CN106535420B - Led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED驱动电路，包括具有初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组的变压器；初级绕组的同名端与输入电源的正极连接，初级绕组的异名端与电子开关的输入端连接，电子开关的输出端及输入电源的负极均接地；第一次级绕组的同名端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极、第一电容的正极及N路LED的正驱动端互连，第一次级绕组的异名端、第一电容的负极、第二二极管的阴极及第二电容的正极互连，第二二极管的阳极与第二次级绕组的异名端连接，第二次级绕组的同名端及第二电容的负极均接地。本LED驱动电路效率高，成本低，驱动LED路数可以任意扩展，断开其中任意一路LED都不影响其它路LED工作。

Description

LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，特别涉及一种LED驱动电路。

背景技术

现有技术中LED驱动电路的电路结构如图1所示。

图1所示的LED驱动电路存在以下问题：

(1)由于驱动的各LED是串联的，因此，该LED驱动电路能够驱动的LED数量有限，并且，断开其中一路LED就会连带其它LED断开；

(2)由于使用的是反激变换器，因此，该LED驱动电路的成本较高，且变压器能量需要先存储再释放，利用率低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种LED驱动电路，旨在解决现有LED驱动电路存在的问题。

为实现上述目的，本发明提出的LED驱动电路包括用于向N路LED提供电源的电源供应模块、用于向N路所述LED提供驱动的恒流驱动模块及用于将N路所述LED的工作电流反馈至所述电源供应模块以实现流经所述LED电流恒定的反馈控制模块；其中，所述电源供应模块包括输入电源、电子开关、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、开关控制单元及具有初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组的变压器；所述初级绕组的同名端与所述输入电源的正极连接，所述初级绕组的异名端与所述电子开关的输入端连接，所述电子开关的输出端及所述输入电源的负极均接地；所述电子开关的受控端与所述开关控制单元的控制端连接，所述开关控制单元的反馈端与所述反馈控制模块的输出端连接；所述第一次级绕组的同名端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极、所述第一电容的正极及N路所述LED的正驱动端互连，所述第一次级绕组的异名端、所述第一电容的负极、所述第二二极管的阴极及所述第二电容的正极互连，所述第二二极管的阳极与所述第二次级绕组的异名端连接，所述第二次级绕组的同名端及所述第二电容的负极均接地；所述恒流驱动模块包括电流分配单元、N个驱动输出单元及调光信号输入端，所述电流分配单元的输入端与所述调光信号输入端连接，所述电流分配单元的第一输出端及N个所述驱动输出单元的受控端互连，每一所述驱动输出单元的驱动端与一路LED的负驱动端连接，所述电流分配单元的第二输出端与所述反馈控制模块的输入端连接。

优选地，每一所述驱动输出单元包括驱动晶体管及限流电阻，所述驱动晶体管的受控端为所述驱动输出单元的受控端，所述驱动晶体管的输入端为所述驱动输出单元的驱动端，所述驱动晶体管的输出端与所述限流电阻的第一端连接，所述限流电阻的第二端接地。

优选地，所述电流分配单元包括第一晶体管、第一电阻及第二电阻，所述第二电阻的第一端为所述电流分配单元的输入端，所述第二电阻的第二端、所述第一晶体管的输入端及所述第一晶体管的受控端互连，其连接节点为所述电流分配单元的第一输出端，所述第一晶体管的输出端与所述第一电阻的第一端连接，其连接节点为所述电流分配单元的第二输出端，所述第一电阻的第二端接地。

优选地，所述第一晶体管与各所述驱动晶体管的制造工艺及电性参数均相同。

优选地，所述恒流驱动模块还包括调光控制单元，所述调光控制单元的输入端与所述调光信号输入端连接，所述调光控制单元的输出端与所述电流分配单元的输入端连接。

优选地，所述调光控制单元包括辅助电源、第二晶体管、第三晶体管、第三电阻及第四电阻，所述辅助电源的正极与所述第三晶体管的输入端连接，所述第三晶体管的输出端为所述调光控制单元的输出端，所述第三晶体管的受控端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二晶体管的输入端连接，所述第二晶体管的受控端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述调光控制单元的输入端，所述第二晶体管的输出端及所述辅助电源的负极均接地。

优选地，所述电源供应模块还包括第三电容，所述第三电容的第一端、所述输入电源的负极及所述电子开关的输出端互连，所述第三电容的第二端、所述第二电容的负极及所述第二次级绕组的同名端互连。

优选地，所述反馈控制模块包括基准电压源、比较单元、放大单元、PID校正单元及隔离单元，所述比较单元的第一输入端为所述反馈控制模块的输入端，所述比较单元的第二输入端与所述基准电压源连接，所述比较单元的输出端与所述放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述隔离单元的输入端连接，所述隔离单元的输出端为所述反馈控制模块的输出端，所述PID校正单元与所述放大单元并联连接。

一方面，由于本发明提出的LED驱动电路的电源供应模块采用的是基于正激式架构，因此，相对于现有的反激式电源架构，本发明技术方案可以降低LED驱动电路的成本，提高变压器的利用率。另一方面，由于本发明提出的LED驱动电路采用并联驱动的方式驱动多路LED，因此，本LED驱动电路驱动LED路数可以任意扩展，断开其中任意一路LED都不影响其它路LED工作。综合以上两个方面的理由可知，相对于现有技术，本发明技术方案具有效率高，成本低，驱动LED路数可以任意扩展，断开其中任意一路LED都不影响其它路LED工作的优点。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中LED驱动电路的电路结构示意图；

图2为本发明LED驱动电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种LED驱动电路，能够同时驱动多路LED工作，可用于电视机等显示装置中。

请参阅图2，在一实施例中，LED驱动电路包括电源供应模块10、恒流驱动模块20及反馈控制模块30，其中，电源供应模块10用于向N路LED提供电源，恒流驱动模块20用于向N路LED提供驱动，反馈控制模块30用于将N路LED的工作电流反馈至电源供应模块10以使电源供应模块10控制流经各路LED的电流大小恒定。

具体地，电源供应模块10包括输入电源VI、电子开关K、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、开关控制单元11及具有初级绕组N1、第一次级绕组N2和第二次级绕组N3的变压器TR；初级绕组N1的同名端与输入电源VI的正极连接，初级绕组N1的异名端与电子开关K的输入端连接，电子开关K的输出端及输入电源VI的负极均接地；电子开关K的受控端与开关控制单元11的控制端连接，开关控制单元11的反馈端与反馈控制模块30的输出端连接；第一次级绕组N2的同名端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极、第一电容C1的正极及N路LED的正驱动端互连，第一次级绕组N2的异名端、第一电容C1的负极、第二二极管D2的阴极及第二电容C2的正极互连，第二二极管D2的阳极与第二次级绕组N3的异名端连接，第二次级绕组N3的同名端及第二电容C2的负极均接地。

在此，第一开关控制单元11可以是开关控制芯片U1，也可以是由分立元件组成的电路结构，此处不做限制。

假设初级绕组N1的线圈匝数为N1，第一次级绕组N2的线圈匝数为N2，第二次级绕组N3的线圈匝数为N3，输入电源VI的电压值为VI，电子开关K导通时间的占空比为D，则：

当电子开关K导通时，第一次级绕组N2感应的电压为第一电容C1供电，加在第一电容C1两端的电压大小为当电子开关K截止时，变压器TR中存储的能量为第二电容C2供电，加在第二电容C2两端的电压大小为整个过程中，加在第一电容C1两端的电压与加在第二电容C2两端的电压叠加后为LED提供电源，且

需要说明的是，在此过程中，加在第一电容C1两端的电压VC1为电源供应模块10的主输出电压，加在第二电容C2两端的电压VC2为电源供应模块10的辅助输出电压。此外，调节电子K开关导通时间的占空比D，就可以调节加在第二电容C2两端的电压VC2的大小，进而调节电源供应模块10输出的总电压VO的大小。

也就是说，本LED驱动电路中的电源供应模块10以正激式电源架构为主，以反激式电源架构为辅，在克服反激式电源架构存在的成本高、变压器利用率低的缺陷的同时，也保留了反激式电源架构存在的输出电压可调的优点。

值得一提的是，为了抑制电路中的共模干扰信号，本实施例中，还在电源供应模块10中增设了第三电容C3。具体地，第三电容C3的第一端、输入电源VI的负极及电子开关K的输出端互连，第三电容C3的第二端、第二电容C2的负极及第二次级绕组N3的同名端互连。如此，不论电子开关K导通还是截止，共模干扰信号都可以通过第三电容C3到变压器初级的地。

具体地，恒流驱动模块20包括电流分配单元21、N个驱动输出单元22及调光信号输入端DIM，电流分配单元21的输入端与调光信号输入端DIM连接，电流分配单元21的第一输出端及N个驱动输出单元22的受控端互连，每一驱动输出单元22的驱动端与一路LED的负驱动端连接，电流分配单元21的第二输出端与反馈控制模块30的输入端连接。

在此，N的取值可以是2,3,4等等，其最大值此处不做限制。当N的取值为4时，对应LED驱动电路的电路结构示意图如图2所示。

其中，每一驱动输出单元22包括驱动晶体管QS及限流电阻RS，驱动晶体管QS的受控端为驱动输出单元22的受控端，驱动晶体管QS的输入端为驱动输出单元22的驱动端，驱动晶体管QS的输出端与限流电阻RS的第一端连接，限流电阻RS的第二端接地。

在此，驱动晶体管QS可选为NPN型三极管或者N-MOS管，此处以各驱动晶体管QS均为NPN型三极管为例进行说明。具体地，NPN型三极管的基极为驱动晶体管QS的受控端，NPN型三极管的集电极为驱动晶体管QS的输入端，NPN型三极管的发射极为驱动晶体管QS的输出端。

根据三极管的特性可知，在本LED驱动电路驱动LED工作的过程中，流经各路LED的电流大小为流经对应限流电阻RS的电流与输入至对应驱动晶体管QS受控端的电流的差值。当各驱动晶体管QS的放大倍数足够大时，可以认为流经各路LED的电流与流经对应限流电阻RS的电流大小相等。

为使本LED驱动电路的各路输出电流大小相等，本实施例中，各驱动晶体管QS的放大倍数均大于50，且各驱动晶体管QS的制造工艺及电性参数均相同，各限流电阻RS的制造工艺及电性参数均相同。

其中，电流分配单元21包括第一晶体管Q1、第一电阻R1及第二电阻R2，第二电阻R2的第一端为电流分配单元21的输入端，第二电阻R2的第二端、第一晶体管Q1的输入端及第一晶体管Q1的受控端互连，其连接节点为电流分配单元21的第一输出端，第一晶体管Q1的输出端与第一电阻R1的第一端连接，其连接节点为电流分配单元21的第二输出端，第一电阻R1的第二端接地。

在此，第一晶体管Q1可选为NPN型三极管或者N-MOS管，此处以第一晶体管Q1为NPN型三极管为例进行说明。具体地，NPN型三极管的基极为第一晶体管Q1的受控端，NPN型三极管的集电极为第一晶体管Q1的输入端，NPN型三极管的发射极为第一晶体管的输出端。

需要说明的是，本实施例中，第一晶体管Q1与上述各驱动晶体管QS的制造工艺及电性参数均相同，第一电阻R1与上述各限流电阻RS的制造工艺及电性参数可以相同，也可以不同。

具体地，由于加在第一晶体管Q1受控端的电压和加在各驱动晶体管QS的受控端的电压相等，第一晶体管Q1的受控端与输出端之间的压降和各驱动晶体管QS的受控端与输出端之间的压降相等，因此，加在第一电阻R1第一端的电压与加在各限流电阻RS第一端的电压相等。

当第一电阻R1与各限流电阻RS的制造工艺及电性参数均相同时，流经第一电阻R1的电流与流经各限流电阻RS的电流大小相同；当第一电阻R1与各限流电阻RS的制造工艺及电性参数不同时，流经第一电阻R1的电流与流经各限流电阻RS的电流的比值等于单个限流电阻RS的阻值与第一电阻R1阻值的比。

由此，在第一晶体管Q1与上述各驱动晶体管QS的制造工艺及电性参数均相同，以及单个限流电阻RS阻值与第一电阻R1阻值之比确定的条件下，通过第一电阻R1可以准确地获知流经各限流电阻RS的电流大小，进而获知流经各路LED的电流大小。

进一步地，恒流驱动模块20还包括调光控制单元23，调光控制单元23的输入端与调光信号输入端DIM连接，调光控制单元23的输出端与电流分配单元21的输入端连接。

其中，调光控制单元23包括辅助电源VAUX、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第三电阻R3及第四电阻R4，辅助电源VAUX的正极与第三晶体管Q3的输入端连接，第三晶体管Q3的输出端为调光控制单元23的输出端，第三晶体管Q3的受控端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第二晶体管Q2的输入端连接，第二晶体管Q2的受控端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端为调光控制单元23的输入端，第二晶体管Q2的输出端及辅助电源VAUX的负极均接地。

在此，第二晶体管Q2可选为NPN型三极管或者N-MOS管，第三晶体管Q3可选为PNP型三极管或者P-MOS管，此处以第二晶体管Q2为NPN型晶体管，第三晶体管Q3为PNP型晶体管为例进行说明。具体地，NPN型三极管的基极为第二晶体管Q2的受控端，NPN型晶体管的集电极为第二晶体管Q2的输入端，NPN型晶体管的发射极为第二晶体管Q2的输出端；PNP型三极管的基极为第三晶体管Q3的受控端，PNP型三极管的发射极为第三晶体管Q3的输入端，PNP型晶体管的集电极为第三晶体管Q3的输出端。

具体地，当输入的调光信号为高电平时，第二晶体管Q2导通，第三晶体管Q3的受控端电压被拉低，第三晶体管Q3导通，辅助电源VAUX通过第三晶体管Q3输出，调光控制单元23输出高电平。当输入的调光信号为低电平时，第二晶体管Q2截止，第三晶体管Q3截止，辅助电源VAUX不能通过第三晶体管Q3输出，调光控制单元23输出低电平。

也就是说，调光控制单元23可以输出与输入的调光信号对应的控制信号。

具体地，反馈控制模块包括基准电压源、比较单元、放大单元、PID校正单元及隔离单元，比较单元的第一输入端为反馈控制模块的输入端，比较单元的第二输入端与基准电压源连接，比较单元的输出端与放大单元的输入端连接，放大单元的输出端与隔离单元的输入端连接，隔离单元的输出端为反馈控制模块的输出端，PID校正单元与放大单元并联连接。

为了更清楚地阐述本LED驱动电路的发明构思，以下，结合图2，对本LED驱动电路的工作原理进行说明：

当电子开关K导通时，第一次级绕组N2感应的电压为第一电容C1供电；当电子开关K截止时，变压器TR中存储的能量为第二电容C2供电。整个过程中，电源供应模块10的输出电压为加在第一电容C1两端的电压与加在第二电容C2两端的电压之和。

当输入的调光信号为高电平时，各驱动晶体管QS导通，各路LED均因获得电源和驱动而工作；当输入的调光信号为低电平时，各驱动晶体管QS截止，各路LED均因未获得电源和驱动而不工作。整个过程中，流经第一电阻RS的电流与流经各路LED的电流呈固定的比例关系。此外，因调光信号的频率很高，人眼观察到各路LED保持工作状态。

与上述内容同时进行的，反馈控制模块30通过第一电阻R1采集流经各路LED的电流，并将采集的结果反馈至开关控制单元11，使得开关控制单元11对电子开关K的导通时间的占空比进行相应调节，以维持流经各路LED的电流大小恒定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括用于向N路LED提供电源的电源供应模块、用于向N路所述LED提供驱动的恒流驱动模块及用于将N路所述LED的工作电流反馈至所述电源供应模块以实现流经所述LED电流恒定的反馈控制模块；其中，

所述电源供应模块包括输入电源、电子开关、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、开关控制单元及具有初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组的变压器；

所述初级绕组的同名端与所述输入电源的正极连接，所述初级绕组的异名端与所述电子开关的输入端连接，所述电子开关的输出端及所述输入电源的负极均接地；所述电子开关的受控端与所述开关控制单元的控制端连接，所述开关控制单元的反馈端与所述反馈控制模块的输出端连接；所述第一次级绕组的同名端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极、所述第一电容的正极及N路所述LED的正驱动端互连，所述第一次级绕组的异名端、所述第一电容的负极、所述第二二极管的阴极及所述第二电容的正极互连，所述第二二极管的阳极与所述第二次级绕组的异名端连接，所述第二次级绕组的同名端及所述第二电容的负极均接地；

所述恒流驱动模块包括电流分配单元、N个驱动输出单元及调光信号输入端，所述电流分配单元的输入端与所述调光信号输入端连接，所述电流分配单元的第一输出端及N个所述驱动输出单元的受控端互连，每一所述驱动输出单元的驱动端与一路LED的负驱动端连接，所述电流分配单元的第二输出端与所述反馈控制模块的输入端连接。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，每一所述驱动输出单元包括驱动晶体管及限流电阻，所述驱动晶体管的受控端为所述驱动输出单元的受控端，所述驱动晶体管的输入端为所述驱动输出单元的驱动端，所述驱动晶体管的输出端与所述限流电阻的第一端连接，所述限流电阻的第二端接地。

3.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流分配单元包括第一晶体管、第一电阻及第二电阻，所述第二电阻的第一端为所述电流分配单元的输入端，所述第二电阻的第二端、所述第一晶体管的输入端及所述第一晶体管的受控端互连，其连接节点为所述电流分配单元的第一输出端，所述第一晶体管的输出端与所述第一电阻的第一端连接，其连接节点为所述电流分配单元的第二输出端，所述第一电阻的第二端接地。

4.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管与各所述驱动晶体管的制造工艺及电性参数均相同。

5.如权利要求1-4任意一项所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动模块还包括调光控制单元，所述调光控制单元的输入端与所述调光信号输入端连接，所述调光控制单元的输出端与所述电流分配单元的输入端连接。

6.如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述调光控制单元包括辅助电源、第二晶体管、第三晶体管、第三电阻及第四电阻，所述辅助电源的正极与所述第三晶体管的输入端连接，所述第三晶体管的输出端为所述调光控制单元的输出端，所述第三晶体管的受控端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二晶体管的输入端连接，所述第二晶体管的受控端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述调光控制单元的输入端，所述第二晶体管的输出端及所述辅助电源的负极均接地。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电源供应模块还包括第三电容，所述第三电容的第一端、所述输入电源的负极及所述电子开关的输出端互连，所述第三电容的第二端、所述第二电容的负极及所述第二次级绕组的同名端互连。

8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈控制模块包括基准电压源、比较单元、放大单元、PID校正单元及隔离单元，所述比较单元的第一输入端为所述反馈控制模块的输入端，所述比较单元的第二输入端与所述基准电压源连接，所述比较单元的输出端与所述放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述隔离单元的输入端连接，所述隔离单元的输出端为所述反馈控制模块的输出端，所述PID校正单元与所述放大单元并联连接。