專利名稱：具有采樣保持的脈寬調(diào)制發(fā)光二極管調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)節(jié)的LED(發(fā)光二極管)電流源。更具體地，本發(fā)明涉及用于構(gòu)造穩(wěn)定性提高了的LED調(diào)節(jié)器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
LED照明系統(tǒng)通常利用可調(diào)節(jié)的電源來(lái)給LED供電。在LED驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域中，公知的是利用脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)電流作為提供給LED的電源。通常，調(diào)節(jié)器電路包括共同工作以提供功率調(diào)節(jié)的具有有源和無(wú)源元件的幾個(gè)子電路。
圖1中示出了用于驅(qū)動(dòng)LED行的典型調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)單電路圖。降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是由Q1、L、D1和C1形成的。串聯(lián)的LED行標(biāo)記為D5。OP-AMP1連同環(huán)繞電阻器R5、R6、R7、R8一起形成差動(dòng)放大器，用于從R1檢測(cè)的電流信號(hào)。通過(guò)OP-AMP2連同環(huán)繞元件R9、R10、R11、R12、C5、C6和C7一起形成模擬PID控制器。通過(guò)調(diào)制器COMP1將PWM信號(hào)引入到調(diào)節(jié)器電路。在穩(wěn)態(tài)直流工作中，通過(guò)調(diào)節(jié)器電路調(diào)節(jié)LED行D5的電流。
圖2說(shuō)明了被構(gòu)成來(lái)給LED行D5提供光輸出調(diào)節(jié)或變暗功能性的調(diào)節(jié)器電路。公知的是，如圖2中所示，通過(guò)調(diào)用串聯(lián)開(kāi)關(guān)Q2可有益于將低頻PWM電流用于LED行D5。為了減小在每次接通時(shí)在LED行D5中的電流峰值脈沖，提供了由R2、R4、C2和D2組成的簡(jiǎn)單的采樣保持210子電路。如圖2中所示，采樣保持子電路具有輸出電壓V3和輸入電壓V6。可以示出，當(dāng)二極管D2導(dǎo)通時(shí)，采樣保持210子電路的傳遞函數(shù)為V3V6=K(s)=K011+sω,---(1)]]>其中K0=R2R2+R4,]]>和(2)ω=R2+R4R+*R3*C2.---(3)]]>
觀察等式(1)，其顯示出，采樣保持將具有相關(guān)聯(lián)的90度相位延遲的極引入到電流調(diào)節(jié)環(huán)中。因此LED調(diào)節(jié)器的相位裕度減小了，并且調(diào)節(jié)器電路易于振蕩。因此，希望提供一種改進(jìn)了的LED調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，其致力于這些和其它限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于提高LED調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于構(gòu)成具有采樣保持電路的調(diào)節(jié)器電路的方法。提供了將輸入電壓耦合到采樣保持電路的輸入節(jié)點(diǎn)。還提供了響應(yīng)于輸入電壓激勵(lì)采樣保持電路，并檢測(cè)耦合到采樣保持電路的輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓。并且也提供了確定輸入節(jié)點(diǎn)處的輸入電壓是否大于輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓，以及根據(jù)確定結(jié)果提供采樣保持功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種穩(wěn)定性提高了的具有采樣保持電路的調(diào)節(jié)器電路。提供了調(diào)節(jié)電路。還提供了耦合到輸入和輸出節(jié)點(diǎn)的采樣保持電路。如果輸入節(jié)點(diǎn)處的輸入電壓大于輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓，則采樣保持電路的傳遞函數(shù)是假擬全通，如果輸入節(jié)點(diǎn)處的輸入電壓小于輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓，則采樣保持電路的傳遞函數(shù)基本上為恒定信號(hào)。
從接下來(lái)結(jié)合附圖理解的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。詳細(xì)的描述和附圖僅是為了說(shuō)明本發(fā)明而不是限定本發(fā)明，本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求和其等效內(nèi)容限定的。


圖1說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)中的LED調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
圖2說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)中的基于低頻PWM的LED調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的假擬全通采樣保持電路的方框圖。
圖4是說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的圖3中所示假擬全通采樣保持電路的圖5是用于構(gòu)成具有根據(jù)本發(fā)明的采樣保持電路的調(diào)節(jié)器電路的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如清楚規(guī)定出的，在接下來(lái)的描述中，術(shù)語(yǔ)“耦合”表示在要連接的物體之間的直接連接，或者表示通過(guò)一個(gè)或多個(gè)可能已示出或可能未示出的有源或無(wú)源器件的連接。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的假擬全通采樣保持電路的方框圖。圖3示出了假擬全通采樣保持電路300。所示的假擬全通采樣保持電路300具有都以地為參考的輸入節(jié)點(diǎn)Vin和輸出節(jié)點(diǎn)Vout。
假擬全通采樣保持電路300是任意一種提供采樣保持功能并具有傳遞函數(shù)的電路Vout(s)/Vin(s)＝K(s)，當(dāng)Vin＞Vout時(shí)K(s)是全通函數(shù)，并且 (4)當(dāng)Vin＜Vout時(shí)Vout(t)是近似恒定信號(hào) (5)因此，該假擬全通采樣保持結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)器電路中提供了采樣保持功能，而不會(huì)將電極引入到調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中。這樣調(diào)節(jié)器就能夠以更穩(wěn)定的方式工作。
例如在一個(gè)實(shí)施例中，假擬全通采樣保持電路300是被構(gòu)成以用于全通操作如集成電路的有源采樣保持器件。在另一個(gè)實(shí)施例中，假擬全通采樣保持電路300是無(wú)源電路，其包含無(wú)源器件，如電阻器、電容器、二極管和類似器件。參考圖4詳細(xì)地討論假擬全通采樣保持電路300的無(wú)源實(shí)施例。
圖4是說(shuō)明了圖3中所示假擬全通采樣保持電路的實(shí)施例的方框圖。圖3示出了完整的采樣保持電路300，其包括如圖2中的采樣保持電路210、第一旁路二極管D6和第二旁路二極管D7。所示的第一旁路二極管D6將采樣保持電路210耦合到具有前向偏置的輸出節(jié)點(diǎn)V3。所示的第二旁路二極管D7將輸入節(jié)點(diǎn)V6與具有前向偏置的輸出節(jié)點(diǎn)耦合在一起。
工作中，旁路二極管D7在V6處的電壓電勢(shì)大于V3處的電勢(shì)電壓時(shí)旁路電流。施加到V6處的電勢(shì)電壓是隨時(shí)間變化的，如周期性脈沖或者直流值。如果V3的電勢(shì)電壓大于V6，則二極管D6和D7的偏置防止了電流反向，因此構(gòu)成了采樣保持電路。
在接下來(lái)的過(guò)程描述中，在不脫離本發(fā)明的情況下，特定的步驟可被組合在一起、同時(shí)執(zhí)行或以不同的順序執(zhí)行。
圖5是用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的具有采樣保持電路的調(diào)節(jié)器電路的方法的流程圖。過(guò)程500從步驟510開(kāi)始。通常，采樣保持電路進(jìn)行工作用來(lái)減小在每次接通時(shí)刻時(shí)在PWM驅(qū)動(dòng)條件下LED行中的電流峰值脈沖。
在步驟510中，輸入電壓耦合到假擬全通采樣保持300的輸入節(jié)點(diǎn)V6。通常，輸入電壓是調(diào)節(jié)器子電路(例如，監(jiān)控流過(guò)LED行D5的電流的差動(dòng)放大器)的輸出。輸入電壓可以是隨時(shí)間變化的信號(hào)，如周期性脈沖，或者靜態(tài)直流值。電壓可在任意時(shí)刻被耦合到輸入節(jié)點(diǎn)上，并對(duì)于特殊的功能性如PWM工作模式，可以有選擇性地工作。
在步驟520中，響應(yīng)于在步驟510中被耦合的電壓假擬全通采樣保持電路300被激勵(lì)。假擬全通采樣保持電路300包含當(dāng)電壓被耦合到電路如電容器上時(shí)被激勵(lì)的元件。在一個(gè)實(shí)施例中，該電容器響應(yīng)于電壓信號(hào)進(jìn)行充電。采樣保持電路300的激勵(lì)在步驟510中輸入電壓耦合后立即發(fā)生。
在步驟530中，檢測(cè)輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓。通常，圍繞采樣保持構(gòu)成第一旁路二極管D6和第二旁路二極管D7，用以允許檢測(cè)輸出電壓。如果輸出電壓大于參考輸入電壓，則這兩個(gè)二極管將反向偏置。
在步驟540中，要進(jìn)行確定在輸入節(jié)點(diǎn)處的輸入電壓是否大于輸出節(jié)點(diǎn)處的輸出電壓。通常，由于在上述條件下，前向偏置的二極管將導(dǎo)通，所以第一旁路二極管D6和第二旁路二極管D7提供了輸入電壓是否大于輸出電壓的確定結(jié)果。如果輸入電壓小于輸出電壓，則二極管D7將不導(dǎo)通，且采樣保持電路的輸出電壓將為幾乎恒定的信號(hào)。
在步驟550中，根據(jù)步驟540的確定結(jié)果提供采樣保持功能。根據(jù)在步驟540中確定的相對(duì)電壓，采樣保持電路300具有傳遞特性。在采樣保持電路工作時(shí)始終提供采樣保持功能。
盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將出現(xiàn)多種變化和可供替換的實(shí)施例。因此，意圖將本發(fā)明僅根據(jù)所附權(quán)利要求被限定。
權(quán)利要求
1.一種用于構(gòu)成具有采樣保持電路210的調(diào)節(jié)器電路的方法，包括將輸入電壓耦合到采樣保持電路210的輸入節(jié)點(diǎn)V6；響應(yīng)于輸入電壓激勵(lì)采樣保持電路210；檢測(cè)耦合到采樣保持電路210的輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓；確定輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓是否大于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓；以及根據(jù)確定結(jié)果提供采樣保持功能。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，如果輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓大于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓，則采樣保持電路210的傳遞函數(shù)是假擬全通，如果輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓小于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓，則采樣保持電路210的傳遞函數(shù)基本上為恒定信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中，調(diào)節(jié)器電路包括降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、差動(dòng)放大器、PID控制器、采樣保持電路210和PWM調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中，采樣保持電路210是無(wú)源的。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中，采樣保持電路210包括耦合到前向偏置二極管D2輸入端的串聯(lián)輸入電阻器R4，二極管D2的輸出端耦合到與電阻器R2并聯(lián)的電容器C2上，電阻器R2旁路到地，從二極管D2的輸出端得到采樣保持210的輸出。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中，提供采樣保持電路210傳遞函數(shù)包括設(shè)置耦合在輸入節(jié)點(diǎn)V6和輸出節(jié)點(diǎn)V3之間的第一旁路二極管D7和耦合在采樣保持電路210和輸出節(jié)點(diǎn)V3之間的第二旁路二極管D6。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中，第一旁路二極管D7和第二旁路二極管D6用來(lái)檢測(cè)輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓。
8.如權(quán)利要求2的方法，其中，將輸入電壓耦合到采樣保持電路210包括耦合差動(dòng)放大器的輸出，其中，差動(dòng)放大器被設(shè)置成檢測(cè)流過(guò)LED D5的電流。
9.如權(quán)利要求2的方法，其中，響應(yīng)于輸入電壓激勵(lì)采樣保持電路210包括用電壓信號(hào)給采樣保持電路210通電。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中，調(diào)節(jié)器電路能夠進(jìn)行直流操作并進(jìn)行LED D5的低頻PWM電流驅(qū)動(dòng)。
11.一種具有采樣保持電路210的調(diào)節(jié)器電路，包括調(diào)節(jié)電路；耦合到輸入V6和輸出V3節(jié)點(diǎn)的采樣保持電路210，其中，輸入節(jié)點(diǎn)V6和輸出節(jié)點(diǎn)V3都耦合到調(diào)節(jié)電路；并且其中，如果輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓大于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓，則采樣保持電路210的傳遞函數(shù)是假擬全通，如果輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓小于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓，則采樣保持電路210的傳遞函數(shù)基本上為恒定信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11的調(diào)節(jié)器電路，其中，采樣保持電路210進(jìn)一步包括耦合在輸入節(jié)點(diǎn)V6和輸出節(jié)點(diǎn)V3之間的第一旁路二極管D7和耦合在采樣保持電路和輸出節(jié)點(diǎn)之間的第二旁路二極管D6。
13.如權(quán)利要求12的調(diào)節(jié)器電路，其中，調(diào)節(jié)器電路能夠進(jìn)行直流操作并進(jìn)行LED D5的低頻PWM電流驅(qū)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求12的調(diào)節(jié)器電路，其中，調(diào)節(jié)電路包括降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、差動(dòng)放大器、PID控制器、采樣保持電路和PWM調(diào)制器。
15.如權(quán)利要求14的調(diào)節(jié)器電路，其中，采樣保持電路210是無(wú)源的。
16.如權(quán)利要求15的調(diào)節(jié)器電路，其中，采樣保持電路210包括耦合到前向偏置二極管D2輸入端的串聯(lián)輸入電阻器R4，二極管D2的輸出端耦合到與電阻器R2并聯(lián)的電容器C2上，電阻器R2旁路到地，從二極管D2的輸出端得到采樣保持210的輸出。
17.如權(quán)利要求16的調(diào)節(jié)器電路，其中，第一旁路二極管D7和第二旁路二極管D6都從輸入節(jié)點(diǎn)V6前向偏置到輸出節(jié)點(diǎn)V3。
18.一種用于提高具有采樣保持電路210的調(diào)節(jié)器電路穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括用于將輸入電壓耦合到采樣保持電路210的輸入節(jié)點(diǎn)V6的裝置；用于響應(yīng)于輸入電壓激勵(lì)采樣保持電路210的裝置；用于檢測(cè)耦合到采樣保持電路210的輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓的裝置；用于確定輸入節(jié)點(diǎn)V6處的輸入電壓是否大于輸出節(jié)點(diǎn)V3處的輸出電壓的裝置；以及用于根據(jù)確定結(jié)果提供采樣保持功能的裝置。
全文摘要
提供了一種穩(wěn)定性提高了的具有采樣保持電路的LED驅(qū)動(dòng)器。LED驅(qū)動(dòng)器包括調(diào)節(jié)電路和將輸入節(jié)點(diǎn)(V6)耦合到輸出節(jié)點(diǎn)(V3)的采樣保持電路，其中，輸入和輸出節(jié)點(diǎn)都耦合到調(diào)節(jié)電路。如果輸入節(jié)點(diǎn)處的電壓大于輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓，則采樣保持電路的傳遞函數(shù)是假擬全通，如果輸入節(jié)點(diǎn)處的電壓小于輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓，則采樣保持電路的傳遞函數(shù)為恒定信號(hào)。
文檔編號(hào)H05B33/08GK1732716SQ200380107534
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者C·昌 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司