CN102984855B - 一种高精度led控制电路及方法及应用其的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高精度LED控制电路及方法及应用其的LED驱动电路，以克服现有技术中的补偿信号无法准确表征输出电压反馈信号所导致的LED调光不够精确的问题。与现有技术相比，依据本发明的LED驱动电路的控制电路，可以在控制功率级电路的使能信号的有效区间内，控制基准电压信号接入控制电路，从而使补偿信号准确反映输出电压反馈信号的变化，进而实现精确调光。

Description

一种高精度LED控制电路及方法及应用其的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电路领域，更具体的，尤其涉及一种高精度的LED驱动电路的控制电路以及控制方法。

背景技术

随着照明行业的不断创新和迅速发展，加之节能和环保日益重要，LED照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。但是，由于LED自身的伏安特性及温度特性，使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度，故不能由传统的电源直接给LED供电。因此，要用LED作照明光源首先就要解决电源驱动的问题。

图1所示为现有技术中比较常用的一种LED驱动电路的控制电路。LED驱动电路的工作状态受到使能信号EN的控制，所述使能信号EN为一占空比一定的方波信号，在所述使能信号EN有效的区间内，其功率级电路对输入电源进行电能传输，在其无效区间内，所述功率级电路停止工作，以此达到对LED负载进行调光的目的。因此如图中所示，控制电路输出的控制信号V_ctrl和所述使能信号EN经过一与逻辑运算以控制主开关管Q1的开关动作。LED驱动电路的控制电路中的跨导放大器接收基准电压信号V_ref和输出电压反馈信号V_fb，根据两者的差值输出电流对电容充电得到一补偿信号V_C。为了防止在EN无效的区间内，所述跨导放大器的输出电流继续对电容充电导致所述补偿信号V_C持续升高，在跨导放大器的输出端连接一由所述使能信号EN控制的开关管，在所述功率级电路停止工作时，开关管关断使跨导放大器的输出电流无法继续对电容充电。

但这种电路结构存在一定的问题：如图1B所示的工作波形图中使能信号EN为高电平的t₀至t₂时刻的区间内，所述输出电压反馈信号V_fb逐渐上升但在t₁时刻前始终小于所述基准电压信号V_ref，补偿信号V_C随之逐渐上升。从t₁至t₂时刻的区间内，所述输出电压反馈信号V_fb大于所述基准电压信号V_ref，而所述补偿信号V_C随之逐渐下降。在t₂时刻，所述使能信号变为无效，因此跨导放大器的输出端连接的开关管关断，所述补偿信号V_C也t₀时刻之前的电压值。而在t₂至t₃时刻的区间内，所述输出电压反馈信号V_fb逐渐下降至零，可以看出，所述输出电压反馈信号的波形V_fb在t₀至t₂时刻的区间内的积分值等于所述使能信号EN的占空比D与所述基准电压信号V_ref的乘积，而其在一个调光周期内的积分则需要加入t₂至t₃区间内的积分值。由此可以看出在一个调光周期内，跨导放大器两端的积分值并不相等。在t₂至t₃区间内，所述输出电压反馈信号V_fb与所述基准电压信号V_ref的差值在跨导放大器输出端形成的电流无法对电容充电，即这段时间内所述输出电压反馈信号V_fb变化的信息无法准确反映在所述补偿信号V_C的数值上，导致所述补偿信号V_C偏小，最终导致LED负载的调光不精确，在使能信号EN的占空比比较小时，这种情况尤为明显。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度LED控制电路和控制方法，以克服现有技术中的补偿信号无法准确表征输出电压反馈信号所导致的LED调光不够精确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

依据本发明一实施例的一种高精度LED控制电路，用于控制LED驱动电路的输出电流，所述LED驱动电路接收一使能信号，并在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载，所述LED控制电路进一步包括一基准电压控制电路，

所述基准电压控制电路接收一基准电压信号和所述使能信号，在所述使能信号有效的区间内控制所述基准电压信号输入至所述控制电路。

进一步的，所述基准电压控制电路包括第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的第一功率端接收所述基准电压信号，其第二功率端作为所述基准电压控制电路的输出端；所述使能信号控制所述第一开关管的开关状态；

所述第二开关管连接在所述基准电压控制电路的输出端和地之间；一与所述使能信号逻辑相反的信号控制所述第二开关管的开关状态。

优选的，所述使能信号为占空比一定的方波信号。

优选的，所述控制电路进一步包括一补偿电路；所述补偿电路包括跨导放大器和补偿电容；

所述跨导放大器的同相输入端接收所述基准电压控制电路的输出信号，其反相输入端接收输出电压反馈信号，其输出信号经过所述补偿电容后得到补偿信号。

依据本发明一实施例的一种高精度的LED控制方法，包括以下步骤：

接收一使能信号，并在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；

接收一基准电压信号和所述使能信号，在所述使能信号有效的区间内控制所述基准电压信号输入至LED控制电路。

进一步包括：接收所述基准电压信号和输出电压反馈信号，并据此输出一补偿信号。

优选的，所述使能信号为占空比一定的方波信号。

依据本发明一实施例的一种高精度的LED驱动电路，包括功率级电路和控制电路，

所述LED驱动电路接收一使能信号，所述功率级电路在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；

所述控制电路包括依据本发明的任一合适的控制电路。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，依据本发明的LED驱动电路的控制电路，可以在控制功率级电路的使能信号的有效区间内，控制基准电压信号接入控制电路，从而使补偿信号准确反映输出电压反馈信号的变化，进而实现精确调光。通过下文优选实施例的具体描述，本发明的上述和其他优点更显而易见。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1A所示为现有技术中的一种LED驱动电路的电路原理框图；

图1B所示为图1A所示的LED驱动电路的波形示意图；

图2A所示为依据本发明的LED驱动电路的控制电路的第一实施例的原理框图；

图2B所示为图2A所示的LED驱动电路的控制电路工作波形图；

图3所示为依据本发明的LED驱动电路的控制电路的第二实施例的原理框图；

图4所示为依据本发明的LED驱动电路的控制方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

参考图2A，所示为依据本发明的LED驱动电路的控制电路的第一实施例的原理框图。与背景技术中相类似的，所述LED驱动电路接收使能信号EN，并在所述使能信号EN有效的区间内进行电能转换驱动LED负载，其进一步包括基准电压控制电路201。所述基准电压控制电路201接收一基准电压信号V_ref和所述使能信号EN，在所述使能信号EN有效的区间内控制所述基准电压信号V_ref输入至所述控制电路。

所述控制电路中包括一由跨导放大器和补偿电容组成的补偿电路，其中，所述跨导放大器的同相输入端接收所述基准电压控制电路输出的所述基准电压信号V_ref，其反相输入端接收LED驱动电路的输出电压反馈信号V_fb，其输出信号经过所述补偿电容后得到所述补偿信号V_C，后续电路根据所述补偿信号V_C控制主功率管Q1的开关动作进行电能转换。

具体的，所述使能信号EN优选为具有一定占空比的方波信号，而所述基准电压控制电路201包括第一开关管S₁和第二开关管S₂；

所述第一开关管S₁的第一功率端接收所述基准电压信号V_ref，其第二功率端作为所述基准电压控制电路201的输出端连接至所述跨导放大器的同相输入端；其控制端接收所述使能信号EN；所述使能信号控制所述第一开关管S₁的开关状态；所述第二开关管S₂连接在所述基准电压控制电路201的输出端和地之间；一与所述使能信号EN逻辑相反的信号控制所述第二开关管S₂的开关状态。

以高电平使能为例，由以上连接关系可知，当所述使能信号EN为高电平时，所述基准电压控制电路201使所述基准电压信号V_ref接入所述补偿电路，当所述使能信号EN为低电平时，所述基准电压控制电路201保证所述补偿电路不接收所述基准电压信号V_ref。

上述实施例中LED驱动电路的功率级电路为Boost变换器，也可以为其他类型的拓扑，其工作波形图如图2B所示。

所述使能信号EN在t₀至t₁时刻的区间内保持高电平，此时由于所述基准电压信号V_ref接入所述控制电路，因此所述跨导放大器根据其与所述输出电压反馈信号V_fb的差值输出一定的电流对所述补偿电容充电。当所述跨导放大器的输入端信号接近相等时，其输出电流接近为零，因此所述补偿信号V_C基本保持不变。在t₁时刻，由于所述使能信号变为低电平，所述跨导放大器不再接收所述基准电压信号V_ref，但此时由于所述输出电压反馈信号V_fb开始下降，而所述跨导放大器的输出端仍与所述补偿电容连接，因此所述补偿电容开始放电，所述补偿信号V_C逐渐下降直至t₂时刻所述输出电压反馈信号V_fb下降至零。可以看出，所述输出电压反馈信号V_fb的波形在t₀至t₂区间内的积分值等于所述使能信号EN的占空比D与所述基准电压信号V_ref的乘积，由此可以推知跨导放大器两端的积分值相等。在所述使能信号EN无效时，所述基准电压信号V_ref不接入控制电路但仍能保证所述输出电压反馈信号V_fb变化的信息准确反映在所述补偿信号V_C的数值上，使LED负载的调光更加精确。

参考图3，所示为依据本发明的LED驱动电路的控制电路的另一实施例的原理框图，其中所述控制电路具体包括：所述补偿信号V_C与加入斜坡补偿的电流采样信号进行比较后通过RS触发器控制所述主开关管Q1的关断，一定频的时钟信号通过RS触发器控制所述主开关管Q1的导通。以上为所述控制电路的具体实施方式的说明，其他的控制策略同样可以适用。而基准电压控制电路的实现方式可以和图2实施例相同，也可以为其他能够达到相同技术效果的电路结构。

以下结合附图对依据本发明的LED驱动电路的控制方法的优选实施例进行详细描述。

参考图4，所示为依据本发明的LED驱动电路的控制方法的一实施例的流程图。其包括以下步骤:

S401：接收一使能信号，并在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；

S402：接收一基准电压信号和所述使能信号，在所述使能信号有效的区间内控制所述基准电压信号输入至LED控制电路。

其中步骤S402进一步包括：接收所述基准电压信号和输出电压反馈信号，并据此输出一补偿信号。

优选的，所述使能信号为占空比一定的方波信号。

本发明还提供一种高精度的LED驱动电路，其包括功率级电路和控制电路，所述LED驱动电路接收一使能信号，所述功率级电路在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；而所述控制电路包括依据本发明的任一合适的控制电路。

另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

要说明的是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能也相同，且改进性的实施例可分别与上述多个相关实施例进行结合，但说明时仅已在上一实施例的基础上举例说明。顶部开关管驱动电路和底部开关管驱动电路包括但并不限定于以上公开的形式，只要能够实现本发明实施例所述的相关电路的功能即可，因此，本领域技术人员在本发明实施例公开的电路的基础上所做的相关的改进，也在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度LED控制电路，用于控制LED驱动电路的输出电流，所述LED驱动电路接收一使能信号，并在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载，其特征在于，进一步包括一基准电压控制电路，

所述基准电压控制电路接收一基准电压信号和所述使能信号，在所述使能信号有效的区间内控制所述基准电压信号输入至所述控制电路，在所述使能信号无效的区间内控制所述基准电压信号不输入至所述控制电路；

所述基准电压控制电路包括第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的第一功率端接收所述基准电压信号，其第二功率端作为所述基准电压控制电路的输出端；所述使能信号控制所述第一开关管的开关状态；

所述第二开关管连接在所述基准电压控制电路的输出端和地之间；一与所述使能信号逻辑相反的信号控制所述第二开关管的开关状态。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述使能信号为占空比一定的方波信号。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路进一步包括一补偿电路；所述补偿电路包括跨导放大器和补偿电容；

所述跨导放大器的同相输入端接收所述基准电压控制电路的输出信号，其反相输入端接收输出电压反馈信号，其输出信号经过所述补偿电容后得到补偿信号。

4.一种高精度的LED控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收一使能信号，并在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；

接收一基准电压信号和所述使能信号，在所述使能信号有效的区间内控制所述基准电压信号输入至LED控制电路，在所述使能信号无效的区间内控制所述基准电压信号不输入至LED控制电路；

所述基准电压信号由基准电压控制电路进行控制，所述基准电压控制电路包括第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的第一功率端接收所述基准电压信号，其第二功率端作为所述基准电压控制电路的输出端；所述使能信号控制所述第一开关管的开关状态；

所述第二开关管连接在所述基准电压控制电路的输出端和地之间；一与所述使能信号逻辑相反的信号控制所述第二开关管的开关状态。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：

接收所述基准电压信号和输出电压反馈信号，并据此输出一补偿信号。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述使能信号为占空比一定的方波信号。

7.一种高精度的LED驱动电路，包括功率级电路和控制电路，其特征在于，

所述LED驱动电路接收一使能信号，所述功率级电路在所述使能信号有效的区间内进行电能转换驱动LED负载；

所述控制电路包括权利要求1-3任一项所述的控制电路。