CN103747569A - 一种pwm调光控制方法、控制电路及应用其的led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PWM调光控制电路、控制方法以及应用其的LED驱动电路，通过最小导通时间判定电路来调节PWM调光信号的有效宽度，使其在工作过程中的有效宽度维持在一个最小值之上，保证LED负载电流不会出现失真情况。同时，调整LED负载的驱动电流的大小，以保证LED负载的平均电流维持不变，从而不影响LED发光亮度。其控制电路简单易行，效果好。

Description

一种PWM调光控制方法、控制电路及应用其的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，更具体的说，涉及一种新型PWM调光控制方法及控制电路。
背景技术
LED背光由于其节能、环保、体积轻薄等得到广泛应用，但LED在使用过程中需要一个能提供恒定电流的驱动电路，且需要一种能够调整其亮度的调光电路。目前，LED调光技术主要包括模拟调光和PWM调光，其中PWM调光精度更准确，广泛应用于开关电源中，PWM调光通过设置周期和占空比来调节LED电流的平均值。
众所周知，在LED负载接电瞬间，往往会产生一个较大的冲击电流，该冲击电流的幅值大于LED负载的驱动电流值，如图1A中现有技术中的PWM调光波形图，在PWM调光信号上升沿到来时，LED电流出现一个大的尖峰值，随着PWM调光信号的导通时间延续，LED电流慢慢恢复至驱动电流值，总的看来，LED平均电流基本保持不变。但是，如果在PWM调光信号的有效宽度很短的情况下，如图1B中现有技术的另一PWM调光波形图，由于PWM调光信号的有效宽度时间很短，LED电流出现了失真，从而导致其平均电流不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种PWM调光控制电路，通过最小导通时间判定电路来调节PWM调光信号的有效宽度，使其在工作过程中的有效宽度维持在一个最小值之上，同时，调整LED负载的驱动电流值，以保证LED负载的平均电流维持不变。本发明通过限制PWM调光的最小导通时间，以获得不失真的电流波形。
依据本发明的一种PWM调光控制方法，用以给LED负载调光，包括以下步骤：
接收一PWM调光信号和一时钟信号，使用所述时钟信号对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数；
预设所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号；
根据所述调光控制信号来控制所述LED负载的驱动电流。
进一步的，当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，产生一比率系数，所述比率系数为所述PWM调光信号的有效宽度与预设的最小值的比值；
接收一参考电流信号，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号；
接收所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，以调节所述LED负载的驱动电流值与所述第二参考电流信号维持一致。
进一步的，所述第二参考电流信号为所述参考电流信号与所述比率系数的乘积。
依据本发明的一种PWM调光控制电路，用以给LED负载调光，包括与所述LED负载串联的第一可控开关以及最小导通时间判定电路，
所述最小导通时间判定电路接收一PWM调光信号和时钟信号，使用所述时钟信号对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数；
并且，预设所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号；
所述调光控制信号用以控制所述第一可控开关的开关状态以控制所述LED负载的驱动电流。
进一步的，还包括参考电流调节电路、比较电路和第一控制电路，
所述参考电流调节电路接收所述比率系数和一参考电流信号，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号；
所述比较电路比较所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，输出比较信号；
所述第一控制电路接收所述比较信号，以据此调节所述LED负载的驱动电流值与所述第二参考电流信号维持一致。
优选的，输入电源通过一功率级电路来驱动所述LED负载，所述第一控制电路通过控制所述功率级电路中的功率开关管来调节所述LED负载的驱动电流值。
优选的，包括与所述LED负载串联的第二可控开关管，所述第一控制电路通过控制所述第二可控开关管来调节所述LED负载的驱动电流值。
依据本发明的一种LED驱动电路，用以驱动LED负载，包括上述的ＰＷＭ调光控制电路。
根据上述的PWM调光控制电路和控制方法，通过最小导通时间判定电路来调节PWM调光信号的有效宽度，使其在工作过程中的有效宽度维持在一个最小值之上，保证LED负载电流不会出现失真情况。同时，调整LED负载的驱动电流值，以保证LED负载的平均电流维持不变，从而不影响LED发光亮度。其控制电路简单易行，效果好。
附图说明
图1A所示为现有技术中的PWM调光波形图；
图1B所示为现有技术的另一PWM调光波形图；
图2所示为依据本发明的PWM调光控制电路的一实施例的电路框图；
图3所示为依据本发明的PWM调光控制电路的又一实施例的电路框图；
图4所示为依据本发明的PWM调光波形图；
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2，所示为依据本发明的PWM调光控制电路的一实施例的电路框图，如图2所示，输入电源通过功率级电路205来驱动LED负载，功率级电路中包括有控制能量传输的功率开关管（未示出）。在本实施例中，所述PWM调光控制电路包括与所述LED负载串联的第一可控开关管Q1，通过控制开关管Q1的导通和关断来周期性地点亮和关断所述LED负载。
进一步的，还包括最小导通时间判定电路201，所述最小导通时间判定电路201接收一PWM调光信号和时钟信号CLK，最小导通时间判定电路201使用所述时钟信号CLK对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数，有效宽度可设为PWM调光信号的高电平状态，即PWM调光信号为高电平时第一可控开关管导通，LED负载被点亮。
所述最小导通时间判定电路201预先设置所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，其对应于所述LED负载的最小导通时间，最小导通时间根据LED负载的电流决定，以使LED负载的电流波形不出现失真为准。之后，将所述PWM调光信号的有效宽度和预先设置的最小有效宽度进行比较，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号PWM’；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号PWM’，最后，最小导通时间判定电路201输出所述调光控制信号PWM’以控制所述第一可控开关Q1的开关状态从而来控制所述LED负载的驱动电流。
在上述工作过程中，当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，产生一比率系数K，所述比率系数K为所述PWM调光信号的有效宽度与预设的最小值的比值。
进一步的，所述PWM调光控制电路还包括参考电流调节电路202、比较电路203和第一控制电路204，所述参考电流调节电路202接收所述比率系数K和参考电流信号IREF，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号IREF’，具体地通过电压信号ＶIREF’来表征所述第二参考电流信号，所述参考电流信号IREF表征未调整前的LED负载的期望驱动电流值。
所述比较电路203比较所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，输出比较信号Vc；其中，通过电压信号ＶIFB来表征所述电流反馈信号，因此，所述比较电路的输入端分别接收电压信号ＶIREF’和电压信号ＶIFB，以产生比较信号Vc。所述第一控制电路接收所述比较信号Vc，产生一第一控制信号V1，本实施例中第一控制信号V1控制功率级电路中功率开关管的开关状态从而调节所述LED负载的驱动电流，以使所述LED负载的驱动电流值与所述第二参考电流信号维持一致，这里，所述LED负载的驱动电流值指所述LED负载驱动电流的大小。
以下参考图4所示为依据本发明的PWM调光波形图详细说明本实施例的工作过程。在所述PWM调光信号的有效宽度较小时，LED负载电流会出现如图1B所示的电流波形失真的情况，因此，当最小导通时间判定电路检测到PWM调光信号的有效宽度小于所述预设的最小值时，这里最小值记为Tmin_on，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号PWM’，如图4所示，这样，LED负载的导通时间为设定的最小导通时间，其可保证电流波形不失真。另一方面，由于限制了LED负载的最小导通时间，会影响LED的电流平均值，因此，为了保证电流平均值不变，其相应的驱动电流值需要调整，在本发明实施例中，通过对参考电流信号的调节以控制LED的驱动电流值。例如，如图4中①为未调节的参考电流信号IREF，当PWM调光信号的有效宽度为t1，最小有效宽度为t2，t2即等于Tmin_on，且t1小于t2，则比率系数为K=t1/t2，根据比率系数调节参考电流信号IREF，以获得第二参考电流信号为IREF’=IREF×(t1/t2)，如图4中②所示。如图4中所示，③指出的两块阴影部分面积相等即可保持电流平均值不变，或者是通过计算知晓，调整前LED负载的电流平均值为Iavg=(IREF×t1)/T，调整后LED负载的电流平均值为Iavg=(IREF’×t2)/T，T为第一可控开关管的工作周期，因此，从上述计算可知LED电流的平均值维持不变。根据本发明实施例的技术方案，一方面不影响LED电流的波形，不会出现失真情况，另一方面可保证LED电流的平均值维持不变，不影响LED发光亮度等情况，本发明的电路结构实现简单，易操作。
参考图3，所示为依据本发明的PWM调光控制电路的又一实施例的电路框图，本实施例中的最小导通时间判定电路201、参考电流调节电路202、比较电路203、第一控制电路204均与上一实施例相同，在此不重复阐述，所不同的是，本实施例中进一步包括与所述LED负载串联的第二可控开关管Q2，这里，所述第二可控开关管Q2用以调节LED负载的电流大小，所述第一控制电路204通过控制所述第二可控开关管Q2来调节所述LED负载的驱动电流值，其控制LED负载电流的过程与上述相同，同样实现LED负载电流的平均值维持不变的目的。电源Vc提供LED负载的驱动电压。
另外，本发明还提供了一种PWM调光控制方法，用以给LED负载调光，包括以下步骤：接收一PWM调光信号和一时钟信号，使用所述时钟信号对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数；
预设所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号；根据所述调光控制信号来控制所述LED负载的驱动电流。
进一步的，当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，产生一比率系数，所述比率系数为所述PWM调光信号的有效宽度与预设的最小值的比值；接收一参考电流信号，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号；接收所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，以调节所述LED负载的驱动电流与所述第二参考电流信号维持一致。
此外，本发明提供了一种LED驱动电路，用以驱动LED驱动，还包括上述的PWM调光控制电路，由此，所述LED驱动电路也有使LED电流不出现失真以及亮度稳定等优点。
以上对依据本发明的优选实施例的一种PWM调光控制方法、控制电路及LED驱动电路进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种PWM调光控制方法，用以给LED负载调光，其特征在于，包括以下步骤： 
接收一PWM调光信号和一时钟信号，使用所述时钟信号对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数； 
预设所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号； 
根据所述调光控制信号来控制所述LED负载的驱动电流。 
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于， 
当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，产生一比率系数，所述比率系数为所述PWM调光信号的有效宽度与预设的最小值的比值； 
接收一参考电流信号，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号； 
接收所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，以调节所述LED负载的驱动电流值与所述第二参考电流信号保持一致。 
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第二参考电流信号为所述参考电流信号与所述比率系数的乘积。 
4.一种PWM调光控制电路，用以给LED负载调光，其特征在于，包括与所述LED负载串联的第一可控开关以及最小导通时间判定电路， 
所述最小导通时间判定电路接收一PWM调光信号和时钟信号，使用所述时钟信号对所述PWM调光信号的有效宽度进行计数； 
并且，预设所述PWM调光信号的有效宽度的最小值，当所述PWM调光信号的有效宽度大于所述最小值时，则输出所述PWM调光信号作为调光控制信号；当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，则将所述PWM调光信号的有效宽度调整为所述最小值，并将调整后的PWM调光信号作为调光控制信号； 
所述调光控制信号用以控制所述第一可控开关的开关状态以控制所述LED 负载的驱动电流。 
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，当所述PWM调光信号的有效宽度小于所述最小值时，所述最小导通时间判定电路产生一比率系数，所述比率系数为所述PWM调光信号的有效宽度与预设的最小值的比值。 
6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，进一步包括参考电流调节电路、比较电路和第一控制电路， 
所述参考电流调节电路接收所述比率系数和一参考电流信号，根据所述比率系数调节所述参考电流信号，以产生第二参考电流信号； 
所述比较电路比较所述第二参考电流信号和所述LED负载的电流反馈信号，输出比较信号； 
所述第一控制电路接收所述比较信号，以据此调节所述LED负载的驱动电流值与所述第二参考电流信号维持一致。 
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，输入电源通过一功率级电路来驱动所述LED负载，所述第一控制电路通过控制所述功率级电路中的功率开关管来调节所述LED负载的驱动电流值。 
8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，包括与所述LED负载串联的第二可控开关管，所述第一控制电路通过控制所述第二可控开关管来调节所述LED负载的驱动电流值。 
9.一种LED驱动电路，用以驱动LED负载，其特征在于，包括权利要求4至8中任一项所述的PWM调光控制电路。 
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