CN103702486A - Led驱动电路系统、控制电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED驱动电路系统及其控制电路和控制方法。LED驱动电路系统包含具有至少一个功率开关的LED电源转换器和根据一个调光信号进行调光的LED调光电路，以及LED驱动控制电路。其中LED驱动控制电路具有反馈电路，使能信号发生器和反馈控制环。其中使能信号发生器产生使能信号，当系统输出电压位于正常范围时，使能信号与调光信号同步，当所述系统输出电压过低时，使能信号的占空比大于PWM调光信号。本发明所公开的LED驱动电路系统可有效避免现有技术中LED驱动电路系统在调光信号占空比过低时发生的掉压和工作异常问题。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，更具体地但不限于涉及LED驱动电路系统。
背景技术
随着电子设备的发展，LED(发光二极管)以其发光强度高，直流驱动，使用寿命长以及环保等优点，在各个领域获得了非常广泛的应用。
目前，LED系统的主要调光方式分为可控硅整流器(TRIAC)调光和脉宽调制(PWM)调光。相比可控硅整流器调光，PWM调光的一个重要优势在于可以避免目视可见的光源闪烁，因此更加受到业界青睐。
对PWM调光LED驱动系统来说，为减小功耗，通常会使用PWM调光信号同时控制LED和驱动系统，在LED关闭器件也将LED驱动系统关闭。图1示出了现有技术中一个采用PWM调光的LED驱动电路系统10的电路示意图。如图1所示，LED驱动电路系统10包含一个Boost(升压)电源转换器101，LED负载102，反馈电路103，反馈控制环104以及调光开关S1、S2、S3。其中反馈控制环104为一个双环反馈控制器，利用来自反馈电路103的反馈信号VFB，参考信号VREF和来自Boost电源转换器101的感测电感电流ISENSE，由驱动信号发生器105产生驱动控制信号CTRL，控制Boost电源转换器中的功率开关。当PWM调光信号由高变低时，调光开关S1、S2、S3，位于控制电路103中的开关S4均关断，同时驱动信号发生器105不使能，以提高系统效率降低功耗。
然而，在高LED调光比的应用场合下，PWM调光信号的占空比会变得很小。此时在一个PWM调光周期内，Boost电源转换器的电感电流可能来不及从零升高到达期望值，致使电源转换器无法提供足够的能量给LED负载。如果这一情况持续发生，将使电源转换器输出电压下降，令LED负载工作异常。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种LED驱动电路系统，控制电路和控制方法。
在本发明的一个方面，提出了一种LED驱动电路系统，包括LED电源转换器，包含至少一个功率开关，产生一个输出电压用于驱动LED负载；LED调光电路，包含调光开关，所述调光开关由一个PWM调光信号控制开通和关断；LED驱动控制电路，所述LED驱动控制电路包含：反馈电路，耦接所述LED负载，根据所述输出电压产生一个反馈信号；使能信号发生器，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第一参考信号和所述PWM调光信号，产生一个使能信号；反馈控制环，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制所述功率开关的开通和关断；其中，当所述输出电压位于正常范围时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压过低时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
在一个实施例中，所述使能信号发生器进一步包含：采样保持电路，耦接接收所述反馈信号和所述PWM调光信号，用于在所述PWM调光信号开通所述调光开关期间采样所述反馈信号的值并在所述PWM调光信号关断所述调光开关期间保持该值；跨导放大器，具有一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接到所述采样保持电路接收采样保持后的所述反馈信号，所述反相输入端耦接接收所述第一参考信号，所述输出端输出跨导放大电流；偏置电流源，输出一个偏置电流，与所述跨导放大电流相叠加，产生一个充电电流；以及计时逻辑电路，接收所述PWM调光信号和所述充电电流，在所述计时逻辑电路内部产生一个计时时间，并根据所述计时时间和所述PWM调光信号来产生使能信号。
在一个实施例中，所述第一参考信号为所述第二参考信号与一个偏置电压之差。
在另一实施例中，所述计时逻辑电路包含：计时电路，所述计时电路的一个输入端接收所述充电电流流入，所述计时电路由一个开关，一个充电电容，一个P型MOS管和一个电阻组成，其中所述计时电路的开关与所述充电电容并联耦接于所述计时电路的输入端和系统地之间，所述计时电路的输入端进一步耦接于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的源极耦接到系统电源电压，漏极耦接到所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述系统地，所述PMOS管的漏极同时作为所述计时电路的输出端；第一反相器，输入端耦接接收所述PWM调光信号；触发器，所述触发器为一个两与非门组成的基本RS触发器，具有S端，R端，Q端和
端，其中，所述S端耦接到所述计时电路的输出端，所述R端耦接到所述第一反相器的输出端；第二反相器，所述第二反相器的输入端耦接到所述触发器的Q端；或门，所述或门的第一输入端耦接到所述第二反相器的输出端，所述第二端接收所述PWM调光信号，所述或门的输出端输出所述使能信号；以及第三反相器，所述第三反相器的输入端耦接到所述触发器的
端，所述第三反相器的输出端耦接到所述计时电路的开关的控制端控制所述计时电路的开关的开通和关断。
在又一实施例中，所述反馈控制环包含：反馈误差放大器，所述反馈误差放大器包含一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接接收所述第二参考信号，所述反相输入端接收所述反馈信号，所述输出端输出一个误差放大信号；电流感测电路，感测来自于所述LED电源转换器的电感电流，产生一个电流感测信号；三角波发生器，产生一个三角波信号，所述三角波信号与所述电流感测信号叠加产生一个斜坡补偿信号；驱动信号发生器，所述驱动信号发生器包含一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端，所述同相输入端接收所述斜坡补偿信号，所述反相输入端接收所述误差放大信号，所述使能端接收所述使能信号，所述输出端根据所述误差放大信号，所述斜坡补偿信号以及所述使能信号，产生驱动控制信号；以及使能开关，所述使能开关耦接于所述反馈误差放大器输出端和所述驱动信号发生器反相输入端之间，根据所述使能信号控制开通和关断。
在本发明的另一方面，提出了一种LED驱动控制器，包括：反馈电路，耦接一个LED负载，根据LED驱动电路系统的输出电压产生一个反馈信号；使能信号发生器，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第一参考信号和一个PWM调光信号，产生一个使能信号；反馈控制环，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制所述LED驱动电路系统中的功率开关开通和关断；其中，当所述输出电压位于正常范围时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压过低时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
在本发明的又一方面，提出了一种控制LED驱动电路的方法，包括根据所述LED驱动电路系统的输出电压，产生一个反馈信号；根据一个PWM调光信号，所述反馈信号以及一个第一参考信号，产生一个使能信号；根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制一个LED驱动电源转换器驱动LED负载；其中当所述输出电压位于正常范围时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压低于正常范围的下限时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
利用本发明实施例，可有效避免现有技术中LED驱动电路系统在PWM调光信号占空比过低时产生的掉压和工作异常现象。
附图说明
下列附图涉及有关本发明非限制性和非穷举性的实施例的描述。除非另有说明，否则同样的数字和符号在整个附图中代表同样或相似的部分。附图无需按比例画出。另外，图中所示相关部分尺寸可能不同于说明书中叙述的尺寸。为更好地理解本发明，下述细节描述以及附图将被提供以作为参考。
图1示出了现有技术中一个采用PWM调光的LED驱动电路系统10的电路示意图；
图2示出了依据本发明一个实施例的LED驱动电路系统20的模块示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路系统30的电路示意图；
图4示出了根据本发明的一个替换实施例的使能信号发生器243的电路示意图；
图5示出了根据本发明的又一个替换实施例的使能信号发生器243的电路示意图；
图6示出了依据本发明一个实施例的计时逻辑电路335的电路示意图。；
图7A和图7B分别示出了图1所示的现有技术中一个采用PWM调光的LED驱动系统10同图2所示的依据本发明一个实施例的LED驱动电路系统20的实验工作波形对比图；
图8所示为依据本发明一个实施例的一种LED驱动电路系统的控制方法800的流程示意图；
不同附图中相同的标记表示相同或相似的特征。
具体实施方式
在下文所述的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和／或步骤以外，均可以以任何方式组合。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或特征。
图2示出了依据本发明一个实施例的LED驱动电路系统20的模块示意图。如图2所示，LED驱动电路系统20包含一个LED驱动电源转换器201，包含至少一个功率开关，用于驱动LED负载202。在图示实施例中，LED驱动电源转换器201为一个升压(Boost)转换器，包含主功率开关211，输出电感L，输出电容COUT和整流管212。其中，整流管212可以为一个二极管(例如如图2中所示)或一个同步整流管。在其它实施例中LED驱动电源转换器201可能具有其它合适的开关电源拓扑结构，具备至少一个功率开关，例如降压(Buck)型电源转换器，反激(fly-back)型电源转换器，谐振半桥型电源转换器等等。LED驱动电源转换器201接收输入电压VIN，将其转换为输出电压VOUT。在图示实施例中，LED负载202包含3个LED灯条。LED负载202耦接LED驱动电源转换器201的输出端OUT，接收输出电压VOUT。在其它实施例中，LED负载202可能包含不同于图示实施例数量的LED灯条或者其它类型的LED负载。
LED驱动电路系统20还包含一个LED调光电路203。该LED调光电路203包含调光开关。在图示实施例中，LED调光电路203包含3个调光开关S1、S2、S3，分别耦接到LED负载202的3个灯条。本领域内具有一般水平的技术人员能够理解，在其它实施例中，调光开关的数量和布置方式可以根据LED负载202的变化而变化，此处不再赘述。调光开关由一个PWM调光信号DIM控制开通及关断。
LED驱动电源转换器201由位于LED驱动电路系统20内的LED驱动控制电路204控制。在图示实施例中，LED驱动控制电路204包含反馈电路241，反馈控制环242，使能信号发生器243。其中，反馈电路241耦接到LED负载202，产生一个反馈信号VFB。使能信号发生器243耦接到反馈电路241，根据反馈信号VFB，一个第一参考信号VREF1和PWM调光信号DIM，产生一个使能信号EN。反馈控制环242耦接到反馈电路241，根据反馈信号VFB，一个第二参考信号VREF2和使能信号EN，产生一个驱动控制信号CTRL，用于控制LED驱动电源转换器201中的主功率开关211的开通和关断。
当系统正常运行，VOUT在正常范围内波动，使能信号EN与PWM调光信号DIM同步，在调光开关关断期间不使能反馈控制环242，以避免能量损耗。在本发明的实施例中“正常范围”是某个电路驱动系统正常工作的输出电压的范围，随不同的具体电路而定。当输出电压VOUT低于正常范围的下限时，受反馈信号VFB下降的影响，使能信号EN的占空比增大，大于PWM调光信号DIM的占空比，这样，在调光开关S1-S3关断后，LED负载202不再消耗能量，而LED驱动电源转换器201仍然运行直至使能信号EN指示关断，此时输出电容COUT继续被充电，令VOUT能够回到正常范围。
图3示出了根据本发明一个实施例的LED驱动电路系统30的电路示意图。在图3所示实施例中，反馈电路241包含一个最小值选择电路311，其输入端分别耦接到LED负载202的3个灯条负端，接收来自于各灯条的反馈信号VFB1，VFB2，VFB3，选择其中的最小值作为反馈信号VFB。本领域具有一般水平的技术人员能够理解，在其它实施例中，反馈电路241可能视控制方式的不同产生其它形式的反馈信号，例如，反馈信号VFB可能为来自于各灯条反馈信号的峰值、平均值或者加权平均值等等。
在图3所示实施例中，反馈控制环242为一个双环反馈控制电路，包含反馈误差放大器321，电流感测电路322，三角波发生器323，驱动信号发生器324以及使能开关325。反馈误差放大器321包含一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中同相输入端耦接接收第二参考信号VREF2，反相输入端接收反馈信号VFB，输出端输出一个误差放大信号COMP。电流感测电路322感测来自于LED驱动电源转换器201的输出电感L上的电流IL产生一个电流感测信号ISENSE，并与三角波发生器323产生的一个三角波信号SAW相叠加，生成一个斜坡补偿信号RAMP。驱动信号发生器324包含一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端。使能开关325耦接于反馈误差放大器的输出端与驱动信号发生器324的反相输入端之间，误差放大信号COMP经由使能开关325被驱动信号发生器324的反相输入端接收，斜坡补偿信号RAMP被驱动信号发生器324的同相输入端接收。使能信号EN耦接到驱动信号发生器324的使能端，驱动信号发生器324输出端根据误差放大信号COMP，斜坡补偿信号RAMP，使能信号EN，产生驱动控制信号CTRL，控制主功率开关211。使能开关325亦由使能信号EN控制开通和关断。
本领域内具有一般水平技术人员能够理解，反馈控制环242的具体结构不限于前述实施例。在其它实施例中，反馈控制环242可能采用其它合适的结构来产生PWM驱动信号，例如，在其它实施例中，反馈控制环242可能为电压模式控制电路。此处不再赘述。
在图示实施例中，使能信号发生器243包含一个采样保持电路331，一个可选的偏置电压源332，一个跨导放大器333，一个偏置电流源334和一个计时逻辑电路335。其中采样保持电路331耦接接收反馈信号VFB和PWM调光信号DIM，用于在调光信号DIM开通调光开关期间采样反馈VFB的值并在调光信号DIM关断调光开关期间保持。在一个实施例中，采样保持电路331采样调光开关开通期间反馈信号VFB的最小值。在图示实施例中，可选的偏置电压源332具有一个直流(DC)偏置电压VOFFSET，第一参考信号VREF1为第二参考信号VREF2与偏置电压VOFFSET之差。在一个实施例中，VOFFSET为100mV，在其它实施例中，VOFFSET可能为其它合适的值，或者第一参考信号可能与第二参考信号无关。跨导放大器333包含一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中同相输入端耦接到采样保持电路331的输出端接收采样保持后的反馈信号VFB，反相输入端耦接接收第一参考信号VREF1，输出端输出一个跨导放大电流IGM。偏置电流源334输出一个偏置电流IB，与跨导放大电流IGM相叠加，产生一个充电电流IC。计时逻辑电路335接收PWM调光信号DIM以及充电电流IC，在内部产生一个计时时间T，并根据计时时间T和PWM调光信号DIM来产生使能信号EN。
当VOUT在正常范围内波动时，会使得VFB大于VREF1，跨导放大器333输出的跨导放大电流IGM为一个拉电流，叠加后的充电电流IC大于IB。较大的充电电流IC使得计时时间T小于PWM调光信号DIM的所指示的开通时间。此时使能信号EN完全由PWM调光信号DIM决定，使能信号EN同DIM信号同步。
当VOUT下降到低于正常范围的下限，此时VFB小于VREF1，跨导放大器333输出的跨导放大电流IGM为一个灌电流，叠加后的充电电流IC小于IB。较小的充电电流IC使得计时逻辑电路335的计时时间T大于PWM调光信号DIM所指示的关断时间。此时使能信号EN的使能时间由计时时间T决定，使LED电源转换器201在PWM调光信号DIM指示关断后继续工作，对输出电容COUT充电，令输出电压VOUT能够在使能结束前回到正常范围。
在某些实施例中，计时时间T可以被设置具有最大值和最小值。在一个实施例中计时时间T的最大值可以为LED驱动电源转换器201工作周期的5-10倍。在另一实施例中，计时时间T的最小值可以为1us-2us，这样，使能信号EN具有一个最小使能时间。
本领域内具有一般水平的技术人员能够理解，在其它实施例中，使能信号发生器243的结构可能不同于图3所示的实施例，而实现类似的功能。例如，图4和图5示出了根据本发明另外两个实施例的使能信号发生器243的电路示意图。在图4所示实施例中，反馈电压VFB与第一参考信号VREF1可能通过一个第一误差放大器433在输出端产生一个电流受控信号，输出到一个受控电流源434的控制端，使该受控电流源直接产生充电电流IC。在图5实施例中，使能信号发生器243可能进一步包含一个电流镜336，具有第一电流支路和第二电流支路。其中跨导放大器333的同相输入端接收第一参考信号VREF1，反相输入端耦接至采样保持电路331的输出端接收采样保持后的反馈信号VFB。在图示实施例中，电流镜336为一个威尔逊电流镜(WilsonCurrent Mirror)，跨导放大器333的输出端耦接到电流镜336的第一电流支路为第一电流支路提供电流。跨导放大器333的输出端进一步耦接到第二电流支路的偏置晶体管以设定偏置点。电流镜336的第二支路输出跨导放大电流IGM，与偏置电流IB叠加后形成充电电流IC。在其它实施例中，电流镜336可能具有其它结构，例如，电流镜336可能为一个基本电流镜，跨导放大器333输出端耦接到第一电流支路为第一电流支路提供电流，同时进一步耦接到电流镜336两晶体管的栅极设定偏置，电流镜336的第二支路输出跨导放大电流IGM。
图5示出了依据本发明一个实施例的计时逻辑电路335的电路示意图。如图5所示，在一个实施例中，计时逻辑电路335包含计时电路601，第一反相器602，触发器603，第二反相器604，或门605和第三反相器606。其中计时电路601的输入端IN接收充电电流IC流入，计时电路601由一个开关SC1，充电电容C1，P型MOS管(金属-半导体氧化物场效应晶体管)PM1和一个电阻RC1组成。其中开关SC1与充电电容C1并联耦接于输入端IN和系统地GND之间。输入端IN进一步耦接于PMOS管PM1的栅极。PMOS管PM1的源极耦接到系统电源电压VCC，漏极耦接到电阻RC1的一端。电阻RC1的另一端连接系统地GND。PMOS管PM1的漏极同时作为计时电路601的输出端。第一反相器602的输入端耦接接收PWM调光信号DIM。在图示实施例中，触发器603为一个两与非门组成的基本RS触发器，具有S(置位)端，R(复位)端，Q(正输出)端和
(负输出)端。其中，S端耦接到计时电路601的输出端，R端耦接到第一反相器602的输出端。第二反相器604的输入端耦接到触发器603的Q端。或门605的第一输入端耦接到第二反相器604的输出端，第二输入端耦接接收PWM调光信号DIM。第三反相器606的输入端耦接到触发器603的
端，输出端耦接到开关SC1的控制端控制开关SC1的开通和关断。或门605的输出端输出使能信号EN。
初始状态下，当PWM调光信号DIM由低变高时，或门605输出一个高电平信号，使得使能信号EN变为高电平，使能反馈控制环242。同时触发器603的R端变为低电平，使
端输出一个高电平信号，通过第三反相器606使开关SC1断开。另一方面，PMOS管PM1栅极电压为零，PMOS管开通，将触发器603的S端上拉为高电平。这样，充电电流IC开始对充电电容C进行充电，计时逻辑电路的计时时间T自此时刻起算。
当VOUT在正常范围内波动时，如前所述，IGM为拉电流，充电电流IC大于IB。在PWM调光信号DIM由高变低之前，充电电容C上的电压就已上升到使PMOS管PM1的栅源电压达到阈值电压，PMOS管PM1关断。此时触发器603的S端由高电平跳变到低电平，触发器603的Q输出端变为高电平，或门605的第一输入端变为低电平。由于此时DIM信号仍然为高电平，因此或门605的输出不受影响。此外，
端变为低电平，将开关SC1导通，计时时间T结束，充电电容C放电，电容两端的电压下降，使PMOS管PM1重新导通，触发器603的S端再度变回高电平。当DIM信号由高变低时，或门605的两输入端同时为低电平，使能EN信号跌落到低电平，不使能反馈控制环242。可见，此时EN信号的使能时间完全由DIM信号决定，与计时时间T无关。
当VOUT的下降超过正常范围时，跨导放大器333的输出电流IGM变为灌电流，充电电流IC小于IB。当PWM调光信号DIM由高变低时，较小的充电电流IC使得充电电容C上的电压仍然为达到PMOS管PM1的阈值电压。此时触发器603的R端由低电平跳变为高电平，Q端与
端保持不变，或门605继续输出高电平使能信号EN，延续导通时间。当充电电容C两端的电压使PMOS管PM1的栅源电压达到阈值电压时，PMOS管PM1关断，将触发器603的S端下拉至低电平，计时时间T结束。此时Q端输出高电平，
端为低电平。这样，或门605的两输入端全部为低电平，EN信号跌落到低电平，不再使能反馈控制环242。在此过程中，EN信号的使能时间由计时时间T决定。
本领域具有一般水平的技术人员能够了解，计时逻辑电路335的电路结构并不限于如上所述的实施例。在其它实施例中，计时逻辑电路335可以具有不同的电路结构以实现类似的计时逻辑功能。
图6示出了图1所示的现有技术中一个采用PWM调光的LED驱动系统10同图2所示的依据本发明一个实施例的LED驱动电路系统20的实验工作波形对比图。该实验中，VIN=6V，L＝47uH，COUT=33uF，ILED=100mA／每灯条，BOOST转换器工作频率=200KHz，PWM调光信号DIM占空比=10％，频率=20KHz。
如图7A所示为LED驱动系统10的实验波形图。如图所示，当PWM调光信号DIM的占空比为10％时，在每个使能周期内，电感电流IL无法升高到正常值，为COUT和LED负载提供足够的能量，使得输出电压VOUT持续发生下降，同时LED负载电流也远低于设定值，LED负载无法正常工作。
图7B所示为LED驱动电路系统20的实验波形图。如图可见，对于每个使能周期，电感电流的存续时间大于LED电流的存续时间，说明BOOST转换器的使能时间大于DIM信号所指示的导通时间。这样，电感电流IL能够在使能时间结束之前上升到正常值，COUT和LED负载能够获得足够的能量并维持正常值，使电路正常工作。
图8所示为依据本发明一个实施例的一种LED驱动电路系统的控制方法800的流程示意图。如图8所示，该控制方法包含：步骤801：根据系统输出电压VOUT，产生一个反馈信号VFB；步骤802：根据一个PWM调光信号DIM，反馈信号VFB以及一个第一参考信号VREF1，产生一个使能信号EN；步骤803：根据反馈信号VFB，一个第二参考信号VREF2和使能信号EN，产生一个驱动控制信号CTRL，控制一个LED电源转换器驱动LED负载；其中输出电压VOUT处于正常范围时，使能信号EN与PWM调光信号DIM同步，当输出电压VOUT低于正常范围的下限时，使能信号EN的占空比大于PWM调光信号DIM。
在一个实施例中，产生使能信号EN进一步包括：在PWM调光信号DIM指示开通期间，采样反馈信号VFB，并在PWM调光信号DIM指示关断期间保持采样到的反馈信号VFB的值；根据采样到的反馈信号与第一参考信号VREF1进行比较，产生一个跨导放大电流IGM；将跨导放大电流IGM与一个偏置电流IB叠加，产生一个充电电流IC；使用充电电流IC计时产生计时时间T，并根据计时时间T与PWM调光信号DIM产生使能信号EN。其中，当反馈信号VFB大于第一参考信号VREF1时，跨导放大电流IGM为一个拉电流，充电电流IC大于偏置电流IB，使计时时间T小于PWM调光信号DIM的指示开通时间，使能信号EN的占空比由PWM调光信号DIM决定；当反馈信号VFB小于第一参考信号VFB时，跨导放大电流为一个灌电流，充电电流IC小于偏置电流IB，使计时时间T大于PWM调光信号DIM的指示开通时间，使能信号EN的占空比由计时时间T决定。
在某些实施例中，第一参考信号VREF1等于第二参考信号VREF2与一个偏置电压VOFFSET之差。在一个实施例中，VREF2＝VREF1-100mV。
在一个实施例中，产生驱动控制信号CTRL进一步包含：根据反馈信号VFB和一个第二参考信号VREF2产生一个误差放大信号COMP；感测电感电流产生一个电流感测信号ISENSE，并且将电流感测信号ISENSE与一个三角波信号SAW相叠加生成一个斜坡补偿信号RAMP；根据误差放大信号COMP，与斜坡补偿信号RAMP以及使能信号EN产生驱动控制信号CTRL。
关于上述内容，显然本发明的很多其它改型和改动也是可行的。这里应该明白，在随附的权利要求书所涵盖的保护范围内，本发明可以应用此处没有具体描述的技术而实施。当然还应该明白，由于上述内容只涉及本发明的较佳具体实施例，所以还可以进行许多改型而不偏离随附的权利要求所涵盖的本发明的精神和保护范围。由于公开的仅是较佳实施例，本领域普通技术人员可以推断出不同的改型而不脱离由随附的权利要求所定义的本发明的精神和保护范围。
Claims (20)
1.一种LED驱动电路系统，包含：
LED电源转换器，包含至少一个功率开关，产生一个输出电压用于驱动LED负载；
LED调光电路，包含调光开关，所述调光开关由一个PWM调光信号控制开通和关断；以及
LED驱动控制电路，所述LED驱动控制电路包含：
反馈电路，耦接所述LED负载，根据所述输出电压产生一个反馈信号；
使能信号发生器，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第一参考信号和所述PWM调光信号，产生一个使能信号；以及
反馈控制环，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制所述功率开关的开通和关断；
其中，当所述输出电压位于正常范围内时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压低于所述正常范围的下限时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路系统，其中，所述使能信号发生器包含：
采样保持电路，耦接接收所述反馈信号和所述PWM调光信号，用于在所述PWM调光信号开通所述调光开关期间采样所述反馈信号的值并在所述PWM调光信号关断所述调光开关期间保持该值；
跨导放大器，具有一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接到所述采样保持电路接收采样保持后的所述反馈信号，所述反相输入端耦接接收所述第一参考信号，所述输出端输出跨导放大电流；
偏置电流源，输出一个偏置电流，与所述跨导放大电流相叠加，产生一个充电电流；以及
计时逻辑电路，接收所述PWM调光信号和所述充电电流，在所述计时逻辑电路内部产生一个计时时间，并根据所述计时时间和所述PWM调光信号来产生使能信号。
3.如权利要求2所述的LED驱动电路系统，其中所述第一参考信号为所述第二参考信号与一个偏置电压之差。
4.如权利要求2所述的LED驱动电路系统，其中所述计时时间被设定具有一个最大值和一个最小值。
5.如权利要求4所述的LED驱动电路系统，其中所述计时时间的所述最大值为所述LED电源转换器工作周期的5-10倍。
6.如权利要求4所述的LED驱动电路系统，其中所述计时时间的所述最小值为1us-2us。
7.如权利要求2所述的LED驱动电路系统，其中所述计时逻辑电路包含：
计时电路，所述计时电路的一个输入端接收所述充电电流流入，所述计时电路由一个开关，一个充电电容，一个P型MOS管和一个电阻组成，其中所述计时电路的开关与所述充电电容并联耦接于所述计时电路的输入端和系统地之间，所述计时电路的输入端进一步耦接于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的源极耦接到系统电源电压，漏极耦接到所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述系统地，所述PMOS管的漏极同时作为所述计时电路的输出端；
第一反相器，输入端耦接接收所述PWM调光信号；
触发器，所述触发器为一个两与非门组成的基本RS触发器，具有S端，R端，Q端和
端，其中，所述S端耦接到所述计时电路的输出端，所述R端耦接到所述第一反相器的输出端；
第二反相器，所述第二反相器的输入端耦接到所述触发器的Q端；
或门，所述或门的第一输入端耦接到所述第二反相器的输出端，所述第二端接收所述PWM调光信号，所述或门的输出端输出所述使能信号；以及
第三反相器，所述第三反相器的输入端耦接到所述触发器的
端，所述第三反相器的输出端耦接到所述计时电路的开关的控制端控制所述计时电路的开关的开通和关断。
8.如权利要求1所述的LED驱动电路系统，其中，所述使能信号发生器包含：
采样保持电路，耦接接收所述反馈信号和所述PWM调光信号，用于在所述PWM调光信号开通所述调光开关期间采样所述反馈信号的值并在所述PWM调光信号关断所述调光开关期间保持该值；
第一误差放大器，包含一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接到所述采样保持电路的输出端接收采样保持后的所述反馈信号，所述反相输入端耦接接收所述第二参考信号，所述输出端产生一个电流受控信号；
受控电流源，所述受控电流源耦接到所述第一误差放大器的输出端，根据所述电流受控信号产生一个充电电流；以及
计时逻辑电路，接收所述PWM调光信号和所述充电电流，在内部产生一个计时时间，并根据所述充电电流和所述PWM调光信号来产生使能信号。
9.如权利要求1所述的LED驱动电路系统，其中所述使能信号发生器包含：
采样保持电路，耦接接收所述反馈信号和所述PWM调光信号，用于在所述PWM调光信号开通所述调光开关期间采样所述反馈信号的值并在所述PWM调光信号关断所述调光开关期间保持该值；
跨导放大器，具有一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述反相输入端耦接到所述采样保持电路接收采样保持后的所述反馈信号，所述同相输入端耦接接收所述第一参考信号；
电流镜，所述电流镜具有第一电流支路和第二电流支路，其中所述跨导放大器的输出端耦接到所述第一电流支路为所述第一电流支路提供电流，同时所述跨导放大器的输出端进一步耦接到所述第二电流支路的一个偏置晶体管以设定偏置点，所述电流镜的第二支路输出一个跨导放大电流；
偏置电流源，输出一个偏置电流，与所述跨导放大电流相叠加，产生一个充电电流；以及
计时逻辑电路，接收所述PWM调光信号和所述充电电流，在内部产生一个计时时间，并根据所述充电电流和所述PWM调光信号来产生使能信号。
10.如权利要求1所述的LED驱动电路系统，其中所述反馈控制环包含：
反馈误差放大器，所述反馈误差放大器包含一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接接收所述第二参考信号，所述反相输入端接收所述反馈信号，所述输出端输出一个误差放大信号；
电流感测电路，感测来自于所述LED电源转换器的电感电流，产生一个电流感测信号；
三角波发生器，产生一个三角波信号，所述三角波信号与所述电流感测信号叠加产生一个斜坡补偿信号；
驱动信号发生器，所述驱动信号发生器包含一个同相输入端，一个反相输入端，一个使能端和一个输出端，所述同相输入端接收所述斜坡补偿信号，所述反相输入端接收所述误差放大信号，所述使能端接收所述使能信号，所述输出端根据所述误差放大信号，所述斜坡补偿信号以及所述使能信号，产生驱动控制信号；以及
使能开关，所述使能开关耦接于所述反馈误差放大器输出端和所述驱动信号发生器反相输入端之间，根据所述使能信号控制开通和关断。
11.一种LED驱动控制电路，包含：
反馈电路，耦接一个LED负载，根据LED驱动电路系统的输出电压产生一个反馈信号；
使能信号发生器，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第一参考信号和一个PWM调光信号，产生一个使能信号；以及
反馈控制环，耦接所述反馈电路，根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制所述LED驱动电路系统中的功率开关开通和关断；
其中，当所述输出电压位于正常范围内时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压低于所述正常范围的下限时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
12.如权利要求11所述的LED驱动控制电路，其中所述使能信号发生器包含：
采样保持电路，耦接接收所述反馈信号和所述PWM调光信号，用于在所述PWM调光信号指示开通期间采样所述反馈信号的值并在所述PWM调光信号指示关断期间保持该值；
跨导放大器，具有一个同相输入端，一个反相输入端和一个输出端，其中所述同相输入端耦接到所述采样保持电路接收采样保持后的所述反馈信号，所述反相输入端接收所述第一参考信号，所述输出端输出一个跨导放大电流；
偏置电流源，输出一个偏置电流，与所述跨导放大电流相叠加，产生一个充电电流；以及
计时逻辑电路，接收所述PWM调光信号和所述充电电流，在内部产生一个计时时间，并根据所述计时时间和所述PWM调光信号来产生使能信号。
13.如权利要求12所述的LED驱动控制电路，其中所述计时逻辑电路包含：
计时电路，所述计时电路的一个输入端接收所述充电电流流入，所述计时电路由一个开关，一个充电电容，一个P型MOS管和一个电阻组成，其中所述计时电路的开关与所述充电电容并联耦接于所述计时电路的输入端和系统地之间，所述计时电路的输入端进一步耦接于所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的源极耦接到系统电源电压，漏极耦接到所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述系统地，所述PMOS管的漏极同时作为所述计时电路的输出端；
第一反相器，输入端接收所述PWM调光信号；
触发器，所述触发器为一个两与非门组成的基本RS触发器，具有S端，R端，Q端和端，其中，所述S端耦接到所述计时电路的输出端，所述R端耦接到所述第一反相器的输出端；
第二反相器，所述第二反相器的输入端耦接到所述触发器的Q端；
或门，所述或门的第一输入端耦接到所述第二反相器的输出端，所述第二端接收所述PWM调光信号，所述或门的输出端输出所述使能信号；以及
第三反相器，所述第三反相器的输入端耦接到所述触发器的端，所述第三反相器的输出端耦接到所述计时电路的开关的控制端控制所述计时电路的开关的开通和关断。
14.如权利要求11所述的LED驱动控制电路，其中所述第一参考信号为所述第二参考信号与一个偏置电压之差。
15.一种控制LED驱动电路系统的方法，包含：
根据所述LED驱动电路系统的输出电压，产生一个反馈信号；
根据一个PWM调光信号，所述反馈信号以及一个第一参考信号，产生一个使能信号；以及
根据所述反馈信号，一个第二参考信号和所述使能信号，产生一个驱动控制信号，控制一个LED驱动电源转换器驱动LED负载；
其中当所述输出电压位于正常范围内时，所述使能信号与所述PWM调光信号同步，当所述输出电压低于所述正常范围的下限时，所述使能信号的占空比大于所述PWM调光信号。
16.如权利要求15所述的控制LED驱动电路系统的方法，其中产生所述使能信号进一步包含：
在所述PWM调光信号指示开通期间，采样所述反馈信号，并在所述PWM调光信号指示关断期间保持采样到的所述反馈信号的值；
将采样到的所述反馈信号与所述第一参考信号进行比较，产生一个跨导放大电流；
将所述跨导放大电流与一个偏置电流叠加，产生一个充电电流；以及
使用所述充电电流产生一个计时时间，并根据所述计时时间与所述PWM调光信号产生所述使能信号。
17.如权利要求16所述的控制LED驱动电路系统的方法，其中，当所述计时时间小于所述PWM调光信号的指示开通时间时，所述使能信号的占空比由所述PWM调光信号决定，当所述计时时间大于所述PWM调光信号的指示开通时间时，所述使能信号的占空比由所述计时时间决定。
18.如权利要求16所述的控制LED驱动电路系统的方法，其中所述跨导放大电流在所述反馈信号大于所述第一参考信号时为一个拉电流，在所述反馈信号小于所述第一参考信号时为一个灌电流。
19.如权利要求15所述的控制LED驱动电路系统的方法，其中所述第二参考信号为所述第一参考信号与一个偏置电压之差。
20.如权利要求15所述的控制LED驱动电路系统的方法，其中产生所述驱动控制信号进一步包含：
根据所述反馈信号和所述第二参考信号产生一个误差放大信号；
感测所述LED驱动电路系统的电感电流，产生一个电流感测信号，并且将所述电流感测信号与一个三角波信号相叠加生成一个斜坡补偿信号；以及
根据所述误差放大信号与所述斜坡补偿信号以及所述使能信号产生所述驱动控制信号。
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