DE102007047725A1 - Electronic device, has control stage for controlling switched voltage converter in response to error signal such that converter supplies preset average current, and light-emitting semiconductor device coupled with output node - Google Patents

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Christophe Vaucourt
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Abstract

The electronic device has a low pass filter to average measured output currents over time and output a current average value signal representing an average output current. An error amplifier (EA3) receives the signal and a current average value adjustment signal (VISET), and outputs a current error signal. A control stage is coupled with the amplifier for controlling a switched voltage converter in response to the error signal such that the converter supplies a preset average current. A light-emitting semiconductor device i.e. LED, is coupled with an output node (OUT). An independent claim is also included for a method for driving a light-emitting semiconductor device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschalteten Spannungswandler, insbesondere einen geschalteten Spannungswandler zur Ansteuerung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements.The The present invention relates to a switched voltage converter, in particular a switched voltage converter for driving a light-emitting semiconductor device.

Geschaltete Spannungswandler werden zur Versorgung von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen wie Leuchtdioden (LEDs) mit Strom verwendet. Derartige geschaltete Spannungswandler können als Abwärtswandler, Aufwärtswandler oder Abwärts/Aufwärtswandler und in anderen Konfigurationen ausgeführt sein. Sie erzeugen und regeln eine Sekundärversorgungsspannung von einer Primärversorgungsspannung unter Verwendung von Schaltern (z. B. MOSFET-Transistoren), Dioden und Induktivitäten. Herkömmliche Steuermechanismen messen den Spannungspegel der Sekundärausgangsspannung und passen das Schaltschema des Spannungswandlers derart an, dass er eine benötigte Ausgangsspannung herstellt. LEDs zum Beispiel benötigen jedoch einen recht exakten Strom, um eine spezifische Luminanz oder Helligkeit bereitzustellen. Dies bedeutet, dass ein zweiter Regelkreis, der unabhängig von der Regelung der Ausgangsspannung des geschalteten Spannungswandlers ist, dafür verwendet wird, einen exakten Strom durch die LED einzustellen. Ein Messwiderstand ist in Reihe mit der LED gekoppelt, und der Spannungsabfall über den Messwiderstand wird zur Bestimmung des Stroms durch die LED verwendet. Eine Stromquelle ist in Reihe mit der LED gekoppelt und wird dafür verwendet, den Strom durch die LED zu erhöhen oder zu verringern, falls der Wert von dem vorgegebenen Wert abweicht. In dieser herkömmlichen Konfiguration werden zwei Regelkreise benötigt. Dies ist in 1 gezeigt. Es gibt einen geschalteten Spannungswandler DC/DC, zum Beispiel einen DC-DC-Aufwärts- oder – Abwärtswandler, mit einer Steuerstufe CNTL&PWM mit Ausgängen, die mit den Gates von zwei PMOS-Transistoren PM1 und PM2 verbunden sind. Eine Seite einer Induktivität L ist an eine Versorgungsspannung Vcc angeschlossen, wobei der Transistor PM1 an die andere Seite der Induktivität L und einen Ausgangsknoten Vout angeschlossen ist. Der Transistor PM2 ist zwischen die Induktivität und Masse geschaltet. Die Steuerstufe CNTL&PWM empfängt ein Eingangssignal von einem Verstärker EA1, der zwei Eingänge hat – einer ist mit dem Ausgangsknoten Vout verbunden, und der andere ist mit einer Referenzspannungsquelle Vref verbunden. Ein Bufferkondensator C0 ist ebenfalls zwischen den Ausgangsknoten und Masse geschaltet. Der Ausgang des geschalteten Spannungswandlers DC/DC ist mit den zwei in Reihe geschalteten LEDs verbunden, die als Stromsenke fungieren. Ein Transistor M3 und ein Messwiderstand Rsens sind zwischen die LED-Reihenschaltung und Masse in Reihe geschaltet, wobei der Transistor M3 ebenfalls mit einem Eingang des zweiten Fehlerverstärkers EA2 verbunden ist. Der andere Eingang des zweiten Fehlerverstärkers EA2 ist mit einer anderen Referenzspannung Vc verbunden. Der Gate-Anschluss des Transistors M3 ist mit dem Ausgang eines – zweiten Fehlerverstärkers EA2 verbunden.Switched voltage transformers are used to power semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs). Such switched voltage converters may be implemented as buck converters, boost converters or buck-boost converters and in other configurations. They generate and regulate a secondary supply voltage from a primary supply voltage using switches (eg, MOSFET transistors), diodes, and inductors. Conventional control mechanisms measure the voltage level of the secondary output voltage and adjust the voltage converter's switching scheme to produce a required output voltage. However, for example, LEDs require a fairly accurate current to provide specific luminance or brightness. This means that a second control circuit, which is independent of the regulation of the output voltage of the switched voltage converter, is used to set an exact current through the LED. A sense resistor is coupled in series with the LED, and the voltage drop across the sense resistor is used to determine the current through the LED. A power source is coupled in series with the LED and is used to increase or decrease the current through the LED if the value deviates from the predetermined value. In this conventional configuration, two control loops are needed. This is in 1 shown. There is a switched voltage converter DC / DC, for example a DC-DC up or down converter, with a control stage CNTL & PWM with outputs connected to the gates of two PMOS transistors PM1 and PM2. One side of an inductor L is connected to a supply voltage Vcc, with the transistor PM1 connected to the other side of the inductor L and an output node Vout. The transistor PM2 is connected between the inductance and ground. The control stage CNTL & PWM receives an input signal from an amplifier EA1 having two inputs - one connected to the output node Vout and the other connected to a reference voltage source Vref. A buffer capacitor C0 is also connected between the output node and ground. The output of the switched voltage converter DC / DC is connected to the two series-connected LEDs, which act as a current sink. A transistor M3 and a sense resistor Rsens are connected in series between the LED series circuit and ground, the transistor M3 also being connected to an input of the second error amplifier EA2. The other input of the second error amplifier EA2 is connected to a different reference voltage Vc. The gate terminal of the transistor M3 is connected to the output of a second error amplifier EA2.

Die Sekundärausgangsspannung Vout wird durch den den Fehlerverstärker EA1 und die Steuerstufe CNTL&PWM umfassenden Regelkreis so gesteuert, dass sich ein bestimmter Ausgangsspannungspegel Vout ergibt. Der Sekundärspannungspegel wird durch die Referenzspannung Vref festgelegt. Der Referenzspannungspegel Vref entspricht einem spezifischen Sollausgangsspannungspegel Vout, und die Beziehung könnte wie folgt ausgedrückt werden Vout = k1 × Vref, (1)wobei k1 eine anwendungsspezifische Konstante ist. Andererseits wird der Strom durch die LEDs LED1 und LED2 unabhängig davon durch einen anderen Regelkreis, der den Transistor M3, den zweiten Fehlerverstärker EA2 und den Messwiderstand Rsens umfasst, gesteuert. Der erforderliche Strom ILED wird durch eine andere Referenzspannung Vc festgelegt, die dem zweiten Fehlerverstärker EA2 zugeführt wird. Wenn sich der Spannungsabfall über LED1 und LED2, den Transistor M3 und Rsens aus irgendeinem Grund ändert, muss der erste Regelkreis die Spannung Vout anpassen. Andernfalls kann zum Beispiel die von dem Transistor M3 verbrauchte Leistung inakzeptabel hoch sein. Wenn der Ausgangsspannungspegel Vout zu niedrig ist, kann der Strom ILED nicht bereitgestellt werden. Entsprechend reagiert der erste Regelkreis als Reaktion auf den zweiten Regelkreis. Die herkömmliche Lösung ist somit anfällig für Fehlfunktionen, groß und nicht kostengünstig in der Herstellung. Ein leicht unterschiedlicher Ansatz wird durch die gestrichelte Linie angedeutet, die den Fehlerverstärkereingang mit dem Knoten zwischen dem Drain von M3 und der Kathode der zweiten LED verbindet. In dieser Situation wird Vout nicht auf einen bestimmten Spannungspegel gesteuert, sondern der DC/DC-Wandler wird so gesteuert, dass er an diesem Knoten zwischen M3 und der LED eine bestimmte Spannung herstellt. Dabei bestehen jedoch immer noch zwei Regelkreise, und die Nachteile des Schaltkreises bleiben unverändert.The secondary output voltage Vout is controlled by the loop including the error amplifier EA1 and the control stage CNTL & PWM to give a certain output voltage level Vout. The secondary voltage level is determined by the reference voltage Vref. The reference voltage level Vref corresponds to a specific target output voltage level Vout, and the relationship could be expressed as follows Vout = k1 × Vref, (1) where k1 is an application specific constant. On the other hand, the current through the LEDs LED1 and LED2 is independently controlled by another control circuit comprising the transistor M3, the second error amplifier EA2 and the measuring resistor Rsens. The required current ILED is determined by another reference voltage Vc supplied to the second error amplifier EA2. If the voltage drop across LED1 and LED2, the transistor M3 and Rsens changes for some reason, the first loop must adjust the voltage Vout. Otherwise, for example, the power consumed by transistor M3 may be unacceptably high. When the output voltage level Vout is too low, the current ILED can not be provided. Accordingly, the first control loop reacts in response to the second control loop. The conventional solution is thus prone to malfunction, large and not inexpensive to manufacture. A slightly different approach is indicated by the dashed line connecting the error amplifier input to the node between the drain of M3 and the cathode of the second LED. In this situation, Vout is not driven to a certain voltage level, but the DC / DC converter is controlled to make a certain voltage at that node between M3 and the LED. However, there are still two control loops, and the disadvantages of the circuit remain unchanged.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen geschalteten Spannungswandler mit einem Steuermechanismus, der weniger komplex und somit leichter und billiger zu implementieren ist, bereitzustellen.It It is an object of the present invention to provide a switched voltage converter with a control mechanism that is less complex and therefore lighter and cheaper to implement.

Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung bereit. Die Vorrichtung umfasst einen geschalteten Spannungswandler zur Erzeugung und Regelung eines Sekundärversorgungsspannungspegels an einem Ausgangsknoten von einer Primärenergiequelle. Zur Messung eines Ausgangsstroms durch den Ausgangsknoten werden ein Messmittel sowie zur Mittelung des gemessenen Ausgangsstroms im Zeitverlauf und zur Ausgabe eines Strommittelwertsignals, das einen mittleren Ausgangsstrom darstellt, ein Mittelwertbildungsmittel bereitgestellt. Ein Fehlerverstärker ist mit dem Mittelwertbildungsmittel gekoppelt, um das Strommittelwertsignal und ein Strommittelwerteinstellsignal zu empfangen und ein Stromfehlersignal auszugeben. Des Weiteren ist eine Steuerstufe mit dem Fehlerverstärker gekoppelt, um den geschalteten Spannungswandler als Reaktion auf das Stromfehlersignal so zu steuern, dass er an dem Ausgangsknoten einen vorbestimmten mittleren Strom bereitstellt. Ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement ist mit dem Ausgangsknoten gekoppelt. Entsprechend sorgt die vorliegende Erfindung dafür, dass ein Strommittelwert-DC/DC-Wandler zur Ansteuerung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements verwendet wird. Folglich kann ein einzelner Regelkreis verwendet werden. Der Regelkreis muss jedoch dafür sorgen, dass ein Steuersignal der Schleife einem mittleren Strom an dem Ausgangsknoten entspricht. Das Steuersignal kann zum Beispiel ein bestimmter Referenzspannungspegel für einen Fehlerverstärker sein, wobei es in Bezug auf eine Last, die ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement ist, gewählt werden muss. Der Pegel der Sekundärversorgungsspannung an dem Ausgangsknoten, die durch den geschalteten Spannungswandler aus der Primärenergieversorgungsspannung erzeugt wird, ist praktisch so lange unbedeutend, wie er ausreichend hoch ist, um den benötigten mittleren Strom durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement zu treiben. Die Sekundärversorgungsspannung wird nur in Hinblick auf den mittleren Ausgangsstrom an dem Ausgangsknoten gesteuert. Der Ausgangsstrom durch den Ausgangsknoten wird durch das Messmittel gemessen, und der gemessene Ausgangsstrom wird dann im Zeitverlauf durch das Mittelwertbildungsmittel gemittelt. Das Mittelwertbildungsmittel kann vorteilhafterweise ein passives RC-Tiefpassfilter aber auch jeder beliebige andere Schaltkreis sein, der zur Mittelung des gemessenen Werts geeignet ist. Das Mittelwertbildungsmittel gibt dann ein Strommittelwertsignal aus, das einen mittleren Wert des Ausgangsstroms durch. den Ausgangsknoten darstellt. Das Strommittelwertsignal wird an einem mit dem Mittelwertbildungsmittel verbundenen Fehlerverstärker empfangen, und der Fehlerverstärker empfängt ebenfalls ein Strommittelwerteinstellsignal und gibt ein Stromfehlersignal aus. Der geschaltete Spannungswandler wird als Reaktion auf das Stromfehlersignal durch eine mit dem Fehlerverstärker gekoppelte Steuerstufe gesteuert. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement, zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), ist mit dem Ausgangsknoten verbunden, so dass es durch den Strom durch den Ausgangsknoten gespeist wird. In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der geschaltete Spannungsregler, der zum Beispiel ein induktiver Abwärts- oder Aufwärts- oder Abwärts/Aufwärtswandler sein kann, dann so gesteuert werden, dass er vielmehr als gesteuerte Stromquelle als als Spannungsregler arbeitet. Auf diese Weise werden keine zusätzlichen geregelten linearen Stromquellen bzw. -senken mehr gebraucht, wie sie von herkömmlichen Vorrichtungen mit Spannungsreglern benötigt werden. Das bedeutet, dass die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich kleiner und weniger komplex als herkömmliche Vorrichtungen ist, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.Accordingly, the present invention provides an electronic device. The pros The device includes a switched voltage converter for generating and regulating a secondary supply voltage level at an output node from a primary energy source. For measuring an output current through the output node, a measuring means as well as for averaging the measured output current over time and for outputting an average current signal representing a mean output current, an averaging means are provided. An error amplifier is coupled to the averaging means for receiving the current average value signal and an average current setting signal and outputting a current error signal. Further, a control stage is coupled to the error amplifier to control the switched voltage converter in response to the current error signal to provide a predetermined average current at the output node. A semiconductor light emitting device is coupled to the output node. Accordingly, the present invention provides that a current average DC / DC converter is used to drive a light-emitting semiconductor device. Consequently, a single control loop can be used. However, the loop must ensure that a control signal of the loop corresponds to a mean current at the output node. The control signal may, for example, be a certain reference voltage level for an error amplifier, having to be selected with respect to a load which is a semiconductor light-emitting device. The level of the secondary supply voltage at the output node, which is generated by the switched voltage converter from the primary power supply voltage, is practically insignificant as long as it is sufficiently high to drive the required average current through the semiconductor light emitting device. The secondary supply voltage is controlled only with respect to the average output current at the output node. The output current through the output node is measured by the measuring means, and the measured output current is then averaged over time by the averaging means. The averaging means may advantageously be a passive RC low-pass filter as well as any other circuit suitable for averaging the measured value. The averaging means then outputs an average current signal which transmits an average value of the output current. represents the parent node. The current average value signal is received at an error amplifier connected to the averaging means, and the error amplifier also receives a current average value setting signal and outputs a current error signal. The switched voltage converter is controlled in response to the current error signal by a control stage coupled to the error amplifier. The semiconductor light emitting device, for example a light emitting diode (LED), is connected to the output node so that it is fed by the current through the output node. In the device according to the present invention, the switched voltage regulator, which may be, for example, a step-down or step-up or step-down / step-up converter, may then be controlled to operate as a controlled current source rather than as a voltage regulator. In this way, no additional regulated linear current sources or sinks are needed, as required by conventional devices with voltage regulators. This means that the device according to the present invention is much smaller and less complex than conventional devices without compromising performance.

Vorzugsweise ist das Mittelwertbildungsmittel ein passives RC-Tiefpassfilter, und die Zeitkonstante des RC-Tiefpassfilters liegt zwischen 1/50 und 1/10 einer Taktfrequenz eines Systems des geschalteten Spannungswandlers. Das Mittelwertbildungsmittel kann dann als als RC-Tiefpassfilter geschaltete Standard-Widerstands-Kapazitäts-Anordnung ausgeführt sein. Dann können der Widerstand und die Kapazität der RC-Anordnung so gewählt werden, dass die RC-Zeitkonstante des Filters zwischen 1/50 und 1/10 der Systemtaktfrequenz des geschalteten Spannungswandlers liegt. Da die Zeitkonstante des RC-Filters so klein sein kann, kann die Modulation des LED-Stroms und dadurch des von der LED emittierten Lichts durch Verwendung des Strommittelwerteinstellsignals erreicht werden.Preferably the averaging means is a passive RC low-pass filter, and the time constant of the RC low-pass filter is between 1/50 and 1/10 of a clock frequency of a system of the switched voltage converter. The averaging means may then function as an RC low pass filter switched standard resistor capacitance arrangement be executed. Then can the resistance and the capacity the RC arrangement chosen be that the RC time constant of the filter between 1/50 and 1/10 of the system clock frequency of the switched voltage converter is located. Since the time constant of the RC filter can be so small, the Modulation of the LED current and thereby emitted by the LED Light achieved by using the Strommittelwerteinstellsignals become.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Ansteuerung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements bereit. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Sekundärversorgungsspannung für das leuchtende Halbleiterbauelement durch einen geschalteten Spannungswandler, das Messen eines mittleren Stroms an einem Sekundärversorgungsspannungs-Ausgangsknoten des geschalteten Spannungswandlers, das Vergleichen des gemessenen Strommittelwerts mit einem vorgegebenen Strommittelwert und das Steuern des geschalteten Spannungswandlers, um einen mittleren Strom an dem Sekundärspannungs-Ausgangsknoten bereitzustellen, der dem vorgegebenen Strommittelwert entspricht. Aus einer Primärversorgungsspannung wird durch einen geschalteten Spannungswandler eine Sekundärversorgungsspannung erzeugt. Der geschaltete Spannungswandler hat einen Sekundärversorgungsspannungs-Ausgangsknoten, und an dem Sekundärversorgungsspannungs-Ausgangsknoten wird ein mittlerer Strom gemessen. Dann wird ein gemessener Strommittelwert mit einem vorgegebenen Strommittelwert verglichen. Ein mittlerer Strom, der dem vorgegebenen Strommittelwert an dem Sekundärspannungs-Ausgangsknoten entspricht, wird durch Steuerung des geschalteten Spannungswandlers hergestellt. Auf diese Weise ermöglicht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen besseren Leistungswirkungsgrad, während sich damit gleichzeitig wichtige Chipfläche einsparen lässt.The present invention also provides a method of driving a light-emitting semiconductor device. The method includes providing a secondary supply voltage to the lighting semiconductor device through a switched voltage converter, measuring a mean current at a secondary supply voltage output node of the switched voltage converter, comparing the measured average current value to a predetermined average current, and controlling the switched voltage converter by a mean current at the secondary voltage output node corresponding to the predetermined average current. From a primary supply voltage, a secondary supply voltage is generated by a switched voltage converter. The switched voltage converter has a secondary supply voltage output node and a medium current is measured at the secondary supply voltage output node. Then, a measured average current value is compared with a predetermined average current value. An average current corresponding to the predetermined average current at the secondary voltage output node is controlled by the switched voltage wall produced. In this way, the method according to the present invention enables a better power efficiency, while at the same time saving important chip area.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the below Description of a preferred embodiment with reference on the attached Drawings. Show it:

1 ein vereinfachtes Schaltbild einer herkömmlichen elektronischen Vorrichtung mit einem geschalteten Spannungsregler; 1 a simplified circuit diagram of a conventional electronic device with a switched voltage regulator;

2 ein vereinfachtes Schaltbild einer elektronischen Vorrichtung mit einem geschalteten Spannungsregler gemäß der Erfindung; und 2 a simplified circuit diagram of an electronic device with a switched voltage regulator according to the invention; and

3 einen Graphen des Ausgangsstroms in Abhängigkeit von Zeit für eine elektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung. 3 a graph of the output current versus time for an electronic device according to the invention.

2 zeigt eine elektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein geschalteter Spannungswandler DC/DC, der ein Standard-DC-DC-Abwärts- oder -Aufwärtswandler sein kann, ist mit einem Primärversorgungsspannungsknoten Vcc verbunden und mit einer Steuerstufe CNTL&PWM ausgestattet, die eigentlich eine Steuer- und Pulsbreitenmodulationsstufe ist. Die Steuerstufe CNTL&PWM ist mit dem geschalteten Spannungswandler DC/DC gekoppelt. Der geschaltete Spannungswandler DC/DC hat einen Ausgang, der mit einem Ausgangsknoten OUT verbunden ist. Eine Verstärkerstufe A, die als als Spannungsfolger geschalteter Operationsverstärker implementiert sein kann, hat einen Eingang, der mit dem Ausgangsknoten OUT verbunden ist, wobei der andere Eingang des Verstärkers A mit dessen Ausgang verbunden ist. Tatsächlich bildet der Verstärker A ein Messmittel zum Messen des Stroms an dem Ausgangsknoten OUT, das mit dem Ausgangsknoten OUT auf viele verschiedene Arten gekoppelt sein kann – die in 2 gezeigte Konfiguration ist lediglich eine Darstellung einer beliebigen möglichen Ausführung. Es kann zum Beispiel ebenso einen Shunt-Widerstand zum Messen des Stroms an dem Ausgangsknoten OUT geben, oder der Spannungsabfall über einen Schalttransistor in dem Spannungswandler DC/DC kann zum Bestimmen des momentanen Stroms durch den Sekundärausgangsknoten OUT verwendet werden. Der Ausgang des Verstärkers A ist mit einem RC-Tiefpassfilter, das einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 aufweist, verbunden. Das Tiefpassfilter R1, C1 ist ein Mittelwertbildungsmittel, das so konfiguriert ist, dass es den an dem Ausgangsknoten OUT gemessenen Strom im Zeitverlauf mittelt und ein Strommittelwertsignal ausgibt, das den mittleren Ausgangsstrom an dem Ausgangsknoten OUT repräsentiert. Das RC-Filter R1, C1 hat einen Widerstand und eine Kapazität, die so gewählt sind, dass seine Zeitkonstante zwischen 1/50 und 1/10 der Systemtaktfrequenz des geschalteten Spannungswandlers DC/DC liegt. Der Ausgang des Tiefpassfilters R1, C1 ist mit einem Eingang des Fehlerverstärkers EA verbunden, wobei der andere Eingang des Fehlerverstärkers EA mit einer Strommittelwerteinstellsignalquelle VISET verbunden ist. Tatsächlich repräsentiert das Strommittelwerteinstellsignal VISET den benötigten mittleren Strom durch den Sekundärausgangsknoten OUT. VISET muss sich nicht auf den Spannungspegel an dem Ausgangsknoten beziehen. Die Beziehung zwischen dem mittleren Strom und der Setzspannung VISET kann wie folgt ausgedrückt werden: ILED,DC = k2 × VISET, (2)wobei k2 eine anwendungsspezifische Konstante ist. Der Unterschied zwischen der durch Gleichung (1) beschriebenen, herkömmlichen Lösung und Gleichung (2) besteht darin, dass der mittlere Strom gemäß der vorliegenden Erfindung eine Funktion ILED,DC der Spannung VISET ist. Der Ausgang des Fehlerverstärkers EA ist mit der Steuerstufe CNTL&PWM verbunden. Ein Paar in Reihe geschalteter Leuchtdioden (LEDs) ist mit dem Ausgangsknoten OUT gekoppelt, wobei ein Bufferkondensator C0 zwischen den Ausgangsknoten OUT und die LEDs geschaltet ist. 2 shows an electronic device according to the invention. A switched voltage converter DC / DC, which may be a standard DC-DC buck or boost converter, is connected to a primary supply voltage node Vcc and is provided with a control stage CNTL & PWM, which is actually a control and pulse width modulation stage. The control stage CNTL & PWM is coupled to the switched DC / DC voltage converter. The switched voltage converter DC / DC has an output connected to an output node OUT. An amplifier stage A, which may be implemented as a voltage follower switched operational amplifier, has an input connected to the output node OUT, the other input of the amplifier A being connected to its output. In fact, the amplifier A forms a measuring means for measuring the current at the output node OUT, which may be coupled to the output node OUT in many different ways - those in US Pat 2 The configuration shown is merely an illustration of any possible implementation. For example, there may also be a shunt resistor for measuring the current at the output node OUT, or the voltage drop across a switching transistor in the voltage converter DC / DC may be used to determine the instantaneous current through the secondary output node OUT. The output of amplifier A is connected to an RC low-pass filter comprising a resistor R1 and a capacitor C1. The low-pass filter R1, C1 is averaging means configured to average the current measured at the output node OUT and to output an average current signal representing the average output current at the output node OUT. The RC filter R1, C1 has a resistance and a capacitance selected so that its time constant is between 1/50 and 1/10 of the system clock frequency of the switched voltage converter DC / DC. The output of the low-pass filter R1, C1 is connected to an input of the error amplifier EA, wherein the other input of the error amplifier EA is connected to a Strommittelwerteinstellsignalquelle VISET. In fact, the average current setting signal VISET represents the required average current through the secondary output node OUT. VISET does not have to refer to the voltage level at the output node. The relationship between the average current and the set voltage VISET can be expressed as follows: I LED, DC = k2 × VISET, (2) where k2 is an application specific constant. The difference between the conventional solution described by equation (1) and equation (2) is that the average current according to the present invention is a function I LED, DC of the voltage VISET. The output of the error amplifier EA is connected to the control stage CNTL & PWM. A pair of series connected LEDs (LEDs) is coupled to the output node OUT with a buffer capacitor C0 connected between the output node OUT and the LEDs.

Im Betrieb wird dem Spannungswandler DC/DC eine Versorgungsspannung aus dem Versorgungsspannungsknoten Vcc bereitgestellt, und der Spannungswandler gibt einen Strom Iout aus, der dem Ausgangsknoten OUT zugeführt wird. Der Strom Iout wird dann durch den Verstärker A an dem Ausgangsknoten OUT gemessen, und der Wert des an dem Ausgangsknoten OUT gemessenen Stroms wird durch das Tiefpassfilter R1, C1 im Zeitverlauf gemittelt, um einen mittleren gemessenen Strom zu erhalten. Der mittlere gemessene Strom wird dann mit dem Strommittelwerteinstellsignal VISET an dem Fehlerverstärker EA verglichen. VISET entspricht einem mittleren Sollausgangsstrom ILED,DC durch die LEDs. Der Fehlerverstärker EA gibt ein Stromfehlersignal aus, das der Steuerstufe CNTL&PWM zugeführt wird. Durch Verwendung des Stromfehlersignals steuert die Steuerstufe CNTL&PWM den geschalteten Spannungswandler DC/DC so, dass er an dem Ausgangsknoten OUT den vorbestimmten mittleren Strom ILED,DC bereitstellt. Nach Bufferung durch den Kondensator C0 wird der von dem geschalteten Spannungswandler DC/DC bereitgestellte mittlere Strom ILED,DC dann zur Ansteuerung der LEDs verwendet.In operation, the voltage converter DC / DC is supplied with a supply voltage from the supply voltage node Vcc, and the voltage converter outputs a current Iout, which is supplied to the output node OUT. The current Iout is then measured by the amplifier A at the output node OUT, and the value of the current measured at the output node OUT is averaged over time by the low-pass filter R1, C1 to obtain an average measured current. The average measured current is then compared with the current mean value setting signal VISET at the error amplifier EA. VISET corresponds to a mean nominal output current I LED, DC through the LEDs. The error amplifier EA outputs a current error signal which is supplied to the control stage CNTL & PWM. By using the current error signal, the control stage CNTL & PWM controls the switched voltage converter DC / DC to provide the predetermined average current I LED, DC at the output node OUT. After being buffered by the capacitor C0, the average current I LED, DC provided by the switched voltage converter DC / DC is then used to drive the LEDs.

3 zeigt einen Graphen, der sich auf einen Abwärtswandler bezieht, aber es könnten auch ohne weiteres andere Graphen für alle möglichen Arten von geschalteten Spannungswandlern, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, gezeigt werden. Der an dem Ausgangsknoten OUT durch den Verstärker A gemessene Strom Iout und der mittlere Strom ILED,DC an dem Ausgangsknoten OUT sind als Funktion der Zeit gezeigt. Die Referenzspannung; d. h. das für den Fehlerverstärker EA verwendete Strommittelwerteinstellsignal VISET, wird dann basierend auf dem mittleren Strom ILED,DC an dem Ausgangsknoten OUT gewählt. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt keine separate Stromquelle oder -senke, da der geschaltete Spannungswandler DC/DC an dem Spannungsknoten OUT selbst einen Konstantstrom ILED,DC bereitstellt, der zur direkten Versorgung der LEDs mit Strom verwendet wird. 3 FIG. 12 shows a graph relating to a buck converter, but other graphs could easily be used for all possible types of switched voltage converters the present invention is applied. The current Iout measured at the output node OUT by the amplifier A and the average current I LED, DC at the output node OUT are shown as a function of time. The reference voltage; ie, the average current setting signal VISET used for the error amplifier EA, is then selected based on the average current I LED, DC at the output node OUT. The device according to the present invention does not require a separate power source or sink since the switched voltage converter DC / DC at the voltage node OUT itself provides a constant current I LED, DC which is used to directly supply the LEDs with power.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben wurde, ist diese nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und dem Fachmann fallen zweifellos weitere Alternativen ein, die innerhalb des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung liegen.Even though the present invention with reference to a particular embodiment has been described, this is not on this embodiment limited, and those skilled in the art will undoubtedly find other alternatives that lie within the claimed scope of the invention.

Claims (3)

Elektronische Vorrichtung, umfassend: einen geschalteten Spannungswandler zur Erzeugung und Regelung eines Sekundärversorgungsspannungspegels an einem Ausgangsknoten von einer Primärenergiequelle; ein Messmittel zum Messen eines Ausgangsstroms durch den Ausgangsknoten, ein Mittelwertbildungsmittel zum Mitteln eines gemessenen Ausgangsstroms im Zeitverlauf und zur Ausgabe eines Strommittelwertsignal, das einen mittleren Ausgangsstrom repräsentiert, einen Fehlerverstärker, der mit dem Mittelwertbildungsmittel gekoppelt ist, um das Strommittelwertsignal und ein Strommittelwerteinstellsignal zu empfangen und ein Stromfehlersignal auszugeben, und eine Steuerstufe, die mit dem Fehlerverstärker gekoppelt ist, um den geschalteten Spannungswandler als Reaktion auf das Stromfehlersignal so zu steuern, dass er an dem Ausgangsknoten einen vorbestimmten mittleren Strom bereitstellt, wobei ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist.An electronic device comprising: a switched one Voltage converter for generating and regulating a secondary supply voltage level at an output node from a primary energy source; a measuring device for measuring an output current through the output node, averaging means for averaging a measured output current over time and for Output of an average current signal, the average output current represents an error amplifier that is coupled to the averaging means to obtain the average current signal and receive an average current setting signal and a current error signal and a control stage coupled to the error amplifier is to the switched voltage converter in response to the current error signal so as to be predetermined at the output node providing medium current, wherein a light emitting semiconductor device is coupled to the output node. Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Mittelwertbildungsmittel ein passives RC-Tiefpassfilter ist und die Zeitkonstante des RC-Tiefpassfilters zwischen 1/50 und 1/10 einer Taktfrequenz eines Systems des geschalteten Spannungswandlers liegt.An electronic device according to claim 1, wherein the averaging means is a passive RC low pass filter and the time constant of the RC low pass filter between 1/50 and 1/10 of a clock frequency of a switched system Voltage transformer is located. Verfahren zur Ansteuerung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen einer Sekundärversorgungsspannung für das leuchtende Halbleiterbauelement durch einen geschalteten Spannungswandler, das Messen eines mittleren Stroms an einem Sekundärversorgungsspannungs-Ausgangsknoten des geschalteten Spannungswandlers, das Vergleichen des gemessenen Strommittelwerts mit einem vorgegebenen Strommittelwert und das Steuern des geschalteten Spannungswandlers zur Bereitstellung eines mittleren Stroms an dem Sekundärspannungs-Ausgangsknoten, der dem vorgegebenen Strommittelwert entspricht.Method for controlling a light-emitting Semiconductor device, the method comprising: providing a secondary supply voltage for the Luminous semiconductor device by a switched voltage converter, the Measuring a mean current at a secondary supply voltage output node of the switched voltage converter, comparing the measured Average current value with a predetermined average current value and the Controlling the switched voltage converter to provide a medium voltage Current at the secondary voltage output node, which corresponds to the predetermined average current value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103517531A (en) * 2013-10-15 2014-01-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Dimming method and circuit and controllable silicon dimming circuit with circuit
WO2017100793A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Osram Sylvania Inc. A multi string controller with independent current setting for each string

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005012625A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Infineon Technologies Ag Switch for controlling LED, has switching devices providing currents for diode arrangements, and logic device controlling devices such that current for corresponding arrangement is not provided at same time
US20060267514A1 (en) * 2003-05-07 2006-11-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Current control method and circuit for light emitting diodes
US20070024213A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Synditec, Inc. Pulsed current averaging controller with amplitude modulation and time division multiplexing for arrays of independent pluralities of light emitting diodes
US20070115248A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Roberts John K Solid state lighting panels with variable voltage boost current sources
WO2007088505A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led driver circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060267514A1 (en) * 2003-05-07 2006-11-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Current control method and circuit for light emitting diodes
DE102005012625A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Infineon Technologies Ag Switch for controlling LED, has switching devices providing currents for diode arrangements, and logic device controlling devices such that current for corresponding arrangement is not provided at same time
US20070024213A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Synditec, Inc. Pulsed current averaging controller with amplitude modulation and time division multiplexing for arrays of independent pluralities of light emitting diodes
US20070115248A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Roberts John K Solid state lighting panels with variable voltage boost current sources
WO2007088505A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led driver circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103517531A (en) * 2013-10-15 2014-01-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Dimming method and circuit and controllable silicon dimming circuit with circuit
WO2017100793A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Osram Sylvania Inc. A multi string controller with independent current setting for each string
US10327295B2 (en) 2015-12-10 2019-06-18 Osram Sylvania Inc. Multi string controller with independent current setting for each string

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