多路发光二极管LED驱动电路及驱动方法与流程

文档编号:14477797
研发日期:2018/5/19

本发明涉及LED技术领域,尤其涉及一种多路发光二极管LED驱动电路及驱动方法。



背景技术:

发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)灯具有寿命长、光效高、抗冲击、低能耗等优点,属于绿色的节能环保照明,己广泛应用于照明与装饰领域。例如,多路LED可以实现不同色温灯珠。

对于多路LED而言,通常是采用直流电源-直流电源(Direct Current-Direct Current简称DC-DC)恒压电源及等效输出电容来驱动多路LED。以多路LED包括第一LED支路和第二LED支路为例,若第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,且第一LED支路和第二LED支路交替导通,在第一LED支路导通时,等效输出电容的瞬时电压为第一LED支路的电压,且为第一LED支路提供较大的电压,当由第一LED支路切换至第二LED支路时,由于第二LED支路的电压小于第一LED支路的电压,则通过等效输出电容的瞬时电压为第二LED支路提供电压时,存在电压过冲,且第二LED支路中电流过大的现象,在该过程中,等效输出电容的瞬时电压变为第二LED电路的电压;再由第二LED支路切换至第一LED支路时,由于第一LED支路的电压大于第二LED支路,则通过等效输出电容的瞬时电压为第一LED支路提供电压时,存在电压不足,且第一LED支路中电流上升缓慢的现象。

因此,采用现有的多路LED驱动方式,使得多路LED的驱动效果不好。



技术实现要素:

本发明提供一种多路发光二极管LED驱动电路及驱动方法,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,以提高多路LED的驱动效果。

本发明实施例提供一种多路发光二极管LED驱动电路,包括:

恒压电源、驱动子电路、等效输出电容、第一LED支路及第二LED支路,所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压,且所述第二LED支路中包括第一增压电路;

所述恒压电源的第一端和第二端分别与所述驱动子电路的第一端和第二端连接,所述驱动子电路的第三端分别与所述等效输出电容的第一端、所述第一LED支路的第一端及所述第二LED电路的第一端连接;所述驱动子电路的第四端分别与所述等效输出电容的第二端、所述第一LED支路的第二端及所述第二LED电路的第二端连接;

所述第一增压电路用于补偿所述第二LED支路的电压,以使所述第二LED支路的电压与所述第一LED支路的电压满足预设阈值。

在本发明一实施例中,所述第一LED支路也包括第二增压电路,所述第二增压电路不工作。

在本发明一实施例中,增压电路为半导体场效晶体管,所述LED驱动电路还包括采样保持电路和误差放大电路;

所述第一LED支路包括第一LED和第一半导体场效晶体管,所述第二LED支路包括第二LED和第二半导体场效晶体管,所述第一LED的输入端与所述等效输出电容的第一端连接,所述第一LED的输出端与所述第一半导体场效晶体管的第一端连接,所述第一半导体场效晶体管的第二端与所述等效输出电容的第二端连接,所述第一半导体场效晶体管的第三端输入第一脉冲宽度调制PWM信号;所述第二LED的输入端与所述等效输出电容的第一端连接,所述第二LED的输出端与所述第二半导体场效晶体管的第一端连接,所述第二半导体场效晶体管的第二端与所述等效输出电容的第二端连接,所述第二半导体场效晶体管的第三端与所述误差放大电路的输出端连接,所述误差放大电路的第一输入端与所述采样保持电路连接,所述误差放大电路的第二输入端输入基准电压或基准电流;

所述采样保持电路用于采集预设电流、并将所述预设电流输入至所述误差放大电路;所述误差放大电路用于根据预设电流输出第二PWM信号,以通过所述第二PWM信号控制所述第二半导体场效晶体管补偿所述第二LED支路的电压。

在本发明一实施例中,所述第一LED支路还包括第一开关,所述第二LED支路还包括第二开关;

所述第一开关的第一端与所述第一半导体场效晶体管的第二端连接,所述第一开关的第二端与所述等效输出电容的第二端连接;

所述第二开关的第二端与所述第二半导体场效晶体管的第二端连接,所述第二开关的第二端与所述等效输出电容的第二端连接。

在本发明一实施例中,该多路发光二极管LED驱动电路还包括第三开关;

所述第三开关的第一端与所述误差放大电路连接,所述第三开关的第二端与所述第二半导体场效晶体管的第三端连接。

本发明实施例还提供一种多路发光二极管LED驱动方法,包括:

在第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压时,通过第二LED支路中的第一增压电路补偿所述第二LED支路的电压,以使所述第二LED支路的电压与所述第一LED支路的电压满足预设阈值。

在本发明一实施例中,所述通过增压电路补偿所述第二LED支路的电压之前,还包括:

确定所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压。

在本发明一实施例中,所述第一LED支路包括第一LED,所述第二LED支路包括第二LED支路,则所述确定所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压,包括:

在所述第一LED支路导通,且所述第二LED支路断开时,检测所述第一LED的电流;

在所述第二LED支路导通,且所述第一LED支路断开时,检测所述第二LED的电流;

若所述第一LED的电流小于所述第二LED的电流,则确定所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压。

在本发明一实施例中,所述第一LED支路还包括第二增压电路,则所述确定所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压,包括:

在预设时间段内,所述第一LED支路和所述第二LED支路导通,获取所述预设时间段内所述第一LED的电流或所述第二增压电路处的电压,及所述第二LED的电流或所述第一增压电路处的电压;

若所述第一LED的电流小于所述第二LED的电流,或所述第二增压电路处的电压小于所述第一增压电路处的电压,则确定所述第一LED支路的电压大于所述第二LED支路的电压。

在本发明一实施例中,所述通过第二LED支路中的第一增压电路补偿所述第二LED支路的电压,包括:

在所述第二LED支路导通时,检测所述第二LED支路的峰值电流;根据所述第二LED支路的峰值电流和基准电流控制所述第一增压电路补偿所述第二LED支路的电压;

或者;

在所述第一LED支路导通,且所述第二LED支路断开的时间段内,获取所述第一LED支路的平均电流;在所述第二LED支路导通,且所述第一LED支路断开的时间段内,获取所述第二LED支路的平均电流;根据所述第一LED支路的平均电流和所述基准电流,或根据所述第二LED支路的平均电流和所述基准电流控制所述第一增压电路补偿所述第二LED支路的电压。

本发明实施例提供的多路发光二极管LED驱动电路及驱动方法,包括:恒压电源、驱动子电路、等效输出电容、第一LED支路及第二LED支路,第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,且第二LED支路中包括第一增压电路;恒压电源的第一端和第二端分别与驱动子电路的第一端和第二端连接,驱动子电路的第三端分别与等效输出电容的第一端、第一LED支路的第一端及第二LED电路的第一端连接;驱动子电路的第四端分别与等效输出电容的第二端、第一LED支路的第二端及第二LED电路的第二端连接;第一增压电路用于补偿第二LED支路的电压,以使第二LED支路的电压与第一LED支路的电压满足预设阈值。由此可见,在本发明实施例中,通过在电压较低的第二LED支路中设置第一增压电路,使得可以通过该第一增压电路补充第二LED支路的电压,使得第二LED支路的电压与第一LED支路的电压相等或近似相等,从而使得在第一LED支路和第二LED支路之间进行切换时,避免了电流过大或电流上升缓慢的现象,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,从而提高了多路LED的驱动效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压的示意图;

图3为本发明实施例提供的另一种确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压的示意图;

图4为本发明实施例提供的另一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图;

图5为本发明实施例提供的再一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图;

图6为本发明实施例提供的又一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图;

图7为本发明实施例提供的又一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图;

图8为本发明实施例提供的一种多路发光二极管LED驱动方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例,例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是,下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图,当然,本发明实施例只是以图1为例进行说明,但并不代表本发明仅局限于此。请参见图1所示,该LED驱动电路可以包括:

恒压电源、驱动子电路、等效输出电容、第一LED支路及第二LED支路,第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,且第二LED支路中包括第一增压电路。

恒压电源的第一端和第二端分别与驱动子电路的第一端和第二端连接,驱动子电路的第三端分别与等效输出电容的第一端、第一LED支路的第一端及第二LED电路的第一端连接;驱动子电路的第四端分别与等效输出电容的第二端、第一LED支路的第二端及第二LED电路的第二端连接。

第一增压电路用于补偿第二LED支路的电压,以使第二LED支路的电压与第一LED支路的电压满足预设阈值。

其中,预设阈值可以根据实际需要进行设置,只要可以满足第二LED支路的电压与所述第一LED支路的电压相等或近似相等即可。

由此可见,在本发明实施例中,通过在电压较低的第二LED支路中设置第一增压电路,使得可以通过该第一增压电路补充第二LED支路的电压,使得第二LED支路的电压与第一LED支路的电压相等或近似相等,从而使得在第一LED支路和第二LED支路之间进行切换时,避免了电流过大或电流上升缓慢的现象,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,从而提高了多路LED的驱动效果。

本发明实施例提供的多路发光二极管LED驱动电路,包括:恒压电源、驱动子电路、等效输出电容、第一LED支路及第二LED支路,第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,且第二LED支路中包括第一增压电路;恒压电源的第一端和第二端分别与驱动子电路的第一端和第二端连接,驱动子电路的第三端分别与等效输出电容的第一端、第一LED支路的第一端及第二LED电路的第一端连接;驱动子电路的第四端分别与等效输出电容的第二端、第一LED支路的第二端及第二LED电路的第二端连接;第一增压电路用于补偿第二LED支路的电压,以使第二LED支路的电压与第一LED支路的电压满足预设阈值。由此可见,在本发明实施例中,通过在电压较低的第二LED支路中设置第一增压电路,使得可以通过该第一增压电路补充第二LED支路的电压,使得第二LED支路的电压与第一LED支路的电压相等或近似相等,从而使得在第一LED支路和第二LED支路之间进行切换时,避免了电流过大或电流上升缓慢的现象,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,从而提高了多路LED的驱动效果。

需要说明的是,在上述实施例所示的技术方案中,是预先确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,若预先无法确定第一LED支路的电压和第二LED支路的电压的大小,则需要在第二LED支路中设置第一增压电路,且在第一LED支路中设置第二增压电路,即在不确定各支路的电压值时,需要在每一个支路中设置一个增压电路。在每一个支路中设置一个增加电压之后,可以通过比较第一LED支路的电压和第二LED支路的电压,从而确定电压较小的支路,则此时电压较小的支路中的增压电路工作,以补偿该电压较小的支路,而电压较大的支路中的增压电路则不工作。可选的,在确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压时,可以通过下述两种可能的方式实现:

在第一种可能的实现方式中,在第一LED支路导通,且第二LED支路断开时,检测第一LED支路中的第一LED的电流;在第二LED支路导通,且第一LED支路断开时,检测第二LED支路中的第二LED的电流;若第一LED的电流小于第二LED的电流,则确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。

具体的,在对LED支路进行切换时,在电压高的第一LED支路断开、电压低的第二LED支路导通的瞬间,低电的第二LED支路中会有过冲电流;在电压低的第二LED支路断开、电压高的第一LED支路导通瞬间,高电压的第一LED支路中电流会缓慢上升,比较这两条支路电流的最大值,如果第一LED的最大电流max1小于第二LED的最大电流max2,那么可以确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。请参见图2所示,图2为本发明实施例提供的一种确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压的示意图。

在第二种可能的实现方式中,在预设时间段内,第一LED支路和第二LED支路导通,获取预设时间段内第一LED的电流或第二增压电路处的电压,及第二LED的电流或第一增压电路处的电压;若第一LED的电流小于第二LED的电流,或第二增压电路处的电压小于第一增压电路处的电压,则确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。

其中,预设时间段可以为100ms到200ms内任一值,具体可以根据实际需要进行设置,只要不影响用户的体验即可。

具体的,上电时第一LED支路和第二LED支路在预设时间段内导通,之后进入正常的PWM工作模式,在预设时间段内,第一增压电路和第二增压电路都不工作,流过第一LED支路和第二LED支路的电流都是直流,则可以直接比较第一LED支路和第二LED支路的电流大小,也可以通过比较第一增压电路处的电压K1和第二增压电路处的电压K2,或者第一增压电路处的K3和第二增压电路处的电压K4来确定,因为K1和K2对地阻抗相同,K3和K4对地阻抗相同,如果第一LED支路的电流小于第二LED支路的电流,或者第一增压电路处的电压K1小于第二增压电路处的电压K2,或者第一增压电路处的K3小于第二增压电路处的电压K4,那么可以确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。请参见图3所示,图3为本发明实施例提供的另一种确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压的示意图。

在通过两种可能的实现方式确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压之后,可以控制第二LED支路的第一增压电路工作,第一LED支路的第二增压电路工作,示例的,请参见图4所示,图4为本发明实施例提供的另一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图。

增压电路为半导体场效晶体管,LED驱动电路还包括采样保持电路和误差放大电路。

第一LED支路包括第一LED和第一半导体场效晶体管,第二LED支路包括第二LED和第二半导体场效晶体管,第一LED的输入端与等效输出电容的第一端连接,第一LED的输出端与第一半导体场效晶体管的第一端连接,第一半导体场效晶体管的第二端与等效输出电容的第二端连接,第一半导体场效晶体管的第三端输入第一脉冲宽度调制PWM信号;第二LED的输入端与等效输出电容的第一端连接,第二LED的输出端与第二半导体场效晶体管的第一端连接,第二半导体场效晶体管的第二端与等效输出电容的第二端连接,第二半导体场效晶体管的第三端与误差放大电路的输出端连接,误差放大电路的第一输入端与采样保持电路连接,误差放大电路的第二输入端输入基准电流。

采样保持电路用于采集预设电流、并将预设电流输入至误差放大电路;误差放大电路用于根据预设电流输出第二PWM信号,以通过第二PWM信号控制第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压。

可选的,该多路发光二极管LED驱动电路还可以包括第三开关;第三开关的第一端与误差放大电路连接,第三开关的第二端与第二半导体场效晶体管的第三端连接。

示例的,当通过第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压时,第一半导体场效晶体管也可以通过第一脉冲宽度调制PWM信号控制,误差放大电路输出端的第二PWM信号通过第三开关对第二半导体场效晶体管进行控制,当误差放大电路输出端的第二PWM信号为高电流信号时,第三开关导通,当误差放大电路输出端的第二PWM信号为低电流信号时,第三开关断开,从而通过第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压。

需要说明的是,在本发明实施例中,只是以增压电路为半导体场效晶体管为例进行说明,当然,增压电路也可以为三极管,具体可以根据实际需要进行设置。

进一步地,在通过采样保持电路采集预设电流、并将预设电流输入至误差放大电路;误差放大电路根据预设电流输出第二PWM信号,以通过第二PWM信号控制第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压时,该预设电流可以为第二LED支路的峰值电流,也可以为第一LED支路的平均电流或第二LED支路的平均电流,对应的第一LED支路还包括第一开关,第二LED支路还包括第二开关,请参见图5所示,图5为本发明实施例提供的再一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图。

第一开关的第一端与第一半导体场效晶体管的第二端连接,第一开关的第二端与等效输出电容的第二端连接。

第二开关的第二端与第二半导体场效晶体管的第二端连接,第二开关的第二端与等效输出电容的第二端连接。

在第一种可能的实现方式中,当该预设电流可以为第二LED支路的峰值电流时,请参见图6所示,图6为本发明实施例提供的又一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图。将第一半导体场效晶体管的控制极置高,使其工作在开关区域,第一LED支路的第二增压电路不工作,第二半导体场效晶体管的控制极受第二PWM信号的控制,工作在线性区,第二LED的电流经过采样保持电路(示例的,可以为峰值采样保持器)与基准电流一起进入误差放大电路进行比较,从而通过第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压,使得第二LED支路的电压与第一LED支路的电压相等或近似相等,从而使得在第一LED支路和第二LED支路之间进行切换时,避免了电流过大或电流上升缓慢的现象,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,从而提高了多路LED的驱动效果。其中,该基准电流的值可以是与单级电路输出电流成比例关系的值。

在第二种可能的实现方式中,当该预设电流可以为第一LED支路的平均电流或第二LED支路的平均电流时,请参见图7所示,图7为本发明实施例提供的又一种多路发光二极管LED驱动电路的结构示意图。将第一半导体场效晶体管的控制极置高,使其工作在开关区域,第一LED支路的第二增压电路不工作,第二半导体场效晶体管的控制极受第二PWM信号的控制,工作在线性区,通过采样保持电路(示例的,可以为平均值采样保持器)可以得到第一LED支路的平均电流值和第二LED支路的平均电流值,并将其中任一条LED支路的平均电流与基准电流一起输入误差放大电路进行比较,从而通过第二半导体场效晶体管补偿第二LED支路的电压,使得第二LED支路的电压与第一LED支路的电压相等或近似相等,从而使得在第一LED支路和第二LED支路之间进行切换时,避免了电流过大或电流上升缓慢的现象,在不影响压降较大LED支路功耗的同时,实现压降较小的LED支路的正常工作,从而提高了多路LED的驱动效果。其中,该基准电流的值可以是与单级电路输出电流成比例关系的值。

在通过上述实施例描述了多路发光二极管LED驱动电路之后,进一步地,可以描述该多路发光二极管LED驱动电路方法,请参见图8所示,图8为本发明实施例提供的一种多路发光二极管LED驱动方法的示意图,该多路发光二极管LED驱动方法可以包括:

S101、在第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压时,通过第二LED支路中的第一增压电路补偿第二LED支路的电压,以使第二LED支路的电压与第一LED支路的电压满足预设阈值。

可选的,通过增压电路补偿第二LED支路的电压之前,还包括:

S100、确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。

需要说明的是,在本发明实施例中,预设确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,可以通过以下两种可能的方式实现:

可选的,在第一种可能的实现方式中,第一LED支路包括第一LED,第二LED支路包括第二LED,则S100确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,可以包括:

在第一LED支路导通,且第二LED支路断开时,检测第一LED的电流。

在第二LED支路导通,且第一LED支路断开时,检测第二LED的电流。

若第一LED的电流小于第二LED的电流,则确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。

可选的,在第二种可能的实现方式中,第一LED支路还包括第二增压电路,则S100确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压,可以包括:

在预设时间段内,第一LED支路和第二LED支路导通,获取预设时间段内第一LED的电流或第二增压电路处的电压,及第二LED的电流或第一增压电路处的电压。

若第一LED的电流小于第二LED的电流,或第二增压电路处的电压小于第一增压电路处的电压,则确定第一LED支路的电压大于第二LED支路的电压。

可选的,通过第二LED支路中的第一增压电路补偿第二LED支路的电压,包括:

在第二LED支路导通时,检测第二LED支路的峰值电流;根据第二LED支路的峰值电流和基准电流控制第一增压电路补偿第二LED支路的电压。

或者;

在第一LED支路导通,且第二LED支路断开的时间段内,获取第一LED支路的平均电流;在第二LED支路导通,且第一LED支路断开的时间段内,获取第二LED支路的平均电流;根据第一LED支路的平均电流和基准电流,或根据第二LED支路的平均电流和基准电流控制第一增压电路补偿第二LED支路的电压。

上述多路发光二极管LED驱动方法,对应地可适用于任一实施例的多路发光二极管LED驱动电路的技术方案,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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