LED驅動器及其控制器和控制方法技術

本發明專利技術公開了LED驅動器及其控制器和控制方法。該控制方法包括：根據不同結構的LED負載的伏安特性建立數據庫；檢測LED驅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據庫中的數據進行對比，以判斷LED負載的結構；以及根據判斷出的負載結構調節LED驅動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電子電路，尤其涉及LED驅動器及其控制方法。
技術介紹
由于高光效和長壽命，LED被認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。一個典型的LED照明方案由LED負載和驅動器組成，驅動器根據負載情況可能為多路輸出，也可能為單路輸出。大多數應用中，LED負載包含有數十顆LED，這種設計有利于配光。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，這樣有利于配光設計且保證了LED的可靠性。為了使流過LED的電流相同，將所有LED串聯成一串是一個簡單的解決方法。但是，在功率稍大的應用中，LED數量較多，整串的電壓可能太高而對爬電距離、絕緣以及驅動器的優化帶來不利影響。因此，LED負載常常被分成并聯的多串，形成陣列結構。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。一種解決由于電流不均衡而造成各串電流過高的現有辦法是對各串LED的電流進行均流。如圖1A所示，LED驅動器為AC/DC多路輸出恒壓源，每一串LED都帶有一個后級調整器(post regulator)。該后級調整器可以是有源電路(如線性電源或開關電源)，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。盡管多路輸出均流的方案能很好地解決負載內部電流不均衡和過流問題，但是其電路結構較復雜、成本較高、效率較低。因而在實際應用中，負載常常被設計成只有一個接線端子的陣列式模組，而驅動器則被設計為沒有后級調整器的單路輸出恒流源，如圖1B所示。一般情況下，驅動器輸出的恒定電流需要被設計成保證負載中各串電流在穩態下均小于LED的額定值，這可以被認為是驅動器與負載匹配的情形。但是
當負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，使得驅動器輸出的恒定電流不再適合負載，導致驅動器與負載不匹配。這種情形可能會導致負載進一步失效，甚至由于驅動器長時間工作在非最優態而縮短其壽命。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術提出一種LED驅動器自適應負載匹配技術，使驅動器的輸出電流能根據負載結構進行自適應調整，以保證陣列式模組負載中各串電流都小于額定值。根據本專利技術實施例的一種LED驅動器的控制方法，包括：根據不同結構的LED負載的伏安特性建立數據庫；檢測LED驅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據庫中的數據進行對比，以判斷LED負載的結構；以及根據判斷出的負載結構調節LED驅動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。根據本專利技術實施例的一種LED驅動器，包括：開關變換器，將輸入信號轉換為輸出電壓和輸出電流以驅動LED負載；存儲器，記錄不同結構的LED負載的伏安特性；數字控制器，耦接至開關變換器和存儲器，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據進行對比，以判斷LED負載的結構，然后基于判斷出的負載結構，調節開關變換器的輸出電流，使流過每串LED的電流均小于額定值。根據本專利技術實施例的一種用于LED驅動器的控制器，其中LED驅動器提供輸出電壓和輸出電流以驅動LED負載，該控制器包括：存儲器，記錄不同結構的LED負載的伏安特性；數字控制器，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據進行對比，以判斷LED負載的結構，然后基于判斷出的負載結構，產生輸出電流參考電平；以及邏輯控制電路，耦接至數字控制器以接收電流參考電平，根據輸出電流參考電平產生控制信號以調節輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。在本專利技術的實施例中，首先根據不同結構負載的伏安特性建立數據庫，然后通過檢測LED驅動器的輸出電流和電壓，將其與數據庫數據比較，判斷出負載結構。最后，根據負載結構調節LED驅動器的輸出電流來實現自適應控制。通過這樣的方法，在LED驅動器的運行過程中，即使負載由于故障導致結構發生變化，LED驅動器輸出也可以自適應匹配負載，由此提高LED照明系統的可靠
性。附圖說明圖1A和圖1B為現有LED驅動器的示意性框圖；圖2為根據本專利技術實施例的LED驅動器控制方法的工作流程圖；圖3為根據本專利技術實施例的LED驅動器300的原理性框圖；圖4示出陣列式LED負載除開路與短路外的所有可能負載結構；圖5示出根據本專利技術實施例的LED負載結構的伏安特性工作曲線和穩態工作點確定方法；圖6為根據本專利技術實施例的LED驅動器300A的電路原理圖；圖7A-7C為三種示例性的LED負載結構SaA、SaB、SaC；圖8示出根據本專利技術實施例的LED負載結構SaA、SaB、SaC的伏安特性工作曲線CurveA、CurveB、CurveC；圖9為根據本專利技術實施例的圖6所示LED驅動器300A的工作波形圖。具體實施方式下面將詳細描述本專利技術的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本專利技術。在以下描述中，為了提供對本專利技術的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是，不必采用這些特定細節來實行本專利技術。在其他實例中，為了避免混淆本專利技術，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本專利技術至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，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。應當理解，當稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，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，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的項目的任
何和所有組合。LED照明系統中驅動器與負載一般有兩種典型的失配情形。一種可稱之為靜態失配情形，即驅動器上電起機前就與負載不匹配。例如，上電前負載中有些LED已經損壞，若驅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失配情形，即驅動器上電起機后，負載結構突變所導致與原有驅動器輸出電流的不匹配。通常這種結構突變是由負載中某些LED損壞或者運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的陣列式模組負載為例，在驅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。上述兩種情形在實際應用中對于LED照明系統的可靠性均有負面影響，它們都是由驅動器輸出的恒定電流不能根據負載結構變化調整所造成的。為使驅動器能自動調整輸出電流來匹配不同結構的負載，本專利技術提出了一種如圖2所示的LED驅動器自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED驅動器的控制方法，包括：根據不同結構的LED負載的伏安特性建立數據庫；檢測LED驅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據庫中的數據進行對比，以判斷LED負載的結構；以及根據判斷出的負載結構調節LED驅動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。

【技術特征摘要】
1.一種LED驅動器的控制方法，包括：根據不同結構的LED負載的伏安特性建立數據庫；檢測LED驅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據庫中的數據進行對比，以判斷LED負載的結構；以及根據判斷出的負載結構調節LED驅動器的輸出電流，使流過每一串LED的電流均小于其額定值。2.如權利要求1所述的控制方法，還包括：在LED驅動器剛起機的階段，使LED驅動器的輸出電流以固定步長逐步增大。3.如權利要求1所述的控制方法，其中所述數據庫中還記錄有不同結構負載所期望的穩態工作點，其中根據判斷出的負載結構調節LED驅動器的輸出電流的步驟包括：根據判斷出的負載結構所對應的穩態工作點設置LED驅動器的輸出電流參考電平。4.如權利要求1所述的控制方法，還包括：參考LED的規格書進行推算，或根據測試得到不同結構負載的伏安特性。5.一種LED驅動器，包括：開關變換器，將輸入信號轉換為輸出電壓和輸出電流以驅動LED負載；存儲器，記錄不同結構的LED負載的伏安特性；數字控制器，耦接至開關變換器和存儲器，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據進行對比，以判斷LED負載的結構，然后基于判斷出的負載結構，調節開關變換器的輸出電流，使流過每...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡進，
申請(專利權)人：浙江大邦科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33