CN103108433B - 一种电压调节电路及其led驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电压调节电路，包括：电压转换模块，用于接收第一电压，并将该第一电压转换为一第二电压；LED驱动模块，其每一LED驱动回路具有电流调节器和LED灯串；以及控制模块，用于根据所接收的输入信号来输出一控制信号，该输入信号反映流经LED驱动模块的电流，其中，该电压转换模块根据该控制信号来调节第二电压，以便调节后的第二电压仍然维持每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度不变。采用本发明，通过控制模块来接收用于反映流经LED驱动模块的电流的输入信号，并根据该输入信号来输出相应的控制信号，进而调节第二电压，因而可显著降低电流调节器的损耗，提高系统效率。

Description

一种电压调节电路及其LED驱动装置
技术领域
本发明涉及LED灯串的驱动技术，尤其涉及针对LED驱动装置中的电流调节器所承载电压进行调节的电压调节电路。
背景技术
现有技术中，当LED灯串连接到直流电压源进行工作时，通常需要在该LED灯串上串联连接一电流调节器，并通过该电流调节器的恒流特性来稳定LED灯串的工作电流。例如，可利用一电压转换模块将交流或直流的输入电压转换为一恒定的直流电压，再将该直流电压电性连接至电流调节器，以提供LED灯串工作所需的工作电压。
在LED灯串的多种实际应用场合，往往会采用多个LED驱动回路并联连接至该直流电压(即，电压转换模块的输出电压)，每一LED驱动回路包括彼此串联连接的一电流调节器和一LED灯串。由于不同LED之间的特性差异，即使LED数目相同的两个LED灯串，其工作电压也可能不一样。因此，为了使每一LED灯串中的LED保持正常工作状态，电压转换模块的输出电压应当设定为相较于LED灯串中的最大工作电压稍高的一电压值，亦即，该输出电压必须提供相对于该最大工作电压的一安全裕量。
此外，每一LED驱动回路中的电流调节器和LED灯串采用串联连接，该电流调节器需要承载输出电压VO与LED灯串工作电压VF之间的差值电压。该差值电压越大，电流调节器上的损耗越大，系统中的能耗也将随之增加。举例来说，若电压转换模块的输出电压固定为24V直流电压，LED灯串上具有6个LED，每个LED正常工作时的压降为3V，则与该LED灯串串接的电流调节器所承受的压降为6V(24V-6*3V)，并且流经电流调节器的电流等于LED灯串的灯电流，因此，电流调节器上的损耗较大，系统的效率较低。
有鉴于此，如何设计一种电压调节电路，以便电压转换模块的输出电压可根据流经LED灯串的电流进行自适应调节，在不影响LED灯串的亮度的情况的同时，降低电流调节器上的损耗，提升系统的效率，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的LED驱动装置在电路设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种电压调节电路以及包含该电压调节电路的LED驱动装置。
依据本发明的一个方面，提供了一种用于LED驱动器的电压调节电路，包括：
一电压转换模块，用于接收一第一电压，并将该第一电压转换为一第二电压，其中，第一电压为一直流电或一交流电，第二电压为一直流电；
一LED驱动模块，包括至少一LED驱动回路，并且每一LED驱动回路具有：
一电流调节器，电性连接至电压转换模块所输出的第二电压；以及
一LED灯串，与该电流调节器串联连接；
一参考电压控制器，用于设定一参考电压；以及
一控制模块，用于接收一输入信号，并根据该输入信号来输出一控制信号至电压转换模块，其中，该输入信号反映流经LED驱动模块的电流，
其中，该电压转换模块根据该控制信号来调节第二电压，以便调节后的第二电压仍然维持每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度不变，当流经所述LED驱动模块的电流大于一第一参考电流时，所述参考电压控制器降低所述参考电压，所述控制模块输出一第一控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第一控制信号来降低所述第二电压。
该控制模块包括：一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和一输出端，第一输入端用于接收与第二电压相对应的一参考电压，第二输入端用于接收与第二电压相对应的一反馈电压，以及该输出端输出一比较信号；以及一控制单元，电性连接至比较器的输出端，用于接收该比较信号，并根据该比较信号来输出该控制信号。在一具体实施例中，该输入信号叠加于比较器的第一输入端的参考电压。在另一具体实施例中，该输入信号叠加于比较器的第二输入端的反馈电压。在又一具体实施例中，该比较器还包括一第三输入端，用于接收所述输入信号以便所述输出端输出所述比较信号。
所述电流调节器为一线性调节器。
第一参考电流为流经该LED驱动模块额定电流的80％～100％。进一步，该第一参考电流为流经该LED驱动模块额定电流的95％。
当流经LED驱动模块的电流小于一第二参考电流时，所述参考电压控制器增大所述参考电压，控制模块输出一第二控制信号，并且电压转换模块根据第二控制信号来增加第二电压。当基于所述第二控制信号所得到的所述第二电压小于一额定电压时，继续采样流经所述LED驱动模块的电流。
该第二参考电流为所述第一参考电流的80％～100％。进一步，该第二参考电流为所述第一参考电流的95％。
当所述第二电压等于额定电压时，重新设置流经所述LED驱动模块的额定电流，并将流经所述LED驱动模块的当前电流与重新设置的所述额定电流进行比较，所述控制模块根据比较结果输出一第三控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第三控制信号来调节所述第二电压。
当新的LED灯串并入所述LED驱动模块，且流经所述LED驱动模块的电流大于一第三参考电流时，所述控制模块输出一第四控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第四控制信号来增加所述第二电压至一额定电压。
该第三参考电流为所述第一参考电流的100％～130％。进一步，该第三参考电流为所述第一参考电流的120％。
该电压转换模块包括：一隔离变压器，具有一原边绕组和一副边绕组，所述原边绕组的一端电性连接至所述第一电压，以及
该控制模块包括一微处理器，所述微处理器具有：一模数转换接口，用于采样流经所述LED驱动模块的电流，并将所述采样电流转换为一数字信号；以及一输出端，用于输出与所述数字信号相对应的所述控制信号。
该电压调节电路还包括一调光开关，并且所述微处理器还具有一PWM输出端，其中，所述PWM输出端输出一PWM信号来控制所述调光开关，以便调节流经所述LED灯串的平均电流。该电压调节电路还包括一PWM驱动器，设置在所述微处理器的PWM输出端和所述调光开关之间，用以放大所述PWM信号。
流经不同LED驱动回路中的LED灯串的灯电流不同。
在一具体实施例中，该电压转换模块包括一PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)电路以及与所述PFC电路电性连接的一直流-直流转换器。在另一具体实施例，该电压转换模块包括一交流-直流转换器。在又一具体实施例，该电压转换模块包括一直流-直流转换器。
依据本发明的另一个方面，提供了一种用于LED驱动器的电压调节电路，包括：
一电压转换模块，用于接收一第一电压，并将该第一电压转换为一第二电压，其中，第一电压为一直流电或一交流电，第二电压为一直流电；
一第一LED驱动模块和一第二LED驱动模块，每一LED驱动模块包括至少一LED驱动回路，并且每一LED驱动回路具有：
一电流调节器，电性连接至该电压转换模块所输出的第二电压；以及
一LED灯串，与该电流调节器串联连接；以及
一控制模块，用于接收一第一输入信号和一第二输入信号，并根据第一输入信号和/或第二输入信号来输出一控制信号至该电压转换模块，其中，第一输入信号反映流经第一LED驱动模块的电流，第二输入信号反映流经第二LED驱动模块的电流；
其中，该电压转换模块根据控制信号来调节第二电压，以便调节后的第二电压仍然维持第一LED驱动模块和第二LED驱动模块中的每一LED驱动回路的LED灯串的灯亮度。
该控制模块包括一微处理器，该微处理器具有：一第一模数转换接口，用于采样流经所述第一LED驱动模块的一第一电流信号，并将所述第一电流信号转换为一第一数字信号；一第二模数转换接口，用于采样流经所述第二LED驱动模块的一第二电流信号，并将所述第二电流信号转换为一第二数字信号；以及一输出端，用于根据所述第一数字信号和/或第二数字信号来输出所述控制信号至所述电压转换模块。
当该电压调节电路基于第一数字信号进行调节所得到的第二电压的临界值，高于该电压调节电路基于第二数字信号进行调节所得到的第二电压的临界值时，该微处理器的输出端根据第一数字信号来输出控制信号。
当该电压调节电路基于第一数字信号进行调节所得到的第二电压的临界时刻，小于该电压调节电路基于第二数字信号进行调节所得到的第二电压的临界时刻时，该微处理器的输出端根据第一数字信号来输出控制信号。
第一LED驱动模块还包括一第一调光开关，并且，该微处理器还具有一第一输出端，其中，该第一输出端输出一第一PWM信号来控制第一调光开关，以便调节流经第一LED驱动模块中的LED灯串的平均电流。进一步，该电压调节电路还包括一第一PWM驱动器，设置在微处理器的第一输出端和第一调光开关之间，用以放大第一PWM信号。
第二LED驱动模块还包括一第二调光开关，并且，该微处理器还具有一第二输出端，其中，该第二输出端输出一第二PWM信号来控制第二调光开关，以便调节流经第二LED驱动模块中的LED灯串的平均电流。进一步，该电压调节电路还包括一第二PWM驱动器，设置在微处理器的第二输出端和第二调光开关之间，用以放大第二PWM信号。
第一LED驱动模块中的LED驱动回路数量等于第二LED驱动模块中的LED驱动回路数量。
在一具体实施例中，该电压转换模块包括一PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)电路以及与所述PFC电路电性连接的一直流-直流转换器。在另一具体实施例中，该电压转换模块包括一交流-直流转换器。在又一具体实施例，该电压转换模块包括一直流-直流转换器。
依据本发明的又一个方面，提供了一种LED驱动装置，包括至少一LED灯串，其中，该LED驱动装置包括如上述本发明一个方面所述的电压调节电路。
采用本发明的电压调节电路及其LED驱动装置，通过控制模块来接收用于反映流经LED驱动模块的电流的输入信号，并根据该输入信号来输出相应的控制信号，进而调节电压转换模块的输出电压，以便该输出电压仍然维持每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度，并且还可显著降低电流调节器的损耗，提高系统效率。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出现有技术中的LED驱动装置的电路原理图；
图2示出现有技术中的用于驱动多个LED灯串的LED驱动装置的电路原理图；
图3示出依据本发明的一个方面，用于LED驱动装置的电压调节电路的原理图；
图4示出图3的电压调节电路中的电流调节器的工作原理图；
图5示出图3的电压调节电路用来调节电压转换模块的输出电压的一优选实施例的电路图；
图6示出图5的电压调节电路在调节过程中，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图；
图7示出图6的电压调节电路在LED灯串中的LED特性发生改变时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图；
图8示出图6的电压调节电路在一LED灯串断开时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图；
图9示出图6的电压调节电路在新的LED灯串并入时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图；
图10示出图3的电压调节电路中的控制模块的一优选实施例的电路结构图；
图11示出依据本发明的另一个方面，用于LED驱动装置的电压调节电路的原理图；以及
图12示出图11的电压调节电路中的控制模块的一优选实施例的电路结构图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出现有技术中的LED驱动装置的电路原理图。如前所述，当LED灯串连接到直流电压源进行工作时，通常需要在该LED灯串上串联一电流调节器，从而能够藉由该电流调节器的恒流特性来稳定LED灯串的工作电流。参照图1，用于该LED灯串的驱动电路包括一电压转换模块100和一LED驱动回路。其中，该LED驱动回路由彼此串联连接的电流调节器101和LED灯串SR构成，该LED灯串中包括有若干个LED。
当电压转换模块100接收一输入电压Vin后，经过转换处理后得到一输出电压Vo。一般地，考虑到LED灯串SR的工作电压VF的离散特性，电压转换模块100输出的电压Vo通常都会大于工作电压VF一定的数值，以便在LED灯串中的LED特性发生变化时，输出电压Vo仍然能够保证流经LED灯串的电流相对比较稳定。
图2示出现有技术中的用于驱动多个LED灯串的LED驱动装置的电路原理图。类似于图1，图2中的驱动电路包括一电压转换模块200，该电压转换模块200将所接收的输入电压Vin转换为直流输出电压Vo，并通过Vo来提供LED灯串正常工作所需的电压值。但是，图2中的电压转换模块的输出端并联连接有三个LED驱动回路，即，由电流调节器201和LED灯串SR21组成的第一LED驱动回路，由电流调节器202和LED灯串SR22组成的第二LED驱动回路，以及由电流调节器203和LED灯串SR23组成的第三驱动回路。
参照图2，每一LED驱动回路包括彼此串联连接的一电流调节器和一LED灯串。由于不同LED之间的特性差异或LED灯串工作时可能具有离散性，即使LED数目相同的两个LED灯串，其工作电压也可能不一样。因此，为了使每一LED灯串中的LED保持正常工作状态，电压转换模块200的输出电压Vo应当设定为相较于LED灯串中的最大工作电压稍高的一电压值。例如，在图2中，LED灯串SR21的最大工作电压为VF1，LED灯串SR22的最大工作电压为VF2，LED灯串SR23的最大工作电压为VF3，VF1＜VF2＜VF3，则电压转换模块200的输出电压Vo必须大于电压VF3一定的数值，亦即，该输出电压Vo必须提供相对于该最大工作电压VF3的一安全裕量。
然而，电压转换模块200的输出电压Vo越高，电流调节器上的损耗就会越大，系统的效率随之降低。在现有技术中，如何建立起输出电压Vo与流经LED灯串的灯电流之间的内在联系，以便该灯电流变化时，在不影响LED灯串中的LED的灯亮度的情形下，自适应地调低输出电压Vo，减少电流调节器上的损耗，是相关技术人员需要解决的一项课题。
图3示出依据本发明的一个方面，用于LED驱动装置的电压调节电路的原理图。参照图3，该电压调节电路包括一电压转换模块300、一LED驱动模块和一控制模块303。
具体地，电压转换模块300包括至少一其导通或关断受其控制端接收的控制信号控制的功率元件S1，该电压转换模块300接收一第一电压Vin，并将该第一电压Vin转换为一第二电压Vo，其中，第一电压Vin为一直流电或一交流电，第二电压Vo为一直流电。在一具体实施例中，该电压转换模块300包括一PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)电路以及与该PFC电路电性连接的一直流-直流转换器。在另一具体实施例中，该电压转换模块300包括一交流-直流转换器，用于将交流电压Vin转换为直流输出电压Vo。在另一具体实施例中，该电压转换模块300包括一直流-直流转换器，用于将直流电压Vin转换为直流输出电压Vo。
该LED驱动模块包括至少一LED驱动回路。本领域的技术人员应当理解，图3中仅仅示意性地描述一个LED驱动回路，但本发明并不只局限于此。例如，在其它实施例中，若整个系统的功率满足要求，电压转换模块300的输出电压Vo还可并联连接两个或两个以上的LED驱动回路，此种可替换实施例同样包含于本发明的精神范围内。参照图3，该LED驱动回路具有一电流调节器301和一LED灯串SR31，电流调节器301电性连接至电压转换模块300所输出的第二电压Vo，LED灯串SR31与电流调节器301串联连接。此外，LED驱动回路与电压转换模块300形成一电性环路，LED灯串SR31中的LED流过电流Io并处于点亮状态。
控制模块303接收一输入信号，并根据该输入信号来输出一控制信号，于一实施例中，该控制信号为一占空比控制信号，于一实施例中，该控制信号为一开关频率控制信号，于一实施例中，该控制信号为一占空比和开关频率控制信号，并且该电压转换模块300可藉由该控制信号来调节其输出电压Vo，其中，该输入信号用于反映流经LED驱动模块的电流。例如，可在LED驱动模块的适当位置设计一电阻，当流经LED驱动模块的电流流过该电阻时，通过检测该电阻所加载的电压即可获取流经LED驱动模块的电流变化。需要特别指出的是，电压转换模块300根据来自控制模块303的控制信号来调节第二电压Vo时，调节后的第二电压仍然能够维持每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度不变。也就是说，在LED灯串的灯亮度没有明显变化时，尽可能地降低第二电压Vo的电压值，以便电流调节器上所承载的电压更低，从而减小该电流调节器的损耗，提升系统的效率，节约系统所需的电能。需要说明的是，LED灯串的灯亮度不变是指流经LED灯串的电流不小于LED驱动模块额定电流的80％的范围内引起的LED灯串的亮度的变化都认为LED灯串的灯亮度不变。需要说明的是，第二电压(即采用诸如占空比控制信号调节后的输出电压)的降幅通常会大于该输出电压的纹波分量。例如，输出电压的纹波分量为1％，而采用占空比控制信号或开关频率控制信号进行调节后的输出电压相比于调节前的输出电压，其电压降幅一般大于该纹波分量1％。
图4示出图3的电压调节电路中的电流调节器的工作原理图。在设计具有恒流特性的电流调节器时，可优先采用线性调节器以降低设计成本。其中，图4(a)示出了线性电流调节器的一具体实施例，而图4(b)示出了线性电流调节器的另一具体实施例。
在图4(a)中，与输出电压Vo相连接的多个LED的灯电流，藉由开关元件Q1来进行稳流。具体地，通过改变比较器的输出电压，进而改变开关元件Q1的栅极控制电压，当Q1工作于线性区时，其源极和漏极之间的阻抗RDS也会随之变化。最终，加载于电阻R两端的电压恒定，从而流经LED的灯电流也保持恒定。
在图4(b)中，二极管D1和D2上的压降之和为1.4V，当三极管的基极与发射极之间的电压大于其导通电压0.7V时，加载于电阻R两端的电压为0.7V。此时，流经该电阻R的电流保持恒定，由于LED与电阻R串联连接，三极管导通后，流经LED的灯电流随之也保持恒定。
图5示出图3的电压调节电路用来调节电压转换模块的输出电压的一优选实施例的电路图。在图5中，LED驱动模块包括三个LED驱动回路，即，由电流调节器501和LED灯串SR51组成的第一LED驱动回路，由电流调节器502和LED灯串SR52组成的第二LED驱动回路，以及由电流调节器503和LED灯串SR53组成的第三驱动回路。
该电压转换模块包括一隔离变压器T1、一功率开关S1和一驱动电路504。其中，隔离变压器T1具有一原边绕组和一副边绕组，并且原边绕组的一端电性连接至第一电压Vin的一端，副边绕组经二极管D2整流后电性连接至第二电压Vo。功率开关S1的控制端电性连接至驱动电路504，其第二端电性连接至原边绕组的另一端，其第三端电性连接至第一电压Vin的另一端。驱动电路504电性连接至功率开关S1的控制端和控制模块，用于放大来自控制模块的控制信号并基于该控制信号来驱动功率开关S1执行导通或关断操作，以便通过第一电压Vin(如隔离变压器的原边绕组上的电压)来调节第二电压Vo(如隔离变压器的副边绕组上的电压)。
在一具体实施例中，控制模块包括一比较器和一控制单元505。其中，比较器具有一第一输入端、一第二输入端和一输出端，该第一输入端接收与第二电压Vo相对应的一参考电压Vo_ref，该第二输入端接收与第二电压Vo相对应的一反馈电压Vo_back，以及该输出端输出一比较信号，在图5中，该反馈电压Vo_back与输出电压Vo呈线性关系。控制单元505电性连接至比较器的输出端，用于接收该比较信号，并根据该比较信号来输出控制信号Dcon。然后，驱动电路504将该控制信号Dcon进行放大，以便藉由功率开关S1的导通与关断来调节第二电压Vo。
在一具体实施例中，用于反映流经LED驱动模块的电流Io的输入信号叠加于比较器的第一输入端的所述参考电压。例如，该输入信号为电阻Rs右侧的节点电压，然后参考电压控制器506根据该节点电压来设定一参考电压Vo_ref。不妨设定流经LED灯串SR51的电流为IF1，流经LED灯串SR52的电流为IF2，流经LED灯串SR53的电流为IF3，则Io等于IF1、IF2和IF3之和。在其他实施例中，用于反映流经LED驱动模块的电流Io的输入信号叠加于比较器的第二输入端的反馈电压Vo_back。在其它实施例中，用于反映流经LED驱动模块的电流Io的输入信号作用于比较器的第三输入端。在本实施例中，通过采样电阻Rs采样用于反映流经LED驱动模块的电流Io。在其它实施例中，通过电流互感器或电流霍尔传感器采样用于反映流经LED驱动模块的电流Io。
图6示出图5的电压调节电路在调节过程中，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图。
参照图6(a)和6(b)，当参考电压Vo_ref降低时，电压转换模块的输出电压Vo也逐渐降低。当流经LED驱动模块的电流Io(可初始设定为电流Iref)大于一第一参考电流Iref1时，参考电压控制器506降低参考电压Vo_ref，控制模块根据参考电压Vo_ref和反馈电压Vo_back输出一第一控制信号，并且电压转换模块根据该第一控制信号来降低第二电压Vo的数值。若将LED灯串的灯亮度不发生明显变化时所对应的电流表示为该第一参考电流Iref1，则第二电压Vo的最小值可基于该第一控制信号调低至该第一参考电流Iref1所对应的电压值。
在一具体实施例中，该第一参考电流为流经LED驱动模块额定电流的80％～100％。较佳地，该第一参考电流为流经LED驱动模块额定电流的95％。
图7示出图6的电压调节电路在流经所述LED驱动模块的电流小于一第二参考电流时，例如LED灯串中的LED特性发生改变时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图。
参照图7(a)和7(b)，在电路运行过程的上一时刻，流经LED驱动模块的电流为Iref1，电压转换模块所输出的电压Vo对应于该电流Iref1。当LED灯串中的LED特性变化，且流经LED驱动模块的电流小于一第二参考电流时，参考电压控制器506增大参考电压Vo_ref，该控制模块根据参考电压Vo_ref和反馈电压Vo_back输出一第二控制信号，并且电压转换模块根据该第二控制信号来增加第二电压Vo。进一步，当基于该第二控制信号所得到的第二电压Vo小于一额定电压时，继续采样流经LED驱动模块的电流。
在一具体实施例中，该第二参考电流为该第一参考电流的80％～100％。较佳地，该第二参考电流为该第一参考电流的95％。
图8示出图6的电压调节电路在一LED灯串断开时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图。
参照图8，当LED驱动模块中的任一LED灯串损坏或断开时，首先采用之前的额定电流进行比较，第二电压Vo会被调到额定电压，此时应当重新设置额定电流，并将流经LED驱动模块的当前电流与重新设置的额定电流进行比较，然后控制模块根据比较结果输出一第三控制信号，以便接着利用上述电压调节方案，如上述图7的电压调节方案对输出电压Vo进行调节。
图9示出图6的电压调节电路在新的LED灯串并入时，输出电压和参考电压的电压波形以及流经LED灯串的电流波形图。
参照图9，当新的LED灯串并入LED驱动模块，且流经LED驱动模块的电流大于一第三参考电流时，控制模块输出一第四控制信号，并且电压转换模块根据该第四控制信号来增加第二电压Vo至一额定电压，此时应当重新设置额定电流，以便重新利用上述电压调节方案对输出电压Vo进行调节。
在一具体实施例中，该第三参考电流为该第一参考电流的100％～130％。较佳地，该第三参考电流为该第一参考电流的120％。
图10示出图3的电压调节电路中的控制模块的一优选实施例的电路结构图。参照图10，该控制模块包括一微处理器605，并且微处理器605具有一模数转换接口(以A/D标记示出)和一输出端(以Out标记示出)。其中，模数转换接口用于采样流经LED驱动模块的电流Io，并将该采样电流Io转换为一数字信号。输出端用于输出与该数字信号相对应的控制信号。
在一具体实施例中，电压调节电路还包括一调光开关S61，并且微处理器605还具有一PWM输出端(以I/O标记示出)，其中，该PWM输出端输出一PWM信号DIM1来控制调光开关S61，以便调节流经LED灯串的平均电流。较佳地，该电压调节电路还包括一PWM驱动器604，设置在微处理器605的PWM输出端和调光开关S61之间，用以放大该PWM信号DIM1。由此可知，图10所示的电压调节电路，不仅可通过采样流经LED驱动模块的电流来输出相应的控制信号，进而调节电压转换模块的输出电压，降低电流调节器的损耗，而且还可利用调光开关来调节LED灯串的平均电流。
图11示出依据本发明的另一个方面，用于LED驱动装置的电压调节电路的原理图，以及图12示出图11的电压调节电路中的控制模块的一优选实施例的电路结构图。
参照图11，该电压调节电路包括一电压转换模块700、一第一LED驱动模块和一第二LED驱动模块、一控制模块703。其中，第一LED驱动模块包括三个LED驱动回路，即，电流调节器711和LED灯串SR711；电流调节器712和LED灯串SR712；以及电流调节器713和LED灯串SR713。第二LED驱动模块也包括三个LED驱动回路，即，电流调节器721和LED灯串SR721；电流调节器722和LED灯串SR722；以及电流调节器723和LED灯串SR723。
类似于电压转换模块300，电压转换模块700接收一第一电压Vin，并将第一电压Vin转换为一第二电压Vo，其中，第一电压Vin为一直流电或一交流电，第二电压Vo为一直流电。
控制模块703接收一第一输入信号和一第二输入信号，并根据第一输入信号和/或第二输入信号来输出一控制信号至电压转换模块700，其中，该第一输入信号反映流经第一LED驱动模块的电流Io1，该第二输入信号反映流经第二LED驱动模块的电流Io2。然后，电压转换模块700根据控制信号来调节第二电压Vo，以便调节后的第二电压Vo仍然维持第一LED驱动模块和第二LED驱动模块中的每一LED驱动回路的LED灯串的灯亮度不变。于一具体实施例中，控制模块703由模拟电路实现。于一具体实施例中，控制模块703由数字电路实现。
在一具体实施例中，控制模块703包括一微处理器，该微处理器具有一第一模数转换接口(以A/D1标记示出)、一第二模数转换接口(以A/D2标记示出)和一输出端(以Out标记示出)。该第一模数转换接口采样流经第一LED驱动模块的一第一电流信号Io1，并将该第一电流信号Io1转换为一第一数字信号。该第二模数转换接口用于采样流经第二LED驱动模块的一第二电流信号Io2，并将该第二电流信号Io2转换为一第二数字信号。输出端根据该第一数字信号和/或第二数字信号来输出控制信号至电压转换模块700。
较佳地，当电压调节电路基于第一数字信号进行调节所得到的第二电压的临界值V1，高于电压调节电路基于第二数字信号进行调节所得到的第二电压的临界值V2时，微处理器的输出端根据第一数字信号来输出控制信号。
较佳地，当电压调节电路基于第一数字信号进行调节所得到的第二电压的临界时刻t1，小于电压调节电路基于第二数字信号进行调节所得到的第二电压的临界时刻t2时，微处理器的输出端根据第一数字信号来输出控制信号。
在一具体实施例中，电压转换模块700包括一PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)电路以及与该PFC电路电性连接的一直流-直流转换器。在另一具体实施例中，该电压转换模块包括一交流-直流转换器。在另一具体实施例中，该电压转换模块包括一直流-直流转换器。
在又一具体实施例中，第一LED驱动模块还包括一第一调光开关S81，并且，微处理器还具有一第一输出端(以I/O1标记示出)，其中，第一输出端输出一第一PWM信号DIM1来控制第一调光开关，以便调节流经第一LED驱动模块中的LED灯串的平均电流。此外，该电压调节电路还包括一第一PWM驱动器805，设置在微处理器的第一输出端和第一调光开关S81之间，用以放大第一PWM信号DIM1。
在又一具体实施例中，第二LED驱动模块还包括一第二调光开关S82，并且，微处理器还具有一第二输出端(以I/O2标记示出)，其中，第二输出端输出一第二PWM信号DIM2来控制第二调光开关S82，以便调节流经第二LED驱动模块中的LED灯串的平均电流。此外，该电压调节电路还包括一第二PWM驱动器807，设置在微处理器的第二输出端和第二调光开关S82之间，用以放大第二PWM信号DIM2。
采用本发明的电压调节电路及其LED驱动装置，通过控制模块来接收用于反映流经LED驱动模块的电流的输入信号，并根据该输入信号来输出相应的控制信号，进而调节电压转换模块的输出电压，以便该输出电压仍然维持每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度不变，并且还可显著降低电流调节器的损耗，提高系统效率。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (24)

1.一种用于LED驱动器的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节电路包括：
一电压转换模块，用于接收一第一电压，并将所述第一电压转换为一第二电压，其中，所述第一电压为一直流电或一交流电，所述第二电压为一直流电；
一LED驱动模块，包括至少一LED驱动回路，并且每一LED驱动回路具有：
一电流调节器，电性连接至所述电压转换模块所输出的所述第二电压；以及
一LED灯串，与所述电流调节器串联连接；
一参考电压控制器，用于设定一参考电压；以及
一控制模块，用于接收一输入信号，并根据所述输入信号来输出一控制信号至所述电压转换模块，其中，所述输入信号反映流经所述LED驱动模块的电流，所述控制模块包括：
一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和一输出端，所述第一输入端用于接收与所述第二电压相对应的所述参考电压，所述第二输入端用于接收与所述第二电压相对应的一反馈电压，以及所述输出端输出一比较信号；以及
一控制单元，电性连接至所述比较器的输出端，用于接收所述比较信号，并根据所述比较信号来输出所述控制信号，
其中，所述电压转换模块根据所述控制信号来调节所述第二电压，以便调节后的第二电压仍然维持所述每一LED驱动回路中的LED灯串的灯亮度不变，当流经所述LED驱动模块的电流大于一第一参考电流时，所述参考电压控制器降低所述参考电压，所述控制模块输出一第一控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第一控制信号来降低所述第二电压。
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述输入信号叠加于所述比较器的第一输入端的所述参考电压。
3.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述输入信号叠加于所述比较器的第二输入端的所述反馈电压。
4.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述比较器还包括一第三输入端，用于接收所述输入信号以便所述输出端输出所述比较信号。
5.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电流调节器为一线性调节器。
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，当流经所述LED驱动模块的电流大于一第一参考电流时，所述第一参考电流为流经所述LED驱动模块额定电流的80％～100％。
7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，所述第一参考电流为流经所述LED驱动模块额定电流的95％。
8.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，当流经所述LED驱动模块的电流小于一第二参考电流时，所述参考电压控制器增大所述参考电压，所述控制模块输出一第二控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第二控制信号来增加所述第二电压。
9.根据权利要求8所述的电压调节电路，其特征在于，当基于所述第二控制信号所得到的所述第二电压小于一额定电压时，继续采样流经所述LED驱动模块的电流。
10.根据权利要求8所述的电压调节电路，其特征在于，所述第二参考电流为所述第一参考电流的80％～100％。
11.根据权利要求10所述的电压调节电路，其特征在于，所述第二参考电流为所述第一参考电流的95％。
12.根据权利要求8所述的电压调节电路，其特征在于，当所述第二电压等于额定电压时，重新设置流经所述LED驱动模块的额定电流，并将流经所述LED驱动模块的当前电流与重新设置的所述额定电流进行比较，所述控制模块根据比较结果输出一第三控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第三控制信号来调节所述第二电压。
13.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，当新的LED灯串并入所述LED驱动模块，且流经所述LED驱动模块的电流大于一第三参考电流时，所述控制模块输出一第四控制信号，并且所述电压转换模块根据所述第四控制信号来增加所述第二电压至一额定电压。
14.根据权利要求13所述的电压调节电路，其特征在于，所述第三参考电流为所述第一参考电流的100％～130％。
15.根据权利要求14所述的电压调节电路，其特征在于，所述第三参考电流为所述第一参考电流的120％。
16.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压转换模块包括：
一隔离变压器，具有一原边绕组和一副边绕组，所述原边绕组的一端电性连接至所述第一电压，以及所述副边绕组电性连接至所述第二电压；
一功率开关，具有一第一端、一第二端和一第三端，所述第二端电性连接至所述原边绕组的另一端，所述第三端电性连接至所述第一电压；以及
一驱动电路，电性连接至所述功率开关的第一端和所述控制模块，用于放大所述控制信号并基于所述控制信号来驱动所述功率开关执行导通或关断操作，以便通过调节所述第一电压来调节所述第二电压。
17.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述控制模块包括一微处理器，所述微处理器具有：
一模数转换接口，用于采样流经所述LED驱动模块的电流，并将所述采样电流转换为一数字信号；以及
一输出端，用于输出与所述数字信号相对应的所述控制信号。
18.根据权利要求17所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节电路还包括一调光开关，并且所述微处理器还具有一PWM输出端，其中，所述PWM输出端输出一PWM信号来控制所述调光开关，以便调节流经所述LED灯串的平均电流。
19.根据权利要求18所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节电路还包括一PWM驱动器，设置在所述微处理器的PWM输出端和所述调光开关之间，用以放大所述PWM信号。
20.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，流经不同LED驱动回路中的LED灯串的灯电流不同。
21.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压转换模块包括一PFC(PowerFactorCorrection,功率因数校正)电路以及与所述PFC电路电性连接的一直流-直流转换器。
22.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压转换模块包括一交流-直流转换器。
23.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压转换模块包括一直流-直流转换器。
24.一种LED驱动装置，包括至少一LED灯串，其特征在于，所述LED驱动装置包括如权利要求1至23中任意一项所述的电压调节电路。
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