CN101553063A

CN101553063A - 驱动电路以及驱动方法

Info

Publication number: CN101553063A
Application number: CNA2009101191147A
Authority: CN
Inventors: 康斯坦丁·布克
Original assignee: O2Micro China Co Ltd
Current assignee: O2Micro China Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2009-10-07
Also published as: JP2009212493A; US20080150439A1; EP2099258A1; TW200939870A

Abstract

本发明公开了一种驱动电路以及驱动方法，特别涉及一种用于驱动多个发光二极管的电路以及方法，其包括：将所述多个发光二极管相互串联；将多个开关的每个开关与所述发光二极管中一个对应的发光二极管并联，用于单独控制所述对应的发光二极管的亮度；由突发模式调制信号来控制每个开关，以控制传送给所述对应的发光二极管的电能；切换与所述多个发光二极管串联的控制开关的通断，以控制所述多个发光二极管的亮度；以及将流经所述多个发光二极管的每个发光二极管的电流从零调节至预设值。采用本发明的驱动电路以及方法可以调节每个发光二极管的亮度到预设值，同时减少功率损耗。本发明所述的驱动电路以及驱动方法，可减少电路的功率损耗。

Description

驱动电路以及驱动方法

技术领域

本发明有关于一种驱动电路或负载供电电路，特别有关于一种驱动或供电给相互串联的多个发光二极管(LEDs)的电路及其方法。

背景技术

图1所示为现有技术中一种用于驱动或供电给多个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的典型电路10。比如说，如图1所示，电路10用于驱动四个LED 22、24、26和28，其中LED22、24、26和28相互并联。外部电压源连接至驱动器12，用于提供电压Vcc给驱动器12。驱动器12包括低压差线性稳压器用于提供稳定电压Vreg给LED 22、24、26和28。通常，稳定电压Vreg可以为3.3伏特。LED 22、24、26和28可分别与开关32、34、36和38以及电阻器42、44、46和48连接。如图1所示，LED 22、24、26和28的每个LED可分别与开关32、34、36和38中对应的开关以及电阻器42、44、46和48中对应的电阻器串联。

举例说明，流经LED 22、24、26和28中每个LED的电流为10mA。如果外部电压源的电压Vcc为30V，那么LED 22、24、26和28损耗的功率Pw可通过计算给出：Pw＝30V×4×10mA＝1.2W。

在实际应用中，电路10可以被安装在可移动设备中，例如手机、数字相机、便携式计算机、电力交通工具或者便携式电力工具。然而，电路10可能消耗相当大功率。从某些方面来看，对于集成电路设计、系统功率分配和系统内部功率损耗等等，这是一个严峻的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于驱动多个发光二极管的电路以及方法，其可分别调节每个发光二极管的亮度，并且能减少功耗。

本发明所述的一种驱动电路，用于驱动多个发光二极管，其包括多个开关，用于接收多个突发模式调制信号，其中所述多个开关中每个开关与所述多个发光二极管中一个对应的发光二极管并联，并且所述多个开关中每个开关用于单独控制所述对应发光二极管的亮度，其中，根据所述多个突发模式调制信号其中之一的突发模式调制信号的占空比，将流经所述对应的发光二极管的电流从零调节至预设值；以及与所述多个发光二极管串联的控制开关，用于控制所述多个发光二极管的亮度，所述控制开关被切换至导通或断开。

本发明所述的驱动电路，所述驱动电路还包括：连接至所述多个发光二极管一端的电压源，用于给所述多个发光二极管供电。

本发明所述的驱动电路，所述驱动电路还包括：连接至所述电压源的低压差线性稳压器，用于给所述多个发光二极管提供稳定电压。

本发明所述的驱动电路，所述驱动电路还包括：与所述多个发光二极管串联的电阻器。

另外，本发明所述的驱动方法，用于驱动多个发光二极管，其包括将所述多个发光二极管相互串联；将多个开关的每个开关与所述发光二极管中一个对应的发光二极管并联，所述多个开关中每个开关用于单独控制所述对应的发光二极管的亮度；由突发模式调制信号来控制每个开关，以控制传送给所述对应的发光二极管的电能；切换与所述多个发光二极管串联的控制开关的通断，以控制所述多个发光二极管的亮度；以及将流经所述多个发光二极管的每个发光二极管的电流从零调节至预设值。

本发明所述的驱动方法，所述驱动方法还包括：将电源连接至所述多个发光二极管的一端；调节所述电源以产生稳定电压，该稳定电压用于给所述多个发光二极管供电。

本发明所述的驱动方法，所述驱动方法还包括：导通所述控制开关，以导通所述多个发光二极管；以及断开所述控制开关，以断开所述多个发光二极管。

本发明所述的驱动方法，所述驱动方法还包括：根据所述突发模式调制信号的占空比调节所述电流。

本发明所述的驱动电路以及驱动方法，可减少电路的功率损耗。

附图说明

以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1为一种传统的用于驱动多个LED的电路模块示意图；

图2为根据本发明的一个实施例的用于驱动多个LED的电路模块示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的突发模式调制信号的波形示意图；

图4为根据本发明的一个实施例的多个LED的驱动方法流程示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由后附权利要求项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。

此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供一个针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图2描述了本发明的一个实施例的用于驱动或者供电给多个负载(例如LED)的电路100。举例说明，如图2所示，电路100可用于驱动四个LED 122、124、126和128。在其他实施例中，电路100可以驱动任何数量的LED。除此之外，在本发明的其他实施例中，其他类型的负载可代替LED 122、124、126和128来使用。

如图2所示，LED 122、124、126和128可相互串联，以形成一条LED串150。外部电压源可连接至驱动器112，用于给驱动器112提供电压Vcc。驱动器112包括线性控制器(例如电压跟随器、分路调节器或者如图所示的内置低压差线性稳压器114)，用于给LED 122、124、126和128提供稳定电压Vreg。在一个实施例中，电压Vcc比该稳定电压Vreg高。在另一个实施例中，可能不需要调节外部电压源，而直接以Vcc给LED串150供电。

相互串联的LED 122、124、126和128还与电阻器140和控制开关130连接。多个开关132、134、136和138分别与LED 122、124、126和128并联。也就是说，每个开关与一个对应的LED并联。举例说明，开关132与LED 122并联。在这种安排下，来自驱动器112的内置低压差线性稳压器114的稳定电压Vreg可用于给电阻器140和LED 122、124、126和128供电，因此，LED 122、124、126和128均可被上电。

有利的是，连接至LED 122、124、126和128的开关132、134、136和138能够控制每个LED 122、124、126或128的亮度。开关132、134、136和138可用作LED 122、124、126和128的电流旁路。举例说明，开关132用作LED 122的电流旁路，开关134用作LED 124的电流旁路，开关136用作LED 136的电流旁路以及开关138用作LED 128的电流旁路。

在一个实施例中，每个开关132、134、136和138要么导通，要么断开。当开关132、134、136或138被导通时，对应的LED122、124、126或128将被断开。当开关132、134、136或138被断开时，对应的LED 122、124、126或128将被导通。举例说明，当开关132被导通时，LED 122将被断开。相反，当开关132被断开时，LED 122将被导通。同理，通过对开关134、136和138的控制，LED 124、126和128可分别被导通和/或断开。

除此之外，根据本发明提供的一个实施例，可结合一种脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制方法来运行电路100。PWM信号可用于控制开关132、134、136和138，以分别控制LED 122、124、126和128的亮度。以LED 122为例，控制器(未显示在图2中)可用于产生PWM信号来导通或断开开关132，以控制(增强/减弱)LED 122的亮度。更具体地说，当任何一个LED 122、124、126和128被短路或断开时，其余未被短路或断开的LED的亮度可能会相应地变化。有利的是，PWM信号可用于控制所述其余LED所对应的开关，以防止这些LED的亮度变化。其次，当LED 122、124、126和128有不同的颜色时，开关132、134、136和138也可通过对PWM信号占空比的控制，以消除LED 122、124、126和128亮度之间的差距。

在一个实施例中，流经每个LED 122、124、126和128的电流可被开关132、134、136和138旁路。流经这些开关的旁路电流值可处于零和预设值之间。在一个实施例中，该预设值可以是由等式(1)给出的最大电流值Id_max：

Id_max＝Vled/Ronsw (1)

其中，Vled代表每个LED 122、124、126和128的额定电压，Ronsw代表在流经电阻器140的电流值小于(Vreg-N×Vled)/R1的情况下，每个开关132、134、136和138的电阻值，以下会作出详细描述。

在一个实施例中，被开关132、134、136或138旁路的电流可正比于用于控制所述开关的PWM信号的占空比。以LED 122为例，假设流经电阻器140的电流为Iex，LED 122上的电压为V122以及开关132的电阻值为R132。那么，流经开关132的电流值可在0和Id_max(Id_max＝V122/R132)之间变化，而流经LED122的电流值可在Iex和Iex-V122/R132之间变化。如果V122/R132大于或等于Iex，流经LED 122的电流值可在Iex和0之间变化。

同理，通过对PWM信号的控制，流经LED 122、124、126和128的电流可分别被开关132、134、136和138调节在Iex和0之间。因此，在一个实施例中，在给定时间内，无论多少个LED被导通，流经每个LED的电流均可被调节。

除此之外，在一个实施例中，当LED 122、124、126和128均被导通时，其所需要的初始电流Icc_max可由以下等式给出：

Icc_max＝(Vreg-N×Vled)/R1 (2)

其中，N×Vled代表LED 122、124、126和128上的电压总和，而R1代表电阻器140的电阻值。

在一个实施例中，初始电流Icc_max小于最大负载持续电流，该最大负载持续电流即允许流经LED 122、124、126和128的最大电流。

除此之外，控制开关130可用于断开LED 122、124、126和128。此外，控制开关130可用于控制或降低包括有LED 122、124、126和128的LED串150的亮度。

在一个实施例中，电路100可以供电给或者驱动多个LED(例如，LED 122、124、126和128)，也可通过控制与每个LED并联的对应开关来减少/调节流经每个LED的电流。因此，可以减少电路100的功率损耗。

在一个实施例中，突发模式调制信号(或者扩频信号)可代替PWM信号来控制开关132、134、136和138。图3为根据本发明的一个实施例的突发模式调制信号的波形示意图107A、107B和107C。举例说明，波形107A描述的是一种占空比为100％的突发模式调制信号。波形107B描述的是一种占空比为50％的突发模式调制信号。波形107C描述的是一种占空比为25％的突发模式调制信号。突发模式调制信号的占空比取决于单个周期内的脉冲数量。同理，通过突发模式调制信号的控制，流经每个LED 122、124、126和128的电流可分别由开关132、134、136和138调节在Iex和0之间。

图4为根据本发明的一个实施例的驱动多个LED的方法流程示意图。以下将结合图2对图4进行描述。在步骤210中，多个LED 122、124、126和128被相互串联。在步骤212中，多个开关132、134、136和138分别与LED 122、124、126和128并联；也就是说，每个LED 122、124、126和128与一个对应的开关132、134、136和138并联。在步骤214中，控制开关130与LED 122、124、126和128串联；控制开关130控制流入LED 122、124、126和128的电能。在步骤216中，电源连接至LED 122、124、126和128的一端，以传送电能给LED 122、124、126和128。在步骤218中，调节电源以产生稳定电压；并以该稳定电压给LED122、124、126和128供电。在步骤220中，多个PWM信号或者多个突发模式调制信号可分别提供给开关132、134、136和138，以分别控制每个LED 122、124、126和128的亮度。在步骤222中，由LED 122、124、126和128构成的LED串150的亮度可通过切换控制开关130通断的方式来调节。举例说明，当控制开关130被导通时，LED 122、124、126和128可以得到供电；当控制开关130被断开时，LED 122、124、126和128则不能得到供电。由此，流经每个LED 122、124、126和128的电流值可以被调节在0和预设值之间。

虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离所附权利要求书所界定的本发明原理的精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims

1.一种驱动电路，用于驱动相互串联的多个发光二极管，其特征在于，所述驱动电路包括：

多个开关，用于接收多个突发模式调制信号，其中所述多个开关中每个开关与所述多个发光二极管中一个对应的发光二极管并联，并且所述多个开关中每个开关用于单独控制所述对应的发光二极管的亮度，其中，根据所述多个突发模式调制信号其中之一的突发模式调制信号的占空比，将流经所述对应的发光二极管的电流从零调节至预设值；以及

与所述多个发光二极管串联的控制开关，用于控制所述多个发光二极管的亮度，所述控制开关被切换至导通或断开。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

连接至所述多个发光二极管一端的电压源，用于给所述多个发光二极管供电。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

连接至所述电压源的低压差线性稳压器，用于给所述多个发光二极管提供稳定电压。

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

与所述多个发光二极管串联的电阻器。

5.一种驱动方法，用于驱动多个发光二极管，其特征在于，所述驱动方法包括：

将所述多个发光二极管相互串联；

将多个开关的每个开关与所述发光二极管中一个对应的发光二极管并联，所述多个开关中每个开关用于单独控制所述对应的发光二极管的亮度；

由突发模式调制信号来控制每个开关，以控制传送给所述对应的发光二极管的电能；

切换与所述多个发光二极管串联的控制开关的通断，以控制所述多个发光二极管的亮度；以及

将流经所述多个发光二极管的每个发光二极管的电流从零调节至预设值。

6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

将电源连接至所述多个发光二极管的一端；

调节所述电源以产生稳定电压，该稳定电压用于给所述多个发光二极管供电。

7.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

导通所述控制开关，以导通所述多个发光二极管；以及

断开所述控制开关，以断开所述多个发光二极管。

8.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

根据所述突发模式调制信号的占空比调节所述电流。