CN109076670B - 用于开关调节器的加速启动的方法和*** - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于操作一个或多个发光器件的***和方法。在一个示例中,在启动期间,将用于接收来自所述一个或多个发光器件的反馈信号的误差放大器的输入端的基准电压调节至第一较高电压,该第一较高电压与所述一个或多个发光器件的所请求辐照度无关,以加速启动用于驱动所述一个或多个发光器件的开关调节器。随后,在所述开关调节器的输出达到期望电压时,基于所述一个或多个发光器件的期望辐照度调节该基准电压。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年5月13日提交的题为“用于开关调节器的加速启动的方法和***”的美国非临时申请No.15/154,744的优先权,其全部内容通过引用并入本文中用于各种目的。
技术领域
本说明书涉及对用于控制发光二极管(LED)的辐照度和/或照度响应的开关调节器的启动时间进行改善的***和方法。
背景技术
固态发光器件在住宅和商业应用中具有许多用途。一些类型的固态发光器件可以包括激光二极管和发光二极管(LED)。紫外(UV)固态发光器件可用于固化诸如包括油墨、粘合剂、防腐剂等的涂料的光敏介质。固态发光器件可被开关调节器驱动。
例如,开关调节器基于所请求的固态发光器件的辐照度或照度输出来输送期望电流。一些固态发光***包括反馈电路,该反馈电路基于从固态发光器件接收的反馈电压与基准电压的比较来输出误差电压。然后使用误差电压来调节开关调节器的输出。通常,基于所请求的固态发光器件的输出来设置基准电压。例如,当所请求的输出较低时,基准电压较低,并且随着所请求的输出增加,基准电压增加。
然而,发明人已经认识到这些方法的潜在问题。作为一个示例,开关调节器实现期望电流的启动时间取决于所请求的固态发光器件的输出。例如,如果所请求的输出较高(例如,100%),则开关调节器的启动时间较短(例如,2毫秒);然而,如果所请求的输出较低(例如,10%),则开关调节器的启动时间增加(例如,20毫秒)。启动时间在所请求输出较低时的延迟是由于反馈电路中的电容器的充电时间的延迟。例如,在启动期间,如果所请求的输出较低,则将基准电压设置得较低,这使得反馈电路中的电容器由相关的运算放大器以较低的电流充电。因此,需要更长的时间来产生误差电压,该误差电压对激活开关调节器以获得期望的调节器输出是必需的。因此,随着所请求的固态器件的输出减小,开关调节器的启动时间的延迟增加。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过用于操作一个或多个发光器件的发光***来解决,包括:一个或多个发光器件;开关调节器,包括与所述一个或多个发光器件电连通的调节器输出端;误差放大器,包括第一输入端、第二输入端和误差输出端,所述误差输出端通过脉宽调制发生器与所述开关调节器电连通;控制器,包括非暂时性指令以响应于发光***的启动而将所述误差放大器的第一输入端调节至第一较高电压。以这种方式,可以减少所述开关调节器的启动时间的延迟。
作为示例,当所述发光***从关闭OFF状态切换到开启ON状态时(即在所述发光***的启动期间),输入到所述发光***的误差放大器的基准电压被设置为独立于所述发光***的请求输出的第一较高电压。第一较高电压可以基于所述发光***的最大辐照度或照度能力(例如,100%辐照度)。通过将所述误差放大器的基准电压设置在第一较高电压,所述误差放大器被迫以较高电流对反馈电路中的电容器充电。因此,所述误差放大器的输出以更快的速率增加,因此,减少了在启动期间产生用于激活开关调节器的期望误差电压的延迟。在获得所述开关调节器的期望输出(所述期望输出基于所述发光***的请求输出)之后,基于所述发光***的请求输出来调整所述误差放大器的基准电压。例如,如果所述发光***的请求输出是10%,则在启动时,所述基准电压被设置为第一较高电压,第一较高电压是基于100%请求输出的。同时,监控所述开关调节器的输出,当所述开关调节器的输出达到期望输出时,所述期望输出是基于所述请求输出(即10%)的,所述基准电压从(基于100%输出的)第一较高电压降低到(基于10%请求输出的)第二电压。
以这种方式,可以独立于发光***的请求输出来实现用于驱动发光***的开关调节器的加速启动。
单独或结合附图时来看以下具体实施方式,本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。
应当理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念的选择。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征,其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了发光***的示意图。
图2-图3示出了图1中的发光***的示例性调节***的示意图。
图4示出了图1和图3中所示的发光***的误差放大器和相关补偿网络的示意图。
图5示出了例示在图1和图3中所示的发光***启动期间,误差放大器的输出的变化的示例图。
图6示出了用于操作图1和图3中所示的发光***,以对用于驱动发光***的开关调节器的启动时间进行加速的示例方法。
图7示出了图4中所示的误差放大器的基准电压的示例调节,以提供驱动图1和图3中所示的发光***的开关调节器的加速启动。
具体实施方式
本说明书涉及一种发光***,其改善了用于驱动该发光***的开关调节器的启动时间。图1示出了一个示例性发光***,其包括用于控制发光***的输出的开关调节器。根据图2中所示的示例性电路,可以提供发光***的第一输出控制。根据图3所示的示例性电路,可以通过开关调节器和误差放大器提供发光***的第二输出控制。误差放大器可以提供从发光***到开关调节器的反馈,用于控制发光***的输出。如图4中所示,示例性误差放大器电路向开关调节器提供反馈。在图5中例示了在发光***的启动状态期间,图4所示的误差放大器的示例性输出响应。可以根据图6的方法操作发光***,以加速用于驱动发光***的开关调节器的启动。在图7中示出了根据本公开的用于加速启动开关调节器的发光***的示例操作序列。在各种电气图中的组件之间示出的电互连表示图示装置之间的电流通路。
现在参考图1,示出了根据本文描述的***和方法的光反应***10的框图。在该示例中,光反应***10包括发光子***100、控制器108、电源102和冷却子***18。
发光子***100可包括多个发光器件110。例如,发光器件110可以是LED器件。所选择的多个发光器件110被实施以提供辐射输出24。辐射输出24指向工件26。返回的辐射28可以从工件26(例如,通过辐射输出24的反射)被引导回发光子***100。
辐射输出24可以经由耦合光学器件30被引导至工件26。如果使用,耦合光学器件30可以各种方式实现。作为示例,耦合光学器件可以包括***在提供辐射输出24的发光器件110和工件26之间的一个或多个层、材料或其他结构。作为示例,耦合光学器件30可以包括微透镜阵列,以增强辐射输出24的收集、凝聚、准直或者是质量或有效量。作为另一示例,耦合光学器件30可包括微反射器阵列。在采用这种微反射器阵列时,提供辐射输出24的每个半导体器件可以一对一地设置在各自的微反射器中。
层、材料或其他结构各自可具有选定的折射率。通过适当地选择每个折射率,可以选择性地控制在辐射输出24(和/或返回的辐射28)的路径中的层、材料和其他结构之间的界面处的反射。作为示例,通过控制设置在半导体器件之间的选定界面相对于工件26的这种折射率的差异,可以减少、消除或最小化该界面处的反射,从而增强在该界面处最终输送到工件26的辐射输出的传输。
耦合光学器件30可用于各种目的。示例性目的包括以下任意一个或多个的组合:保护发光器件110,保持与冷却子***18相关联的冷却用流体,收集、凝集和/或准直辐射输出24,收集、引导或排斥返回的辐射28,或者其他目的。作为另一个例子,光反应***10可以采用耦合光学器件30,以便增强辐射输出24、特别是输送到工件26时的有效质量或数量。
所选择的多个发光器件110可以经由耦合电子器件22耦合至控制器108,以便向控制器108提供数据。如下面进一步描述的,控制器108还可以被实现为例如经由耦合电子器件22控制这种提供数据的半导体器件。
控制器108优选地还连接至电源102和冷却子***18中的每一个,并且被实现为用于控制电源102和冷却子***18中的每一个。此外,控制器108可以从电源102和冷却子***18接收数据。
控制器108从电源102、冷却子***18、发光子***100中的一个或多个接收的数据可以是各种类型的。作为示例,数据可以分别代表与耦合的半导体器件110相关联的一个或多个特性。作为另一示例,数据可以表示与提供数据的相应组件12、102、18相关联的一个或多个特性。作为又一个示例,数据可以表示与工件26相关联的一个或多个特性(例如,代表指向工件的辐射输出能量或光谱分量)。而且,数据可以代表这些特性的某种组合。
在接收任何这样的数据时,控制器108可以被实现为对该数据进行响应。例如,响应于来自任何这样的组件的这种数据,控制器108可以被实现为控制电源102、冷却子***18和发光子***100(包括一个或多个这样的耦合的半导体器件)中的一个或多个。作为示例,响应于来自发光子***的、指示在与工件相关联的一个或多个点处光能不足的数据,控制器108可以实现为:(a)增加对一个或多个半导体器件110的电流和/或电压的电源供应,(b)通过冷却子***18增加对发光子***(即,某些发光器件,如果冷却后可提供更大的辐射输出)的冷却,(c)增加对这些器件供电的时间,或(d)上述的组合。
发光子***100中的单个半导体器件110(例如,LED器件)可以由控制器108独立控制。例如,控制器108可以控制第一组一个或多个LED器件个体发射第一强度、波长等的光,同时控制第二组一个或多个LED器件个体发射不同强度、波长等的光。第一组一个或多个LED器件个体可以在同一个半导体器件110阵列内,或者可以来自一个以上的半导体器件110阵列。半导体器件110阵列还可以与控制器108对发光子***100中的其他半导体器件110阵列的控制相独立地受控于控制器108。例如,第一阵列的半导体器件可以被控制发射第一强度、波长等的光,而第二阵列的半导体器件可以被控制发射第二强度、波长等的光。
作为另一示例,在第一组条件下(例如,对于特定工件、光反应和/或一组操作条件),控制器108可操作光反应***10以实施第一控制策略,而在第二组条件下(例如,对于特定工件、光反应和/或一组操作条件),控制器108可以操作光反应***10以实现第二控制策略。如上所述,第一控制策略可以包括使第一组一个或多个半导体器件个体(例如,LED器件)发射第一强度、波长等的光,而第二控制策略可以包括使第二组一个或多个LED器件个体发射第二强度、波长等的光。第一组LED器件可以是与第二组相同的LED器件组,并且可以跨一个或多个LED器件阵列,或者可以是与第二组不同的LED器件组,不同的LED器件组可以包括来自第二组的一个或多个LED器件的子集。
冷却子***18被实施为管理发光子***100的热行为。例如,通常,冷却子***18提供对这种子***12,更具体地,半导体器件110的冷却。冷却子***18还可以被实施为对工件26和/或工件26与光反应***10(例如,特别是发光子***100)之间的空间进行冷却。例如,冷却子***18可以是空气冷却***或其他流体(例如水)冷却***。
光反应***10可用于各种应用。示例包括但不限于从油墨印刷到DVD制造和光刻的固化应用。通常,采用光反应***10的应用具有相关参数。也就是说,应用可以包括如下相关联的操作参数:提供一个或多个辐射功率水平,一个或多个波长,在一个或多个时间段上施加。为了适当地完成与应用相关的光反应,可能需要在一个或多个这些参数的一个或多个预定水平的或一个或多个预定水平之上(和/或一定时间内、次数或次数范围)在工件处或附近输送光功率。
为了遵循预期的应用参数,提供辐射输出24的半导体器件110可以根据例如温度、光谱分布和辐射功率等的与应用参数相关的各种特性来***作。同时,半导体器件110可以具有某些操作规范,这些操作规范可以与半导体器件的制造相关联,并且尤其可以被遵循,以便防止器件被破坏和/或防止器件退化。光反应***10的其他组件也可具有相关的操作规范。这些规范可以包括操作温度的范围和施加的电功率的范围(例如,最大值和最小值)以及其他参数规范。
因此,光反应***10支持对应用的参数的监控。另外,光反应***10可以提供对半导体器件110的监控,包括半导体器件110各自的特性和规范。此外,光反应***10还可以提供对光反应***10的所选其他组件的监控,包括组件各自的特性和规范。
提供这样的监控使得能够验证***的适当操作,从而可以可靠地评估光反应***10的操作。例如,相对于一个或多个应用参数(例如,温度、辐射功率等)、任何组件与这些参数相关联的特性和/或任何组件各自的操作规范而言,光反应***10可能以不期望的方式进行操作。可以根据控制器108从***的一个或多个组件接收的数据来响应且执行监控。
监控还可以支持对***操作的控制。例如,可以通过控制器108接收并响应来自一个或多个***组件的数据来实现控制策略。如上所述,该控制可以直接实现(例如,基于关于组件操作的数据,通过针对该组件的控制信号来控制该组件)或间接地实现(例如,通过用于调整其他组件的操作的控制信号来控制组件的操作)。作为示例,可以通过针对电源102的用以调节施加到发光子***100的功率的控制信号;和/或通过针对冷却子***18的用以调节施加到发光子***100的冷却操作的控制信号,来间接调节半导体器件的辐射输出。
可以采用控制策略来实现和/或增强***的适当操作和/或应用的性能。在更具体的示例中,还可以采用控制来实现和/或增强阵列的辐射输出与该阵列的工作温度之间的平衡,以例如避免将半导体器件110或半导体器件110的阵列加热至超出其规范,同时还将足以适当地完成应用的光反应的辐射能量引导至工件26。
在一些应用中,可以将高辐射功率输送到工件26。相应地,子***12可以使用发光半导体器件110的阵列来实现。例如,子***12可以使用高密度发光二极管(LED)阵列来实现。尽管可以使用LED阵列并在本文中被详细描述,但是应当理解,可以在不脱离本说明书原理的情况下使用其他发光技术来实现半导体器件110及其阵列,其他发光技术的示例包括但不限于有机LED、激光二极管、其他半导体激光器。
多个半导体器件110可以设置为阵列20或包含多个阵列的阵列的形式。阵列20被实现为一个或多个或大多数半导体器件110被配置为提供辐射输出。然而,同时,阵列中的一个或多个半导体器件110被实现为提供对所选阵列特性的监控。监控器件36可以从阵列20的器件中选择,并且例如可以具有与其他发光器件相同的结构。例如,发光LED和监控LED之间的差异可以由与特定半导体器件相关联的耦合电子器件22确定。例如,在基本形式中,LED阵列可以具有:监控LED,耦合电子器件向监控LED提供反向电流;以及发光LED,耦合电子器件向发光LED提供正向电流。
此外,基于耦合电子器件,阵列20中的所选半导体器件可以是多功能器件和/或多模器件,其中(a)多功能器件能够检测多于一种特性(例如,辐射输出、温度、磁场、振动、压力、加速度和其他机械力或变形),并可根据应用参数或其他决定性因素在这些检测功能之间切换,(b)多模器件能够发射、检测和一些其他模式(例如,关闭),并且根据应用参数或其他决定性因素在模式之间切换。
参考图2,示出了可以向发光***100提供大小变化的电流的第一发光***电路200的示意图。发光***100包括一个或多个发光器件110。在该示例中,发光器件110是发光二极管(LED)。每个LED 110包括阳极201和阴极202。图1中所示的开关电源102经由路径或导体264向电压调节器204提供48V的DC电力。电压调节器204经由导体或路径242向LED 110的阳极201提供DC电力。电压调节器204还经由导体或路径240电耦合至LED 110的阴极202。电压调节器204被示出接地260,并且在一个示例中可以是降压调节器。控制器108被示出与电压调节器204电连通。在其他示例中,如果需要,离散输入生成装置(例如,开关)可以代替控制器108。控制器108包括用于执行指令的中央处理单元290。控制器108还包括用于操作电压调节器204和其他装置的输入和输出(I/O)288。非暂时性可执行指令可以存储在只读存储器292(例如,非暂时性存储器)中,而变量可以存储在随机存取存储器294中。电压调节器204向LED 110提供可调电压。
可变电阻器220为场效应晶体管(FET)的形式,可变电阻器220从控制器108或经由另一输入装置接收强度信号电压。虽然本示例将可变电阻器描述为FET,但必须注意该电路可以采用其他形式的可变电阻器。
在该示例中,阵列20的至少一个元件包括产生光的固态发光元件,诸如发光二极管(LED)或激光二极管。元件可以被配置为基板上的单个阵列,基板上的多个阵列,若干基板上连接在一起的单个或多个阵列等。在一个示例中,发光元件阵列可以由PhoseonTechnology公司制造的Silicon Light Matrix(SLM)组成。
图2中所示的电路是闭环电流控制电路208。在闭环电流控制电路208中,可变电阻器220通过驱动电路222经由导体或路径230接收强度电压控制信号。可变电阻器220从驱动电路222接收驱动信号。可变电阻器220和阵列20之间的电压被控制为由电压调节器204确定的期望电压。期望的电压值可以由控制器108或另一装置提供,并且电压调节器204将经由导体或路径242传送的电压信号控制为提供阵列20与可变电阻器220之间的电流路径中的期望电压的水平。可变电阻器220控制在沿箭头245的方向从阵列20至电流感测电阻器255的电流。还可以响应于发光器件的类型、工件的类型、固化参数和各种其他操作条件来调节期望电压。电流信号可以沿着导体或路径236被反馈到控制器108或另一装置,控制器108或该另一装置响应于路径236提供的电流反馈来调整提供给驱动电路222的强度电压控制信号。具体地,如果电流信号不同于期望的电流,则流经导体230的强度电压控制信号被增大或减小,以调节通过阵列20的电流。指示流过阵列20的电流的反馈电流信号经由导体236的引导,并且该反馈电流信号的电压水平随着流过电流感测电阻器255的电流变化而变化。
在可变电阻器220和阵列20之间的电压被调节至恒定电压的一个示例中,通过调节可变电阻器220的电阻值来调节流过阵列20和可变电阻器220的电流。因此,在该示例中,从可变电阻器220沿着导体240传送的电压信号不会到达阵列20。相反,阵列20和可变电阻器220之间的电压反馈沿着导体240传送到电压调节器204。然后,电压调节器204将经由导体或路径242传送的电压信号输出到阵列20。因此,电压调节器204响应于阵列20的下行电压调节其输出电压,并且通过可变电阻器220调节流过阵列20的电流。控制器108可以包括如下指令,所述指令用于响应于经由导体236的阵列电流,该阵列电流被反馈为电压,来调节可变电阻器220的电阻值。导体240使得LED 110的阴极202、可变电阻器220的输入端299(例如,N沟道MOSFET的漏极)和电压调节器204的电压反馈输入端293之间能够电连通。因此,LED 110的阴极202、可变电阻器220的输入侧299和电压反馈输入端293处于相同的电压电位。
可变电阻器可以采用FET、双极晶体管、数字电位计或任何可电控制的限流装置的形式。取决于所使用的可变电阻器,驱动电路可以采用不同的形式。闭环***操作,使得电压调节器204输出的电压保持为约0.5V,其高于用于操作阵列20的电压。调节器输出电压对施加到阵列20的电压进行调节,并且可变电阻器将流过阵列20的电流控制至期望水平。与其他方法相比,本电路可以提高发光***效率并减少由发光***产生的热量。在图2的示例中,可变电阻器220通常产生0.6V范围内的电压降。然而,取决于可变电阻器的设计,可变电阻器220处的电压降可小于或大于0.6V。
因此,图2中所示的电路向电压调节器提供电压反馈,以控制跨阵列20的电压降。例如,由于阵列20工作会产生跨阵列20的电压降,因此电压调节器204输出的电压是阵列20和可变电阻器220之间的期望电压加上跨阵列20的电压降。如果增加可变电阻器220的电阻以减小流过阵列20的电流,则调节(例如,降低)电压调节器输出以维持阵列20和可变电阻器220之间的期望电压。另一方面,如果可变电阻器220的电阻减小以增加流过阵列20的电流,则调节(例如,增加)电压调节器输出以维持阵列20和可变电阻器220之间的期望电压。以这种方式,可以同时调节跨阵列20的电压和通过阵列20的电流,以从阵列20提供期望的光强度输出。在该示例中,经由位于或定位在阵列20下游(例如,在电流流动方向上)和接地基准260上游的装置(例如,可变电阻器220)来调节通过阵列20的电流。
在该示例中,示出了阵列20,其中所有LED被一起供电。然而,可以通过添加附加的可变电阻器220(例如,对于每个被提供受控电流的阵列添加一个可变电阻器)来单独控制通过不同LED组的电流。控制器108调节通过每个可变电阻器的电流,以控制通过类似于阵列20的多个阵列的电流。
现在参考图3,示出了可以被提供不同大小的电流的第二发光***电路300的示意图。图3包括与图2中所示的第一发光***电路相同的一些元件。图3中与图2中相同的元件用相同的数字标识符标记。为简洁起见,省略了对图2和图3之间相同元件的描述;然而,图2中的元件的描述适用于图3中具有相同数字标识符的元件。
图3中所示的发光***包括SLM部分301,SLM部分包括阵列20,阵列20包括LED110。SLM还包括开关308和电流感测电阻器255。然而,如果需要,开关308和电流感测电阻器可以被包括在电压调节器304中,或者作为控制器108的一部分。电压调节器304包括分压器310,其由电阻器313和电阻器315组成。导体340使分压器310与LED 110的阴极202和开关308电连通。因此,LED 110的阴极202、开关308的输入侧305(例如,N沟道MOSFET的漏极)以及电阻器313和电阻器315之间的节点321处于相同的电压电位,在本文中称为V_feedback。
开关308仅可***作为打开或闭合状态,并且它不作为具有可线性或按比例调节的电阻的可变电阻器操作。此外,在一个示例中,与图2中所示的可变电阻器220的0.6V Vds相比,开关308具有0V的Vds。
图3的发光***电路还包括误差放大器326,其接收电压V_feedback,该电压V_feedback指示电流感测电阻器255经由导体340测量的通过阵列20的电流。误差放大器326还经由导体319从控制器108或另一装置接收基准电压Vref。误差放大器326的输出被提供给脉冲宽度调制器(PWM)328的输入端。误差放大器326的输出在本文中称为V_error。通过PWM 328将V_error与振荡器斜坡信号进行比较。来自PWM 328的输出是被提供给开关调节器330的矩形脉冲,并且开关调节器330调节从阵列20的上游位置提供的受控DC电源(例如,图1的102)和阵列20之间的电流。
在一些示例中,可能期望经由位于阵列20或阵列20上游(例如,在电流方向上)的装置、而不是经由如图2中所示在阵列20下游的位置的装置来调节至阵列的电流。在图3的示例性发光***中,经由导体340提供的电压反馈信号直接进入电压调节器304。通过导体319从控制器108提供需要的电流,该电流可以为强度电压控制信号的形式。该信号变为基准信号Vref,并且被施加到误差放大器326而不是施加到可变电阻器的驱动电路。需要的电流以及Vref因此可以基于所请求的阵列的输出(以下简称为“阵列的请求输出”),除了如下情况:在开关调节器330启动期间,当所请求的输出可以被替换或覆盖、以使得预定输出被提供作为Vref信号时,其中,该预定输出独立于针对所述一个或多个发光器件的期望辐照度的请求输出电压,并且该预定输出例如是提供期望启动时间的输出,其中,开关调节器在期望的时间量内提供期望的输出。请求输出可以是请求辐照度或请求照度。在一个示例中,阵列的请求输出可以基于用户输入。例如,控制器108可以经由用户界面接收用户输入。用户输入可以指示阵列的请求辐照度、请求照度或请求强度。然后,控制器108可以基于在阵列的操作期间可以调整的Vref来确定当前需求。在其他示例中,阵列的请求输出可以基于工件的类型、固化参数和各种其他操作条件。
除了基于阵列的请求输出调整Vref之外,可以在调整Vref时考虑阵列20的一个或多个操作条件。阵列20的操作条件可以包括但不限于阵列20的激活状态(例如,开启(ON)或关闭(OFF)状态或启动条件)、开关调节器330输出的电压Vout_regulator和误差放大器326输出的电压V_error。例如,在阵列20的第一操作条件下,控制器108可以实现用于调整Vref的第一控制策略;而在阵列20的不同的第二操作条件下,控制器108可以实现用于调节Vref的第二控制策略。例如,在阵列20的启动状态期间,当开关308从OFF状态切换到ON状态时,控制器108可以调节Vref以加速开关调节器330的启动。在开关调节器被激活(可以基于开关调节器330的输出电压Vout_regulator确定)之后,控制器108可以基于不同的标准调节Vref。在一个示例中,在启动状态期间,可以将Vref调节至独立于阵列的请求辐照度或请求强度的第一较高电压,直到开关调节器被激活。在开关调节器被激活之后,可以基于发光阵列的请求辐照度来调节Vref。调整Vref的细节将在下面参照图4至图7进一步讨论。
电压调节器304直接控制来自阵列20上游位置的SLM电流。具体地,当通过使开关308断开从而禁用SLM时,电阻分压器网络310使降压调节器作为监控开关调节器330的输出电压的传统降压调节器操作。SLM可以选择性地从导体302接收启动信号,该启动信号使开关308闭合并激活SLM以提供光。在本示例中,开关调节器被配置为降压调节器。当SLM启动信号施加到导体302时,降压调节器以不同方式操作。具体而言,与更典型的降压调节器不同,该降压调节器控制负载电流、至SLM的电流以及通过SLM推动的电流量。特别地,当开关308闭合时,基于在节点321处产生的电压确定通过阵列20的电流。
节点321处的电压决定于流过电流感测电阻器255的电流和分压器310中的电流。因此,节点321处的电压表示流过阵列20的电流。将表示SLM电流的电压与控制器108经由导体319提供的表示流过SLM的期望电流的基准电压进行比较。如果SLM电流不同于期望的SLM电流,则在误差放大器326的输出处产生误差电压。误差电压调节PWM发生器328的占空比(duty cycle),并且来自PWM发生器328的脉冲序列控制调节器330内的线圈的充电时间和放电时间。线圈的充电和放电时间调节电压调节器304的输出电压。可以通过调节从电压调节器304输出并供给阵列20的电压来调节流过阵列20的电流。如果期望额外的阵列电流,则增加从电压调节器304输出的电压。如果期望减小阵列电流,则减小从电压调节器304输出的电压。
误差放大器326可以包括用于稳定开关调节器330的输出的补偿网络。补偿网络可以包括一个或多个电容器。在阵列从OFF状态切换到ON状态的启动期间,对与误差放大器相关联的电容器充电。因此,在启动期间,需要一段持续时间才能使得误差放大器的输出达到阈值误差电压,该阈值误差电压可以启动PWM 328的输出中的ON状态。误差放大器的输出达到阈值误差电压的持续时间可以基于Vref。例如,当Vref较高时,可以迫使更多电流通过补偿网络,这使得补偿网络中的电容器可以更快地充电;而当Vref较低时,较少的电流可以流过补偿网络,因此,电容器可能需要较长的充电时间。电容器充电的延迟可能导致误差输出延迟达到阈值电压,这导致开关调节器的启动延迟。因此,在阵列20从OFF(不活动)状态切换到ON(活动)状态的启动期间,控制器108可以采用控制策略来加速降压调节器的启动。在一个示例中,控制器108可以基于阵列20的百分之百辐照度输出将Vref设置为第一较高电压,以便加速开关调节器的启动。控制器108可以在启动期间监控Vout_regulator。响应于Vout_regulator达到期望电压、即基于发光阵列的请求输出的期望电压,控制器108可基于请求输出来设置Vref。下面参考图4讨论误差放大器326的进一步细节。将参照图5说明误差放大器基于Vref的输出变化。将参照图6和图7进一步描述由控制器108执行的用于加速启动开关调节器330的控制策略的细节。
现在参考图4,示出了用于将误差电压V_error提供给用于控制开关调节器330输出的电压Vout_regulator的PWM发生器328的示例性误差放大器326。误差放大器326包括运算放大器402,其中,补偿网络450被添加给运算放大器402,用于调节开关调节器的输出电压,该开关调节器接收来自运算放大器402的误差信号。用于输出期望辐照度或期望光强度的控制电压Vref在非反相输入端403被输入给运算放大器402。反相输入端404的电压基于节点321处的电压,即V_feedback。补偿网络450包括第一支路,第一支路包括电阻器418和与电阻器418串联的电容器416、以及与电阻器418和电容器416并联的电容器420。补偿网络450包括第二支路,该第二支路包括串联布置的电阻器410和电容器412、以及与电阻器410和电容器412并联的电阻器414。补偿网络450向运算放大器402提供反馈。在启动期间,基于非反相输入端403和反相输入端404之间的差异对电容器416、电容器420和电容器412充电。因此,当非反相输入的电压较低时,例如当阵列20的请求输出(或请求辐照度)较低时,通过补偿网络的电流较低,这增加了补偿网络中的电容器的充电持续时间。结果,用于误差放大器的输出电压增加的持续时间更长,因此,激活开关调节器330的持续时间更长。因此,开关调节器330达到用于在请求辐照度下驱动发光阵列的期望输出上存在延迟。因此,为了缩减激活电压调节器的持续时间,在SLM从OFF状态变为ON状态的启动状态期间,非反相输入的电压可以被设置为第一较高电压。第一较高电压可以是基于发光阵列的最大辐照度输出的最大电压(例如,100%辐照度输出)。通过将Vref设置为第一较高电压,可以增加通过补偿网络的电流,因此,补偿网络中的电容器可以通过电流以更快的速率充电。这又可以使误差放大器的输出以更快的速率增加,从而减小误差放大器输出的电压上升的持续时间。在图5中示出了误差放大器在非反相输入的不同电压下输出的电压的增加。
图5示出了在SLM(例如图1至图3中的阵列20)的启动期间,误差放大器(例如误差放大器326)基于误差放大器的非反相输入端处的电压的输出的示例性变化的曲线图。Y轴表示误差放大器的输出端处的电压V_error,并且电压沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间,时间从图的左侧到图的右侧增加。
该图包括两条曲线,曲线502和曲线504。曲线502表示当非反相输入电压处于最大电压时,响应于SLM的启动,误差放大器输出的电压随时间的变化。该最大电压可以是基于发光阵列的最大辐照度所确定。因此,该最大电压是基于发光阵列的100%辐照度或照度所确定。曲线504表示当非反相输入电压是基于发光阵列的10%辐照度或照度所确定时,响应于SLM的启动,误差放大器输出的电压随时间的变化。
可以观察到曲线502以比曲线504更快的速率增加。因此,当非反相输入电压处于较高电压时,更多电流被迫通过网络,例如图4中的补偿网络450,这减少了补偿网络中电容器的充电时间。因此,当非反相输入电压处于最大电压(基于100%辐照度)时,比当基于期望辐照度(在本示例中基于10%辐照度)设置非反相输入电压时,V_error以更快的速率(2毫秒达到5伏)增加。如上图3和图4所示,误差放大器的输出(V_error)控制PWM发生器例如PWM 328的占空比。PWM发生器的占空比控制诸如调节器330的开关调节器输出的电压。因此,在SLM的启动期间,如果基于100%辐照度设置Vref,则V_error以更快的速率增加。因此,PWM发生器的脉宽调制输出信号的ON时间在较早的时间点开始。因此,开关调节器比当V_error以较慢的速率增加时,例如在Vref设置为小于最大电压的状态期间,更早地切换到ON。
现在参考图6,示出了用于控制发光***的输出的方法600。发光***可以是图1中所示的发光***100和/或图3中所示的阵列20。具体地,可以实施方法600以加速启动开关调节器、例如图3中的开关调节器330。将参照本文的图1和图3描述方法600。然而,应当理解,方法600可以应用于包括开关调节器和反馈电路的其他发光***。方法600可以应用于如图1至图3所示的***。该方法可以作为可执行指令存储在控制器的非暂时性存储器中、例如图1和图3中的控制器108。此外,图6的方法可以操作如图1所示的发光阵列。
在步骤602,方法600判断LED、例如图1和图3中的LED 110目前是否正在被命令打开,或者是否已被激活。在一个示例中,方法600可以响应于控制器输入判断LED是否被命令打开或已经被激活。控制器输入可以与按钮或操作员控制件接合。如果LED被命令打开或者LED已经被激活,则控制器输入可以是值1。如果方法600判断LED被命令打开,或者如果LED已经打开,则判断结果为“是”,并且方法600前进到步骤604。否则,判断结果为“否”,方法600退出。
在步骤604,方法600包括确定发光阵列的操作条件。确定操作条件可以包括在606处确定发光阵列的期望强度或期望辐照度。期望强度可以随发光***的不同以及随工件的不同而变化。在一个示例中,可以从控制参数文件确定期望强度,或者操作员可以手动选择期望强度或辐照度水平。在此,期望强度或期望辐照度可以替代地称为“请求强度”。控制参数文件可以包括根据经验确定的发光阵列的辐照度值。确定操作条件还可以包括在608处确定使发光阵列以606处确定的期望强度或辐照度工作的期望电流和/或期望功率。在一个示例中,可以通过索引函数或表格来确定发光阵列功率,该函数或表格包括根据经验确定的可以通过期望辐照度索引的电流或功率水平。该表格或函数输出期望的发光阵列电流和/或功率。确定操作条件还可以包括确定误差放大器的期望基准电压Vref_desired和电压调节器的期望输出电压Vout_desired,Vref_desired和Vout_desired基于在608处确定的期望的发光阵列电流和/或功率。在确定Vref_desired和Vout_desired之后,方法600前进至步骤610。
在步骤610,方法600判断LED是否被命令从OFF状态切换到ON状态。在一个示例中,方法600基于所请求的辐照度或照度以及所请求的辐照度或照度的先前值(例如,从0%到期望辐照度),来判断LED是否被命令切换至ON状态。如果所请求的辐照度或照度从零变为期望辐照度,则判断结果为“是”,并且方法600进行到612。否则,判断结果为“否”,并且方法600进行到步骤613。
在步骤612,方法600包括确定Vref的最大电压Vref_maximum。在一个示例中,Vref_maximum可以基于发光阵列的最大辐照度。因此,Vref_maximum可以基于发光阵列的100%辐照度。发光阵列的最大辐照度或100%辐照度可以根据发光***的不同以及工件的不同而变化。例如,Vref_maximum可以与最大辐照度直接成比例地变化。因此,与具有较低的最大辐照度能力的***相比,具有较高的最大辐照度能力的***可具有较高的Vref_maximum。在确定Vref_maximum时,方法600前进到步骤614。虽然本示例示出了基于发光阵列的100%辐照度输出确定Vref_maximum,但是应当理解,(当辐照度小于100%时)基于大于请求辐照度输出的辐照度输出确定启动期间的Vref_maximum的示例是也在本公开的范围内。
在步骤614,方法600包括将误差放大器(例如误差放大器326)的非反相输入端的电压设置为值Vref_maximum。非反相输入端的电压是误差放大器的基准电压Vref。基准电压可以由发光阵列的控制器调节,例如图1和图3中所示的控制器108。当发光阵列最初从OFF状态切换到ON状态时,误差放大器的非反相输入端处的基准电压的值可以被设置为Vref_maximum,而与期望辐照度无关。例如,可以以所请求强度的10%启动发光阵列。在发光阵列的启动期间(即,当发光阵列从OFF状态切换到ON状态时),可以基于发光阵列的100%辐照度或强度或者发光阵列的最大辐照度将Vref调节至第一电压。由于误差放大器的反相输入端和非反相输入端处的高输入阻抗,电流流过误差放大器的补偿网络。在一个示例中,补偿网络可以如图4所示实现。虽然图4示出了III型补偿网络,但是其他类型的补偿网络,例如II型和I型,也在本公开的范围内。通过将误差放大器的基准电压Vref设置为Vref_maximum,在启动期间通过补偿网络实现更高的电流,从而以更快的速率对补偿网络中的电容器充电。因此,达到误差放大器的输出电压所需的持续时间减少,该输出电压启动PWM发生器的输出中的ON周期。结果,电压调节器更早被切换到ON。
在将Vref设置为Vref_maximum后,方法600前进到步骤616。在步骤616,方法600包括监控电压调节器输出的电压Vout_regulator。例如,可以基于通过电阻分压器网络、例如网络310的电流来确定Vout_regulator。
接下来,在步骤618,方法600判断Vout_regulator是否已达到Vout_desired。如果Vout_regulator达到Vout_desired或高于Vout_desired,则步骤618的判断结果为“是”,并且方法600进行到步骤620。否则,步骤618的判断结果为“否”,并且方法600进行到步骤622。
在步骤620,响应于Vout_regulator达到Vout_desired,方法600包括将非反相输入端的电压Vref设置为Vref_desired,其中基于期望辐照度确定Vref_desired,如步骤608所讨论的。例如,如果期望辐照度是10%,则响应于Vout_regulator达到Vout_desired,可以将Vref从(基于100%辐照度确定的)Vref_maximum调节至(基于10%辐照度确定的)Vref_desired。在将Vref设置为Vref_desired时,方法600前进到步骤624。在步骤624,方法600经由开关调节器330、PWM发生器328和误差放大器326调节发光阵列的电流和/或功率,如图3所示。
在步骤622,响应于Vout_regulator低于Vout_desired,方法600包括将Vref维持为Vref_maximum,直到Vout_regulator达到Vout_desired。响应于Vout_regulator达到Vout_desired,方法600前进到步骤620以将Vref设置为Vref_desired,如上所述。
以这种方式,在发光阵列的启动期间,可以基于发光阵列的100%辐照度或强度将Vref调节至第一电压Vref_maximum。可以保持Vref直到Vout_regulator达到期望电压。在Vout_regulator达到期望电压时,可以将Vref从第一电压调节至第二电压,第二电压为基于请求辐照度或请求强度确定。通过将Vref设置为Vref_maximum直到达到期望Vout_regulator,对误差放大器电路中的电容器充电所需的持续时间减小。结果,可以减少开关调节器的启动时间。
因此,方法600提供用于操作发光阵列的示例方法,该方法包括:响应于发光阵列从停用状态至激活,将运算放大器的接收来自发光阵列的反馈信号的非反相端处的基准电压设置为第一电压;并且将非反相端处的基准电压保持在第一电压直到用于驱动发光阵列的开关调节器的输出电压增加到阈值电压,所述阈值电压为基于所请求的发光阵列的输出所确定;其中第一电压为基于发光阵列的最大辐照度输出所确定。该方法还包括响应于开关调节器的输出电压达到阈值电压而将基准电压从第一电压调节至第二电压,所述第二电压为基于所请求的发光阵列的输出所确定。
返回到步骤610,如果发光阵列未被命令从OFF状态切换到ON状态,则发光阵列可能已经在运行。因此,方法600进行到步骤613。在步骤613,方法600包括判断开关调节器的启动是否完成。在一个示例中,如果Vref在发光阵列被切换到ON的时间起已从Vref_maximum变为Vref_desired,则可以确定开关调节器的启动完成。在一些示例中,可以基于发光阵列被切换到ON的持续时间来确定开关调节器的启动完成。例如,如果自发光阵列被切换到ON的时间起已经过了阈值持续时间,则可以确定启动完成。在其他示例中,如果Vout_regulator在Vout_desired的上阈值电压和下阈值电压内,则可以确定启动完成。如果步骤613的判断结果为“是”,则启动完成,并且方法600前进到步骤620。否则,方法600确定启动正在进行中(Vref处于Vref_maximum),并且方法600进行到步骤622,以将Vref维持在Vref_maximum,直到Vout_regulator达到Vout_desired。
此外,在启动之后,在将Vref从Vref_maximum调整为Vref_desired之后的发光阵列工作期间(即,当发光阵列处于ON状态时),当请求变化强度或辐照度时,可以基于所请求的强度变化调节Vref。例如,在启动期间,发光阵列的所请求强度可以是20%。因此,可以将Vref设置为基于发光阵列的100%强度确定的电压,直到Vout_regulator达到Vout_desired,该Vout_desired是实现发光阵列的20%辐照度或强度所需的电压。响应于Vout_regulator到达Vout_desired,可以将Vref设置为Vref_desired,该Vref_desired是基于所请求辐照度(在该示例中为20%辐照度)所确定。随后,在阵列的操作期间,请求强度可以增加到50%。响应于请求强度的变化,可以将Vref调整为Vref_desired,该Vref_desired现在是基于50%辐照度所确定。
虽然图6中描述的示例性方法示出了在启动期间监控Vout_regulator并且基于Vout_regulator将Vref调整为Vref_desired,但是另外地或替代地,监控V_feedback和/或V_error并基于Vfeedback和/或Verror确定将Vref从Vref_maximum调整为Vref_desired的时间点的实施方案也在本公开的范围内。因此,在一个示例中,用于操作一个或多个发光器件的发光***可以包括:一个或多个发光器件;开关调节器,包括与一个或多个发光器件电连通的调节器输出端;误差放大器,包括第一输入端、第二输入端和误差输出端,所述误差输出端通过脉宽调制发生器与开关调节器电连通;控制器,包括非暂时性指令,所述非暂时性指令用于响应于发光***的启动将误差放大器的第一输入端调整为第一较高电压,并用于响应于误差输出端达到阈值电压将误差放大器的第一输入端从第一较高电压调整为第二电压,第二电压为基于一个或多个发光器件的请求输出所确定,阈值电压为基于用于启动脉宽调制发生器的输出的占空比的ON状态所需的最小电压而确定。
现在转向图7,根据本公开示出了发光阵列例如图1和图3中的发光阵列20的示例性操作序列700,其示出了误差放大器(例如图3中的误差放大器326)的输入端处的电压Vref的示例性调整。可以通过基于存储在阵列的控制器(例如控制器108)的存储器中的指令操作阵列来实现图7中所示的序列700。例如,控制器可以实施图6的方法以实现图7的操作序列。在该示例中,将参照图3描述图7。从图7顶部开始的第一个图702示出了期望辐照度与时间的关系。Y轴表示辐照度,辐照度沿Y轴箭头方向增加。期望的辐照度可以是请求辐照度或请求强度或请求照度,并且可以基于控制参数文件或基于用户选择的输入。
从图7顶部开始的第二个图704显示了在误差放大器的非反相输入端处输入的基准电压Vref。Y轴表示基准电压,基准电压沿Y轴箭头方向增加。Vref可以由控制器设置,并且可以基于阵列的操作条件所确定。例如,在阵列的从OFF状态切换到ON状态的启动状态期间,可以基于独立于请求辐照度的最大辐照度(例如,100%辐照度)将Vref设置为第一电压。随后,当用于驱动阵列的开关调节器(例如图3中的调节器330)的输出电压达到期望输出电压时,可以将Vref调节至基于期望辐照度所确定的电压。第二个曲线包括显示当Vref仅基于期望辐照度所确定(即,Vref在启动时未设置为最大值)时的变化的迹线703。水平线705表示针对阵列的100%请求辐照度所确定的Vref。
从图7顶部开始的第三个图706显示了误差放大器的反相端输入的反馈电压(V_feedback)与时间的关系。Y轴表示反馈电压,反馈电压沿Y轴箭头方向增加。基于通过感测电阻器、例如图3中的电阻器255的电流确定V_feedback。
从图7顶部开始的第四个图708显示了误差放大器输出的电压V_error与时间的关系。Y轴表示V_error,V_error沿Y轴箭头方向增加。第四曲线包括描绘了当仅基于期望辐照度调整Vref(即,Vref在启动时未设置为最大值)时,V_error的变化的迹线709。
从图7顶部开始的第五个图710显示了开关调节器输出的电压Vout_regulator与时间的关系。Y轴表示Vout_regulator,Vout_regulator沿Y轴箭头方向增加。第五曲线包括描绘了当仅基于期望的辐照度调节Vref(即,在启动时未将Vref设置为最大值)时,电压调节器的输出的变化的迹线711。
在所有图中,X轴表示时间,时间从图的左侧到右侧增加。
在t0以及在t0与t1之间,发光阵列关闭。在t1时,以第一期望辐照度启动发光阵列。响应于发光阵列的状态从OFF状态到ON状态的变化,在t1时,Vref被设置为第一电压Vmax,第一电压为基于发光阵列***的最大辐照度(例如,100%辐照度或强度)所确定(曲线704)。在t1和t2之间,V_error增加。如曲线708和曲线709所示,与在启动时基于期望辐照度设置Vref时的V_error变化(曲线709)相比,当响应于发光阵列的启动将Vref设置为最大值时,V_error以更快的速率增加(曲线708)。V_error被送入PWM发生器,该发生器确定电压调节器的占空比。因此,V_error设置一阈值,该阈值确定占空比的ON部分开始的时间。因此,响应于V_error的增加,PWM发生器输出电压的占空比开始启动电压调节器。因此,在t2和t3之间,响应于PWM输出馈入电压调节器的占空比,Vout_regulator增加(曲线710)。在t3时,Vout_regulator达到期望电压,该期望电压为基于期望的辐照度所确定。因此,与当启动时基于期望辐照度设置Vref的Vout_regulator增加速率(曲线711)相比,当在启动时将Vref设置为最大,Vout_regulator以更快的速率增加(曲线710)。响应于Vout_regulator达到期望电压,在t3时,基于期望的辐照度将Vref降低到第二电压(曲线704)。在t3和t4之间,发光阵列继续以在t1时设定的期望辐照度操作。
在t4时,例如,响应于辐照度增加请求,期望辐照度增加到第二辐照度。响应于期望辐照度的增加,控制器基于期望的辐照度增加Vref。在t4和t6之间,发光阵列继续以在t4时设定的期望辐照度操作。在t6时,响应于另一辐照度增加请求,期望辐照度被进一步增加到第三辐照度。响应于期望辐照度的增加,控制器基于期望辐照度的变化来调整Vref。在t6和t8之间,发光阵列继续以在t6时设定的期望辐照度操作。
在t8时,发光阵列切换到OFF状态。发光阵列在t8和t9之间继续保持在OFF状态。在t8和t9之间的OFF状态的持续时间可小于阈值持续时间。控制器可以利用计数器来监控OFF状态的持续时间。例如,阈值持续时间可以基于补偿网络中电容器的数量和这些电容器的值所确定。阈值持续时间可用于确定启动时Vref的值。作为示例,如果OFF状态的持续时间小于阈值持续时间,则电容器可以在OFF状态的持续时间内保持电荷,因此,可以基于发光阵列的期望辐照度来设置启动时的Vref。然而,如果OFF状态的持续时间大于阈值持续时间,则补偿网络中的电容器上的电荷可能耗尽。因此,可以基于最大辐照度、而不考虑期望辐照度来设置启动时的Vref,以便加速电容器的充电速率,从而减少开关调节器的启动时间。
在t9时,将发光阵列切换到ON状态,并将期望辐照度调节至第四辐照度。响应于发光阵列的状态从OFF状态到ON状态的变化以及OFF状态的持续时间小于阈值持续时间,基于期望辐照度调整Vref。在t9和t10之间,发光阵列继续以第四辐照度下的期望辐照度操作。
在t10时,发光阵列切换到OFF状态。在t10和t11之间,发光阵列继续保持在OFF状态。在t10和t11之间的OFF状态的持续时间可大于阈值持续时间。
在t11时,将发光阵列切换到ON状态,并将期望辐照度调节至第五辐照度。响应于发光阵列的状态从OFF状态到ON状态的变化以及OFF状态的持续时间大于阈值持续时间,在t11时,控制器将Vref调节至最大电压。因此,更多电流被推动为通过补偿网络,这加速了补偿网络中电容器的充电速率。结果,V_error以更快的速率增加,这降低了启动由PWM发生器输出的占空比的ON周期的延迟。因此,降低了电压调节器的输出到达期望电压的延迟,并因此降低了发光阵列输出的延迟。以这种方式,通过将Vref设置为最大电压,降低了电压调节器的启动的延迟。
在t12时,Vout_regualtor达到期望电压。响应于Vout_regulator达到期望电压,在t12时,控制器基于在t11时设置的第五辐照度来调整Vref。在该示例中,第五辐照度小于最大辐照度。因此,在t12时,控制器减小Vref,减少量为基于最大辐照度和第五辐照度之间的差所确定。
作为一个实施例,用于操作一个或多个发光器件的发光***包括:一个或多个发光器件;开关调节器,包括与所述一个或多个发光器件电连通的调节器输出端;误差放大器,包括第一输入端、第二输入端和误差输出端,误差输出端通过脉宽调制发生器与开关调节器电连通;控制器,包括非暂时性指令,用于响应于发光***的启动、将误差放大器的第一输入端调节至第一较高电压。发光***的第一示例包括,所述第一较高电压为基于一个或多个发光器件的最大辐照度能力所确定。发光***的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括:所述控制器包括附加指令,所述附加指令用于响应于开关调节器的调节器输出达到期望电压,将误差放大器的第一输入端从第一较高电压调节至第二电压,所述第二电压和所述期望电压为基于一个或多个发光器件的请求输出所确定。发光***的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个,并且还包括:所述第二电压小于所述第一较高电压。发光***的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个,并且还包括:所述第一输入端是非反相输入端,所述第二输入端是反相输入端。发光***的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个,并且还包括:所述误差放大器包括补偿网络,该补偿网络包括将所述误差放大器的输出端与第二输入端耦合的至少一个电容器。发光***的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个,并且还包括:所述第二输入端与所述一个或多个发光器件电连通,并且从所述一个或多个发光器件接收反馈电压。发光***的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个,并且还包括:所述控制器包括附加指令,用于在发光***的ON状态期间,在所述第一输入端从第一较高电压调节至第二电压之后,响应于所请求输出的变化,基于所述变化调整所述第一输入端处的电压。
作为另一实施方案,一种用于操作发光阵列的方法包括:响应于发光阵列从停用状态至激活,将运算放大器的非反相端的基准电压设置为第一电压,该运算放大器接收来自发光阵列的反馈信号;以及将所述非反相端的基准电压保持在第一电压、直到用于驱动所述发光阵列的开关调节器的输出电压增加到阈值电压,所述阈值电压为基于所述发光阵列的请求输出所确定;其中,所述第一电压为基于所述发光阵列的最大辐照度输出所确定。该方法的第一示例包括,响应于开关调节器的输出电压达到所述阈值电压,将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压,所述第二电压为基于所述发光阵列的请求输出所确定。该方法的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括:在将所述基准电压从所述第一电压调节至所述第二电压之后,响应于所述发光阵列的所请求输出的变化,基于所请求输出的变化来调节所述基准电压。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个,并且还包括,用于驱动所述发光阵列的开关调节器是降压调节器。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个,并且还包括:所述运算放大器耦合至位于所述运算放大器的反相端和输出端之间的补偿网络,所述补偿网络包括串联耦合的至少一个电容器和一个电阻器。
作为另一实施方案,用于操作一个或多个发光器件的方法包括:在第一状态期间,当所述一个或多个发光器件被命令从OFF状态切换到ON状态时,将从所述一个或多个发光器件接收反馈电压的误差放大器的基准电压调节至第一电压,所述第一电压为基于所述一个或多个发光器件的最大辐照度输出、并且独立于所述一个或多个发光器件的请求输出所确定;以及在第二状态期间,当所述一个或多个发光器件在ON状态下操作时,基于所述一个或多个发光器件的请求输出调节基准电压。该方法的第一示例包括:在所述第一状态期间,响应于用于驱动所述一个或多个发光器件的降压调节器的输出达到期望输出,将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压,所述期望输出和所述第二电压为基于所述一个或多个发光器件的请求输出所确定。该方法的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括:在所述第一状态期间,响应于所述误差放大器的输出达到阈值误差输出,将基准电压从所述第一电压调节至第二电压。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个,并且还包括:所述阈值误差输出是基于用以控制脉宽调制发生器的阈值占空比的误差电压所确定,所述脉宽调制发生器使用于驱动所述一个或多个发光器件的降压调节器工作,所述阈值占空比为基于用以激活所述降压调节器的持续时间所确定;所述第二电压为基于所述一个或多个发光器件的请求输出所确定。该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个,并且还包括,第二条件还包括所述一个或多个发光器件的所请求输出的变化。该方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个,并且还包括:所述降压调节器的输出是电压。该方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个,并且还包括:所述误差放大器包括位于反馈回路中的一个或多个电容器和一个或多个电阻器,所述反馈回路将所述误差放大器的输出端与所述误差放大器的用于接收反馈电压的反相输入端耦合;所述误差放大器的非反相输入端提供基准电压。
如本领域普通技术人员将理解的,图6中描述的方法可以表示任何数量的处理策略诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。这样,所示的各种步骤或功能可以以所示顺序执行、并行执行、或者在某些情况下跳过。同样地,处理的顺序不一定是实现本文所述的目的、特征和优点所必需的,而是为了便于说明和描述而提供的。尽管没有明确说明,但是本领域普通技术人员将认识到,可以根据所使用的特定策略重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。此外,所描述的动作、操作、方法和/或功能可以图形化表示要编程到发光控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。
说明到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下,阅读本说明书的本领域技术人员将想到许多变化和修改。例如,本说明书可以利用产生不同波长的光的光源。
Claims (18)
1.一种用于操作一个或多个发光器件的发光***,包括:
一个或多个发光器件;
开关调节器,具有与所述一个或多个发光器件电连通的调节器输出端;
误差放大器,具有第一输入端、第二输入端和误差输出端,所述误差输出端通过脉宽调制发生器与所述开关调节器电连通;以及
控制器,包括非暂时性指令,所述非暂时性指令用于将第一电压和第二电压施加至所述误差放大器的所述第一输入端,所述第二电压对应于所述一个或多个发光器件的期望辐照度,所述第一电压与所述期望辐照度无关,所述第一电压用于响应于所述发光***的启动,所述第一电压基于所述一个或多个发光器件的最大辐照度能力。
2.根据权利要求1所述的发光***,其中,
所述控制器包括附加指令,
所述附加指令用于响应于所述开关调节器的所述调节器输出端达到期望电压,将所述误差放大器的所述第一输入端从所述第一电压调节至第二电压,
所述期望电压基于所述一个或多个发光器件的所请求输出。
3.根据权利要求2所述的发光***,其中,所述第二电压小于所述第一电压。
4.根据权利要求1所述的发光***,其中,
所述第一输入端是非反相输入端,
所述第二输入端是反相输入端。
5.根据权利要求1所述的发光***,其中,
所述误差放大器包括将所述误差放大器的输出端和所述第二输入端耦合的补偿网络,
所述补偿网络包括至少一个电容器。
6.根据权利要求1所述的发光***,其中,所述第二输入端与所述一个或多个发光器件电连通,并且从所述一个或多个发光器件接收反馈电压。
7.根据权利要求2所述的发光***,其中,所述控制器包括附加指令用以:
在所述发光***的开启状态期间,在将所述第一输入端从所述第一电压调节至所述第二电压之后,响应于所述所请求输出的变化,基于所述变化调整所述第一输入端的电压。
8.一种用于操作发光阵列的方法,包括:
响应于所述发光阵列从停用状态激活,将运算放大器的非反相端的基准电压设置为第一电压,所述运算放大器接收来自所述发光阵列的反馈信号,所述第一电压与所述发光阵列的所请求输出无关;
将所述非反相端的所述基准电压保持在所述第一电压,直到用于驱动所述发光阵列的开关调节器的输出电压增加到阈值电压,所述阈值电压基于所述发光阵列的所请求输出;以及
响应于所述开关调节器的所述输出电压达到所述阈值电压,将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压,所述第二电压基于所述发光阵列的所述所请求输出,
其中,所述第一电压基于所述发光阵列的最大辐照度输出。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括:
在将所述基准电压从所述第一电压调节至所述第二电压之后,响应于所述发光阵列的所述所请求输出的变化,基于所请求的所述变化来调节所述基准电压。
10.根据权利要求8所述的方法,其中,用于驱动所述发光阵列的所述开关调节器是降压调节器。
11.根据权利要求8所述的方法,其中,
所述运算放大器耦合至位于所述运算放大器的反相端和输出端之间的补偿网络,
所述补偿网络包括串联耦合的至少一个电容器和一个电阻器。
12.一种用于操作一个或多个发光器件的方法,包括:
在所述一个或多个发光器件被命令从关闭状态切换到开启状态的第一状态期间,将从所述一个或多个发光器件接收反馈电压的误差放大器的基准电压调节至第一电压,所述第一电压基于所述一个或多个发光器件的最大辐照度输出、并与所述一个或多个发光器件的所请求输出无关;以及
在所述一个或多个发光器件在开启状态下工作的第二状态期间,基于所述一个或多个发光器件的所请求输出调节所述基准电压以将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压,所述第二电压基于所述一个或多个发光器件的所述所请求输出。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在所述第一状态期间,响应于用于驱动所述一个或多个发光器件的降压调节器的输出达到期望输出,将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压,所述期望输出基于所述一个或多个发光器件的所述所请求输出。
14.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在所述第一状态期间,响应于所述误差放大器的输出达到阈值误差输出,将所述基准电压从所述第一电压调节至第二电压。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,
所述阈值误差输出基于用以控制脉宽调制发生器的阈值占空比的误差电压,所述脉宽调制发生器使用于驱动所述一个或多个发光器件的降压调节器工作,所述阈值占空比基于用以激活所述降压调节器的持续时间。
16.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第二状态还包括所述一个或多个发光器件的所述所请求输出的变化。
17.根据权利要求13所述的方法,其中,所述降压调节器的输出是电压。
18.根据权利要求12所述的方法,其中,
所述误差放大器包括位于反馈回路中的一个或多个电容器以及一个或多个电阻器,所述反馈回路将所述误差放大器的输出端与所述误差放大器的接收所述反馈电压的反相输入端耦合;以及
在所述误差放大器的非反相输入端提供所述基准电压。
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