CN112566311A - 一种多段线性led驱动控制方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段线性LED驱动控制方法及电路，该方法包括：当检测第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压；其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压，从而在前一段LED负载导通时，对后一段驱动模块中功率管栅极电压进行钳位控制，有效避免了电流过冲，提高了电路的可靠性。

Description

一种多段线性LED驱动控制方法及电路

技术领域

本申请涉及LED可控硅技术领域，更具体地涉及一种多段线性LED驱动控制方法及电路。

背景技术

为了实现线性LED多段驱动的控制，现有技术采用运算放大器与功率开关结合的方式，该方式可实现LED的多段驱动控制，但在每一段驱动交替过程中会出现电流过冲现象，即在一段时间内实际电流值超过预期电流值，从而使电路的谐波、电磁干扰(EMI)增大。

在实现多段驱动的基础上，如何消除电流过冲现象、提高电路的稳定性、降低谐波和电磁干扰的影响使目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种多段线性LED驱动控制方法，用以解决现有技术中LED的多段驱动控制方式在每一段驱动交替过程中会出现电流过冲现象，造成电路的谐波及电磁干扰增大的技术问题。

该方法应用于至少包括第一驱动模块和第二驱动模块的多段线性LED驱动控制电路中，所述电路还至少包括与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块，该方法包括：

当检测所述第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压；

其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压。

在本申请一些实施例中，所述方法还包括：

当检测到所述第二功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块截止。

在本申请一些实施例中，控制所述第二钳位模块导通，具体为：

将所述第一功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块导通；

其中，所述第一功率管导通时的参考电压小于第一设定值。

在本申请一些实施例中，控制所述第二钳位模块截止，具体为：

将所述第二功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块截止；

其中，所述第二功率管导通时的参考电压大于所述第一设定值。

在本申请一些实施例中，所述第二钳位电压为所述第一功率管在导通状态时的栅极电压与第二设定值的和。

在本申请一些实施例中，所述电路还包括第N驱动模块和对应的第N钳位模块，N为大于二的正整数，所述方法还包括：

当检测第N-1驱动模块中的第N-1功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块导通，以使所述第N驱动模块中的第N功率管的栅极获取第N钳位电压；

其中，所述第N-1功率管先于所述第N功率管导通，所述第N钳位电压低于所述第N功率管的运放供电电压。

在本申请一些实施例中，所述方法还包括：

当检测到所述第N功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块截止。

相应的，本发明还提出了一种多段线性LED驱动控制电路，至少包括第一驱动模块和第二驱动模块，所述电路还至少包括与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块，其中，

所述第二钳位模块，用于在第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压，

其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压。

在本申请一些实施例中，所述第二钳位模块还用于：

在所述第二功率管进入导通状态时截止。

在本申请一些实施例中，所述第二钳位模块包括第二比较器、第二开关和第二钳位功率管，其中，

所述第二比较器的第一输入端用于输入第一设定值，所述第二比较器的第二输入端用于输入所述第一功率管导通时的参考电压或所述第二功率管导通时的参考电压，所述第二比较器的输出端用于向所述第二开关发送控制信号，所述第二开关的第一端连接所述第二功率管的栅极，所述第二开关的第二端连接所述第二钳位功率管的源极，所述第二钳位功率管的栅极连接所述第一功率管的栅极，所述第二钳位功率管的漏极接地。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

本发明公开了一种多段线性LED驱动控制方法及电路，该方法包括：当检测第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压；其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压，从而在前一段LED负载导通时，对后一段驱动模块中功率管栅极电压进行钳位控制，有效避免了电流过冲，提高了电路的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种多段线性LED驱动控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例中一种多段线性LED驱动控制电路的结构示意图；

图3示出了本发明另一实施例中一种多段线性LED驱动控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，现有技术中的LED的多段驱动控制方式在每一段驱动交替过程中会出现电流过冲现象，造成电路的谐波及电磁干扰增大。

为解决上述技术问题，本申请实施例提出了一种多段线性LED驱动控制方法，应用于至少包括第一驱动模块和第二驱动模块的多段线性LED驱动控制电路中，电路结构如图2所示，所述电路至少还包括与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101，当检测所述第一驱动模块100中的第一功率管Q1进入导通状态时，控制所述第二钳位模块300导通，以使所述第二驱动模块200中的第二功率管Q2的栅极获取第二钳位电压。

本实施例中，所述第一功率管Q1先于所述第二功率管Q2导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管Q2的运放供电电压VDD。

现有技术中，如图2所示，V1＜V2＜V3，根据驱动部分电流结构，可知在每一段灯珠串导通前，对应的功率管栅极电压为高电平。以Q2为例：当第一段导通时，参考电压VCS1＝V1＜V2，所以OP2输出高电位(运放供电电压VDD)，当第二段导通时，参考电压VCS2＝V2＜V3，OP1输出低电平，Q1关闭，OP2和Q2处在恒流状态，OP3输出高电平，Q3开启但没有电流。由于Q2的栅极电压VG_Q2在第二段导通前就为高，所以上升速率影响不大，但在第一和第二段交替导通时刻，VG_Q2需要由VDD电压降低到恒流阈值，由于功率管Q2的输入电容存在，VG_Q2电压实际下速度受运放驱动电流影响。

本实施例中，当第一功率管Q1进入导通状态时，控制第二钳位模块300导通，使第二功率管Q2的栅极获取第二钳位电压，由于第二钳位电压低于第二功率管Q2的运放供电电压VDD，第二功率管Q2导通时，第二功率管Q2的栅极电压将由第二钳位电压开始下降，而不是从VDD下降，使第二功率管Q2的栅极电压快速下降，这样可以有效的抑制电流过冲毛刺。

为了保证第二功率管正常工作，在本申请一些实施例中，所述方法还包括：

当检测到所述第二功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块截止。

本实施例中，当第二功率管进入导通状态后，控制第二钳位模块300截止，这样第二功率管Q2导通后将不受Q1影响，第二段可以正常工作。

为了使第二钳位模块可靠导通，在本申请一些实施例中，将所述第一功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块导通；

其中，所述第一功率管导通时的参考电压小于第一设定值。

在本申请具体的应用场景中，如图2所示，将第一功率管Q1导通时的参考电压VCS1输入第二钳位模块300，第一功率管Q1导通时的参考电压VCS1小于第一设定值V1a，使k1闭合，从而使第二钳位模块导通。

为了使第二钳位模块可靠截止，在本申请一些实施例中，控制所述第二钳位模块截止，具体为：

将所述第二功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块截止；

其中，所述第二功率管导通时的参考电压大于所述第一设定值。

在本申请具体的应用场景中，如图2所示，将第二功率管Q2导通时的参考电压VCS2输入第二钳位模块300，第二功率管Q2导通时的参考电压VCS2大于第一设定值V1a，使k1断开，从而使第二钳位模块截止。

本领域技术人员可根据实际需要灵活设定第一设定值，这并不影响本申请的保护范围。

为了获得可靠的第二钳位电压，在本申请一些实施例中，所述第二钳位电压为所述第一功率管在导通状态时的栅极电压与第二设定值的和。

具体的，在本申请具体的应用场景中，如图2所示，基于第二钳位功率管Q1a使第二功率管获得第二钳位电压，该第二钳位电压为第一功率管在导通状态时的栅极电压VG1与第二设定值Vth的和。

本领域技术人员可根据实际需要灵活设定第二设定值，这并不影响本申请的保护范围。

为防止第二驱动模块之后的驱动模块在驱动过程中产生电流过冲，进一步提高电路的可靠性，在本申请一些实施例中，所述电路还包括第N驱动模块和对应的第N钳位模块，N为大于二的正整数，所述方法还包括：

当检测第N-1驱动模块中的第N-1功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块导通，以使所述第N驱动模块中的第N功率管的栅极获取第N钳位电压；

其中，所述第N-1功率管先于所述第N功率管导通，所述第N钳位电压低于所述第N功率管的运放供电电压。

如上所述，N为大于二的正整数，当第N-1功率管进入导通状态时，控制第N钳位模块导通，使第N功率管的栅极获取第N钳位电压，由于第N钳位电压低于第N功率管的运放供电电压VDD，第N功率管的栅极电压将由第N钳位电压开始下降，而不是从VDD下降，使第N功率管的栅极电压快速下降，这样可以有效的抑制电流过冲毛刺。如图3所示为N为3时的多段线性LED驱动控制电路。

为了使第N钳位模块可靠截止，在本申请一些实施例中，当检测到所述第N功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块截止。

通过应用以上技术方案，在包括第一驱动模块、第二驱动模块、与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块的多段线性LED驱动控制电路中，当检测所述第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压；其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压，从而在前一段LED负载导通时，对后一段驱动模块中功率管栅极电压进行钳位控制，有效避免了电流过冲，提高了电路的可靠性。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

本发明实施例提供了一种多段线性LED驱动控制方法，如图2所示，V1＜V1a＜V2，包括以下步骤：

当第一段中Q1导通时，Q1会将Q2的栅极电压VG2钳位到VG1+Vth，VG1为Q1的栅极电压，当VCS＞V1a时，由第一段Q1转第二段Q2导通，VG2将由VG1+Vth开始下降(不是从VDD下降)，这样可以有效的抑制电流过冲毛刺，当第二段Q2导通后，VCS＝VP2，则比较器会将Q1a钳位回路关掉，这样Q2导通后将不受Q1(VG1＝0V)影响，第二段可以正常工作。

本实施例同样用在第三段驱动，如图3所示，V1＜V1a＜V2，V2＜V2a＜V3当第三段Q3导通时，Q2会将Q3的栅极电压VG3钳位到VG2+Vth，当VCS＞V2a时，由第二段Q2转第三段Q3导通，Q3将由VG3＝VG2+Vth开始下降(不是从VDD下降)，这样可以有效的抑制电流过冲毛刺，当第二段G3导通后，VCS＝VP3，则比较器会将Q2a钳位回路关掉，这样Q3导通后将不受Q2(VG1＝0V)影响，第三段可以正常工作。

更多段驱动的控制过程以此类推。

与本申请实施例中的一种多段线性LED驱动控制方法相对应，本申请实施例还提出了一种多段线性LED驱动控制电路，如图2所示，至少包括第一驱动模块100和第二驱动模块200，所述电路还至少包括与所述第二驱动模块200对应的第二钳位模块300，其中，

所述第二钳位模块300，用于在第一驱动模块100中的第一功率管Q1进入导通状态时导通，以使所述第二驱动模块200中的第二功率管Q2的栅极获取第二钳位电压，

其中，所述第一功率管Q1先于所述第二功率管Q2导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管Q2的运放供电电压VDD。

在本申请具体的应用场景中，所述第二钳位模块300还用于：

在所述第二功率管Q2进入导通状态时截止。

在本申请具体的应用场景中，所述第二钳位模块300包括第二比较器、第二开关k1和第二钳位功率管Q1a，其中，

所述第二比较器的第一输入端用于输入第一设定值V1a，所述第二比较器的第二输入端用于输入所述第一功率管Q1导通时的参考电压VCS1或所述第二功率管Q2导通时的参考电压VCS2，所述第二比较器的输出端用于向所述第二开关k1发送控制信号，所述第二开关k1的第一端连接所述第二功率管Q2的栅极，所述第二开关k1的第二端连接所述第二钳位功率管Q1a的源极，所述第二钳位功率管Q1a的栅极连接所述第一功率管Q1的栅极，所述第二钳位功率管Q1a的漏极接地。

可选的，Q1a的类型包括但不限于PMOS、PNP。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多段线性LED驱动控制方法，应用于至少包括第一驱动模块和第二驱动模块的多段线性LED驱动控制电路中，其特征在于，所述电路还至少包括与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块，所述方法包括：

当检测所述第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压；

其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到所述第二功率管进入导通状态时，控制所述第二钳位模块截止。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，控制所述第二钳位模块导通，具体为：

将所述第一功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块导通；

其中，所述第一功率管导通时的参考电压小于第一设定值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，控制所述第二钳位模块截止，具体为：

将所述第二功率管导通时的参考电压输入所述第二钳位模块，以使所述第二钳位模块截止；

其中，所述第二功率管导通时的参考电压大于所述第一设定值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二钳位电压为所述第一功率管在导通状态时的栅极电压与第二设定值的和。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电路还包括第N驱动模块和对应的第N钳位模块，N为大于二的正整数，所述方法还包括：

当检测第N-1驱动模块中的第N-1功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块导通，以使所述第N驱动模块中的第N功率管的栅极获取第N钳位电压；

其中，所述第N-1功率管先于所述第N功率管导通，所述第N钳位电压低于所述第N功率管的运放供电电压。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到所述第N功率管进入导通状态时，控制所述第N钳位模块截止。

8.一种多段线性LED驱动控制电路，至少包括第一驱动模块和第二驱动模块，其特征在于，所述电路还至少包括与所述第二驱动模块对应的第二钳位模块，其中，

所述第二钳位模块，用于在第一驱动模块中的第一功率管进入导通状态时导通，以使所述第二驱动模块中的第二功率管的栅极获取第二钳位电压，

其中，所述第一功率管先于所述第二功率管导通，所述第二钳位电压低于所述第二功率管的运放供电电压。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第二钳位模块还用于：

在所述第二功率管进入导通状态时截止。

10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述第二钳位模块包括第二比较器、第二开关和第二钳位功率管，其中，

所述第二比较器的第一输入端用于输入第一设定值，所述第二比较器的第二输入端用于输入所述第一功率管导通时的参考电压或所述第二功率管导通时的参考电压，所述第二比较器的输出端用于向所述第二开关发送控制信号，所述第二开关的第一端连接所述第二功率管的栅极，所述第二开关的第二端连接所述第二钳位功率管的源极，所述第二钳位功率管的栅极连接所述第一功率管的栅极，所述第二钳位功率管的漏极接地。

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