CN101466187B - 一种pfm/pwm双模式切换调光的led驱动电路 - Google Patents

一种pfm/pwm双模式切换调光的led驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路，包括基准电压模块及分别与其相连接的双模式切换的调光模块、恒压模块和驱动模块，基准电压模块用于向其它模块供电并产生各个模块内部的参考电压，双模式切换的调光模块用于根据外部控制信号的变化产生频率可调或占空比可调的方波信号来控制恒压模块，恒压模块用于产生控制驱动模块驱动能力的电压，并利用其内部的反馈结构保证该电压值的稳定，驱动模块用来产生峰值恒定的输出电流，以满足LED以合适的亮度发光。本发明LED驱动电路提供与现有PWM调光完全一致的亮度调节功能的同时，在低亮度时切换为PFM方式，有效的提高了驱动电路的整体效率。

Description

一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路
技术领域
本发明属于微电子学与固体电子学技术领域，涉及一种LED驱动电路，具体涉及一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路。
背景技术
LED是照明产业的发展趋势，具有节能、环保和使用寿命长等优势，是二十一世纪最具发展前景的高技术领域之一。在大功率白光LED的实用化推广过程中，如何使LED关键技术之一的驱动电路具有高效率，成为照明产业迫切需要研究的内容。目前使用的白光LED驱动电路多采用PWM调光模式，当所需光亮度较大时，PWM调光模式具有较高的转换效率；所需光亮度较小时，PWM调光模式的占空比很低，大大降低了整个LED驱动电路的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路，不仅在高亮度范围内具有较高的转换效率，而且在低亮度范围内提高调光模式的占空比，进而提升整个LED驱动电路的效率，解决了现有LED驱动电路中单纯采用PWM模式进行亮度调节时在低亮度范围内效率过低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路，包括基准电压模块及分别与其相连接的双模式切换的调光模块、恒压模块和驱动模块，
基准电压模块用于向双模式切换的调光模块、恒压模块和驱动模块供电并产生各个模块内部的参考电压，
双模式切换的调光模块用于根据外部控制信号的变化产生频率可调或占空比可调的方波信号来控制恒压模块，
恒压模块用于产生控制驱动模块驱动能力的电压，并利用恒压模块内部的反馈结构保证该电压的电压值稳定，
驱动模块用来产生峰值恒定的输出电流，以满足LED以合适的亮度发光。
本发明的特征还在于，
双模式切换的调光模块包括模式选择单元、数模转换单元、频率产生单元、锯齿波产生单元和电压比较单元，模式选择单元分别与数模转换单元和频率产生单元相连接，频率产生单元与锯齿波产生单元相连接，数模转换单元和锯齿波产生单元分别与电压比较单元相连接。
恒压模块包括电压单元及分别与之相连接的缓冲单元和反馈单元，电压单元与驱动模块相连接。
恒压模块采用低压差线性稳压器或直流变压器。
驱动模块选用MOS晶体管或双极型晶体管。
本发明LED驱动电路采用PFM/PWM双模式切换的结构，在提供与PWM调光完全一致的亮度调节功能的同时，在低亮度时切换为PFM方式，从而有效的提高了驱动电路的整体效率。此外，其整体结构简单，与各类混合集成电路工艺兼容，可集成在芯片内部完成，大大降低了系统的复杂度。如使用兼容集成电路工艺的LED器件，甚至与其集成在同一基片上，实现驱动电路和LED器件的合并。
附图说明
图1是本发明LED驱动电路的结构示意图；
图2是本发明LED驱动电路的跳周期PFM波形和现有驱动电路的PWM波形对比示意图；
图中，1.基准电压模块，2.双模式切换的调光模块，3.恒压模块，4.驱动模块。
其中，2-1.模式选择单元，2-2.数模转换单元，2-3.频率产生单元，2-4.锯齿波产生单元，2-5.电压比较单元，3-1.缓冲单元，3-2.电压单元，3-3.反馈单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明LED驱动电路的结构，如图1所示。包括基准电压模块1及分别与其相连接的双模式切换的调光模块2、恒压模块3和驱动模块4。双模式切换的调光模块2包括模式选择单元2-1、数模转换单元2-2、频率产生单元2-3、锯齿波产生单元2-4和电压比较单元2-5，模式选择单元2-1分别与数模转换单元2-2和频率产生单元2-3相连接，频率产生单元2-3与锯齿波产生单元2-4相连接，数模转换单元2-2和锯齿波产生单元2-4分别与电压比较单元2-5相连接。恒压模块3包括电压单元3-2及分别与之相连接的缓冲单元3-1和反馈单元3-3。电压比较单元2-5与缓冲单元3-1相连接；电压单元3-2与驱动模块4相连接。
本发明LED驱动电路中的基准电压模块1的输入端连接输入电压Vdd，基准电压模块1的输出端分别连接双模式切换的调光模块2、恒压模块3和驱动模块4，并为该三个模块供电和提供内部模块的参考电压。
双模式切换的调光模块2用于根据外部控制信号的变化产生频率可调或占空比可调的方波信号来控制恒压模块3。其中，模式选择单元2-1的输入端连接外部控制信号，一个输出端连接频率产生单元2-3，产生频率调制PFM，另一输出端连接数模转换单元2-2产生占空比调制PWM。频率产生单元2-3根据接收的信号产生一定频率的方波，并将该方波输送到锯齿波产生单元2-4，锯齿波产生单元2-4将接收到的方波信号转化为锯齿波并通过电压比较单元2-5的反向输入端输入电压比较单元2-5。数模转换单元2-2将接收的数字信号转化为模拟电压量并将该模拟电压量通过电压比较单元2-5由的正向输出端输入电压比较单元2-5。电压比较单元2-5将接收的两个信号进行比较后产生最终的控制方波，并将该控制方波送入恒压模块3。恒压模块3产生用来控制驱动模块4驱动能力的电压，并利用恒压模块3内部的反馈单元3-3保证该电压值的稳定。驱动模块4用来产生满足LED发光以及其合适亮度的足够大的峰值恒定的驱动电流。
恒压模块3中的电压单元3-2由低压差线性稳压器(LDO)或直流变压器(DC-DC)组成。由直流变压器(DC-DC)组成时，要求其内部频率为频率产生单元2-3产生的频率的20倍以上。由电压比较单元2-5输入缓冲单元3-1的控制方波，经缓冲单元3-1加大该控制方波的带负载能力后，由缓冲单元3-1输入电压单元3-2，电压单元3-产生输出电压，并将该输出电压输入驱动模块4。反馈单元3-3的输入端接到电压单元3-2的输出端，将该输出电压反馈回电压单元3-2的输入端用来稳定输出电压。
驱动模块4由功率管构成，可以采用MOS晶体管或双极型晶体管。用来将反馈单元3-3峰值恒定的栅极(基极)输出电压转化为峰值恒定的输出电流，用以满足LED以合适的亮度发光。
现有白光LED驱动电路多采用PWM调光模式。所需光亮度较大时，PWM调光模式具有较高的转换效率；而所需光亮度较小时，PWM调光模式的占空比很低。本发明LED驱动电路采用PFM/PWM双切换模式；利用跳周期PFM控制原理，该跳周期PFM波形和现有驱动电路的PWM波形对比示意图，如图2所示，在占空比高的时候，几乎每个时钟周期功率管都工作；而随着占空比的降低，会有越来越多的周期被跳过，功率管不工作；当占空比很低时，功率管只在极少的时钟周期工作。在占空比较低时，跳周期PFM调制的时钟反转次数明显少于PWM调制。
表1是传统的具有八段数字式亮度调节功能的电流占空比。
表1传统八段数字式亮度调节功能的电流占空比
  控制信号   电流占空比
  111   100％(完全开启)
  110   86％
  101   74％
  100   60％
  011   46％
可根据外部的三位数字信号来决定流过LED的平均电流，从而改变LED器件的亮度。
表2所示为本发明LED驱动电路采用与传统的具有八段数字式亮度调节功能完全一致的三位数字信号，本发明LED驱动电路的电流占空比。
表2与传统数字信号八段数字式亮度调节功能完全一致时本发明LED驱动电路的电流占空比
  控制信号   电流占空比   调制模式
  111   100％(完全开启)   PWM
  110   86％   PWM
  101   74％   PWM
  100   60％   PWM
  011   50％   PFM
  010   33％   PFM
  001   20％   PFM
  000   0％(关断)   PFM
从表1和表2可以看出，输入模式选择单元2-1的三位数字信号，当其为高电平时，说明需求的LED亮度大于50％，选通PWM模式调光；当其为低电平时，说明需求的LED亮度小于等于50％，选通PFM模式调光。
模式选择单元2-1选通为PWM模式调光时，输入模式选择单元2-1的三位数字信号的后两位将由模式选择单元2-1输入到数模转换单元2-2，此时频率产生单元2-3没有任何的输入信号，可以将频率产生单元2-3看作一个标准的振荡器，产生标准的占空比为50％的方波。此方波经过线路输入到锯齿波产生单元2-4，锯齿波产生单元2-4内包含一个整型电路和一个RC充放电回路，可以将接收到的方波转化为三角波，再将该三角波输入到电压比较单元2-5的反相输入端。输入到数模转换单元2-2的后2位外部数字信号控制数模转换单元2-2中各个支路的导通和关断，从而决定数模转换单元2-2上的总电流以及总电压的大小。这就将数字信号转化为了模拟电平值，并将该模拟电平值送入到电压比较单元2-5的正相输入端。
电压比较单元2-5由一个电压比较器构成，它可以对输入的参考电压进行比较并放大到Vdd和Gnd。当数模转换单元2-2的输出模拟电平值大于锯齿波产生单元2-5输出的三角波的值时，电压比较单元2-5的输出为高电平Vdd，此时，恒压模块3正常工作，产生恒定的控制电压，该控制电压输入驱动模块4中驱动管的栅极或基极上，从而产生供LED发光的驱动电流。当数模转换单元2-2输出的模拟电平值小于锯齿波单元输出的三角波的值时，电压比较单元2-5的比较器发生翻转，电压比较单元2-5的输出信号转变为低电平Gnd。这就产生了控制恒压模块3的PWM控制信号，此时，恒压模块3和驱动模块4完全关断，不消耗任何功率，LED熄灭。
模式选择单元2-1选通为PFM模式调光时，三位数字信号210的后2位将由模式选择单元2-1输入到频率产生单元2-3，此时的数模转换单元2-2，锯齿波产生单元2-4和电压比较单元2-5将完全关断。此时频率产生单元22将被看作一个标准的振荡器和一个组合逻辑控制电路的合集。参考图5，输入到频率产生单元2-3的后2位数字信号通过控制组合逻辑电路来控制振荡器产生的方波，根据需要跳过若干个周期，形成跳周期的PFM波形。此波形将直接输出到恒压模块3。后续电路的工作原理与PWM模式完全一致，当电压比较单元2-5输出的信号为高电平Vdd时，恒压模块3正常工作，产生恒定的控制电压，该控制电压输送到驱动模块4中驱动管的栅极或基极上，从而产生供LED发光的驱动电流。当电压比较单元2-5输出的信号为低电平Gnd时，恒压模块3和驱动模块4完全关断，不消耗任何功率，此时LED熄灭。
本发明LED驱动电路，提供与现有PWM调光完全一致的亮度调节功能的同时，在低亮度时切换为PFM方式，有效的提高了驱动电路的整体效率。并且整体结构简单，与各类混合集成电路工艺兼容，可集成在芯片内部完成，大大降低了系统的复杂度。如使用兼容集成电路工艺的LED器件，甚至与其集成在同一基片上，实现驱动电路和LED器件的合并。

Claims (1)

1.一种PFM/PWM双模式切换调光的LED驱动电路，其特征在于，该LED区动电路包括基准电压模块(1)及分别与其相连接的双模式切换的调光模块(2)、恒压模块(3)和驱动模块(4)，
所述的双模式切换的调光模块(2)包括模式选择单元(2-1)、数模转换单元(2-2)、频率产生单元(2-3)、锯齿波产生单元(2-4)和电压比较单元(2-5)，模式选择单元(2-1)分别与数模转换单元(2-2)和频率产生单元(2-3)相连接，频率产生单元(2-3)与锯齿波产生单元(2-4)相连接，数模转换单元(2-2)和锯齿波产生单元(2-4)分别与电压比较单元(2-5)相连接，
所述的恒压模块(3)包括电压单元(3-2)及分别与之相连接的缓冲单元(3-1)和反馈单元(3-3)，所述的电压单元(3-2)与驱动模块(4)相连接，
所述的恒压模块(3)采用低压差线性稳压器或直流变压器，
所述的驱动模块(4)选用MOS晶体管或双极型晶体管，
所述的基准电压模块(1)用于向双模式切换的调光模块(2)、恒压模块(3)和驱动模块(4)供电并产生各个模块内部的参考电压，
所述的双模式切换的调光模块(2)用于根据外部控制信号的变化产生频率可调或占空比可调的方波信号来控制恒压模块(3)，
所述的恒压模块(3)用于产生控制驱动模块(4)驱动能力的电压，并利用恒压模块(3)内部的反馈结构保证该电压的电压值稳定，
所述的驱动模块(4)用来产生峰值恒定的输出电流，以满足LED以合适的亮度发光。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101605417B (zh) * 2009-07-15 2012-08-22 西安英洛华微电子有限公司 带调光的led恒流驱动电路
CN102056363B (zh) * 2009-11-11 2014-07-09 海洋王照明科技股份有限公司 Led电源驱动电路
CN101771404B (zh) * 2010-01-08 2016-01-20 深圳市中庆微科技开发有限公司 一种led控制芯片
CN102291866A (zh) * 2010-06-17 2011-12-21 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 灯具控制电路
FR2976150B1 (fr) * 2011-06-01 2013-06-14 Thales Sa Dispositif de commande de diodes electroluminescentes a tres grande dynamique de luminance pour ecran de visualisation
CN102904503B (zh) * 2011-07-28 2016-03-30 尼得科（北京）传动技术有限公司 一种开关磁阻电机的脉宽调制控制方法及系统
JP2013118132A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Panasonic Corp 点灯装置およびそれを備えた照明器具
CN102625547B (zh) * 2012-04-23 2014-12-10 英飞特电子（杭州）股份有限公司 调光信号接口电路
KR101353254B1 (ko) * 2012-06-28 2014-01-17 삼성전기주식회사 엘이디 직구동 회로, 엘이디 직구동 장치 및 방법
CN103025031A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 上海澳星照明电器制造有限公司 Led补光灯调光电路以及调光方法
CN104768263B (zh) * 2014-01-02 2018-11-27 深圳市海洋王照明工程有限公司 自适应led升压驱动电路
CN104540312B (zh) * 2015-01-08 2017-01-11 福州大学 一种适用于电磁感应灯的调光方法
CN104955223A (zh) * 2015-05-29 2015-09-30 南通医疗器械有限公司 一种具有双重调光功能的数码管显示led无影灯电路
KR20170045452A (ko) * 2015-10-16 2017-04-27 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛, 그것의 구동 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치
CN105517250B (zh) * 2016-01-20 2017-08-08 深圳创维－Rgb电子有限公司 一种led恒流驱动系统及其恒流控制电路
CN205987452U (zh) * 2016-07-11 2017-02-22 深圳迈睿智能科技有限公司 一种无频闪led调光驱动电源
CN106376131A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 上海晶丰明源半导体有限公司 发光电路及其应用的控制器和控制方法
CN107027224A (zh) * 2017-06-09 2017-08-08 厦门奇力微电子有限公司 一种led调光电路和led驱动电路
CN108207055A (zh) * 2017-12-01 2018-06-26 上海亚明照明有限公司 带智能控制的led车库灯及其控制方法
CN108696203B (zh) * 2018-03-30 2020-06-19 江苏美的清洁电器股份有限公司 吸尘器、无刷直流电机的控制方法、装置和系统
CN112822817B (zh) * 2019-11-15 2022-10-18 华润微集成电路(无锡)有限公司 实现调光功能的驱动控制电路结构
CN110994994B (zh) * 2019-12-30 2021-04-02 芯原微电子(上海)股份有限公司 一种pwm和psm模式切换控制电路及其方法
CN114783352A (zh) * 2021-01-22 2022-07-22 中国科学院微电子研究所 一种μLED单元电路、其发光控制方法和像素装置
CN114743520B (zh) * 2022-05-23 2024-03-08 深圳创维－Rgb电子有限公司 Mini-LED自适应调光方法、装置、设备及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719958A (zh) * 2004-12-31 2006-01-11 彭洲龙 节能、长寿led照明灯及其制造方法
CN1805263A (zh) * 2005-12-08 2006-07-19 西安电子科技大学 脉冲激光器高频模式供电装置
CN201063541Y (zh) * 2007-07-30 2008-05-21 重庆鹏阳电子科技有限公司 高频高效升压dc/dc转换器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719958A (zh) * 2004-12-31 2006-01-11 彭洲龙 节能、长寿led照明灯及其制造方法
CN1805263A (zh) * 2005-12-08 2006-07-19 西安电子科技大学 脉冲激光器高频模式供电装置
CN201063541Y (zh) * 2007-07-30 2008-05-21 重庆鹏阳电子科技有限公司 高频高效升压dc/dc转换器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2004-32875A 2004.01.29
刘帘曦 等."PWM/PFM 双模调制的高效率DC/D C 开关电源".《固体电子学研究与进展》.2006,第26卷(第2期),第209-213页.

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