光源驱动电路及控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种驱动发光二极管光源的光源驱动电路及 控制器。
【背景技术】
[0002] 图1所不为一种传统的光源驱动电路100的方框图。该驱动电路100用于驱动光 源如发光二极管链108。电源102提供输入电压VIN为驱动电路100供电。驱动电路100 包含降压变换器，该降压变换器在控制器104的控制下为发光二极管链108提供变换后的 电压V0UT。该降压变换器包含二极管114、电感112、电容116和开关106。电阻110与开 关106串联。当开关106接通，电阻110与电感112以及发光二极管链108耦合，产生指示 流经电感112的电流的反馈信号。当开关106断开，电阻110与电感112以及发光二极管 链108断开，因而没有电流流经电阻110。
[0003] 开关106由控制器104控制。当开关106接通，电流流经发光二极管链108、电感 112、开关106、电阻110到地。在电感112的作用下电流逐渐增大。当电流增至预设的最 大电流值时，控制器104断开开关106。当开关106断开，电流流经发光二极管链108、电感 112和二极管114。控制器104在一段时间后再次接通开关106。因此，控制器104根据所 述预设的最大电流值控制降压变换器。然而，流经电感112和发光二极管链108的平均电流 会受到电感112的电感值、输入电压VIN以及发光二极管链108两端的电压V0UT的影响， 因此难以对流经电感112的平均电流(也即流经发光二极管链108的平均电流)进行精确控 制。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种光源驱动电路及控制器，以提供恒定的输 出功率，且使该光源驱动电路具有更高的功率因数。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种光源驱动电路，该光源驱动电路包含降 升压变换器，从电源接收输入电压和输入电流并为负载提供电能，降升压变换器包含由驱 动信号控制的开关；线电压补偿电路，耦合于电源，用于产生指示输入电压大小的电压监测 信号；电流监测器，耦合于降升压变换器中的开关与地之间，用于产生指示流经负载的电流 大小的电流监测信号；以及控制器，耦合于降升压变换器和线电压补偿电路，控制器接收由 电压监测信号和电流监测信号一起叠加构成的组合监测信号，组合监测信号指示输入电压 大小和流经负载的电流大小，控制器根据组合监测信号产生驱动信号以控制开关，其中， 通过线电压补偿电路使得电流监测信号的电压值和流经负载的电流值均与输入电压成反 比关系，当输入电压增大时，电流监测信号的电压值相应地减小并且流经负载的电流值相 应地减小，当输入电压减小时，电流监测信号的电压值相应地增大并且流经负载的电流值 相应地增大。
[0006] 本发明还提供了一种控制器，用于控制降升压变换器，降升压变换器从电源接收 输入电压和输入电流，并为负载提供电能，其特征在于，控制器包括：第一监测端口，接收指 示输入电压大小和流经负载的电流大小的组合监测信号；第二监测端口，接收指示降升压 变换器中的储能单元的状况的监测信号，其中储能单元的电流由开关控制，如果监测信号 指示流经储能单元的电流减小到预设电流值，控制器接通开关；以及驱动端口，根据组合监 测信号和监测信号提供驱动信号给开关以控制流经降升压变换器的瞬时电流，从而调节流 经负载的电流大小，其中流经负载的电流是通过耦合于第一监测端口的线电压补偿电路而 与输入电压成反比关系，当输入电压增大时，流经负载的电流相应地减小，当输入电压减小 时，流经负载的电流相应地增大，从而减小输入电压的变化对于降升压变换器的输入功率 和输出功率的影响。
[0007] 本发明提供的光源驱动电路及控制器，通过利用线电压补偿电路使得电流监测信 号的电压值和流经负载的电流值均与输入电压成反比关系，从而可以减少甚至消除输入电 压的变化对降升压变换器的输入功率和输出功率的影响。
【附图说明】
[0008] 以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目 的、具体结构特征和优点。
[0009] 图1所示为一种传统光源驱动电路的方框图；
[0010] 图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的方框图；
[0011] 图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0012] 图4所示为图3中控制器的结构示意图；
[0013] 图5所示为图4中控制器的波形图；
[0014] 图6所示为图3中控制器的另一种结构示意图；
[0015] 图7所示为图6中控制器生成或接收的信号波形图；
[0016] 图8所不为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路不意图；
[0017] 图9A所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的方框图；
[0018] 图9B所示为图9A中驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0019] 图10所示为根据本发明再一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0020] 图11所示为图9A中控制器的结构示意图；
[0021] 图12所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路生成或接收的信号波形图；
[0022] 图13所示为根据本发明一个实施例的驱动负载的方法流程图；
[0023] 图14所示为根据本发明又一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0024] 图15所示为根据本发明一个实施例的图14中控制器的结构示意图；
[0025] 图16所示为根据本发明又另一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0026] 图17所示为根据本发明又再一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0027] 图18所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路生成或接收的信号波形 图。
[0028] 图19所示为根据本发明又一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0029] 图20所示为图19中控制器的结构示意图；
[0030] 图21所示为根据本发明又一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0031] 图22所示为根据本发明又一个实施例的光源驱动电路的电路示意图；
[0032] 图23所示为图22中输入功率和输出功率随着输入电压变化的波形示意图；以及
[0033] 图24所示为图22中输入功率和输出功率随着环境温度变化的波形示意图。
【具体实施方式】
[0034] 以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐 述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附 权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0035] 另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对 于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0036] 图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路200的方框图。光源驱动电路 200包含整流器204。整流器204接收来自电源202的输入电压并为电力变换器206提供 调整后的电压。电力变换器206接收调整后的电压并为负载288提供输出电力。电力变换 器206可以是降压变换器或者升压变换器。在一个实施例中，电力变换器206包含储能单元 214和用于监测储能单元214状况的电流监测器278 (比如一个电阻)。电流监测器278为 控制器210提供感应信号ISEN。该感应信号ISEN指示流经储能单元214的瞬时电流。光 源驱动电路200还包含滤波器212,用于根据感应信号ISEN产生感应信号IAVG。感应信号 IAVG指示流经储能单元214的平均电流。控制器210接收感应信号ISEN和感应信号IAVG， 并控制流经储能单元214的平均电流，使得该平均电流与目标电流值相等。
[0037] 图3所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路300的电路示意图。图3中 与图2编号相同的部件具有类似的功能。在图3的例子中，光源驱动电路300包含整流器 204、电力变换器206、滤波器212和控制器210。整流器204可以是包含二极管D1-D4的桥 式整流器。整流器204调整来自电源202的电压。电力变换器206接收整流器204输出的 调整后的电压并产生输出电力为负载(如发光二极管链208)供电。
[0038] 在图3的例子中，电力变换器206是降压变换器。该降压变换器包含电容308、开 关316、二极管314、电流监测器278 (比如电阻218)，相互耦合的电感302和电感304以及 电容324。二极管314位于开关316和光源驱动电路300的地之间。电容324与发光二极 管链208并联。在一个实施例中，电感302和电感304彼此电磁耦合。电感302和电感304 都连接至一个共同节点333。在图3的例子中，共同节点333位于电阻218和电感302之 间。然而本发明并不限于此结构，共同节点333也可以位于开关316和电阻218之间。共 同节点333为控制器210提供参考地。在一个实施例中，控制器210的参考地和光源驱动 电路300的地不同。通过接通和断开开关316,流经电感302的电流可以得到调整，从而调 节发光二极管链208的电力。电感304监测电感302的状况，比如，监测流经电感302的电 流是否减小到预设的电流值。
[0039] 电阻218的一端与开关316和二极管314阴极之间的节点相连，另一端与电感302 相连。电阻218提供感应信号ISEN，当开关316接通和断开时，该感应信号ISEN均能指示 流经电感302的瞬时电流。换言之，不管开关316接通还是断开时，电阻218均能监测流经 电感302的瞬时电流。滤波器212与电阻218耦合并提供感应信号IAVG，该感应信号IAVG 指示流经电感302的平均电流。在一个实施例中，滤波器212包含电阻320和电容322。
[0040] 控制器210接收感应信号ISEN和感应信号IAVG，并通过接通或断开开关316使得 流经电感302的平均电流等于目标电流值。电容324滤除流经发光二极管链208的电流的 波纹，从而使流经发光二极管链208的电流相对平稳并等于流经电感302的平均电流。因 此使得流经发光二极管链208的电流与目标电流值相等。此处"与目标电流值相等"是在 不考虑电路元件的不理想情况和忽略从电感304传送至控制器210的电力的情况下。
[0041] 图3的例子中，控制器210的端口包括ZCD、GND、DRV、VDD、CS、C0MP和FB。端口 ZCD与电感304耦合，用于接收指示电感302状况（比如，流经电感302的电流是否减小到 预设的电流值"〇"）的监测信号AUX。监测信号AUX也能指示发光二极管链208是否处于 开路状态。端口DRV与开关316耦合并产生驱动信号（如脉冲宽度调制信号PWM1)接通或 断开开关316。端口VDD与电感304耦合并接收来自电感304的电力。端口CS与电阻218 耦合并接收指示流经电感302的瞬时电流的感应信号ISEN。端口C0MP通过电容318与控 制器210的参考地耦合。端口FB通过滤波器212与电阻218耦合并接收指示流经电感302 的平均电流的感应信号IAVG。在图3的例子中，端口GND(也即控制器210的参考地)连接 至电阻218、电感302、电感304之间的共同节点333。
[0042] 开关316可以是N型金属氧化物半导体场效应晶体管（N型M0SFET)。开关316的 导通状态由开关316的栅极电压与端口GND的电压（即共同节点333的电压)之间的电压差 决定。因此，端口DRV输出的脉冲宽度调制信号PWM1决定了开关316的状态。当开关316 接通，控制器210的参考地高于光源驱动电路300的地，使得本发明的电路可以适用于具有 较高电压的电源。
[0043] 当开关316接通，电流流经开关316、电阻218、电感302、发光二极管链208到光源 驱动电路300的地。当开关316断开，电流流经电阻218、电感302、发光二极管链208和二 极管314。电感304与电感302耦合且能够监测电感302的状况，比如，监测流经电感302 的电流是否减小到预设电流值。控制器210根据信号AUX、ISEN、和IAVG监测流经电感302 的电流，并通过脉冲宽度调制信号PWM1控制开关316,使得流经电感302的平均电流等于目 标电流值。所以经过电容324滤波后，流经