CN102123536B

CN102123536B - 发光二极管驱动电路

Info

Publication number: CN102123536B
Application number: CN 201010000568
Authority: CN
Inventors: 林立韦; 李振强; 李吉欣
Original assignee: TPV Investment Co Ltd
Current assignee: TPV Investment Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: CN102123536A

Abstract

本发明提供了一种发光二极管(LED)驱动电路，在每个灯串的第二端串接电流平衡器以进行自我反馈控制来调整灯串各自流过的电流，且加入电压补偿电路微调灯串电压以便使具有不同顺向导通电压的每个灯串都能被完全点亮，另加入短路保护电路以便在灯串中有发光二极管短路时关闭LED驱动电路，以保护灯串不至于因过电流而烧毁。由于本发明的LED驱动电路不需要采用专用的LED控制器，且驱动电路架构相当简单，可大幅降低成本。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本发明是有关于一种光源驱动技术，且特别是有关于一种发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)驱动电路。

背景技术

理想上LED顺向导通额定电压例如为3.3V，但是元件必然存在有误差，例如在5％的误差情况下，实际上LED顺向导通额定电压将会介于3.135V～3.465V。因此，即使是由相同数量、相同类型的LED串联耦接所形成的灯串(light bar)，实际上各个灯串的顺向导通电压(其为所串接的各个LED的顺向导通电压的总和)仍然会彼此不同。如果在各个灯串上施加相同的偏压，各个灯串在导通时将会因为实际的顺向导通电压不同而使流过各个灯串的电流不同，当然各个灯串提供的亮度也就不同。为了解决各个灯串电流不均所造成的亮度不均的问题，电流平衡电路就成了驱动LED灯串相当重要的元件。

图1为一种现有的LED驱动电路的电路图。请参照图1，灯串11～1m中的每个灯串1i是由相同数量、相同类型的LED串联耦接所形成，其中m、n均为正整数，i为1～m中任一正整数。在每个灯串1i的第一端上施加相同的直流电压Vbus，这个直流电压Vbus是将5V、12V、24V或400V等常见规格的直流电压Vdc通过直流至直流(DC/DC)转换器降压或升压而来的。在每个灯串1i的第二端外加相应的开关Mi及电阻Rsi再通过LED控制器使灯串11～1m的电流达到平衡，这种在LED控制器外再外加元件的控制方式尤其适用于灯串为高电压、高电流(一般顺向导通电压大于60V、电流大于100mA)的应用场合。

对灯串1i而言，流过灯串1i的电流还会流过开关Mi及电阻Rsi，因此可通过电阻Rsi检测流过灯串1i的电流(其为电压形式)。然后LED控制器从电流检测端ISi接收所检测到的流过灯串1i的电流平均值并和预设的电流期望值做比较，再根据比较结果从通道端CHi送出信号控制开关Mi导通或不导通，使流过灯串1i的电流平均值等于电流期望值或在一定误差范围内(一般在5％～8％的误差范围内)而有一定的均流效果。LED控制器还通过电压检测端VDi检测灯串1i第二端上的电压，在检测到灯串1i第二端的电压过高时，表示灯串1i中有发光二极管发生短路，此时从通道端CHi送出信号控制开关Mi不导通以保护电路。

但是，市售专用的LED控制器可支持的灯串数量是固定的，随着灯串11～1m数量的增加，需要采用多个LED控制器并联使用，这些并联使用的LED控制器之间的沟通及控制会使得设计成本上升且会使得电路变得复杂而不容易控制。而且，随着灯串11～1m数量的增加，外加的开关M1～Mm和电阻Rs1～Rsm的数量也会增加，同样会使得设计成本上升且会使得电路更为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在于提供一种发光二极管(LED)驱动电路，不需要采用专用的LED控制器，且驱动电路架构相当简单，可大幅降低成本。

为了实现上述目的及其它目的，本发明提出一种发光二极管驱动电路，用于驱动多个灯串组成的光源，每个灯串均包括多个串联耦接的发光二极管，每个灯串的第一端均接收灯串电压。发光二极管驱动电路包括多个电流平衡器、短路保护电路、电压补偿电路以及调光电路。每个电流平衡器均包括晶体管及调节器，晶体管的第一端耦接至相应的灯串的第二端，晶体管的第二端通过调节器耦接至接地，在调节器不动作时，晶体管工作在截止区，在调节器动作时，晶体管工作在线性区且调节器用于检测相应的灯串的电流并和电流期望值比较，以便在相应的灯串的电流大于电流期望值时控制晶体管的工作点靠近截止区，在相应的灯串的电流小于电流期望值时控制晶体管的工作点远离截止区。短路保护电路用于在检测到任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时输出关闭信号，并在未检测到任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时输出开启信号。电压补偿电路用于在检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时调高灯串电压，并在未检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时不影响灯串电压。调光电路用于在收到关闭信号时，输出控制信号控制所有调节器不动作，并在收到开启信号时，根据脉宽调制形式的调光信号输出控制信号控制所有调节器交替地动作及不动作，以实现光源的脉宽调制调光。

其中该电压补偿电路包括多个二极管、一恒压源、一分压电路、一正端电阻、一负端电阻、一运算放大器、一开关电路及一并联电阻，每个二极管的阴极端耦接至一相应的灯串的第二端，每个二极管的阳极端耦接至该运算放大器的反相输入端，该恒压源输出一恒定电压，该恒定电压通过该分压电路分压产生一设定电压，该正端电阻的第一端耦接至该分压电路以接收该设定电压，该正端电阻的第二端耦接至该运算放大器的非反相输入端，该负端电阻的第一端耦接至该恒压源以接收该恒定电压，该负端电阻的第二端耦接至该运算放大器的反相输入端，该运算放大器的输出端耦接至该开关电路的控制端，该开关电路的第一端耦接至一直流至直流转换器的反馈端，该开关电路的第二端耦接至该并联电阻的第一端，该并联电阻的第二端耦接至该接地，其中该电压期望值为该设定电压减去该二极管的顺向导通电压。

本发明的LED驱动电路在每个灯串的第二端串接电流平衡器以进行自我反馈控制来调整灯串各自流过的电流，且加入电压补偿电路微调灯串电压以便使具有不同顺向导通电压的每个灯串都能被完全点亮，另加入短路保护电路以便在灯串中有发光二极管短路时关闭LED驱动电路，以保护灯串不至于因过电流而烧毁。

本发明的有益效果：

由于本发明的LED驱动电路不需要采用专用的LED控制器，且驱动电路架构相当简单，可大幅降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的LED驱动电路的电路图；

图2为本发明提供的一较佳实施例的发光二极管驱动电路的方框图；

图3A及图3B均为图2所示电流平衡器的电路实施例；

图4为图2所示短路保护电路23的一电路实施例；

图5为图2所示电压补偿电路24的一电路实施例；

图6为图2所示调光电路25的一电路实施例。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

11～1m：灯串；2：LED驱动电路；21：DC/DC转换器；22：电流平衡电路；221～22m、22i：调节器；23：短路保护电路；231：分压电路；232：开关电路；24：电压补偿电路；241：恒压源；242：分压电路；243：开关电路；25：调光电路；251：第一开关电路；2511：第一端；2512：第二端；2513：控制端；252：第二开关电路；2521：第一端；2522：第二端；2523：控制端；253：第三开关电路；2531：第一端；2532：第二端；2533：控制端；C1～C4：电容；OP1、OP2：运算放大器；D1～Dn：发光二极管；D11～D1m、D21～D2m、D31：二极管；M1～Mm、Q1～Q3：开关；Q11～Q1m、Q1i：晶体管；R1～R12：电阻；Rbi：限流电阻；Rs1～Rsm、Rsi：检测电阻；TL1、TLi：并联稳压器；ZD1：齐纳二极管；A：阳极端；K：阴极端；R：参考端；CH1～CHm：通道端；IS1～ISm：电流检测端；VD1～VDm：电压检测端；P11～P1m、P1i：灯串的第二端；FB：反馈信号；DIM：调光信号；OFF：关闭信号；ON：开启信号；VCON：控制信号；Vbus：灯串电压；Vcc、Vdc：直流电压；Vdect：检测电压；Vo：恒定电压；Vset1、Vset2：设定电压。

具体实施方式

首先需要说明的是，本领域技术人员应当知道开关或开关电路具有第一端、第二端及控制端。第一型开关或开关电路在控制端收到高电平信号时导通(即第一端及第二端导接)并在控制端收到低电平信号时不导通(即第一端及第二端断开)；第二型开关或开关电路在控制端收到低电平信号时导通(即第一端及第二端导接)并在控制端收到高电平信号时不导通(即第一端及第二端断开)。第一型开关或开关电路可以用NPN双极性晶体管(或N通道场效应晶体管)实现，第一端为集极端(或漏极端)，第二端为射极端(或源极端)，控制端为基极端(或栅极端)；第二型开关或开关电路可以用PNP双极性晶体管(或P通道场效应晶体管)实现，第一端为射极端(或源极端)，第二端为集极端(或漏极端)，控制端为基极端(或栅极端)。另外，电阻(resistor)及电容(capacitor)均具有第一端及第二端，二极管、发光二极管及齐纳二极管(Zener diode)均具有阳极端及阴极端，以下不再赘述。

图2为本发明提供的一较佳实施例的发光二极管(LED)驱动电路的方框图。请参照图2，LED驱动电路2用于驱动灯串11～1m组成的光源，每个灯串1i均是由相同数量、相同类型的发光二极管D1～Dn串联耦接所形成，其中m、n均为正整数，i为1～m中任一正整数。本领域技术人员应当知道为了让灯串11～1m可正常工作，在每个灯串1i中，发光二极管D1的阳极端应耦接至灯串1i的第一端，发光二极管Dk的阴极端应耦接至发光二极管D(k+1)的阳极端，且发光二极管Dn的阴极端应耦接至灯串1i的第二端P1i，其中k为1～(n-1)中任一正整数。灯串11～1m组成的光源可应用作为液晶显示器的背光源，例如直下式或侧面入光式背光源。

LED驱动电路2包括直流至直流(DC/DC)转换器21、电流平衡电路22、短路保护电路23、电压补偿电路24以及调光电路25。

DC/DC转换器21为降压或升压转换器，用于将5V、12V、24V或400V等常见规格的直流电压Vdc降压或升压而转换为直流灯串电压Vbus。DC/DC转换器21通常采用切换式电源转换器，其至少包括功率晶体管及控制器(图中未绘示)。控制器的反馈端会耦接至少一个电阻，通过电阻来检测DC/DC转换器21输出的灯串电压Vbus并转换为适当电平的反馈信号FB。当控制器从反馈端收到的反馈信号FB小于预设值时，控制器会调整功率晶体管的切换来调高灯串电压Vbus，当控制器从反馈端收到的反馈信号FB大于预设值时，控制器会调整功率晶体管的切换来调低灯串电压Vbus。如果在控制器的反馈端所耦接的电阻旁再并联另一个电阻，则会使控制器的反馈端所耦接的电阻的整体电阻值下降，进而使得从反馈端收到的反馈信号FB必然小于预设值，此时控制器会调整功率晶体管的切换来调高灯串电压Vbus。每个灯串1i的第一端均耦接至DC/DC转换器21以接收灯串电压Vbus来获取导通所需的偏压。

电流平衡电路22包括多个电流平衡器，每个电流平衡器耦接至相应的灯串1i的第二端P1i以进行自我反馈控制来调整流过灯串1i的电流，使流过灯串1i的电流在2％～3％的误差范围内而有更好的均流效果。每个电流平衡器均包括晶体管Q1i及调节器22i。在每个电流平衡器中，晶体管Q1i的第一端耦接至相应的灯串1i的第二端P1i，晶体管Q1i的第二端通过调节器22i耦接至接地。在调节器22i不动作时，晶体管Q1i工作在截止区。在调节器22i动作时，晶体管Q1i工作在线性区且调节器22i用于检测相应的灯串1i的电流并和电流期望值比较，以便在相应的灯串1i的电流大于电流期望值时控制晶体管Q1i的工作点靠近截止区而使灯串1i的电流变小，并在相应的灯串1i的电流小于电流期望值时控制晶体管Q1i的工作点远离截止区而使灯串1i的电流变大。所以，晶体管Q1i相当于跨压可调的元件，用于调节各个灯串1i的顺向导通电压使流过各个灯串1i的电流达到平衡。晶体管Q1i可采用电流驱动的双极性晶体管或电压驱动的场效应晶体管，其中以采用场效应晶体管为佳，这是因为若晶体管Q1i采用电流驱动的双极性晶体管，则控制信号VCON的电流大小必须足够大以便同时驱动晶体管Q11～Q1m，这对驱动电路25的设计是很大的负担。

短路保护电路23用于在检测到任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时，表示灯串11～1m中有某一灯串的发光二极管短路而使该灯串不正常，故输出关闭信号OFF，并在未检测到任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时，表示所有灯串11～1m均正常，故输出开启信号ON。关闭信号OFF或开启信号ON可提供至DC/DC转换器21，DC/DC转换器21在收到关闭信号OFF时关闭而不再提供灯串电压Vbus。关闭信号OFF或开启信号ON还可提供至外部电路，如控制液晶显示器的主板(main board)的微控制器以便其在收到关闭信号OFF时依序关闭其它周边元件。

电压补偿电路24用于在检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时，通过降低DC/DC转换器21的反馈信号FB来调高灯串电压Vbus，并在未检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时，不影响灯串电压Vbus。

调光电路25用于在收到关闭信号OFF(有灯串不正常)时，输出控制信号VCON控制所有调节器221～22m不动作，并在收到开启信号ON(所有灯串均正常)时，根据脉宽调制(Pulse-Width Modulation，简称PWM)形式的调光信号DIM输出控制信号VCON控制所有调节器221～22m交替地动作及不动作，以实现光源的PWM调光。其中，PWM形式的调光信号DIM的每个周期均包括一致能期间及一禁能期间，例如在致能期间时调光信号DIM为高电平信号，而在禁能期间时调光信号DIM为低电平信号。另外，对于控制信号VCON而言，在调光电路25收到关闭信号OFF(有灯串不正常)时，或在调光电路25收到开启信号ON(所有灯串均正常)且调光信号DIM在禁能期间时，控制信号VCON例如为低电平信号，以控制调节器221～22m不动作；而在调光电路25收到开启信号ON(所有灯串均正常)且调光信号DIM在致能期间时，控制信号VCON例如为高电平信号，以控制调节器221～22m动作。

图3A为图2所示电流平衡器的一电路实施例。请参照图3A，电流平衡器包括晶体管Q1i及调节器22i。调节器22i包括限流电阻Rbi、检测电阻Rsi及并联稳压器(shunt regulator)TLi。其中，并联稳压器TLi具有阴极端K、阳极端A及参考端R，可采用市售集成电路TL431、TL432等。限流电阻Rbi的第一端耦接至调光电路25以接收控制信号VCON，限流电阻Rbi的第二端耦接至晶体管Q1i的控制端及并联稳压器TLi的阴极端K，检测电阻Rsi的第一端耦接至晶体管Q1i的第二端及并联稳压器TLi的参考端，且检测电阻Rsi的第二端耦接至并联稳压器TLi的阳极端A及接地。

由于流过灯串1i的电流还会流过晶体管Q1i及检测电阻Rsi，因此可通过检测电阻Rsi检测流过灯串1i的电流(其为电压形式)。假设并联稳压器TLi采用集成电路TL431，其将参考端R电压和内部2.5V的参考电压Vref做比较，在参考端R电压大于2.5V的参考电压Vref时，并联稳压器TLi导通而阴极端K和阳极端A相当于短路，在参考端R电压小于2.5V的参考电压Vref时，并联稳压器TLi不导通而阴极端K和阳极端A相当于开路。在本例中，电流期望值为参考电压Vref除以检测电阻Rsi的电阻值，可表示为Vref/Rsi，其中的Vref和采用的并联稳压器有关，因此可通过选择不同的并联稳压器来改变电流期望值。

当控制信号VCON为低电平信号时，控制调节器22i不动作，这是因为晶体管Q1i的控制端收到低电平信号而工作在截止区，此时没有电流流过检测电阻Rsi，检测电阻Rsi的跨压(即参考端R电压)为零而使并联稳压器TLi不导通，因此调节器22i无法检测流过灯串1i的电流再据以反馈控制晶体管Q1i进行电流调整。当控制信号VCON为高电平信号时，控制调节器22i动作，此时晶体管Q1i工作在线性区且调节器22i用于检测相应的灯串1i的电流并和电流期望值比较，以便在灯串1i的电流大于电流期望值(即检测电阻Rsi的跨压大于参考电压Vref)时，因并联稳压器TLi导通而使晶体管Q1i的控制端耦接至接地，进而控制晶体管Q1i的工作点靠近截止区而使灯串1i的电流变小；并在灯串1i的电流小于电流期望值(即检测电阻Rsi的跨压小于参考电压Vref)时，因并联稳压器TLi不导通而使晶体管Q1i的控制端收到高电平的控制信号VCON，进而控制晶体管Q1i的工作点远离截止区而使灯串1i的电流变大。

图3B为图2所示电流平衡器的另一电路实施例。请参照图3B，电流平衡器包括晶体管Q1i及调节器22i。调节器22i包括运算放大器OP1及检测电阻Rsi。运算放大器OP1的非反相输入端接收设定电压Vset1，运算放大器OP1的反相输入端耦接至晶体管Q1i的第二端及检测电阻Rsi的第一端，运算放大器OP1的输出端耦接至晶体管Q1i的控制端，运算放大器OP1的电源端耦接至调光电路25以接收控制信号VCON，且检测电阻Rsi的第二端耦接至接地。在本例中，运算放大器OP1的电源端包括正电源端及负电源端，正电源端耦接至调光电路25以接收控制信号VCON，而负电源端耦接至接地。另外，运算放大器OP1可以用比较器取代。在本例中，电流期望值为设定电压Vset1除以检测电阻Rsi的电阻值，可表示为Vset1/Rsi，因此可通过设定不同的设定电压Vset1来改变电流期望值。

与图3A的工作原理相同，在调节器22i不动作时，晶体管Q1i工作在截止区。在调节器22i动作时，晶体管Q1i工作在线性区且调节器22i用于检测相应的灯串1i的电流并和电流期望值比较，以便在灯串1i的电流大于电流期望值(即检测电阻Rsi的跨压大于设定电压Vset1)时，运算放大器OP1的输出端输出低电平信号控制晶体管Q1i的工作点靠近截止区而使灯串1i的电流变小；并在灯串1i的电流小于电流期望值(即检测电阻Rsi的跨压小于设定电压Vset1)时，运算放大器OP1的输出端输出高电平信号控制晶体管Q1i的工作点远离截止区而使灯串1i的电流变大。

图4为图2所示短路保护电路23的一电路实施例。请参照图4，短路保护电路23包括二极管D11～D1m、齐纳二极管ZD1、分压电路231及开关电路232。每个二极管D1i的阳极端耦接至相应的灯串1i的第二端P1i，每个二极管D1i的阴极端耦接至齐纳二极管ZD1的阴极端，齐纳二极管ZD1的阳极端耦接至分压电路231，开关电路232的第一端耦接至调光电路25，且开关电路232的第二端耦接至禁能信号(在本例中利用接地提供低电平信号)。另外，分压电路231包括电阻R1～R4及电容C1，其中电阻R1～R4用于分压，而电容C1用于稳压滤波。开关电路232包括第一型开关Q1，故开关电路232为第一型开关电路。

在任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时，齐纳二极管ZD1击穿，通过分压电路231将落在电阻R1～R4的电压分压后可输出适当电平的高电平信号到开关电路232控制端以控制开关电路232导通，此时禁能信号传送到调光电路25而实现调光电路25收到关闭信号OFF。在未检测到任一灯串的第二端的电压大于过压期望值时，齐纳二极管ZD1未击穿，未有电压落在电阻R1～R4而使分压电路231输出低电平信号到开关电路232控制端以控制开关电路232不导通，此时禁能信号未传送到调光电路25而实现调光电路25收到开启信号ON。因此，可通过选择不同击穿电压的齐纳二极管ZD1来改变过压期望值的设计，即相当于设计当灯串中有多少个发光二极管短路时才输出关闭信号OFF。

图5为图2所示电压补偿电路24的一电路实施例。请参照图5，电压补偿电路24包括二极管D21～D2m、恒压源241、分压电路242、正端电阻R8、负端电阻R7、运算放大器OP2、开关电路243及并联电阻R12。每个二极管D2i的阴极端耦接至相应的灯串1i的第二端P1i，每个二极管D2i的阳极端耦接至运算放大器OP2的反相输入端，恒压源241输出恒定电压Vo，恒定电压Vo通过分压电路242分压产生设定电压Vset2，正端电阻R8的第一端耦接至分压电路242以接收设定电压Vset2，正端电阻R8的第二端耦接至运算放大器OP2的非反相输入端，负端电阻R7的第一端耦接至恒压源241以接收恒定电压Vo，负端电阻R7的第二端耦接至运算放大器OP2的反相输入端，运算放大器OP2的输出端耦接至开关电路243的控制端，开关电路243的第一端耦接至DC/DC转换器21的反馈端而可调整反馈信号FB，开关电路243的第二端耦接至并联电阻R12的第一端，并联电阻R12的第二端耦接至接地。在本例中，电压期望值为设定电压Vset2减去二极管D2i的顺向导通电压。

另外，恒压源241包括电阻R1～R4、第一型开关Q1、并联稳压器TL1及电容C1、C2，其中电阻R1～R4、开关Q1及并联稳压器TL1构成的电路输出恒定电压Vo＝(1+R3/R4)×Vref，Vref为并联稳压器TL1用于和参考端R电压比较的内部参考电压Vref，而电容C1、C2用于稳压滤波。分压电路242包括电阻R5、R6及电容C3，其中电阻R5、R6用于分压以产生设定电压Vset2＝R6/(R5+R6)×Vo，而电容C3用于稳压滤波。开关电路243包括二极管D31、电阻R10、R11、电容C4及第一型开关Q2，其中二极管D31用于使信号只可单向传送，电阻R10、R11用于将运算放大器OP2输出的信号分压以转换为适当电平的电压信号来控制第一型开关Q2导通或不导通，电容C4用于稳压滤波。

正端电阻R8、负端电阻R7及运算放大器OP2即可构成一般的比较器，此时运算放大器OP2可以用比较器取代。但是，在本例中还加入反馈电阻R9，反馈电阻R9的第一端耦接至运算放大器OP2的非反相输入端，反馈电阻R9的第二端耦接至运算放大器OP2的输出端，因此正端电阻R8、负端电阻R7、运算放大器OP2及反馈电阻R9构成迟滞比较器，可有效避免噪声干扰。

当检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时，检测电压Vdect小于设定电压Vset2，运算放大器OP2输出高电平信号控制开关电路243(或第一型开关Q2)导通，此时并联电阻R12将和DC/DC转换器21的控制器的反馈端所耦接的电阻并联而降低反馈端所耦接的电阻的整体电阻值，使得控制器从反馈端收到的反馈信号FB必然小于预设值，因此控制器会调高灯串电压Vbus。当未检测到任一灯串的第二端的电压小于电压期望值时，检测电压Vdect不小于设定电压Vset2，运算放大器OP2输出低电平信号控制开关电路243(或第一型开关Q2)不导通，此时电压补偿电路24不影响DC/DC转换器21的控制器从反馈端收到的反馈信号FB，因此不会影响DC/DC转换器21输出的灯串电压Vbus。

图6为图2所示调光电路25的一电路实施例。请参照图6，调光电路25包括第一开关电路251、第二开关电路252及第三开关电路253，第一开关电路251的第一端2511接收调光信号DIM，第一开关电路251的第二端2512耦接至第二开关电路252的控制端2523，第一开关电路251的控制端2513耦接至短路保护电路23以接收关闭信号OFF或开启信号ON，第二开关电路252的第一端2521耦接至第三开关电路253的控制端2533，第二开关电路252的第二端2522耦接至低电平信号(在本例中利用接地提供低电平信号)，第三开关电路253的第一端2531耦接至高电平信号(在本例中利用直流电压Vcc提供高电平信号)，第三开关电路253的第二端2532输出控制信号VCON，其中第二开关电路252的控制端2523及第三开关电路253的控制端2533在未收到信号输入时均不导通，且在第三开关电路253不导通时控制信号VCON为低电平信号。需要注意的是，第一开关电路251因包括第一型开关Q1而为第一型开关电路，第二开关电路252因包括第一型开关Q2而为第一型开关电路，第三开关电路253因包括第二型开关Q3而为第二型开关电路。

当第一开关电路251的控制端2513收到关闭信号OFF(其为低电平信号)时，第一开关电路251不导通，因此没有调光信号DIM输入。第二开关电路252的控制端2523因为没收到信号而通过内部电阻R5(其跨压为零)接收到低电平信号，故第二开关电路252不导通。第三开关电路253的控制端2533也因为没收到信号而通过内部电阻R6接收到高电平信号，故第三开关电路253不导通。此时调光电路25的输出端(即第三开关电路253的第二端2532)通过内部电阻R8(其跨压为零)接收到低电平信号，因此控制信号VCON为低电平信号以控制调节器221～22m不动作。

当第一开关电路251的控制端2513收到开启信号ON(其为高电平信号)时，第一开关电路251导通，因此有调光信号DIM输入。第二开关电路252的控制端2523收到调光信号DIM，在调光信号DIM的致能期间(其为高电平信号)时，第二开关电路252导通而将低电平信号(其为接地)传送到第三开关电路253的控制端2533，使得第三开关电路253导通而将高电平信号(其为直流电压Vcc)传送到调光电路25输出端，因此控制信号VCON为高电平信号以控制调节器221～22m动作；而在调光信号DIM的禁能期间(其为低电平信号)时，第二开关电路252不导通，第三开关电路253的控制端2533因为没收到信号而通过内部电阻R6接收到高电平信号，故第三开关电路253不导通，此时调光电路25的输出端(即第三开关电路253的第二端2532)通过内部电阻R8(其跨压为零)接收到低电平信号，因此控制信号VCON为低电平信号以控制调节器221～22m不动作。

综上所述，本发明提供的LED驱动电路在每个灯串的第二端串接电流平衡器以进行自我反馈控制来调整灯串各自流过的电流，且加入电压补偿电路微调灯串电压以便使具有不同顺向导通电压的每个灯串都能被完全点亮，另加入短路保护电路以便在灯串中有发光二极管短路时关闭LED驱动电路，以保护灯串不致于因过电流而烧毁。由于本发明的LED驱动电路不需要采用专用的LED控制器，且驱动电路架构相当简单，可大幅降低成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利范围，凡是在本发明特征范围内所作的其它等效变化或修饰，均应包括在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种发光二极管驱动电路，其特征在于，用于驱动多个灯串组成的一光源，每个灯串均包括多个串联耦接的发光二极管，每个灯串的第一端均接收一灯串电压，该发光二极管驱动电路包括：

多个电流平衡器，每个电流平衡器均包括一晶体管及一调节器，该晶体管的第一端耦接至一相应的灯串的第二端，该晶体管的第二端通过该调节器耦接至一接地，在该调节器不动作时，该晶体管工作在截止区，在该调节器动作时，该晶体管工作在线性区且该调节器用于检测该相应的灯串的电流并和一电流期望值比较，以便在该相应的灯串的电流大于该电流期望值时控制该晶体管的工作点靠近截止区，在该相应的灯串的电流小于该电流期望值时控制该晶体管的工作点远离截止区；

一短路保护电路，用于在检测到任一灯串的第二端的电压大于一过压期望值时输出一关闭信号，并在未检测到任一灯串的第二端的电压大于该过压期望值时输出一开启信号；

一电压补偿电路，用于在检测到任一灯串的第二端的电压小于一电压期望值时调高该灯串电压，并在未检测到任一灯串的第二端的电压小于该电压期望值时不影响该灯串电压；以及

一调光电路，用于在收到该关闭信号时，输出一控制信号控制该些电流平衡器的调节器不动作，并在收到该开启信号时，根据脉宽调制形式的一调光信号输出该控制信号控制该些电流平衡器的调节器交替地动作及不动作，以实现该光源的脉宽调制调光；

2.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，其中该调节器包括一限流电阻、一检测电阻及一并联稳压器，该并联稳压器具有阴极端、阳极端及参考端，该限流电阻的第一端耦接至该调光电路以接收该控制信号，该限流电阻的第二端耦接至该晶体管的控制端及该并联稳压器的阴极端，该检测电阻的第一端耦接至该晶体管的第二端及该并联稳压器的参考端，该检测电阻的第二端耦接至该并联稳压器的阳极端及该接地。

3.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，其中该调节器包括一运算放大器及一检测电阻，该运算放大器的非反相输入端接收一设定电压，该运算放大器的反相输入端耦接至该晶体管的第二端及该检测电阻的第一端，该运算放大器的输出端耦接至该晶体管的控制端，该运算放大器的电源端耦接至该调光电路以接收该控制信号，该检测电阻的第二端耦接至该接地，其中该电流期望值为该设定电压除以该检测电阻的电阻值。

4.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，其中该短路保护电路包括多个二极管、一齐纳二极管、一分压电路及一开关电路，每个二极管的阳极端耦接至一相应的灯串的第二端，每个二极管的阴极端耦接至该齐纳二极管的阴极端，该齐纳二极管的阳极端耦接至该分压电路，该开关电路的第一端耦接至该调光电路，该开关电路的第二端耦接至一禁能信号，在任一灯串的第二端的电压大于该过压期望值时，该齐纳二极管击穿且通过该分压电路输出高电平信号控制该开关电路导通，该禁能信号传送到该调光电路而实现该调光电路收到该关闭信号，在未检测到任一灯串的第二端的电压大于该过压期望值时，该齐纳二极管未击穿且通过该分压电路输出低电平信号控制该开关电路不导通，该禁能信号未传送到该调光电路而实现该调光电路收到该开启信号。

5.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，其中该电压补偿电路还包括一反馈电阻，该反馈电阻的第一端及第二端分别耦接至该运算放大器的非反相输入端及输出端。

6.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，其中该调光电路包括一第一开关电路、一第二开关电路及一第三开关电路，该第一开关电路的第一端接收该调光信号，该第一开关电路的第二端耦接至该第二开关电路的控制端，该第一开关电路的控制端耦接至该短路保护电路以接收该关闭信号或该开启信号，该第二开关电路的第一端耦接至该第三开关电路的控制端，该第二开关电路的第二端耦接至一低电平信号，该第三开关电路的第一端耦接至一高电平信号，该第三开关电路的第二端输出该控制信号，其中该第二开关电路的控制端及该第三开关电路的控制端在未收到信号输入时均不导通，且在该第三开关电路不导通时该控制信号为低电平信号。