LED驱动器及其控制器和控制方法技术

本发明专利技术公开了LED驱动器及其控制器和控制方法。该控制方法包括：根据不同结构的LED负载的伏安特性建立数据库；检测LED驱动器的输出电压和输出电流；将检测到的输出电压和输出电流与数据库中的数据进行对比，以判断LED负载的结构；以及根据判断出的负载结构调节LED驱动器的输出电流，使流过每一串LED的电流均小于其额定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路，尤其涉及LED驱动器及其控制方法。
技术介绍
由于高光效和长寿命，LED被认为是非常出色的照明光源。在过去十余年，其光效不断提高，成本快速下降。一个典型的LED照明方案由LED负载和驱动器组成，驱动器根据负载情况可能为多路输出，也可能为单路输出。大多数应用中，LED负载包含有数十颗LED，这种设计有利于配光。众所周知，流过单颗LED的电流必须要小于其额定值以避免其因过热而损坏。对于多个LED，需要使流过LED的电流相同且小于额定值，这样有利于配光设计且保证了LED的可靠性。为了使流过LED的电流相同，将所有LED串联成一串是一个简单的解决方法。但是，在功率稍大的应用中，LED数量较多，整串的电压可能太高而对爬电距离、绝缘以及驱动器的优化带来不利影响。因此，LED负载常常被分成并联的多串，形成阵列结构。由于元器件的偏差，阵列中不同串LED的伏安特性(V-I property)也不相同。故在阵列中，很多串中可能有电流超过额定值的情形存在，这可能会造成该串损坏。一种解决由于电流不均衡而造成各串电流过高的现有办法是对各串LED的电流进行均流。如图1A所示，LED驱动器为AC/DC多路输出恒压源，每一串LED都带有一个后级调整器(post regulator)。该后级调整器可以是有源电路(如线性电源或开关电源)，可以是无源电路(如电阻、电容或者耦合电感)。由于后级调整器的存在，流过各串的电流可以被平衡且不超过LED的额定值。尽管多路输出均流的方案能很好地解决负载内部电流不均衡和过流问题，但是其电路结构较复杂、成本较高、效率较低。因而在实际应用中，负载常常被设计成只有一个接线端子的阵列式模组，而驱动器则被设计为没有后级调整器的单路输出恒流源，如图1B所示。一般情况下，驱动器输出的恒定电流需要被设计成保证负载中各串电流在稳态下均小于LED的额定值，这可以被认为是驱动器与负载匹配的情形。但是
当负载由于老化或其他因素影响造成改变的情况下，有些串的电流可能超出额定值，使得驱动器输出的恒定电流不再适合负载，导致驱动器与负载不匹配。这种情形可能会导致负载进一步失效，甚至由于驱动器长时间工作在非最优态而缩短其寿命。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种LED驱动器自适应负载匹配技术，使驱动器的输出电流能根据负载结构进行自适应调整，以保证阵列式模组负载中各串电流都小于额定值。根据本专利技术实施例的一种LED驱动器的控制方法，包括：根据不同结构的LED负载的伏安特性建立数据库；检测LED驱动器的输出电压和输出电流；将检测到的输出电压和输出电流与数据库中的数据进行对比，以判断LED负载的结构；以及根据判断出的负载结构调节LED驱动器的输出电流，使流过每一串LED的电流均小于其额定值。根据本专利技术实施例的一种LED驱动器，包括：开关变换器，将输入信号转换为输出电压和输出电流以驱动LED负载；存储器，记录不同结构的LED负载的伏安特性；数字控制器，耦接至开关变换器和存储器，检测输出电压和输出电流，并将检测到的输出电压和输出电流与存储器中的数据进行对比，以判断LED负载的结构，然后基于判断出的负载结构，调节开关变换器的输出电流，使流过每串LED的电流均小于额定值。根据本专利技术实施例的一种用于LED驱动器的控制器，其中LED驱动器提供输出电压和输出电流以驱动LED负载，该控制器包括：存储器，记录不同结构的LED负载的伏安特性；数字控制器，耦接至存储器，检测输出电压和输出电流，并将检测到的输出电压和输出电流与存储器中的数据进行对比，以判断LED负载的结构，然后基于判断出的负载结构，产生输出电流参考电平；以及逻辑控制电路，耦接至数字控制器以接收电流参考电平，根据输出电流参考电平产生控制信号以调节输出电流，使流过每一串LED的电流均小于其额定值。在本专利技术的实施例中，首先根据不同结构负载的伏安特性建立数据库，然后通过检测LED驱动器的输出电流和电压，将其与数据库数据比较，判断出负载结构。最后，根据负载结构调节LED驱动器的输出电流来实现自适应控制。通过这样的方法，在LED驱动器的运行过程中，即使负载由于故障导致结构发生变化，LED驱动器输出也可以自适应匹配负载，由此提高LED照明系统的可靠
性。附图说明图1A和图1B为现有LED驱动器的示意性框图；图2为根据本专利技术实施例的LED驱动器控制方法的工作流程图；图3为根据本专利技术实施例的LED驱动器300的原理性框图；图4示出阵列式LED负载除开路与短路外的所有可能负载结构；图5示出根据本专利技术实施例的LED负载结构的伏安特性工作曲线和稳态工作点确定方法；图6为根据本专利技术实施例的LED驱动器300A的电路原理图；图7A-7C为三种示例性的LED负载结构SaA、SaB、SaC；图8示出根据本专利技术实施例的LED负载结构SaA、SaB、SaC的伏安特性工作曲线CurveA、CurveB、CurveC；图9为根据本专利技术实施例的图6所示LED驱动器300A的工作波形图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任
何和所有组合。LED照明系统中驱动器与负载一般有两种典型的失配情形。一种可称之为静态失配情形，即驱动器上电起机前就与负载不匹配。例如，上电前负载中有些LED已经损坏，若驱动器还是提供原有的输出电流，则两者不匹配。另一种可称之为动态失配情形，即驱动器上电起机后，负载结构突变所导致与原有驱动器输出电流的不匹配。通常这种结构突变是由负载中某些LED损坏或者运行过程中有老化等因素造成接触不良所引起的。以有多串LED的阵列式模组负载为例，在驱动器输出电流恒定的情况下，若其中某一串开路，则其余串将承担更大的电流，有可能超过额定值，缩短其寿命。上述两种情形在实际应用中对于LED照明系统的可靠性均有负面影响，它们都是由驱动器输出的恒定电流不能根据负载结构变化调整所造成的。为使驱动器能自动调整输出电流来匹配不同结构的负载，本专利技术提出了一种如图2所示的LED驱动器自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED驱动器的控制方法，包括：根据不同结构的LED负载的伏安特性建立数据库；检测LED驱动器的输出电压和输出电流；将检测到的输出电压和输出电流与数据库中的数据进行对比，以判断LED负载的结构；以及根据判断出的负载结构调节LED驱动器的输出电流，使流过每一串LED的电流均小于其额定值。

【技术特征摘要】
1.一种LED驱动器的控制方法，包括：根据不同结构的LED负载的伏安特性建立数据库；检测LED驱动器的输出电压和输出电流；将检测到的输出电压和输出电流与数据库中的数据进行对比，以判断LED负载的结构；以及根据判断出的负载结构调节LED驱动器的输出电流，使流过每一串LED的电流均小于其额定值。2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：在LED驱动器刚起机的阶段，使LED驱动器的输出电流以固定步长逐步增大。3.如权利要求1所述的控制方法，其中所述数据库中还记录有不同结构负载所期望的稳态工作点，其中根据判断出的负载结构调节LED驱动器的输出电流的步骤包括：根据判断出的负载结构所对应的稳态工作点设置LED驱动器的输出电流参考电平。4.如权利要求1所述的控制方法，还包括：参考LED的规格书进行推算，或根据测试得到不同结构负载的伏安特性。5.一种LED驱动器，包括：开关变换器，将输入信号转换为输出电压和输出电流以驱动LED负载；存储器，记录不同结构的LED负载的伏安特性；数字控制器，耦接至开关变换器和存储器，检测输出电压和输出电流，并将检测到的输出电压和输出电流与存储器中的数据进行对比，以判断LED负载的结构，然后基于判断出的负载结构，调节开关变换器的输出电流，使流过每...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，
申请(专利权)人：浙江大邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33