用于调节电压调节器的输出电压的方法和装置与流程

026 209 a1的led驱动电路包括耦接到led光源以向其提供输出电压的调节器、耦接到led光源以调节其驱动电流的电流源以及控制器，该控制器耦接到电流源和调节器，并用于感测电流源的电压，以产生调节器的用于调节输出电压的控制信号。us 2010/0 026 209 a1的技术启示未解决如何能够容易地将多个控制器相互耦接的问题。
13.从us 7,157,866 b2已知一种用于发光元件的驱动装置。根据us 7,157,866 b2的技术启示，它包括：升压电路，其用于升高给定的电源电压以在升压电路的输出端产生所需的升压电压；电压切换电路，其用于选择性地将电源电压或升压电压输出到电压切换电路的切换电压输出端；第一驱动器，其与第一发光元件组串联连接，并连接在切换的电压输出端和参考电压节点之间，其中，第一驱动器由第一指令信号控制；以及第二驱动器，其与产生比第一组更大压降的第二发光元件组串联连接，并连接在升压电压输出的输出端和参考电压节点之间，其中，第二驱动器由第二指令信号控制。us 7,157,866 b2的技术启示未解决如何能够容易地将多个控制器相互耦接的问题。
14.从ep 1499 165 b1已知一种用于驱动多个负载的负载驱动装置或设备，其中，每个负载与相应的恒定电流源串联连接，其中，负载驱动设备包括电源电路，该电源电路为多个负载提供输出电压，该输出电压是通过将输入电压转换为输出电压而获得的。ep 1499 165 b1的技术启示的特征在于恒定电流源是可调节型的，并且每个恒定电流源能够为相应的负载提供可调节的恒定输出电流；并且控制输出电压使得多个负载中的每者与其相应的恒定电流源之间的公共节点处的电压中的最低电压保持恒定。ep 1499 165 b1的技术方案类似于其中一个上述解决方案。ep 1499 165 b1的技术启示也未解决如何能够容易地将多个控制器相互耦接的问题。电压信号使该解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差(potenzialversatz)的影响。
15.从us 8,519,632 b2已知一种用于多个发光二极管的至少一个串联连接的控制装置。根据us 8 519 632 b2的技术启示的控制装置包括被设置为调节用于发光二极管的至少一个串联连接的工作电压的电压调节单元以及用于发光二极管的至少一个串联连接中的每者的电流调节单元，其中，电流调节单元被设置为通过发光二极管的特定串联连接来调节电流，并且其中，将电流调节单元连接到电压调节单元，以将电流调节信号传输到电压调节单元。电压调节单元包含分压器，其中，分压器连接在发光二极管的至少一个串联连接的工作电压和接地之间，电压调节单元提供该工作电压。分压器的抽头和第一控制级的输入端连接到第二控制级的输出端，使得如果电流控制信号超过预定电压，则降低分压器抽头处的电压。us 8 519 632 b2的技术启示还使用由二极管(us 8 519 632 b2的附图标记51、52、53)选择的电压信号。电压信号使解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差的影响。
16.从de 10 2005 028 403 b4已知一种电流源装置，其中，电压调节器通过控制总线经由电压信号被告知如下事实：给led串供电的其中一个电流源中的电压已经下降到最低电压降以下。由于电压信号使得该解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差的影响。
17.从wo 2013/030 047 a1已知一种解决方案，其中，每个电流源都将对应于该电流源上的电压降的电压信号模拟地传输到中央单元，并在此以电压控制信号的形式传输，以控制共同的电源。由于电压信号使得解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差的影响。
18.从us 2008/0 122 383 a1已知一种用于向led电路馈送电流的led驱动器，该led
驱动器由单独的led或多个相互串联的led组成，其中，led驱动器包括恒定电流电路部分和电压设置部分，该恒定电流电路部分串联连接到led电路并将从其上游侧流向其下游侧的电流调节到预定值，该电压设置部分串联连接到恒定电流电路部分，其中，电压设置部分通过开关控制器调节上游侧和下游侧之间的电位差。us 2008/0 122 383 a1的技术启示也未解决如何能够容易地将多个控制器相互耦接的问题。
19.从us 2011/0043114 a1、us 2007/0139317 a1、us 2009/0230874 a1、us 2012/0268012 a1、ep 2600695 b1和us 2015/01已知如下解决方案，其中，每个电流源都将对应于该电流源上的电压降的电压信号模拟地传输到中央单元，并在此以电压控制信号的形式传输，以控制共同的电源。由于电压信号使得解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差的影响。
20.从us 2010/0201278 a1已知一种解决方案，其中，控制器连接成回路。每个控制器通过其led电流源确定电压降的电压值，并将这些电压值的最小值与电压值输入端处的电压值进行比较。如果自身最小电压值小于电压值输入端处的该电压值，则相应控制器将其最小电压值提供给后续控制器的电压值输入端。如果自身的最小电压值大于电压值输入端处的该电压值，则相应的控制器将电压值输入端处的该电压值提供给后续控制器的电压值输入端。由于电压信号使得解决方案非常容易受到emc信号和电位偏差的影响。
21.us 2011/0 012 521 a1要求通过多个线路(us 2011/0 012 521 a1的图1中的附图标记vf1～vfi、vfi 1～vf2i、vf2i 1～vf3i)传输参考值。这导致了相当大的布线工作和相当大的控制工作。在us 2011/0 012 521 a1的技术启示中，评估是由微型计算机进行的，这导致需要模数转换器和用于数字
‑
模拟转换的pwm单元。
22.us 2010/0 201 278 a1公开了一种用于调节输出电压的方法和装置。在us 2010/0 201 278 a1的技术启示中，每个led驱动器为自己确定一个关于其led电流源上的电压降的最小电压值，将该电压降值与链中的前一电压值进行比较，并将这两个电压值的最小电压值传递给下一后序者。因此，在驱动器发生故障的情况下，将导致控制系统的完全失效。


技术实现要素：

23.任务
24.因此，本发明的目的是提供一种不具有现有技术的上述缺点并具有其它优点的解决方案。
25.该目的通过根据权利要求1所述的方法和权利要求2所述的设备来实现。
具体实施方式
26.解决方案
27.本发明涉及根据图1的用于照明和/或光信号装置的电压调节器。本发明参考图1作为示例进行说明。权利要求对于要求保护的技术启示具有决定性作用。在图1的示例中，为了清晰起见，仅示出了两个集成电路(ic1、ic2)。然而，为了清楚起见，将对n个集成电路(ic1、ic2至icn)进行说明，其中n是大于1的整数。
28.电压调节优选地如图1所示地进行。本发明的核心是压控式电压调节器，它分解为如在专利文献中众所周知的实际的压控式电压调节器(vreg)以及外围电路(r1、r2、vc
‑
c、
r4)。
29.所提出的装置包括多个(优选n个)但至少两个集成电路(ic1、ic2至icn)。在下文中，该n个集成电路(ic1、ic2至icn)也简称为“ic”。
30.现在将说明所提出的用于调节电压调节器(vreg)的控制回路。
31.借助于电压控制信号(vctr)，电压调节器(vreg)通过其反馈路径(r1、r2)中的附加电流(i
adj
)进行调整。在此，将线性调节器假设为电压调节器(vreg)，该电压调节器根据电压调节器(vreg)的内部参考，通过第一电阻器(r1)来重新调节其电压调节器输出端(v
out
)处的电压。然而，根据本发明，在此也可以使用其它调节器。
32.借助于电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)，该附加电流(i
adj
)的量由参与的n个集成电路(ic1、ic2至icn)的公共控制总线(rb)的相对于参考电位(gnd)的电压来确定。在图1的示例中，电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)包括第零差分放大器(op0)、第三电阻器(r3)和第零晶体管(t0)。在图1的示例中，控制总线电压(v
rb
)的降低导致了led电源电压以电压调节器输出端(v
out
)处的电压升高的形式升高。可以设想到具有不同特性但基于相同的构造原理的其它构造。
33.连接到控制总线(rb)的所有集成电路(ic1、ic2至icn)设定它们的控制总线(rb)上的控制总线电压(v
rb
)，其中，实际设定了集成电路(ic1、ic2至icn)在控制总线(rb)上产生的最低电压。然而，这不是通过如现有技术已知的二极管连接实现的，而是通过来自这些电流源的晶体管(t1、t2至tn)中的多个压控电流源的互连实现的。
34.在第一集成电路(icl)中，这是通过第一差分放大器(opl)和第一晶体管(tl)组成的开漏(open
‑
drain)驱动器确保的。在此，第一差分放大器(op1)为第一晶体管(t1)提供第一参考电压。由此，第一晶体管(t1)用作第一电流源。
35.在第二集成电路(ic2)中，这是通过第二差分放大器(op2)和第二晶体管(t2)组成的开漏驱动器确保的。在此，第二差分放大器(op2)为第二晶体管(t2)提供第二参考电压。由此，第二晶体管(t2)用作第二电流源。
36.在未示出的可选的第三集成电路(ic3)中，这是通过第三差分放大器(op3)和第三晶体管(t3)组成的开漏驱动器确保的。在此，第三差分放大器(op3)为第三晶体管(t3)提供第三参考电压。由此，第三晶体管(t3)用作第三电流源。在此，假设未示出的第三集成电路(ic3)(如果存在的话)作为在此处讨论的第二集成电路(ic2)的器件部分方面与第二集成电路(ic2)类似的示例。
37.在未示出的可选的第四集成电路(ic4)中，这是通过第四差分放大器(op4)和第四晶体管(t4)组成的开漏驱动器确保的。在此，第四差分放大器(op4)为第四晶体管(t4)提供第四参考电压。由此，第四晶体管(t4)用作第四电流源。在此，假设未示出的第四集成电路(ic4)(如果存在)作为在此处讨论的第二集成电路(ic2)的器件部分方面与第二集成电路(ic2)类似的示例。
38.可选地，这能一直持续到可选存在的第n集成电路(icn)。
39.在未示出的可选的第n集成电路(icn)中，这是通过第n差分放大器(opn)和第n晶体管(tn)组成的开漏驱动器确保的。在此，第n差分放大器(opn)为第n晶体管(tn)提供第n参考电压。由此，第n晶体管(tn)用作第n电流源。在此，假设未示出的第n集成电路(icn)(如果存在)作为在此处讨论的第二集成电路(ic2)的器件部分方面与第二集成电路(ic2)类似
的示例。
40.如果系统具有多于两个的集成电路(ic1、ic2)，则对于可能存在的其它集成电路(ic3至icn)(即，未示出的可能的第三集成电路(ic3)、未示出的可能的第四集成电路(ic4)直到未示出的可能的第n集成电路(icn)，其中，n是大于1的正整数)相应地继续这种互连。如已提到，名称ic3、ic4和icn应理解为对应于附图标记ic1和ic2。为了清楚起见，在此列出了这些附图标记。由于为了清晰起见附图没有增加不必要的复杂性，因此这些名称不是附图标记，因为它们没有出现在附图中。本领域技术人员应清楚，控制总线(rb)可以扩展到n个集成电路(ic1至icn)。在每个这种集成电路(ic1、ic2至icn)中，相应晶体管节点(k1、k2至kn)处的电压通过相应的控制器(ra)检测，并通过相应集成电路(ic1至icn)的相应的相关差分放大器(op1、op2至opn)重新调节。
41.由于ic(icl至icn)中的每个ic只能将电流从控制总线(rb)导出到参考电位(gnd)，因此有必要通过各个集成电路(ic1至icn)的相应恒定电流源(iq)或连接到控制总线的相应电阻器(未在此显示)将电流(i
bias
)提供给控制总线(rb)。经由各个集成电路(ic1、ic2至icn)的所述恒定电流源(iq)的馈线是优选的。
42.每个集成电路通常包括模数转换器(adc)。优选地，每个集成电路(ic1、ic2至icn)通过其模数转换器(adc)来测量其有源led通道的工作电压和/或集成电路(ic1、ic2至icn)中的该集成电路的作为led组(led1至led
n
)的电源工作的led驱动器(led
‑
drv)上的电压降的电压降值。当在本公开中提及led组时，这可以是多个led的互连。例如，一个led组(例如，led1)可以由两个led组(led
1b
、led
1b
)的并联连接组成。可选地，这些并联连接的led组的末端可以由不同的led驱动器(led
‑
drv)驱动。led组(led2)也可以是多个led组(led
2a
、led
2b
)的串联连接。在本公开的意义中，led组包括至少一个led。在此，led是发光二极管的缩写。
43.在根据本发明的装置中，为每个led组(led
1a
、led
1b
、led2)分别提供led驱动器(led
‑
drv)形式的电源。
44.在此，集成电路(ic1、ic2至icn)中的该集成电路或其一部分根据由此确定的电压降值来例如确定最小电压降值或其它特征值。例如，作为替代方案，特征值也可以是第二小的电压降值减去适当的余量(vorhalt)。这种用于确定特征值的方法的优点是，开路电流控制连接不会妨碍调节并能防止过压。通过利用控制器(ra)以及其相关晶体管(t1至tn)形式的所述电流源确定该特征值相对于设定值的偏差，集成电路确定了该集成电路在其控制总线输出端输出到控制总线(rb)的潜在输出电压。如果控制总线(rb)的相对于参考电位(gnd)的电位(即，第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
))过低，则集成电路会降低流经其晶体管(t1至tn)的电流，以便使更多来自集成电路的恒定电流源(iq)的电流流经第四电阻器(r4)，从而提高第四电阻器(r4)处的控制电压。然而，如果同时在另一集成电路中的控制总线(rb)相对于参考电位(gnd)的电位(即，第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
))是正确的，或过大的，则这是不可能的。在这种情况下，即，另一集成电路的晶体管(t1至tn)吸收了由集成电路的恒定电流源(iq)提供的附加电流，对此不再有来自集成电路的恒定电流源(iq)的电流通过第四电阻器(r4)传导。在这种情况下，第四电阻器(r4)处的控制电压不会增加。因此，具有最低特征值的集成电路确定了第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)。一个优点是这种相互作用是通过电流进行的。
45.在此，它们的有源led通道的工作电压(即，各个集成电路的led驱动器上的电压
降)总是通过集成电路(ic1、ic2
…
icn)的模数转换器(adc)在如下时间点测量，在该时间点，集成电路(ic1、ic2
…
icn)的相应led通道驱动电流。这在各个led通道的单相pwm控制中特别如此。如果led组由集成电路的led驱动器(led
‑
drv)供电，则这是有源led组。对于相应的集成电路，这是有源led通道。
46.在此，控制器(ra)从有源连接的led通道中选择其当前电压被用作控制回路的输入变量的参考通道。如前所述，不一定选择最低电压值作为参考。相反地，使用通过过滤和误差考虑评估的低值来选择参考通道。滞后性确保了测量结果的干扰和噪声不会导致控制电压的偏移。
47.此外，也适用的是：
48.没有有源led通道(即，永久关闭)的集成电路例如通过相应的开关(sw)将其到控制总线(rb)的输出端切换为高电阻。因此，它们不参与电压调节器(vreg)在其电压调节器输出端(v
out
)的输出电压(v0)相对于参考电位(gnd)的调节。如果控制总线(rb)处的集成电路都没有驱动控制总线(rb)[所有电路(ic1至icn)的所有开关(sw)均为高电阻]，则第四电阻器(r4)确保了第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)以及因此控制总线电压(v
rb
)最小化，从而一旦再次激活集成电路(ic1至icn)的驱动器(led
‑
drv)，电压调节器输出端(v
out
)处的最大电源电压变得可用，以向其中一个led组(led1、led2至led
n
)供电。必须选择第四电阻器(r4)的大小，使得通过仅一个驱动集成电路(ic1、ic2...)的恒定电流源(iq)的恒定电流(i
bias
)可以实现第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)的以及因此控制总线电压(v
rb
)的必要最大电压。
[0049]
可选地，例如可以通过示例性的滤波电阻(rf)和示例性的滤波电容器(cf)来实现滤波器，滤波器使第四电阻器(r4)的控制电压(v
r
)在控制总线(rb)上的干扰远离电流
‑
电压转换器(vc
‑
c)，从而产生滤波后的控制总线电压(v
rb
)。
[0050]
替代的控制总线设计：
[0051]
另一种可能性是不直接向控制总线(rb)输出控制电压，而是为了更高的抗干扰性，产生pwm信号，该pwm信号然后通过合适的低通滤波器(rf、cf)转换为电流
‑
电压转换器(vc
‑
c)(op0、t0和r3)的控制电压。例如，此处的低通滤波器是通过滤波电阻器(rf)和滤波电容器(cf)实现的。低通滤波器的其它实现方式当然也是可能的。
[0052]
为此，现在修改上述控制方法。
[0053]
电压调节器(vreg)通过其反馈路径(r1、r2)中的附加电流(i
adj
)进行调整。在此，再次假设线性调节器为电压调节器(vreg)，它根据电压调节器(vreg)的内部参考，通过第一电阻器(r1)重新调节其电压调节器输出端(v
out
)处的电压。然而，根据本发明(如上所述)，也可以使用其它调节器。
[0054]
借助于电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)，该附加电流(i
adj
)的量通过相关ic(ic1、ic2至icn)的公共控制总线(rb)的第四电阻器(r4)处的相对于参考电位(gnd)的控制电压(v
r
)来控制。在图1的示例中，电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)包括第零差分放大器(op0)、第三电阻器(r3)和第零晶体管(t0)。第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)的降低以及因此控制总线电压(v
rb
)的降低导致led电源电压的升高，其形式是电压调节器输出端(v
out
)处的输出电压(v0)相对于参考电位(gnd)的电压升高。
[0055]
现在，所有连接的集成电路(ic1、ic2至icn)通过pwm调制来设定第四电阻器(r4)
处的平均控制电压(v
r
)以及因此该控制总线(rb)处的控制总线电压(v
rb
)，其中，实际上已经设定了从集成电路(ic1、ic2
…
)输出到控制总线(rb)上的最低平均pwm调制电压。集成电路(ic1至icn)在输出到控制总线(rb)上的pwm信号的pwm周期的相位方面是同步的。这种修改在图2中以示例的方式示出。
[0056]
在第一集成电路(icl)中，这是通过第一差分放大器(opl)和第一晶体管(tl)组成的开漏驱动器确保的。然而，现在第一节点(k1)的电位与第四电阻器(r4)上的滤波后的控制电压(v
r
)之间的差值被第一差分放大器(op1)明显放大，使得第一晶体管(t1)完全禁用或完全接通。在此，滤波器(f)对第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的电压曲线进行滤波，从而形成第四电阻器(r4)处的平均控制电压(v
r
)的信号，该信号通过第一差分放大器(op1)与第一节点(k1)处的参考电压进行比较。滤波器(f)优选为集成滤波器，例如低通滤波器。
[0057]
在第二集成电路(ic2)中，这是通过第二差分放大器(op2)和第二晶体管(t2)组成的开漏驱动器确保的。然而，现在第二节点(k2)的电位与第四电阻器(r4)上的滤波后的控制电压(v
r
)之间的差值被第二差分放大器(op2)明显放大，使得第二晶体管(t2)完全禁用或完全接通。在此，滤波器(f)对第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的电压曲线进行滤波，从而形成第四电阻器(r4)处的平均控制电压(v
r
)的信号，该信号通过第二差分放大器(op2)与第二节点(k2)处的参考电压进行比较。滤波器(f)优选为集成滤波器，例如低通滤波器。
[0058]
在可选的第三集成电路(ic3)中，这是通过第三差分放大器(op3)和第三晶体管(t3)组成的开漏驱动器确保的。然而，现在第三节点(k3)的电位与第四电阻器(r4)上的滤波后的控制电压(v
r
)之间的差值被第三差分放大器(op3)明显放大，使得第三晶体管(t3)完全禁用或完全接通。在此，滤波器(f)对第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的电压曲线进行滤波，从而形成第四电阻器(r4)处的平均控制电压(v
r
)的信号，该信号通过第三差分放大器(op3)与第三节点(k3)处的参考电压进行比较。滤波器(f)优选为集成滤波器，例如低通滤波器。
[0059]
在可选的第四集成电路(ic4)中，这是通过第四差分放大器(op4)和第四晶体管(t4)组成的开漏驱动器确保的。然而，现在第四节点(k4)的滤波后的电位与第四电阻器(r4)上的平均控制电压(v
r
)之间的差值被第四差分放大器(op4)明显放大，使得第四晶体管(t4)完全禁用或完全接通。在此，滤波器(f)对第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的电压曲线进行滤波，从而形成第四电阻器(r4)处的平均控制电压(v
r
)的信号，该信号通过第四差分放大器(op4)与第四节点(k4)处的参考电压进行比较。滤波器(f)优选为集成滤波器，例如低通滤波器。
[0060]
这将继续用于可选的集成电路，直到可选的第n集成电路(icn)。
[0061]
在可选的第n集成电路(icn)中，这是通过第n差分放大器(opn)和第n晶体管(tn)组成的开漏驱动器确保的。然而，现在第n节点(kn)的电位与第四电阻器(r4)上的滤波后的控制电压(v
r
)之间的差值被第n差分放大器(opn)明显放大，使得第n晶体管(tn)完全禁用或完全接通。在此，滤波器(f)对第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的电压曲线进行滤波，从而形成第四电阻器(r4)处的平均控制电压(v
r
)的信号，该信号通过第n差分放大器(opn)与第n节点(kn)处的参考电压进行比较。滤波器(f)优选为集成滤波器，例如低通滤波器。
[0062]
在ic(icl至icn)中的每个ic中，通过控制器(ra)检测各个节点(k1、k2至kn)处的电压，并通过改变第四电阻器(r4)处的pwm调制控制电压(v
r
)的平均值而经由各自相关的差
分放大器(op1、op2至opn)对其进行重新调节。
[0063]
由于每个ic(icl至icn)只能通过其晶体管(t1至tn)将电流从控制总线(rb)导出到参考电位(gnd)，因此有必要通过各个恒定电流源(iq)或相应连接的电阻器(未在此显示)，将电流(i
bias
)提供给控制总线(ra)。
[0064]
因此，连接的集成电路(ic1、ic2至icn)将其控制总线输出电压作为pwm调制信号输出。在此，pwm调制信号具有占空比(duty_cycle
pwm
)。根据维基百科，根据标准化的脉冲周期序列的占空比(也为调制比，英文：duty cycle)指定了脉冲持续时间与周期持续时间的比率。将占空比指定为维数的比率，其数值范围为0至1或0至100％。此外，pwm调制信号还具有高逻辑电压v
high
和低逻辑电压v
low
。由此产生的平均电压值v
mittel
计算为v
mittel
＝duty_cycle
pwm
*(v
high
‑
v
low
)。它对应于由相应集成电路(ic1至icn)的控制器(ra)确定的模拟输出电压。对于所有连接的集成电路(ic1至icn)，通过集成电路(ic1至icn)输出的pwm信号的频率必须大致相同。同样，这应适用于所有集成电路(ic1至icn)：由各个开漏驱动器(op1&t1、op2&t2至opn&tn)输出的集成电路(ic1、ic2至icn)的电压v
high
和v
low
应大致相同。
[0065]
在另一变形例中，所有连接的集成电路(ic1、ic2、
…
)通过产生公共pwm信号来设定该控制总线(rb)上的控制总线电压(v
rb
)，该pwm信号的平均电压通过低通滤波器(rf和cf)被应用到电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)。为此，集成电路(ic1至icn)中的具有占空比(duty_cycle
pwm
)小于100％的输出pwm的集成电路开始将其输出驱动到低逻辑电压v
low
。因此，控制总线(rb)上的控制总线电压(v
rb
)跟随该下降沿，并且在第四电阻器(r4)上也存在控制电压(v
r
)的等同地下降的电压沿，其中，控制总线(rb)上的所有其它集成电路(ic1、ic2至icn)必须检测到等同地下降的电压沿，以便通过控制它们相应的晶体管(t1至tn)使它们各自的pwm调制的相位在该边沿上对齐。这使得各种集成电路(ic1、ic2至icn)的各种pwm信号相互同步。控制总线(rb)上的输出信号具有最小占空比(duty_cycle
pwm
)的集成电路确定了由此产生的控制总线(rb)的第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)的占空比(duty_cycle
pwm
)，因为其晶体管将第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)拉到低电压电位v
low
的时间最长。
[0066]
集成电路(ic1至icn)中的每个集成电路都包括模数转换器(adc)。集成电路(ic1、ic2至icn)中的每个集成电路都通过其模数转换器(adc)测量其有源led通道的工作电压和/或其有源led驱动器(led
‑
drv)上的电压降，并借助于控制器(ra)通过相对于设定值的偏差来确定其控制总线输出到控制总线(rb)的输出电压。在此，其有源led通道的工作电压和/或其有源led驱动器(led
‑
drv)上的电压降始终通过集成电路(ic1、ic2至icn)的模数转换器(adc)在同一时间点进行测量，在该时间点，集成电路(ic1、ic2至icn)的各个led通道或相关led驱动器(led
‑
drv)驱动电流。这在各个led通道的单相pwm控制中特别如此。
[0067]
在此，控制器(ra)从有源切换的led通道中选择参考通道，其当前电压和/或其相应有源led驱动器(led
‑
drv)上的电压降被用作控制回路的输入变量。不一定选择这些变量中的最小电压值作为参考。相反地，是用通过过滤和误差考虑评估的低值来选择参考通道。滞后性确保了测量结果的干扰和噪声不会导致控制电压的偏移。
[0068]
此外，也适用的是：
[0069]
没有有源led通道或led驱动器(led
‑
drv)的集成电路(即，永久关闭)例如通过所述相应开关(sw)将其到控制总线(rb)的输出端切换为高电阻。如果控制总线(rb)处的集成电路都没有驱动控制总线(即，所有开关(sw)均为高电阻)，则第四电阻器(r4)确保了控制
总线电压(v
rb
)的最小化，因此一旦再次激活驱动器，电压调节器输出端(v
out
)处的最大电源电压变得可用。必须选择第四电阻器(r4)的大小，使得利用驱动集成电路(ic1、ic2至icn)，只能通过恒定电流(i
bias
)实现控制总线电压(v
rb
)的必要最大电压。
[0070]
可选地，例如可以通过示例性的滤波电阻(rf)和示例性的滤波电容器(cf)来实现滤波器，其使控制总线(rb)上的干扰远离电流
‑
电压转换器(vc
‑
c)。
[0071]
优选地，在此也使用如上所述的滤波器(f)。
[0072]
本发明的特征
[0073]
因此，本发明涉及一种用于调节电压调节器(vreg)的输出端(v
out
)处的输出电压(v0)的方法，该电压调节器用于向具有多个但至少两个电路(ic1、ic2)的照明设备供电，每个电路至少具有一个led组(led1、led2)，每个led组可以由多个led(led
1a
、led
1b
、led
2a
、led
2b
)的互连组成。互连可以是单独的led、led的串联和并联连接以及它们的组合。各个led组分别通过每个电路(ic1、ic2)的相应电流源(led drv)供电。该方法的第一步骤是通过电压调节器(vreg)在该电压调节器(vreg)的输出端(v
out
)处产生电源电压(v0)。该方法还包括借助于每个led组(i
led1a
、i
led1b
、i
led2
)的电流源(led drv)设定流经led组(led
1a
、led
1b
、led2)的led组电流(i
led1a
、i
led1b
、i
led2
)，以及检测led组(i
led1a
、i
led1b
、i
led2
)的相应电流源(led drv)上的相应电压降作为该电流源(led drv)的相应电压降值。接下来是从该各个电路(ic1、ic2)的电流源(led drv)的电压降值中选择每个电路(ic1、ic2)的电流源(led drv)的相应电压降值作为该电路(ic1、ic2)的特征电压降值，并根据各个集成电路(ic1、ic2)的该相应的特征电压降值在对应节点(k1、k2)处产生控制值信号。为了向电压调节器(vreg)发送信号，如果特征电压降值的量大于各个集成电路(ic1、ic2)的各个节点(k1、k2)处的控制值信号的量，则减小第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的量以及因此控制总线电压(v
rb
)的量。最后，根据控制总线电压(v
rb
)来调节电压调节器(vreg)在其输出部(v
out
)处的输出电压(v0)。在此，控制总线电压(v
rb
)被电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)转换为附加电流(i
adj
)，该附加电流使电压控制信号(vctr)的电压值(v
adj
)相对于参考电位(gnd)发生偏移，从而在电压调节器(vreg)的输出端(v
out
)处重新调节输出电压(v0)。
[0074]
本发明还涉及一种用于向多个但至少两个led组(led
1a
、led
1b
、led2)供电的装置。该装置包括电压调节器(vreg)、至少两个集成电路(ic1、ic2)和控制总线(rb)。每个集成电路(ic1、ic2)包括每个led组(led
1a
、led
1b
、led2)至少分别一个led驱动器(led drv)，以用于经由与其中一个该led组(led
1a
、led
1b
、led2)相关的led端子(led0、led1)为该led组(led
1a
、led
1b
、led2)供电。每个集成电路(ic1、ic2)包括至少一个测量装置，即模数转换器(adc)，其用于检测该集成电路(ic1、ic2)的led端子(led0、led1)的电位与参考电位(gnd)之间的电压差。每个集成电路(ic1、ic2)都包括本地控制器(ra)，其从通过其测量装置(模数转换器(adc))检测的该相应集成电路(ic1、ic2)的电流源(led drv)的电压降值中选择一个电压降值作为该集成电路(ic1、ic2)的特征电压降值，并根据该特征电压降值在节点(k1、k2)处产生控制值信号。如果第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)的量大于各个集成电路(ic1、ic2)的相应节点(k1、k2)处的控制值信号的量，则集成电路(ic1、ic2)通过与该集成电路相关的相应晶体管来减小控制总线电压(v
rb
)的量。在此，电压调节器(vreg)的输出电压(v0)取决于第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)，从而取决于控制总线电压(v
rb
)。
[0075]
图1的说明
[0076]
图1示出了根据前述说明的示例性装置。该装置通过电源电压端子(vs)和参考电位(gnd)供电。电压调节器(vreg)通过其电压输入端(vin)连接到电源电压端子(vs)。电压调节器(vreg)在其电压调节器输出端(v
out
)处提供相对于参考电位(gnd)的输出电压(v0)。作为示例并且为了更好的概览，图1的示例性集成电路仅包括第一集成电路(ic1)和第二集成电路(ic2)。
[0077]
第一集成电路(icl)通过第一led驱动器(led
‑
drv)和第一led组(led
1a
)以及通过另一led驱动器(led
‑
drv)和另一第一led组(led
1b
)分别从电压调节器(vreg)的电压调节器输出端(v
out
)接收电流。
[0078]
同样地，第二集成电路(ic2)通过第二led驱动器(led
‑
drv)和第二led组(led2)从电压调节器(vreg)的电压调节器输出端(v
out
)接收电流。如上所述，led驱动器(led
‑
drv)通常是电流源。
[0079]
第一集成电路(ic1)的第一模数转换器(adc)检测第一集成电路(ic1)的led驱动器上的电压降。第一集成电路(ic1)的第一控制器(ra)根据第一集成电路(ic1)的第一模数转换器(adc)的这些测量值在第一节点(k1)处形成第一控制值信号。第一集成电路(ic1)的第一差分放大器(op1)将该第一节点(k1)的电位以及因此第一控制值信号的值与控制总线(rb)上的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位进行比较。如果控制总线(rb)上的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位高于第一节点(k1)处的第一控制值信号的电位，则第一差分放大器(op1)通过第一晶体管(t1)降低该控制总线(rb)的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位。为此，在这种情况下，其打开第一晶体管(t1)，使得电流可以从控制总线(rb)流向参考电位(gnd)。在此，第一差分放大器(op1)的输出电压可以被理解为由第一晶体管(t1)形成的压敏晶体管电流源的第一参考电压。
[0080]
第二集成电路(ic2)的第二模数转换器(adc)检测第二集成电路(ic2)的led驱动器上的电压降。第二集成电路(ic2)的第二控制器(ra)根据第二集成电路(ic2)的第二模数转换器(adc)的这些测量值在第二节点(k2)处形成第二控制值信号。第二集成电路(ic2)的第二差分放大器(op2)将该第二节点(k2)的电位以及因此第二控制值信号的值与控制总线(rb)上的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位进行比较。如果控制总线(rb)上的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位高于第二节点(k2)处的第二控制值信号的电位，则第二差分放大器(op2)通过第二晶体管(t2)降低该控制总线(rb)的第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)形式的电位。为此，在这种情况下，其打开第二晶体管(t2)，使得电流可以从控制总线(rb)流向参考电位(gnd)。在此，第二差分放大器(op2)的输出电压可以被理解为由第二晶体管(t2)形成的压敏晶体管电流源的第二参考电压。
[0081]
如果第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的量等于或低于第二节点(k2)处的第二控制值信号的电位，则第二差分放大器(op2)关闭第二晶体管(t2)，使得集成电路(ic1、ic2)的偏置电流源(iq)的恒定电流(i
bias
)的更大比例流经第四电阻器(r4)，从而提高第四电阻器(r4)上的控制电压(v
r
)。然而，这只有在另一集成电路中第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)的量不小于该另一集成电路在其节点处的控制值信号的电位时才有可能。
[0082]
在这种结构中，绝对最低的控制值信号(即，集成电路(ic1、ic2)中的在其相应节点(kl至kn)处具有最小电位的集成电路)总是确定第四电阻器(r4)处的控制电压(v
r
)以及因此控制总线电压(v
rb
)。
[0083]
通过开关(sw1、sw2)，控制方法可以借助于经由优选连接所有集成电路(ic1、ic2)的通信总线(未示出)通过外部数据总线命令将单独的集成电路(ic1、ic2)排除在外，或该单独的集成电路将其自身排除在控制方法之外。如果相关集成电路的led组(led
1a
、led
1b
、led2)均未运行，则这是有必要的。
[0084]
分别作为集成电路(ic1、ic2)的一部分的恒定电流源(iq)将恒定电流(i
bias
)输入到控制总线(rb)中。如果由集成电路(ic1、ic2)馈入的相应恒定电流的总电流没有被集成电路(ic1、ic2)内的一个或多个晶体管(t1、t2)通常部分地导出到参考电位(gnd)，则它将通过作为控制电压(v
r
)在第四电阻器(r4)上下降。
[0085]
在图1的示例中，将控制总线(rb)上的电压信号(即，控制电压(v
r
))通过由滤波电容器(cf)和滤波电阻器(rf)组成的示例性低通滤波器(v
rb
)滤波到控制总线电压(v
rb
)。
[0086]
由第三电阻器(r3)、第零晶体管(t0)和第零差分放大器(op0)组成的电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)将控制总线电压(v
rb
)转换为电压控制信号(vctr)的附加电流(i
adj
)。该附加电流(i
adj
)流经电压调节器(vreg)的反馈分压器(r1、r2)的第一电阻器(r1)，并因此根据控制总线电压(v
rb
)以及因此的控制电压(v
r
)来使电压调节器(vreg)的控制输入(adj)偏移。
[0087]
图2的说明
[0088]
图2示出了根据上述说明和图1的示例性装置。与图1相反，图2的集成电路(icl、ic2)设置有滤波器(f)，以便能够对控制总线(rb)进行pwm调制。
[0089]
优点
[0090]
这种装置允许以简单的方式来调节用于向复杂的led阵列供电的电压调节器(vreg)，这些led阵列由多个集成电路供电。根据本发明，已经认识到，这对于电流控制的电压调节器是特别容易的。在此，通过第四电阻器(r4)的总电流(i
s
)是实际值信号，电压
‑
电流转换器(vc
‑
c)的输入是由相关器件(vreg、r1、r2)扩展的电流控制的电压调节器的示例性输入。与现有技术相比，电流控制信号使该结构对于emc辐射和潜在偏移是特别稳健的。
[0091]
缩写列表(未在附图中出现)
[0092]
ic3第三集成电路
[0093]
ic4第四集成电路
[0094]
icn第n集成电路
[0095]
i
s
连接到控制总线(rb)的所有集成电路(ic1至icn)的馈入偏置电流(i
bias
)的总电流
[0096]
k3第三集成电路(ic3)内的第三节点。第三节点与参考电位(gnd)之间的电位差表示第三集成电路(ic3)的第三晶体管(t3)的参考电压，其设定流经第三集成电路(ic3)的第三晶体管(t3)的电流。
[0097]
k4第四集成电路(ic4)内的第四节点。第四节点和参考电位(gnd)之间的电位差表示第四集成电路(ic4)的第四晶体管(t4)的参考电压，其设定流经第四集成电路(ic4)的第四晶体管(t4)的电流。
[0098]
kn第n集成电路(icn)中的第n节点。第n节点和参考电位(gnd)之间的电位差表示第n集成电路(icn)的第n晶体管(tn)的参考电压，其设定流经第n集成电路(icn)的第n晶体管(tn)的电流。
[0099]
led3第三led组，其电流通过第三集成电路(ic3)调节
[0100]
led4第四led组，其电流通过第四集成电路(ic4)调节
[0101]
led
n
第n led组，其电流通过第n集成电路(icn)调节
[0102]
op3第三集成电路(ic3)的第三差分放大器
[0103]
op4第四集成电路(ic4)的第四差分放大器
[0104]
opn第n集成电路(icn)的第四差分放大器
[0105]
t3第三集成电路(ic3)的第三晶体管
[0106]
t4第四集成电路(ic4)的第四晶体管
[0107]
tn第n集成电路(icn)的第n晶体管
[0108]
附图标记列表
[0109]
adc模数转换器，也称为测量装置
[0110]
adj用于电压控制信号(vctr)的电压调节器(vreg)的控制输入
[0111]
cf滤波电容器
[0112]
f滤波器
[0113]
gnd参考电位
[0114]
i
adj
附加电流
[0115]
i
bias
相应偏置电流源(iq)的恒定电流，该恒定电流经由相应集成电路(ic1、ic2)的控制总线端子馈入到控制总线(rb)中。偏置电流优选是用于设定所提出的装置的工作点的在时间上恒定的电流。
[0116]
ic1第一集成电路
[0117]
ic2第二集成电路
[0118]
iq集成电路(ic1、ic2至icn)中的一个集成电路的恒定电流源
[0119]
i
led1a
流经第一led组(led1)的第一led(led
1a
)的电流
[0120]
i
led1b
流经第一led组(led1)的第二led(led
1b
)的电流
[0121]
i
led2
流经第二led组(led2)的第一led(led
2a
)和第二led(led
2b
)的电流
[0122]
k1第一集成电路(ic1)内的第一节点。第一节点(k1)与参考电位(gnd)之间的电位差表示第一集成电路(ic1)的第一晶体管(t1)的参考电压，其设定流经第一集成电路(ic1)的第一晶体管(t1)的电流。
[0123]
k2第二集成电路(ic2)内的第二节点。第二节点(k2)与参考电位(gnd)之间的电位差表示第二集成电路(ic2)的第二晶体管(t2)的参考电压，其设定流经第二集成电路(ic2)的第二晶体管(t2)的电流。
[0124]
led1第一led组，其电流通过第一集成电路(ic1)调节
[0125]
led
1a
第一led组(led1)的第一led
[0126]
led
1b
第一led组(led1)的第二led
[0127]
led2第二led组，其电流通过第二集成电路(ic2)调节
[0128]
led
2a
第二led组(led2)的第一led
[0129]
led
2b
第二led组(led2)的第二led
[0130]
led0集成电路的第一led端子
[0131]
led1集成电路的第二led端子
[0132]
led drv集成电路(ic1、ic2至icn)中的一个集成电路的led驱动器
[0133]
op0第零差分放大器
[0134]
op1第一集成电路(ic1)的第一差分放大器
[0135]
op2第二集成电路(ic2)的第二差分放大器
[0136]
r1第一电阻器
[0137]
r2第二电阻器
[0138]
r3第三电阻器
[0139]
r4第四电阻器
[0140]
ra相应集成电路的调节器
[0141]
rb控制总线
[0142]
r
i
相应集成电路的内部控制信号
[0143]
rf滤波器(f)的电阻器
[0144]
sw1第一集成电路(ic1)的开关
[0145]
sw2第二集成电路(ic1)的开关
[0146]
t0第零晶体管
[0147]
t1第一集成电路(ic1)的第一晶体管
[0148]
t2第二集成电路(ic2)的第二晶体管
[0149]
v0电压调节器(vreg)在其电压调节器输出端(v
out
)处的相对于参考电位(gnd)的输出电压
[0150]
v
adj
电压控制信号(vctr)的相对于参考电位(gnd)的电压值
[0151]
vc
‑
c电压
‑
电流转换器(英文：external voltage to current converter)，其优选不是集成电路(ic1、ic2)和/或电压调节器(vreg)的一部分，并例如可以由第零晶体管(t0)、放大器(op0)和第三电阻器(r3)组成。
[0152]
vctr电压控制信号
[0153]
vin电压调节器(vreg)的电压输入端
[0154]
v
out
电压调节器(vreg)的电压调节器输出端
[0155]
v
r
第四电阻器(r4)处的控制电压
[0156]
v
rb
控制总线电压
[0157]
vreg电压调节器
[0158]
vs电压调节器(vreg)的电源电压端子
[0159]
引用文献列表
[0160]
de 10 318 780 a1
[0161]
de 10 2005 028 403 b4
[0162]
de 10 2006 055 312 a1
[0163]
ep 1 499 165 b1
[0164]
ep 2 600 695 b1
[0165]
us 7 157 866 b2
[0166]
us 8 319 449 b2
[0167]
us 8 519 632 b2
[0168]
us 2007/0 139 317 a1
[0169]
us 2008/0 122 383 a1
[0170]
us 2009/0 230 874 a1
[0171]
us 2010/0 026 209 a1
[0172]
us 2010/0 201 278 a1
[0173]
us 2011/0 012 521 a1
[0174]
us 2011/0 043 114 a1
[0175]
us 2012/0 268 012 a1
[0176]
wo 2013/030 047 a1