[发明专利]具有采样和保持反馈控制的电路及方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电子电路，更具体地涉及用于驱动电流敏感型负载的方法和电路。

背景技术

半导体元件用在移动电话、便携式计算机、计算器、照相机、个人数字助理(PDA)、视频游戏控制器等便携式应用中，以及大型计算机、测试设备、汽车、通信、制造等非便携式应用中。在其中的一些应用中，可能期望半导体元件来驱动电流敏感型负载或器件，例如发光二极管(LED)。LED被称为电流敏感器件，因为LED的亮度由流经LED的电流量来控制。驱动LED的常用技术涉及利用脉宽调制(PWM)信号。图1示出了通过PWM信号驱动LED负载的示例。图1示出了现有技术中用于驱动LED串22的驱动器电路10的电路原理图。驱动器电路10包括运算放大器14，其输出端通过DC/DC变换器18耦接至电流敏感型负载16。更具体地讲，运算放大器14具有反相输入端、同相输入端、输出端和使能端，其中输出端连接至DC/DC变换器18的输入端，耦接同相输入端来接收工作电位源(例如参考电位V_REF)，反相输入端共用地连接至开关20的一端和LED串22的一个LED的阴极。该阴极被称为LED串22的阴极。开关20的另一端连接至电流源24。开关20的控制端连接至运算放大器14的使能端，用于接收PWM信号。DC/DC变换器18的输出端耦接至LED串22的一个LED的阳极。该阳极被称为LED串22的阳极。

工作期间，PWM信号闭合和打开开关20，其中闭合开关20会开启或点亮LED串22，打开开关20会使LED串22变暗。当开关20闭合时，驱动器电路10以闭环结构工作；当开关20打开时，驱动器电路10以开环结构工作。在闭环结构中，电流源/吸收器24吸收恒流，LED串20产生光信号。为了吸收恒流，应当在电流源/吸收器24两端传输足够的电压。这通常通过感测连接至运算放大器14的LED串22的阴极端的电压并且将其与参考电压V_REF进行比较来实现。响应于这些输入信号，运算放大器14产生误差信号，该误差信号被施加给DC/DC变换器18，以改变(即，增大或减小)其输出电压，从而调节连接至DC/DC变换器18的输出端的LED串22的那个LED的阳极端的电压。调节LED串22的阳极端的电压会进而将其阴极端的电压调节至目标值。然而，将PWM信号作为控制信号会导致LED串22的正向电压在其标称的“导通(on)”电压和其“断开(off)”电压之间切换，其中“断开”电压由暗电流确定。

如上所述，PWM信号通过打开开关20来使LED串22变暗。在变暗期间，即，当PWM信号不起作用时，反馈回路打开，LED串22的阴极上的电压不能够再用于确定系统反馈误差信号。当PWM信号再次开启，或者变为激活时，开关20闭合。然而，来自DC/DC变换器18的输出功率可能不会立刻等于LED串22所需的负载功率。图2示出了在开关20闭合之后和DC/DC变换器18能够传输其峰值输出电流之前存在延迟的曲线30。例如，该延迟为70微秒。当PWM信号变为激活时LED串22所需的能量超过了能够从DC/DC变换器18获得的能量。因此，最终的稳态工作条件不能保持LED串22所期望的恒流，这是由于PWM脉冲具有小于70微秒的间隔。在这种情况下，恒流调节失败，PWM调光变为非线性调光。图3示出了能够获得的能量与PWM信号的间隔之间的关系曲线35。在图3中，参考标号37表示的线示出了DC/DC变换器18所需的能量或电荷，以便DC/DC变换器18能够给LED串22提供足够的能量。参考标号39表示的线是LED串22能够获得的能量。在第一个70微秒，LED串22能够获得的能量小于LED串22所需的能量。该系统的缺点在于最小的有用PWM脉冲定时受到限制，这限制了系统性能。虽然响应较快的DC/DC变换器可以有助于提高系统性能，但是其增加了系统成本，并且可能引入诸如有害的电磁干扰(EMI)噪声等额外问题。

因此，有利的是，提供一种结构和方法，其能够在具有由开关调整器驱动并且不会引入额外误差源的例如LED串之类的电流敏感型负载的系统中使用PWM。该结构和方法的进一步优点是实现成本低。

附图说明

通过结合附图对以下的详细描述进行阅读能够更好地理解本发明，附图中相同的参考标号表示相同的元件，其中：

图1是现有技术中适于驱动电流敏感型负载的驱动器电路的电路原理图；

图2是图1的驱动器电路的峰值输出响应的曲线；

图3是图2的驱动器电路的能够获得的能量相对时间的曲线；