CN104066251B - Led驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED驱动电路，包括LED驱动芯片、DC/DC变换电路、LED灯串电路及开关电路。LED驱动芯片的环路补偿端连接有一充电电容。DC/DC变换电路的控制端连接于LED驱动芯片的PWM调节输出端。开关电路包括一第一MOS管，第一MOS管的漏极与LED灯串电路的负极端连接，源极与第一检测电阻串联后接地；第一MOS管的源极与第一检测电阻的共接点与LED驱动芯片的电压测量端连接。该LED驱动电路还包括第一测量电路、放电电路和放电开关电路。第一测量电路和放电电路的输入端连接于LED灯串电路的正极端，放电电路的输出端与放电开关电路串联后接地。本发明还公开了一种上述LED驱动电路的驱动方法。采样上述方案后，可缩短LED灯从熄灭状态到点亮状态的启动时间。

Description

LED驱动电路及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路及其驱动方法。
背景技术
LED灯具有亮度高、颜色种类丰富、低功耗、寿命长等特点，因此，LED灯已经越来越广泛地运用为汽车的前照灯、雾灯、牌照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、示位灯、示廓灯、驻车灯和警示灯、日行灯等。LED转向灯的主转向灯一般安装在汽车头、尾部的左右两侧，用来指示车辆行驶趋向。
现有的LED转向灯的驱动电路包括LED驱动芯片、DC/DC变换电路、LED灯串电路及开关电路。该LED驱动芯片具有电源端、使能端、第一电压调节端、第二电压调节端、电压测量端、电压测控端、环路补偿端及PWM调节输出端。第一电压调节端与第二电压调节端共同作用于环路补偿端，环路补偿端连接有一充电电容。DC/DC变换电路的输入端连接于外部电源，DC/DC变换电路的控制端连接于LED驱动芯片的PWM调节输出端。LED灯串电路的正极端连接于DC/DC变换电路的输出端。开关电路包括一第一MOS管，第一MOS管的漏极与LED灯串电路的负极端连接，第一MOS管的源极与第一检测电阻串联后接地；第一MOS管的源极与第一检测电阻的共接点与LED驱动芯片的电压测量端连接。LED驱动芯片的使能端、第一电压调节端、第二电压调节端以及第一MOS管的栅极均与外部控制器连接。环路补偿端输出的电压信号用于给上述的充电电容充电。只有当该充电电容的电压被充至预定电压，LED驱动芯片的PWM调节输出端才会输出PWM信号以控制DC/DC变换电路的电压转换。电容被充至预定电压的充电时间与环路补偿端输出的电压大小有关，电压越大，充电时间越短。而环路补偿端输出的电压大小又与输入到第一电压调节端和第二电压调节端的PWM信号的平均电压大小有关，输入到第一电压调节端和第二电压调节端的PWM信号的平均电压越大，环路补偿端输出的电压也越大。在现有技术中，当外部控制器向LED驱动芯片的使能端输入使能信号后，通常是直接向LED驱动芯片的第一电压调节端和第二电压调节端分别输入具有第一目标占空比的PWM信号和具有第二目标占空比的PWM信号，充电时间较长，导致LED转向灯从熄灭状态到点亮状态的启动时间一般为几十毫秒至上百毫秒。在实际驾驶时，如转弯或高速公路上变道，汽车常常会因为这几十毫秒至上百毫秒的启动时间，而发生意外事故。
因此，鉴于以上问题，实有必要提供一种改进的LED驱动电路及LED驱动方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED驱动电路及其驱动方法，其可以大大缩短LED灯从熄灭状态到点亮状态的启动时间，从而实现快速启动。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种LED驱动电路，包括LED驱动芯片、DC/DC变换电路、LED灯串电路及开关电路；LED驱动芯片具有电源端、使能端、第一电压调节端、第二电压调节端、电压测量端、电压测控端、环路补偿端及PWM调节输出端；第一电压调节端与第二电压调节端共同作用于环路补偿端，环路补偿端连接有一充电电容；DC/DC变换电路的输入端连接于外部电源，DC/DC变换电路的控制端连接于LED驱动芯片的PWM调节输出端；当充电电容的电压充至预定电压，PWM调节输出端输出PWM信号以控制DC/DC变换电路的电压转换；LED灯串电路的正极端连接于DC/DC变换电路的输出端；开关电路包括一第一MOS管，第一MOS管的漏极与LED灯串电路的负极端连接，第一MOS管的源极与第一检测电阻串联后接地；第一MOS管的源极与第一检测电阻的共接点与LED驱动芯片的电压测量端连接；LED驱动芯片的使能端、第一电压调节端、第二电压调节端以及第一MOS管的栅极均与外部控制器连接；其特点在于，该LED驱动电路还包括第一测量电路、放电电路和放电开关电路；第一测量电路的输入端连接于LED灯串电路的正极端，输出端连接于外部控制器，用于测量该LED灯串电路的输入电压；放电电路的输入端连接于LED灯串电路的正极端，放电电路的输出端与放电开关电路串联后接地，放电开关电路的控制端与外部控制器连接，该放电开关电路可在外部控制器的控制下导通或断开。
一种上述的LED驱动电路的驱动方法，包括以下步骤：
步骤a，所述的步骤a包括以下步骤：
外部控制器使能所述的LED驱动芯片；
外部控制器控制第一MOS管，使其处于截止状态；
外部控制器控制放电开关电路，使其处于截止状态；
外部控制器向第一电压调节端输入占空比为100％的第一PWM信号；
外部控制器向第二电压调节端输入占空比为100％的第二PWM信号；
LED驱动芯片的PWM调节输出端输出PWM信号，以控制DC/DC变换电路进行电压转换；
步骤b，当第一测量电路测得的电压值大于第一预定值时，外部控制器控制放电开关电路，使其处于导通状态；
步骤c，在预定的时间T后，外部控制器再次控制放电开关电路使其截止；
步骤d，外部控制器向第一电压调节端输入具有第一目标占空比的PWM信号，向第二电压调节端输入具有第二目标占空比的PWM信号，向第一MOS管输入具有第二目标占空比的PWM信号。
与现有技术相比，本发明在使能LED驱动芯片后，由于是直接向该LED驱动芯片的第一电压调节端和第二电压调节端分别输入占空比为100％的第一PWM信号和占空比为100％的第二PWM信号，使得LED驱动芯片的环路补偿端输出的电压更大，从而能够大大缩短与该LED驱动芯片的环路补偿端相连的充电电容充电至预定电压的充电时间，实现快速启动LED灯。由于本发明设有用于测量LED灯串电路的输入电压的第一测量电路以及放电电路，可确保向LED驱动芯片的第一电压调节端和第二电压调节端分别输入占空比为100％的PWM信号时，LED灯两端的电压不会过高，从而避免LED灯损坏的发生。
附图说明
图1是本发明LED驱动电路的逻辑结构示意图。
图2是本发明LED驱动电路的电路图。
主要组件符号说明
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明LED驱动电路及其驱动方法的具体实施方式。
请参阅图1及图2。本发明LED驱动电路100包括LED驱动芯片1、DC/DC变换电路2、LED灯串电路3、开关电路4、第一检测电阻5、第一测量电路6、第二测量电路7、放电电路8和放电开关电路9。
LED驱动芯片1具有电源端VIN、使能端SS/SD、第一电压调节端IADJ、第二电压调节端nDIM、环路补偿端COMP、PWM调节输出端GATE、电压测控端OVP及电压测量端CSP。LED驱动芯片的使能端、第一电压调节端、第二电压调节端均与外部控制器连接。电源端VIN连接于DC/DC变换电路2的变换输入端DCDC_IN(后文详述)，以用于给LED驱动芯片1提供电能。使能端SS/SD接收外部控制器(图中未示出)输出的外部使能输入信号P_DO_EN，以控制LED驱动芯片1是否进入工作状态。第一电压调节端IADJ接收外部控制器输出的第一外部电压输入信号P_PWM_I_Cod，以提供电压信号。第二电压调节端nDIM接收外部控制器输出的第二外部电压输入信号P_DO_PWM，以提供调节信号。第一电压调节端IADJ与第二电压调节端nDIM共同作用于环路补偿端COMP。第一外部电压输入信号P_PWM_I_Cod和第二外部电压输入信号P_DO_PWM的电压平均值越大，环路补偿端COMP的输出电压值就越大。环路补偿端COMP连接有一充电电容C333，环路补偿端COMP用于给所述的充电电容C333充电。环路补偿端COMP输出的电压值越大，充电电容C333的充电时间就越短。PWM调节输出端GATE连接于DC/DC变换电路2。当充电电容C333的电压充至预定电压(本实施例中预定电压为1V)，PWM调节输出端GATE输出PWM信号以控制DC/DC变换电路2电压转换。第一电压调节端IADJ的电压值等于十倍的电压测量端CSP的电压值。
图中，DC/DC变换电路2为SEPIC斩波电路。该DC/DC变换电路2设有变换输入端DCDC_IN及变换输出端VOUT。变换输入端DCDC_IN通过滤波电路连接于外部电源输入P_INPUT。变换输出端VOUT用于将经DC/DC变换电路2变换后的电压输出。DC/DC变换电路2包括一第三MOS管Q301，第三MOS管Q301的栅极连接于LED驱动芯片1的PWM调节输出端GATE。DC/DC变换电路2根据PWM调节输出端GATE输出的PWM信号而进行电压转换。
LED灯串电路3包括若干个LED灯。LED灯串电路3具有正极端VLEDA。正极端VLEDA通过滤波电路连接于DC/DC变换电路2的变换输出端VOUT。该滤波电路由电感L303和电容C315组成。
开关电路4包括一第一MOS管Q302。第一MOS管Q302的漏极与LED灯串电路3的负极端连接，第一MOS管Q302的源极与第一检测电阻5串联后接地。图2中，第一检测电阻5由电阻R316构成。优选地，还包括一第二检测电阻R314，该第二检测电阻R314的一端与LED驱动芯片的电压测量端CSP连接，第二检测电阻R314的另一端连接于第一MOS管Q302的源极与第一检测电阻R316的共接点。如此，LED驱动芯片1的电压测量端CSP的电压值VCSP即等于第一电阻R316正极的电压值VR316。第一MOS管Q302的栅极与外部控制器连接，接收外部控制器输出的外部控制信号P_DO_PWMDIM，以控制第一MOS管Q302的导通与关闭，而实现LED灯的开启与关闭。
第一测量电路6的输入端连接于LED灯串电路3的正极端VLEDA，输出端连接于外部控制器，用于测量LED灯串电路3的输入电压，并将测量输出信号P_ADC_A_Vo发送给外部控制器。放电电路8的输入端连接于LED灯串电路3的正极端，放电电路的输出端与放电开关电路9串联后接地，放电开关电路9的控制端与外部控制器连接，用于接收外部控制器输出的开关信号P_VOUT_DISC，该放电开关电路9可在外部控制器的控制下导通或断开，从而选择性进行电压放电。放电电路8由放电电阻R450构成；放电开关电路包括第二MOS管Q402。放电电阻R450的一端与LED灯串电路3的正极端VLEDA连接，另一端与第二MOS管Q402的漏极连接，第二MOS管Q402的源极接地，第二MOS管Q402的栅极与外部控制器连接。当外部控制器根据测量输出信号P_ADC_A_Vo测算得出正极端VLEDA的电压值大于第一预定值(如60V)时，外部控制器控制第二MOS管Q402导通，使放电电路8进行放电，以保证LED灯串电路3两端的电压不会过高而避免LED灯损坏的发生。
第二测量电路7的输入端连接于DC/DC变换电路2的变换输出端VOUT，输出端连接于LED驱动芯片1的电压测控端OVP。当LED驱动芯片1根据电压测控端OVP的电压值测算得出变换输出端VOUT的电压值大于第二预定值(如65V)时，LED驱动芯片1将对PWM调节输出端GATE输出的PWM信号进行调整，以保证变换输出端VOUT的电压值小于第二预定值。
LED驱动芯片1可以选为德州仪器公司的LM3421驱动芯片、LM3424驱动芯片、LM3429驱动芯片等，本实施方式中，所述的LED驱动芯片1为德州仪器公司的TPS92690型LED驱动芯片。
根据德州仪器公司的TPS92690型LED驱动芯片的特性可知：
第一电压调节端IADJ的电压值为VIADJ；
电压测量端CSP的电压值VCSP；
流过LED灯的电流ILED；
在稳定运行下，
VIADJ＝10*VCSP＝10*VR316＝10*ILED*R316
因此，当需要的光的色温确定时，ILED即确定；R316为已知；VIADJ即可计算得出。
以上为对所述的LED驱动电路100的逻辑结构及电路布局的介绍，以下将对所述的LED驱动方法进行介绍。
根据本发明一实施例的一种LED驱动方法，包括以下步骤：
步骤a，该步骤a进一步包括以下步骤：
外部控制器将外部使能输入信号P_DO_EN设置为高电平，使能LED驱动芯片1，使LED驱动芯片1进入工作状态；
外部控制器将外部控制信号P_DO_PWMDIM设置为低电平，使第一MOS管Q302处于截止状态，LED灯串电路3不导通；
外部控制器将开关信号P_VOUT_DISC设置为低电平，使第二MOS管Q402处于截止状态，放电电路8不导通；
外部控制器将第一外部电压输入信号P_PWM_I_Cod设置成占空比为100％的PWM信号，并输出给LED驱动芯片1的第一电压调节端IADJ；
外部控制器将第二外部电压输入信号P_DO_PWM设置成占空比为100％的PWM信号，并输出给LED驱动芯片1的第二电压调节端nDIM；与环路补偿端COMP连接的充电电容C333快速充电至预定电压，PWM调节输出端GATE输出PWM信号以控制DC/DC变换电路2进行电压转换；
步骤b，当第一测量电路测得的电压值大于第一预定值时，外部控制器将外部开关信号输入P_VOUT_DISC设置为高电平，使第二MOS管Q402导通，放电电路8进行放电。优选地，当外部控制器根据测量输出信号P_ADC_A_Vo测算得出正极端VLEDA的电压值大于第一预定值时，还将第二外部电压输入信号P_DO_PWM设置为低电平，使PWM调节输出端GATE停止输出。
步骤c，外部控制器在从放电电路8开始放电那一刻起经过预定时间T后，将开关信号P_VOUT_DISC设置为低电平，使第二MOS管Q402关闭，放电电路8不导通；
步骤d，外部控制器将第一外部电压信号P_PWM_I_Cod设置成具有第一目标占空比的PWM信号，并输出给LED驱动芯片1的第一电压调节端IADJ；将第二外部电压信号P_DO_PWM设置成具有第二目标占空比的PWM信号，并输出给LED驱动芯片1的第二电压调节端nDIM；将外部控制信号P_DO_PWMDIM设置为具有第二目标占空比的PWM信号。第一目标占空比的大小及第二目标占空比的调节信号皆由计算得出，第一目标占空比可根据以下计算公式VIADJ＝10*VCSP＝10*VR316＝10*ILED*R316进一步推导算出，第二目标占空比可根据LED灯两端的电压进一步反推DC/DC变换电路2的转换占空比，而推导得出。外部控制信号与第二外部电压信号的占空比是一致的。
上述的步骤a～d中的任一步骤中，当LED驱动芯片1根据电压测控端OVP的电压值测算得出变换输出端VOUT的电压值大于第二预定值时，LED驱动芯片1将调整PWM调节输出端GATE输出的PWM信号，以保证变换输出端VOUT的电压值小于所述的第二预定值。
其中，上述的步骤a中，LED驱动芯片的PWM调节输出端输出PWM信号的分步骤为最后一个步骤，外部控制器向第一电压调节端输入PWM信号的分步骤或向第二电压调节端输入PWM信号的分步骤可以互换，并位于之前的三个分步骤之后，该三个分步骤可以任意排序；步骤d中，各分步骤任意排序。
如此设计，LED驱动电路100的驱动时间可以控制在15毫秒左右，因此，装设有LED驱动电路100的汽车可以实现快速启动LED灯，以进一步避免意外事故的发生。
以上所述的仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路，包括LED驱动芯片、DC/DC变换电路、LED灯串电路及开关电路；所述的LED驱动芯片具有电源端、使能端、第一电压调节端、第二电压调节端、电压测量端、电压测控端、环路补偿端及PWM调节输出端；所述的第一电压调节端与第二电压调节端共同作用于所述的环路补偿端，所述的环路补偿端连接有一充电电容；所述的DC/DC变换电路的输入端连接于外部电源，DC/DC变换电路的控制端连接于LED驱动芯片的PWM调节输出端；当所述的充电电容的电压充至预定电压，所述的PWM调节输出端输出PWM信号以控制DC/DC变换电路的电压转换；所述的LED灯串电路的正极端连接于所述的DC/DC变换电路的输出端；所述的开关电路包括一第一MOS管，所述的第一MOS管的漏极与LED灯串电路的负极端连接，所述的第一MOS管的源极与第一检测电阻串联后接地；第一MOS管的源极与第一检测电阻的共接点与LED驱动芯片的电压测量端连接；所述的LED驱动芯片的使能端、第一电压调节端、第二电压调节端以及第一MOS管的栅极均与外部控制器连接；
其特征在于：所述的LED驱动电路还包括第一测量电路、放电电路和放电开关电路；
所述的第一测量电路的输入端连接于所述的LED灯串电路的正极端，输出端连接于所述的外部控制器，用于测量该LED灯串电路的输入电压；
所述的放电电路的输入端连接于所述的LED灯串电路的正极端，放电电路的输出端与放电开关电路串联后接地，放电开关电路的控制端与所述的外部控制器连接，该放电开关电路可在外部控制器的控制下导通或断开。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述的LED驱动电路还包括第二测量电路，所述的第二测量电路的输入端连接于所述的DC/DC变换电路的输出端，第二测量电路的输出端连接于所述的电压测控端。
3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：所述的放电电路由放电电阻构成；所述的放电开关电路包括第二MOS管；
所述放电电阻的一端与所述的LED灯串电路的正极端连接，另一端与第二MOS管的漏极连接，第二MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极与所述的外部控制器连接。
4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于：该LED驱动电路包括第二检测电阻；该第二检测电阻的一端与LED驱动芯片的电压测量端连接，第二检测电阻的另一端连接于第一MOS管的源极与第一检测电阻的共接点。
5.一种如权利要求1所述的LED驱动电路的驱动方法，包括以下步骤：
步骤a，所述的步骤a包括以下步骤：
外部控制器使能所述的LED驱动芯片；
外部控制器控制第一MOS管，使其处于截止状态；
外部控制器控制放电开关电路，使其处于截止状态；
外部控制器向第一电压调节端输入占空比为100％的第一PWM信号；
外部控制器向第二电压调节端输入占空比为100％的第二PWM信号；
在与所述LED驱动芯片的环路补偿端连接的充电电容充电至预定电压后，LED驱动芯片的PWM调节输出端输出PWM信号，以控制DC/DC变换电路进行电压转换；
步骤b，当第一测量电路测得的电压值大于第一预定值时，外部控制器控制放电开关电路，使其处于导通状态；
步骤c，在预定的时间T后，外部控制器再次控制放电开关电路使其截止；
步骤d，外部控制器向第一电压调节端输入具有第一目标占空比的PWM信号，向第二电压调节端输入具有第二目标占空比的PWM信号，向第一MOS管输入具有第二目标占空比的PWM信号。
6.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于：步骤b中，当外部控制器判断第一测量电路测得的电压值大于第一预定值时，外部控制器向LED驱动芯片的第二电压输入端输入信号，以使PWM调节输出端停止输出。
7.如权利要求5或6所述的LED驱动方法，其特征在于：所述的LED驱动电路还包括第二测量电路，所述的LED驱动芯片具有电压测控端，所述的第二测量电路的输入端连接于所述的DC/DC变换电路的输出端，第二测量电路的输出端连接于所述的电压测控端；
上述步骤a～d中的任一步骤中，当所述的LED驱动芯片判断第二测量电路测得的电压值大于第二预定值时，所述的LED驱动芯片调整PWM调节输出端输出的PWM信号，以使DC/DC变换电路的输出电压小于所述的第二预定值。
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