CN102387636A

CN102387636A - Led驱动电路

Info

Publication number: CN102387636A
Application number: CN2011102567658A
Authority: CN
Inventors: 石仓启太; 麻生真司
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: JP2012054461A; CN102387636B

Abstract

本发明提供LED驱动电路，即使在使LED调光用开关以较高的频率导通/截止的情况下也能够向LED输出固定电平的脉冲电流。LED驱动电路具有：将输入电压变换为其它电压的电压变换部(1)；将多个LED串联连接而成的第1LED组(LED1～LEDn)；开关元件(Q1)，其根据LED调光用信号进行开关动作，由此使从电压变换部向第1LED组施加的其它电压断续；PWM调制部(2)，其利用LED调光用信号对与流过第1LED组的LED电流的脉冲波高值对应的基准电压进行PWM调制；第1平均化部(3)，其对与LED电流对应的电压进行平均化；第2平均化部(4)，其对由PWM调制部实施PWM调制后的电压进行平均化；以及控制部(6)，其根据第1平均化部所平均化的电压和第2平均化部所平均化的电压，控制施加给第1LED组的其它电压。

Description

LED驱动电路

技术领域

本发明涉及对串联连接的多个LED进行驱动的LED驱动电路，尤其涉及LED调光的技术。

背景技术

目前，例如公知有专利文献1作为使串联连接的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)点亮的LED驱动电路。

在图4所示的专利文献1中，公开了可抑制温度及电源电压的变动、元件偏差的影响而输出固定电平的脉冲电流的LED等发光元件的驱动电路。在该驱动电路中，当MOS晶体管100(LED调光用的开关)导通时，从开关电源600向LED71～7n供电，通过电阻200检测LED71～7n的电流。在误差信号生成部300中生成该检测信号Sfb与目标信号Sref间的误差信号Serr，并在信号保持部400中进行平均化。

根据平均化后的误差信号SerrA来控制对LED71～7n的供电。当MOS晶体管100从导通变化为截止时，停止对LED71～7n的供电，在信号保持部400中保持误差信号SerrA。当MOS晶体管100从截止变化为导通时，将所保持的误差信号SerrA的信号电平作为初始电平，开始误差信号SerrA的平均化。

在专利文献1中，MOS晶体管601的开关频率被控制得远远高于MOS晶体管100的开关频率。

【专利文献1】日本特开2004-147435号公报

但是，在将上述LED驱动电路应用于液晶电视的背光源等中的情况下，有时由于噪声对策等会以较高的频率(例如几十kHz)控制MOS晶体管100。

在这样的情况下，需要利用控制MOS晶体管100时的高频以上的高频来使MOS晶体管601进行导通/截止动作。因此，由于半导体元件的特性，有时不能使MOS晶体管601以较高的频率进行导通/截止动作。

发明内容

本发明的课题是提供即使在使LED调光用的开关以较高的频率导通截止的情况下也能够向LED输出固定电平的脉冲电流的LED驱动电路。

为了解决上述课题，本发明的LED驱动电路的特征是在于，该LED驱动电路具有：电压变换部，其将输入电压变换为其它电压；将多个LED串联连接而成的第1LED组；开关元件，其根据LED调光用信号进行开关动作，由此使从所述电压变换部向所述第1LED组施加的所述其它电压断续；PWM调制部，其利用所述LED调光用信号对与流过所述第1LED组的LED电流的脉冲波高值对应的基准电压进行PWM调制；第1平均化部，其对与所述LED电流对应的电压进行平均化；第2平均化部，其对由所述PWM调制部实施PWM调制后的电压进行平均化；以及控制部，其根据所述第1平均化部所平均化的电压和所述第2平均化部所平均化的电压，控制施加给所述第1LED组的所述其它电压。

根据本发明，第1平均化部对与LED电流对应的电压进行平均化，第2平均化部对由PWM调制部实施PWM调制后的电压进行平均化，所以输入到控制部的电压不取决于LED调光用信号的频率。因此，即使在频率高的情况下，也能够准确地控制施加给LED的电压。因此，即使在使LED调光用的开关以较高的频率进行导通/截止的情况下也能够向LED输出固定电平的脉冲电流。

附图说明

图1是本发明实施例1的LED驱动电路的结构图。

图2是本发明实施例2的LED驱动电路的结构图。

图3是本发明实施例3的LED驱动电路的结构图。

图4是示出现有的LED驱动电路的具体例的图。

标号说明

1电压变换部；2PWM调制部；3第1平均化部；4第2平均化部；5电压比较部；6PWM控制部；Vin直流电源；Q0、Q1、Q2、Q3、QL、QH开关元件；D0、D1、D2、DL、DH二极管；Cri电流谐振电容器；C0、C1、C2、C3、C4电容器；R1、R2、R3、Rs电阻；T变压器；T1平衡用变压器；Np 1次绕组；Ns1、Ns2 2次绕组；N1、N2绕组；Lp励磁电感；Lr1漏电感；LED1～LEDn、LED11～LED1n、LED21～LED2n发光二极管；CMP比较器；ST三角波发生器；AMP2放大器；Vref基准电源；Vpulse LED调光用信号。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明实施方式的LED驱动电路。本发明的特征在于使用两个平均化部来控制LED电流的脉冲波高值。

【实施例1】

图1是本发明实施例1的LED驱动电路的结构图。在图1中，电压变换部1对输入电压进行升压，将其变换为其它电压，该电压变换部由升压电抗器L0、开关元件Q0、二极管D0和平滑电容器C0构成，该开关元件Q0由MOSFET构成。

升压电抗器L0的一端被施加直流电源Vin的电压，升压电抗器L0的另一端连接二极管D0的阳极、开关元件Q0的漏极。开关元件Q0的源极接地，栅极与比较器CMP的输出端子连接。二极管D0的阴极与电容器C0的一端以及LED1的阳极连接，电容器C0的另一端接地。PWM控制部6使开关元件Q0导通/截止，直流电源Vin的电压被升压后施加给串联连接的LED1～LEDn。

LEDn的阴极经由由MOSFET构成的开关元件Q1与电流检测电阻Rs连接。开关元件Q1根据由脉冲信号构成的LED调光用信号Vpulse进行开关动作，由此使从电压变换部1向LED1～LEDn施加的其它电压断续(断続)。基准电源Vref将与流过LED1～LEDn的LED电流的脉冲波高值对应的基准电压输出到PWM调制部2。

PWM调制部2利用LED调光用信号Vpulse对来自基准电源Vref的基准电压进行PWM调制。在PWM调制部2中，放大器AMP2的一个输入端子与输出端子连接，另一个输入端子与基准电源Vref连接。

在电源Vcc与“接地”之间连接了电阻R3与开关元件Q3的串联电路，该开关元件Q3由MOSFET构成。开关元件Q3的栅极被施加LED调光用信号Vpulse。开关元件Q2的漏极与放大器AMP2的输出端子连接，源极接地，栅极与电阻R3的一端及开关元件Q3的漏极连接。

PWM调制部2以如下方式进行动作。基准电源Vref的电压经由放大器AMP2输出到开关元件Q2的漏极。当高电平的LED调光用信号Vpulse被施加到开关元件Q3的栅极时，开关元件Q3导通，所以开关元件Q2截止。因此，基准电源Vref的电压被输出至电阻R2。

另外，当低电平脉冲的LED调光用信号Vpulse被施加到开关元件Q3的栅极时，开关元件Q3截止，所以开关元件Q2导通。因此，基准电位(接地电位)被输出至电阻R2。即，利用LED调光用信号Vpulse的脉冲宽度，对基准电源Vref的电压进行PWM调制。

第1平均化部3由电阻R1和电容器C1构成，利用电阻R1和电容器C1，对在LED电流所流过的电流检测电阻Rs中产生的电压进行平均化。第2平均化部4由电阻R2和电容器C2构成，利用电阻R2和电容器C2，对由PWM调制部2实施PWM调制后的电压进行平均化。

此外，第1平均化部3的过渡响应特性和第2平均化部4的过渡响应特性具有同一特性。这里，基于电阻R1和电容器C1的时间常数和基于电阻R2和电容器C2的时间常数是相同值。

电压比较部5由放大器AMP1构成，放大器AMP1对第1平均化部3平均化后的电压与第2平均化部4平均化后的电压之间的误差电压进行放大，将其输出至PWM控制部6。

PWM控制部6由三角波发生器ST和比较器CMP构成。比较器CMP对来自放大器AMP1的误差电压与三角波发生器ST产生的三角波信号进行比较，生成脉冲信号，施加到开关元件Q0的栅极。

另外，比较器CMP根据来自放大器AMP1的误差电压值来控制对开关元件Q0施加的脉冲信号的导通/截止的占空比，由此控制对LED1～LEDn施加的电压。

根据这样构成的实施例1的LED驱动电路，PWM调制部2利用LED调光用信号Vpulse对与流过LED1～LEDn的LED电流的脉冲波高值对应的基准电压进行PWM调制后，第1平均化部3对与LED电流对应的电压进行平均化，将其输出至电压比较部5，第2平均化部4对由PWM调制部2实施PWM调制后的电压进行平均化，将其输出至电压比较部5。

因此，输入到电压比较部5中的电压已被平均化，所以不取决于LED调光用信号Vpulse的频率。因此，即使在频率高的情况下，也能够准确地控制施加给LED1～LEDn的电压。因此，即使在使LED调光用的开关元件Q1以较高的频率导通/截止的情况下也能够向LED输出固定电平的脉冲电流。

另外，因为两个平均化部3、4的过渡响应特性为同一特性，所以即使在LED调光用信号Vpulse的占空比变化的情况下，也能够在过渡时使输入到电压比较部5的一个平均电压与另一个平均电压间的差分电压成为固定值。因此，电压变换部1的输出电压不会变化，从而在过渡时能够将LED电流的波高值保持为固定值。

【实施例2】

图2是本发明实施例2的LED驱动电路的结构图。图2所示的实施例2的LED驱动电路的特征在于，在图1所示的实施例1的LED驱动电路的结构中还设置了供电单元10、平衡用变压器T1。

供电单元10提供正弦波状的交变电流，所以在直流电源Vin的两端连接有由MOSFET构成的开关元件QH与由MOSFET构成的开关元件QL的串联电路。

在开关元件QH与开关元件QL的连接点处连接有变压器T的1次绕组Np与电流谐振电容器Cri的串联谐振电路。变压器T具有漏电感Lr1、Lr2。Lp是变压器T的励磁电感。通过开关元件QL与开关元件QH交替地导通/截止，从变压器T的2次绕组Ns1提供由漏电感Lr1和电流谐振电容器Cri、或者、Lr1、Lp和Cri发生谐振而得到的正弦波状的交变电流。

变压器T具有1次绕组Np、第一2次绕组Ns1和第二2次绕组Ns2。平衡用变压器T1的第1绕组N1的一端与第一2次绕组Ns1的一端连接，第1绕组N1的另一端经由二极管D1与电容器C3的一端以及串联连接的LED11～LED1n(第1LED组)连接。二极管D1(第1整流元件)和电容器C3(第1平滑元件)构成第1整流平滑电路。

平衡用变压器T1的第2绕组N2的一端与第一2次绕组Ns1的一端连接，第2绕组N2的另一端经由二极管D2与电容器C4的一端以及串联连接的LED21～LED2n(第2LED组)连接。二极管D2(第2整流元件)和电容器C4(第2平滑元件)构成第2整流平滑电路。LED 1n、2n的阴极经由开关元件Q1与电流检测电阻Rs连接。

第二2次绕组Ns2的两端与由二极管D30和电容器C30构成的整流平滑电路连接。二极管D30与电容器C30的连接点处的直流电压被提供给电压变换部1的升压电抗器L0的一端。二极管D0和电容器C0的连接点与电容器C3的另一端、电容器C4的另一端以及第一2次绕组Ns1的另一端连接。

根据来自PWM控制部6的导通/截止信号使开关元件Q0导通/截止，由此电压变换部1使电容器C0的两端电压升压，控制施加给LED11～LED1n、LED21～LED2n的电压。

此外，因为其它结构与实施例1的LED驱动电路的结构相同，所以对同一部分标注同一标号。

这样，根据实施例2的LED驱动电路，因为具有与实施例1的LED驱动电路结构相同的结构，所以可获得同样的效果。

另外，平衡用变压器T1的第1绕组N1与第2绕组N2以使流过各自的电流均衡的方式进行了磁耦合，所以对电容器C3和电容器C4充入同一电流。因此，与电容器C3连接的LED 11～LED 1n和与电容器C4连接的LED 21～LED 2n即使在阻抗不同的情况下也流过均衡化后的电流。即，能够抑制流过LED 11～LED 1n、LED 21～LED 2n的电流的偏差。

【实施例3】

图3是本发明实施例3的LED驱动电路的结构图。图3所示的实施例3的LED驱动电路相对于图2所示的实施例2的LED驱动电路结构的不同之处在于：二极管D1、D2、电容器C3、C4、LED 11～LED 1n、LED 21～LED 2n的极性相反；以及将电压变换部1的电容器C0的输出与LED 1n、LED 2n的阳极连接，将开关元件Q1的漏极与电容器C3的另一端、电容器C4的另一端以及2次绕组Ns1的另一端连接。

根据这样的实施例3的LED驱动电路，也能够获得与实施例2的LED驱动电路同样的动作以及效果。另外，在实施例3的LED驱动电路中，可利用电压变换部1生成正的电压、利用2次绕组Ns1生成负的电压，所以能够对LED 11～LED 1n、LED21～LED 2n施加正负的电压。

工业上的可利用性

本发明能够应用于使LED点亮的LED点亮装置及LED照明。

Claims

1.一种LED驱动电路，其特征在于，

该LED驱动电路具有：

电压变换部，其将输入电压变换为其它电压；

将多个LED串联连接而成的第1LED组；

开关元件，其根据LED调光用信号进行开关动作，由此使从所述电压变换部向所述第1LED组施加的所述其它电压断续；

PWM调制部，其利用所述LED调光用信号对与流过所述第1LED组的LED电流的脉冲波高值对应的基准电压进行PWM调制；

第1平均化部，其对与所述LED电流对应的电压进行平均化；

第2平均化部，其对由所述PWM调制部实施PWM调制后的电压进行平均化；以及

控制部，其根据所述第1平均化部所平均化的电压和所述第2平均化部所平均化的电压，控制施加给所述第1LED组的所述其它电压。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

该LED驱动电路具有电压比较部，该电压比较部对所述第1平均化部所平均化的电压与所述第2平均化部所平均化的电压进行比较，

所述电压变换部具有电压变换用开关元件，

所述控制部根据所述电压比较部的输出，控制所述电压变换用开关元件的占空比，由此控制所述其它电压。

3.根据权利要求1或2所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述第1平均化部的过渡响应特性和所述第2平均化部的过渡响应特性具有同一特性。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的LED驱动电路，其特征在于，

该LED驱动电路具有：

谐振型供电单元，其具有变压器并输出交变电流，该变压器具有1次绕组、第一2次绕组和第二2次绕组；

平衡用变压器，其具有第1绕组以及第2绕组，该第1绕组以及该第2绕组各自的一端与所述变压器的第一2次绕组的一端连接；

将多个LED串联连接而成的第2LED组；

第1整流平滑电路，其连接在所述平衡用变压器的所述第1绕组的另一端与所述第1LED组之间，具有第1整流元件和第1平滑元件；以及

第2整流平滑电路，其连接在所述平衡用变压器的所述第2绕组的另一端与所述第2LED组之间，具有第2整流元件和第2平滑元件，

所述电压变换部输入对所述变压器的第二2次绕组中产生的电压进行整流平滑后的电压作为所述输入电压，将所述其它电压施加到所述第1平滑元件以及所述第2平滑元件各自的一端。