[发明专利]AC-DC单个电感器多个输出LED驱动器

说明书

单级AC‑DC单个电感器多个输出（SIMO）LED驱动器使用单个电感器（L）来驱动多个独立LED串（34₁‑34_n），其具有功率因子校正（PFC）。驱动器使用二极管桥（20）来实现初始AC‑DC转换。向降压转换器提供桥（20）的输出，所述降压转换器的输出通过时分复用电路与多个LED串共享。反馈用于通过使用针对每一个串的单独参考并且控制提供给串的电流脉冲的宽度来单独控制供给到每一个LED串的电流。每一个LED串中的电流平衡可以利用相同电压参考来实现而没有对于附加电路的需要。

技术领域

本发明一般地涉及单级AC-DC单个电感器多个输出（SIMO）功率转换器，其将通用AC市电源变换成多个DC输出电压，其中的每一个可以单独连接到LED串。更特别地，本发明涉及具有功率因子校正（PFC）和输出电流的独立控制的SIMO。

背景技术

针对发光二极管（LED）的市场在全球一般照明市场中具有高潜力。LED光（其可以影响最终用户的情绪，从而实现目的友好的气氛）的光管理系统和颜色控制将把市场塑造成新的球形。

当前存在对于具有降低的成本和较小的形状因子的彩色（RGB）和可调谐白色LED灯的强烈需求。许多公司对生产和销售用于驱动大型面板显示器或一般照明应用中的多个LED串的创新且成本有效的解决方案感兴趣。然而，用于驱动多个LED串的现有拓扑非常低效。它们典型地要求多个DC-DC转换器和复杂的电路，这增加总组件计数和总材料成本账单。成本和复杂度随LED串的总数目而增加。

用于驱动多个LED串的现有拓扑非常低效。它们典型地要求多个DC-DC转换器和复杂的电路，这增加总组件计数和总材料成本。另外，成本和复杂度随LED串的总数目而增加。

常规的AC-DC LED驱动器包括AC-DC转换器，随后是多个恒流DC-DC转换器，每一个LED串一个恒流DC-DC转换器。图1示出该传统AC-DC LED驱动器的简化系统架构。

如图1中所描绘的，存在由AC市电11驱动的AC-DC转换器10。AC-DC转换器进而驱动DC-DC转换器12，每一个LED串14一个DC-DC转换器12。DC-DC转换器的数目随LED串的数目而缩放，即增加。随着LED串的总数目增加，这将不可避免地造成更高的成本和更大的形状因子。

最近的研究提出了DC-DC LED驱动器，其可以通过使用单个电感器多个输出（SIMO）DC-DC转换器16组合它们并且使用时间复用控制提供功率来减少DC-DC转换器的数目（即电感器的数目）。一般而言，它们可以通过图2中所示的系统架构表示。与常规的驱动器拓扑相比，SIMO拓扑提供简单、可缩放且低成本的解决方案，因为它仅使用单个电感器L来驱动多个独立的LED串。

图2中所示的LED驱动器由DC电压源15供电。所有LED串由公共SIMO DC-DC开关转换器16驱动。来自开关式稳压器的功率级中的电感器的能量以时间复用的方式跨LED串分布。该SIMO拓扑的益处在于仅需要一个单个电感器L来驱动多个输出。脉冲宽度调制控制器用于主要使用电流敏感电压作为反馈信号来确定功率和输出开关的通和断时序。这种电池供电的DC-DC SIMO对于低功率便携式照明应用而言最有用。

可以在前述DC-DC SIMO 16的前面添加AC-DC转换器10以形成两级AC-DC SIMO驱动器。该特定类型的AC-DC转换器跨其输出处的电容器17生成未经调整的DC电压，该输出变成用于随后的DC-DC转换器16的输入电压。图3示出该现有两级AC-DC SIMO LED驱动器的系统架构。注意，该AC-DC SIMO驱动器不含有功率因子校正（PFC）。

在2014年中的文献中报道了具有PFC的AC-DC多通道SIMO LED驱动器。基本上，这是两级驱动器拓扑，其中第一级是具有功率因子校正（PFC）22的升压转换器20，并且第二级是降压转换器16'，其使用单个电感器L跨多个LED通道分发相同的DC电流。图4示出用于这种两级SIMO LED驱动器的系统架构。