TWI483647B - 調光控制器、系統及其方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電子技術領域，特別是關於一種對光源的調光進行控制的控制器、系統及方法。
近年來，發光二極體(LED)等新型光源在材料和製造上都取得了進步。LED具有高效率，長壽命，顏色鮮豔等特點，可以應用於汽車，電腦，通信，軍事和日用品等領域。例如，LED燈可以替代傳統的白熾燈作為照明光源。
圖1所示為一種傳統的LED驅動電路100的示意圖。LED驅動電路100利用LED串106作為光源。LED串106包含多個串聯的LED。電力轉換器102用於將直流輸入電壓VIN
轉換成期望的直流輸出電壓VOUT
用於給LED串106供電。與電力轉換器102耦接的開關104能將LED串106與輸入電壓VIN
接通或斷開進而開啟或關閉LED燈。電力轉換器102接收來自電流偵測電阻RSEN
的回饋信號並調整輸出電壓VOUT
以使LED串106產生期望的亮度。該傳統方案的缺點之一是，該期望亮度是預先設定好的，在使用過程中，使用者無法調整亮度。
圖2所示為另一種傳統的LED驅動電路200的示意圖。電力轉換器102用於將直流輸入電壓VIN
轉換成期望的直流輸出電壓VOUT
用於給LED串106供電。與電力轉換器102耦接的開關104能將LED串106與輸入電壓VIN
連通或斷開進而開啟或關閉LED燈。LED串106與線性電流調整器208耦接。線性電流調整器208中的運算放大器210比較參考信號REF和來自電流偵測電阻RSEN
的電流監測信號，並產生控制信號，以線性的方式調整電晶體Q1
的阻值，進而流經LED串106的電流可以得到相應的調整。應用該傳統方案，為控制LED串106的光輸出，使用者需要利用某種專用器件，例如一個專門設計的具有調整按鈕的開關或是能接收遙控信號的開關，來調整參考信號REF。
本發明要解決的技術問題在於提供一種控制發光二極體(LED)光源的調光的控制器、系統及方法，能夠使多個LED光源的光輸出的調整過程彼此同步，也即使多個LED光源的光輸出的變化基本相同，進而使得多個LED光源發出基本相同的光強/亮度。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種調光控制器，包含：一控制端，提供一驅動信號，該驅動信號控制與一光源耦接的一控制開關，；以及一調光控制電路，與該控制端耦接並根據一電源開關的多個操作產生該驅動信號，該電源開關傳送一交流信號，其中，該調光控制電路透過對該交流信號的多個波形進行計數，以調整該驅動信號進而控制該光源的一調光。本發明還提供了一種調光方法，包含：透過一電源開關傳送一交流信號；根據該電源開關的多個操作，產生一驅動信號；透過對該交流信號的多個波形的計數，調整該驅動信號以控制一光源；以及透過該驅動信號控制與該光源耦接的一控制開關。
本發明還提供了一種調光系統，驅動一光源，該調光系統包含：一轉換電路，透過一電源開關接收一交流信號並向該光源提供調製後的一電能；以及一調光控制電路，與該轉換電路耦接，根據該電源開關的多個操作產生一調光信號，並透過對該交流信號的多個波形的計數，進而調整該調光信號，其中，該光源的一調光受該調光信號所控制。與現有技術相比，透過採用本發明的控制器、系統及方法，可以減小電路中的電磁干擾效應。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖3所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路300的方框圖。在一個實施例中，光源驅動電路300包含用於把來自電源的交流輸入電壓VIN
轉換為直流輸出電壓VOUT
的交流/直流轉換器306，耦接於電源和交流/直流轉換器306之間的用於選擇性耦接電源和光源驅動電路300的電源開關304，與交流/直流轉換器306耦接的用於為LED串312提供調整後電能的電力轉換器310，與電力轉換器310耦接的用於接收指示電源開關304動作的開關監測信號並根據開關監測信號控制電力轉換器310輸出的調光控制器308，以及用於監測流經LED串312的電流的電流監測器314。在一個實施例中，電源開關304是置於牆面上的電源開關。
在操作中，交流/直流轉換器306將輸入交流電壓VIN
轉換為直流輸出電壓VOUT
。電力轉換器310接收直流電壓VOUT
並為LED串312提供調整後的電壓。電流監測器314產生電流監測信號，該電流監測信號指示流經LED串312的電流的大小。調光控制器308監測電源開關304的動作、接收來自電流監測器314的電流監測信號並根據電源開關304的動作控制電力轉換器310以調整LED串312的電能。在一個實施例中，調光控制器308工作於類比調光模式，透過調整一個決定LED電流峰值的參考信號來調整LED串312的電能。在另一個實施例中，調光控制器308工作於脈衝調光(burst dimming)模式，透過調整一脈衝寬度調變信號(PWM信號)的責任週期來調整LED串312的電能。透過調整LED串312的電能，LED串312的亮度能夠得到對應地調整。
圖4所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路400的電路圖。圖4將結合圖3進行描述。圖4中與圖3編號相同的部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重複描述。
光源驅動電路400包含耦接於電源和LED串312之間的電力轉換器310，用於接收來自電源的電能並為LED串312提供調整後的電能。在圖4的例子中，電力轉換器310是包含電感L1，二極體D4
和控制開關Q16
的降壓轉換器。圖4中的實施例中，控制開關Q16
位於調光控制器308的外部。在其他的實施例中，控制開關Q16
也可以整合於調光控制器308的內部。
調光控制器308接收開關監測信號並根據該開關監測信號控制與LED串312串聯的開關Q16
，以調整電力轉換器310(包含電感L1，二極體D4
和控制開關Q16
)輸出的調整後的電能。該開關監測信號指示電源開關(如耦接於電源和光源驅動電路之間的電源開關304)的動作。光源驅動電路400進一步包含交流/直流轉換器306，用於將交流輸入電壓VIN
轉換成直流輸出電壓VOUT
。光源驅動電路400還包含電流監測器314，用於監測流經LED串312的電流。在圖4所示的例子中，交流/直流轉換器306是包含二極體D1
、D2
、D7
、D8
、D10
和電容C9
的橋式整流器。電流監測器314包含電流偵測電阻R5。
在一個實施例中，調光控制器308的埠包含：HV_GATE,SEL,CLK,RT,VDD,CTRL,MON和GND。埠HV_GATE透過電阻R3與開關Q27耦接，用於控制與LED串312耦接的開關Q27的導通狀態(如接通/斷開的狀態)。電容C11
耦接於埠HV_GATE和地之間，用於調整開關Q27的閘極電壓。
使用者可以選擇把埠SEL透過電阻R4耦接到地(如圖4所示)或者把埠SEL直接耦接到地，可以相應地選擇類比調光模式或是脈衝調光模式。
埠CLK透過電阻R3耦接至交流/直流轉換器306，同時透過電阻R6耦接到地。埠CLK接收一個開關監測信號，該開關監測信號指示電源開關304的動作。在一個實施例中，開關監測信號在電阻R3和電阻R6之間的一個節點上產生。電容C12與電阻R6並聯，用於濾除不必要的雜訊。埠RT透過電阻R7與地耦接，用於確定由調光控制器308產生的脈衝信號的頻率。
埠VDD透過二極體D9
與開關Q27耦接，用於對調光控制器308供電。在一個實施例中，一個儲能單元(如電容C10
)耦接於埠VDD和地之間，在電源開關304斷開時為調光控制器308供電。在另一個實施例中，儲能單元整合於調光控制器308內部。埠GND與地耦接。
埠CTRL與開關Q16
耦接。開關Q16
與LED串312以及開關Q27串聯，並透過電流監測電阻R5耦接到地。調光控制器308透過在埠CTRL上輸出的控制信號控制開關Q16
的導通狀態，以調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。埠MON與電流監測電阻R5耦接，接收指示流經LED串312的電流的電流監測信號。當開關Q27
接通時，調光控制器308透過控制開關Q16
來調整流經LED串312的電流。
在操作中，當電源開關304接通時，交流/直流轉換器306將輸入的交流電壓VIN
轉換為直流輸出電壓VOUT
。埠HV_GATE上具有預設電壓值的電壓透過電阻R3施加於開關Q27上，進而接通開關Q27。
如果調光控制器308接通開關Q16
，直流電壓VOUT
會對LED串312供電並對電感L1充電。電流流經電感L1，LED串312，開關Q27，開關Q16
以及電阻R5到地。如果調光控制器308斷開開關Q16
，則電流流經電感L1，LED串312和二極體D4
。電感L1放電以給LED串312供電。因此，調光控制器308可以透過控制開關Q16
，可以調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。
當電源開關304斷開，電容C10放電以為調光控制器308供電。電阻R6兩端的電壓下降到0，進而調光控制器308可以在埠CLK上監測到一個指示電源開關304斷開操作的開關監測信號。類似的，當電源開關304接通，電阻R6兩端的電壓升至一預設電壓值，進而調光控制器308可以在埠CLK上監測到一個指示電源開關304接通操作的開關監測信號。如果監測到斷開操作，調光控制器308可以把埠HV_GATE上的電壓下拉到0以斷開開關Q27，進而使得電感L1徹底放電後LED串312被斷電。監測到電源開關304的斷開操作後，調光控制器308調整一個參考信號，該參考信號指示LED串312的期望亮度。當電源開關304下次接通時，LED串312的亮度能夠根據調整後的期望亮度進行調整。換言之，LED串312的輸出亮度能夠由調光控制器308根據電源開關304的斷開操作進行調整。
圖5所示為圖4中的調光控制器308的結構示意圖。圖5將結合圖4進行描述。圖5中與圖4編號相同的部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重複描述。
調光控制器308包含觸發監測單元506，調光器502和脈衝信號產生器504。觸發監測單元506透過齊納二極體ZD1耦接到地。觸發監測單元506透過埠CLK接收開關監測信號，該開關監測信號指示外部電源開關304的動作。外部電源開關304的動作被監測到時，觸發監測單元506產生驅動信號以驅動計數器526。觸發監測單元506還進一步控制開關Q27的導通狀態。調光器502產生參考信號REF，以類比調光的方式調整LED串312的電能。調光器502也可以產生控制信號538，透過調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期來調整LED串312的電能。脈衝信號產生器504產生脈衝信號用於接通開關Q16
。調光控制器308還包含與埠VDD耦接的低壓鎖定(UVL)電路508，用於根據不同的電能情況選擇性地啟動調光控制器308內部的一個或多個部件。
在一個實施例中，如果埠VDD上的電壓高於第一預設電壓，則低壓鎖定電路508將啟動調光控制器308中所有的部件。當電源開關304斷開，如果埠VDD上的電壓低於第二預設電壓，低壓鎖定電路508將關閉調光控制器308中除了觸發監測單元506和調光器502以外的其他部件以節省電能。如果埠VDD上的電壓低於第三預設電壓，低壓鎖定電路508將關閉觸發監測單元506和調光器502。在一個實施例中，第一預設電壓高於第二預設電壓，第二預設電壓高於第三預設電壓。因為調光控制器308能夠由電容C10經過埠VDD供電，所以即便是電源開關304斷開後，觸發監測單元506和調光器502還可以工作一段時間。
在調光控制器308中，埠SEL與電流源532耦接。使用者可以透過配置埠SEL來選擇調光模式，例如把埠SEL直接與地耦接，或是把埠SEL透過一個電阻與地耦接。在一個實施例中，調光模式透過測量埠SEL上的電壓來決定。如果埠SEL直接與地耦接，則埠SEL上的電壓近似於0。一控制電路(圖中未示出)可以接通開關540，斷開開關541和542，進而調光控制器308可以工作於類比調光模式，並且透過調整參考信號REF來調整LED串312的電能。在一個實施例中，如果埠SEL透過電阻R4耦接到地(圖4中所示)，且R4具有一個預設的阻值，那麼埠SEL上的電壓大於0。該控制電路斷開開關540，接通開關541和542。進而調光控制器308工作於脈衝調光模式，並透過調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期來調整LED串312的電能。換言之，透過控制開關540，541，542的導通狀態，可以選擇不同的調光模式。而開關540，541，542的導通狀態由埠SEL上的電壓決定。
脈衝信號產生器504透過埠RT以及電阻R7耦接到地，產生接通開關Q16
的脈衝信號536。脈衝信號產生器504可以有不同的結構，並不限於圖5中所示的結構。
在脈衝信號產生器504中，運算放大器510的同相端接收預設電壓V1
，因此運算放大器510的反相端電壓也為V1
。電流IRT
透過埠RT和電阻R7流到地。流經金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)514和金屬氧化物半導體場效應電晶體515的電流I1
與電流IRT
具有同樣的大小。金屬氧化物半導體場效應電晶體514和金屬氧化物半導體場效應電晶體512構成電流鏡，因此流經金屬氧化物半導體場效應電晶體512的電流I2
也與電流IRT
具有相同的大小。比較器516的輸出和比較器518的輸出分別與SR觸發器520的S輸入端和R輸入端耦接。比較器516的反相端接收預設電壓V2
。比較器518的同相端接收預設電壓V3
。在一個實施例中，V2
大於V3
且V3
大於0。電容C4耦接於金屬氧化物半導體場效應電晶體512和地之間，一端與比較器516同相端和比較器518反相端之間的節點耦接。SR觸發器520的Q輸出端與開關Q15
耦接，同時也與SR觸發器522的S輸入端耦接。開關Q15
與電容C4
並聯。開關Q15
的導通狀態由SR觸發器520的Q輸出端決定。
電容C4
兩端的初始電壓近似為0，小於V3
。因此SR觸發器520的R輸入端接收比較器518輸出的邏輯高信號。SR觸發器520的Q輸出端被置為邏輯低信號，進而斷開開關Q15
。當開關Q15
斷開，電容C4
在電流I2
的作用下充電，因此電容C4
兩端的電壓升高。當C4
兩端電壓大於V2
，SR觸發器520的S輸入端接收比較器516輸出的邏輯高信號。SR觸發器520的Q輸出端被置為邏輯高信號，進而接通開關Q15
。當開關Q15
接通，電容C4透過開關Q15
放電，進而兩端的電壓降低。當電容C4兩端的電壓下降到V3
，比較器518輸出邏輯高信號，SR觸發器520的Q輸出端被置為邏輯低信號，進而斷開開關Q15
。此後電容C4在電流I2
的作用下又進行充電。如前所述，脈衝信號產生器脈衝信號產生器504在SR觸發器520的Q輸出端產生脈衝信號536，該脈衝信號536包含有一系列的脈衝。脈衝信號536被傳送至SR觸發器522的S輸入端。
觸發監測單元506透過埠CLK監測電源開關304的動作。如果電源開關304的動作在埠CLK被監測到，觸發監測單元506產生一個驅動信號以驅動計數器526。在一個實施例中，當電源開關304被接通，埠CLK上的電壓上升，該電壓等於電阻R6(圖4所示)兩端的電壓。當電源開關304被斷開，埠CLK上的電壓下降到0。因此，指示電源開關304動作的開關監測信號可以在埠CLK被監測到。在一個實施例中，當一個斷開動作在埠CLK被監測到時，觸發監測單元506產生驅動信號。
觸發監測單元506還透過埠HV_GATE控制開關Q27的導通狀態。當電源開關304被接通，齊納二極體ZD1兩端的擊穿電壓透過電阻R3施加至開關Q27，進而接通開關Q27。觸發監測單元506可以將埠HV_GATE的電壓下拉到0進而斷開開關Q27。在一個實施例中，當埠CLK上監測到電源開關304的斷開動作，觸發監測單元506就斷開開關Q27。當埠CLK上監測到電源開關304的接通動作，觸發監測單元506就接通開關Q27。
在一個實施例中，調光器502包含與觸發監測單元506耦接的計數器526，對電源開關304的動作進行計數。調光器502還包含與計數器526耦接的數位類比轉換器528，以及與數位類比轉換器528耦接的脈衝寬度調變信號產生器530。計數器526由觸發監測單元506產生的驅動信號所驅動。具體來講，當電源開關304斷開，觸發監測單元506在埠CLK上監測到一個下降沿，進而產生一個驅動信號。計數器526的計數值在該驅動信號的作用下遞增(例如加1)。數位類比轉換器528從計數器526中讀取計數值，並根據計數值產生調光信號(該調光信號可以是控制信號538或參考信號REF)。調光信號可以用來調整電力轉換器310的目標電能值，進而調整LED串312的亮度。
在脈衝調光模式下，開關540斷開，開關541和542接通。比較器534的反相端接收參考信號REF1。REF1是具有預設電壓值的直流信號。REF1的電壓決定了LED串312的電流峰值，進而也決定了LED串312的最大亮度。在脈衝調光模式下，調光信號即施加於脈衝寬度調變信號產生器530上的控制信號538，該控制信號538可以調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期。透過調整PWM1的責任週期，使得LED串312的亮度等於或低於REF1決定的最大亮度。例如，如果PWM1的責任週期為100%，則LED串312具有最大亮度。如果PWM1的責任週期小於100%，則LED串312的亮度低於最大亮度。
在類比調光模式下，開關540接通，開關541和542斷開。在類比調光模式下，調光信號即參考信號REF。該參考信號REF是一個類比信號，具有可調整的電壓。數位類比轉換器528根據計數器526的計數值調整REF的電壓。REF的電壓決定了LED串312的電流峰值，進而也決定了LED串312的最大亮度。因此，透過調整REF，LED串312的亮度可以得到相應地調整。
在一個實施例中，計數器的計數值增加使得數位類比轉換器528調低REF的電壓。例如，如果計數值為0，則數位類比轉換器528調整REF的電壓為V4。如果觸發監測單元506在埠CLK監測到電源開關304的斷開動作進而使得計數值增加到1，則數位類比轉換器528調整REF的電壓為V5，且V5小於V4。在另一個實施例中，計數器的計數值增加使得數位類比轉換器528調高REF的電壓。
在一個實施例中，當計數器526的計數值達到最大值時，計數值被重新置為0。如果計數器526是一個2位計數器，計數值將從0開始依次增加到1，2，3，然後在第四個斷開操作後回到0。對應地，LED串312的亮度從第一級被依次調整到第二級，第三級，第四級，然後又回到第一級。
比較器534的反相端可以選擇性的接收參考信號REF或是參考信號REF1。在類比調光模式下，比較器534的反相端透過開關540接收參考信號REF。在脈衝調光模式下，比較器534的反相端透過開關541接收參考信號REF1。比較器534的同相端透過埠MON與電流監測電阻R5耦接，以接收來自電流監測電阻R5的電流監測信號SEN。電流監測信號SEN的電壓代表當開關Q27
和Q16
開啟時流經LED串312的電流大小。
比較器534的輸出端與SR觸發器522的R輸入端耦接。SR觸發器522的Q輸出端和及閘524耦接。脈衝寬度調變信號產生器530產生的脈衝寬度調變信號PWM1施加至及閘524。及閘524輸出控制信號，透過埠CTRL控制Q16
。
如果選擇了類比調光模式，開關540接通，開關541和542斷開。開關Q16
由SR觸發器522控制。當電源開關304接通，齊納二極體ZD1兩端的擊穿電壓使得開關Q27接通。在脈衝信號產生器504產生的脈衝信號536的作用下，SR觸發器522在Q輸出端產生邏輯高信號，使得開關Q16
接通。電流流經電感L1，LED串312，開關Q27
，開關Q16
，電流監測電阻R5到地。因為電感L1阻止電流的跳變，該電流會逐漸增大。電流監測電阻R5兩端的電壓(即電流監測信號SEN的電壓)會隨之增大。當SEN的電壓大於參考信號REF的電壓，比較器534輸出邏輯高信號到SR觸發器522的R輸入端，進而SR觸發器522輸出邏輯低信號，使得開關Q16
斷開。開關Q16
斷開後，電感L1放電以對LED串312供電。流經電感L1，LED串312和二極體D4
的電流逐漸減小。當SR觸發器522在S輸入端接收到一個脈衝時，開關Q16
接通，LED串312的電流透過電流監測電阻R5流到地。當電流監測信號SEN的電壓大於參考信號REF的電壓，開關Q16
再次被SR觸發器522斷開。如上所述，參考信號REF決定了流經LED串312電流的峰值，也即決定了LED串312的亮度。透過調整REF，LED串312的亮度得以相應地調整。
在類比調光模式下，如果電源開關304被斷開，電容C10(圖4所示)放電以對調光控制器308供電。當觸發監測單元506在埠CLK監測到電源開關304的斷開動作時，計數器526的計數值加1。電源開關304的斷開動作使得觸發監測單元506斷開開關Q27。計數值的改變使得數位類比轉換器528把參考信號REF的電壓從第一電壓值調整到第二電壓值。因此，當電源開關304再次接通時，LED串312的亮度因為參考信號REF的調整而得以調整。
如果選擇脈衝調光模式，開關540斷開，開關541和524接通。比較器534的反相端接收具有預設電壓值的參考信號REF1。開關Q16
由SR觸發器522和脈衝寬度調變信號PWM1透過及閘524共同控制。參考信號REF1決定了LED串312的峰值電流，也即決定了LED串312的最大亮度。脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期決定了開關Q16
的接通/斷開時間。脈衝寬度調變信號PWM1為邏輯高信號時，開關Q16
的導通狀態由SR觸發器522的Q輸出端的輸出決定。當脈衝寬度調變信號PWM1為邏輯低信號時，開關Q16
斷開。透過調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期，可以相應的調整LED串312的電能。所以，參考信號REF1和脈衝寬度調變信號PWM1共同決定LED串312的亮度。
在脈衝調光模式下，當電源開關304斷開，該斷開操作在埠CLK被觸發監測單元506監測到。觸發監測單元506斷開Q27並產生驅動信號。在驅動信號的作用下，計數器526的計數值增加(例如加1)。數位類比轉換器528產生控制信號538，使得脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期從第一級變為第二級。因此，當電源開關304再次接通，LED串312的亮度將以目標亮度值為目標進行調整。而該目標亮度值由參考信號REF1和脈衝寬度調變信號PWM1共同決定。
圖6所示為類比調光模式下的信號波形示意圖。其中包含流經LED串312的電流602，脈衝信號536，SR觸發器522的輸出V522
，及閘524的輸出V524
，以及開關Q16
的接通/斷開狀態。圖6將結合圖4和圖5進行描述。
脈衝信號產生器504產生脈衝信號536。在脈衝信號536每個脈衝的作用下，SR觸發器522在Q輸出端產生邏輯高信號。而SR觸發器522在Q輸出端產生邏輯高信號會使得開關Q16
接通。當開關Q16
接通，電感L1充電，電流602增大。當電流602達到峰值IMAX
，也即電流監測信號SEN的電壓與參考信號REF的電壓相等時，比較器534輸出邏輯高信號至SR觸發器522的R輸入端，使得SR觸發器522在Q輸出端輸出邏輯低信號。SR觸發器522在Q輸出端輸出邏輯低信號會使得開關Q16
斷開，而電感L1放電為LED串312供電，且電流602減小。在類比調光模式下，透過調整參考信號REF，流經LED串312的平均電流值得到相應地調整，進而LED串312的亮度也得到調整。
圖7所示為脈衝調光模式下的信號波形示意圖。其中包含流經LED串312的電流602，脈衝信號536，SR觸發器522的輸出V522
，及閘524的輸出V524
，開關Q16
的接通/斷開狀態以及脈衝寬度調變信號PWM1。圖7將結合圖4和圖5進行描述。
當PWM1為邏輯高信號時，流經LED串312的電流602，脈衝信號536，V522
，V524
和開關Q16
的接通/斷開狀態之間的相互關係與圖6相似。當PWM1為邏輯低信號時，及閘524的輸出變為邏輯低信號。進而使得開關Q16
斷開而電流602減小。如果PWM1保持邏輯低信號的狀態足夠久，電流602會減小到0。在脈衝調光模式下，透過調整PWM1的責任週期，流經LED串312的平均電流值得到相應的調整，進而LED串312的亮度也得到調整。
圖8所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖。圖8將結合圖5進行描述。
在圖8所示的例子裏，每當觸發監測單元506監測到電源開關304的斷開動作，計數器526的計數值就會加1。計數器526是一個兩位計數器，最大計數值為3。
在類比調光模式下，數位類比轉換器528從計數器526中讀取計數值。計數值的增加使得數位類比轉換器528調低參考信號REF的電壓。參考信號REF的電壓決定了LED串312電流的峰值IMAX
，也即決定了LED串312電流的平均值。在脈衝調光模式下，數位類比轉換器528從計數器526中讀取計數值。計數值的增加使得數位類比轉換器528調低脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期(例如每次調低25%)。計數器526在達到最大計數值(如3)後被重置。
圖9所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法900流程圖。圖9將結合圖4和圖5進行描述。
在步驟902中，由電力轉換器(如電力轉換器310)提供的調整後的電能對光源(如LED串312)進行供電。
在步驟904中，接收指示開關電源動作的開關監測信號(例如由調光控制器308接收)。該開關監測信號指示位於電源和電力轉換器之間的電源開關(如電源開關304)的動作。
在步驟906中，根據開關監測信號產生調光信號。
在步驟908中，根據該調光信號控制與光源串聯的開關(如開關Q16
)，以調整電力轉換器提供的調整後的電能。在一個採用類比調光模式的實施例中，透過比較調光信號和代表光源電流大小的電流監測信號來調整電力轉換器。在另一個採用脈衝調光模式的實施例中，透過用該調光信號控制一個脈衝寬度調變信號的責任週期來調整電力轉換器。
如前所述，本發明揭露了一種光源驅動電路，該光源驅動電路根據指示電源開關(如固定在牆上的電源開關)動作的開關監測信號來調整光源的電能。該光源的電能由電力轉換器提供，並由調光控制器透過控制與光源串聯的開關來進行調整。
使用者可以透過對普通電源開關的動作(如斷開動作)來調整光源的亮度，而不必使用額外的器件(如專門設計的具有調光按鈕的開關)，進而節省成本。
圖10所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路1000的電路圖。圖10將結合圖3進行描述。圖10中與圖3及圖4編號相同的部件具有類似的功能
光源驅動電路1000包含與電源和LED串312耦接的電力轉換器310，接收來自電源的電能並為LED串312提供調整後的電能。調光控制器1008透過監測埠CLK上的電壓來監測位於電源和光源驅動電路1000之間的電源開關304的動作。調光控制器1008透過埠CLK接收調光請求信號和調光終止信號。該調光請求信號指示電源開關304的第一組動作，該調光終止信號指示電源開關304的第二組動作。如果接收到調光請求信號，調光控制器1008連續調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。如果接收到調光終止信號，調光控制器1008停止調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。換言之，如果監測到電源開關304的第一組動作，調光控制器1008開始連續調整電力轉換器310輸出的調整後的電能，直到監測到電源開關304的第二組動作。在一個實施例中，調光控制器1008透過控制與LED串312串聯的控制開關Q16
來調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。
圖11所示為圖10中調光控制器1008的結構示意圖，圖11將結合圖10進行描述。圖11中與圖4、圖5及圖10編號相同的部件具有類似的功能
在圖11的例子中，調光控制器1008的結構與圖5中調光控制器308的結構類似。不同之處在於調光器1102和觸發監測單元1106。在圖11中，觸發監測單元1106透過埠CLK接收調光請求信號和調光終止信號，並產生信號EN來啟動或關閉時脈產生器1104。觸發監測單元1106還控制與LED串312耦接的開關Q27的導通狀態。
類比調光模式下，調光器1102產生參考信號REF來調整LED串312的電能。脈衝調光模式下，調光器1102產生控制信號538來調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期，進而調整LED串312的電能。在圖11的例子中，調光器1102包含與觸發監測單元1106耦接的產生時脈信號的時脈產生器1104，由時脈信號驅動的計數器1126，以及與計數器1126耦接的數位類比轉換器528。調光器1102還進一步包含與數位類比轉換器528耦接的脈衝寬度調變信號產生器530。
當電源開關304接通或斷開，觸發監測單元1106能夠在埠CLK分別監測到電壓上升沿或者下降沿。例如，當電源開關304斷開，電容C10放電為調光控制器1108供電。電阻R6兩端的電壓下降到0，進而觸發監測單元1106可以在埠CLK上監測到一個電壓下降沿。類似的，當電源開關304接通，電阻R6兩端的電壓上升至一個預設的電壓，進而觸發監測單元1106可以在埠CLK上監測到一個電壓上升沿。如前所述，透過監測埠CLK上的電壓，106可以監測到電源開關304的動作，如接通動作或斷開動作。
在一個實施例中，當電源開關304的第一組動作被監測到時，也就是觸發監測單元1106透過埠CLK接收到調光請求信號。當電源開關304的第二組動作被監測到時，也就是觸發監測單元1106透過埠CLK接收到調光終止信號。在一個實施例中，電源開關304的第一組動作包含第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。在一個實施例中，電源開關304的第二組動作包含第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。
如果觸發監測單元1106接收到調光請求信號，調光控制器1108開始連續調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。在類比調光模式下，調光控制器1108透過調整參考信號REF的電壓來調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。在脈衝調光模式下，調光控制器1108透過調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期來調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。
如果觸發監測單元1106接收到調光終止信號，調光控制器1108停止調整電力轉換器310輸出的調整後的電能。
圖12所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖，該光源驅動電路包含有圖11中所示的調光控制器1008。圖12將結合圖10以及圖11進行描述。
假設初始時刻電源開關304斷開。當電源開關304被使用者接通，電力轉換器310為LED串312供電，LED串312具有一個初始亮度。在類比調光模式下，該初始亮度由參考信號REF的初始電壓決定。在脈衝調光模式下，該初始亮度由脈衝寬度調變信號PWM1的初始責任週期(例如100%的責任週期)決定。參考信號REF和脈衝寬度調變信號PWM1由數位類比轉換器528根據計數器1126的計數值產生。因此，REF的初始電壓和PWM1的初始責任週期由計數器1126的初始計數值(例如0)決定。
為了調整LED串312的亮度，使用者可以對電源開關304施以第一組動作。在第一組動作的作用下產生調光請求信號。在一個實施例中，第一組動作包含第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。其產生的結果是，觸發監測單元1106在埠CLK監測到電壓下降沿1204和其後的電壓上升沿1206。回應於調光請求信號，觸發監測單元1106產生具有高電平的EN信號，進而啟動時脈產生器1104以產生時脈信號。由時脈信號驅動的計數器1126回應於時脈信號的每個時脈脈衝改變其計數值。在圖12的例子中，計數值在時脈信號的作用下遞增。在一個實施例中，當計數器1126達到其預設的最大計數值後，計數值被重置為0。在另一個實施例中，計數值遞增直到計數器1126達到預設最大計數值，然後計數值遞減直到計數器1126達到預設最小計數值。
在類比調光模式下，數位類比轉換器528從計數器1126中讀取計數值，並回應於計數值的遞增調低參考信號REF的電壓。在脈衝調光模式下，數位類比轉換器528從計數器1126中讀取計數值，並隨著計數值的遞增逐漸調低脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期(例如每次調低10%)。因為電力轉換器310輸出的調整後的電能由參考信號REF的電壓決定(類比調光模式下)或是由脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期決定(脈衝調光模式下)，所以LED串312的亮度可以得到相應的調整。
一旦LED串312達到期望的亮度，使用者透過對電源開關304施以第二組動作來終止亮度調整。在第二組動作的作用下產生調光終止信號。在一個實施例中，第二組動作包含第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。其產生的結果是，觸發監測單元1106在埠CLK監測到電壓下降沿1208和其後的電壓上升沿1210。在調光終止信號的作用下，觸發監測單元1106產生具有低電平的EN信號，進而關閉時脈產生器1104。由時脈信號驅動的計數器1126保持其計數值不變。在類比調光模式下，參考信號REF的電壓將保持不變。在脈衝調光模式下，脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期將保持不變。因此，LED串312將保持該期望的亮度不變。
圖13所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法1300流程圖。圖13將結合圖10以及圖11進行描述。
在步驟1302中，由電力轉換器(如電力轉換器310)所輸出調整後的電能對光源(例如LED串312)進行供電。
在步驟1304中，接收調光請求信號(例如由調光控制器1108接收)。調光請求信號指示耦接於電源和電力轉換器之間的電源開關(如電源開關304)的第一組動作。在一個實施例中，電源開關的第一組動作包含第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。
在步驟1306中，連續調整電力轉換器輸出的調整後的電能(例如利用調光控制器1108進行調整)。在一個實施例中，啟動時脈產生器1104來驅動計數器1126。根據計數器1126的計數值產生調光信號(如控制信號538或參考信號REF)。在類比調光模式下，透過比較參考信號REF和指示流經光源的電流監測信號來調整電力轉換器輸出的調整後的電能。REF的電壓由計數值決定。在脈衝調光模式下，透過控制信號538調整脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期來電力轉換器輸出的調整後的電能。PWM1的責任週期由計數值決定。
在步驟1308中，接收調光終止信號(例如由調光控制器1108接收)。該調光終止信號指示耦接於電源和電力轉換器之間的電源開關(如電源開關304)的第二組動作。在一個實施例中，電源開關的第二組動作包含第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。
在步驟1310中，如果接收到調光終止信號，則停止調整電力轉換器輸出的調整後的電能。在一個實施例中，關閉時脈產生器1104以使得計數器1126保持其計數值不變。其產生的結果是，在類比調光模式下，參考信號REF的電壓保持不變；在脈衝調光模式下，脈衝寬度調變信號PWM1的責任週期保持不變。因此，光源能夠保持期望的亮度。
如前所述，本發明揭露了一種光源驅動電路。如果接收到調光請求信號，該光源驅動電路將自動且連續地調整光源的電能。如果接收到調光終止信號，該光源驅動電路將停止調整光源的電能。使用者可以透過對電源開關(如固定在牆上的電源開關)施以第一組動作來開始亮度調整過程。在亮度調整過程中，光源的亮度逐步遞增或遞減。如果獲得了期望的亮度，使用者透過對電源開關施以第二組動作來終止亮度調整過程。使用者不必使用額外的器件(如外置的調光器或是專門設計的具有調光按鈕的開關)來進行亮度調整，進而節省成本。
圖14A所示為根據本發明一個實施例的光源驅動系統1400的電路圖。圖14A將結合圖10進行描述。圖14A中與圖10中編號相同的部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重複描述。
在一個實施例中，驅動系統1400透過電源開關304接收AC電源，並為LED光源產生調製後的電能。電源開關304可為固定在牆上的電源開關。圖14B所示為電源開關304的一個實施例。透過將元件1480置於“開”位置或“關”位置，可控制電源開關304接通或斷開。元件1480可由用戶控制。如圖14A所示，驅動系統1400包含電源轉換電路，如交流/直流轉換器306、直流/直流轉換器1410及調光控制電路，如調光控制器1408。電源轉換電路透過電源開關304接收交流信號，如由交流電源提供的交流輸入電壓VIN
，並為LED光源1412提供調製後的電能，如調製後的電流Ireg。如圖14A所示，LED光源1412包含LED串。更詳細地說，電源轉換電路中的交流/直流轉換器306接收交流電源(如交流輸入電壓VIN
)，並將交流電能轉換成直流電能(如直流輸出電壓VOUT
)。電源轉換電路中的直流/直流轉換器1410透過根據調光信號(圖14A未示出)控制控制開關Q16
，進而將直流電能(如直流輸出電壓VOUT
)轉換成調製後的電能(如調製後的電流Ireg)。控制開關Q16
可透過直流/直流轉換器1410與LED光源串聯耦接。調光控制器1408產生調光信號並根據該調光信號控制LED光源1412的調光。調光控制器1408根據電源開關304的一組操作產生調光信號，並透過對波形(如正弦全波，正弦半波或交流信號VIN
的週期)計數來調整調光信號。在本文中，交流信號VIN
作為正弦信號進行說明，但本發明並不限於正弦交流信號。
例如，交流/直流轉換器306的全橋電路(如包含二極體D1
、D2
、D7
和D8
)接收來自交流電源的交流輸入電壓VIN
，並在濾波電容C9
上產生正弦半波(如只有一種極性)，進而濾波電容C9
可向直流/直流轉換器1410提供直流輸出電壓VOUT
。包含電阻R3及R6的電阻分壓器提供調光請求或調光終止信號，調光請求或調光終止信號代表電源開關304的一系列操作。與圖10中描述的電源開關304的操作相似，圖14A中電源開關304的操作包含斷開電源開關304，並在關斷後的預定時間段ΔT內(如2秒內)接通電源開關304。回應於調光請求信號，調光控制器1408可致能LED光源1412的調光過程。回應於調光終止信號，調光控制器1408可終止LED光源1412的調光過程。此外，電源開關304接通時，電阻分壓器向調光控制器1408提供週期信號1454，該週期信號1454代表交流信號VIN
的正弦半波。
如圖14A所示，電力轉換器1410為降壓轉換器，且包含控制開關Q16
，二極體1414，電流監測器1428(如電阻)，互相耦接的電感L1及L2，及電容1424。在一個實施例中，控制開關Q16
可整合於調光控制器1408內。電感L1及L2電磁耦接，如透過公共節點1433。儘管圖14A所示公共節點1433位於電阻1428及電感L1間，但在另一實施例中，公共節點1433也可位於控制開關Q16
及電阻1428間。公共節點1433為調光控制器1408提供參考地電位。在一個實施例中，調光控制器1408的參考地電位不同於驅動系統1400的地電位。透過接通和斷開控制開關Q16
，可調整流經電感L1的調製後的電流Ireg，進而調整提供給LED光源1412的電能。電容1424吸收調製後的電流Ireg上的紋波，以使流經LED光源1412的電流平穩且大體等於調製後的電流Ireg的平均值。此外，電感L2檢測電感L1的電狀態，例如，流經電感L1的電流是否降至一個預設最低位準。電感L2還產生代表電感L1電狀態的檢測信號AUX。電阻1428提供電流監控信號SEN，該電流監控信號SEN代表流經電感L1的調製後的電流Ireg。
如圖14A所示，調光控制器1408有埠CLK，ZCD，GND，CTRL，VDD，MON，COMP及FB。埠ZCD與電感L2耦接且接收檢測信號AUX。埠MON透過電容與調光控制器1408的參考地電位耦接且向調光控制器1408提供補償電壓REF2。埠FB接收監控信號AVG，該監控信號MG代表流經電感L1的電流Ireg的平均值。埠CLK監控電源開關304，如監控電源開關304的狀態是導通還是斷開。當電源開關304接通時，如圖14A所示，電源開關304還接收代表交流信號VIN
的正弦波的週期信號1454。在另一實施例中，調光控制器1408包含不同的埠分別監控開關電源304和接收週期信號1454。控制埠CTRL與控制開關Q16
耦接，並產生驅動信號CTRL，如PWM信號，以控制控制開關Q16
，進而控制LED光源1412的調光。驅動信號CTRL基於開關電源304的操作、週期信號1454、檢測信號AUX及監控信號SEN及AVG產生。此外，埠VDD可接收來自交流/直流轉換器306或電感L2的電能。埠GND與調光控制器1408的參考地電位耦接。
更詳細地，在一個實施例中，電源開關304處於導通狀態。在操作中，當開關Q16
導通時，電流Ireg流經開關Q16、電阻1428、電感L1及LED光源1412，流向驅動系統1400的地，且電流Ireg增加。當開關Q16
斷開時，電流Ireg繼續流經電阻1428、電感L1、LED光源1412及二極體1414，且電流Ireg減小。在一個實施例中，若監控信號SEN顯示電流Ireg增至最高位準IMAX
，則調光控制器1408關斷開關Q16
以減小電流Ireg。若檢測信號AUX顯示電流Ireg降至預設最低位準，則調光控制器1408接通開關Q16
以增大電流Ireg。因此，電流Ireg的調整範圍為預設最低位準至最高位準IMAX
。在一個實施例中，最高位準IMAX
可調整。例如，若監控信號AVG顯示電流Ireg的平均值低於預設位準，則調光控制器1408增大最高位準IMAX
以增大電流Ireg的平均值。若監控信號AVG顯示電流Ireg的平均值高於預設位準，則調光控制器1408減小最高位準IMAX
以減小電流Ireg的平均值。因此，可調整流經LED光源1412的電流至預設位準。即，可調整LED光源1412的光輸出至相應的預設位準。
更進一步地，在一個實施例中，用戶可控制電源開關304以控制LED光源1412的調光，如控制光輸出的預設位準。更詳細地，用戶可在電源開關304上進行一系列操作。調光控制器1408根據電源開關304的操作產生驅動信號CTRL。例如，當用戶先接通電源開關304時，調光控制器1408產生獨立於調光信號(如參考信號REF或PWM信號PWM1)的驅動信號CTRL，並控制LED光源1412的光輸出至預設位準，如最高位準。之後，若用戶斷開電源開關304並在斷開後的預定時間段ΔT內再次接通電源開關304，調光控制器1408產生調光信號以控制驅動信號CTRL。調光控制器1408還透過對交流信號VIN
的波形進行計數，調整調光信號及驅動信號CTRL，進而控制LED光源1412的調光，例如調整調製後的電流Ireg。在一個實施例中，調光控制器1408透過對週期信號1454的週期計數，進而實現對交流信號VIN
的半波進行計數。在另一實施例中，調光控制器1408直接或間接接收交流信號VIN
，並對交流信號VIN
的半波或全波進行計數。
圖15所示為本發明一實施例的圖14A中的調光控制電路1408的結構示例圖。圖15將結合圖10及圖14A進行描述。圖15與圖10及圖14A中編號相同的部件具有相似功能，為簡明起見在此不做重複描述。如圖15所示，調光控制電路1408包含觸發監測單元1506，調光器1502，及驅動信號產生電路。該驅動信號產生電路包含誤差放大器1550，比較器534，SR觸發器522，及閘524以及觸發電路1504。
觸發監測單元1506可透過埠CLK監控電源開關304的操作，並回應於檢測到的電源開關304的一系列操作產生脈衝TRIG。在一實施例中，該系列操作包含斷開電源開關304並在斷開後的預定時間段ΔT內接通電源開關304。若執行該系列操作，觸發監測單元1506可在埠CLK檢測到電壓負邊及電壓正邊，該電壓正邊跟隨在該電壓負邊之後。調光器1502可根據脈衝TRIG對交流信號VIN
的波形進行計數，如調光器1502透過對週期信號1454進行計數進而對交流信號VIN
的波形進行計數。例如，除非監控單元1506可產生脈衝TRIG，以致能或去能週期信號1454的計數。
調光器1502包含數位類比轉換器528及PWM產生器530，還包含調光指示器1526及時脈產生器1504。在一實施例中，時脈產生器1504接收週期信號1454並產生代表週期信號1454的時脈信號1544。例如，時脈產生器1504可在週期信號1454的每個週期內產生一個脈衝。調光指示器1526透過對時脈信號1544的脈衝計數進而對交流信號VIN
的波形計數。在一實施例中，調光指示器1526還根據計數結果產生代表調光值的數值數位輸出1548。例如，若計數結果超過預設數值，則調光指示器1526將代表調光值的數值數位輸出1548增加1並重新計數。若數位輸出1548增加，數位類比轉換器528可增加調光信號，如基準信號REF或PWM信號PWM1的責任週期；若數位輸出1548減小，數位類比轉換器528可減小調光信號。因此，調光器1502可透過對交流信號VIN
的波形計數調整調光信號以調整驅動信號CTRL。
觸發電路504與調光控制電路1408的埠ZCD耦接。在一實施例中，若埠ZCD檢測到調製後的電流Ireg減小至預設最低位準，如0A，則觸發電路504產生脈衝信號1536，如邏輯高信號，進而將觸發器522的輸出Q設置為邏輯高並接通開關Q16
。此外，若調光控制電路1408的埠MON接收到的電流監控信號SEN增至可調整的最高位準，如補償電壓REF2，則比較器534輸出邏輯高信號以重置觸發器522的輸出Q至邏輯低，進而斷開開關Q16
。因此，調製後的電流Ireg可在範圍--預設最低位準(如0A)至取決於補償電壓REF2的最高位準內進行調整。
在類比調光模式中，調光控制器1408透過比較基準信號REF與監控信號AVG控制LED光源1412的調光。監控信號AVG代表流經LED光源1412的電流。更詳細地，誤差放大器1550比較基準信號REF與監控信號AVG。若監控信號AVG小於基準信號REF，誤差放大器增大補償電壓REF2；若監控信號AVG大於基準信號REF，誤差放大器減小補償電壓REF2。因此，流經LED光源1412的電流可調整至取決於基準信號REF的位準。相應地，基準信號REF可調整LED光源1412的光輸出。在脈衝調光模式中，調光控制器1408根據輸出Q(如觸發器522的PWM信號)和PWM信號PWM1控制LED光源1412的調光。更詳細地，當PWM信號PWM1為邏輯高時，輸出Q調整調製後的電流Ireg且調製後的電流Ireg的平均值取決於基準信號REF1。當PWM信號PWM1為邏輯低時，沒有調製後的電流流經LED光源1412。因此，若PWM信號PWM1的週期增大，LED光源1412的光輸出可增大；若PWM信號PWM1的週期減小，LED光源1412的光輸出可減小。
圖16所示為本發明一實施例的圖15中調光器1502的結構示例圖。圖16將結合圖15進行描述。如圖16所示，時脈產生器1504包含比較器，調光指示器1526包含始終計數器。PWM產生器530包含鋸齒波產生器及比較器。時脈產生器1504比較代表交流信號VIN
的週期信號1454與電壓基準VREF
以產生時脈信號1544。在一個實施例中，時脈信號1544的每個脈衝回應於週期信號1454的一個週期。例如，若交流信號VIN
的頻率為50Hz，則週期信號1454的頻率為100Hz，且時脈信號1544的頻率也為100Hz。在一個實施例中，若交流信號VIN
的波形的計數結果超過預設數值(如100)，則調光指示器1526將調光值的數值數位輸出增加一個預設量(如1)並重新計數。因此，數位類比轉換器528可將調光信號(如基準信號REF或PWM信號PWM1的責任週期)控制在第一預設位準至第二預設位準間。在此實施例中，調光值可每秒增加1，因此LED光源1412的光輸出也可每秒增加一個預設量。
回至圖15，結合圖16描述圖15。在操作中，當用戶先接通電源開關304時，調光指示器1526可將數位輸出1548設為預設調光值，如最大調光值。例如，在類比調光模式中，預設基準信號REF為最大值，如等於基準信號REF1。在另一個例子中，在脈衝調光模式中，預設PWM信號PWM1的週期為100%。因此，圖14A中的LED光源1412可發出最大光強/亮度。
若用戶斷開電源開關304並在斷開後的預定時間段△T內再次接通電源開關304，則觸發監測單元1506在埠CLK檢測到電壓負邊及電壓正邊，該電壓正邊跟隨在該電壓負邊之後。因此，觸發監測單元1506基於電源開關304的操作產生第一脈衝。第一脈衝可致能交流信號VIN
的波形的計數，進而調整調光信號，如基準信號REF或PWM信號PWM1。在一個實施例中，回應於第一脈衝，調光指示器1526可使數值數位輸出1548從最低調光值開始增加，且LED光源1412的光輸出從相應的最低光強/亮度開始增加。當調光信號調整到期望位準(如LED光源1412的光輸出調整到期望的光強/亮度)時，用戶可斷開電源開關304並在斷開後的預定時間△T內再次接通電源開關304。相應地，觸發監測單元1506基於電源開關304的操作產生第二脈衝。第二脈衝可去能對交流信號VIN
的波形進行計數。因此，調光指示器1526使調光信號保持在期望位準，進而使LED光源1412的光輸出保持在期望光強/亮度。
更進一步地，若用戶斷開電源開關304並在斷開後的預定時間段△T內再次接通電源開關304，調光指示器1526可重新對時脈信號1544進行計數，並使數位輸出1548再次從最低調光值開始增加。然而，在一個實施例中，若數值數位輸出1548到達最大調光值，調光指示器1526可停止對時脈信號1544進行計數，並使數位輸出1548保持為最大調光值，進而，LED光源1412的光輸出也保持在最大光強/亮度。之後，若用戶斷開電源開關304並在斷開後的預定時間段△T內再次接通電源開關304，觸發監測單
元1506可使調光指示器1526對時脈信號1544重新進行計數。調光指示器1526可使數位輸出再次從最低調光值開始增加。
圖17所示為本發明一實施例的圖14A中的光源驅動系統1400的操作示例圖。圖17將結合圖14A，圖15及圖16進行描述。
假設電源開關304的初始狀態為斷開。在操作中，初次接通電源開關304(可由用戶接通)時，在一個實施例中，LED光源1412由自電力轉換器1410輸出的調製後的電能供電，並產生初始光輸出。在類比調光模式下，初始光輸出可取決於基準信號REF的初始電壓。在脈衝調光模式下，初始光輸出可取決於PWM信號PWM1的初始責任週期(如100%)。基準信號REF及PWM信號PWM1可根據調光指示器1526的調光值產生。因此，基準信號REF的初始電壓及PWM信號PWM1的初始責任週期可取決於有調光指示器1526提供的初始調光值(如10)。
為調整LED光源1412的光輸出，用戶可執行電源開關304的第一組操作。調光請求信號根據檢測到的電源開關304的第一斷開操作及第一接通操作產生。第一接通操作在第一斷開操作完成後的預定時間△T內完成。因此，可檢測到調光請求信號產生，且調光請求信號包含埠CLK的電壓負邊1704及正邊1706，其中，正邊1706跟隨在負邊1704之後。回應於調光請求信號，觸發監測單元1506產生脈衝TRIG。因此，調光指示器1526可開始對時脈信號1544計數。如圖17所示，調光指示器1526可使調光值從最低值(如1)開始增加，且回應於時脈信號1544的三個脈衝，觸發監測單元1506使調光值增加1。但本發明並不限於此。在另一實施例中，回應於時脈信號1544的N個脈衝(N為預定數值)，調光指示器1526可使調光值增加2、3或其他數目。在又一實施例中，調光指示器1526可使調光值從預設值(如10)開始減小，且回應於時脈信號1544的M個脈衝(M為預定數值)，調光指示器1526可使調光值減小2、3或其他數目。
在類比調光模式下，在一個實施例中，數位類比轉換器528讀取自調光指示器1526接收的調光值，且若調光值的增加，則數位類比轉換器528使基準信號REF的電壓增大。在脈衝調光模式下，在一個實施例中，數位類比轉換器528讀取自調光指示器1526接收的調光值，且若調光值的增加，則數位類比轉換器528使PWM信號PWM1的責任週期增大。
若在調光值到達最大值(如10)前，已經得到期望的光輸出，則用戶可執行電源開關304的第二組操作，進而終止調整過程。調光終止信號根據檢測到的電源開關304的第二斷開操作及第二接通操作產生。第二接通操作在第二斷開操作完成後的預定時間ΔT內完成。因此，可檢測到調光終止信號產生，且調光終止信號包含埠CLK的電壓負邊1708及正邊1710，其中，正邊1710跟隨在負邊1708之後。回應於調光終止信號，觸發監測單元1506產生脈衝TRIG使調光指示器1526禁用並使調光指示器1526保持調光值。相應地，在類比調光模式下，基準信號REF的電壓可保持為期望位準。在脈衝調光模式下，PWM信號PWM1的責任週期可保持為期望值。因此，LED光源1412的光輸出可保持為期望位準。
為進一步調整LED光源1412的光輸出，用戶可執行電源開關304的第三組操作。調光請求信號根據檢測到的電源開關304的第三斷開操作及第三接通操作產生。第三接通操作在第三斷開操作完成後的預定時間ΔT內完成。因此，可檢測到調光請求信號產生，且調光請求信號包含埠CLK的電壓負邊1712及正邊1714，其中，正邊1714跟隨在負邊1712之後。相應地，調光控制電路1408透過對時脈信號1544進行計數進而調整調光位準，並透過調整調光位準，進而調整LED光源1412的光輸出。
圖18所示為本發明一實施例的圖14A中的光源驅動系統1400的操作示例圖。圖18將結合圖14A、圖15、圖16及圖17進行描述。
與圖17相似，如圖18所示，假設電源開關304的開關為斷開。在操作中，當初次接通電源開關304(可由用戶接通)時，在一個實施例中，LED光源1412由自電力轉換器1410輸出的調製後的電能供電，並產生初始光輸出。
為調整LED光源1412的光輸出，用戶可執行電源開關304的第一組操作。調光請求信號根據檢測到的電源開關304的第一斷開操作及第一接通操作產生。第一接通操作在第一斷開操作完成後的預定時間ΔT內完成。因此，可檢測到調光請求信號產生，且調光請求信號包含埠CLK的電壓負邊1804及正邊1806，其中，正邊1806跟隨在負邊1804之後。調光控制電路1408透過對時脈信號1544進行計數進而調整調光位準，並透過調整調光位準，進而調整供給LED光源1412的調製後的電能。
如圖18所示，若調光值增至最大值(如10)，則調光指示器1526可使調光值保持等於最大值。在另一實施例中，調光值從最大值(如10)開始下降。若調光值降至最小值(如1)，調光指示器1526可使調光值保持等於最小值。因此，在類比調光模式下，基準信號REF的電壓保持在最高位準或最低位準；在脈衝調光模式下，PWM信號PWM1的責任週期保持為最大責任週期(如100%)或最小責任週期(如10%)。相應地，LED光源1412的光輸出保持為最高位準或最低位準。
用戶可透過執行電源開關304的第二組操作重啟調整過程。調光請求信號根據檢測到的電源開關304的第二斷開操作及第二接通操作產生。第二接通操作在第二斷開操作完成後的預定時間ΔT內完成。因此，可檢測到調光請求信號產生，且調光請求信號包含埠CLK的電壓負邊1808及正邊1810，其中，正邊1810跟隨在負邊1808之後。調光控制電路1408透過對時脈信號1544進行計數進而調整調光位準，並透過調整調光位準，進而調整供給LED光源1412的調製後的電能。
圖19所示為本發明一實施例的LED光源驅動系統1900的電路示例圖。圖19將結合圖10及圖14A進行描述。圖19中與圖10及圖14A中標號相同的部件具有相似功能。與圖14A所示的驅動系統1400類似，驅動系統1900包含電源轉換電路，如交流/直流轉換器306及直流/直流轉換器1910，及調光控制電路，如調光控制器1908。如圖19所示，直流/直流轉換器1910及調光控制器1908與圖10中的直流/直流轉換器310及調光控制器1008具有相似功能。此外，調光控制器1908接收週期信號1454，例如調光控制器1908透過埠CLK接收週期信號1454，且調光控制器1908透過對週期信號1454的週期進行計數進而實現對交流信號VIN
的正弦波進行計數。調光控制器1908可透過對交流信號VIN
的正弦波計數調整供給LED光源1412的調製後的電能Ireg。調製後的電能Ireg的調整過程與結合圖14A進行的描述中的調整過程相似。在一個實施例中，控制開關Q16
可整合於調光控制器1908內。
圖20所示為本發明一實施例的圖19中的調光控制電路1908的結構示例圖。圖20將結合圖11、圖15及圖19進行描述。圖20中與圖11、圖15及圖19中具有相同標號的部件具有相似功能。
如圖20所示，除觸發監測單元1506及調光器1502的結構外，調光控制電路1908的結構與圖11中的調光控制電路1108的結構相似。圖20中的觸發監測單元1506及調光器1502與圖15中的調光控制電路1408中的觸發監測單元1506及調光器1502具有相似功能。
圖21所示為本發明一實施例的LED光源驅動系統2100的電路示例圖。圖21將結合圖14A、圖15、圖19及圖20進行描述。圖21中與圖14A、及圖19中標號相同的部件具有相似功能。
在一個實施例中，驅動系統2100包含多個電力轉換器2110以為多個LED光源(如LED串2112及2118)供電。驅動系統2100還包含多個調光控制器2108，透過對交流信號VIN
的波形計數(如對週期信號1454的週期計數)，進而控制供給LED光源的調製後的電能(如調製後的電流Ireg1及Ireg2)。電力轉換器2110可與圖14A中的電力轉換器1410及圖19中的電力轉換器1910具有相似功能或結構。調光控制器2108可與圖14A及圖15中的調光控制器1408及圖19及圖20中的調光控制器1908具有相似功能或結構。
圖21中所示兩個LED串僅為示例說明，驅動系統2100可驅動其他數目的LED或LED串。相應地，驅動系統2100包含相應數目的直流/直流轉換器及調光控制器。有利地，透過對交流信號VIN
的波形進行計數進而調整多個LED光源的光輸出，多個LED光源的光輸出的調整過程可彼此同步。即，多個LED光源的光輸出的變化可基本相同。因此，多個LED光源可發出基本相同的光強/亮度。此外，調光控制器2108中的內部振盪器電路可省略。
圖22所示為本發明一實施例的控制LED光源調光的方法的流程圖。圖22將結合圖14A、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20及圖21進行描述。
在第2202步驟，交流信號VIN
透過電源開關304得以傳送。在第2204步驟，調光控制器根據電源開關304的一系列操作產生驅動信號CTRL。在第2206步驟，調光控制器透過對交流信號VIN
的波形計數進而調整驅動信號CTRL，以實現對LED光源1412的調光的控制。在第2208步驟，驅動信號CTRL控制與LED光源1412耦接的控制開關Q16
。
相應地，本發明的實施例提供控制LED光源調光的控制器，系統及方法。在一個實施例中，驅動系統可包含多個調光控制器以分別調整多個LED光源的光輸出。每個調光控制器可對波形(如來自交流電源的交流輸入電壓的正弦波形)計數，且回應於交流輸入電壓的預定個數的波形，每個調光控制器可使對應LED光源的光輸出增大或減小預定量。有利地，多個LED光源的調光可彼此同步，且多個LED光源可發出基本相同的光強/亮度。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此揭露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧驅動電路
102‧‧‧電力轉換器
104‧‧‧開關
106‧‧‧LED串
200‧‧‧驅動電路
208‧‧‧線性電流調整器
210‧‧‧運算放大器
300‧‧‧光源驅動電路
304‧‧‧電源開關
306‧‧‧交流/直流轉換器
308‧‧‧調光控制器
310‧‧‧電力轉換器
312‧‧‧LED串
314‧‧‧電源開關
400‧‧‧光源驅動電路
502‧‧‧調光器
504‧‧‧脈衝信號產生器脈衝信號產生器
508‧‧‧低壓鎖定電路
510‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
512‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
514‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
515‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
516‧‧‧比較器
518‧‧‧比較器
520‧‧‧觸發器
522‧‧‧觸發器
524‧‧‧及閘
526‧‧‧驅動計數器
528‧‧‧數位類比轉換器
530‧‧‧脈衝寬度調變信號產生器
532‧‧‧電流源
534‧‧‧比較器
536‧‧‧脈衝信號
538‧‧‧控制信號
540‧‧‧開關
541‧‧‧開關
541‧‧‧開關
542‧‧‧開關
602‧‧‧電流
900‧‧‧對光源進行電能控制的方法900
902~908‧‧‧步驟
1000‧‧‧光源驅動電路
1102‧‧‧調光器
1104‧‧‧時脈產生器
1106‧‧‧觸發監測單元
1008‧‧‧調光控制器
1126‧‧‧計數器
1300‧‧‧對光源進行電能控制的方法
1302~1310‧‧‧步驟
1400‧‧‧光源驅動系統
1408‧‧‧調光控制器
1410‧‧‧電力轉換器
1412‧‧‧LED光源
1414‧‧‧二極體
1424‧‧‧電容
1428‧‧‧電流監測器
1433‧‧‧公共節點
1454‧‧‧週期信號
1480‧‧‧元件
1502‧‧‧調光器
1504‧‧‧觸發電路
1506‧‧‧觸發監測單元
1526‧‧‧調光指示器
1536‧‧‧脈衝信號
1544‧‧‧時脈信號
1550‧‧‧誤差放大器
1704‧‧‧負邊
1706‧‧‧正邊
1708‧‧‧負邊
1710‧‧‧正邊
1712‧‧‧負邊
1714‧‧‧正邊
1804‧‧‧負邊
1806‧‧‧正邊
1808‧‧‧負邊
1810‧‧‧正邊
1900‧‧‧驅動系統
1908‧‧‧調光控制器
1910‧‧‧直流/直流轉換器
2100‧‧‧驅動系統
2108‧‧‧調光控制器
2110‧‧‧電力轉換器
2112‧‧‧LED串
2118‧‧‧LED串
2202~2208‧‧‧步驟
AUX‧‧‧檢測信號
AVG‧‧‧埠
C1
~C10
‧‧‧電容
CLK‧‧‧埠
CTRL‧‧‧埠
CTRL‧‧‧驅動信號
COMP‧‧‧埠
CLK‧‧‧埠
D1
~D10
‧‧‧二極體
R1~R7‧‧‧電阻
Q16
‧‧‧開關
Q27
‧‧‧開關
L1‧‧‧電感
L2‧‧‧電感
HV_GATE‧‧‧埠
VDD‧‧‧埠
SEL‧‧‧埠
RT‧‧‧埠
MON‧‧‧埠
GND‧‧‧埠
I1
~I2
‧‧‧電流
IRT
‧‧‧電流
RT‧‧‧埠
PWM1‧‧‧脈衝寬度調變信號
GND‧‧‧埠
SEL‧‧‧埠
VDD‧‧‧埠
HV_GATE‧‧‧埠
CLK‧‧‧埠
ZD1‧‧‧齊納二極體
V1
~V3
‧‧‧電壓
IMAX
‧‧‧電流的峰值
V522
‧‧‧輸出
V524
‧‧‧輸出
EN‧‧‧信號
SEN‧‧‧電流監控信號
VIN
‧‧‧輸入電壓
VOUT
‧‧‧輸出電壓
RSEN
‧‧‧電阻
REF‧‧‧參考信號
Q1
‧‧‧電晶體
ZCD‧‧‧埠
VDD‧‧‧埠
FB‧‧‧埠
VREF
‧‧‧電壓基準
TRIG‧‧‧脈衝
SEN‧‧‧電流監測信號
IREG
‧‧‧電流
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：
圖1一種傳統的LED驅動電路100的示意圖。
圖2另一種傳統的LED驅動電路200的示意圖。
圖3根據本發明一個實施例的光源驅動電路300的方框圖。
圖4根據本發明一個實施例的光源驅動電路400的電路圖。
圖5圖4中的調光控制器308的結構示意圖。
圖6類比調光模式下的信號波形示意圖。
圖7脈衝調光模式下的信號波形示意圖。
圖8根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖。
圖9根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖。
圖10根據本發明一個實施例的光源驅動電路的電路圖。
圖11圖10中調光控制器的結構示意圖，圖12根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖，該光源驅動電路包含有圖11中所示的調光控制器。
圖13根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖。
圖14A根據本發明一個實施例的光源驅動系統的電路圖。
圖14B本發明的電源開關的一個實施例。
圖15本發明一實施例的圖14A中的調光控制電路的結構示例圖。
圖16本發明一實施例的圖15中調光器的結構示例圖。
圖17本發明一實施例的圖14A中的光源驅動系統的操作示例圖。
圖18本發明一實施例的圖14A中的光源驅動系統的操作示例圖。
圖19本發明一實施例的LED光源驅動系統的電路示例
圖。
圖20本發明一實施例的圖19中的調光控制電路的結構示例圖。
圖21本發明一實施例的LED光源驅動系統的電路示例圖。
圖22本發明一實施例的控制LED光源調光的方法的流程圖。
304．．．電源開關
306．．．交流/直流轉換器
1400．．．光源驅動系統
1408．．．調光控制器
1410．．．電力轉換器
1412．．．LED光源
1414．．．二極體
1424．．．電容
1428．．．電流監測器
1433．．．公共節點
1454．．．週期信號
1480．．．元件
VIN
．．．輸入電壓
VOUT
．．．輸出電壓
SEN．．．電流監測信號
D1
~D10
．．．二極體
C1
~C10
．．．電容
R1~R7．．．電阻
Q16
．．．開關
L1．．．電感
L2．．．電感
ZCD．．．埠
GND．．．埠
CTRL．．．埠
VDD．．．埠
CLK．．．埠
MON．．．埠
COMP．．．埠
FB．．．埠
AVG．．．埠
AUX．．．檢測信號
CTRL．．．驅動信號
IREG
．．．電流
Claims (16)
- 一種調光控制器，包含：一控制端，提供一驅動信號，該驅動信號控制與一光源耦接的一控制開關；以及一調光控制電路，與該控制端耦接並根據一電源開關的多個操作產生該驅動信號，該電源開關傳送一交流信號，其中，該調光控制電路透過對該交流信號的多個波形進行一計數，以調整該驅動信號進而控制該光源的一調光，其中，該調光控制電路透過對一時脈信號的多個脈衝的一計數，以對該交流信號的該多個波形進行該計數，其中，該調光控制電路比較代表該交流信號的一週期信號與一電壓基準信號，以產生該時脈信號。
- 如申請專利範圍第1項的調光控制器，其中，該交流信號包含一交流電源提供的一交流電壓。
- 如申請專利範圍第1項的調光控制器，其中，該調光控制電路透過對該交流信號的該多個波形進行該計數，調整一調光信號以調整該驅動信號。
- 如申請專利範圍第3項的調光控制器，其中，當對該多個波形進行該計數的一結果超過一預定數值時，該調光控制電路將該調光信號控制在一第一預設位準至一第二預設位準間。
- 如申請專利範圍第3項的調光控制器，其中，該調光控制電路包含：一觸發監測單元，監控該電源開關並產生一脈衝以回應 該電源開關的多個操作的一結果；以及一調光器，與該觸發監測單元耦接，並對該多個波形進行該計數以基於該多個脈衝調整該調光信號。
- 如申請專利範圍第5項的調光控制器，其中，若該觸發控制單元基於該多個操作產生一第一脈衝，該第一脈衝致能該多個波形進行該計數，以調整該調光信號至一位準；若該觸發控制單元基於該多個操作產生一第二脈衝，該第二脈衝去能該多個波形進行該計數，以使該調光信號保持在該位準。
- 如申請專利範圍第3項的調光控制器，其中，該調光信號包含一基準信號，且該調光控制器透過比較該基準信號與代表流經該光源的一電流的一監控信號，進而控制該光源的該調光。
- 如申請專利範圍第3項的調光控制器，其中，該調光信號包含一脈衝寬度調變(PWM)信號，且該調光控制器根據該PWM信號和一脈衝信號控制該光源的該調光。
- 如申請專利範圍第1項的調光控制器，其中，該電源開關的多個操作包含斷開該電源開關並在斷開該電源開關的一預設時間段內再次接通該電源開關。
- 一種調光方法，包含：透過一電源開關傳送一交流信號；根據該電源開關的多個操作，產生一驅動信號；透過對該交流信號的多個波形的一計數，調整該驅動信號以控制一光源；以及透過該驅動信號控制與該光源耦接的一控制開關， 其中，調整該驅動信號的該步驟包含：比較代表該交流信號的一週期信號與一電壓基準信號，以產生一時脈信號；以及透過對該時脈信號的多個脈衝的一計數，進而對該交流信號的該多個波形進行該計數。
- 如申請專利範圍第10項的調光方法，其中，調整該驅動信號的該步驟包含：透過對該交流信號的該多個波形進行該計數，調整一調光信號以調整該驅動信號。
- 如申請專利範圍第11項的調光方法，其中，該調整該驅動信號的該步驟包含：當對該多個波形進行該計數的一結果超過一預定數值時，將該調光信號控制在一第一預設位準至一第二預設位準間。
- 如申請專利範圍第10項的調光方法，其中，產生該驅動信號的該步驟包含：若一第一脈衝基於多個操作產生，則致能該多個波形進行該計數，進而調整該調光信號至一位準；以及若一第二脈衝基於該多個操作產生，則去能該波形進行該計數，進而使該調光信號保持在該位準。
- 一種調光系統，驅動一光源，該調光系統包含：一轉換電路，透過一電源開關接收一交流信號並向該光源提供調製後的一電能；以及一調光控制電路，與該轉換電路耦接，根據該電源開關的多個操作產生一調光信號，並透過對該交流信號的多 個波形的一計數，進而調整該調光信號，其中，該光源的一調光受該調光信號所控制，其中，該調光控制電路比較代表該交流信號的一週期信號與一電壓基準信號，進而產生一時脈信號，且該調光控制電路透過對該時脈信號的多個脈衝的一計數，進而對該交流信號的該多個波形進行該計數。
- 如申請專利範圍第14項的調光系統，其中，該轉換電路包含：一交流/直流轉換器，將一交流電能轉換成一直流電能；以及一直流/直流轉換器，與該交流/直流轉換器耦接，根據該調光信號控制與該光源串聯耦接的一控制開關，以將該直流電能轉換成調製後的一電能。
- 如申請專利範圍第14項的調光系統，其中，當對該交流信號的該多個波形進行該計數的一結果超過一預定數值時，該調光控制電路將該調光信號控制在一第一預設位準至一第二預設位準間。
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