LED驱动器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制开关ＬＥＤ阵列中的电压和电流的ＬＥＤ驱动器设备。ＬＥＤ阵列通过开关电压变换器被提供能量，包括：在激活时间期间激活ＬＥＤ阵列的半导体开关器件；产生和在激活时间期间通过ＬＥＤ阵列的电流成比例的信号的电流检测装置，以及采样和保持装置，用于保持在激活时间的周期之外所检测的信号。在进一步的实施例中，该设备包括同步装置，用于将ＬＥＤ阵列的激活时间对准到开关变换器的激活时间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED驱动电路领域，更具体地涉及用于使用采样和保持方法驱动LED阵列以便获得LED负载所要求的方波PWM电流波形的LED驱动器装置。传统的LED阵列驱动器电路通常使用廉价的线性电压调节器，以提供VCC偏轨(biasing rail)作为将要显示的LED的能源。当选择LED用于发光时，诸如晶体管的半导体开关器件被触发以提供通过所选LED的电流通路。在显示周期的终点，将器件关断。这种电压驱动方案的一个明显缺点在于，由于在关断瞬间电源调节器的持续传导，因此在关断开关器件的时刻会出现电压过冲(overshoot)。该事件体提供了这样一种状况，其中在去掉LED负载的瞬间，大容量滤波电容器从线性调节器中接收电荷。接着，在LED的下一个导通周期，在电压偏轨上出现更高的电压，在电压转换处引起大的超前电流尖峰。这些过冲可以被注入到邻近的电路中，对电路和LED产生退化或破坏效果。为了消除这种过冲问题，将电路配置为从线性电压调节器中产生恒定电流源。附图说明图1示出了这种传统LED驱动器电路10，其具有用于放大出现在节点14上的ILED信号的第一放大器12，以及用于控制LED工作的第二放大器16。响应于逻辑开关信号18，第二放大器16为晶体管22提供调节了的电压信号20，以开始通过LED 24的电流传导。产生的LED电流ILED通过传感电阻器26被感测，并通过第一放大器12放大以便通过电阻器RB提供电流反馈信号给第二放大器16。第二放大器的拉普拉斯变换函数由下述方程给出RA.1RB1+sRAC1[1]由RAC1阻抗组合提供的线性时间延迟实现减小ILED过冲的低通滤波器，由此允许电流信号ILED跟随参考信号18。这种线性低通滤波的一个缺点在于在LED 24导通期间LED电流的大幅过冲。对于要求LED24以诸如400Hz的高频率以及40％的示例性占空比周期使用脉冲宽度调制(PWM)模式进行显示的应用中，大量的波纹电流(ripplecurrent)产生了能引起LED 24的光学和电性能下降的ILED。这种下降可以包括强度控制和精确度的损失，此外还产生能够妨碍采样策略的噪声信号。因此，需要一种能够抑制过冲同时允许LED阵列中器件的高速选择性的装置根据本专利技术的优选实施例，提供一种电路用于使得LED驱动电路的电流反馈和控制信号与用于驱动偏置功率变换器的第二信号同步，以便消除与LED负载不连续相关的电压和电流过冲。通过这种同步，连接到能源的功率变换器中的开关器件在禁止LED负载驱动器件的期间被禁止，以防止不期望的中间缓冲电容的充电。通过使用栅钳位器件，具有适当反相的单逻辑信号可以引起所有开关器件同时导通和关断。本专利技术应用于逆向变换器(flyback converter)和推挽变换器。在优选实施例中，变换器具有DC电压信号作为输入电压。在进一步的优选实施例中，反相器输入电压是通过整流的AC电压信号形成。此外，采样和保持电路优选提供工作偏置电平，所述工作偏置电平将确保后面的导通具有和前面的导通所呈现出的相同工作条件。该采样和保持电路的响应时间将优选长于变换器工作频率的时间周期。本专利技术还提供了一种用于将开关LED驱动器对电压变换器中的开关器件同步的方法，使得激活时间周期和非激活时间周期一致，而且如果能量负载不存在的话，则不进行能量转移。图1示出了传统的LED驱动器电路。图2示出了根据本专利技术的优选实施例的LDE驱动器配置。图3示出了根据本专利技术另一实施例的LED开关控制电路的示例性详细示意图。根据本专利技术的优选实施例，非线性采样和保持电路考虑LED电流信号的精确测量和校准，使得驱动信号18精确跟随，而没有过度的电压和电流过冲以及性能降低。图2示出了根据本专利技术的优选实施例的示例性LED驱动器配置28。将放大的传感信号30施加到二极管32、电容器34、电阻器36和MOSFET开关器件38的漏极的示例性波形整形阻抗组合，MOSFET开关器件38的输入栅极由输入电压信号40控制。第二MOSFET开关器件42也由通过逻辑反相器44的输入信号40控制。第二开关器件42通过连接到放大器48的输出和晶体管22的栅极的电阻器46来提供消耗电流(current sinking)电路。除了正输入端连接到固定参考电压50以外，以类似于图1所示的放大器16对放大器48进行偏置。由于反相器44，开关器件38和42响应于逻辑信号40而处于相反的状态。当信号40处于高电压时，开关器件38导通，开关器件42关断，因此允许放大的信号30通过放大器48并因此到达输出晶体管22，由此导通LED 24。反馈信号通过上述环路调节通过LED 24的电流在施加的脉冲持续时间内处于基本恒定的幅度。当信号40转变为低时，开关器件38关断，开关器件42导通以推动晶体管22的栅极电压及其相关的寄生栅电容52到低于其阈值电压的电平，由此关断晶体管22和LED 24。与这两个开关器件38和42相关的偏置电阻器可以选择为使得晶体管22仅处于稍微低于其阈值电压。这允许导通晶体管22而无需能够产生LED 24中电流过冲的栅极过驱动电平，这是由于在周期性工作期间，电容器34和52从不完全放电和完全充电。图3示出了根据本专利技术另一实施例的LED开关控制电路54的示例性详细示意图。干线56上的15伏DC的示例性输入电压通过开关器件58和逆向变压器60转换，以提供DC电源电压给节点62、电容器64和LED 66。标准UPC器件68控制脉冲宽度调制(PWM)信号到开关器件58，使得独立于输入电压56的恒定调节电压施加到电容器64上。图3所示的输入电压和变换器配置只是示例性的，并不意味着作为限制。可以采用具有相同效果的多种不同的配置和输入电压，例如，采用推挽变换器或反相器布置来变换AC整流线电压。完成电流通路的是晶体管70，其将LED 66连接到传感电阻器72并返回地。和通过LED 66的电流成比例的电压信号74通过线性放大器模块76被感测，其放大信号并将放大的信号提供给包括二极管78、电容器80和电阻器82的峰值检测器电路。通过选择峰值检测器电路的RC时间常数大于PWM控制电路的频率，产生的电压信号和LED66中的峰值电流成比例。在晶体管70的导通状态期间，LED 66中的峰值电流可以由该电压电平控制，以便维持需要的传导电流。在晶体管70的关断状态期间，感测的电流几乎瞬时下降为零，并能够引起电容器64上正在卸载的电压升高以及由于控制回路的慢响应时间引起的过冲。因此，UPC器件68必须与晶体管70的关断同步地被禁止，这通过晶体管84和86以及输入PWM控制信号88来实现。因此，数字PWM控制信号88通过放大器器件76，并控制上述晶体管，使得当晶体管70导通时，晶体管84导通，晶体管86关断，UPC器件68和峰值检测器电路正常工作。在图3所示的示例性电路中，该状态对应于控制信号88上的高逻辑状态。当逻辑低出现在PWM信号88上时，晶体管70关断且晶体管86导通，由此禁止UPC器件68和峰值检测器电路的工作。在晶体管86的导通期间，峰值检测器电路存储先前保留的电压值，电容器64上的电压保持恒定，这是由于对于PWM信号88处在逻辑低电平期间内没有放电通路(即，晶体管70处于“关”状态)。当PWM信号8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ驱动器设备，用于控制在连接的开关ＬＥＤ阵列（６６）中的电压和电流，所述开关ＬＥＤ阵列通过开关电压变换器（５８，６０）被提供能量，所述ＬＥＤ驱动器设备包括：半导体开关器件（７０），用于将ＬＥＤ阵列（６６）从开关电压变换器（５ ８，６０）连接到电压偏轨（６２）；电流检测装置（７２），用于产生和在激活时间期间通过连接的ＬＥＤ阵列（６６）传导的电流成比例的信号；以及采样和保持装置（７８，８０），用于保持在非激活时间期间所检测的信号。

【技术特征摘要】
US 2001-8-15 09/930,7351.一种LED驱动器设备，用于控制在连接的开关LED阵列(66)中的电压和电流，所述开关LED阵列通过开关电压变换器(58，60)被提供能量，所述LED驱动器设备包括半导体开关器件(70)，用于将LED阵列(66)从开关电压变换器(58，60)连接到电压偏轨(62)；电流检测装置(72)，用于产生和在激活时间期间通过连接的LED阵列(66)传导的电流成比例的信号；以及采样和保持装置(78，80)，用于保持在非激活时间期间所检测的信号。2.根据权利要求1的LED驱动器设备，进一步包括同步装置(86)，用于将所连接的LED阵列(66)的激活时间对准到开关变换器的激活时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：C张，B克劳伯格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]