CN102387636B - Led驱动电路 - Google Patents
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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
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 (4)
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;
电压比较部,其对所述第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;以及
控制部,其根据所述电压比较部的输出,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,
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或2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。
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