光源驅(qū)動電路、控制提供給光源的電能的控制器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種驅(qū)動電路，尤其涉及一種光源驅(qū)動電路、控制提供給光源的電能 的控制器以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子領(lǐng)域中，電磁干擾（Electromagnetic Interference,EMI)是指干擾電纜信 號并降低信號完好性的電子噪音。電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,EMC)是 指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中正常運(yùn)行，并且避免對其他設(shè)備產(chǎn)生超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的電磁干 擾的能力。
[0003] 發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED)光源的驅(qū)動電路通常包括變換器，用于 從電網(wǎng)接收輸入交流電壓，并產(chǎn)生直流電壓，以驅(qū)動LED光源。變換器中的開關(guān)可根據(jù)脈沖 寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM)信號交替地閉合和斷開，為LED光源提供電能并 控制調(diào)光。然而，開關(guān)的閉合和斷開使得流經(jīng)光源的電流為周期性的非正弦電流。在頻譜分 析中，該電流由一個基頻正弦波和多個諧波頻率的正弦波組成。諧波頻率是基頻的整數(shù)倍， 例如基頻為50赫茲，則二次諧波的頻率為100赫茲，三次諧波的頻率為150赫茲。因此，流 經(jīng)LED光源的電流波形可能由基頻正弦波、二次諧波、三次諧波以及更高次諧波組成。諧波 電流可能通過輻射或傳導(dǎo)的方式進(jìn)入同一電網(wǎng)下的其他弱電系統(tǒng)(例如音頻系統(tǒng)或視頻系 統(tǒng))，從而干擾這些系統(tǒng)的正常工作。因此，傳統(tǒng)的驅(qū)動電路具有相對較差的電磁兼容性。
[0004] 開關(guān)頻率調(diào)制是一種傳統(tǒng)的降低電磁干擾的方法(例如，Reduction of Power Supply EMI Emission by switching Frequency Modulation, IEEE Transactions on Power Electronics, VOL. 9, No. I, January 1994,by Feng Lin, Member, IEEE, and Dan Y. Chen, Senior Member, IEEE)。變換器通過調(diào)制開關(guān)頻率引入邊帶能量，并將諧波電流的 信號輻射特征從窄帶噪聲變?yōu)閷拵г肼?。例如，控制開關(guān)頻率在一個預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)隨機(jī) 的或有規(guī)律的變化，可以使得噪聲能量分散在此預(yù)設(shè)范圍的頻率點(diǎn)，從而有效地衰減了諧 波頻率處的電流峰值，降低了電磁干擾。然而，開關(guān)頻率的變化會造成流經(jīng)LED光源的電流 隨之發(fā)生變化，從而降低了 LED光源的電流穩(wěn)定性，導(dǎo)致LED光源閃爍。例如，若設(shè)置開關(guān) 頻率的變化范圍為5%，則流過LED光源的電流大小也相應(yīng)有5%的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光源驅(qū)動電路、控制提供給光源的電能的 控制器以及方法，可降低電磁干擾并提高流經(jīng)光源的電流的穩(wěn)定性。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種光源驅(qū)動電路。該光源驅(qū)動電路包括變 換器和耦合于變換器的控制器。變換器用于提供輸出電壓以驅(qū)動光源；變換器包括開關(guān)，開 關(guān)根據(jù)驅(qū)動信號交替地閉合和斷開，以控制流經(jīng)光源的電流?？刂破饔糜诋a(chǎn)生驅(qū)動信號，其 中，驅(qū)動信號是周期信號，且驅(qū)動信號在每個周期的第一時間間隔內(nèi)具有第一狀態(tài)，在每個 周期的第二時間間隔和第三時間間隔內(nèi)具有第二狀態(tài)。當(dāng)驅(qū)動信號處于第一狀態(tài)時，開關(guān) 閉合；當(dāng)驅(qū)動信號處于第二狀態(tài)時，開關(guān)斷開?？刂破骺刂频谝粫r間間隔和第二時間間隔均 以第一變化率發(fā)生變化，并控制第三時間間隔發(fā)生變化使其等于第一時間間隔和第二時間 間隔之和與第一變化率的乘積。在驅(qū)動信號的每一個周期內(nèi)，第一時間間隔的平方除以周 期的商不隨第一時間間隔的變化而發(fā)生變化，從而使得電流不隨第一時間間隔的變化而發(fā) 生變化。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種控制提供給光源的電能的控制器。該控制器包括信號發(fā)生器 和耦合于信號發(fā)生器的輸出電路。信號發(fā)生器用于產(chǎn)生斜坡信號和控制信號。輸出電路用 于根據(jù)斜坡信號和控制信號產(chǎn)生驅(qū)動信號，其中，驅(qū)動信號是周期信號，且驅(qū)動信號在每個 周期的第一時間間隔內(nèi)具有第一狀態(tài)，在每個周期的第二時間間隔和第三時間間隔內(nèi)具有 第二狀態(tài)。當(dāng)驅(qū)動信號處于第一狀態(tài)時，開關(guān)閉合；當(dāng)驅(qū)動信號處于第二狀態(tài)時，開關(guān)斷開， 從而調(diào)節(jié)流經(jīng)所述光源的電流?？刂破骺刂频谝粫r間間隔和第二時間間隔均以第一變化率 發(fā)生變化，并控制第三時間間隔發(fā)生變化使其等于第一時間間隔和第二時間間隔之和與第 一變化率的乘積。在驅(qū)動信號的每一個周期內(nèi)，第一時間間隔的平方除以周期的商不隨第 一時間間隔的變化而發(fā)生變化，從而使得電流不隨第一時間間隔的變化而發(fā)生變化。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種控制提供給光源的電能的方法，包括：根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)將輸 入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，以驅(qū)動光源；產(chǎn)生驅(qū)動信號，用于控制開關(guān)交替地閉合和斷開，以 控制流經(jīng)光源的電流，其中，驅(qū)動信號是周期信號，且驅(qū)動信號在每個周期的第一時間間隔 內(nèi)具有第一狀態(tài)，在每個周期的第二時間間隔和第三時間間隔內(nèi)具有第二狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)動信 號處于第一狀態(tài)時，開關(guān)閉合，當(dāng)驅(qū)動信號處于第二狀態(tài)時，開關(guān)斷開；控制第一時間間隔 和第二時間間隔均以第一變化率發(fā)生變化；及控制第三時間間隔發(fā)生變化使其等于第一時 間間隔和第二時間間隔之和與第一變化率的乘積，在驅(qū)動信號的每一個周期內(nèi)，第一時間 間隔的平方除以周期的商不隨第一時間間隔的變化而發(fā)生變化，從而使得電流不隨第一時 間間隔的變化而發(fā)生變化。
[0009] 本發(fā)明的光源驅(qū)動電路、控制提供給光源的電能的控制器和方法，由于通過控制 開關(guān)的切換頻率隨著驅(qū)動信號周期的變化而發(fā)生變化，因此提高了光源驅(qū)動電路的電磁兼 容性。此外，通過設(shè)定驅(qū)動信號的每個周期內(nèi)的第一時間間隔、第二時間間隔和第三時間間 隔，使得在驅(qū)動信號的每一個周期內(nèi)，第一時間間隔的平方除以周期的商不隨該第一時間 間隔的變化率而發(fā)生變化，從而使得流經(jīng)光源的平均電流不隨第一時間間隔的變化而發(fā)生 變化。由此，避免了光源跟隨開關(guān)的切換頻率發(fā)生閃爍，提高了光源驅(qū)動電路的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0010] 以下通過對本發(fā)明的一些實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目 的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0011] 圖IA所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動電路的示意圖；
[0012] 圖IB所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖IA中的變換器所接收和產(chǎn)生的信號的波 形圖；
[0013] 圖IC所不為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的驅(qū)動電路的不意圖；
[0014] 圖ID所不為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的驅(qū)動電路的不意圖；
[0015] 圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖IA中的控制器的示意圖；
[0016] 圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖2A中的輸出電路所接收和產(chǎn)生的信號的 波形圖；
[0017] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖2A中的斜坡信號發(fā)生器的示意圖；
[0018] 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖3中的抖動電流發(fā)生器的示意圖；
[0019] 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖4中的觸發(fā)器所接收和產(chǎn)生的信號的波形 圖；
[0020] 圖6所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制提供給光源的電能的方法的流程圖；
[0021] 圖7A所不為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的驅(qū)動電路的不意圖；
[0022] 圖7B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖7A中的變換器所接收和產(chǎn)生的信號的波 形圖；
[0023] 圖8A所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖7A中的控制器的示意圖；
[0024] 圖8B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖8A中的輸出電路所接收和產(chǎn)生的信號的 波形圖；
[0025] 圖9A所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖8A中的信號發(fā)生器的示意圖；
[0026] 圖9B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的恒定延遲發(fā)生器的示意圖；
[0027] 圖IOA所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一延遲模塊所接收和產(chǎn)生的信號的波 形圖；
[0028] 圖IOB所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二延遲模塊所接收和產(chǎn)生的信號的波 形圖；
[0029] 圖11所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖9A中斜坡信號發(fā)生器中的抖動發(fā)生器的 示意圖；
[0030] 圖12所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二延遲模塊中的抖動發(fā)生器的示意圖； 及
[0031] 圖13所示為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的控制提供給光源的電能的方法的流程 圖。
【具體實施方式】
[0032] 以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實施方式進(jìn)行闡 述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋后附 權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0033] 另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對 于大家熟知的方法、流程、部件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0034] 圖IA所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動電路100的示意圖。驅(qū)動電路100包 括電源122、整流器102、控制器104