CN110691445B - 一种多路大功率led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路大功率LED驱动电路，包括：反馈控制模块、调光模块、电压调节模块和LED发光通路阵列模块，反馈控制模块连接调光模块，反馈控制模块连接电压调节模块，调光模块连接电压调节模块，调光模块的第二输出端口连接反馈控制模块的第一输入端，调光模块的第三输出端口连接LED发光通路阵列模块的第一输入端，电压调节模块的输出端口连接LED发光通路阵列模块的第二输入端，LED发光通路阵列模块的输出端口连接反馈控制模块的第二输入端。本发明的多路大功率LED驱动电路实现了支路MOS管的分时复用，并且调光MOS管可以实现0‑100％占空比的调光，同时电压调节模块同时克服了多路输出具有相互交叉影响、带载能力有限和输出电压纹波的问题。

Description

一种多路大功率LED驱动电路

技术领域

本发明属于LED驱动电路技术领域，具体涉及一种多路大功率LED驱动电路。

背景技术

随着LED照明在各种场景下的应用越来越多，对LED驱动电路的要求也越来越高，而在不同场景下对LED的光亮度的要求也不同，尤其是智能手机这种近距离照明设备，对光的颜色和亮度要求极高，因此，LED驱动电路的发展趋势是能够进行更精确、更大范围的调光。目前，LED的小功率驱动电路已经较为成熟，而大功率驱动电路因为转换效率和成本等方面的因素限制了它的发展，无法取代传统的照明，但是在矿灯、舞台装饰等特殊领域具有广泛的应用前景。

LED的调光方式主要有两种，分别为模拟调光和PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)调光。模拟调光是一种连续调光的方式，其是通过调节电流大小实现光亮度的调节。而白光LED是由多种不同波长的光混合而成，当流过LED的电流发生变化时，不同波长的光变化量是不同的，人的肉眼对不同波长的感知程度不同，就会出现色偏。PWM调光利用数字式脉冲，通过反复开关LED驱动器，改变脉冲的占空比调节LED的亮度，所以实际上LED是一闪一灭快速闪烁的，只是人眼看到的是连续的。PWM调光的优点在于能够精确调光，可以准确的控制LED的平均电流，不产生任何的LED色谱偏移。因此，目前PWM调光是LED的主要调光方式。

谢小荣在其专利申请文件“LED调光驱动电路及LED驱动装置”(申请公开号CN207266350 U，申请号201721355208，申请日期2017.10.19)中公开了一种LED调光驱动电路及LED驱动装置，该驱动电路包括调光信号检测电路、主控制器及开关驱动电路及PWM信号输出电路，所述调光信号检测电路用于接入调光信号，调光信号检测电路的输出端与主控制器连接，开关驱动电路的输出端与PWM信号输出电路的受控端连接，PWM信号输出电路的输出端与LED灯连接；其中，以控制开关驱动电路根据所述主控制器输出的脉冲信号开启/关断，从而驱动所述开关驱动电路开启/关断，并输出对应的高/低电平，脉冲驱动信号，实现驱动LED灯工作，降低输出功率，节能环保。不足之处在于由单片机和DSP控制的PWM占空比不是连续的，不能实现0-100％的调关范围，且精度受控制器速度的影响。

刘宁宁、王宏伟和李圣乾等人在其专利申请文件“一种多路输出LED恒流驱动电路”(申请公开号CN 208227386 U，申请号201820857884.6，申请日期2018.06.05)中公开了一种多路输出LED恒流驱动电路，只需控制一路恒流输出，其余各路输出可自动恒流，每一路输出驱动电流驱动一组LED光源；所述多路输出LED恒流驱动电路中包含n个功率开关S1、S2、S3…Sn，n个二极管VD1、VD2、VD3…VDn，n个电感L1、L2、L3…Ln，n个输出电容Co1、Co2、Co3…Con，n-1个开关电容C1、C2、Cn-1。每一路输出驱动一组LED光源，避免由于过多LED光源串联引起的可靠性差的问题；由于只需控制一路实现恒流输出，其余各路输出可自动恒流，控制电路简单。不足至于在于电感电流的工作模式为CCM(连续导通模式)，各支路相互交叉影响严重，不能完全单独控制各支路的平均输出电流。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多路大功率LED驱动电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种多路大功率LED驱动电路，包括：反馈控制模块、调光模块、电压调节模块和LED发光通路阵列模块，所述反馈控制模块的第一输出端口连接所述调光模块的输入端，所述反馈控制模块的第二输出端口连接所述电压调节模块的第一输入端，所述调光模块的第一输出端口连接所述电压调节模块的第二输入端，所述调光模块的第二输出端口连接所述反馈控制模块的第一输入端，所述调光模块的第三输出端口连接所述LED发光通路阵列模块的第一输入端，所述电压调节模块的输出端口连接所述LED发光通路阵列模块的第二输入端，所述LED发光通路阵列模块的输出端口连接所述反馈控制模块的第二输入端，其中，

所述反馈控制模块，用于接收所述LED发光通路阵列模块中的采样电阻上的电压信号，并根据所述电压信号向所述电压调节模块提供降压反馈控制信号，还用于接收所述电压调节模块上的采样电阻的差分电压信号，并根据所述差分电压信号向所述调光模块提供续流反馈控制信号；

所述调光模块为一种基于PCCM工作模式的BUCK电路，用于接收所述续流反馈控制信号，并根据所述续流反馈控制信号向所述电压调节模块的电感进行续流；

电压调节模块，用于接收所述反馈控制模块的降压反馈控制信号与所述调光模块的续流反馈控制信号，根据所述降压反馈控制信号和所述续流反馈控制信号调节输出至所述LED发光通路阵列模块的电压；

所述调光模块，还用于根据所述反馈控制模块中的第一多路选择器的选择信号选择反馈通路，并且根据所述反馈通路产生脉冲信号控制所述LED发光通路阵列模块中MOS管的导通与关闭；

所述LED发光通路阵列模块，用于根据所述调光模块的脉冲信号实现所述LED发光通路阵列模块中每一条LED支路中支路MOS管和调光MOS管和导通与关闭。

在本发明的一个实施例中，所述LED发光通路阵列模块包括第一LED支路、第二LED支路和第三LED支路，所述第一LED支路包括第一支路MOS管、第一调光MOS管、第一电容、第一采样电阻和第一LED灯串，所述第一LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述第二LED支路包括第二支路MOS管、第二调光MOS管、第二电容、第二采样电阻和第二LED灯串，所述第二LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述第三LED支路包括第三支路MOS管、第三调光MOS管、第三电容、第三采样电阻和第三LED灯串，所述第三LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述调光模块的第二输出端口包括第一子输出端口、第二子输出端口、第三子输出端口、第四子输出端口、第五子输出端口和第六子输出端口，其中，

所述第一支路MOS管的栅极和所述第一调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第一子输出端口和第四子输出端口，所述第一LED灯串串联连接在所述第一支路MOS管的源极和所述第一调光MOS管的漏极之间，所述第一支路MOS管的漏极连接所述电压调节模块输出端口，所述第一调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第一电容的第一端连接在所述第一支路MOS管的源极和所述第一LED灯串之间，所述第一电容的第二端连接接地端，所述第一采样电阻的第一端连接所述第一调光MOS管的源极，所述第一采样电阻的第二端连接接地端；

所述第二支路MOS管的栅极和所述第二调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第二子输出端口和第五子输出端口，所述第二LED灯串串联连接在所述第二支路MOS管的源极和所述第二调光MOS管的漏极之间，所述第二支路MOS管的漏极连接所述电压调节模块输出端口，所述第二调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第二电容的第一端连接在所述第二支路MOS管的源极和所述第二LED灯串之间，所述第二电容的第二端连接接地端，所述第二采样电阻的第一端连接所述第二调光MOS管的源极，所述第二采样电阻的第二端连接接地端；

所述第三支路MOS管的栅极和所述第三调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第三子输出端口和第六子输出端口，所述第三LED灯串串联连接在所述第三支路MOS管的源极和所述第三调光MOS管的漏极之间，所述第三支路MOS管的漏极连接至所述电压调节模块输出端口，所述第三调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第三电容的第一端连接在所述第三支路MOS管的源极和所述第三LED灯串之间，所述第三电容的第二端连接在接地端，所述第三采样电阻的第一端连接所述第三调光MOS管的源极，所述第三采样电阻的第二端连接接地端。

在本发明的一个实施例中，所述反馈控制模块包括续流反馈子模块、降压反馈子模块、第一PWM模块、第二PWM模块，所述电压调节模块的第一输入端包括第七子输出端口和第八子输出端口，所述第一PWM模块的输出端连接所述调光模块的输入端，所述第一PWM模块的输入端连接所述续流反馈子模块的输出端，所述续流反馈子模块的输入端连接所述电压调节模块的第七子输出端口，所述第二PWM模块的第一输出端和第二输出端均连接所述电压调节模块的第八子输出端口，所述第二PWM模块的输入端连接所述降压反馈子模块的输出端，所述降压反馈子模块的第一输入端连接至所述第一支路MOS管的栅极与所述调光模块之间、所述第二支路MOS管的栅极与所述调光模块之间、所述第三支路MOS管的栅极与所述调光模块之间，所述降压反馈子模块的第二输入端连接至所述第一调光MOS管的源极、所述第二调光MOS管的源极和所述第三调光MOS管的源极，其中，

所述续流反馈子模块，用于向所述调光模块提供续流反馈控制信号；

所述降压反馈子模块，用于向所述电压调节模块提供降压反馈控制信号。

在本发明的一个实施例中，所述续流反馈子模块包括差分放大器、低通滤波器、第一比较器、第四电容、第五电容、第一电阻和第二电阻，其中，

所述差分放大器的正向输入端和反向输入端均连接至所述电压调节模块，所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述差分放大器的输出端和所述低通滤波器的正向输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述第一比较器的反向输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一PWM模块的输入端，所述第一PWM模块的输出端连接所述调光模块的输入端，所述第四电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第四电容的第二端连接在所述低通滤波器的输出端和所述第一比较器的反向输入端，所述第五电容的第一端连接在所述第二电阻和所述低通滤波器正向输入端之间，所述第五电容的第二端连接接地端。

在本发明的一个实施例中，所述降压反馈子模块包括反馈补偿网络、第一多路选择器、第一比例放大器、第二比例放大器、第三比例放大器和第六电容，所述反馈补偿网络包括误差放大器、第二比较器，其中，

所述第一比例放大器的正向输入端连接所述第一调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第一比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第一输入端，所述第二比例放大器的正向输入端连接所述第二调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第二比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第二输入端，所述第三比例放大器的正向输入端连接所述第三调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第三比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第三输入端，所述第一多路选择器的第一数据选择端、第二数据选择端和第三数据选择端分别连接所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口，所述第一多路选择器的输出端连接所述误差放大器的反向输入端，所述误差放大器的正向输入端连接参考电压，所述误差放大器的输出端连接所述第二比较器的正向输入端，所述第二比较器的反向输入端连接锯齿波信号，所述第二比较器的输出端连接所述第二PWM模块的输入端，所述第六电容的第一端连接在所述第一多路选择器的输出端和所述误差放大器的反向输入端之间，所述第六电容的第二端连接所述误差放大器的输出端和所述第二比较器的正向输入端之间。

在本发明的一个实施例中，所述调光模块包括计数器、第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门、第一锯齿波产生模块、第二锯齿波产生模块、第三锯齿波产生模块、第三比较器、第四比较器、第五比较器、或非门和第二多路选择器，其中，

所述第一锯齿波产生模块的输出端连接所述第三比较器的反向输入端，所述第三比较器的输出端连接所述第一逻辑门的第一输入端，所述第二锯齿波产生模块的输出端连接所述第四比较器的反向输入端，所述第四比较器的输出端连接所述第二逻辑门的第一输入端，所述第三锯齿波产生模块的输出端连接所述第五比较器的反向输入端，所述第五比较器的输出端连接所述第三逻辑门的第一输入端，所述计数器的输出端分别连接所述第一逻辑门、所述第二逻辑门、所述第三逻辑门的第二输入端，所述第一逻辑门、所述第二逻辑门、所述第三逻辑门的输出端连接所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口，所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口连接所述或非门的输入端，所述或非门的输出端连接所述第二多路选择器的数据选择端，所述第二多路选择器的输出端连接所述电压调节模块的输入端。

在本发明的一个实施例中，所述电压调节模块包括MOS管、电感、采样电阻_RSAM和二极管，其中，

所述电感的第一端和所述MOS管的漏极连接所述电压调节模块的输入端，所述电感的第二端连接所述采样电阻_RSAM的第一端，所述采样电阻_RSAM的第一端还连接所述差分放大器的正向输入端，所述采样电阻_RSAM的第二端连接所述差分放大器的反向输入端，所述采样电阻_RSAM的第二端连接和所述二极管的阳极连接所述第一支路MOS管、所述第二支路MOS管和所述第三支路MOS管的漏极，所述二极管的阴极连接所述MOS管的源极，所述MOS管的栅极连接所述调光模块。

本发明的有益效果：

本发明利用调光模块来控制LED发光通路阵列模块中每一条LED支路的支路MOS管和调光MOS管和导通与关闭，并且调光模块根据反馈控制模块中的多路选择器的选择信号选择反馈通路，实现了支路MOS管的分时复用，并且调光MOS管可以实现0-100％占空比的调光，同时电压调节模块采用了基于PCCM(伪连续导通模式)的BUCK(降压式变换电路)电路，并同时克服了多路输出具有相互交叉影响、带载能力有限和输出电压纹波的问题。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多路大功率LED驱动电路的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种多路大功率LED驱动电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种多路大功率LED驱动电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种调光模块的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种电路波形示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种多路大功率LED驱动电路的示意图。本实施例提供一种多路大功率LED驱动电路，该多路大功率LED驱动电路包括反馈控制模块、调光模块、电压调节模块和LED发光通路阵列模块，反馈控制模块的第一输出端口连接调光模块的输入端，反馈控制模块的第二输出端口连接电压调节模块的第一输入端，调光模块的第一输出端口连接电压调节模块的第二输入端，调光模块的第二输出端口连接反馈控制模块的第一输入端，调光模块的第三输出端口连接LED发光通路阵列模块的第一输入端，电压调节模块的输出端口连接LED发光通路阵列模块的第二输入端，LED发光通路阵列模块的输出端口连接反馈控制模块的第二输入端，其中，

反馈控制模块，用于接收LED发光通路阵列模块中的采样电阻上的电压信号，并根据电压信号向电压调节模块提供降压反馈控制信号，还用于接收电压调节模块上的采样电阻的差分电压信号，并根据差分电压信号向调光模块提供续流反馈控制信号；

调光模块为一种基于PCCM工作模式的BUCK电路，用于接收续流反馈控制信号，并根据续流反馈控制信号向电压调节模块的电感进行续流；

电压调节模块，用于接收反馈控制模块的降压反馈控制信号与调光模块的续流反馈控制信号，根据降压反馈控制信号和续流反馈控制信号调节输出至LED发光通路阵列模块的电压；

调光模块，还用于根据反馈控制模块中的第一多路选择器的选择信号选择反馈通路，并且根据反馈通路产生脉冲信号控制LED发光通路阵列模块中MOS管的导通与关闭；

LED发光通路阵列模块，用于根据调光模块的脉冲信号实现LED发光通路阵列模块中每一条LED支路中支路MOS管和调光MOS管和导通与关闭。

具体地，请参见图2，LED发光通路阵列模块包括第一LED支路、第二LED支路和第三LED支路，第一LED支路包括第一支路MOS管M1、第一调光MOS管M4、第一电容C1、第一采样电阻R1和第一LED灯串，第一LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，第二LED支路包括第二支路MOS管M2、第二调光MOS管M5、第二电容C2、第二采样电阻R2和第二LED灯串，第二LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，第三LED支路包括第三支路MOS管M3、第三调光MOS管M6、第三电容C3、第三采样电阻R3和第三LED灯串，第三LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，调光模块的第二输出端口包括第一子输出端口A1、第二子输出端口A2、第三子输出端口A3、第四子输出端口B1、第五子输出端口B2和第六子输出端口B3，其中，

第一支路MOS管的栅极和第一调光MOS管M1的栅极分别连接调光模块的第一子输出端口A1和第四子输出端口B1，第一LED灯串串联连接在第一支路MOS管M1的源极和第一调光MOS管M4的漏极之间，第一支路MOS管M1的漏极连接电压调节模块输出端口，第一调光MOS管M4的源极连接反馈控制模块的第二输入端，第一电容C1的第一端连接在第一支路MOS管M1的源极和第一LED灯串之间，第一电容C1的第二端连接接地端，第一采样电阻R1的第一端连接第一调光MOS管M4的源极，第一采样电阻R1的第二端连接接地端；

第二支路MOS管M2的栅极和第二调光MOS管M5的栅极分别连接调光模块的第二子输出端口A2和第五子输出端口B2，第二LED灯串串联连接在第二支路MOS管M2的源极和第二调光MOS管M5的漏极之间，第二支路MOS管M2的漏极连接电压调节模块输出端口，第二调光MOS管M5的源极连接反馈控制模块的第二输入端，第二电容C2的第一端连接在第二支路MOS管M2的源极和第二LED灯串之间，第二电容C2的第二端连接接地端，第二采样电阻R2的第一端连接第二调光MOS管M5的源极，第二采样电阻R2的第二端连接接地端；

第三支路MOS管M3的栅极和第三调光MOS管M6的栅极分别连接调光模块的第三子输出端口A3和第六子输出端口B3，第三LED灯串串联连接在第三支路MOS管M3的源极和第三调光MOS管M6的漏极之间，第三支路MOS管M3的漏极连接至电压调节模块输出端口，第三调光MOS管M6的源极连接反馈控制模块的第二输入端，第三电容C3的第一端连接在第三支路MOS管M3的源极和第三LED灯串之间，第三电容C3的第二端连接在接地端，第三采样电阻R3的第一端连接第三调光MOS管M6的源极，第三采样电阻R3的第二端连接接地端。

在本实施例中，第一支路MOS管M1、第二支路MOS管M2、第三支路MOS管M3作为控制对应LED支路的导通和关断的MOS管，第一调光MOS管M4、第二调光MOS管M5和第三调光MOS管M6作为控制对应LED支路的LED灯串的导通和关断的MOS管。

优选地，本实施例中的第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三采样电阻R3均为采样电阻，且阻值相同，第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和第三采样电阻R3的第一端用于对应输出第一LED支路、第二LED支路和第三LED支路的采样电压，例如都为一欧姆。

请再次参见图2，反馈控制模块包括续流反馈子模块、降压反馈子模块、第一PWM模块(PWM1)、第二PWM模块(PWM2)，电压调节模块的第一输入端包括第七子输出端口和第八子输出端口，第一PWM模块的输出端连接调光模块的输入端，第一PWM模块的输入端连接续流反馈子模块的输出端，续流反馈子模块的输入端连接电压调节模块的第七子输出端口，第二PWM模块的第一输出端和第二输出端均连接电压调节模块的第八子输出端口，第二PWM模块的输入端连接降压反馈子模块的输出端，降压反馈子模块的第一输入端连接至第一支路MOS管的栅极与调光模块之间、第二支路MOS管的栅极与调光模块之间、第三支路MOS管的栅极与调光模块之间，降压反馈子模块的第二输入端连接至第一调光MOS管的源极、第二调光MOS管的源极和所述第三调光MOS管的源极；其中，续流反馈子模块用于向调光模块提供续流反馈控制信号；降压反馈子模块用于向电压调节模块提供降压反馈控制信号，第一PWM模块用于驱动电压调节模块中的MOS管。

进一步地，请参见图3，续流反馈子模块包括差分放大器A1、低通滤波器LC、第一比较器J1、第四电容C4、第五电容C5、第一电阻R4和第二电阻R5，其中，

差分放大器A1的正向输入端和反向输入端均连接至电压调节模块，第一电阻R4和第二电阻R5串联在差分放大器A1的输出端和低通滤波器LC的正向输入端，低通滤波器LC的输出端连接第一比较器J1的反向输入端，第一比较器J1的正向输入端接入预设的直流电压值I_REF，

第一比较器J1的输出端连接第一PWM模块的输入端，第一PWM模块的输出端连接调光模块的输入端，第四电容C4的第一端连接在第一电阻R4和第二电阻R5之间，第四电容C4的第二端连接在低通滤波器LC的输出端和第一比较器J1的反向输入端，第五电容C5的第一端连接在第二电阻R5和低通滤波器LC正向输入端之间，第五电容C5的第二端连接接地端。

进一步地，请再次参见图3，降压反馈子模块包括反馈补偿网络、第一多路选择器MUX1、第一比例放大器F1、第二比例放大器F2、第三比例放大器F3和第六电容C6，反馈补偿网络包括误差放大器W1、第二比较器J2，其中，

第一比例放大器F1的正向输入端连接第一调光MOS管M4的源极、反向输入端连接接地端，第一比例放大器F1的输出端连接第一多路选择器MUX1的第一输入端，第二比例放大器F2的正向输入端连接第二调光MOS管M5的源极、反向输入端连接接地端，第二比例放大器F2的输出端连接第一多路选择器MUX1的第二输入端，第三比例放大器F3的正向输入端连接第三调光MOS管M6的源极、反向输入端连接接地端，第三比例放大器F3的输出端连接第一多路选择器MUX1的第三输入端，第一多路选择器MUX1的第一数据选择端、第二数据选择端和第三数据选择端分别连接调光模块的第一子输出端口A1、第二子输出端口A2和第三子输出端口A3，第一多路选择器MUX1的输出端连接误差放大器W1的反向输入端，误差放大器W1的正向输入端连接参考电压V_REF，误差放大器W1的输出端连接第二比较器J2的正向输入端，第二比较器J2的反向输入端连接锯齿波信号，第二比较器J2的输出端连接第二PWM模块的输入端，第六电容C6的第一端连接在第一多路选择器MUX1的输出端和误差放大器W1的反向输入端之间，第六电容C6的第二端连接误差放大器W1的输出端和第二比较器J2的正向输入端之间，第二PWM模块的输出端产生VG1、VG2信号与电压调节模块的输入端相连接。

第一多路选择器MUX1的第一数据选择端与调光模块的第一子输出端口A1相连接，是用于选择第一LED支路的采样电阻上经过比例放大器放大的采样电压；第一多路选择器MUX1的第二数据选择端与调光模块的第二子输出端口A2相连接，是用于选择第二LED支路的采样电阻上经过比例放大器放大的采样电压；第一多路选择器MUX1的第三数据选择端与调光模块的第三子输出端口A3相连接，是用于选择第三LED支路的采样电阻上经过比例放大器放大的采样电压。

进一步地，请再次参见图3，电压调节模块包括MOS管M7、电感L、采样电阻_RSAM和二极管D，其中，

电感L的第一端和MOS管M7的漏极连接电压调节模块的输入端，电感L的第二端连接采样电阻_RSAM的第一端，采样电阻_RSAM的第一端还连接差分放大器A1的正向输入端，采样电阻_RSAM的第二端连接差分放大器A1的反向输入端，采样电阻_RSAM的第二端连接和二极管D的阳极连接第一支路MOS管M1、第二支路MOS管M2和第三支路MOS管M3的漏极，二极管D的阴极连接MOS管M7的源极，MOS管M7的栅极连接调光模块。

本实施例的电压调节模块采用了基于PCCM(伪连续导通模式)工作模式的BUCK升压型电路或降压型电路，BUCK电路的输出电压恒定且转换效率高，但传统的基于CCM(伪连续导通模式)和DCM(断续导通模式)的电路分别具有多路相互交叉影响大和负载能力不足、输出电压纹波明显的缺点，而基于PCCM工作模式的BUCK电路能同时克服上述缺点，且主电感电流在放能周期时，当达到一个预设电流值时，并联在主电感上的续流MOS管将导通，使得主电感电流维持在一个高于0的相对恒定值，避免了主电感电流在下一个充能周期从0开始，而是从预设电流值开始上升，抑制了电压纹波，主电感电流平均电流也因此比DCM模式的高，带载能力比DCM模式强，并且三条支路的输出电流都是从预设电流值开始传导，抑制了多支路的相互交叉影响。

进一步地，请参见图4，调光模块包括计数器、第一逻辑门L1、第二逻辑门L2、第三逻辑门L3、第一锯齿波产生模块、第二锯齿波产生模块、第三锯齿波产生模块、第三比较器J3、第四比较器J4、第五比较器J5、或非门S和第二多路选择器MUX2，其中，

第一锯齿波产生模块的输出端连接第三比较器J3的反向输入端，第三比较器J3的输出端连接第一逻辑门L1的第一输入端，第二锯齿波产生模块的输出端连接第四比较器J4的反向输入端，第四比较器J4的输出端连接第二逻辑门L2的第一输入端，第三锯齿波产生模块的输出端连接第五比较器J5的反向输入端，第五比较器J5的输出端连接第三逻辑门L3的第一输入端，计数器的输出端分别连接第一逻辑门L1、第二逻辑门L2、第三逻辑门L3的第二输入端，第一逻辑门L1、第二逻辑门L2、第三逻辑门L3的输出端连接调光模块的第一子输出端口A1、第二子输出端口A2和第三子输出端口A3，光模块的第一子输出端口A1、第二子输出端口A2和第三子输出端口A3连接或非门S的输入端，或非门S的输出端连接第二多路选择器MUX2的数据选择端，第二多路选择器MUX2的输出端连接电压调节模块的输入端。

本实施例的计数器的输出端与三个与门(即第一逻辑门L1、第二逻辑门L2、第三逻辑门L3)的输入端相连，计数器生成三个周期与占空比都相同的互补的脉冲信号W1、W2、W3，用以选择第一LED支路、第二LED支路和第三LED支路的导通。第一锯齿波产生模块、第二锯齿波产生模块和第三锯齿波产生模块用于生成周期足够大以使得LED灯管闪烁周期满足人眼对于连续光的要求的锯齿波，调光控制信号V1、V2、V3分别与各自的锯齿波信号接入到对应的第三比较器J3、第四比较器J4、第五比较器J5中，用以产生不同占空比，也即不同调光比的调光控制信号B1、B2、B3(对应第四子输出端口B1输出调光控制信号B1、第五子输出端口B2输出调光控制信号B2和第六子输出端口B3输出调光控制信号B3)，调光控制信号B1、B2、B3对应接入LED发光通路阵列模块的调光MOS管的栅极，控制调光MOS管的导通与关闭，第五比较器J5的输出端接入到第一逻辑门L1、第二逻辑门L2、第三逻辑门L3的第一输入端，该模块采用了时分复用技术，计数器生成的各支路选择信号与调光控制信号进行与的逻辑计算，产生LED发光通路阵列模块中各支路MOS管的控制信号A1、A2、A3，即只有当调光控制信号和各支路选择信号都为高电平时才打开LED发光通路阵列模块对应的支路MOS管以防止输出电容的输出电压上升，从而稳定输出电压，并且相互之间的调光信号互不影响。调光调光信号B1、B2、B3一起接入到一个或非门S的输入端，或非门S的输出端与第二多路选择器MUX2的数据选择端相连，或非门S的一个输入端与反馈采样模块的输出端相连接，接入VSHO信号，或非门S的另一个输入端与直流5V电压相连，或非门S的输出端与电压调节模块的输入端相连，用于控制主电感续流管的栅极信号，当三个调光控制信号B1、B2、B3都为低电平时，第二多路选择器MUX2的输出端为直流5V电压，使得主电感续流管直接导通，防止由于三条LED支路的支路MOS管都关闭导致电感电流击穿器件，当三个调光控制信号不是都为低电平时，第二多路选择器MUX2的输出端为VSHO信号，电压调节模块中的主电感续流管按照反馈控制模块的信号进行导通和关闭。

优选地，第一锯齿波产生模块、第二锯齿波产生模块、第三锯齿波产生模块为NE555锯齿波产生模块。

本实施例的调光模块是用模拟器件生成的三角波与可变直流电压经过比较器后生成的信号输出调光信号，可以实现调光信号在高频下从0-100％的占空比的变化，提高调光精度与LED光亮度的均匀性。

请参见图5，本发明将在上述实施例的基础上对本发明的电路工作过程作详细的描述。图5中的调光模块内部的W1信号为高电平且第四子输出端口B1输出高电平时，调光模块的第一子输出端口A1将输出高电平，第一LED支路的第一支路MOS管M1导通，电压调节模块对第一电容C1进行充放电。图5中的调光模块的第四子输出端口B1输出高电平时，第一LED支路的第一调光MOS管M4导通，第一LED支路上的第一电容C1对LED灯管进行供电流过输出电流，第一LED支路上的第一采样电阻R1的第一端具有一定的电压值，采样电阻R1的第一端与反馈控制模块的输入端相连，经过反馈控制模块中的第一比例放大器后与第一多路选择器的数据输入端相连，第一多路选择器的数据选择端是与调光模块的支路控制信号A1、A2、A3相连，当控制信号A1为高电平，其余支路控制信号A2、A3为低电平时，第一多路选择器输出第一LED支路经过第一比例放大器后的采样电压并与下一级误差放大器相连，误差放大器的输出端与第二比较器的正向输入端相连，第二比较器的反向输入端为锯齿波，第二比较器两个输入端信号进行比较产生具有一定占空比的脉冲信号，与第二PWM模块的输入端相连，产生两个互补的时序信号，第二PWM模块的输出端与电压调节模块的输入端相连接用以控制电压调节模块的工作。

图4中的调光模块内部的W2信号为高电平且第五子输出端口B2输出高电平时，调光模块的第二子输出端口A2将输出高电平，第二LED支路的第二支路MOS管M2导通，电压调节模块对第二LED支路的第二电容C2进行充放电。图5中的调光模块的第五子输出端口B2输出高电平时，第二LED支路的第二调光MOS管M5导通，第二LED支路上的第二电容C2对LED灯管进行供电流过输出电流，第二LED支路上的第二采样电阻R2的第一端具有一定的电压值，第二采样电阻R2的第一端与反馈控制模块的输入端相连，经过反馈控制模块中的第二比例放大器后与第一多路选择器的数据输入端相连，第一多路选择器的数据选择端是与调光模块的支路控制信号A1、A2、A3相连，当控制信号A2为高电平，其余支路控制信号A1、A3为低电平时，第一多路选择器输出第二LED支路经过第二比例放大器后的采样电压并与下一级误差放大器相连，误差放大器的输出端与第二比较器的正向输入端相连，第二比较器的反向输入端为锯齿波，第二比较器两个输入端信号进行比较产生具有一定占空比的脉冲信号，与第二PWM模块的输入端相连，产生两个互补的时序信号，第二PWM模块的输出端与电压调节模块的输入端相连用以控制电压调节模块的工作。

图5中的调光模块内部的W3信号为高电平且第六子输出端口B3输出高电平时，调光模块的第三子输出端口A3将输出高电平，第三LED支路的第三支路MOS管M3导通，电压调节模块对第三LED支路的第三电容C3进行充放电。图5中的调光模块的第六子输出端口B3输出高电平时，第三LED支路的第三调光MOS管M6导通，第三LED支路上的第三电容C3对LED灯管进行供电流过输出电流，第三LED支路上的第三采样电阻R3的第一端具有一定的电压值，第三采样电阻R3的第一端与反馈控制模块的输入端相连，经过反馈控制模块中的第三比例放大器后与第一多路选择器的数据输入端相连，第一多路选择器的数据选择端是与调光模块的支路控制信号A1、A2、A3相连，当支路控制信号A3为高电平，其余支路控制信号A1、A2为低电平时，第一多路选择器输出第三LED支路的经过第三比例放大器后的采样电压并与下一级误差放大器相连，误差放大器的输出端与比较器的正向输入端相连，第二比较器的反向输入端为锯齿波，第二比较器两个输入端信号进行比较产生具有一定占空比的脉冲信号，与第二PWM模块的输入端相连，产生两个互补的时序信号，第二PWM模块的输出端与电压调节模块的输入端相连用以控制电压调节模块的工作。

图5中电压调节模块的主开关续流管控制信号为具有一定逻辑关系的脉冲信号，当调光模块的输出端口的信号VFW为高电平时电压调节模块中的主电感电流将会保持在一个相对稳定的值。当三条LED支路的调光控制信号B1、B2、B3都为低电平时，信号VFW输出为高电平，使得电感电流直接进行续流，当三条LED支路的调光控制信号B1、B2、B3不都为低电平时，信号VFW按照反馈控制模块对电压调节模块中的主电感的采样反馈信号进行输出。

进一步地，本实施例的第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第三采样电阻R3的取值可以均为1欧姆，LED灯管的型号为LXMA-PW01-VFBIN，每一条LED支路上的支路MOS管型号均为EPC2034，多路选择器的型号为SN74LV4051A，误差放大器的型号为OPA340，比较器的型号为TLV3501，二阶低通滤波器的型号为THS4631，比较器的同相输入端的参考电压为3.5V，反馈控制模块的比较器的反相输入端的锯齿波的幅值为3.3V，计数器的型号为CD4017B，逻辑门的型号有或非门74LS27和与门74HC08，PWM电路采用LMG1205和非门SN74AHC1G04。

本发明利用调光模块来控制LED发光通路阵列模块中每一条LED支路的支路MOS管和调光MOS管和导通与关闭，并且调光模块根据反馈控制模块中的多路选择器的选择信号选择反馈通路，实现了支路MOS管的分时复用，并且调光MOS管可以实现0-100％占空比的调光，同时电压调节模块采用了基于PCCM(伪连续导通模式)的BUCK(降压式变换电路)电路，并同时克服了多路输出具有相互交叉影响、带载能力有限和输出电压纹波的问题。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多路大功率LED驱动电路，其特征在于，包括：反馈控制模块、调光模块、电压调节模块和LED发光通路阵列模块，所述反馈控制模块的第一输出端口连接所述调光模块的输入端，所述反馈控制模块的第二输出端口连接所述电压调节模块的第一输入端，所述调光模块的第一输出端口连接所述电压调节模块的第二输入端，所述调光模块的第二输出端口连接所述反馈控制模块的第一输入端，所述调光模块的第三输出端口连接所述LED发光通路阵列模块的第一输入端，所述电压调节模块的输出端口连接所述LED发光通路阵列模块的第二输入端，所述LED发光通路阵列模块的输出端口连接所述反馈控制模块的第二输入端，其中，

所述反馈控制模块，用于接收所述LED发光通路阵列模块中的采样电阻上的电压信号，并根据所述电压信号向所述电压调节模块提供降压反馈控制信号，还用于接收所述电压调节模块上的采样电阻的差分电压信号，并根据所述差分电压信号向所述调光模块提供续流反馈控制信号；

所述调光模块为一种基于PCCM工作模式的BUCK电路，用于接收所述续流反馈控制信号，并根据所述续流反馈控制信号向所述电压调节模块的电感进行续流；

电压调节模块，用于接收所述反馈控制模块的降压反馈控制信号与所述调光模块的续流反馈控制信号，根据所述降压反馈控制信号和所述续流反馈控制信号调节输出至所述LED发光通路阵列模块的电压；

所述调光模块，还用于根据所述反馈控制模块中的第一多路选择器的选择信号选择反馈通路，并且根据所述反馈通路产生脉冲信号控制所述LED发光通路阵列模块中MOS管的导通与关闭；

所述LED发光通路阵列模块，用于根据所述调光模块的脉冲信号实现所述LED发光通路阵列模块中每一条LED支路中支路MOS管和调光MOS管和导通与关闭；

所述LED发光通路阵列模块包括第一LED支路、第二LED支路和第三LED支路，所述第一LED支路包括第一支路MOS管、第一调光MOS管、第一电容、第一采样电阻和第一LED灯串，所述第一LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述第二LED支路包括第二支路MOS管、第二调光MOS管、第二电容、第二采样电阻和第二LED灯串，所述第二LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述第三LED支路包括第三支路MOS管、第三调光MOS管、第三电容、第三采样电阻和第三LED灯串，所述第三LED灯串包括至少两个串联连接的LED灯管，所述调光模块的第二输出端口包括第一子输出端口、第二子输出端口、第三子输出端口、第四子输出端口、第五子输出端口和第六子输出端口，其中，

所述第一支路MOS管的栅极和所述第一调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第一子输出端口和第四子输出端口，所述第一LED灯串串联连接在所述第一支路MOS管的源极和所述第一调光MOS管的漏极之间，所述第一支路MOS管的漏极连接所述电压调节模块输出端口，所述第一调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第一电容的第一端连接在所述第一支路MOS管的源极和所述第一LED灯串之间，所述第一电容的第二端连接接地端，所述第一采样电阻的第一端连接所述第一调光MOS管的源极，所述第一采样电阻的第二端连接接地端；

所述第二支路MOS管的栅极和所述第二调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第二子输出端口和第五子输出端口，所述第二LED灯串串联连接在所述第二支路MOS管的源极和所述第二调光MOS管的漏极之间，所述第二支路MOS管的漏极连接所述电压调节模块输出端口，所述第二调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第二电容的第一端连接在所述第二支路MOS管的源极和所述第二LED灯串之间，所述第二电容的第二端连接接地端，所述第二采样电阻的第一端连接所述第二调光MOS管的源极，所述第二采样电阻的第二端连接接地端；

所述第三支路MOS管的栅极和所述第三调光MOS管的栅极分别连接所述调光模块的第三子输出端口和第六子输出端口，所述第三LED灯串串联连接在所述第三支路MOS管的源极和所述第三调光MOS管的漏极之间，所述第三支路MOS管的漏极连接至所述电压调节模块输出端口，所述第三调光MOS管的源极连接所述反馈控制模块的第二输入端，所述第三电容的第一端连接在所述第三支路MOS管的源极和所述第三LED灯串之间，所述第三电容的第二端连接在接地端，所述第三采样电阻的第一端连接所述第三调光MOS管的源极，所述第三采样电阻的第二端连接接地端；

所述反馈控制模块包括续流反馈子模块、降压反馈子模块、第一PWM模块、第二PWM模块，所述电压调节模块的第一输入端包括第七子输出端口和第八子输出端口，所述第一PWM模块的输出端连接所述调光模块的输入端，所述第一PWM模块的输入端连接所述续流反馈子模块的输出端，所述续流反馈子模块的输入端连接所述电压调节模块的第七子输出端口，所述第二PWM模块的第一输出端和第二输出端均连接所述电压调节模块的第八子输出端口，所述第二PWM模块的输入端连接所述降压反馈子模块的输出端，所述降压反馈子模块的第一输入端连接至所述第一支路MOS管的栅极与所述调光模块之间、所述第二支路MOS管的栅极与所述调光模块之间、所述第三支路MOS管的栅极与所述调光模块之间，所述降压反馈子模块的第二输入端连接至所述第一调光MOS管的源极、所述第二调光MOS管的源极和所述第三调光MOS管的源极，其中，

所述续流反馈子模块，用于向所述调光模块提供续流反馈控制信号；

所述降压反馈子模块，用于向所述电压调节模块提供降压反馈控制信号；

所述续流反馈子模块包括差分放大器、低通滤波器、第一比较器、第四电容、第五电容、第一电阻和第二电阻，其中，

所述差分放大器的正向输入端和反向输入端均连接至所述电压调节模块，所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述差分放大器的输出端和所述低通滤波器的正向输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述第一比较器的反向输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一PWM模块的输入端，所述第一PWM模块的输出端连接所述调光模块的输入端，所述第四电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第四电容的第二端连接在所述低通滤波器的输出端和所述第一比较器的反向输入端，所述第五电容的第一端连接在所述第二电阻和所述低通滤波器正向输入端之间，所述第五电容的第二端连接接地端；

所述降压反馈子模块包括反馈补偿网络、第一多路选择器、第一比例放大器、第二比例放大器、第三比例放大器和第六电容，所述反馈补偿网络包括误差放大器、第二比较器，其中，

所述第一比例放大器的正向输入端连接所述第一调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第一比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第一输入端，所述第二比例放大器的正向输入端连接所述第二调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第二比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第二输入端，所述第三比例放大器的正向输入端连接所述第三调光MOS管的源极、反向输入端连接接地端，所述第三比例放大器的输出端连接所述第一多路选择器的第三输入端，所述第一多路选择器的第一数据选择端、第二数据选择端和第三数据选择端分别连接所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口，所述第一多路选择器的输出端连接所述误差放大器的反向输入端，所述误差放大器的正向输入端连接参考电压，所述误差放大器的输出端连接所述第二比较器的正向输入端，所述第二比较器的反向输入端连接锯齿波信号，所述第二比较器的输出端连接所述第二PWM模块的输入端，所述第六电容的第一端连接在所述第一多路选择器的输出端和所述误差放大器的反向输入端之间，所述第六电容的第二端连接所述误差放大器的输出端和所述第二比较器的正向输入端之间；

所述调光模块包括计数器、第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门、第一锯齿波产生模块、第二锯齿波产生模块、第三锯齿波产生模块、第三比较器、第四比较器、第五比较器、或非门和第二多路选择器，其中，

所述第一锯齿波产生模块的输出端连接所述第三比较器的反向输入端，所述第三比较器的输出端连接所述第一逻辑门的第一输入端，所述第二锯齿波产生模块的输出端连接所述第四比较器的反向输入端，所述第四比较器的输出端连接所述第二逻辑门的第一输入端，所述第三锯齿波产生模块的输出端连接所述第五比较器的反向输入端，所述第五比较器的输出端连接所述第三逻辑门的第一输入端，所述计数器的输出端分别连接所述第一逻辑门、所述第二逻辑门、所述第三逻辑门的第二输入端，所述第一逻辑门、所述第二逻辑门、所述第三逻辑门的输出端连接所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口，所述调光模块的第一子输出端口、第二子输出端口和第三子输出端口连接所述或非门的输入端，所述或非门的输出端连接所述第二多路选择器的数据选择端，所述第二多路选择器的输出端连接所述电压调节模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的多路大功率LED驱动电路，其特征在于，所述电压调节模块包括MOS管、电感、采样电阻_RSAM和二极管，其中，

所述电感的第一端和所述MOS管的漏极连接所述电压调节模块的输入端，所述电感的第二端连接所述采样电阻_RSAM的第一端，所述采样电阻_RSAM的第一端还连接所述差分放大器的正向输入端，所述采样电阻_RSAM的第二端连接所述差分放大器的反向输入端，所述采样电阻_RSAM的第二端连接和所述二极管的阳极连接所述第一支路MOS管、所述第二支路MOS管和所述第三支路MOS管的漏极，所述二极管的阴极连接所述MOS管的源极，所述MOS管的栅极连接所述调光模块。

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