CN112533324A - 一种基于软启的控制电路及应用其的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于软启的控制电路及应用其的LED驱动电路，其中，LED驱动电路包括功率级电路。所述控制电路包括补偿电压产生电路，其根据调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成补偿电压；休眠控制电路，其根据所述补偿电压以及软启指示信号控制所述功率级电路进入休眠状态，所述软启指示信号用以表征软启是否结束；以及第一箝位电路，用以在软启结束前将所述调光基准电压箝位至第一电压，以避免所述功率级电路在软启结束时进入休眠状态。依据本发明的控制电路，通过控制调光基准电压实现了在深度调光下LED驱动电路的快速启动。

Description

一种基于软启的控制电路及应用其的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种基于软启的控制电路应用其的LED驱动电路。

背景技术

越来越多的恒流驱动，需要越深的调光比方案。例如IR LED，甚至需要1‰的调光比。在现有技术中，当调光信号的设定值较小时，即调光深度较深时，有启动不了的风险。因此，如何实现深度调光下的快速启动，显得非常迫切。为此，本发明提出了一种控制电路及应用其的LED驱动电路，以实现LED驱动电路在深度调光下的快速启动。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于软启的控制电路及应用其的LED驱动电路。通过控制调光基准电压实现了在深度调光下LED驱动电路的快速启动。

根据本发明的第一方面，提出了一种应用于LED驱动电路的基于软启的控制电路，所述LED驱动电路包括功率级电路。控制电路包括补偿电压产生电路，用以根据调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成补偿电压；休眠控制电路，用以根据所述补偿电压以及软启指示信号控制所述功率级电路进入休眠状态，所述软启指示信号用以表征软启是否结束；第一箝位电路，用以在软启结束前将所述调光基准电压箝位至第一电压，以避免所述功率级电路在软启结束时进入休眠状态。

优选地，所述休眠控制电路在软启结束后，且所述补偿电压未达到休眠基准电压时控制所述功率级电路进入所述休眠状态。

优选地，所述第一电压的取值需要使得所述补偿电压在软启结束前达到所述休眠基准电压。

优选地，所述第一电压大于调光深度最深时对应的所述调光基准电压，以实现小调光比的LED驱动电路的快速启动。

优选地，控制电路还包括第二箝位电路，其连接在所述补偿信号产生电路的输出端，用以在软启开始时将所述补偿电压箝位至第二电压，以使得系统能够更快地进入稳态。

优选地，所述第二电压的取值与电感电流为零时的补偿电压相对应。

优选地，所述软启指示信号被配置为在软启电压达到软启基准电压时表征软启结束，其中，所述软启电压小于软启结束前的所述补偿电压。

优选地，控制电路还包括软启电路，其串联连接在所述补偿电压与控制地之间，包括软启电容以及软启电流源，其中所述软启电流源对所述软启电容充电以在所述软启电容两端产生所述软启电压；以及软启指示信号产生电路，用以根据所述软启电压以及软启基准电压以产生所述软启指示信号。

优选地，控制电路还包括第一控制电路，其用以在表征电感电流的采样电压达到所述补偿电压，或者，所述功率级电路进入休眠状态时产生有效的第一控制信号，以控制所述功率级电路的主功率管关断。

优选地，所述休眠控制电路，用以接收所述补偿电压与所述休眠基准电压并产生比较信号，并根据所述比较信号以及所述软启指示信号生成休眠指示信号，以控制所述功率级电路进入休眠状态。

优选地，所述补偿信号产生电路包括误差放大器以及补偿电路，所述误差放大器接收所述调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成误差信号，所述补偿电路接收所述误差信号以生成所述补偿电压。

优选地，所述第一箝位电路包括箝位电流源，电阻以及第一受控开关，所述箝位电流源与所述电阻并联后与所述第一受控开关串联连接至所述补偿信号产生电路输入端，在软启期间，所述第一受控开关导通，将所述调光基准电压箝位至所述第一电压。

优选地，所述第一箝位电路包括箝位电流源，电阻以及第一受控开关，所述箝位电流源与所述电阻并联后与所述第一受控开关串联耦接至所述补偿信号产生电路输入端，在软启期间，所述第一受控开关导通，当所述调光基准电压小于所述第一电压时将所述调光基准电压箝位至所述第一电压。

优选地，所述第二箝位电路包括依次串联连接的箝位电压源，稳压管以及第二受控开关，在软启期间，所述第二受控开关导通，将所述补偿电压箝位至所述第二电压。

根据本发明的第二方面，提出了一种LED驱动电路，包括上述任一所述权基于软启的控制电路；以及功率级电路。

综上所述，本发明公开了一种基于软启的控制电路及应用其的LED驱动电路，其中，LED驱动电路包括功率级电路。控制电路包括补偿信号产生电路，其根据调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成补偿电压；休眠控制电路，其根据所述补偿电压以及软启指示信号控制所述功率级电路进入休眠状态，所述软启指示信号用以表征软启是否结束；以及第一箝位电路，用以在软启结束前将所述调光基准电压箝位至第一电压，以避免所述功率级电路在软启结束时进入休眠状态。依据本发明的控制电路，通过控制调光基准电压实现了在深度调光下LED驱动电路的快速启动。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明实施例的LED驱动电路的控制电路原理图；

图2为本发明实施例的LED驱动电路的控制电路的具体电路图；

图3为本发明实施例的一种第一箝位电路的具体电路图；

图4为本发明实施例的另一种第一箝位电路的具体电路图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为本发明实施例的LED驱动电路的控制电路原理图。如图1所示，LED驱动电路包括控制电路1以及功率级电路2。在本发明实施例中，控制电路1包括补偿电压产生电路11，软启电路12以及软启指示信号产生电路13。其中，补偿信号产生电路11用以根据调光基准电压Vref1以及表征输出电流的采样电压Vfb生成补偿电压Vc；软启电路12用以产生软启电压Vr，防止输出过冲；以及软启指示信号产生电路13用以根据软启电压Vr以及软启基准电压Vref2产生软启指示信号Ga。这里，软启指示信号Ga用以表征软启动过程是否结束。具体地，在软启动开始后，当软启电压Vr未达到软启基准电压Vref2时，此时软启指示信号Ga无效，LED驱动电路处于软启动过程；当软启电压Vr达到软启基准电压Vref2时，此时软启指示信号Ga有效，LED驱动电路软启动过程结束。

进一步地，控制电路1还包括休眠控制电路14，用以根据补偿电压以及软启指示信号控制功率级电路2进入休眠状态。具体地，当软启结束时(即软启指示信号有效时)，若补偿电压Vc达到休眠基准电压Vref3，休眠控制电路14输出无效的休眠指示信号Gc；若补偿电压Vc未达到休眠基准电压Vref3，休眠控制电路14输出有效的休眠指示信号Gc，功率级电路2进入休眠状态。

进一步地，控制电路1还包括第一控制电路15，用根据表征电感电流的采样电压Vsen，补偿电压Vc以及休眠指示信号Gc产生第一控制信号G1，以控制功率级电路的主功率管Qm关断。具体地，当休眠指示信号Gc有效时，第一控制电路15产生有效的第一控制信号G1，控制功率级电路的主功率管Qm关断，进而控制功率级电路进入休眠状态；当采样电压Vsen达到补偿电压Vc时，第一控制电路15产生有效的第一控制信号G1，控制功率级电路2的主功率管Qm关断。

进一步地，控制电路1还包括驱动控制电路16，用以根据第一控制信号G1产生PWM控制信号Gm，以控制功率级电路2主功率管Qm的关断。进一步地，控制电路1还包括第二控制电路(图中未示出)，用以产生第二控制信号以控制功率级电路2主功率管Qm的导通。

综上所述，当LED驱动电路的调光比较大时，补偿电流较大，补偿电压可在软启结束前达到休眠基准电压，功率级电路不会进入休眠状态。若LED驱动电路的调光比很小，此时由于补偿电流很小，补偿电压无法在软启结束时达到休眠基准电压，功率级电路进入休眠状态工作。尤其是对于采用强制连续导通模式的控制电路，有无法启动的风险。

为实现深度调光下的快速启动，在本发明实施例中，控制电路1还包括第一箝位电路17，用以在软启动结束前将调光基准电压Vref1箝位至第一电压Vth1以避免功率级电路2在软启结束时进入休眠状态。这里，第一电压Vth1的取值需要使得补偿电压Vc在软启结束前达到休眠基准电压Vref3，进而控制功率级电路2在软启结束时正常启动，不进入休眠状态。在本发明实施例中，第一电压Vth1大于调光深度最深时对应的调光基准电压Vref1，以实现小调光比的LED驱动电路的快速启动。

为实现系统更快地进入稳态，在本发明实施例中，可选地，控制电路1还包括第二箝位电路18，其连接在补偿电压产生电路11的输出端，用以在软启开始时将补偿电压Vc箝位至第二电压Vth2。这里，所述第二电压Vth2的取值与功率级电路2中电感电流为零时的补偿电压Vc相对应。

在本发明中，在软启动期间，通过第一箝位电路以及第二箝位电路，控制功率级电路在软启结束时LED驱动电路时不进入休眠状态，实现了深度调光下的快速启动以及系统更快地进入稳态。

图2为本发明实施的控制电路的具体电路图。控制电路1包括补偿电压产生电路11，软启动电路12以及软启指示信号产生电路13。具体地，补偿电压产生电路11，用以根据调光基准电压Vref1以及表征输出电流的采样电压Vfb生成补偿电压Vc。具体地，补偿电压产生电路11包括误差放大器Err以及补偿电路，其中误差放大器Err接收调光基准电压Vref1以及表征输出电流的采样电压Vfb生成误差信号，补偿电路接收所述误差信号以生成补偿电压Vc。可选地，补偿电路为RC补偿电路，包括电容C2及电阻R2。软启动电路12，用以产生软启电压Vr，防止输出过冲。具体地，软启动电路12串联连接在补偿电压Vc与控制地之间，包括软启电容C1以及软启电流源I1，其中软启电流源I1对软启电容C1充电以在软启电容C1两端产生软启电压Vr。进一步地，控制电路1还包括稳压管D1，其连接在补偿电压Vc与软启电容C1之间。在软启动期间软启电流源I1对软启电容C1充电，软启电压Vr不断增加。在软启过程中，软启电压Vr小于补偿电压Vc，稳压管D1处于导通状态，补偿电压Vc随Vr增加而增加。软启指示信号产生电路13，用以根据软启电压Vr以及软启基准电压Vref2产生软启指示信号Ga。具体地，软启指示信号产生电路13包括比较器CMP1，比较器CMP1接收软启电压Vr以及软启基准电压Vref2产生软启指示信号Ga。这里，软启指示信号Ga用以表征软启动过程是否结束。具体地，在软启动开始后，当软启电压Vr未达到软启基准电压Vref2时，此时软启指示信号Ga无效，LED驱动电路处于软启动过程；当软启电压Vr达到软启基准电压Vref2时，此时软启指示信号Ga有效，LED驱动电路软启动过程结束。

进一步地，控制电路1还包括休眠控制电路14，用以根据补偿电压Vc以及软启指示信号Ga控制功率级电路2进入休眠状态。具体地，休眠控制电路14包括比较器CMP2，其接收补偿电压Vc与休眠基准电压Vref3并在输出端产生比较信号Gb；与门电路AND，用以根据比较信号Gb及软启指示信号Ga生成休眠指示信号Gc。当软启动结束时(即软启指示信号Ga有效时)，若补偿电压Vc未达到休眠基准电压Vref3(即比较信号有效时)，功率级电路2进入休眠状态。

进一步地，控制电路1还包括第一控制电路15，用根据表征电感电流的采样电压Vsen，补偿电压Vc以及休眠指示信号Gc产生第一控制信号G1，以控制功率级电路2的主功率管Qm关断。具体地，第一控制电路15包括比较器CMP3,其接收表征电感电流的采样电压Vsen以及补偿电压Vc并在输出端产生比较信号Gd。当表征电感电流的采样电压Vsen达到补偿电压Vc时，比较信号Gd有效。进一步地，第一控制电路15还包括或门电路OR，其接收比较信号Gd以及休眠指示信号Gc并产生第一控制信号G1，以控制功率级电路主功率管Qm的关断。具体地，当休眠指示信号Gc有效时，第一控制电路15产生有效的第一控制信号G1，控制功率级电路的主功率管Qm关断，进而控制功率级电路进入休眠状态；当比较信号Gd有效时，第一控制电路15产生有效的第一控制信号G1，控制功率级电路2的主功率管Qm关断。

进一步地，控制电路1还包括第二控制电路(图中未示出)，用以产生第二控制信号G2以控制功率级电路2主功率管Qm的导通。可选地，第二控制信号G2为固定导通时间的时钟信号。

进一步地，控制电路1还包括驱动控制电路16，用以接收第一控制信号G1以及第二控制信号G2并产生PWM控制信号Gm，以控制功率级电路主功率管Qm的导通与关断。具体地，驱动控制电路16包括RS触发器，其复位端与第一控制电路15连接，用以接收第一控制信号G1；置位端与第二控制电路连接，用以接收第二控制信号G2。当第一控制信号G1有效时，RS触发器输出无效PWM控制信号Gm控制功率级电路主功率管Qm关断；当第二控制信号有效时，RS触发器输出有效PWM控制信号Gm控制功率级电路2主功率管Qm导通。

进一步地，控制电路1还包括第一箝位电路17，用以在软启动结束前将调光基准电压Vref1箝位至第一电压Vth1以避免功率级电路在软启结束时进入休眠状态。图3为本发明实施例的一种第一箝位电路的具体电路图。具体地，第一箝位电路17包括箝位电流源I2，电阻R1，以及第一受控开关S1，箝位电流源I2与电阻R1并联后与第一受控开关S1串联连接至补偿电压产生电路11输入端。在软启期间(即软启指示信号Ga无效时)，软启指示信号Ga控制第一受控开关S1导通，调光基准电压Vref1被箝位至第一电压Vth1。图4为本发明实施例的另一种第一箝位电路的具体电路图。具体地，第一箝位电路17包括箝位电流源I2，电阻R1，稳压管D2以及第一受控开关S1。具体地，箝位电流源I2与电阻R1并联后与稳压管D2、第一受控开关S1依次串联连接至补偿电压产生电路11输入端。在软启期间(即软启指示信号Ga无效时)，软启指示信号Ga控制第一受控开关S1导通。当调光基准电压Vref1小于第一电压Vth1时,稳压管D2导通，调光基准电压Vref1被箝位至第一电压Vth1。

在本发明实施例中，第一电压Vth1的取值需使得补偿电压Vc在软启结束前达到休眠基准电压Vref3。在软启结束时(即软启指示信号Ga有效时)，比较信号Gb无效(即补偿电压小于休眠基准电压)，休眠控制电路14产生无效休眠指示信号Gc。此后功率级电路正常工作，不进入休眠状态。在本发明实施例中，第一电压Vth1大于调光深度最深时对应的调光基准电压Vref1，以实现小调光比的LED驱动电路的快速启动。

可选地，控制电路1还包括第二箝位电路18，其连接在补偿电压产生电路11的输出端，用以在软启开始时将补偿电压Vc箝位至第二电压Vth2，以使得系统能够更快地进入稳态。如图2所示，具体地，第二箝位电路18包括依次串联连接的箝位电压源V2，稳压管D3以及第二受控开关S2。在本发明实施例中，第二电压Vth2的取值与电感电流为零时的补偿电压相对应。在软启期间，软启指示信号Ga控制第二受控开关S2导通，将补偿电压Vc箝位至第二电压Vth2，此后稳压管D3截止，补偿电压Vc随软启电压Vr增加而增加。

综上所述，本发明公开了一种控制电路及应用其的LED驱动电路，其中，LED驱动电路包括功率级电路。控制电路包括补偿电压产生电路，其根据调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成补偿电压；休眠控制电路，其根据所述补偿电压以及软启指示信号控制所述功率级电路进入休眠状态，所述软启指示信号用以表征软启是否结束；以及第一箝位电路，用以在软启结束前将所述调光基准电压箝位至第一电压，以避免所述功率级电路在软启结束时进入休眠状态。依据本发明的控制电路，通过控制调光基准电压实现了在深度调光下LED驱动电路的快速启动。

依照本发明实施例如上文所述，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 (15)

1.一种基于软启的控制电路，应用于LED驱动电路中，所述LED驱动电路包括功率级电路，其特征在于，包括：

补偿电压产生电路，用以根据调光基准电压以及表征输出电流的采样电压的误差生成补偿电压；

休眠控制电路，用以根据所述补偿电压以及软启指示信号控制所述功率级电路进入休眠状态，所述软启指示信号用以表征软启是否结束；

第一箝位电路，用以在软启结束前将所述调光基准电压箝位至第一电压，以避免所述功率级电路在软启结束时进入休眠状态。

2.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，所述休眠控制电路在软启结束后，且所述补偿电压未达到休眠基准电压时控制所述功率级电路进入所述休眠状态。

3.根据权利要求2所述的基于软启的控制电路，其特征在于，所述第一电压的取值需要使得所述补偿电压在软启结束前达到所述休眠基准电压。

4.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，所述第一电压大于调光深度最深时对应的所述调光基准电压，以实现小调光比的LED驱动电路的快速启动。

5.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，还包括第二箝位电路，其连接在所述补偿信号产生电路的输出端，用以在软启开始时将所述补偿电压箝位至第二电压，以使得系统能够更快地进入稳态。

6.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，所述第二电压的取值与电感电流为零时的补偿电压相对应。

7.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，所述软启指示信号被配置为在软启电压达到软启基准电压时表征软启结束，其中，所述软启电压小于软启结束前的所述补偿电压。

8.根据权利要求7所述的基于软启的控制电路，其特征在于，还包括：软启电路，其串联连接在所述补偿电压与控制地之间，包括软启电容以及软启电流源，其中所述软启电流源对所述软启电容充电以在所述软启电容两端产生所述软启电压；以及

软启指示信号产生电路，用以根据所述软启电压以及软启基准电压以产生所述软启指示信号。

9.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，还包括：

第一控制电路，其用以在表征电感电流的采样电压达到所述补偿电压，或者，所述功率级电路进入休眠状态时产生有效的第一控制信号，以控制所述功率级电路的主功率管关断。

10.根据权利要求2所述的基于软启的控制电路，其特征在于，

所述休眠控制电路，用以接收所述补偿电压与所述休眠基准电压并产生比较信号，并根据所述比较信号以及所述软启指示信号生成休眠指示信号，以控制所述功率级电路进入休眠状态。

11.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，

所述补偿信号产生电路包括误差放大器以及补偿电路，所述误差放大器接收所述调光基准电压以及表征输出电流的采样电压生成误差信号，所述补偿电路接收所述误差信号以生成所述补偿电压。

12.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，

所述第一箝位电路包括箝位电流源，电阻以及第一受控开关，所述箝位电流源与所述电阻并联后与所述第一受控开关串联连接至所述补偿信号产生电路输入端，在软启期间，所述第一受控开关导通，将所述调光基准电压箝位至所述第一电压。

13.根据权利要求1所述的基于软启的控制电路，其特征在于，

所述第一箝位电路包括箝位电流源，电阻以及第一受控开关，所述箝位电流源与所述电阻并联后与所述第一受控开关串联耦接至所述补偿信号产生电路输入端，在软启期间，所述第一受控开关导通，当所述调光基准电压小于所述第一电压时将所述调光基准电压箝位至所述第一电压。

14.根据权利要求5所述的基于软启的控制电路，其特征在于，

所述第二箝位电路包括依次串联连接的箝位电压源，稳压管以及第二受控开关，在软启期间，所述第二受控开关导通，将所述补偿电压箝位至所述第二电压。

15.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：

权利要求1-14任一基于软启的控制电路；以及

功率级电路。

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