用于利用系统控制器进行调光控制的系统和方法
【专利说明】用于利用系统控制器进行调光控制的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2012年5月17日、题为“用于利用系统控制器进行调光控制的系统和方法”的中国发明专利申请N0.201210166672.0的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于利用系统控制器进行调光控制(dimming control)的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于发光二极管(LED)驱动系统。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
【背景技术】
[0003]因为发光二极管(LED)相对于其他发光源(例如，白炽灯)居于诸如高效率和长寿命之类的明显优点，因此LED已广泛地用在各种发光应用中。LED发光系统经常使用包括交流三极管(TRIAC)的传统调光器来调节LED的亮度。这种传统调光器通常被设计为驱动纯电阻性负载(例如，白炽灯)，并且在连接到诸如LED之类的电容性负载和/或关联电路时还不能适当地工作。
[0004]当传统的调光器开始导通时，调光器和电容性负载的内部电感可能导致低频振荡。因而，传统调光器的交流(AC)波形经常变得不稳定和/或失真，从而导致闪烁、不希望出现的可听噪声和/或甚至对其他系统组件的损坏。图1示出了连接到电容性负载的传统调光器的简化信号波形。波形104表示从传统调光器生成的电压信号的，并且波形102表示从电压信号生成的经整流信号。
[0005]在将传统调光器与诸如LED之类的电容性负载和/或关联电路一起使用时，可以采取某些措施来解决上述问题。例如，功率电阻器(例如，具有几百欧姆的电阻)可以串联连接在AC环路中以抑制当调光器开始导通时的初始电流浪涌(surge)。
[0006]图2是示出传统的调光器系统的简化示图。调光器系统200包括调光器204、整流器206、电容性负载208和功率电阻器210。如图2所示，调光器204接收AC输入202，并且生成被整流器206整流的信号212。整流器206向电容性负载208输出信号214。功率电阻器210用来抑制当调光器204开始导通时的初始电流浪涌。
[0007]图3示出了调光器系统200的简化传统信号波形。如图2和3所示，波形304表示信号212，并且波形302表示经整流信号214。如图3的波形所示(与图1中的波形相比较)，在调光器系统200中使用电阻器210可以减少低频振荡，并且另外经整流信号214不会表现出任何明显的失真。但是，对于调光器系统200，即时在正常工作条件下电流也会流经电阻器210，从而导致电阻器和其他系统组件过热。这种发热经常导致效率降低和能耗变尚O
[0008]某些传统技术能在调光器导通预定时间段之后AC输入被稳定时通过外围电路短路功率电阻器。图4是示出用于调光控制的传统系统的简化示图。系统400包括AC输入404、调光器402、衰减(damping)控制电路406、功率转换系统(power train) 408和一个或多个LED 488。衰减控制电路406包括功率晶体管460、电容器462、以及电阻器472，474，476，478和480。例如，电阻器480与电阻器210相同。在另一示例中，功率晶体管460是N型MOS开关。
[0009]如图4所示，当调光器402 (例如，TRIAC)被关断时，晶体管460被包括电阻器472、474和476的分压器截止。当TRIAC调光器402开始导通时，包括电阻器472和474与电容器462的延迟电路使得晶体管460保持截止，同时电阻器480抑制初始浪涌电流。在一延迟之后，晶体管460被再次导通，因而电阻器480被短路。
[0010]尽管系统400与系统200相比通常具有较好的效率，但是系统400仍然有明显的缺陷。例如，系统400通常需要许多外围器件以适当地操作。另外，系统400的成本通常很尚O
[0011]因而，改善调光控制的技术变得非常重要。
【发明内容】
[0012]本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于利用系统控制器进行调光控制的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于发光二极管(LED)驱动系统。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
[0013]根据一个实施例，一种用于调光控制的系统包括系统控制器、晶体管和第一电阻器。系统控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子。第一电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子。第一晶体管端子直接地或者间接地耦合到第二控制器端子。第一电阻器端子耦合到第二晶体管端子。第二电阻器端子耦合到第三晶体管端子。系统控制器被配置为在第一控制器端子处接收输入信号并且至少基于与输入信号相关联的信息在第二控制器端子处生成输出信号。晶体管被配置为在第一晶体管端子处接收输出信号并且至少基于与输出信号相关联的信息在第一状况和第二状况之间改变。系统控制器还被配置为如果输入信号变得高于一阈值，则在一延迟之后改变输出信号以将晶体管从第一状况改变为第二状况。
[0014]根据另一实施例，一种用于调光控制的系统控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。该系统控制器被配置为在第一控制器端子处接收输入信号并且至少基于与输入信号相关联的信息生成调光信号，至少基于与调光信号相关联的信息生成同步信号，以及至少基于与同步信号相关联的信息在第二控制器端子处输出栅极驱动信号。该系统控制器还被配置为响应于调光信号的第一上升沿生成同步信号的第一脉冲，第一脉冲包括第一下降沿并且与第一脉宽相关联，以及在脉冲的第一下降沿处开始将栅极驱动信号在第一逻辑电平和第二逻辑电平之间改变达第一间歇时段。
[0015]根据又一实施例，一种用于调光控制的系统控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。该系统控制器被配置为在第一控制器端子处接收输入信号并且至少基于与输入信号相关联的信息生成调光信号，该调光信号与一调光周期相关联，以及至少基于与调光信号相关联的信息在第二控制器端子处输出栅极驱动信号，栅极驱动信号与多个开关周期有关，多个开关周期被包括在调光周期内。多个开关周期分别包括多个接通时间段。该系统控制器还被配置为随时间逐渐增大多个接通时间段的持续时间。
[0016]在一个实施例中，一种用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系统控制器进行调光控制的方法包括:在第一控制器端子处接收输入信号，处理与输入信号相关联的信息，以及至少基于与输入信号相关联的信息在第二控制器端子处生成输出信号以在第一状况和第二状况之间改变一晶体管，该晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子，第一晶体管端子直接地或者间接地耦合到第二控制器端子。另外，该方法包括:如果输入信号变得高于一阈值，则在一延迟之后改变输出信号以将晶体管从第一状况改变为第二状况；并且通过第二状况中的晶体管短路一电阻器，该电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，第一电阻器端子耦合到第二晶体管端子，第二电阻器端子耦合到第三晶体管端子。
[0017]在另一实施例中，一种用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系统控制器进行调光控制的方法包括:在第一控制器端子处接收输入信号，处理与输入信号相关联的信息，以及至少基于与输入信号相关联的信息生成调光信号。另外，该方法包括:处理与调光信号相关联的信息，至少基于与调光信号相关联的信息生成同步信号，处理与同步信号相关联的信息，以及至少基于与同步信号相关联的信息在第二控制器端子处输出栅极驱动信号。用于至少基于与调光信号相关联的信息生成同步信号的处理包括响应于调光信号的第一上升沿生成同步信号的第一脉冲，第一脉冲包括第一下降沿并且与第一脉宽相关联。用于至少基于与同步信号相关联的信息在第二控制器端子处输出栅极驱动信号的处理包括在脉冲的第一下降沿处开始在第一逻辑电平和第二逻辑电平之间改变栅极驱动信号达第一间歇时段。
[0018]在又一实施例中，一种用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系统控制器进行调光控制的方法包括:在第一控制器端子处接收输入信号，处理与输入信号相关联的信息，以及至少基于与输入信号相关联的信息生成调光信号，调光信号与一调光周期相关联。另外，该方法包括:处理与调光信号相关联的信息，以及至少基于与调光信号相关联的信息在第二控制器端子处输出栅极驱动信号，栅极驱动信号与包括在调光周期内的多个开关周期有关。多个开关周期分别包括多个接通时间段。多个接通时间段的持续时间随时间逐渐增大。
[0019]通过本发明获得了相对传统技术的许多益处。例如，本发明的某些实施例实现了一种系统控制器和其外围电路以检测输入信号的改变并且生成信号以驱动开关连接或短路用于主动衰减控制的功率电阻器。在另一示例中，本发明的某些实施例将到开关的栅极驱动信号输出与指示调光器何时被接通的调光信号相同步以调整传递到LED的功率，从而将LED电流近似恒定地保持在预定水平。在又一示例中，本发明的某些实施例采用采用软开通控制方案来逐渐地增大到开关的栅极驱动信号的占空因数，以逐渐地增大流经开关的电流，从而减少当调光器被接通时对开关的即时电流冲击