Led驅(qū)動器及其控制器和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了LED驅(qū)動器及其控制器和控制方法。該控制方法包括：根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性建立數(shù)據(jù)庫；檢測LED驅(qū)動器的輸出電壓和輸出電流；將檢測到的輸出電壓和輸出電流與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)；以及根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。
【專利說明】
LED驅(qū)動器及其控制器和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電子電路，尤其涉及LED驅(qū)動器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于高光效和長壽命，LED被認(rèn)為是非常出色的照明光源。在過去十余年，其光效 不斷提高，成本快速下降。
[0003] -個(gè)典型的LED照明方案由LED負(fù)載和驅(qū)動器組成，驅(qū)動器根據(jù)負(fù)載情況可能為多 路輸出，也可能為單路輸出。大多數(shù)應(yīng)用中，LED負(fù)載包含有數(shù)十顆LED，這種設(shè)計(jì)有利于配 光。
[0004] 眾所周知，流過單顆LED的電流必須要小于其額定值以避免其因過熱而損壞。對于 多個(gè)LED，需要使流過LED的電流相同且小于額定值，這樣有利于配光設(shè)計(jì)且保證了 LED的可 靠性。為了使流過LED的電流相同，將所有LED串聯(lián)成一串是一個(gè)簡單的解決方法。但是，在 功率稍大的應(yīng)用中，LED數(shù)量較多，整串的電壓可能太高而對爬電距離、絕緣以及驅(qū)動器的 優(yōu)化帶來不利影響。因此，LED負(fù)載常常被分成并聯(lián)的多串，形成陣列結(jié)構(gòu)。由于元器件的偏 差，陣列中不同串LED的伏安特性(V-I property)也不相同。故在陣列中，很多串中可能有 電流超過額定值的情形存在，這可能會造成該串損壞。
[0005] -種解決由于電流不均衡而造成各串電流過高的現(xiàn)有辦法是對各串LED的電流進(jìn) 行均流。如圖1A所示，LED驅(qū)動器為AC/DC多路輸出恒壓源，每一串LED都帶有一個(gè)后級調(diào)整 器(post regulator)。該后級調(diào)整器可以是有源電路(如線性電源或開關(guān)電源），可以是無 源電路(如電阻、電容或者耦合電感）。由于后級調(diào)整器的存在，流過各串的電流可以被平衡 且不超過LED的額定值。
[0006] 盡管多路輸出均流的方案能很好地解決負(fù)載內(nèi)部電流不均衡和過流問題，但是其 電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高、效率較低。因而在實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載常常被設(shè)計(jì)成只有一個(gè)接 線端子的陣列式模組，而驅(qū)動器則被設(shè)計(jì)為沒有后級調(diào)整器的單路輸出恒流源，如圖1B所 不。
[0007] -般情況下，驅(qū)動器輸出的恒定電流需要被設(shè)計(jì)成保證負(fù)載中各串電流在穩(wěn)態(tài)下 均小于LED的額定值，這可以被認(rèn)為是驅(qū)動器與負(fù)載匹配的情形。但是當(dāng)負(fù)載由于老化或其 他因素影響造成改變的情況下，有些串的電流可能超出額定值，使得驅(qū)動器輸出的恒定電 流不再適合負(fù)載，導(dǎo)致驅(qū)動器與負(fù)載不匹配。這種情形可能會導(dǎo)致負(fù)載進(jìn)一步失效，甚至由 于驅(qū)動器長時(shí)間工作在非最優(yōu)態(tài)而縮短其壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種LED驅(qū)動器自適應(yīng)負(fù)載匹配技術(shù)，使驅(qū)動器的 輸出電流能根據(jù)負(fù)載結(jié)構(gòu)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以保證陣列式模組負(fù)載中各串電流都小于額定 值。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種LED驅(qū)動器的控制方法，包括:根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載 的伏安特性建立數(shù)據(jù)庫;檢測LED驅(qū)動器的輸出電壓和輸出電流;將檢測到的輸出電壓和輸 出電流與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)；以及根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)調(diào) 節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種LED驅(qū)動器，包括:開關(guān)變換器，將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出 電壓和輸出電流以驅(qū)動LED負(fù)載;存儲器，記錄不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性;數(shù)字控制 器，耦接至開關(guān)變換器和存儲器，檢測輸出電壓和輸出電流，并將檢測到的輸出電壓和輸出 電流與存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)，然后基于判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)，調(diào) 節(jié)開關(guān)變換器的輸出電流，使流過每串LED的電流均小于額定值。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種用于LED驅(qū)動器的控制器，其中LED驅(qū)動器提供輸出電壓 和輸出電流以驅(qū)動LED負(fù)載，該控制器包括:存儲器，記錄不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性； 數(shù)字控制器，耦接至存儲器，檢測輸出電壓和輸出電流，并將檢測到的輸出電壓和輸出電流 與存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)，然后基于判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生輸 出電流參考電平；以及邏輯控制電路，耦接至數(shù)字控制器以接收電流參考電平，根據(jù)輸出電 流參考電平產(chǎn)生控制信號以調(diào)節(jié)輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。
[0012] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先根據(jù)不同結(jié)構(gòu)負(fù)載的伏安特性建立數(shù)據(jù)庫，然后通過 檢測LED驅(qū)動器的輸出電流和電壓，將其與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比較，判斷出負(fù)載結(jié)構(gòu)。最后，根據(jù)負(fù) 載結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。通過這樣的方法，在LED驅(qū)動器的運(yùn) 行過程中，即使負(fù)載由于故障導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，LED驅(qū)動器輸出也可以自適應(yīng)匹配負(fù)載， 由此提高LED照明系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0013] 圖1A和圖1B為現(xiàn)有LED驅(qū)動器的示意性框圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED驅(qū)動器控制方法的工作流程圖；
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED驅(qū)動器300的原理性框圖；
[0016]圖4示出陣列式LED負(fù)載除開路與短路外的所有可能負(fù)載結(jié)構(gòu)；
[0017]圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED負(fù)載結(jié)構(gòu)的伏安特性工作曲線和穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)確 定方法；
[0018] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED驅(qū)動器300A的電路原理圖；
[0019] 圖7A-7C為三種示例性的LED負(fù)載結(jié)構(gòu)3-SaB、SaC;
[0020] 圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED負(fù)載結(jié)構(gòu)SaA、SaB、SaC的伏安特性工作曲線 CurveA^CurveB^Curvec；
[0021] 圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖6所示LED驅(qū)動器300A的工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例 說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特 定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā) 明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0023] 在整個(gè)說明書中，對"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"一個(gè)示例"或"示例"的提及意味 著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。 因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語"在一個(gè)實(shí)施例中"、"在實(shí)施例中"、"一個(gè)示例" 或"示例"不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定 的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng) 稱"元件""連接到"或"親接"到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以 存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件"直接連接到"或"直接親接到"另一元件時(shí)，不存在中間元 件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的 項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0024] LED照明系統(tǒng)中驅(qū)動器與負(fù)載一般有兩種典型的失配情形。一種可稱之為靜態(tài)失 配情形，即驅(qū)動器上電起機(jī)前就與負(fù)載不匹配。例如，上電前負(fù)載中有些LED已經(jīng)損壞，若驅(qū) 動器還是提供原有的輸出電流，則兩者不匹配。另一種可稱之為動態(tài)失配情形，即驅(qū)動器上 電起機(jī)后，負(fù)載結(jié)構(gòu)突變所導(dǎo)致與原有驅(qū)動器輸出電流的不匹配。通常這種結(jié)構(gòu)突變是由 負(fù)載中某些LED損壞或者運(yùn)行過程中有老化等因素造成接觸不良所引起的。以有多串LED的 陣列式模組負(fù)載為例，在驅(qū)動器輸出電流恒定的情況下，若其中某一串開路，則其余串將承 擔(dān)更大的電流，有可能超過額定值，縮短其壽命。上述兩種情形在實(shí)際應(yīng)用中對于LED照明 系統(tǒng)的可靠性均有負(fù)面影響，它們都是由驅(qū)動器輸出的恒定電流不能根據(jù)負(fù)載結(jié)構(gòu)變化調(diào) 整所造成的。
[0025] 為使驅(qū)動器能自動調(diào)整輸出電流來匹配不同結(jié)構(gòu)的負(fù)載，本發(fā)明提出了一種如圖 2所示的LED驅(qū)動器自適應(yīng)負(fù)載匹配技術(shù)，包括:步驟S201，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)負(fù)載的伏安特性建 立數(shù)據(jù)庫;步驟S202，檢測LED驅(qū)動器的輸出電壓和輸出電流;步驟S203，將檢測到的輸出電 壓和輸出電流與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷耦接至LED驅(qū)動器輸出的負(fù)載的結(jié)構(gòu);步 驟S204，根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小 于其額定值。
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED驅(qū)動器300的原理性框圖。其中開關(guān)變換器301將輸 入信號轉(zhuǎn)換為輸出電壓v。和輸出電流i。以驅(qū)動LED負(fù)載。不同結(jié)構(gòu)負(fù)載的伏安特性以數(shù)據(jù)庫 的形式記錄在存儲器304中。數(shù)字控制器303檢測輸出電壓V。和輸出電流i。(例如，通過分壓 器、采樣電阻以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器等），并將檢測得到的數(shù)據(jù)與存儲器304中數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行 比較，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)。隨后，數(shù)字控制器303基于判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)，通過邏輯控制 電路302調(diào)節(jié)控制開關(guān)變換器301的控制信號DRV，從而改變輸出電流i。，使流過每串LED的 電流均小于額定值I rated，實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動器與負(fù)載的匹配。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同，存儲器304可 以如圖3所示獨(dú)立于數(shù)字控制器303之外，也可以與數(shù)字控制器303集成在一起。在某些特定 應(yīng)用中，邏輯控制電路302甚至可以被省略，控制信號DRV由數(shù)字控制器303直接產(chǎn)生。
[0027]對于圖3所示m行η列的陣列式模組負(fù)載，可以采用負(fù)載結(jié)構(gòu)矩陣Sarray來表示其結(jié) 構(gòu)：
[0029] 其中"&=1，2~，111，7=1，2~，11)表示陣列中位于第1行第 7列的1^的狀態(tài)，& =0表示該LED失效(開路或者短路)而不再發(fā)光，sxy=l表示該LED正常工作。以m= 2、n = 2為 例
表示第2行、第2列的LED短路
表示第2串開路。
[0030] 根據(jù)窮舉法，該mXn陣列的負(fù)載如果不計(jì)算整個(gè)負(fù)載短路和開路的結(jié)構(gòu)，其所有 可能衍生的結(jié)構(gòu)數(shù)量如圖4所示，可表達(dá)為：
[0032] 對于某一結(jié)構(gòu)&，其伏安特性可以表達(dá)為：
[0033] vi〇ad = hj(ii〇ad) (3)
[0034] 其中hj是結(jié)構(gòu)Sj的伏安特性函數(shù)，11。3(1和￥1。3(1分別為結(jié)構(gòu)3」的電流和電壓，其具體 數(shù)據(jù)可參考LED的規(guī)格書進(jìn)行推算，也可以根據(jù)測試得到。這樣，陣列式模組負(fù)載的不同結(jié) 構(gòu)以及對應(yīng)的伏安特性可以以曲線上各點(diǎn)電壓、電流的形式被記錄在存儲器304中，形成數(shù) 據(jù)庫。為直觀起見，負(fù)載結(jié)構(gòu)的伏安特性曲線在此以圖5中圖形化方式表示。
[0035] 對于不同結(jié)構(gòu)的負(fù)載，其所期望的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，也就是LED驅(qū)動器的輸出電壓電流 也不一樣。這些穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)也可以數(shù)據(jù)的形式記錄在前述數(shù)據(jù)庫中。以圖5為例，為保證負(fù) 載中每一串LED的安全，流過每串的電流不能超過單顆LED的額定值I rate3d。若在所有串中流 過第P串的電流最大，則只要保證該串電流^小于額定值Irated即可。為充分利用負(fù)載，得到 盡量大的光通量，可將負(fù)載的工作點(diǎn)（Ι〇，ν。)設(shè)計(jì)為使其中第p串的電流。等于額定值I rate3d。
[0036] 經(jīng)過上述步驟，包含每個(gè)負(fù)載結(jié)構(gòu)對應(yīng)的負(fù)載結(jié)構(gòu)矩陣、伏安特性曲線以及穩(wěn)態(tài) 工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫可被建立。隨后，LED驅(qū)動器可以通過檢測其輸出電壓v。、電流i。，并將之與 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來判斷耦接至其輸出端的負(fù)載的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)工 作點(diǎn)來提供相應(yīng)的輸出電流。
[0037] 準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)負(fù)載匹配的前提是能夠根據(jù)采樣的輸出電壓、電流來判斷負(fù)載結(jié) 構(gòu)。但是實(shí)際應(yīng)用中，在剛上電起機(jī)時(shí)，由于LED驅(qū)動器的輸出電容較大，輸出電壓V。由零上 升到穩(wěn)定通常需要一段時(shí)間。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，驅(qū)動器輸出變化較大，因而采樣準(zhǔn)確度難以 保證，故驅(qū)動器在此期間內(nèi)判斷出負(fù)載結(jié)構(gòu)較為困難。為了解決這個(gè)問題，可以將LED驅(qū)動 器的工作過程分為兩個(gè)階段一一啟動(run-up)階段和正常工作(burn)階段，并在啟動階段 使LED驅(qū)動器的輸出電流i。以固定步長逐步增大，以實(shí)現(xiàn)對輸出電壓和電流的準(zhǔn)確檢測。 [0038]由于高效率的特點(diǎn)，LLC諧振變換器常被用在LED驅(qū)動器中。以下以采用脈沖頻率 調(diào)制(pulse width modulation，PFM)的LLC諧振變換器為例對本發(fā)明的自適應(yīng)負(fù)載匹配技 術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這并非用于限制本發(fā)明，其他合適的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)或控制方式也同樣適用。
[0039]圖6給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED驅(qū)動器300A的原理圖，包括前級的功率因數(shù)校 正(PFC)電路與后級的半橋LLC諧振變換器。LLC諧振變換器的諧振腔包含諧振電容Cr、諧振 電感Lr以及勵(lì)磁電感Lm。電平Viref和Vvref分別是驅(qū)動器輸出電流i。和輸出電壓V。的參考電 平，通過電壓環(huán)和電流環(huán)實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流控制。
[0040] 微程序控制器(M⑶，micro control unit，例如單片機(jī)）用作數(shù)字控制器，其內(nèi)部 存儲器被用于儲存負(fù)載結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)。在工作過程中，驅(qū)動器的輸出電壓v。和輸出電流i。被 MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1和ADC2實(shí)時(shí)采樣，并與數(shù)據(jù)庫中所存儲的伏安特性曲線對比來確認(rèn) 負(fù)載結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)。然后，MCU根據(jù)工作點(diǎn)提供相應(yīng)的參考電平Virrf。邏輯控 制電路302A基于參考電平V iref，通過其中的誤差放大器0Ρ_Ι、光電耦合器以及壓控振蕩器 (voltage-controlled oscillator，VC0)控制晶體管Ml、M2的開關(guān)頻率，從而調(diào)節(jié)輸出電流 i。并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器與負(fù)載的自動匹配。
[0041] 以下結(jié)合圖7-9來說明圖6所示驅(qū)動器的工作過程。
[0042]圖7A-7C給出了三種LED負(fù)載結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)SaA是一個(gè)正常的LED負(fù)載，結(jié)構(gòu)SaB和 SaC分別是有一個(gè)LED短路和開路的情況。假設(shè)每顆LED的伏安特性是相同的，則相應(yīng)地可以 將三種結(jié)構(gòu)的伏安特性曲線提供在圖8中，分別為Curve A、CurveB和Curvec，其中點(diǎn)A、B、C分 別是這三種結(jié)構(gòu)對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)。LED負(fù)載在驅(qū)動器剛啟動時(shí)具有結(jié)構(gòu)S aA。進(jìn)入正常工作 階段后，位于第X行第y列的LED發(fā)生短路，負(fù)載結(jié)構(gòu)由SaA變?yōu)镾 aB，伏安特性曲線也由CurveA 變?yōu)镃urves參見圖9,驅(qū)動器的整個(gè)具體工作過程如下：
[0043] [t0~tl]:驅(qū)動器上電，輸出電流為1。1<3此時(shí)驅(qū)動器中的LLC諧振變換器以最大頻 率工作在間歇模式(burst mode)下。由于[t0~tl]對于采樣足夠長，驅(qū)動器中的MCU能夠檢 測到輸出電壓v。和輸出電流i。，并將它們與數(shù)據(jù)庫中的曲線CurveA、CurveB、Curvec進(jìn)行比較 以判斷負(fù)載結(jié)構(gòu)。本例中，由于采樣得到的輸出電流電壓（1。1，V〇i)位于曲線CurveA上，故驅(qū) 動器判斷出負(fù)載結(jié)構(gòu)S aA并選擇該結(jié)構(gòu)對應(yīng)的工作點(diǎn)A作為輸出的目標(biāo)值。
[0044] [tl~t2]:輸出電流i。以一個(gè)固定步長ΔΙ增大到Iq1+AI。
[0045] [t2~t4]:驅(qū)動器的輸出電流i。繼續(xù)以固定步長Δ I逐步增大。特別地，在[t2~ t3]時(shí)間段，LLC諧振變換器由burst模式進(jìn)入連續(xù)工作模式，開關(guān)頻率也開始下降。
[0046] [t4~t5]:驅(qū)動器的輸出電流i。達(dá)到了目標(biāo)值Ι〇Α并保持穩(wěn)定，ν〇 Α、Ι〇Α分別為結(jié)構(gòu) SaA對應(yīng)工作點(diǎn)Α的電壓和電流值。
[0047] [t5~t6]:在t5時(shí)刻，由于有LED失效，負(fù)載結(jié)構(gòu)變化，伏安特性曲線由CurveA變?yōu)?CurveB，輸出電壓V。由VoA變?yōu)閂〇2。在此階段，負(fù)載中可能有電流不平衡和過流現(xiàn)象存在，為 失配情形。
[0048] [t6~]驅(qū)動器確定負(fù)載變化后，將電流參考電平Viref調(diào)整，使輸出目標(biāo)值切換到 伏安特性曲線CurveB對應(yīng)的工作點(diǎn)B，這樣驅(qū)動器與負(fù)載又重新匹配。
[0049] 驅(qū)動器輸出電流i。以固定步長逐步增大的[t0~t4]階段就是前文所稱的啟動階 段。由于這個(gè)控制策略，驅(qū)動器能夠在剛起機(jī)時(shí)較準(zhǔn)確地檢測輸出電壓和電流，有利于準(zhǔn)確 判斷負(fù)載結(jié)構(gòu)以解決靜態(tài)失配情形。啟動階段的持續(xù)時(shí)間取決于采樣速度、輸出電容容值 以及驅(qū)動器的功率等級。
[0050] t4時(shí)刻后為正常工作階段。進(jìn)入該階段后，輸出電壓V。和輸出電流i。仍然被MCU采 樣。如果負(fù)載突變，驅(qū)動器能夠自動調(diào)整輸出電流來匹配負(fù)載。
[0051] 前面介紹了建立負(fù)載結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的方法，但是實(shí)際應(yīng)用中，還要考慮負(fù)載伏安特 性偏差和溫度造成的影響。式(3)為一個(gè)負(fù)載結(jié)構(gòu)的伏安特性表達(dá)式。由于批量生產(chǎn)的單顆 LED的伏安特性彼此都有差異，故實(shí)際應(yīng)用中式(3)也許不夠準(zhǔn)確。另外一個(gè)影響是負(fù)載的 伏安特性曲線會隨著溫度的變化而變化。由于這兩種因素，在一些實(shí)施例中，需要對數(shù)據(jù)庫 中的負(fù)載結(jié)構(gòu)的伏安特性進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0052]考慮到上述因素，式(3)中可增加一個(gè)偏差項(xiàng)Vdev和負(fù)載溫度Tlciad。圖6的示例電路 中，負(fù)載溫度Tlciad被驅(qū)動器中的MCU所檢測。修正后的式(3)表示為：
[0053] Vload-hj ( ? load , Tload ) | ^ Vjdev ( 4 )
[0054] Wdm的值源于產(chǎn)品說明書中數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，或者來自同一負(fù)載結(jié)構(gòu)下大量負(fù)載 的測試結(jié)果。該修正后的表達(dá)式表明，數(shù)據(jù)庫中以負(fù)載伏安特性區(qū)域代替原來的負(fù)載伏安 特性曲線。若所測量的輸出電壓電流在該區(qū)域內(nèi)，則可判斷為該負(fù)載結(jié)構(gòu)。這種做法也適合 軟件操作，這是因?yàn)樵跍y量誤差的影響下，采樣的輸出電壓電流剛好在負(fù)載伏安特性曲線 上是很困難的，更合理的程序處理方式是同樣電流下，判斷采樣的電壓是否超出伏安特性 曲線的范圍，沒有超出，則表示為該負(fù)載結(jié)構(gòu)。
[0055] 理論上，所有LED負(fù)載結(jié)構(gòu)的伏安特性都可以被計(jì)算或者測量出來。理想情況下， 數(shù)據(jù)庫中包含的負(fù)載結(jié)構(gòu)越多，驅(qū)動器可以匹配更多的負(fù)載，系統(tǒng)也更可靠。然而有兩個(gè)因 素會影響數(shù)據(jù)庫中所存儲的負(fù)載結(jié)構(gòu)數(shù)量。第一，根據(jù)式(2)，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的負(fù)載，即m、n越 大，負(fù)載所包含的衍生結(jié)構(gòu)就越多，這對建立數(shù)據(jù)庫可能會帶來非常復(fù)雜的計(jì)算與測量工 作，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也可能會有更多的結(jié)構(gòu)誤判情形。第二，有很多負(fù)載結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響照明效 果，不宜勉強(qiáng)使用。由于這兩個(gè)因素，數(shù)據(jù)庫可以被簡化為僅存儲重要的負(fù)載結(jié)構(gòu)。必須強(qiáng) 調(diào)的是，即使數(shù)據(jù)庫的負(fù)載結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡化，驅(qū)動器也能夠自適應(yīng)判斷一部分負(fù)載結(jié)構(gòu)，與傳 統(tǒng)的無自適應(yīng)判斷功能的驅(qū)動器相比，依然提高了照明系統(tǒng)的可靠性。
[0056] LED應(yīng)用過程中，LED驅(qū)動器和陣列式負(fù)載的可靠性與兩者間的匹配程度有關(guān)。對 于有固定輸出電流的驅(qū)動器，當(dāng)負(fù)載的伏安特性變化后，負(fù)載中可能存在電流不平衡和超 出額定值的現(xiàn)象，從而加速驅(qū)動器與負(fù)載的損壞。本發(fā)明提出的自適應(yīng)負(fù)載匹配技術(shù)可以 使驅(qū)動器適應(yīng)多種負(fù)載結(jié)構(gòu)，改善上述問題，提高照明方案可靠性。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí) 施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本 發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不 限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入 權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種LED驅(qū)動器的控制方法，包括： 根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性建立數(shù)據(jù)庫； 檢測LED驅(qū)動器的輸出電壓和輸出電流； 將檢測到的輸出電壓和輸出電流與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)； 以及 根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其 額定值。2. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，還包括： 在LED驅(qū)動器剛起機(jī)的階段，使LED驅(qū)動器的輸出電流以固定步長逐步增大。3. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其中所述數(shù)據(jù)庫中還記錄有不同結(jié)構(gòu)負(fù)載所期望的 穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，其中根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的輸出電流的步驟包括:根據(jù)判斷 出的負(fù)載結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置LED驅(qū)動器的輸出電流參考電平。4. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，還包括： 參考LED的規(guī)格書進(jìn)行推算，或根據(jù)測試得到不同結(jié)構(gòu)負(fù)載的伏安特性。5. -種LED驅(qū)動器，包括： 開關(guān)變換器，將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出電壓和輸出電流以驅(qū)動LED負(fù)載； 存儲器，記錄不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性； 數(shù)字控制器，耦接至開關(guān)變換器和存儲器，檢測輸出電壓和輸出電流，并將檢測到的輸 出電壓和輸出電流與存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)，然后基于判斷出的 負(fù)載結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的輸出電流，使流過每串LED的電流均小于額定值。6. 如權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動器，其中存儲器與數(shù)字控制器集成在一起。7. 如權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動器，其中數(shù)字控制器基于判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)產(chǎn)生輸出電 流參考電平，該LED驅(qū)動器還包括： 邏輯控制電路，耦接至數(shù)字控制器以接收電流參考電平，根據(jù)輸出電流參考電平產(chǎn)生 控制信號以控制開關(guān)變換器。8. 如權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動器，其中在LED驅(qū)動器剛起機(jī)的階段，開關(guān)變換器的輸出 電流被控制以固定步長逐步增大。9. 如權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動器，其中所述存儲器中還記錄有不同結(jié)構(gòu)負(fù)載所期望的 穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字控制器根據(jù)判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置LED驅(qū)動器的輸 出電流參考電平。10. -種用于LED驅(qū)動器的控制器，其中LED驅(qū)動器提供輸出電壓和輸出電流以驅(qū)動LED 負(fù)載，該控制器包括： 存儲器，記錄不同結(jié)構(gòu)的LED負(fù)載的伏安特性； 數(shù)字控制器，耦接至存儲器，檢測輸出電壓和輸出電流，并將檢測到的輸出電壓和輸出 電流與存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以判斷LED負(fù)載的結(jié)構(gòu)，然后基于判斷出的負(fù)載結(jié)構(gòu)，產(chǎn) 生輸出電流參考電平；以及 邏輯控制電路，耦接至數(shù)字控制器以接收電流參考電平，根據(jù)輸出電流參考電平產(chǎn)生 控制信號以調(diào)節(jié)輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。
【文檔編號】H05B33/08GK106028554SQ201610528530
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】胡進(jìn)
【申請人】浙江大邦科技有限公司