專利名稱：用于led驅(qū)動器的功率變換器的預(yù)測控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動LED (發(fā)光二極管)，并且更具體地涉及用于驅(qū)動多個LED串的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LED正在各種各樣的電子應(yīng)用中被采用，例如，建筑照明，汽車頭燈和尾燈，用于包括個人計算機、筆記本電腦、高清電視、閃光燈等在內(nèi)的液晶顯示裝置的背光。與諸如白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)照明光源相比，LED具有明顯優(yōu)勢，包括效率高、指向性好、色彩穩(wěn)定、可靠性高、使用壽命長、尺寸小和環(huán)境安全。LED是電流驅(qū)動型器件，意味著其產(chǎn)生的光通量(即亮度)主要是施加的流經(jīng)它們的電流的函數(shù)。因此，調(diào)節(jié)流過LED的電流是重要的控制技術(shù)。為通過直流(DC)電壓源驅(qū)動大型LED陣列，經(jīng)常使用諸如升壓功率變換器或升降壓功率變換器等DC-DC開關(guān)功率變換器來為多個LED串供應(yīng)上軌(top rail)電壓。在使用LED背光的液晶顯示器(IXD)的應(yīng)用中，控制器經(jīng)常有必要與用于每個LED串的獨立的電流設(shè)置并行地來控制多個LED串?？刂破魅缓罂梢元毩⒌乜刂芁CD的不同部分的亮度。而且，控制器能夠以定時的方式打開或者關(guān)閉LCD的不同部分。由于LED之間的制造差異，維持特定電流電平所必需的跨每個LED串的電壓降差異很大。圖1的VI曲線示出了兩個不同的LED(LED1和LED2)的電壓和電流之間的指數(shù)關(guān)系。對于LEDl和LED2，為了提供相同量的峰值電流，LEDl必須運行在約3.06伏特的正向電壓降，而LED2必須運行在約3.26伏特的正向電壓降。假設(shè)在第一 LED串中有10個具有LEDl特性的LED，則跨該串有30.6V的電壓降。假設(shè)在第二 LED串102中有10個具有LED2特性的LED，則跨第二 LED串有32.6V的電壓降。該2伏特的差值因此將被用于驅(qū)動第二串的電路所消耗從而兩個串都以相同的40mA的峰值電流運行。不同LED的不可預(yù)測的VI特性使得以省電方式操作不同的LED串而同時仍然維持對LED串的亮度的精確控制變得困難。已經(jīng)開發(fā)了不同技術(shù)來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，但是許多傳統(tǒng)的解決方案要么效率低要么需要使用附加的電路，該附加的電路大幅增加了用于調(diào)節(jié)流過LED串的電流的組件的成本。

發(fā)明內(nèi)容
開關(guān)功率變換器控制器使用估計用于功率變換器的后續(xù)開關(guān)周期的預(yù)測負(fù)載的預(yù)測前饋控制機制來控制功率變換器的開關(guān)。在一個實施例中，在開關(guān)功率變換器的第一開關(guān)周期期間接收預(yù)測負(fù)載信號。預(yù)測負(fù)載信號表示在繼第一開關(guān)周期之后出現(xiàn)的開關(guān)功率變換器的第二開關(guān)周期期間一個或多個LED串的預(yù)測負(fù)載?；陬A(yù)測負(fù)載確定占空比，以便在第二開關(guān)周期期間驅(qū)動開關(guān)功率變換器。在第二開關(guān)周期期間使用占空比控制開關(guān)功率變換器以獲得用于給一個或多個LED串供電的調(diào)節(jié)的輸出電壓。實施例還包括用于驅(qū)動一個或多個LED串的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括LED控制器和功率變換控制器。LED控制器被耦合以接收用于驅(qū)動一個或多個LED串的亮度設(shè)置。LED控制器產(chǎn)生用于表示在該亮度設(shè)置下運行的一個或多個LED串的預(yù)測負(fù)載的預(yù)測負(fù)載信號。功率變換控制器被耦合以在開關(guān)功率變換器的第一開關(guān)周期期間從LED控制器接收預(yù)測負(fù)載信號。功率變換控制器基于預(yù)測負(fù)載信號產(chǎn)生控制信號?？刂菩盘柧哂杏糜谠诶^第一開關(guān)周期之后出現(xiàn)的第二開關(guān)周期期間控制開關(guān)功率變換器的開關(guān)的占空比。開關(guān)功率變換器向一個或多個LED串提供功率。有利地，功率變換控制器利用預(yù)測負(fù)載信號而不是完全依靠反饋調(diào)節(jié)來控制開關(guān)功率變換器的開關(guān)。這改善了開關(guān)功率變換器當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)改變的LED串的負(fù)載狀態(tài)的時候的動態(tài)響應(yīng)。改善的動態(tài)響應(yīng)減少或消除了諸如在過渡狀態(tài)期間當(dāng)輸出電壓降到調(diào)節(jié)電壓以下時發(fā)生的閃爍等性能問題。而且，改善的動態(tài)響應(yīng)減少或消除了在過渡狀態(tài)期間當(dāng)輸出電壓升到其調(diào)節(jié)電壓以上時發(fā)生的不想要的功率損耗。說明書中描述的特征和優(yōu)點并非全部，特別是，結(jié)合附圖、說明書和權(quán)利要求書，許多附加的特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。此外，應(yīng)當(dāng)注意本說明書中所使用的用語主要是出于可讀性和指導(dǎo)性的目的而被選擇的，并且可能不是被選擇以描述或限制創(chuàng)造性的技術(shù)方案。


通過結(jié)合附圖考慮如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的實施例的教導(dǎo)可以被很容易地理解。圖1是用于示出制造差異對于正向偏置LED的1-V曲線的影響的曲線圖。圖2示出了用于驅(qū)動多個LED串的高層級系統(tǒng)。圖3A示出了用于開關(guān)變換器的一個實施例的電路圖。圖3B示出了與以非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)運行的開關(guān)變換器相關(guān)聯(lián)的波形。圖4是用于示出由LED控制器控制的LED驅(qū)動器的一個實施例的電路圖。圖5是用于針對典型的LED示出電流和光學(xué)照度之間的典型的非線性傳遞函數(shù)的曲線圖。圖6是用于針對典型的LED示出作為結(jié)點溫度的函數(shù)的光通量密度的典型的溫度下調(diào)的曲線圖。
具體實施例方式附圖和下面的描述僅通過說明的方式涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例。從下述討論中應(yīng)當(dāng)注意到此處公開的結(jié)構(gòu)和方法的可替換實施例將很容易被認(rèn)為是可以在不脫離所要求保護(hù)的發(fā)明的原理的情況下而使用的可行的可替換物。現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的若干實施例，在附圖中示出了其示例。應(yīng)當(dāng)注意到，只要可行，在附圖中可以使用相似或者相同的附圖標(biāo)記，并且可以用以指示相似或者相同的功能。附圖僅出于說明的目的描述本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易從下面的描述中認(rèn)識到此處示出的結(jié)構(gòu)和方法的可替換實施例可以在不脫離此處描述的本發(fā)明的原理的情況下而被使用。圖2示出了用于驅(qū)動多個LED串225的系統(tǒng)的一個實施例。該系統(tǒng)包括LED驅(qū)動器230、LED控制器240、視頻控制器250、功率變換器控制器210和開關(guān)功率變換器220?？商鎿Q實施例可以包括不同的或附加的組件。 例如，視頻控制器250可以是一種控制IXD顯示器以形成圖像的器件。視頻控制器250確定用于IXD顯示器的期望背光要求，其通過控制信號207將該需求傳輸?shù)絃ED控制器240。例如，在一個實施例中，控制信號207包括用于LED串225的亮度設(shè)置和用于LED串225的預(yù)定的基線電流。通常，視頻控制器250在視頻控制器250的每個垂直同步(Vsync)周期更新一次控制信號207。在一個實施例中，盡管被示為兩個獨立器件，但是視頻控制器250和LED控制器240可以是同一集成電路器件的獨立組件或者在同一集成電路器件上執(zhí)行的固件中的獨立線程。LED控制器240接收來自視頻控制器250的控制信號207并且確定用于驅(qū)動LED串225的電流電平和占空比(即打開/關(guān)閉時間)以實現(xiàn)由視頻控制器250指定的期望亮度。程控電流電平和占空比通過信號235傳送到LED驅(qū)動器230，其根據(jù)傳送的設(shè)置驅(qū)動LED串225。LED控制器240可以對于不同的LED串225指定不同的設(shè)置，因此允許LED驅(qū)動器230能夠?qū)τ诓煌腖ED串225實現(xiàn)不同的亮度值。LED控制器240和LED驅(qū)動器230通過通信鏈路235相互通信。在一個實施例中，通信鏈路235可以表示用于連接兩個或以上集成電路器件以承載信息的任何串行或并行鏈路。例如，通信鏈路235可以是串行協(xié)議接口(SPI)、集成電路間總線(I2C)等。通信鏈路235也可以表示單個通信鏈路的聚集，其中，每個鏈路專門用于承載一種類型的信息(例如，占空比設(shè)置、程控電流電平或調(diào)節(jié)信息)。LED控制器240和LED驅(qū)動器230使用自適應(yīng)開關(guān)操作，自適應(yīng)開關(guān)作為一種有效地驅(qū)動多個LED串225的技術(shù)。例如，在一個實施例中，LED控制器240通過通信鏈路235從LED驅(qū)動器230接收調(diào)節(jié)信息，其指示流過LED通道225的電流是在調(diào)節(jié)中還是脫離調(diào)節(jié)。在校準(zhǔn)處理期間，LED控制器240使用調(diào)節(jié)信息來確定用于每個LED通道225的程控電流值。在一個實施例中，程控電流選自相對于基線電流的一組有限的可能的電流值。每個LED通道225可以具有不同的程控電流值，基于不同的LED串225的不同的1-V特性而設(shè)置該值以優(yōu)化該通道的功率效率。使用預(yù)定的基線電流設(shè)置、亮度設(shè)置和程控電流電平，LED控制器240計算用于LED通道225的占空比?？梢詫τ诓煌耐ǖ莱绦蚧煌恼伎毡纫匝a償程控的每個LED通道225的電流值之間的變化并且維持對于每個LED通道225的相對亮度的控制。例如，具有較高峰值電流值的LED串225將具有較高的占空比，并且具有較低峰值電流值的LED串225將具有較高的占空比。下面相對于圖4提供有關(guān)使用自適應(yīng)開關(guān)的LED驅(qū)動器230和LED控制器240的運行的更多細(xì)節(jié)。LED控制器240還基于用于每個LED串225的已知的程控電流電平和占空比來產(chǎn)生預(yù)測負(fù)載信號216，并且向功率變換器控制器210輸出預(yù)測負(fù)載信號216。預(yù)測負(fù)載信號216包括可以由其得出用于在開關(guān)功率變換器220的后續(xù)開關(guān)周期中控制Vboost的適當(dāng)?shù)目刂菩盘柕男畔?。例如，在一個實施例中，預(yù)測負(fù)載信號216表在開關(guān)功率變換器220的開關(guān)周期期間流過LED串225的平均累積電流，或者是可以由其得出平均累積電流的信息?？商鎿Q地，預(yù)測負(fù)載信號216可以表示在預(yù)定時期內(nèi)將要被LED串225所消耗的估計功率，或者是可以由其得出估計功率的其它信息。正如下面將要進(jìn)一步詳細(xì)描述的，預(yù)測負(fù)載信號216使得功率變換器控制器210能夠更加有效地調(diào)整開關(guān)功率變換器220的輸出以補償負(fù)載的變化。開關(guān)功率變換器220調(diào)節(jié)輸入電壓Vin并且向多個LED串225提供公共電壓Vboost245。在反饋路徑中，功率變換器控制器210感測來自開關(guān)功率變換器220、表示開關(guān)功率變換器220的輸出電壓Vboost 245的反饋電壓(Vfb) 214，并且提供控制信號212以控制開關(guān)功率變換器220的開關(guān)，以便將Vboost 245維持在期望的調(diào)節(jié)電壓。例如，在一個實施例中，控制信號212包括用于控制開關(guān)功率變換器220的開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號?？商鎿Q地，控制信號212包括脈沖頻率調(diào)制(PFM)信號。因此，如果Vboost 245開始下降到其調(diào)節(jié)電壓以下(例如，由于LED串225的負(fù)載需求增加了)，則功率變換器控制器210將通過反饋信號214感測到Vboost 245的電壓降并且增加控制信號212的占空比，因而抵消Vboost 245中的下降。同樣地，如果Vboost 245上升到其調(diào)節(jié)電壓以上(例如，由于LED串225的負(fù)載需求減小了)，則功率變換器控制器210將通過反饋信號214感測到電壓升并且減小控制信號212的占空比，因而抵消Vboost 245中的上升。如上所述，LED串225的程控電流和占空比(并且因此總體負(fù)載需求)可以根據(jù)由視頻控制器250所設(shè)定的亮度設(shè)置而逐周期改變。例如，在一個實施例中，程控電流和占空比在視頻控制器250的每個Vsync周期被更新一次。雖然上面討論的功率變換器控制器210的反饋控制機制將起作用以抵消由于改變負(fù)載需求而引起的Vboost 245中的上升或者下降，但是可以通過基于前饋預(yù)測負(fù)載信號216來進(jìn)一步調(diào)整開關(guān)功率變換器220的占空比來改善動態(tài)負(fù)載響應(yīng)時間。預(yù)測負(fù)載信號216向功率變換器控制器210提供用于估計在開關(guān)功率變換器220的后續(xù)開關(guān)周期期間的期望負(fù)載的預(yù)報信息。因此，功率變換器控制器210可以在改變負(fù)載之前調(diào)整控制信號212，而不等待通過Vboost 245中的上升或者下降(通過反饋電壓214感測到)而被發(fā)現(xiàn)的負(fù)載改變。結(jié)果，可以顯著地改善對于動態(tài)負(fù)載的環(huán)路響應(yīng)。在一個實施例中，每當(dāng)從視頻控制器250接收到調(diào)整過的亮度設(shè)置(例如，每個Vsync周期一次)，LED控制器240便更新預(yù)測負(fù)載信號216?？商鎿Q地，LED控制器240可以采用與后續(xù)周期相對應(yīng)的預(yù)測信息在開關(guān)功率變換器220的每個開關(guān)周期、每個第二開關(guān)周期、每個第三開關(guān)周期等更新預(yù)測負(fù)載信號216。因此，例如，在第一開關(guān)周期期間接收到的預(yù)測負(fù)載信號216提供用于在幾個第一開關(guān)周期之后第二開關(guān)周期期間控制開關(guān)功率變換器220的信息。參考圖3A-3B，在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述用于確定預(yù)測負(fù)載信號216的示例過程。在一個實施例中，可以結(jié)合具有第一階控制和第二階控制的系統(tǒng)來使用預(yù)測負(fù)載信號216。例如，在使用掃描操作模式的電視背光系統(tǒng)中，由PWM占空比實現(xiàn)第一階亮度控制，并且基于低頻的掃描占空比來實現(xiàn)第二階亮度控制。僅當(dāng)?shù)谝浑A控制和第二階控制均有效時，電流導(dǎo)通通過LED串225。例如，假設(shè)Vsync周期是120Hz以及的PWM頻率是
2.4KHz。如果PWM的占空比設(shè)為50%，并且掃描占空比起初被設(shè)為100%，則這將導(dǎo)致在Vsync周期的持續(xù)時間內(nèi)產(chǎn)生20個占空比為50 %的PWM脈沖，導(dǎo)致某個程控值的50 %的平均電流。然后，如果對于后續(xù)的Vsync周期將掃描占空為調(diào)整到50%，則在Vsync周期的持續(xù)時間內(nèi)將僅有10個占空比為50%的PWM脈沖，導(dǎo)致僅為該程控值的25%的平均電流。因此，在一個實施例中，預(yù)測負(fù)載信號216可以根據(jù)此處描述的相同原理基于第一和第二(和/或甚至更高階)亮度控制來合并預(yù)測信息。
對于由預(yù)測前饋結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的改善的動態(tài)負(fù)載響應(yīng)而言有若干好處。首先，改善的負(fù)載響應(yīng)可以減少或者防止當(dāng)Vboost 245由于增加的負(fù)載需求而下降到調(diào)節(jié)電壓以下時可能導(dǎo)致的LED閃爍。其次，改善的負(fù)載響應(yīng)可以減少或者消除當(dāng)Vboost 245由于減少的負(fù)載需求而上升到調(diào)節(jié)電壓以上時可能導(dǎo)致的不期望的功率損耗。第三，因為改善的負(fù)載響應(yīng)補償了通常與減小的輸出電容相關(guān)聯(lián)的Vboost 245的較大的電壓擺動，所以在開關(guān)功率變換器220中可以采用較小的輸出電容器而不會犧牲性能。使用升壓變換器220的較小的輸出電容通常是期望的，因為其降低了材料成本的費用并且進(jìn)一步增加了發(fā)電廠的帶寬，以致環(huán)路控制可以在保持調(diào)節(jié)中發(fā)揮更多的作用。在一個實施例中，LED控制器240和LED驅(qū)動器230是相異的(即獨立的和不同的)集成電路器件。換句話說，LED控制器240不是與LED驅(qū)動器230相同的集成電路器件的一部分?？商鎿Q地，LED控制器240和LED驅(qū)動器230可以被集成在同一集成電路內(nèi)。而且，在一個實施例中，LED控制器240和功率變換器控制器210被包括在同一集成電路器件內(nèi)。在該實施例中，可以共享用于由功率變換器控制器210和LED控制器240所執(zhí)行的各種運算的算術(shù)處理單元，因此降低了系統(tǒng)的總體成本。功率變換器控制器和開關(guān)變換器的運行圖3A示出了可以被用作開關(guān)功率變換器220的升壓變換器320的示例結(jié)構(gòu)。在升壓變換器320中，當(dāng)開關(guān)晶體管Ql導(dǎo)通時，能量儲存在電感L中。當(dāng)開關(guān)晶體管Ql斷開時，能量通過二極管Dl傳遞到電容Cl并且被看作是輸出電壓V。。包括電阻Rl和R2的分壓器被耦合以產(chǎn)生表示I的被感測的反饋電壓VFB。Vfb可以被用作反饋電壓214并且Vtj可以被I禹合以提供Vboost。圖3B示出了當(dāng) 以非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)運行時用于驅(qū)動升壓變換器320的PWM信號312和流過升壓變換器320的電感電流込的波形圖。在時間段301期間，PWM信號312有效，從而導(dǎo)通開關(guān)晶 體管Q1。電感電流Il隨著電感器L充電而以速率Hi1增加。時間段301被稱為充電時間并且由d1TS給出，其中，Cl1是PWM信號312的占空比并且Ts是PWM信號312的周期。在時間段303期間，PWM信號312為低電平，從而斷開開關(guān)晶體管Q1。電感電流込隨著電感器L放電而以速率m2減小，從而提供二極管電流Id并且生成跨電容器Cl的輸出電壓Vtj。時間段303被稱為放電時間并且由d2TS給出，其中，d2是當(dāng)電感器L放電時周期Ts的百分比。在時間段305期間，因為電感器L已經(jīng)完全放電，所以電感電流L近似為零值。時間段305被稱為死區(qū)時間并且由d3TS給出，其中，d3是當(dāng)電感電流為零值時周期Ts的百分比，其在放電周期之后并且在下一個PWM周期開始之前。從圖3A和3B可知，流過電感器L的最大電流Imax由下式給出:ImAx = (I1TsHi1 = d2Tsm2 (I)在充電時間301期間，Ql導(dǎo)通并且跨電感器L的電壓為Vin。因此，Hi1由下式給出:

權(quán)利要求
1.一種用于控制為一個或多個LED串供電的開關(guān)功率變換器的方法,所述方法包括: 在所述開關(guān)功率變換器的第一開關(guān)周期期間接收預(yù)測負(fù)載信號，所述預(yù)測負(fù)載信號表示在所述開關(guān)功率變換器的第二開關(guān)周期期間所述一個或多個LED串的預(yù)測負(fù)載，所述第二開關(guān)周期在所述第一開關(guān)周期之后； 基于在所述第一開關(guān)周期期間接收的所述預(yù)測負(fù)載信號確定用于在所述第二開關(guān)周期期間驅(qū)動所述開關(guān)功率變換器的占空比；以及 采用確定的占空比在所述第二開關(guān)周期期間控制所述開關(guān)功率變換器以產(chǎn)生為所述一個或多個LED串供電的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 感測在所述第二開關(guān)周期期間的所述開關(guān)功率變換器的輸出電壓； 將感測的輸出電壓與期望的調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行比較；以及 調(diào)整所述開關(guān)功率變換器的所述占空比以實現(xiàn)在所述輸出電壓下的調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)測負(fù)載信號表示在所述開關(guān)功率變換器的所述第二開關(guān)周期期間流過所述一個或多個LED串的預(yù)測累積平均電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)測負(fù)載信號根據(jù)流過所述LED串的程控電流和驅(qū)動所述LED串的占空比來確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述預(yù)測負(fù)載信號基于用于所述LED串中的每一個的所述程控電流和對應(yīng)的占空比的乘積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定用于驅(qū)動所述開關(guān)功率變換器的占空比包括: 基于以下各項中的至少一項來確定所述占空比:到所述開關(guān)功率變換器的感測的輸入電壓、所述開關(guān)功率變換器的感測的輸出電壓、所述開關(guān)功率變換器的電感、所述開關(guān)功率變換器的開關(guān)周期以及在所述開關(guān)周期期間流過所述LED串的平均累積電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 接收用于所述一個或多個LED串的基線電流設(shè)置；以及 基于所述一個或多個LED串的電流-電壓特性和所述基線電流設(shè)置來確定流過所述一個或多個LED串中的每一個的程控電流電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括: 接收用于所述一個或多個LED串的亮度設(shè)置；以及 基于所述亮度設(shè)置和所述程控電流電平確定用于驅(qū)動所述一個或多個LED串中的每一個的占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過通信通道將確定的占空比和程控電流電平輸出到LED驅(qū)動器，其中所述LED驅(qū)動器根據(jù)所述占空比和所述程控電流電平驅(qū)動所述LED串。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括: 在視頻控制器的每個垂直同步周期從所述視頻控制器接收一次所述亮度設(shè)置；以及 響應(yīng)于接收所述亮度設(shè)置，在每個垂直同步周期更新一次所述預(yù)測負(fù)載信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 接收輸入電壓；以 及調(diào)節(jié)所述輸入電壓以生成為所述一個或多個LED串供電的調(diào)節(jié)的輸出電壓，其中所述控制信號控制所述開關(guān)功率變換器的開關(guān)以實現(xiàn)在所述輸出電壓下的調(diào)節(jié)。
12.—種用于驅(qū)動一個或多個發(fā)光二極管(LED)串的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括: LED控制器，其被耦合以接收亮度設(shè)置，所述亮度設(shè)置用于驅(qū)動所述一個或多個LED串并且產(chǎn)生預(yù)測負(fù)載信號，所述預(yù)測負(fù)載信號表示在所述亮度設(shè)置下運行的所述一個或多個LED串的預(yù)測負(fù)載；以及 功率變換控制器，其被耦合以在所述開關(guān)功率變換器的第一開關(guān)周期期間從所述LED控制器接收所述預(yù)測負(fù)載信號并且基于在所述第一開關(guān)周期期間接收的所述預(yù)測負(fù)載信號產(chǎn)生控制信號，所述控制信號具有用于在繼所述第一開關(guān)周期之后的第二開關(guān)周期期間控制開關(guān)功率變換器的開關(guān)的占空比，所述開關(guān)功率變換器向所述一個或多個LED串供電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述功率變換控制器進(jìn)一步被配置為感測所述開關(guān)功率變換器的調(diào)節(jié)的輸出電壓并且調(diào)整所述開關(guān)功率變換器的所述占空比以實現(xiàn)在所述調(diào)節(jié)的輸出電壓下的調(diào)節(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)測負(fù)載信號表示在所述開關(guān)功率變換器的所述第二開關(guān)周期期間流過所述一個或多個LED串的預(yù)測平均累積電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)測負(fù)載信號基于用于所述LED串中的每一個的所述程控電流和對應(yīng)的占空比的乘積。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)測負(fù)載信號根據(jù)流過所述LED串的程控電流和驅(qū)動所述LED串的占空比來確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求 12所述的系統(tǒng)，其中所述功率變換控制器基于到所述開關(guān)功率變換器的感測的輸入電壓、所述開關(guān)功率變換器的感測的輸出電壓、所述開關(guān)功率變換器的電感、所述開關(guān)功率變換器的開關(guān)周期以及在所述開關(guān)周期期間流過所述LED串的平均累積電流來確定用于驅(qū)動所述開關(guān)功率變換器的所述占空比。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述LED控制器被配置為基于所述一個或多個LED串的電流-電壓特性來確定流過所述一個或多個LED串中的每一個的程控電流電平。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述LED控制器進(jìn)一步被配置為基于亮度設(shè)置和所述程控電流電平來確定用于驅(qū)動所述一個或多個LED串中的每一個的占空比。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 用于在所述LED控制器和LED驅(qū)動器之間通信的通信通道，其中所述LED控制器通過所述通信通道將確定的占空比和程控電流電平輸出到所述LED驅(qū)動器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述LED控制器在視頻控制器的每個垂直同步周期從所述視頻控制器接收一次所述亮度設(shè)置，并且響應(yīng)于接收所述亮度設(shè)置在每個垂直同步周期更新一次所述預(yù)測負(fù)載信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 所述開關(guān)功率變換器，其接收來自所述LED控制器的控制信號并且調(diào)節(jié)輸入電壓以生成為所述一個或多個LED串供電的調(diào)節(jié)的輸出電壓，其中所述控制信號控制所述開關(guān)功率變換器的開關(guān)以在所述輸出電壓下調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于LED驅(qū)動器的功率變換器的預(yù)測控制。一種系統(tǒng)采用預(yù)測前饋控制機制來控制開關(guān)功率變換器以為LED串供電。LED控制器確定用于驅(qū)動LED串的程控電流電平和占空比。LED控制器基于所述程控電流電平和占空比來確定用于驅(qū)動所述LED串的所述開關(guān)功率變換器的后續(xù)周期的預(yù)測負(fù)載。功率變換控制器使用預(yù)測負(fù)載信息以控制開關(guān)功率變換器的開關(guān)。這改善了開關(guān)變換器對于改變的負(fù)載狀態(tài)的動態(tài)響應(yīng)，因此提高了系統(tǒng)的總體功率效率和性能。
文檔編號H05B37/02GK103188853SQ20121052167
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者J·W·凱斯特森, 王曉艷, 金學(xué)成, 梁恩主, S·森 申請人:艾沃特有限公司