JP5947082B2 - 光源を駆動するための回路と方法 - Google Patents
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Description
[関連出願]
本出願は、同時係属中米国特許出願、シリアル番号第13/086,822号、「光源に電力を供給するための回路と方法」(2011年4月14日出願)の一部継続出願であり、前記出願は、同時係属中米国特許出願、シリアル番号第12/221,648号、「光源に電力を供給するための駆動回路」(2008年8月5日出願)、現在は米国特許番号第7,919,936号、米国仮出願番号第61/374,117号、(光源に電力を供給するための回路と方法)(2010年8月16日出願)の一部継続出願であり、これら全ては、参照により本明細書に組み込まれている。
VOUT_H=VOUT_L+VDIFF (1)
である。式(1)で示すように、もしVDIFFが正のレベルを持つなら、VOUT_LはVOUT_Hより低い。デュアル・コンバータ304の動作については、図4A、図4Bおよび図5に関連して更に説明する。
VOUT_L=VIN/(1−DDUTY)。 (2)
VDIFF=VIN *(N406/N404)*DDUTY/(1−DDUTY) (3)
ここで、N406/N404は、一次巻線404に対する二次巻線406の巻数比を表わす。
VOUT_H=VOUT_L *(1+DDUTY *(N406/N404)) (4)
となる。式(4)に示すように、デューティ・サイクルDDUTYがゼロより大きい限り、VOUT_HはVOUT_Lより大きい。更に、式(2)および(4)によれば、駆動信号460のデューティ・サイクルDDUTYを調整することにより、その結果としてVOUT_HとVOUT_Lは両方とも調整される。
VDIFF’=VIN *(N506/N504)*DDUTY/(1−DDUTY)、 (5)
ここで、N506/N504は二次巻線506と一次巻線504との巻線比を表わす。
VOUT_L=VIN*(N508/N504)*DDUTY/(1−DDUTY)、 (6)
ここで、N508/N504は補助巻線508と一次巻線504との巻線比を表わす。
VOUT_H=VOUT_L *(1+N506/N508)。 (7)
式(7)に示すように、VOUT_HはVOUT_Lより大きい。式(6)および(7)に示すように、VOUT_HおよびVOUT_Lの両方は駆動信号460のデューティ・サイクルDDUTYにより調整される。
102 コンバータ回路
104 スイッチ・コントローラ
106 LEDストリング
108 スイッチング・レギュレータ
130 PMW信号
141 電力供給ライン
200 駆動回路
202 コンバータ回路
204 スイッチ・コントローラ
206 光源
208 スイッチング・レギュレータ
210 電流センサ
230 スイッチ・コントロール信号
232 フィードバック信号
234 センス信号
241 電力供給ライン
242 電力供給ライン
244 基準ノード
300 駆動回路
302 コンバータ・コントローラ
304 デュアル・コンバータ
402 抵抗
404 一次巻線
405 鉄心
406 二次巻線
408 キャパシタ
410 ダイオード
412 ダイオード
414 キャパシタ
452 昇圧コンバータ
460 駆動信号
462 電流監視信号
504 一次巻線
505 鉄心
506 二次巻線
508 補助巻線
510、512 ダイオード
514、516 キャパシタ
600 駆動回路
602 誤差増幅器
700、800 駆動回路
804_1、804_2、804_3 スイッチ・コントローラ
806_1、806_2、806_3 LEDストリング
810 フィードバック信号
812 フィードバック選択回
900 フローチャート
902 光源に電力を供給するため、第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給
904 第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給
906 エネルギ蓄積素子を充電するため、第一の状態でスイッチ素子を動作
908 エネルギ蓄積素子を放電するため、第二の状態でスイッチ素子を動作
910 エネルギ蓄積素子を充電する場合とエネルギ蓄積素子を放電する場合の時間継続を調整することにより、光源と通る電流を制御
912 スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を第一の出力電圧より低く保持するよう、第二の出力電圧を供給
Claims (17)
- 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
入力電圧を受信し、前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記LED光源を通る電流を制御するため充電し放電するエネルギ蓄積素子と
前記コンバータ回路と前記エネルギ蓄積素子とに接続したスイッチ素子とを備え、
前記スイッチ素子は、前記エネルギ蓄積素子を充電する間の第一の状態で動作し、前記エネルギ蓄積素子を放電する間の第二の状態で動作するものであり、
前記コンバータ回路は、前記第一の状態と前記第二の状態の両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、前記第二の状態の間、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
入力電圧を受信し、前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記LED光源を通る電流を制御するため充電し放電するエネルギ蓄積素子と
前記コンバータ回路と前記エネルギ蓄積素子とに接続したスイッチ素子とを備え、
前記スイッチ素子は、前記エネルギ蓄積素子を充電する間の第一の状態で動作し、前記エネルギ蓄積素子を放電する間の第二の状態で動作するものであり、
前記コンバータ回路は、前記第一の状態と前記第二の状態の両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、前記第二の状態の間、前記第二の電力供給ラインと前記基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
入力電圧を受信し、前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記LED光源を通る電流を制御するため充電し放電するエネルギ蓄積素子と
前記コンバータ回路と前記エネルギ蓄積素子とに接続したスイッチ素子とを備え、
前記スイッチ素子は、前記エネルギ蓄積素子を充電する間の第一の状態で動作し、前記エネルギ蓄積素子を放電する間の第二の状態で動作するものであり、
前記コンバータ回路は、前記第一の状態と前記第二の状態の両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、前記第二の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 一次巻線と二次巻線とを持つ変圧器を更に備え、前記一次巻線は前記入力電圧を受信し、前記二次巻線は、前記二次巻線の第一の端子で前記第一の出力電圧を供給し、前記二次巻線の第二の端子で前記第二の出力電圧を供給すること
を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 一次巻線、二次巻線および補助巻線を持つ変圧器を更に備え、前記二次巻線と前記補助巻線は共通ノードに接続され、前記一次巻線は前記入力電圧を受信し、前記二次巻線は、前記二次巻線の第一の端子で前記第一の出力電圧を供給し、前記補助巻線は、前記共通ノードで前記第二の出力電圧を供給すること
を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 前記蓄積素子にはインダクタを備え、前記スイッチ素子にはスイッチとダイオードとを備えること
を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 前記第二の出力電圧は前記第一の出力電圧および前記入力電圧により変化すること
を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 複数の発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
前記複数のLED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に接続し、前記複数のLED光源を通して流れる複数の電流を調整する複数のスイッチング・レギュレータとを備え、
前記スイッチング・レギュレータの各々にはスイッチ素子を備え、
前記スイッチ素子は、エネルギ蓄積素子を充電する第一の状態で動作するとともに前記エネルギ蓄積素子を放電する第二の状態で動作し、
前記エネルギ蓄積素子を充電する場合と前記エネルギ蓄積素子を放電する場合の時間継続を調整することにより、対応するLED光源を通じて流れる電流を制御し、
前記コンバータ回路は、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を、前記第一および第二の状態の両方の間で前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、前記第二の状態の間、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 複数の発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
前記複数のLED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に接続し、前記複数のLED光源を通して流れる複数の電流を調整する複数のスイッチング・レギュレータとを備え、
前記スイッチング・レギュレータの各々にはスイッチ素子を備え、
前記スイッチ素子は、エネルギ蓄積素子を充電する第一の状態で動作するとともに前記エネルギ蓄積素子を放電する第二の状態で動作し、
前記エネルギ蓄積素子を充電する場合と前記エネルギ蓄積素子を放電する場合の時間継続を調整することにより、対応するLED光源を通じて流れる電流を制御し、
前記コンバータ回路は、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を、前記第一および第二の状態の両方の間で前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、前記第二の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 複数の発光ダイオード(LED)光源に電力を供給するための駆動回路であって、
前記複数のLED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給し、前記第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を第二の電力供給ラインに供給するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路に接続し、前記複数のLED光源を通して流れる複数の電流を調整する複数のスイッチング・レギュレータとを備え、
前記スイッチング・レギュレータの各々にはスイッチ素子を備え、
前記スイッチ素子は、エネルギ蓄積素子を充電する第一の状態で動作するとともに前記エネルギ蓄積素子を放電する第二の状態で動作し、
前記エネルギ蓄積素子を充電する場合と前記エネルギ蓄積素子を放電する場合の時間継続を調整することにより、対応するLED光源を通じて流れる電流を制御し、
前記コンバータ回路は、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を、前記第一および第二の状態の両方の間で前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を供給し、
前記スイッチ素子は、前記第一の状態の間、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通じて前記エネルギ蓄積素子の電流を流し、そして前記第二の状態の間、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通じて前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すこと
を特徴とする駆動回路。 - 前記複数のスイッチング・レギュレータに接続した複数のスイッチ・コントローラを更に備え、前記スイッチ・コントローラは、前記複数のLED光源それぞれを通して流れる前記複数の電流を表わす複数のセンス信号を受信し、所望の電流レベルを表わす基準信号と前記センス信号を比較し、前記比較結果に基づき、複数のスイッチ・コントロール信号を生成するものであり、前記スイッチング・レギュレータは前記スイッチ・コントロール信号を受信し、前記LED光源を通る前記電流の各々を前記所望の電流レベルに調整すること
を特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 前記蓄積素子にはインダクタを備え、前記スイッチ素子にはスイッチとダイオードとを備える
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給する方法であって、
前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給するステップと、
第二の電力供給ラインに第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を供給するステップと、
エネルギ蓄積素子を充電するため、スイッチ素子を第一の状態で動作させるステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記スイッチ素子を第二の状態で動作させるステップと、
前記スイッチ素子が前記第一の状態にある場合と前記スイッチ素子が前記第二の状態にある場合との時間継続を調整することによって、前記LED光源を通る電流を制御するステップと、
前記第一の状態と前記第二の状態との両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を提供するステップと、
前記エネルギ蓄積素子を充電するため、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流すステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すステップとを備えること
を特徴とする方法。 - 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給する方法であって、
前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給するステップと、
第二の電力供給ラインに第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を供給するステップと、
エネルギ蓄積素子を充電するため、スイッチ素子を第一の状態で動作させるステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記スイッチ素子を第二の状態で動作させるステップと、
前記スイッチ素子が前記第一の状態にある場合と前記スイッチ素子が前記第二の状態にある場合との時間継続を調整することによって、前記LED光源を通る電流を制御するステップと、
前記第一の状態と前記第二の状態との両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を提供するステップと、
前記エネルギ蓄積素子を充電するため、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通じて前記エネルギ蓄積素子の電流を流すステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記第二の電力供給ラインと前記基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すステップとを備えること
を特徴とする方法。 - 発光ダイオード(LED)光源に電力を供給する方法であって、
前記LED光源に電力を供給するため第一の出力電圧を第一の電力供給ラインに供給するステップと、
第二の電力供給ラインに第一の出力電圧より低い第二の出力電圧を供給するステップと、
エネルギ蓄積素子を充電するため、スイッチ素子を第一の状態で動作させるステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記スイッチ素子を第二の状態で動作させるステップと、
前記スイッチ素子が前記第一の状態にある場合と前記スイッチ素子が前記第二の状態にある場合との時間継続を調整することによって、前記LED光源を通る電流を制御するステップと、
前記第一の状態と前記第二の状態との両方の間、前記スイッチ素子の両端にかかる動作電圧を前記第一の出力電圧より低く保持するよう、前記第二の出力電圧を提供するステップと、
前記エネルギ蓄積素子を充電するため、前記第一の電力供給ラインと前記第二の電力供給ラインとを通して前記エネルギ蓄積素子の電流を流すステップと、
前記エネルギ蓄積素子を放電するため、前記第一の電力供給ラインと基準ノードとを通して前記エネルギ蓄積素子の前記電流を流すステップとを備えること
を特徴とする方法。 - 前記エネルギ蓄積素子にはインダクタを備えるステップ
を特徴とする請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。 - 前記スイッチ素子にはトランジスタとダイオードとを備えるステップ
を特徴とする請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
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