CN106804072A - 一种led恒流驱动系统及其恒流控制电路 - Google Patents

一种led恒流驱动系统及其恒流控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED恒流驱动系统的恒流控制电路，该恒流控制电路包括：电压控制电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号；驱动信号生成电路，用于根据所述调节电压信号和固定频率的锯齿波信号进行比较得到占空比变化的驱动信号，通过所述驱动信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。本发明克服了传统PWM调光受频率限制的问题，也解决了模拟调光精度低的问题，本发明负载采样反馈电压为直流电压信号，PWM调光信号的变化体现为负载采样反馈电压的电压值的变化，调节范围更广，调光精度高。

Description

一种LED恒流驱动系统及其恒流控制电路
技术领域
本发明涉及LED恒流驱动技术领域，尤其涉及一种LED恒流驱动系统及其恒流控制电路。
背景技术
现在，能源问题与环保成问题成为人类面对的两大主要问题。LED具有高效、低耗、环保、体积小以及寿命长等诸多优点，在照明领域日益受到重视。因为LED受其光学和电学特性的限制，必须要辅以专用恒流驱动电路才可正常工作。
目前，在集成电路系统中，LED驱动系统的调光方式有PWM数字调光方式、纯模拟电压调光方式以及同时包括PWM数字调光和模拟调光的方式。但是，同时包括PWM数字调光和模拟调光的模式中，PWM数字调光和模拟调光是独立工作模式。现有调光方式存在以下缺点：
1、调光方式单一，PWM数字调光方式和模拟调光方式，控制模式只能选择其一，有一定的局限性；
2、PWM调光方式只能调节输出信号的频率或占空比，虽然实现比较简单，但是受频率限制，通常频率过高或过低时调光效果较差，线性度较差；
3、模拟调光方式受参考电压影响大，受温度、工艺等因素对参考电压的影响，调光精度低。
发明内容
本发明提供一种LED恒流驱动系统及其恒流控制电路，调节范围更广，调光精度高。
本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种LED恒流驱动系统的恒流控制电路，包括：
电压控制电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号；
驱动信号生成电路，用于根据所述调节电压信号和固定频率的锯齿波信号进行比较得到占空比变化的驱动信号，通过所述驱动信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。
示例性地，所述电压控制电路包括：
电压选择电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压；
调光控制电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，对所述参考电压和反馈电压进行调制，输出调节电压信号。
进一步地，所述电压控制电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器连接于所述调光控制电路的输出侧。
示例性地，所述电压选择电路包括第一传输门、第二传输门、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；所述第一传输门的输出端与所述第二传输门的输出端连接，所述第一传输门的输入端连接第一参考电压，所述第一传输门的控制端连接第一PWM控制信号，所述第二传输门的输入端连接第二参考电压，所述第二传输门的控制端连接第二PWM控制信号，所述第一传输门的输出端与所述第二传输门的输出端的连接点与所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极的连接点连接，所述第一MOS管的栅极连接第一时钟信号，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极连接，所述第三MOS管的栅极与第二时钟信号连接，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极连接，所述第四MOS管的栅极连接第一时钟信号，所述第四MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的栅极连接于第二时钟信号，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极的连接点与负载采样反馈电压提供端连接，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极连接点引出第一电压输出端，所述第四MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接点引出第二电压输出端。
示例性地，所述调光控制电路包括偏置电流电路、差分输入电路、共栅电路、开关电路和尾电流源电路；所述偏置电流电路包括第一偏置电流电路、第二偏置电流电路和第三偏置电流电路；所述共栅电路包括第一共栅电路和第二共栅电路；所述开关电路包括第一开关电路和第二开关电路，所述尾电流源电路包括第一尾电流源电路和第二尾电流源电路；所述第一偏置电流电路一端与电源提供端连接，另一端与所述差分输入电路连接；所述差分输入电路的第一输入端与所述第一电压输出端连接，所述差分输入电路的第二输入端与第二电压输出端连接，所述差分输入电路的第一输出端与所述第一尾电流源电路连接，所述差分输入电路的第二输出端与所述第二尾电流源电路连接；所述第二偏置电流电路一端连接于所述电源提供端，另一端与所述第一共栅电路的第一连接端连接，所述第一共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路的第二连接端连接，所述第一共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路的第一连接端连接；所述第三偏置电流电路一端连接于所述电源提供端，另一端与所述第二共栅电路的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路的第二连接端连接；所述开关电路与时钟信号连接。
具体地，所述第一偏置电流电路包括第五MOS管和第六MOS管，所述第二偏置电流电路包括第七MOS管和第八MOS管，所述第三偏置电流电路包括第九MOS管和第十MOS管；所述差分输入电路包括第十一MOS管和第十二MOS管；所述第一共栅电路包括第十三MOS管；所述第二共栅电路包括第十四MOS管；所述第一开关电路包括第十五MOS管和第十六MOS管；所述第二开关电路包括第十七MOS管和第十八MOS管；所述第一尾电流源电路包括第十九MOS管；所述第二尾电流源电路包括第二十MOS管；所述第五MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第六MOS管的源极连接，其栅极连接第一偏置电压；所述第六MOS管的漏极连接所述第十一MOS管和第十二MOS管的源极，其栅极连接第二偏置电压；所述第十一MOS管的漏极与所述第十九MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一电压输出端；所述第十九MOS管的源极接地，其栅极连接第四偏置电压；所述第十二MOS管的漏极与所述第二十MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第二电压输出端；所述第二十MOS管的源极接地，其栅极连接所述第四偏置电压；所述第七MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第八MOS管的源极连接，其栅极连接所述第一偏置电压；所述第八MOS管的漏极与所述第十三MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第二偏置电压；所述第十三MOS管的源极连接所述第十五MOS管和第十六MOS管的漏极，其栅极连接第三偏置电压；所述第十五MOS管的源极连接所述第十二MOS管的漏极，其栅极与所述第二时钟信号连接；所述第十六MOS管的源极与所述第十一MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号；所述第九MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第十MOS管的源极连接，其栅极与所述第一偏置电压连接；所述第十MOS管的漏极与所述第十四MOS管的漏极连接，其栅极与所述第二偏置电压连接；所述第十四MOS管的源极与所述第十七MOS管和第十八MOS管的漏极连接，其栅极与所述第三偏置电压连接；所述第十七MOS管的源极与所述第十一MOS管的漏极连接，其栅极与所述第二时钟信号连接；所述第十八MOS管的源极与所述第十二MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号；所述第十MOS管的漏极引出调节电压信号输出端。
示例性地，所述驱动信号生成电路包括振荡器电路、斜坡补偿电路和PWM比较电路，
所述振荡器电路，用于为LED恒流驱动系统提供工作频率，并为所述斜坡补偿电路提供固定频率的锯齿波；
所述斜坡补偿电路，用于将LED恒流驱动系统的电感电流采样信号和所述振荡器电路输出的锯齿波进行叠加；
所述PWM比较电路，用于将所述电压控制电路输出的所述调节电压信号同经过所述斜坡补偿电路输出的信号进行比较，输出占空比可变的方波信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。
进一步地，所述恒流控制电路还包括：
参考电源电路，用于为LED恒流驱动系统提供电源，并为所述电压选择电路提供所述第一参考电压和所述第二参考电压；
驱动电路，用于将所述PWM比较电路输出的方波信号进行放大。
第二方面，本发明提供一种LED恒流驱动系统，包括上述所述的恒流控制电路。
进一步地，还包括升压电路，所述升压电路包括第二十一MOS管、电感、续流二极管和充电电容，所述电感一端连接电源VIN，另一端连接所述续流二极管的正极，所述续流二极管的负极连接负载的输入端；所述第二十一MOS管的漏极与所述续流二极管的正极连接，其源极通过第一电阻接地，其栅极与所述恒流控制电路的输出端连接；所述充电电容一端与所述续流二极管的负极连接，另一端接地；负载的输出端通过第二电阻接地所述恒流控制电路通过负载的输出端采集负载采样反馈电压。
本发明提供的技术方案带来如下有益效果：
电压控制电路根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号，驱动信号生成电路根据所述调节电压信号和固定频率的锯齿波信号进行比较得到占空比变化的驱动信号，通过所述驱动信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定，克服了传统PWM调光受频率限制的问题，也解决了模拟调光精度低的问题，本发明负载采样反馈电压为直流电压信号，外部PWM调光信号的变化直接体现为负载采样反馈电压的电压值的变化，不受频率限制，调节范围更广，调光精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的LED恒流驱动系统的恒流控制电路的结构方框图。
图2是本发明提供的电压选择电路的电路原理图。
图3是本发明提供的调光控制电路的电路原理图。
图4是本发明提供的调光控制电路在PWM调光模式时的电路示意图。
图5是本发明提供的调光控制电路在无PWM调光模式时的电路示意图。
图6是本发明提供的LED恒流驱动系统的结构方块图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
图1是本发明提供的LED恒流驱动系统的恒流控制电路的结构方框图。参考图1所示，该LED恒流驱动系统的恒流控制电路1，包括电压控制电路10和驱动信号生成电路11，
所述电压控制电路10，用于根据PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC的控制，在第一参考电压VREF和第二参考电压0V及负载采样反馈电压VFB中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号VQ；PWM控制信号VDIM为外部PWM调光信号，当没有外部PWM调光时，PWM控制信号VDIM设置为高电平；
驱动信号生成电路11，用于根据所述调节电压信号VQ和固定频率的锯齿波信号VW进行比较得到占空比变化的驱动信号VD，通过所述驱动信号VD来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。
本实施例中，负载优选为LED灯串，在其他实施例中也可以为其他恒流驱动的电子系统。
本发明提供的LED恒流驱动系统的恒流控制电路电压控制电路根据PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC的控制，在第一参考电压VREF和第二参考电压0V及负载采样反馈电压VFB中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号VQ，驱动信号生成电路根据所述调节电压信号VQ和固定频率的锯齿波信号VW进行比较得到占空比变化的驱动信号VD，通过所述驱动信号VD来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定，克服了传统PWM调光受频率限制的问题，也解决了模拟调光精度低的问题，本发明负载采样反馈电压VFB为直流电压信号，外部PWM调光信号的变化直接体现为负载采样反馈电压VFB的电压值的变化，不受频率限制，调节范围更广，调光精度高。
所述电压控制电路10包括电压选择电路100和调光控制电路101。所述电压选择电路100用于根据PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC的控制，在第一参考电压VREF和第二参考电压0V及负载采样反馈电压VFB中选择出参考电压和反馈电压；参考电压为第一参考电压VREF和第二参考电压0V中的任意一个，反馈电压为负载采样反馈电压VFB。所述调光控制电路101用于根据PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC的控制，对所述参考电压和反馈电压进行调制，输出调节电压信号VQ。
优选地，所述电压控制电路10还包括低通滤波器102，所述低通滤波器102连接于所述调光控制电路101的输出侧。该低通滤波器可以防止系统启动阶段的浪涌电流，在此设置大电容，保证系统稳定，并将调光控制电路的输出信号过滤成直流平均电压。
结合图1所示，所述驱动信号生成电路11包括振荡器电路110、斜坡补偿电路111和PWM比较电路112，所述振荡器电路110用于为LED恒流驱动系统提供工作频率，并为所述斜坡补偿电路111提供固定频率的锯齿波；所述斜坡补偿电路111用于将LED恒流驱动系统的电感电流采样信号VISW和所述振荡器电路110输出的锯齿波进行叠加；所述PWM比较电路112用于将所述电压控制电路10输出的所述调节电压信号同经过所述斜坡补偿电路111输出的信号进行比较，输出占空比可变的方波信号来控制负载2的电压，使负载2的电流保持恒定。
进一步地，所述恒流控制电路1还包括：
参考电源电路12，用于为LED恒流驱动系统提供电源，并为所述电压选择电路100提供所述第一参考电压VREF和所述第二参考电压0V；
驱动电路13，用于将所述PWM比较电路112输出的方波信号进行放大。将方波信号进行放大可以提高LED恒流驱动系统的带载能力。
图2是本发明提供的电压选择电路的电路原理图。结合图1、图2所示，本实施例中，所述电压选择电路100包括第一传输门TG1、第二传输门TG2、第一MOS管NM31、第二MOS管NM32、第三MOS管NM33和第四MOS管NM34；所述第一传输门TG1的输出端与所述第二传输门TG2的输出端连接，所述第一传输门TG1的输入端连接第一参考电压VREF，所述第一传输门TG1的控制端连接第一PWM控制信号VDH，所述第二传输门TG2的输入端连接第二参考电压0V，所述第二传输门TG2的控制端连接第二PWM控制信号VDL，所述第一传输门TG1的输出端与所述第二传输门TG2的输出端的连接点与所述第一MOS管NM31的漏极和第二MOS管NM32的源极的连接点连接，所述第一MOS管NM31的栅极连接第一时钟信号VOH，所述第一MOS管NM31的源极与所述第三MOS管NM33的源极连接，所述第三MOS管NM33的栅极与第二时钟信号VOL提供端连接，所述第三MOS管NM33的漏极与所述第四MOS管NM34的源极连接，所述第四MOS管NM34的栅极连接第一时钟信号VOH，所述第四MOS管NM34的漏极与所述第二MOS管NM32的漏极连接，所述第二MOS管NM32的栅极连接于第二时钟信号VOL提供端，所述第三MOS管NM33的漏极与所述第四MOS管NM34的源极的连接点与负载采样反馈电压VFB提供端连接，所述第一MOS管NM31的源极与所述第三MOS管NM33的源极连接点引出第一电压输出端V1，所述第四MOS管NM34的漏极与所述第二MOS管NM32的漏极连接点引出第二电压输出端V2。本实施例中，第一PWM控制信号VDH为PWM控制信号VDIM的电平，第一PWM控制信号VDH通过非门处理得到第二PWM控制信号VDL；第一时钟信号VOH为时钟信号VOSC的电平，第一时钟信号VOH通过非门处理得到第二时钟信号VOL。
该电压选择电路100通过PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC控制完成电压信号传输。PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC均为方波信号，通常fOSC>>fDIM。电压信号为双输入双输出，输入端分别是内部参考电源提供的参考电压VREF/0V和负载采样反馈电压VFB，两输出端信号分别是第一电压输出端V1和第二电压输出端V2。当第一PWM控制信号VDH为高电平时，第一传输门TG1导通，第二传输门TG2关断，第一参考电压VREF通过第一传输门TG1传至开关阵列，反之，当VDH为低电平时，第二传输门TG2导通，第一传输门TG1关断，第二参考电压0V通过第二传输门TG2传至开关阵列；当第一时钟信号VOH为高电平时，第一MOS管NM31和第四MOS管NM34开启，第二MOS管NM32和第三MOS管NM33关断，第一电压输出端V1端输出为第一参考电压VREF或第二参考电压0V(具体由PWM控制信号VDIM决定)，第二电压输出端V2端输出为VFB，反之，当第一时钟信号VOH为低电平时，第二MOS管NM32和第三MOS管NM33开启，第一MOS管NM31和第四MOS管NM34关断，第一电压输出端V1输出为负载采样反馈电压VFB，第二电压输出端V2输出为第一参考电压VREF或第二参考电压0V(具体由PWM控制信号VDIM决定)。电压选择电路100的具体传输控制功能见表1。
表1：电压选择电路的传输控制功能
图3是本发明提供的调光控制电路的电路原理图。结合图1、图3所示，所述调光控制电路101包括偏置电流电路1010、差分输入电路1011、共栅电路1012、开关电路1013和尾电流源电路1014；所述偏置电流电路1010包括第一偏置电流电路10100、第二偏置电流电路10101和第三偏置电流电路10102；所述共栅电路1012包括第一共栅电路和第二共栅电路；所述开关电路1013包括第一开关电路和第二开关电路，所述尾电流源电路1014包括第一尾电流源电路和第二尾电流源电路；所述第一偏置电流电路10100一端与电源提供端VCC连接，另一端与所述差分输入电路1011连接；所述差分输入电路1011的第一输入端与所述第一电压输出端V1连接，所述差分输入电路1011的第二输入端与第二电压输出端V2连接，所述差分输入电路1011的第一输出端与所述第一尾电流源电路连接，所述差分输入电路1011的第二输出端与所述第二尾电流源电路连接；所述第二偏置电流电路10101一端连接于所述电源提供端VCC，另一端与所述第一共栅电路的第一连接端连接，所述第一共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路1011的第二连接端连接，所述第一共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路1011的第一连接端连接；所述第三偏置电流电路10102一端连接于所述电源提供端VCC，另一端与所述第二共栅电路的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路1011的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路1011的第二连接端连接；所述开关电路1013与时钟信号VOSC连接。具体地，所述第一偏置电流电路10100包括第五MOS管PM23和第六MOS管PM24，所述第二偏置电流电路10101包括第七MOS管PM25和第八MOS管PM26，所述第三偏置电流电路10102包括第九MOS管PM27和第十MOS管PM28；所述差分输入电路1011包括第十一MOS管PM21和第十二MOS管PM22；所述第一共栅电路包括第十三MOS管NM21；所述第二共栅电路包括第十四MOS管NM22；所述第一开关电路包括第十五MOS管NM23和第十六MOS管NM24；所述第二开关电路包括第十七MOS管NM25和第十八MOS管NM26；所述第一尾电流源电路包括第十九MOS管NM27；所述第二尾电流源电路包括第二十MOS管NM28；所述第五MOS管PM23的源极连接所述电源提供端VCC，其漏极与所述第六MOS管PM24的源极连接，其栅极连接第一偏置电压Vb1；所述第六MOS管PM24的漏极连接所述第十一MOS管PM21和第十二MOS管PM22的源极，其栅极连接第二偏置电压Vb2；所述第十一MOS管PM21的漏极与所述第十九MOS管NM27的漏极连接，其栅极连接所述第一电压输出端V1；所述第十九MOS管NM27的源极接地，其栅极连接第四偏置电压Vb4；所述第十二MOS管PM22的漏极与所述第二十MOS管NM28的漏极连接，其栅极连接所述第二电压输出端V2；所述第二十MOS管NM28的源极接地，其栅极连接所述第四偏置电压Vb4；所述第七MOS管PM25的源极连接所述电源提供端VCC，其漏极与所述第八MOS管PM26的源极连接，其栅极连接所述第一偏置电压Vb1；所述第八MOS管PM26的漏极与所述第十三MOS管NM21的漏极连接，其栅极连接所述第二偏置电压Vb2；所述第十三MOS管NM21的源极连接所述第十五MOS管NM23和第十六MOS管NM24的漏极，其栅极连接第三偏置电压Vb3；所述第十五MOS管NM23的源极连接所述第十二MOS管PM22的漏极，其栅极与所述第二时钟信号VOL连接；所述第十六MOS管NM24的源极与所述第十一MOS管PM21的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号VOH；所述第九MOS管PM27的源极连接所述电源提供端VCC，其漏极与所述第十MOS管PM28的源极连接，其栅极与所述第一偏置电压Vb1连接；所述第十MOS管PM28的漏极与所述第十四MOS管NM22的漏极连接，其栅极与所述第二偏置电压Vb2连接；所述第十四MOS管NM22的源极与所述第十七MOS管NM25和第十八MOS管NM26的漏极连接，其栅极与所述第三偏置电压Vb3连接；所述第十七MOS管NM25的源极与所述第十一MOS管PM21的漏极连接，其栅极与所述第二时钟信号VOL连接；所述第十八MOS管NM26的源极与所述第十二MOS管PM22的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号VOH；所述第十MOS管的漏极引出调节电压信号输出端。
该调光控制电路基本结构为高精度宽摆幅的折叠共源共栅运放，其中，第五MOS管PM23、第六MOS管PM24、第七MOS管PM25、第八MOS管PM26、第九MOS管PM27、第十MOS管PM28、十一MOS管PM21、第十二MOS管PM22均选用P型MOS管；第十三MOS管NM21、第十四MOS管NM22、第十五MOS管NM23、第十六MOS管NM24、第十七MOS管NM25、第十八MOS管NM26、第十九MOS管NM27和第二十MOS管NM28均选用N型MOS管。第一偏置电流电路10100为差分输入电路1011提供偏置电流；第十三MOS管NM21和第十四MOS管NM22为共栅管，与差分对管第五MOS管PM23和第六MOS管PM24构成折叠共源共栅结构；第九MOS管PM27、第十MOS管PM28平衡输出级电流；两路输出级的电流偏置分别为第七MOS管PM25和第八MOS管PM26及第九MOS管PM27和第十MOS管PM28，考虑匹配因素，第七MOS管PM25和第九MOS管PM27偏置电压同第五MOS管PM23均为第一偏置电压Vb1，第八MOS管PM26P和第十MOS管M28偏置电压同第六MOS管PM24均为第二偏置电压Vb2；此电路特别之处在于，差分对管和共栅极输出之间接入四个开关管第十五MOS管NM23、第十六MOS管NM24、第十七MOS管NM25和第十八MOS管NM26，第十五MOS管NM23和第十六MOS管NM24开启和关断分别由VOL和VOH控制，NM25和NM26连接NM22，开启和关断也分别由第二时钟信号VOL和第一时钟信号VOH控制。当第一时钟信号VOH为高电平时，NM24和NM26开启，NM23和NM25关断，此时V1作为运放的正相端，V2作为运放的反相端；反之，当VOH为低电平时，第十五MOS管NM23和第十七MOS管NM25开启，第十六MOS管NM24和第十八MOS管NM26关断，此时第一电压输出端V1作为运放的反相端，第二电压输出端V2作为运放的正相端。该运放随第一时钟信号VOH和第二时钟信号VOL变换，输入端可随之变换。第一电压输出端V1、第二电压输出端V2同调光控制电路的调节电压信号输出端V0输出的电压信号，结合PWM控制信号VDIM和时钟信号VOSC的信号控制，输出信号的关系见表2。
表2：调光控制电路输入、输出与控制信号的关系
需要说明的是，整个图3所示的调光控制电路可以用运放来表示，表2中INP表示运放的正相输入端，INN表示运放的反向输入端。
图4是本发明提供的调光控制电路在PWM调光模式时的电路示意图。图5是本发明提供的调光控制电路在无PWM调光模式时的电路示意图。结合图1、图2、图3、图4和图5以及表1和表2所示，本实施例中，当第一PWM控制信号VDH为高电平时，无论第一时钟信号VOH如何变化，运放正相输入端均为第一参考电压VREF，反相输入端均为VFB，反之当VDH为低电平时，无论VOH如何变化，运放正相端均为第二参考电压0V，反相输入端均为负载采样反馈电压VFB。根据应用需求，系统可分为有外部PWM调光模式和无PWM调光模式，两种模式下运放处于完全不同的工作状态。
当有外部PWM控制信号VDIM输入时，此时运放成为高精度的比较器，正相输入端在第一参考电压VREF和第二参考电压0V之间不断切换，反相输入端始终连接负载采样反馈电压VFB，输出端V0为方波信号。当正向输入端输入为第一参考电压VREF，输出端V0为高电平HV，当正向输入端输入为第二参考电压0V时，输出端V0为低电平HL。输出端V0直接连接低通滤波器102，低通滤波器102实现RC滤波，可将输出端V0输出的方波信号滤平取平均值VQ，可知PWM控制信号VDIM的占空比将直接影响VQ值，二者严格遵循线性关系，从PWM控制信号VDIM方波直接转化为VQ直流电压信号，可认为外部PWM信号转模拟调光的方式，当PWM控制信号VDIM占空比增大或减小时，VQ将随之增大或减小，VQ再同经过斜坡补偿后的电感电流锯齿波信号经过PWM比较电路112，输出占空比可调的方波信号，经驱动电路13驱动外部MOS管后影响到系统输出，整个系统在不断的动态调整中达到稳态，由此，实现调光功能。
当无外部PWM控制信号VDIM时，VDIM将始终置为高电平，运放的正相输入端始终为第一参考电压VREF，反相输入端负载采样反馈电压VFB经过系统调节最终达到平衡状态，系统稳定时VFB＝VREF，输出端为固定静态电压VQ。此时系统为单一电压环路，同理，VQ再同经过斜坡补偿后的电感电流锯齿波信号经过PWM比较电路112，输出占空比可调的方波信号，经驱动电路13驱动外部MOS管后影响到系统输出，负载采样反馈电压VFB的实时变化反馈至运放，经系统调节达到稳态。
需要说明的是，本发明提到的第一PWM控制信号VDH为PWM控制信号VDIM的电平，第一PWM控制信号VDH通过非门处理得到第二PWM控制信号VDL；第一时钟信号VOH为时钟信号VOSC的电平，第一时钟信号VOH通过非门处理得到第二时钟信号VOL。第一参考电压VREF或第二参考电压0V。
图6是本发明提供的LED恒流驱动系统的结构方块图。参考图6所示，该LED恒流驱动系统包括上述所述的恒流控制电路1。
进一步地，LED恒流驱动系统还包括升压电路3，所述升压电路3包括第二十一MOS管NM51、电感L51、续流二极管D51和充电电容C51，所述电感L51一端连接电源VIN，另一端连接所述续流二极管D51的正极，所述续流二极管D51的负极连接负载2的输入端；所述第二十一MOS管NM51的漏极与所述续流二极管D51的正极连接，其源极通过第一电阻R51接地，其栅极与所述恒流控制电路1的输出端连接；所述充电电容C51一端与所述续流二极管D51的负极连接，另一端接地；负载2的输出端通过第二电阻R52接地，所述恒流控制电路1通过负载2的输出端采集负载采样反馈电压VFB。
本发明提供的LED恒流驱动系统及其恒流控制电路融合了PWM调光和模拟调光，现有技术通常单一方式调光，外部PWM调光时不能同时进行模拟调光，本发明可将PWM调光和模拟调光融合为一种新型的调光方式；本发明实现了外部PWM调光转模拟调光的控制，现有技术PWM调光方式通常只单纯控制输出信号的占空比或频率，缺点是会受到频率限制，而且线性度较差，模拟调光方式通常通过改变设定的直流参考电压，采样信号随之跟随调整的方案，缺点是精度较差，本发明直接摒弃了两种调光方式的缺点，对外加PWM调光信号的频率无需限制，系统输出线性跟随PWM信号的占空比，无需通过调节参考电压值来进行模拟调光，调光精度也得到了较大的提升；本发明采取单电压环路控制，直接利用采样电阻进行采样，可以在应用中节约外部恒流管，为外部PCB板节省了成本，可作为降成本方案应用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，包括：
电压控制电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压，将所述参考电压和反馈电压进行调制输出调节电压信号；
驱动信号生成电路，用于根据所述调节电压信号和固定频率的锯齿波信号进行比较得到占空比变化的驱动信号，通过所述驱动信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。
2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述电压控制电路包括：
电压选择电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，在第一参考电压和第二参考电压及负载采样反馈电压中选择出参考电压和反馈电压；
调光控制电路，用于根据PWM控制信号和时钟信号的控制，对所述参考电压和反馈电压进行调制，输出调节电压信号。
3.根据权利要求2所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述电压控制电路还包括低通滤波器，所述低通滤波器连接于所述调光控制电路的输出侧。
4.根据权利要求3所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述电压选择电路包括第一传输门、第二传输门、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；所述第一传输门的输出端与所述第二传输门的输出端连接，所述第一传输门的输入端连接第一参考电压，所述第一传输门的控制端连接第一PWM控制信号，所述第二传输门的输入端连接第二参考电压，所述第二传输门的控制端连接第二PWM控制信号，所述第一传输门的输出端与所述第二传输门的输出端的连接点与所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极的连接点连接，所述第一MOS管的栅极连接第一时钟信号，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极连接，所述第三MOS管的栅极与第二时钟信号连接，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极连接，所述第四MOS管的栅极连接第一时钟信号，所述第四MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的栅极连接于第二时钟信号，所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极的连接点与负载采样反馈电压提供端连接，所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管的源极连接点引出第一电压输出端，所述第四MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接点引出第二电压输出端。
5.根据权利要求4所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述调光控制电路包括偏置电流电路、差分输入电路、共栅电路、开关电路和尾电流源电路；所述偏置电流电路包括第一偏置电流电路、第二偏置电流电路和第三偏置电流电路；所述共栅电路包括第一共栅电路和第二共栅电路；所述开关电路包括第一开关电路和第二开关电路，所述尾电流源电路包括第一尾电流源电路和第二尾电流源电路；所述第一偏置电流电路一端与电源提供端连接，另一端与所述差分输入电路连接；所述差分输入电路的第一输入端与所述第一电压输出端连接，所述差分输入电路的第二输入端与第二电压输出端连接，所述差分输入电路的第一输出端与所述第一尾电流源电路连接，所述差分输入电路的第二输出端与所述第二尾电流源电路连接；所述第二偏置电流电路一端连接于所述电源提供端，另一端与所述第一共栅电路的第一连接端连接，所述第一共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路的第二连接端连接，所述第一共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路的第一连接端连接；所述第三偏置电流电路一端连接于所述电源提供端，另一端与所述第二共栅电路的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第二连接端与所述差分输入电路的第一连接端连接，所述第二共栅电路的第三连接端与所述差分输入电路的第二连接端连接；所述开关电路与时钟信号连接。
6.根据权利要求5所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述第一偏置电流电路包括第五MOS管和第六MOS管，所述第二偏置电流电路包括第七MOS管和第八MOS管，所述第三偏置电流电路包括第九MOS管和第十MOS管；所述差分输入电路包括第十一MOS管和第十二MOS管；所述第一共栅电路包括第十三MOS管；所述第二共栅电路包括第十四MOS管；所述第一开关电路包括第十五MOS管和第十六MOS管；所述第二开关电路包括第十七MOS管和第十八MOS管；所述第一尾电流源电路包括第十九MOS管；所述第二尾电流源电路包括第二十MOS管；所述第五MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第六MOS管的源极连接，其栅极连接第一偏置电压；所述第六MOS管的漏极连接所述第十一MOS管和第十二MOS管的源极，其栅极连接第二偏置电压；所述第十一MOS管的漏极与所述第十九MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一电压输出端；所述第十九MOS管的源极接地，其栅极连接第四偏置电压；所述第十二MOS管的漏极与所述第二十MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第二电压输出端；所述第二十MOS管的源极接地，其栅极连接所述第四偏置电压；所述第七MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第八MOS管的源极连接，其栅极连接所述第一偏置电压；所述第八MOS管的漏极与所述第十三MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第二偏置电压；所述第十三MOS管的源极连接所述第十五MOS管和第十六MOS管的漏极，其栅极连接第三偏置电压；所述第十五MOS管的源极连接所述第十二MOS管的漏极，其栅极与所述第二时钟信号连接；所述第十六MOS管的源极与所述第十一MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号；所述第九MOS管的源极连接所述电源提供端，其漏极与所述第十MOS管的源极连接，其栅极与所述第一偏置电压连接；所述第十MOS管的漏极与所述第十四MOS管的漏极连接，其栅极与所述第二偏置电压连接；所述第十四MOS管的源极与所述第十七MOS管和第十八MOS管的漏极连接，其栅极与所述第三偏置电压连接；所述第十七MOS管的源极与所述第十一MOS管的漏极连接，其栅极与所述第二时钟信号连接；所述第十八MOS管的源极与所述第十二MOS管的漏极连接，其栅极连接所述第一时钟信号；所述第十MOS管的漏极引出调节电压信号输出端。
7.根据权利要求3所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述驱动信号生成电路包括振荡器电路、斜坡补偿电路和PWM比较电路，所述振荡器电路，用于为LED恒流驱动系统提供工作频率，并为所述斜坡补偿电路提供固定频率的锯齿波；
所述斜坡补偿电路，用于将LED恒流驱动系统的电感电流采样信号和所述振荡器电路输出的锯齿波进行叠加；
所述PWM比较电路，用于将所述电压控制电路输出的所述调节电压信号同经过所述斜坡补偿电路输出的信号进行比较，输出占空比可变的方波信号来控制负载的电压，使负载的电流保持恒定。
8.根据权利要求7所述的LED恒流驱动系统的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括：
参考电源电路，用于为LED恒流驱动系统提供电源，并为所述电压选择电路提供所述第一参考电压和所述第二参考电压；
驱动电路，用于将所述PWM比较电路输出的方波信号进行放大。
9.一种LED恒流驱动系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的恒流控制电路。
10.根据权利要求9所述的LED恒流驱动系统，其特征在于，还包括升压电路，所述升压电路包括第二十一MOS管、电感、续流二极管和充电电容，所述电感一端连接电源VIN，另一端连接所述续流二极管的正极，所述续流二极管的负极连接负载的输入端；所述第二十一MOS管的漏极与所述续流二极管的正极连接，其源极通过第一电阻接地，其栅极与所述恒流控制电路的输出端连接；所述充电电容一端与所述续流二极管的负极连接，另一端接地；负载的输出端通过第二电阻接地所述恒流控制电路通过负载的输出端采集负载采样反馈电压。
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