Led控制器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】LED控制器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求先前于2014年I月2日提交的、案號(hào)為0NS01682、共同發(fā)明人為PavelHorsky 等的、題目為“LED CONTROLLER AND METHOD THEREFOR (LED 控制器及其方法)”的臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/923，152的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用的方式全文并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實(shí)用新型一般地涉及電子學(xué)，并且更特別地涉及半導(dǎo)體、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]過(guò)去，電子工業(yè)使用各種方法和結(jié)構(gòu)來(lái)控制光源，例如，LED光源。在某些應(yīng)用中，用于驅(qū)動(dòng)串聯(lián)連接的LED的LED驅(qū)動(dòng)器可能已經(jīng)使用浮動(dòng)開(kāi)關(guān)，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)能夠選擇性地使某些LED短路。這樣的開(kāi)關(guān)有時(shí)被用來(lái)通過(guò)例如使用PWM調(diào)光(dimming)來(lái)單獨(dú)控制由每個(gè)LED產(chǎn)生的光強(qiáng)。每個(gè)LED都能夠被單獨(dú)控制，并且每個(gè)LED的強(qiáng)度能夠在100%到0%的范圍內(nèi)進(jìn)行控制。開(kāi)關(guān)同樣能夠用于光束的成形。
[0005]在某些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)可能是相對(duì)于地電位為浮動(dòng)的。在一種實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)能夠被構(gòu)造為MOS晶體管或者(作為選擇)為高壓MOS晶體管。在某些應(yīng)用中難以將MOS晶體管的固有的柵-源電容充電到足以啟用MOS晶體管的電壓。在其他實(shí)施例中，柵-源電壓可能沒(méi)有被很精確地形成，并且MOS晶體管可能沒(méi)有被正確地啟用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]因此，希望的是擁有用于啟用MOS晶體管的、用于形成更精確的柵-源電壓的，或者用于將柵-源電容充電到足以啟用MOS晶體管的電壓的方法和裝置。
[0007]一方面，LED控制器的一種實(shí)施例包括:充電電路，具有被配置用于選擇性地耦接充電電容器的第一端子以接收第一電壓的第一充電開(kāi)關(guān)，并且具有被配置用于開(kāi)關(guān)所述充電電容器的第二端子以接收第二電壓的第二充電開(kāi)關(guān)；第一 LED晶體管，具有用于耦接至第一 LED的第一端子的第一載流電極、用于耦接至所述第一 LED的第二端子或者與所述第一 LED串聯(lián)的第二 LED的第一端子之一的第二載流電極、以及控制電極；串聯(lián)耦接于所述第一 LED晶體管的所述控制電極與第一節(jié)點(diǎn)之間的第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)具有控制電極；串聯(lián)耦接于所述第一 LED晶體管的所述第二載流電極與第二節(jié)點(diǎn)之間的第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)具有控制電極；第二 LED晶體管，具有與所述第一 LED晶體管的所述第二載流電極耦接的第一載流電極、用于耦接至所述第二 LED的第二端子或者第三LED的第一端子之一的第二載流電極、以及控制電極；串聯(lián)耦接于所述第二 LED晶體管的所述控制電極與所述第一節(jié)點(diǎn)之間的第三開(kāi)關(guān)，所述第三開(kāi)關(guān)具有控制電極；串聯(lián)耦接于所述第二 LED晶體管的所述第二載流電極與所述第二節(jié)點(diǎn)之間的第四開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)具有控制電極；以及被配置用于形成多個(gè)時(shí)間間隔和多個(gè)控制信號(hào)以操作所述第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)的控制電路，其中所述控制電路被配置用于形成對(duì)所述充電電容器進(jìn)行充電的第一時(shí)間間隔，用于形成允許所述第一及第二開(kāi)關(guān)將所述充電電容器耦接于所述第一 LED晶體管的所述控制電極和所述第二載流電極之間的第二時(shí)間間隔，并且用于形成允許所述第三及第四開(kāi)關(guān)將所述充電電容器耦接于所述第二 LED晶體管的所述控制電極和所述第二載流電極之間的第三時(shí)間間隔。
[0008]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，所述第三時(shí)間間隔繼所述第二時(shí)間間隔之后，并且其中所述充電電容器在所述第二及第三時(shí)間間隔之間沒(méi)有被充電。
[0009]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，還包含耦接于所述第一 LED晶體管的所述控制電極和所述第二載流電極之間的第一禁用開(kāi)關(guān)，并且還包含耦接于所述第二 LED晶體管的所述控制電極和所述第二載流電極之間的第二禁用開(kāi)關(guān)。
[0010]另一方面，LED控制器的一種實(shí)施例包括:多個(gè)LED晶體管，被形成為用于與耦接成串聯(lián)的LED串的多個(gè)LED并聯(lián)耦接；控制電路被配置為形成具有多個(gè)時(shí)間間隔的電荷轉(zhuǎn)移序列；多個(gè)充電開(kāi)關(guān)，被配置為與充電電容器耦接；所述控制電路被配置為在所述多個(gè)時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔的至少一部分內(nèi)選擇性地控制所述多個(gè)充電開(kāi)關(guān)以將所述充電電容器充電至第一電壓；多個(gè)第一開(kāi)關(guān)，親接在所述充電電容器與所述多個(gè)LED晶體管中的第一 LED晶體管之間；多個(gè)第二開(kāi)關(guān)，耦接在所述充電電容器與所述多個(gè)LED晶體管中的第二 LED晶體管之間；所述控制電路被配置為在所述多個(gè)時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔的至少一部分內(nèi)選擇性地控制所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)以將所述充電電容器耦接于所述第一 LED晶體管的控制電極和第一載流電極之間；以及所述控制電路被配置為在所述多個(gè)時(shí)間間隔中的第三時(shí)間間隔的至少一部分內(nèi)選擇性地控制所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)以將所述充電電容器耦接于所述第二 LED晶體管的控制電極和第一載流電極之間。
[0011]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，還包括:所述控制電路被配置為啟用第一禁用開(kāi)關(guān)來(lái)使所述第一 LED晶體管的柵-源電容放電，包括:所述LED控制器被配置為與所述第一或第二時(shí)間間隔中的任一時(shí)間間隔無(wú)關(guān)地作為響應(yīng)啟用所述第一禁用開(kāi)關(guān)。
[0012]再一方面，LED控制器的一種實(shí)施例包括:被配置為與多個(gè)LED并聯(lián)耦接的多個(gè)LED晶體管，所述多個(gè)LED晶體管中的每一個(gè)具有柵-源電容器，其中所述柵-源電容器是相應(yīng)的LED晶體管的寄生的柵-源電容器；以及所述LED控制器的控制電路，被配置為形成電荷轉(zhuǎn)移序列以選擇性地啟用所述多個(gè)LED晶體管中的LED晶體管；第一組開(kāi)關(guān)，耦接在充電電容器與所述多個(gè)LED晶體管中的第一 LED晶體管之間；第二組開(kāi)關(guān)，耦接在所述充電電容器與所述多個(gè)LED晶體管中的第二 LED晶體管之間；所述控制電路被配置為依次啟用所述第一組開(kāi)關(guān)和所述第二組開(kāi)關(guān)以將所述充電電容器依次耦接至所述多個(gè)LED晶體管中的每個(gè)LED晶體管的所述柵-源電容器，以充電或刷新各自的LED晶體管的所述柵-源電容器，并且啟用或重新啟用所述各自的LED晶體管，包括所述控制電路被配置為控制所述第一組開(kāi)關(guān)和所述第二組開(kāi)關(guān)以將所述充電電容器依次耦接至每個(gè)LED晶體管的所述柵-源電容器。
[0013]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，包括:所述控制電路被配置為將所述充電電容器選擇性地耦接至所述多個(gè)LED晶體管中的第一 LED晶體管的第一柵-源電容器，以選擇性地充電或刷新所述第一柵-源電容器，以便啟用或重新啟用所述第一 LED晶體管；以及所述控制電路被配置為將所述充電電容器選擇性地耦接所述多個(gè)LED晶體管中的第二 LED晶體管的第二柵-源電容器，以選擇性地充電或刷新所述第二柵-源電容器，以便啟用或重新啟用所述第二 LED晶體管，其中所述LED控制器被配置以在將所述充電電容器耦接至所述第一柵-源電容器之后且在將所述充電電容器耦接至所述第二柵-源電容器之前不對(duì)所述充電電容器充電。
[0014]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，包括:所述控制電路被配置為作為對(duì)在所述充電電容器上的電荷具有第一值的響應(yīng)，在將所述充電電容器耦接至所述第一柵-源電容器之后且在將所述充電電容器耦接至所述第二柵-源電容器之前，選擇性地給所述充電電容器充電。
[0015]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，包括:每個(gè)LED晶體管沒(méi)有與所述寄生的柵-源電容器并聯(lián)耦接的另一個(gè)電容器，其中所述充電電容器依次與所述LED晶體管的所述柵-源電容器耦接。
[0016]根據(jù)上述LED控制器的一個(gè)實(shí)施例，包括:每個(gè)LED晶體管沒(méi)有與所述寄生的柵-源電容器并聯(lián)耦接的存儲(chǔ)元件。
[0017]鑒于以上全文，很明顯，本文公開(kāi)了新的器件和方法。除了其他特征外，還包括形成LED控制器以將充電電容器依次連接至開(kāi)關(guān)晶體管的寄生的柵-源電容，從而啟用開(kāi)關(guān)晶體管。將充電電容器依次連接至不同的開(kāi)關(guān)晶體管會(huì)消除對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管都具有專(zhuān)用的電容器的需要。隨后啟用晶體管會(huì)提供對(duì)用來(lái)啟用開(kāi)關(guān)晶體管的電壓的值的改進(jìn)控制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，該方法和裝置對(duì)LED的開(kāi)關(guān)沒(méi)有影響，因而，不會(huì)影響由LED發(fā)射出的光的質(zhì)量。另外，功率效率相對(duì)于用于控制LED的其他方法得以提高，并且不需要高壓電源來(lái)操作LED。此外，控制開(kāi)關(guān)晶體管的柵極電壓的斜率是容易控制的，如同本文于將解釋的。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的包含用于控制多個(gè)光源的亮度的控制器的照明系統(tǒng)的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的一部分；
[0019]某些附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0020]42-45:柵極控制電路
[0021]47:控制邏輯
[0022]48:電源
[0023]圖2示意性地示出了作為根據(jù)本實(shí)用新型的圖1的控制器的一種可替換實(shí)施例的LED控制器的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的一部分；
[0024]某些附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0025]48:內(nèi)部電源
[0026]89:控制邏輯
[0027]圖3是具有示出可以通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的圖2的控制器的一種示例實(shí)施例來(lái)形成的一些信號(hào)的一些實(shí)例的曲線的曲線圖；
[0028]圖4是具有示出可以通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的圖2的控制器的一種示例實(shí)施例來(lái)形成的一些信號(hào)的一些實(shí)例的曲線的另一個(gè)曲線圖；
[0029]圖5是具有示出可以通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的圖2的控制器的一種示例實(shí)施例來(lái)形成的一些信號(hào)的一些實(shí)例的曲線的另一個(gè)曲線圖；
[0030]圖6示意性地示出了可以作為根據(jù)本實(shí)用新型的圖2的控制器的一部分的一種可替換的實(shí)施例的充電電路的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的一部分；
[0031]某些附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0032]89:控制邏輯
[0033]圖7示意性地示出了可以作為根據(jù)本實(shí)用新型的圖2的控制器的晶體管的一種可替換的實(shí)施例的開(kāi)關(guān)晶體管的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的一部分；
[0034]圖8示意性地示出了可以作為根據(jù)本實(shí)用新型的圖1和2各自的LED控制器中的任一個(gè)或兩者的一種可替換的實(shí)施例的LED控制器的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的一部分；以及
[0035]某些附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0036]142-145:通道
[0037]159:X通道調(diào)光
[0038]160:診斷
[0039]161:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
[0040]圖9示出了包含根據(jù)本實(shí)用新型的圖1、圖2或圖8之一的控制器的半導(dǎo)體器件的放大平面圖。
[0041]為了圖示的簡(jiǎn)單及清晰起見(jiàn)，附圖中的元件并不一定要成比例的，某些元件可以為了說(shuō)明的目的而放大，并且在不同圖中的相同附圖標(biāo)記指示相同的元件，除非另有說(shuō)明。另外，關(guān)于公知的步驟和元件的描述及細(xì)節(jié)可以出于描述的簡(jiǎn)單性而省略。如同本文所使用的，載流元件或載流電極意指器件的用于將電流傳輸通過(guò)其中的元件，例如，MOS晶體管的源極或漏極