除所述LED装置之外的部件供电,
其中所述方法包括:
在所述第一模式中使用所述第二次级侧(16)给所述辅助电源供电;
接收用于所述驱动器的待命命令,并且在接收到用于所述驱动器的所述待命命令时控制所述驱动器处于所述第二模式中,并且在所述第二模式中使用所述调节电压给所述辅助电源供电。
13.根据权利要求12所述的方法,包括:监测所述LED装置处的电压,监测流向所述LED装置的电流,并且根据所监测的电压和电流流动来控制所述开关模式电源的主开关,以在所述第一模式中递送所述调节电流并且在所述第二模式中递送所述调节电压。
14.根据权利要求12或13所述的方法,包括将所述第二次级侧处和所述LED装置处的电压与相应的阈值进行比较,并且从所述电压的较高者生成所述辅助电源。

说明书全文

LED驱动器和驱动方法

技术领域

[0001] 本发明涉及LED驱动器和驱动方法。

背景技术

[0002] LED照明正从固定输出设备向智能可控照明发展。该智能照明可以包括远程调光功能、颜色混合能以及数据收集功能(例如从诸如接近传感器温度传感器的机载传感器)。光输出因此可以以各种方式被控制以提供增值特征。
[0003] 为了使光单元远程可控制,通常需要将主控制单元(通常是微控制器单元或MCU)集成到电子控制装置(ECG)或驱动器中。然后驱动器需要提供给MCU的辅助电源,使得它可以连续地执行通信和控制任务。该电源需要连续可用。
[0004] 在光单元关闭的时间期间,只有MCU和相关联的通信和控制电路操作,该辅助功率被称为待命功率。该辅助功率可以来自光单元器材的电源。
[0005] 但是,当光单元关闭时,不再可以轻易地从用于给光单元供电的变压器中分接辅助供应。代之,需要另一个功率源。这导致低效率和额外的电路成本。存在对控制装置施加待命功率消耗要求的指令,例如用于照明控制单元的最大0.5瓦特的待命功率要求。
[0006] 因此需要低待命功率消耗,并且还需要用于在智能LED光解决方案中使用的低成本辅助功率解决方案。已经认识到需要这种解决方案。例如,US2014/0346874公开了一种已知的待命功率解决方案,并且在图1中示出了电路。
[0007] 该电路包括生成母线电压的前端反激级1和调节输出电流的后端降压级2。因此电路拓扑由两个级组成。第一级递送恒定的电压输出,并且第二级递送恒定的电流输出。
[0008] 通过将辅助电路分为待命模式期间需要激活的辅助电路和不需要激活的辅助电路,辅助功率包括两部分。两个电源以并行模式操作。辅助功率效率是低的,因为线性调节器始终激活。该电路还具有专用恒定电流控制逻辑,这增加了成本和功率损失。
[0009] US20110080110A1还公开了一种两级LED驱动器,其中第一级调节其输出电压并且第二级将第一级的输出电压转换成调节电流或电压。第一级从次级绕组或从其输出电压给辅助供应供电。
[0010] WO2015056161A1公开了在整个驱动单元的不同级处使用不同的电压选择性地向控制单元提供功率。辅助供应从母线电压或LED的阴极获得功率。

发明内容

[0011] 因此仍然需要用于递送待命功率的低成本和高功率效率的系统。
[0012] 为了更好地解决这个问题,本发明由权利要求限定。
[0013] 根据依照本发明的一个方面的示例,提供了一种LED驱动器,该LED驱动器包括:
[0014] 开关模式电源,该开关模式电源包括:具有初级侧、适于连接到LED装置的第一次级侧、和第二次级侧的变压器;用于控制开关模式电源的控制块;反馈单元;主控制单元,该主控制单元适于控制开关模式电源处于两种模式中:
[0015] 第一模式,在该第一模式中:反馈单元适于向控制块提供流经第一次级侧的电流的反馈,并且控制块适于控制第一次级侧向LED输出端子递送调节LED电流;以及[0016] 第二模式,在该第二模式中:反馈单元适于向控制块提供第一次级侧上的电压的反馈,并且控制块适于控制第一次级侧向LED输出端子递送调节电压;
[0017] 辅助电源,用于给除要由LED驱动器驱动的LED装置以外的部件供电;
[0018] -输入,适于接收用于驱动器的待命命令,其中主控制单元适于在接收到用于驱动器的待命命令时控制驱动器处于第二模式;以及
[0019] 控制器,用于控制辅助电源,其中控制器适于在第一模式中使用第二次级侧给辅助电源供电,并且在第二模式中使用调节电压给辅助电源供电;
[0020] 其中调节电压不足以接通要由驱动器驱动的LED装置,但足以经由辅助电源提供辅助功率。
[0021] 更具体地,第二模式中的调节电压小于LED装置的正向电压。这样,在第二模式中,LED装置不被接通。
[0022] 该布置使辅助功率能通过从施加到LED装置的调节电压得到电源而保持在第二模式中(其可以是待命模式)中。该电压由在正常操作模式中递送经调节的LED电流的同一开关模式电源提供,使得通过少量附加部件使能单级设计,即开关模式电源直接驱动LED并且将功率递送给辅助电源,不使用额外的降压转换器来驱动LED。开关模式电源在电流和电压调节模式之间可切换。正常操作中,使用第二次级侧(其是辅助绕组)。这样,在正常操作期间获得高效率。然而,在第二模式期间,通过使用跨LED装置的电压作为电源,来使能低功率消耗。
[0023] 辅助电源可以例如用于给维持在第二模式中准备接收用户命令的主控制单元供电。
[0024] 主控制单元可用于控制开关模式电源。当主控制单元接收“LED关断”命令时,主控制单元可以发出信号以将开关模式电源(其可以包括振铃扼流式转换器)设置为在第二(待命)模式中工作。
[0025] 第一监测电路可以被设置在反馈单元中,用于在第一模式中监测从第一次级绕组流向LED输出端子的LED电流。当在第一模式中时该监测电路用于反馈控制,该第一模式是驱动器的正常操作模式。这提供了电流反馈回路控制。应该注意的是,对于第一模式,还可以使用开环电流控制,而不感测和反馈LED电流。
[0026] 优选地,所述开关模式电源是反激转换器,第一次级侧包括次级绕组和连接到LED装置的阳极的整流二极管,所述第一监测电路连接到感测电阻,感测电阻串联在LED装置的阴极和次级绕组之间。
[0027] 第二监测电路可以被设置在反馈单元中,用于在第二模式中监测在LED输出端子处的电压。第二监测电路被连接到整流二极管和LED装置之间的互连点。当在第二模式中时该监测电路用于反馈控制,该第二模式可以是待命模式。这提供了电压反馈回路控制。应该注意的是,对于第二模式,还可以使用开环电压控制,而不感测和反馈在LED输出端子处的电压。
[0028] 第二监测电路可以例如包括迟滞比较器。
[0029] 反馈和控制系统可以被提供用于:
[0030] 根据第一监测电路的输出来控制开关模式电源的主开关,以在第一模式中递送调节电流;以及
[0031] 根据第二监测电路的输出来控制主开关,以在第二模式中递送调节电压。
[0032] 相同的反馈系统用于控制单个开关模式电源以在两种模式中操作,使得避免电路的复制,并且整体电路具有小的部件数、小体积和低成本。
[0033] 反馈系统可以包括光耦合器
[0034] 控制器可以包括电路,该电路包括:
[0035] 耦合到第二次级侧的第一输入;
[0036] 耦合到第一输入并且具有第一阈值电压的第一阈值元件;
[0037] 第一开关,用于当第一输入处的电压超过第一阈值电压时将第一输入连接到输出;
[0038] 耦合到LED输出端子的第二输入;
[0039] 耦合到第二输入并且具有第二阈值电压的第二阈值元件;以及
[0040] 第二开关,用于当第二输入处的电压超过第二阈值电压时,将第二输入连接到输出;以及
[0041] 输出,被连接到辅助电源的输入。
[0042] 控制器就是以这种方式实现为简单的电路。第一输入和第二输入中的一个根据它们的相对电压被耦合到输出(其用作辅助电源)。
[0043] 第一阈值电压可以大于第二阈值电压。
[0044] 这意味着只要电压大于相应的第一阈值,第二(辅助)次级侧将用于生成输出。只有当第二(辅助)次级侧电压下降到低于第一阈值时,控制器才可以切换为使用LED输出端子电压作为辅助电源。因此,当存在足够的电压时,控制器自动选择第二(辅助)次级侧,并且当电压不足时(例如由选择第二模式引起)切换到LED输出端子电压。这是特别有用的,因为可以控制开关模式电源来调整其输出以触发控制器的选择。更具体地,当开关模式电源被设置为给LED供电时,第二(辅助)次级侧通常将提供相对高的电感电压,从而可以达到第一阈值。此外,在待命模式中,开关模式电源将其输出电压降低到低于LED装置的正向电压,以关断LED,并且第二(辅助)次级侧将不会提供足够的电压,因此将不使能第一开关,并且转而控制器将选择第二开关。该选择器不需要专控制信号来指示如何选择电源,替代地,该选择器在需要时自适应地操作。
[0045] 第一开关可以包括第一双极晶体管,其中集电极耦合到第一输入,发射极耦合到输出并且基极连接到第一阈值元件,并且第二开关可以包括第二双极晶体管,其中集电极耦合到第二输入,发射极耦合到输出并且基极连接到第二阈值元件。
[0046] 这提供了或(OR)函数的简单的实现方式。第一阈值元件和第二阈值元件例如包括齐纳二极管
[0047] 开关模式电源可以进一步适于被控制处于第三模式中,在该第三模式中,第一次级侧向开路LED输出端子提供调节电压,该电压足以接通要由驱动器驱动的LED装置。
[0048] 该模式用于产品符合性测试中的开路保护测试。LED未被连接,但提供电压,使得LED一重新连接,它就将发光。
[0049] 可以提供主控制单元,该主控制单元适于:
[0050] 当接收到用于驱动器的接通命令并且LED电流高于阈值时,控制开关模式电源处于第一模式;
[0051] 当接收到接通命令但是所监测的LED电流小于阈值时,控制开关模式电源处于第三模式。
[0052] 驱动器因此基于LED控制命令或灯控制命令而被控制。
[0053] 辅助电源可以包括DC线性电压调节器,并且除LED装置之外的部件包括主要控制单元。
[0054] 当输入和输出差距在相当小的范围内时,DC线性电压调节器例如是具有高效率的低压降调节器。
[0055] 本发明还提供一种LED驱动方法,该方法包括:
[0056] 以两种模式操作开关模式电源,该开关模式电源包括具有初级侧、第一次级侧和第二次级侧的变压器,该第一次级侧连接到LED装置:
[0057] 第一模式,在该第一模式中第一次级侧向LED装置提供调节LED电流;以及[0058] 第二模式,在该第二模式中第一次级侧向LED装置提供调节LED电压,其中调节电压不足以接通要由驱动器驱动的LED装置,但足以经由辅助电源提供辅助功率;
[0059] 使用辅助电源给除LED装置以外的部件供电,
[0060] 其中该方法包括在第一模式中使用第二次级侧给辅助电源供电,以及[0061] 接收用于驱动器的待命命令,并且在接收到用于驱动器的待命命令时,控制驱动器处于第二模式中,并且在第二模式中使用调节LED电压给辅助电源供电。
[0062] 再次,LED待命电压优选地不足以接通LED装置。
[0063] 该方法可以包括监测LED装置处的电压,监测流向LED装置的电流,并且根据所监测的电压和电流流动来控制开关模式电源的主开关,以在第一模式中递送调节电流并且在第二模式中递送经调节的LED电压。
[0064] 方法可以包括将第二次级侧处和LED装置处的电压与相应的阈值进行比较,并且从电压的较高者生成辅助电源。
[0065] 参考下文描述的实施例,本发明的这些和其他方面将显而易见并得以阐明。附图说明
[0066] 现在将参照附图详细地描述本发明的示例,在附图中:
[0067] 图1示出了生成辅助供应的已知驱动器电路;
[0068] 图2以示意图形式示出了驱动器;
[0069] 图3更详细地示出了图2的电路的一个示例;
[0070] 图4更详细地示出了输入选择器;
[0071] 图5示出了第二监测电路的实现方式;以及
[0072] 图6更详细地示出了用于主开关的控制逻辑。

具体实施方式

[0073] 本发明提供了LED驱动器,该LED驱动器使用开关模式电源来向LED输出端子提供调节LED电流(在第一模式中)或提供调节电压(在第二模式中)。当在第一模式中时辅助电源基于辅助次级侧(即,辅助次级侧绕组),或当在第二模式中时辅助电源基于在LED输出端子处的调节电压。控制器用于从辅助次级侧处的电压或LED输出端子处的调节电压中选择功率。
[0074] 以这种方式,驱动器具有可以在调节电流(即,恒定电流)模式中或调节电压(即,恒定电压)模式中操作的单个共享级。驱动器可以适应地在模式之间改变,以提高待命功率效率。当负载被接通时,驱动器可以在恒定电流模式中运行,并且当负载被关断时(例如,第二待命模式),驱动器在恒定电压模式中工作,其中输出电压步降,以提高辅助功率效率。
[0075] 图2以示意图的形式示出了驱动器。
[0076] 驱动器包括开关模式电源10,该开关模式电源10包括具有初级侧12、第一次级侧14和第二次级侧16的变压器。
[0077] 第二次级侧16由变压器的辅助次级绕组形成,而第一次级侧14是变压器的主输出绕组。两个输出被提供给控制器的输入选择器18,该输入选择器从两个输出中选择一个来驱动低压降(low drop out)调节器20,该低压降调节器20然后向主控制单元21提供输入功率。该控制单元21是诸如控制整个驱动器电路的MCU的灯的主要控制单元。输入选择器18因此起到为控制单元21选择电源的作用。在更一般的解决方案中,输入选择器18为除了要由LED驱动器/开关模式电源驱动的LED装置22之外的部件选择电源,这种部件可以是诸如RF收发器的有线或无线通信接口。这种部件可以被连接到低压降调节器20或直接被连接到输入选择器18的输出。
[0078] 如下所述,开关模式电源可以至少在两种模式中进行控制。
[0079] 在第一主操作模式(其可以被称为正常模式)中,第一次级侧14向LED输出端子提供调节LED电流,并且然后向LED负载22提供该调节LED电流。在第二模式或待命模式中,第一次级侧14向LED输出端子提供调节电压。
[0080] 第二次级侧(即,辅助绕组16)用于提供辅助电源,即该辅助电源在第一模式中由控制器的输入选择器选择,而来自第一次级侧(即,主次级侧绕组14)的调节电压用于提供辅助电源,即该辅助电源在第二模式中由控制器的输入选择器选择。
[0081] 反馈单元24从次级侧向初级侧进行反馈,来以主动方式控制开关模式电源10。
[0082] 在待命模式期间,辅助电源由来自主次级绕组14的调节电压提供,而不是从辅助绕组16或从单独的电源提供。这提供了低成本、低待命功率消耗机制,以确保待命时间期间的总待命功率消耗是低的。然而,在正常操作模式期间,以高效率生成辅助功率。
[0083] 为了在待命模式期间避免LED输出,将调节电压设置在电压范围内,该电压范围是足够高的以提供适合的辅助功率,但是该电压范围是足够低的以致不能驱动LED导通,诸如低于LED正向电压。
[0084] 以这种方式,存在低成本、低待命功率的解决方案,例如适用于反激拓扑、降压拓扑、和降压-升压拓扑的智能驱动器。
[0085] 反馈单元24在电压调节模式期间提供电压反馈,并且在电流调节模式期间提供电流反馈。
[0086] 图3更详细地示出了该电路的一个示例,使用与图2中相同的附图标记来表示对应的部件。为了简单起见,远离主变压器示出了第二次级侧绕组16。该绕组16与相关联的二极管D3和电容器C3结合在正常操作期间提供信号V.aux。
[0087] 开关模式电源具有由控制块32控制的主开关30。该开关控制通过变压器的初级绕组12的电流流动,并且控制初级绕组12如何将功率递送到主次级绕组14和辅助线圈绕组16。主次级绕组14将功率递送到LED负载22。所产生的电压被提供给输入选择器18。辅助线圈绕组16上的被称为V.aux的电压也被提供给输入选择器18,并且它们中的一个用于限定辅助输出电压,该辅助输出电压被称为V.aux.out。下面进一步讨论输入选择器18的操作。
[0088] 该输出V.aux.out被提供给低压降(LDO)调节器20,并且LDO调节器的输出被提供给控制单元21。控制单元21控制反馈单元24,使得该反馈单元24提供用于调节电流模式的电流反馈信息,并且提供用于调节电压模式的电压反馈。反馈单元24具有光耦合器34。该反馈单元24还具有第一电流监测电路36,该第一电流监测电路36监测流经LED负载22的电流,其中第一监测电路36的电流参考由控制单元21提供。在第一正常模式期间使能第一监测电路36。反馈单元24还具有第二电压监测电路38,该第二电压监测电路38监测提供给LED负载22的电压,其中第二监测电路38的电压参考由控制单元21提供。在第二待命模式期间使能第二监测电路38。
[0089] 第二电压监测电路38是当电压V.led低于下限时使能主开关30并且当电压V.led高于上限时禁用主开关30的迟滞比较器。这提供了使用反馈的对主开关的主动控制。
[0090] 输入选择器18具有由齐纳二极管Z1、Z2和晶体管Q1、Q2实现的功率源选择逻辑,以适应地选择辅助输入功率源。输入选择器18在正常操作期间从辅助绕组16汲取功率,并且在待命模式期间从V.led母线汲取功率。反馈单元24包括由二极管D4、D5和使能信号STB_En实现的控制逻辑,以使主开关30能够由LED电流反馈回路或LED电压反馈回路控制。
[0091] 用于振铃扼流式转换器的控制逻辑由连接到控制块32的电路块40限定。串联的电感器LRCC、电容器C1和电阻器R1形成电路来控制主开关30接通/断开。该电感器与初级侧12的电感器耦合,并且是变压器的辅助线圈。当主开关30接通时,能量储存在初级侧12,并且当主开关30断开时,能量释放到输出侧
[0092] 通过对输入选择器18和线圈数的适当的参数选择,在正常操作期间使用辅助线圈16,并且禁止使用电压V.led来形成辅助供应。合适的匝数比率选择意味着在正常操作期间来自辅助线圈的功率正好足够作为辅助供应,使得在正常操作模式期间辅助功率效率高。在待命模式期间,当LED负载被关断时,由于接通占空比非常小,可以从辅助线圈16汲取非常有限的能量或不汲取能量,并且电压V.aux将下降。当电压V.aux下降至低于阈值时,经由选择器18开始从LED电压汲取辅助电源。然后,开关模式电源将被切换到具有低平输出的恒定电压模式,并且因此辅助电源可以在LDO步降模式中仍然保持在高效率。
[0093] 在另一实施例中,还存在操作的第三模式。主驱动器控制单元21能够区分LED开路模式和待命模式,然后可以提供开路保护特征。在待命模式中,控制单元21可将使能信号STB_En设置为低,使得驱动器处于待命模式,使得LED电流应为零。控制单元然后将电压V.led设置为期望的低水平。如果存在LED开路,则控制单元将不会设置STB_En信号。当未使能待命模式时,通过检测输出电流的缺失(在单元36中),控制单元可以识别开路。然后控制单元不会将电压V.led设置为低水平,并且也不应切换到恒定电流调节模式,因为这将导致电压V.led达到非常高的水平,并且最终电路将损坏。代之,在这种开路保护模式中,控制单元可以将电压V.led设置为足以在LED重新连接到先前开路的情况下接通LED的电压水平。更具体地,该电压水平可以比LED的正向电压稍高。该模式可以在厂内或符合性测试期间使用,因为LED负载可以被直接拔出,然后再次插入以用于测试,LED被立即驱动,而不需要驱动器重新启动。在LED再次插入的情况下,由于电压高于正向电压,LED被立即驱动。此外,LED电流被再次检测,因此转而控制单元可以从第三开路保护模式切换回第一正常模式以驱动LED。
[0094] 图4更详细地示出了输入选择器18。
[0095] 该输入选择器18包括从第二次级侧16(也称为辅助绕组)提供的第一输入V.aux,该第一输入V.aux通过二极管D3被接收。第一阈值元件Z2被耦合到第一输入并且具有第一阈值电压,在该示例中该第一阈值电压为16.6V。当第一输入超过第一阈值时,第一开关Q2将第一输入V.aux(在二极管D3之后)连接到输出V.aux.out。特别地,第一开关Q2包括第一双极晶体管,其中集电极耦合到第一输入V.aux(但是在二极管D3之后),发射极耦合到输出V.aux.out并且基极连接到第一阈值元件Z2。
[0096] 通过二极管D2从LED输出端子提供第二输入V.led。第二阈值元件Z1耦合到第二输入Vled(在二极管D2之后)并具有第二阈值电压,在该示例中该第二阈值电压为16.0V(即,低于第一阈值电压)。当第二输入超过第二阈值时,第二开关Q1将第二输入V.led连接到输出V.aux.out。第二开关Q1也包括双极晶体管,其中集电极耦合到第二输入V.led,发射极耦合到输出V.aux.out并且基极连接到第二阈值元件。
[0097] 在正常操作期间,将从线圈16汲取辅助功率。当主开关30由振铃扼流式转换器振荡控制并且在第一模式中正常操作时,辅助绕组16接收从初级绕组12传送的能量,并且将该能量经由D3和Q2作为V.aux.out递送。从线圈16生成的电压是恰好足以驱动辅助功率的电压水平,以在操作模式期间使辅助功率效率高。电容器C3是用于线圈16的大容量电容器。当从线圈16递送功率时,齐纳二极管Z2决定输出电压V.aux.out。
[0098] 该辅助线圈16优先于电压V.led。仅当辅助线圈16未递送足够的能量以达到元件Z2的阈值电压时,才使用电压V.led。特别地,当V.led和V.aux两者都可用时,V.aux.out将被确定为由Z1或Z2的较高者提供。例如,在第一模式中,辅助绕组16上的电压足够高,Q2导通并且Z2击穿。由于Z2具有16.6V并且VQ2.BE=0.6V,则V.aux.out将在16.6-0.6=16V。由于Z1选择在16.0V,因此VQ1.BE=16V-16V=0V<0.6V,这禁止晶体管Q1导通。因此,功率将源自辅助线圈16。在开关模式电源被控制为电压源并且提供小于LED的正向电压的输出电压时的情况下,辅助线圈16将不再具有足够的能量使Q2导通,并且不能将V.aux.out维持在16V。当V.aux.out下降到15.4V及以下时,VQ1.BE=16.0-15.4=0.6V或更大,这将接通晶体管Q1,晶体管Q1将导通并且将从V.led母线汲取功率。
[0099] 图5示出了用于监测LED电压V.led的第二监测电路38的实现方式。该电压通过电阻分压器R5、R6进行转换,并且使用具有迟滞的比较器U1与参考进行比较。输出是用于调谐主开关30的占空比的命令,并且该输出由反馈单元提供给RCC控制块32。在待命模式期间,开关模式转换器被控制以实现预定义的输出电压V.led,该预定义的输出电压V.led然后被用于辅助功率。该预定义的电压V.led在一定范围内,该范围足够高以便为辅助功率供电,但是该范围足够低以不能接通LED负载。电压V.led可以在由控制单元21提供的参考水平V.Ref.V周围调节。在待命模式期间,LED应该被关断。
[0100] 使用迟滞比较器使能测量和控制V.led电压。以这种方式,反馈确保主开关30使电压V.led保持在V.low.limit
[0101] 上限是不能驱动LED导通的足够低的电压水平;并且下限是足够高的以提供足够的辅助功率的电压水平。
[0102] 当V.led下降到低于下限时,它将导致比较器输出“0”,该“0”将由A1反转为“1”。该“1”信号用于经由光耦合器和RCC控制电路来增加主开关的占空比,以递送更多功率。当V.led增加到一定水平时,输入信号将高于反相器参考,其中从比较器输出“1”,该“1”被反转为“0”。这用于减少主开关的占空比,以递送更少的功率。电阻器R5、R6和R7限定迟滞行为,使得电压V.led可以被控制在预定义范围内。高和低的限制可以由R5、R6、R7和V.Ref.V确定。V.Ref.V可以由主控制单元21生成。
[0103] 图6更详细地示出了用于主开关30的控制逻辑。监测电路36、38分别提供恒定电流控制和恒定电压控制。在正常操作期间,LED串应该保持在期望的电流水平,因此信号STB_En被使能,并且电路36工作以基于参考值V.Ref.I与后继的LED母线正向电压来调节LED电流,后继的LED母线正向电压高于电路38的下阈值,使得电路38不会被致动。值V.Ref.I由控制单元21根据经由接口接收的命令(诸如调光水平)来提供。在待命模式期间,驱动器的主控制单元将输出STB_En禁用信号,这意味着电路36的输出被禁用。因此,当电压V.led下降到低于设置的阈值的水平时,监测电路38将接管控制。如图所示,二极管D4、D5和使能信号STB_En共同实现控制选择。
[0104] 如果需要高准确度辅助电压,则可以使用低压降调节器来生成输出辅助电压。峰值电流控制可用于控制振铃扼流式转换器振荡峰值电流,并且监测电路用于控制LED母线电压或LED电流。
[0105] 在基于恒定的接通时间的控制方案中可以使用相同的方法。在这种情况下,RCC自激振荡被定时以控制向次级侧输出的能量。
[0106] 没有详细讨论振铃扼流式转换器操作的细节,因为这是标准的。
[0107] 本发明对于例如具有智能LED照明的LED照明应用特别有益,该智能LED照明使能远程控制或使能控制请求待命功率的附加设备。本发明可以用于在待命模式下使能诸如0.5瓦特或以下的低功率消耗。
[0108] 上面的示例是基于反激LED驱动器,但是概念可以延伸到降压拓扑和降压-升压拓扑。
[0109] 上文示例中的开关模式电源是基于振铃扼流式转换器。但是,可以替代地使用其他类型的开关模式电源。例如,可以使用脉宽调制器电路,以基于所提供的反馈信息来控制开关模式功率转换器的主开关。
[0110] 本领域技术人员可以在实践要求保护的本发明时从对附图、公开内容和所附权利要求的研究中理解和实现对公开的实施例的其它变化。在权利要求中,词语“包括”不排除其它元件或者步骤,并且不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这仅有的事实不指示不能有利使用这些措施的组合。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
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