用于利用系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于利用系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是申請日為2012年5月17日、題為“用于利用系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的系統(tǒng)和方法”的中國發(fā)明專利申請N0.201210166672.0的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于利用系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制(dimming control)的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動系統(tǒng)。但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【背景技術(shù)】
[0003]因為發(fā)光二極管(LED)相對于其他發(fā)光源(例如，白熾燈)居于諸如高效率和長壽命之類的明顯優(yōu)點，因此LED已廣泛地用在各種發(fā)光應(yīng)用中。LED發(fā)光系統(tǒng)經(jīng)常使用包括交流三極管(TRIAC)的傳統(tǒng)調(diào)光器來調(diào)節(jié)LED的亮度。這種傳統(tǒng)調(diào)光器通常被設(shè)計為驅(qū)動純電阻性負(fù)載(例如，白熾燈)，并且在連接到諸如LED之類的電容性負(fù)載和/或關(guān)聯(lián)電路時還不能適當(dāng)?shù)毓ぷ鳌?br>[0004]當(dāng)傳統(tǒng)的調(diào)光器開始導(dǎo)通時，調(diào)光器和電容性負(fù)載的內(nèi)部電感可能導(dǎo)致低頻振蕩。因而，傳統(tǒng)調(diào)光器的交流(AC)波形經(jīng)常變得不穩(wěn)定和/或失真，從而導(dǎo)致閃爍、不希望出現(xiàn)的可聽噪聲和/或甚至對其他系統(tǒng)組件的損壞。圖1示出了連接到電容性負(fù)載的傳統(tǒng)調(diào)光器的簡化信號波形。波形104表示從傳統(tǒng)調(diào)光器生成的電壓信號的，并且波形102表示從電壓信號生成的經(jīng)整流信號。
[0005]在將傳統(tǒng)調(diào)光器與諸如LED之類的電容性負(fù)載和/或關(guān)聯(lián)電路一起使用時，可以采取某些措施來解決上述問題。例如，功率電阻器(例如，具有幾百歐姆的電阻)可以串聯(lián)連接在AC環(huán)路中以抑制當(dāng)調(diào)光器開始導(dǎo)通時的初始電流浪涌(surge)。
[0006]圖2是示出傳統(tǒng)的調(diào)光器系統(tǒng)的簡化示圖。調(diào)光器系統(tǒng)200包括調(diào)光器204、整流器206、電容性負(fù)載208和功率電阻器210。如圖2所示，調(diào)光器204接收AC輸入202，并且生成被整流器206整流的信號212。整流器206向電容性負(fù)載208輸出信號214。功率電阻器210用來抑制當(dāng)調(diào)光器204開始導(dǎo)通時的初始電流浪涌。
[0007]圖3示出了調(diào)光器系統(tǒng)200的簡化傳統(tǒng)信號波形。如圖2和3所示，波形304表示信號212，并且波形302表示經(jīng)整流信號214。如圖3的波形所示(與圖1中的波形相比較)，在調(diào)光器系統(tǒng)200中使用電阻器210可以減少低頻振蕩，并且另外經(jīng)整流信號214不會表現(xiàn)出任何明顯的失真。但是，對于調(diào)光器系統(tǒng)200，即時在正常工作條件下電流也會流經(jīng)電阻器210，從而導(dǎo)致電阻器和其他系統(tǒng)組件過熱。這種發(fā)熱經(jīng)常導(dǎo)致效率降低和能耗變尚O
[0008]某些傳統(tǒng)技術(shù)能在調(diào)光器導(dǎo)通預(yù)定時間段之后AC輸入被穩(wěn)定時通過外圍電路短路功率電阻器。圖4是示出用于調(diào)光控制的傳統(tǒng)系統(tǒng)的簡化示圖。系統(tǒng)400包括AC輸入404、調(diào)光器402、衰減(damping)控制電路406、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power train) 408和一個或多個LED 488。衰減控制電路406包括功率晶體管460、電容器462、以及電阻器472，474，476，478和480。例如，電阻器480與電阻器210相同。在另一示例中，功率晶體管460是N型MOS開關(guān)。
[0009]如圖4所示，當(dāng)調(diào)光器402 (例如，TRIAC)被關(guān)斷時，晶體管460被包括電阻器472、474和476的分壓器截止。當(dāng)TRIAC調(diào)光器402開始導(dǎo)通時，包括電阻器472和474與電容器462的延遲電路使得晶體管460保持截止，同時電阻器480抑制初始浪涌電流。在一延遲之后，晶體管460被再次導(dǎo)通，因而電阻器480被短路。
[0010]盡管系統(tǒng)400與系統(tǒng)200相比通常具有較好的效率，但是系統(tǒng)400仍然有明顯的缺陷。例如，系統(tǒng)400通常需要許多外圍器件以適當(dāng)?shù)夭僮?。另外，系統(tǒng)400的成本通常很尚O
[0011]因而，改善調(diào)光控制的技術(shù)變得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于利用系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動系統(tǒng)。但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
[0013]根據(jù)一個實施例，一種用于調(diào)光控制的系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器、晶體管和第一電阻器。系統(tǒng)控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子。第一電阻器包括第一電阻器端子和第二電阻器端子。第一晶體管端子直接地或者間接地耦合到第二控制器端子。第一電阻器端子耦合到第二晶體管端子。第二電阻器端子耦合到第三晶體管端子。系統(tǒng)控制器被配置為在第一控制器端子處接收輸入信號并且至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處生成輸出信號。晶體管被配置為在第一晶體管端子處接收輸出信號并且至少基于與輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息在第一狀況和第二狀況之間改變。系統(tǒng)控制器還被配置為如果輸入信號變得高于一閾值，則在一延遲之后改變輸出信號以將晶體管從第一狀況改變?yōu)榈诙顩r。
[0014]根據(jù)另一實施例，一種用于調(diào)光控制的系統(tǒng)控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。該系統(tǒng)控制器被配置為在第一控制器端子處接收輸入信號并且至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)光信號，至少基于與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息生成同步信號，以及至少基于與同步信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處輸出柵極驅(qū)動信號。該系統(tǒng)控制器還被配置為響應(yīng)于調(diào)光信號的第一上升沿生成同步信號的第一脈沖，第一脈沖包括第一下降沿并且與第一脈寬相關(guān)聯(lián)，以及在脈沖的第一下降沿處開始將柵極驅(qū)動信號在第一邏輯電平和第二邏輯電平之間改變達第一間歇時段。
[0015]根據(jù)又一實施例，一種用于調(diào)光控制的系統(tǒng)控制器包括第一控制器端子和第二控制器端子。該系統(tǒng)控制器被配置為在第一控制器端子處接收輸入信號并且至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)光信號，該調(diào)光信號與一調(diào)光周期相關(guān)聯(lián)，以及至少基于與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處輸出柵極驅(qū)動信號，柵極驅(qū)動信號與多個開關(guān)周期有關(guān)，多個開關(guān)周期被包括在調(diào)光周期內(nèi)。多個開關(guān)周期分別包括多個接通時間段。該系統(tǒng)控制器還被配置為隨時間逐漸增大多個接通時間段的持續(xù)時間。
[0016]在一個實施例中，一種用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的方法包括:在第一控制器端子處接收輸入信號，處理與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處生成輸出信號以在第一狀況和第二狀況之間改變一晶體管，該晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子，第一晶體管端子直接地或者間接地耦合到第二控制器端子。另外，該方法包括:如果輸入信號變得高于一閾值，則在一延遲之后改變輸出信號以將晶體管從第一狀況改變?yōu)榈诙顩r；并且通過第二狀況中的晶體管短路一電阻器，該電阻器包括第一電阻器端子和第二電阻器端子，第一電阻器端子耦合到第二晶體管端子，第二電阻器端子耦合到第三晶體管端子。
[0017]在另一實施例中，一種用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的方法包括:在第一控制器端子處接收輸入信號，處理與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)光信號。另外，該方法包括:處理與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息，至少基于與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息生成同步信號，處理與同步信號相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與同步信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處輸出柵極驅(qū)動信號。用于至少基于與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息生成同步信號的處理包括響應(yīng)于調(diào)光信號的第一上升沿生成同步信號的第一脈沖，第一脈沖包括第一下降沿并且與第一脈寬相關(guān)聯(lián)。用于至少基于與同步信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處輸出柵極驅(qū)動信號的處理包括在脈沖的第一下降沿處開始在第一邏輯電平和第二邏輯電平之間改變柵極驅(qū)動信號達第一間歇時段。
[0018]在又一實施例中，一種用于至少利用包括第一控制器端子和第二控制器端子的系統(tǒng)控制器進行調(diào)光控制的方法包括:在第一控制器端子處接收輸入信號，處理與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)光信號，調(diào)光信號與一調(diào)光周期相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括:處理與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與調(diào)光信號相關(guān)聯(lián)的信息在第二控制器端子處輸出柵極驅(qū)動信號，柵極驅(qū)動信號與包括在調(diào)光周期內(nèi)的多個開關(guān)周期有關(guān)。多個開關(guān)周期分別包括多個接通時間段。多個接通時間段的持續(xù)時間隨時間逐漸增大。
[0019]通過本發(fā)明獲得了相對傳統(tǒng)技術(shù)的許多益處。例如，本發(fā)明的某些實施例實現(xiàn)了一種系統(tǒng)控制器和其外圍電路以檢測輸入信號的改變并且生成信號以驅(qū)動開關(guān)連接或短路用于主動衰減控制的功率電阻器。在另一示例中，本發(fā)明的某些實施例將到開關(guān)的柵極驅(qū)動信號輸出與指示調(diào)光器何時被接通的調(diào)光信號相同步以調(diào)整傳遞到LED的功率，從而將LED電流近似恒定地保持在預(yù)定水平。在又一示例中，本發(fā)明的某些實施例采用采用軟開通控制方案來逐漸地增大到開關(guān)的柵極驅(qū)動信號的占空因數(shù)，以逐漸地增大流經(jīng)開關(guān)的電流，從而減少當(dāng)調(diào)光器被接通時對開關(guān)的即時電流沖擊