[发明专利]使用MCU的LED驱动器控制

说明书

公开了一种用于控制到LED阵列的电流的系统和方法。所述系统包括微控制器和外部晶体管。微控制器可以访问电路中的相关电压，包括感测电阻器两端的电压、外部晶体管的漏极处的电压和高电压输入。通过监测这些电压，微控制器可以能够控制到外部晶体管的栅极输入，以便控制LED阵列中的电流。此外，如果需要，微控制器包括允许LED阵列调光的装置。这种配置允许对系统的操作进行制造后的改变，而无需任何硬件修改。

本公开描述了用于在不使用单独LED驱动器集成电路的情况下使用微控制器来控制LED阵列的系统和方法。

背景技术

LED(发光二极管)灯泡通常使用外部驱动器集成电路(IC)来整流和控制通过LED阵列的电流。

图1示出了LED阵列控制电路的概括框图。典型地，LED阵列控制电路包括高电压AC整流器和滤波器块1，其为电路提供高电压(HV)信号。该高电压AC整流器和滤波器块1的输入通常是线电压，诸如120或240 VAC。高电压AC整流器和滤波器块1对该输入电压进行整流并产生HV信号。HV信号通常是DC信号，并且用作LED驱动器块2的输入。LED驱动器块2通常包括FET，以控制从LED阵列到地的电流的通路。LED驱动器块2还包括用于控制FET的启用和禁用的电路。HV信号还用于为LED阵列块供电。LED阵列块3包括了LED阵列，并且通常还包括测量流过LED阵列的电流的机构。例如，高侧或低侧的感测电阻器可以用于测量通过LED阵列的电流。电感器也可以被布置在LED阵列块3中。微控制器单元(MCU)4与LED驱动器块2通信，并且可以用于调整LED阵列的调光量。该框图可以以各种方式实现。

例如，图2示出了一个这样的电路，其包括外部LED驱动器IC 50和相关电路。在该示例中，全波整流器10用于产生称为HV信号的DC电压。该DC电压被提供给LED阵列20中的第一LED的阳极。LED阵列20中的LED通常串联布置。电感器30用于保持流过LED阵列20中的LED的电流更恒定。电感器30的一个端子连接到LED阵列20，诸如LED阵列20中的最后一个LED的阴极，而第二端子连接到LED IC 50。在LED驱动器IC 50内，存在晶体管，通常是场效应晶体管(FET)，其中，来自电感器的输出连接到FET的漏极。FET的源极可以连接到感测电阻器60，其设置在LED驱动器IC 50的外部。

二极管70的阳极连接到电感器30的输出。二极管70的阴极连接到HV信号。当FET被禁用时，二极管用于传导电流流过LED阵列20。

另外，在一些实施例中，LED驱动器IC 50包括PWM输入，其允许单独的微控制器40提供可以用于实现期望的调光水平的输入。

在操作中，LED驱动器IC 50启用FET，使得电流流过LED阵列20、电感器30、FET和感测电阻器60。这可以被称为有源模式。LED驱动器IC监测感测电阻器60处的电压，并且当其达到预定值(不是可选择的)时，其断开FET。此时，电感器30继续提供电流，该电流被引导通过二极管70并回到LED阵列20中。这可以被称为回路模式。

在某些实施例中，FET通常具有预定的断开时间，其可以基于位于LED驱动器IC 50内部的单触发电路来确定。换句话说，一旦FET由于感测电阻器60达到预定电压而断开，则FET在再次被启用之前在预定时间段内保持断开。在一些实施例中，FET可以具有预定的最小和最大断开时间和接通时间。

PWM输入用于进一步控制流过FET的电流的量。当低时，PWM输入使FET截止。当为高时，PWM输入允许LED驱动器IC 50的正常操作。

在其它实施例中，感测电阻器可以被布置在FET的高侧上，以便即使当FET被禁用时也测量通过LED阵列20的电流。

图2示出了LED阵列控制电路的一个具体实施例。当然，该电路可以以其它方式来实现。在所有这些实施例中，LED驱动器IC 50是与微控制器40分离的，并且微控制器40和LED驱动器IC 50之间的唯一通信是从微控制器40到LED驱动器IC 50的与调光量相关的信号。