[发明专利]用于LED驱动器的电流感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换，及相应的设备和系统，其感测电流并调整传递到负载的调节电流。更具体地，本发明的某些实施例涉及在发光二极管（下文中的“LED”）系统内的功率变换，所述系统感测开关/感测节点上相对低的电流并将这个感测电流与传递到LED串的调节高电流的量相关联。

背景技术

本领域技术人员现在认知并认可了LED在当前照明系统中的益处和广泛适用性。许多年来，基于卤素的灯是在照明系统内实现的主要光源。过去几年中随着LED技术的发展，LED相对于卤素灯的优势日益显著。在与卤素灯相比时，LED相对较小，并具有较长的工作寿命。卤素灯泡与LED之间的另一个重要区别是LED工作所需的电量要小得多。例如，卤素灯可以在20-50瓦的范围内工作，而LED则在大约5-15瓦。

当将LED用于照明应用时，使用LED的群或阵列来获得所需的亮度及其他预期的照明特性。不管颜色、类型、颜色、尺寸或功率，所有LED都在以恒流驱动时工作得最好。LED制造商指定其设备在特定电流值的特性（例如，流明、束流图案、颜色）。一个或多个LED驱动器用于有效地控制LED阵列的电气特性以适合于照明。LED驱动器是自备电源，其具有与LED阵列的电气特性相匹配的输出。大多数LED驱动器都设计为提供恒流以操作LED阵列。

以与其他照明应用相同的方式来为许多LED灯供电，即，从交流（AC）电源开始并使用它。取决于地理位置或应用，AC电源的范围会在100V到240V之间。这些AC电源的频率范围在50赫兹到60赫兹之间。为了满足LED照明应用的能源之星要求，所需的功率因数必须大于0.9。这可以由无功或有功功率因数校正电路来实现。

在功率级高于25瓦的应用中，有功功率因数校正电路通常用于提供调节高电压DC总线。这个校正总线用于由功率变换电路为LED供电。这个功率变换电路可以是隔离的拓扑布局或非隔离的拓扑布局。

在高压DC或AC范围内工作的几个LED照明应用要求测量传递给LED的电流。在许多应用中，LED处于高压，并且感测LED电流需要相对昂贵的高压侧电流感测放大器或者电流感测变压器来测量流入LED的电流。随后将该感测信息发送到驱动器的控制侧，以便适当时可以调整调节电流。在LED位于隔离的拓扑布局内的应用中，光耦合器可以用于将LED电流信息从系统次级侧传递到初级侧。

现有技术系统中的测量流入LED的高电流线路上的和/或与驱动器的控制侧隔离的线路上的电流的这个要求需要系统内昂贵的感测部件以及可能的昂贵的光耦合器。需要一种系统和方法，其去除了LED系统内的高电流感测部件（例如，高电流感测放大器或晶体管和光耦合器）。该需求与非隔离拓扑布局和隔离拓扑布局都有关。

发明内容

本发明的实施例提供了一种系统和方法，用于借助感测通过开关晶体管的电流，并基于在通过所述开关晶体管的电流与驱动LED的电流之间的关系提取LED电流的信息，来确定驱动LED的电流的量值。通过开关晶体管的平均电流小于驱动LED的电流，这消除了对用于系统内的昂贵的高电流感测部件的需求。除了隔离的拓扑布局以外，开关电源设备与控制电路在隔离的同一侧。出于这个原因，本发明消除了对昂贵的光耦合器的需要。这些实施例可应用于隔离的和非隔离的拓扑布局，以及不同的电源架构，包括降压式、升降压式、升压式、反激式、前向式、全桥式和半桥式。

在某些实施例中，使用了具有电流感测装置和调节部件的LED系统。AC电源向LED驱动器和电流调节器提供交流电流。LED驱动器和调节器将交流电流转换为DC电流，并将其量值调节到优选值，以使得LED接收适当的功率。

LED驱动器和调节器由控制块控制，包括至少一个开关设备，其实现了不管主电源是DC还是AC电源，都可以将特定频率的交流形式的电流施加到LED阵列。LED阵列包括固态照明设备。

在多个实施例中，配置控制块以便能够在不在该高电流线路上使用电流感测装置的情况下确定通过LED阵列的电流。与现有的方案相反，LED驱动器不测量在LED阵列中的任何电流，来调节固态照明应用。作为替代，LED驱动器测量通过在照明应用的低电流侧上的电流感测装置的电流。

在某些实施例中，电流感测装置包括开关和感测节点。当开关导通时，于是将来自LED驱动器和调节器的电流转移到感测节点，其检测通过开关的电流。使用在通过开关的电流与通过LED阵列的电流之间的关系，从开关上的感测电流导出了通过LED阵列的电流。该电流随后提供给控制块，以便可以执行对通过LED阵列的电流的适当调节。