[发明专利]用于驱动LED的单级数字电源转换器

说明书

技术领域

本发明涉及电源转换，尤其涉及用于驱动发光二极管(LED)的单级数字电源转换器。

背景技术

LED已经作为照明选择而变得越来越普及，并且对于很多应用而言已经开始取代常规的带灯丝的灯泡。LED现在广泛用在交通信号灯中以及用于液晶显示(LCD)屏板的背光照明。

在很多应用中，希望能改变LED的照明输出(即亮度)。通常，用电压控制来控制LED亮度是困难的。相反，LED的亮度与其电流成正比。因此，应当控制LED的电流来控制LED亮度(例如使LED变暗)。随着LED在大量要求变化亮度程度的应用中不断普及，对于控制LED电流的适当电源转换器的需求越来越大。

在一些应用中，驱动LED的电源是交流(AC)输入形式的。在这种情况下，需要使AC线电流与线电压同步，以使线电流失真最小化，从而使从电源传输的能量最大化。如果输入电压和电流之间有相位延迟，所传输的能量会从电源到负载循环。这与其相位差余弦相关地减少了从电源到负载传输的功率。如果使电压和线电流同相，相位差为零，其余弦变为1。该技术被称为功率因数校正(PFC)。有时，通过电源转换处理会使线电流失真且在线电流中导致谐波。

根据一些现有设计，用于LED的电源转换器至少需要两个功率级，以便同时提供对LED电流的控制和功率因数校正(PFC)。每个功率级都执行一些形式的电源转换。典型地，第一级被称为前置稳压器并提供PFC控制。第二级为DC到DC转换器并提供LED电流控制。因为任何给定功率级都不是100％的效率，对于这种转换器来说在每一级上都有功率损失。这造成电源转换器总体效率下降。例如，假设现有设计电源转换器两个功率级的每个效率为90％，那么总系统效率将为81％(0.90×0.90＝0.81)。

发明内容

根据本发明的实施例，具有单功率级的电源转换器提供了PFC控制以及LED电流调节。该电源转换器可以具有混合控制技术，其可以将数字控制方法用于控制LED电流，或将模拟控制方法用于高度动态的逐个周期的(cycle-by-cycle)电流保护。

根据本发明的实施例，提供了一种用于驱动至少一个发光二极管(LED)的电源转换器，所述电源转换器包括单级，该单级可以工作以为输入功率提供功率因数校正(PFC)和对提供给至少一个LED的电流的控制。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种电源转换器，用于利用输入功率驱动多组发光二极管(LED)，其中每组中的二极管颜色相同。该转换器包括用于为输入功率提供功率因数校正(PFC)的装置；以及用于控制提供给至少一个LED的电流的装置。

从以下附图、说明书和权利要求中，本领域的技术人员将能够容易地明了本发明的重要技术优势。

附图说明

为了获得对本发明的更全面理解以及了解其更多特征和优点，现在结合附图参考以下说明，附图中：

图1为根据本发明实施例的用于驱动LED的数字单级电源转换器的示范性实施的局部方框图形式的示意图。

图2为根据本发明实施例的功率块的示范性实施的局部方框图形式的示意图。

图3为根据本发明实施例的时钟发生模块的示范性实施的图示。

图4为根据本发明实施例的数字脉冲宽度调制(PWM)模块的示范性实施的图示。

图5为根据本发明实施例的数字PWM模块的示范性实施的图示。

图6为功率控制器的内部方框图。

图7为根据本发明实施例的用于驱动多组LED的数字单级电源转换器的示范性实施的局部方框图形式的示意图。

图8A为根据本发明实施例的占空比控制改变的用于数字PWM操作的示范性波形的图示。

图8B为根据本发明实施例的占空比控制固定的用于数字PWM操作的示范性波形的图示。

图9为根据本发明实施例的电源转换器中的示范性操作波形的图示。

具体实施方式

通过参考附图中的图1到9，本发明的实施例及其优点可得到最好理解。类似的附图标记用于各图中类似且对应的部分。