CN112654115B - 电流源电路和led驱动电路 - Google Patents

电流源电路和led驱动电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电流源电路以及应用其的LED驱动电路。本发明实施例的技术方案根据具有占空比信息的第一控制信号对跨导放大器的输出端电流进行分流，或者根据所述第一控制信号控制跨导放大器的至少一个输入端的的输入信号在不同电压信号之间切换，以调节电流调节电路的输出电流，根据所述输出电流调节用于驱动电流生成电路的驱动电压，从而实现电流源电路产生的驱动电流与所述占空比信息相关，省去了用于处理所述第一控制信号的调幅电路，低通滤波器等，有效地简化电路设计，提高了系统效率。

Description

电流源电路和LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及信号处理，更具体地，涉及一种电流源电路和应用其的LED驱动电路。
背景技术
在目前许多电源应用中，电源需要根据具有占空比信息的控制信号对模拟电路进行调制以满足负载的需求。电源通过调节用于控制输出信号的电压和占空比信息的函数关系，以使得用于驱动负载的的输出信号和占空比信息相关。如图1所示，为一个电压曲线调节电路。调幅电路11产生与控制信号VD具有相同占空比D且幅值为Vbase的基准占空比信号VD_base，低通滤波器12对基准占空比信号VD_base进行滤波产生一个平均电压为Vbase*D的滤波电压信号Vfilter，滤波电压信号Vfilter具有控制信号VD的占空比信息，图2所示为图1中电压曲线调节电路中各信号的波形图。同时，曲线调整电路13还可以根据控制信号VD的占空比D调节滤波电压信号Vfilter能够随期望曲线变化，从而产生电压信号Vcurve。具有占空比信息的滤波电压信号Vfilter和电压信号Vcurve可以用于调节电源的输出信号，以使得输出信号与占空比相关。图3所示为经过曲线调整电路13产生的对应波形图，滤波电压信号Vfilter(实线所示)和电压信号Vcurve(虚线所示)与控制信号VD的占空比D呈线性变化。
但是，在这种电压曲线调节电路中，一方面，调幅电路、低通滤波器、曲线调整电路的引入增加电路控制的复杂性、面积和成本；另一方面，具有占空比信息的控制信号在调幅电路，低通滤波器的转化过程中会损失精度，从而影响电压曲线调节电路的输出电压和占空比信息的线性度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电流源电路和应用其的LED驱动电路，具有占空比信息的第一控制信号通过直接控制电流源电路中的电流调节电路的输入信号或输出电流，从而调节电流调节电路的输出电流，实现电流源产生的驱动电流与占空比信号相关，不需要引入额外的调幅电路，低通滤波器和曲线调整电路，以有效地简化电路设计，节省芯片面积和成本和提高转化精度。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种电流源电路，所述电流源电路包括：
电流调节电路，接收由所述电流源电路的参数而确定的基准电压信号、表征所述驱动电流的反馈信号，和具有占空比信息的第一控制信号；根据所述第一控制信号，控制所述电流调节电路的输出电流；
驱动电压生成电路，根据所述输出电流生成驱动电压；
电流生成电路，根据所述驱动电压生成与所述占空比信息相关的所述驱动电流。
优选地，所述电流调节电路包括跨导放大器，根据所述第一控制信号调节所述跨导放大器的输入端的输入信号，以调节所述输出电流。
优选地，所述跨导放大器的第一输入端接收所述基准电压信号，第二输入端接收所述反馈信号；
当所述第一控制信号为第一状态时，所述输出电流为所述跨导放大器的输出端的电流；
当所述第一控制信号为第二状态时，所述输出电流小于所述跨导放大器的输出端的电流。
优选地，所述电流调节电路包括一分流电路，当所述第一控制信号为所述第二状态时，所述跨导放大器的输出端的电流的第一部分被所述分流电路进行分流，剩余的第二部分作为所述输出电流。
优选地，所述分流电路包括：
可控开关，连接至所述跨导放大器的输出端并根据所述第一控制信号进行导通和关断；
电流源，与所述可控开关串联连接以对所述跨导放大器的输出端的电流进行分流。
优选地，所述驱动电压生成电路包括一滤波电路，用以对所述输出电流进行滤波，以生成所述驱动电压。
优选地，所述电流生成电路包括一晶体管，所述驱动电压用以控制所述晶体管的控制端电压，以在所述晶体管的功率端生成所述驱动电流。
优选地，所述第一控制信号为PWM调光信号，所述PWM调光信号的占空比为所述占空比信息。
优选地，当所述PWM调光信号的占空比小于1时，所述反馈信号与所述PWM调光信号的占空比呈线性关系；当所述PWM调光信号的占空比为1时，所述反馈信号等于所述基准电压信号。
优选地，所述电流源电路还包括第一控制信号生成电路；
所述第一控制信号生成电路，接收一PWM调光信号，以生成所述第一控制信号；
当所述PWM调光信号的占空比大于预设值时，所述第一控制信号保持在所述第一状态；且所述反馈信号被控制为与所述基准电压信号相等；
当所述PWM调光信号的占空比小于所述预设值时，所述第一控制信号在所述第一状态和所述第二状态之间切换，且所述反馈信号被调整为与所述占空比呈线性关系。
优选地，所述第一控制信号生成电路包括检测电路，用以接收所述PWM调光信号，并根据与所述预设值相关的计时基准检测所述PWM调光信号的占空比大小。
优选地，根据所述第一控制信号切换所述跨导放大器的第一输入端的第一输入信号；
当所述第一控制信号为第一状态时，所述第一输入信号为所述第一基准电压信号；
当所述第一控制信号为第二状态时，所述第一输入信号为第一电压信号。
优选地，所述第一控制信号为PWM调光信号，所述PWM调光信号的占空比为所述占空比信息。
优选地，当所述PWM调光信号的占空比小于1时，所述反馈信号被控制为与所述占空比呈线性关系；当所述PWM调光信号的占空比为1时，所述反馈信号被控制为与所述基准电压信号相等。
优选地，所述电流源电路还包括第一控制信号生成电路；
所述第一控制信号生成电路，接收一PWM调光信号，以生成所述第一控制信号；
当所述PWM调光信号的占空比大于预设值时，所述第一控制信号保持在所述第一状态，所述反馈信号被控制为与所述基准电压信号相等；
当所述PWM调光信号的占空比小于所述预设值时，所述第一控制信号在所述第一状态和第二状态之间切换，所述反馈信号被调整为和所述占空比呈线性关系。
优选地，所述第一控制信号生成电路包括检测电路，用以接收所述PWM调光信号，并根据与所述预设值相关的计时基准检测所述PWM调光信号占空比的大小。
优选地，所述跨导放大器的第二输入端接收所述反馈信号。
优选地，根据所述第一控制信号切换所述跨导放大器的第二输入端的第二输入信号；
当所述PWM调光信号的占空比大于预设值时，所述第二输入信号为所述反馈信号；
当所述PWM调光信号的占空比小于所述预设值时，所述第二输入信号在所述反馈信号和第二电压信号之间切换，所述反馈信号被调整为和所述占空比呈线性关系。
优选地，所述第二电压信号为所述反馈信号和一预设阈值的差值或和值。
优选地，所述第一电压信号的数值为零。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括：
如第一方面所述的电流源电路；
驱动电路；
所述驱动电路接收输入电压并将其转换为输出电压以驱动LED负载；所述电流源电路和所述LED负载串联连接以提供流过所述LED负载的驱动电流。
本发明实施例的技术方案根据具有占空比信息的第一控制信号对跨导放大器的输出端电流进行分流，或者根据所述第一控制信号控制跨导放大器的至少一个输入端的的输入信号在不同电压信号之间切换，以调节电流调节电路的输出电流，根据所述输出电流调节用于驱动电流生成电路的驱动电压，从而实现电流源电路产生的驱动电流与所述占空比信息相关，省去了用于处理所述第一控制信号的调幅电路，低通滤波器等，有效地简化电路设计，提高了系统效率。
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是现有技术的电压曲线调节电路；
图2是现有技术的电压曲线调节电路的一个工作波形图；
图3是现有技术的电压曲线调节电路的另一个工作波形图；
图4是本发明实施例的电流源电路的框图；
图5是本发明第一实施例的电流源的电路图；
图6是本发明第一实施例的电流源的工作波形图；
图7是本发明第二第实施例的电流源的电路图；
图8a和图8b是本发明第二实施例的电流源的工作波形图；
图9是本发明第三实施例的电流源的电路图；
图10是本发明第四实施例的电流源的电路图；
图11是本发明第五实施例的电流源的电路图；
图12是本发明实施例的LED驱动电路的电路框图。
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4是本发明实施例的电流源电路的框图。如图4所示，本实施例电流源电路4包括电流调节电路41。电流调节电路41接收第一控制信号VD，表征驱动电流大小的反馈信号FB和由电流源电路的参数而确定的基准电压信号Vbase，以产生输出电流Ie。根据多种不同的实现方式，第一控制信号VD具有占空比信息，例如可以是脉宽调制信号，PWM调光信号等。电流调节电路41根据第一控制信号VD提供输出电流Ie给驱动电压生成电路42。驱动电压生成电路42产生相应的驱动电压Vd用于驱动电流生成电路43。电流生成电路43产生与占空比信息相关的驱动电流ID，同时输出表征驱动电流ID大小的反馈信号FB。本实施例中的电流源电路通过闭环反馈控制驱动电流ID跟随第一控制信号VD变化。
本实施例中，电流调节电路41包括跨导放大器。电流调节电路41根据第一控制信号VD调节跨导放大器的输入端的输入信号，以调节输出电流Ie。具体地，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，根据第一控制信号VD的不同状态对跨导放大器的输出端电流进行分流，或控制跨导放大器的至少一个输入端的输入信号在不同信号之间切换，以调节输出电流Ie，实现对反馈信号FB的线性控制，使得电流源电路4产生的驱动电流ID与所述占空比信息相关。在一种实现方式中，第一控制信号VD为PWM调光信号，PWM调光信号的占空比D为所述占空比信息，电流源电路4根据PWM调光信号产生与占空比D相关的驱动电流ID，驱动电流ID可以用于为光源提供能源，例如，光源可以为发光二极管等。
相较于图1所示的技术方案，上述电流源电路能够在没有低通滤波器和曲线调整电路等的情况下，通过闭环反馈调节电流生成电路的驱动电压，使得驱动电流和占空比信息相关。
图5所示为本发明第一实施例电流源电路的电路图。电流源电路包括电流调节电路51，驱动电压生成电路52和电流生成电路53。其中，电流调节电路51包括跨导放大器51a。跨导放大器51a的第一输入端(例如同相输入端)接收由电流源电路的参数而确定的基准电压信号Vbase，第二输入端(例如反相输入端)接收表征驱动电流ID大小的反馈信号FB，通过比较基准电压信号Vbase和反馈信号FB，以在输出端产生输出电流Ie。驱动电压生成电路52包括电容C1,用以对输出电流Ie进行滤波以生成驱动电压Vd。电流生成电路53包括串联连接的晶体管M0和采样电阻R0。晶体管M0包括接收驱动电压Vd的控制端，第一功率端和通过采样电阻R0接地的第二功率管，晶体管M0根据驱动电压Vd生成流过第一功率端和第二功率端的驱动电流ID。采样电阻R0包括与晶体管M0的第二功率端连接的第一端和接地的第二端，在采样电阻R0的第一端产生表征流经晶体管M0的驱动电流ID大小的反馈信号FB。电流调节电路51根据具有占空比信息的第一控制信号VD调节跨导放大器51a的输出端的电流，从而调节电流调节电路51的输出电流Ie，以改变控制晶体管M0的驱动电压Vd，使得电流生成电路53产生的驱动电流ID和所述占空比信息相关。具体的，第一控制信号VD在两个状态之间切换，当第一控制信号VD在第一状态时，电流调节电路51的输出电流Ie为跨导放大器51a的输出端的电流，当第一控制信号VD在第二状态时，电流调节电路51的输出电流Ie小于跨导放大器51a的输出端的电流。应理解，本实施例中的晶体管可以是任何类型的场效应晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管等。
其中电流调节电路51还包括分流电路51b。分流电路51b接收第一控制信号VD，并根据第一控制信号VD对跨导放大器51a的输出端电流进行分流，以调节电流调节电路51的输出电流Ie。分流电路51b包括非门511，可控开关S1和电流源I1。第一控制信号VD由非门511反相后输入至可控开关S1的控制端，以控制可控开关S1导通和关断。可控开关S1还包括与跨导放大器51a的输出端耦接的第一端和通过电流源I1连接到地的第二端。电流源I1与可控开关S1串联连接至跨导放大器51a的输出端，并与电容C1并联连接。
本实施例中，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换。当第一控制信号VD为第一状态时，可控开关S1关断，电流源I1不与跨导放大器51a的输出端连接，驱动电压生成电路51接收的电流等于跨导放大器51a的输出端电流；当第一控制信号VD为第二状态时，可控开关S1导通，电流源I1连接至跨导放大器51a的输出端，跨导放大器51a的输出端的电流第一部分被电流源I1进行分流，剩余的第二部分作为电流调节电路51的输出电流Ie。因此，根据第一控制信号VD的不同占空比大小可以控制分流电路51b对跨导放大器51a的输出端电流进行不同时间长短分流以调节输出电流Ie。驱动电压生成电路52根据输出电流Ie生成和占空比信息相关的驱动电压Vd，并通过闭环反馈控制使得流过晶体管M0的驱动电流ID和第一控制信号VD的占空比信息相关。当第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换时，反馈信号FB跟随驱动电流ID变化，使得反馈信号FB与占空比D呈线性关系。
本实施例中第一控制信号VD可以为PWM调光信号，PWM调光信号的占空比D为所述占空比信息，以PWM调光信号的高电平为第一状态，低电平为第二状态为例进行说明，当PWM调光信号为高电平时，分流电路51b不工作，跨导放大器51a输出端的电流为输出电流Ie，当PWM调光信号为低电平时，分流电路51b对跨导放大器51a的输出端电流进行分流，电流源I1流过电流Icurve，驱动电压生成电路52对剩余电流Ie-Icurve进行滤波产生驱动电压Vd，使得驱动电流ID和第一控制信号VD的占空比D相关，因此可以根据PWM调光信号的高电平的有效长度对跨导放大器51a的输出端电流进行不同时间长短的分流，以调节电流调节电路51的输出电流Ie。
当跨导放大器51a通过闭环反馈控制工作在稳态时，根据跨导放大器51a在一个开关周期内的电荷变化量守恒可以得到：
(Vbase-FB)GM×Ts＝(1-D)Icurve×Ts (1)
由公式(1)可以得出反馈信号FB表达如公式(2)所示。
其中GM为跨导放大器51a的跨导，Ts为第一控制信号VD的周期，D为第一控制信号VD的占空比，Icurve为电流源I1的电流，Vbase为基准电压信号。
图6是本发明第一实施例的电流源电路的工作波形图。
根据公式(2)可知，反馈信号FB和第一控制信号VD的占空比D呈线性关系。当占空比D为零时，反馈信号FB的起始值为为当占空比D小于1时，反馈信号FB与占空比D呈线性关系，且增长斜率为/>当占空比D为1时，反馈信号FB达到最大值，此时对应流过晶体管M0的驱动电流ID达到最大值Vbase/R0。
应理解，通过调节基准电压信号Vbase，电流源I1的电流Icurve和跨导放大器51a的跨导GM的大小，反馈信号FB对应于占空比等于0时的值可以不同，即反馈信号FB的起始值不同，同时改变反馈信号FB相对于占空比D的增长斜率。
图7是本发明第二实施例的电流源电路的电路图。本实施例与第一实施例的不同在于在电流调节电路71根据第一控制信号VD的占空比信息分段调节输出电流Ie，实现对反馈信号FB的分段控制，使得驱动电流ID与第一控制信号的占空比信息相关。驱动电压生成电路72和电流生成电路73与上述实施例中相同，在此不再赘述。
本实施例中电流源电路还包括第一控制信号生成电路70。电流调节电路71包括跨导放大器71a和分流电路71b。其中第一控制信号生成电路70包括检测电路701和或非门702。检测电路701接收PWM调光信号并检测其占空比D的大小，当PWM调光信号的占空比D小于预设值时，检测电路701输出的检测信号Vtimer低电平有效。PWM调光信号和检测信号Vtimer均输入至或非门702，当PWM调光信号和检测信号Vtimer均为低电平有效时，或非门702输出第一控制信号VD。分流电路71b包括串联连接的可控开关S2和电流源I2，可控开关S2的第一端连接至跨导放大器71a的输出端，第二端连接到电流源I2的正端,电流源I2的负端连接至地。可控开关S1受控于第一控制信号VD进行导通和关断。
在本实施例中，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，以第一控制信号VD的低电平为第一状态，高电平为第二状态为例进行说明，当PWM调光信号的占空比D大于预设值，检测电路701输出的检测信号Vtimer为高电平，使得第一控制信号VD处于第一状态，即一直保持为低电平，分流电路71b不工作，跨导放大器71a输出端的电流为输出电流Ie。根据放大器“虚短”原理，跨导放大器71a的输入端电压相等，即反馈信号FB与基准信号Vbase保持相等，电流产生电路73产生的驱动电流ID恒定保持为Vbase/R0。
当PWM调光信号的占空比小于预设值时，检测电路701在PWM调光信号由高电平切换为低电平时开始计时，当计时时间达到计时基准Tdelay时，输出低电平有效的检测信号Vtimer，当PWM调光信号和检测信号Vtimer均为低电平有效时，使得第一控制信号VD由第一状态切换至第二状态，即第一控制信号VD由低电平切换为高电平，分流电路71b在第一控制信号VD为高电平的时间段内对跨导放大器71a的输出端进行分流，直到下一个PWM调光信号来临。第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，反馈信号FB跟随驱动电流ID变化，使得反馈信号FB与占空比D呈线性关系，并且根据跨导放大器的输入-输出特性可以得到如公式(3)所示等式。
由公式(3)得到反馈信号FB可以表达如公式(4)所示。
其中GM为跨导放大器71a的跨导，Ts为PWM调光信号的周期，Tdelay为计时基准，D为PWM调光信号的占空比，Icurve为电流源I2的电流，Vbase为基准电压信号。
图8是本发明第二实施例的电流源电路的工作波形图。当PWM调光信号的占空比大于预设值时，检测电路701对PWM调光信号的低电平时间长度进行计时，计时时间T0小于计时基准Tdelay，因此检测信号Vtimer一直保持为高电平，第一控制信号VD保持在第一状态，即保持为低电平，分流电路71b不工作。
在t0时刻，PWM调光信号的占空比D小于预设值，检测电路在PWM调光信号由高电平切换为低电平时开始计时。在t1时刻，计时时间T1等于计时基准Tdelay，检测电路701产生低电平有效的检测信号Vtimer，并和PWM调光信号作或非运算，产生高电平有效的第一控制信号VD，即第一控制信号VD由第一状态切换至第二状态，分流电路71b开始工作。在t2时刻，下一个PWM调光信号来临，检测信号Vtimer跳变为高电平，第一控制信号VD跳变为低电平，分流电路71b停止工作，检测电路701再次对PWM调光信号的占空比大小进行检测，若PWM调光信号的占空比小于预设值，再次产生高电平有效的第一控制信号VD，以此循环。
图8b为反馈信号FB与PWM调光信号的占空比D的函数关系图。根据公式(4)可以得出反馈信号FB与占空比D的函数关系，当占空比D小于D0时，反馈信号FB为负值，本实施例中的电流源电路不工作。在实际应用中，本实施中的电流源电路可以根据实际需求通过调节公式(4)中参数改变反馈信号的起始值FB1，从而改变D0值，使得电流源电路在占空比D较小时不工作。当占空比D大于D0但小于所述预设值时，反馈信号FB随着占空比D的增大线性增大，同时表明电流源电路产生的驱动电流ID在增大，当占空比信号达到预设值时，反馈信号FB保持与基准电压信号Vbase相等，驱动电流ID达到最大值Vbase/R0。应理解，根据实际需求可以调节计时基准Tdelay和PWM调光信号的周期Ts的大小，以改变预设值/>大小，从而改变反馈信号FB的线性部分与恒定值之间的折点。应理解，在另一种实现方式中，可以增加多个不同的预设值，从而使得反馈信号FB在占空比达到不同的预设值时对应不同的值，以实现对反馈信号FB的多段控制。
图9是本发明第三实施例的电流源电路的电路图。与第一实施例不同之处在于电流调节电路91根据第一控制信号VD直接切换跨导放大器91a的第一输入端的第一输入信号以调节跨导放大器91a的输出端电流，实现对反馈信号FB的线性控制，使得驱动电流ID与第一控制信号VD的占空比信息相关。驱动电压生成电路92和电流生成电路93与上述实施例中相同，在此不再赘述。
电流调节电路91包括跨导放大器91a和开关电路91b。开关电路91b包括反相器911，第一开关K1和第二开关K2。第一开关K1包括接收第一电压信号V1的第一端和连接至跨导放大器91a第一输入端(例如，同相输入端)的第二端，其控制端接收第一控制信号VD。第二开关K2包括接收基准电压信号Vbase的第一端和连接至第一开关K1的第二端的第二端，其控制端接收经反相器911反相后的第一控制信号VD。跨导放大器91a的第二输入端(例如，反相输入端)接收表征驱动电流ID大小的反馈信号FB，以产生输出电流Ie。
本实施例中，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，当第一控制信号VD为第一状态时，跨导放大器91a的第一输入信号为基准电压信号Vbase，当第一控制信号VD为第二状态时，跨导放大器901的第一输入信号为第一电压信号V1，从而改变跨导放大器901的输入端的输入信号压差，实现对输出电流Ie的调节。
在一种实现方式中，第一控制信号VD为PWM调光信号，PWM调光信号的占空比D为所述占空比信息，当PWM调光信号为低电平时，即第一控制信号VD为第一状态时，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，所述第一输入信号为基准电压信号Vbase，当PWM调光信号为高电平时，即第一控制信号VD为第二状态时，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，所述第一输入信号为第一电压信号V1。当跨导放大器91a闭环工作时，由输入-输出特性可知，反馈信号FB可以表示为如公式(5)所示。
FB＝Vbase(1-D)+DV1 (5)
其中D为第一控制信号VD的占空比，Vbase为基准电压信号，V1为第一电压信号。由公式(5)可知反馈信号与占空比D呈线性关系。当占空比等于0时，反馈信号FB的起始值为V1，当占空比小于1时，反馈信号FB与占空比D呈线性关系，且增长斜率为Vbase，当占空比等于1时，反馈信号FB达到最大值，且等于基准电压信号Vbase，此时对应流过晶体管M0的驱动电流ID达到最大值并且等于Vbase/R0。本实施例中通过切换跨导放大器第一输入端的第一输入信号可以实现与第二实施例中电流源电路相同的功能，只是反馈信号FB相对于占空比D的增长斜率不同，并且反馈信号FB的起始值不同。
在一个示例的实施例中，如果参照图9中描述的电流调节电路，第一电压信号可以选为0V，基准电压信号Vbase可以选为300mv。应能理解上述的数值仅以示例的方式给出，可以选择不同的电压值以满足不同的应用环境中特定的设计需求。
图10所示为本发明第四实施例的电流源电路的电路图。本实施例中电流源电路与第三实施例不同之处在于电流调节电路101根据第一控制信号VD切换跨导放大器101的第一输入端的第一输入信号以分段调节输出电流Ie，实现对反馈信号FB的分段控制，使得驱动电流ID与第一控制信号VD的占空比信息相关。
本实施例中电流源电路包括第一控制信号生成电路100。电流调节电路101包括跨导放大器101a和开关电路101b。其中第一控制信号生成电路100包括检测电路1011和或非门1012。本实施例中第一控制信号生成电路100与第二实施例中的第一控制信号生成电路相同。检测电路1011接收PWM调光信号并检测其占空比D的大小，当PWM调光信号的占空比D小于预设值时，检测电路1011输出的检测信号Vtimer低电平有效。当PWM调光信号和检测信号Vtimer均为低电平有效时，或非门1012输出第一控制信号VD。开关电路101b包括反相器1013，第一开关K1和第二开关K2，本实施例中的开关电路101b和跨导放大器101a的结构和连接方式与第三实施例相同，驱动电压生成电路102和电流生成电路103与上述实施例中相同，在此不再赘述。
在本实施例中，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，以第一控制信号VD的低电平为第一状态，高电平为第二状态为例进行说明，当PWM调光信号的占空比D大于预设值时，检测电路1011输出的检测信号Vtimer为高电平，使得第一控制信号VD处于第一状态，即一直保持为低电平，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，跨导放大器101a的第一输入信号为基准信号Vbase，第二输入信号为FB，根据放大器“虚短”原理，跨导放大器101a的输入端电压相等，即反馈信号FB与基准信号Vbase保持相等，电流产生电路103产生的驱动电流ID恒定保持为Vbase/R0。
当PWM调光信号的占空比小于预设值时，检测电路1011在PWM调光信号由高电平切换为低电平时开始计时，当计时时间达到计时基准Tdelay时，输出低电平有效的检测信号Vtimer，当PWM调光信号和检测信号Vtimer均为低电平有效时，使得第一控制信号VD由第一状态切换至第二状态，即第一控制信号VD由低电平切换至高电平，第一开关K1闭合，第二开关K2断开。跨导放大器101a的第一输入信号为第一电压V1,直到下一个PWM调光信号来临。在PWM调光信号的占空比小于预设值时，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，跨导放大器51a的输入端的输入信号产生压差，从而改变输出端产生的电流，使得反馈信号FB与占空比D呈线性关系。当跨导放大器闭环工作时，由输入-输出特性可知，反馈信号FB可以表示为如公式(6)所示。
其中D为PWM调光信号的占空比，Vbase基准电压信号，V1为第一电压信号，Tdelay为计时基准，Ts为PWM调光信号的周期。当占空比D小于所述预设值时，反馈信号FB与占空比D呈线性关系，反馈信号FB随着占空比D增大而增大，同时驱动电流在增大，当占空比信号达到预设值/>时，反馈信号FB保持与基准电压信号Vbase相等，驱动电流达到最大值Vbase/R0。本实施例中通过在电流调节电路101中增加第一控制信号生成电路101b以切换跨导放大器第一输入端的第一输入信号可以实现与第二实施例中电流源电路相同的功能，实现对反馈信号FB的分段控制，反馈信号FB随占空比D的增大先线性增大后保持恒定。
在一个示例的实施例中，如果参照图10中描述的电流调节电路，第一电压信号可以选为0V，基准电压信号Vbase可以选为300mv。应能理解上述的数值仅以示例的方式给出，可以选择不同的电压值以满足不同的应用环境中特定的设计需求。
图11是本发明第五实施例的电流源电路的电路图。本实施例中电流源电路与第四实施例不同之处在于电流调节电路111根据第一控制信号VD同时切换跨导放大器111a第一输入端的第一输入信号和第二输入端的第二输入电压信号以分段调节输出电流Ie，实现对反馈信号FB的分段控制，使得驱动电流ID与第一控制信号的占空比信息相关。
电流源电路包括第一控制信号生成电路110。电流调节电路111包括跨导放大器111a和开关电路111b。其中第一控制信号生成电路110包括检测电路1111和或非门1112。本实施例中第一控制信号生成电路110与第二实施例和第四实施例中的第一控制信号生成电路相同，在此不再赘述。开关电路111b包括反相器1113，第一开关K1，第二开关K2，第三开关K3和第四开关K4。第一开关K1包括接收第一电压信号V1的第一端和连接至跨导放大器111a第一输入端(例如，同相输入端)的第二端，其控制端接收第一控制信号VD。第二开关K2包括接收基准电压信号Vbase的第一端和连接至第一开关K1的第二端的第二端，其控制端接收经反相器1113反相后的第一控制信号VD。第三开关K3包括接收反馈信号FB的第一端和连接至跨导放大器111a第二输入端(例如，反相输入端)的第二端，其控制端接收经反相器1113反相后的第一控制信号VD。第四开关K4包括接收第二电压信号V2的第一端和连接至第三开关K3的第二端的第二端，其控制端接收第一控制信号VD。
在本实施例中，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，以第一控制信号VD的低电平为第一状态，高电平为第二状态为例进行说明，当PWM调光信号的占空比D大于预设值，检测电路1111输出的检测信号Vtimer为高电平，使得第一控制信号VD处于第一状态，即一直保持为低电平，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，跨导放大器111a的第一输入信号为基准信号Vbase，同时第三开关K3闭合，第四开关K4断开，跨导放大器111a的第二输入信号为反馈信号FB，根据放大器“虚短”原理，跨导放大器111a的输入端电压相等，即反馈信号FB与基准信号Vbase保持相等，电流产生电路产生的驱动电流ID恒定保持为Vbase/R0。
当PWM调光信号的占空比小于预设值时，检测电路1111在PWM调光信号由高电平切换为低电平时开始计时，当计时时间达到计时基准Tdelay时，输出低电平有效的检测信号Vtimer，当PWM调光信号和检测信号Vtimer均为低电平有效时，使得第一控制信号VD由第一状态切换至第二状态，即第一控制信号VD由低电平切换至高电平，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，跨导放大器111a的第一输入信号为第一电压V1,同时第三开关K3断开，第四开关K4闭合，跨导放大器111a的第二输入信号为第二电压V2，直到下一个PWM调光信号来临。在PWM调光信号的占空比小于预设值时，第一控制信号VD在第一状态和第二状态之间切换，使得反馈信号FB和PWM调光信号的占空比D成线性关系。在一种实现方式中，第一电压信号V1为0V，第二电压信号V2可以表示为反馈信号FB与预设阈值Vth之和，当并且当跨导放大器工作闭环工作时，由输入-输出特性可知，反馈信号FB可以表示为如公式(7)所示。
其中，D为PWM调光信号的占空比，Vbase基准电压信号，V1为第一电压信号，V2为第二电压信号，Tdelay为计时基准，Ts为PWM调光信号的周期。当占空比D小于所述预设值时，反馈信号FB随着占空比D的增大线性增大，同时表明电流源电路产生的驱动电流在增大，当占空比信号达到预设值/>时，反馈信号FB保持与基准电压信号Vbase相等，驱动电流达到最大值Vbase/R0。本实施例中通过同时切换跨导放大器第一输入端的第一输入信号和第二输入端的第二输入信号可以实现与第四实施例中电流源电路相同的功能，实现对反馈信号FB的分段控制，反馈信号FB随占空比D的增大先线性增大后保持恒定。
应理解，本实施例中第二电压信号V2也可以表示为反馈信号FB与预设阈值Vth之差。开关电路可以通过增加开关个数，对跨导放大器的输入信号在多个电压之间切换，从而实现对反馈信号的分段控制。
在一个示例的实施例中，如果参照图11中描述的电流调节电路，第一电压信号V1可以选为0V。应能理解上述的数值仅以示例的方式给出，可以选择不同的电压值以满足不同的应用环境中特定的设计需求。
图12所示为本发明实施例的LED驱动电路的电路图。
LED驱动电路120包括驱动电路120，电流源电路121，并联连接的LED负载和输出电容C0。驱动电路120用于将输入电压VIN转换为输出电压VOUT以驱动光源，本实施例中光源为发光二极管(LED)。LED负载的阳极端和输出电容的第一端接收输出电压VOUT，电流源电路121串联连接至LED负载的阴极端和输出电容的第二端，以提供流经LED负载的驱动电流ID。
电流源电路121根据具有占空比信息的第一控制信号VD产生与所述占空比信息相关的驱动电流ID。在一种实现方式中，第一控制信号VD为PWM调光信号，电流源电路121接收PWM调光信号并产生和PWM调光信号的占空比D相关的驱动电流ID。根据不同的占空比D，电流源电路121调节驱动电流ID以使得LED负载获得相应的亮度，从而实现对LED负载的调光。
本发明实施例的技术方案通过根据具有占空比信息的第一控制信号对跨导放大器的输出端电流进行分流，或者切换跨导放大器至少一个输入端的输入信号，实现对反馈信号的线性控制或分段线性控制，从而使得电流源电路产生的驱动电流和所述占空比信息相关，本发明中电流源电路可以省去滤波电路，调幅电路等，有效简化了电路设计，提高了系统效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电流源电路，用以生成一驱动电流，包括：
电流调节电路，接收由所述电流源电路的参数而确定的基准电压信号、表征所述驱动电流的反馈信号，和具有占空比信息的第一控制信号以产生输出电流；
驱动电压生成电路，根据所述输出电流生成驱动电压；
电流生成电路，根据所述驱动电压生成与所述占空比信息相关的所述驱动电流，
其中所述电流调节电路包括跨导放大器，根据所述第一控制信号调节所述放大器的输出电流，以调节所述电流调节电路的输出电流，当所述第一控制信号为第一状态时，所述输出电流为所述跨导放大器的输出端的电流；当所述第一控制信号为第二状态时，所述输出电流小于所述跨导放大器的输出端的电流。
2.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述跨导放大器的第一输入端接收所述基准电压信号，第二输入端接收所述反馈信号。
3.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述电流调节电路包括一分流电路；
当所述第一控制信号为所述第二状态时，所述跨导放大器的输出端的电流的第一部分被所述分流电路进行分流，剩余的第二部分作为所述输出电流。
4.根据权利要求3所述的电流源电路，其特征在于，所述分流电路包括：
可控开关，连接至所述跨导放大器的输出端并根据所述第一控制信号进行导通和关断；
电流源，与所述可控开关串联连接以对所述跨导放大器的输出端的电流进行分流。
5.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述驱动电压生成电路包括一滤波电路，用以对所述输出电流进行滤波，以生成所述驱动电压。
6.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述电流生成电路包括一晶体管，所述驱动电压用以控制所述晶体管的控制端电压，以在所述晶体管的功率端生成所述驱动电流。
7.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述第一控制信号为PWM调光信号，所述PWM调光信号的占空比为所述占空比信息。
8.根据权利要求7所述的电流源电路，其特征在于，当所述PWM调光信号的占空比小于1时，所述反馈信号与所述PWM调光信号的占空比呈线性关系；当所述PWM调光信号的占空比为1时，所述反馈信号等于所述基准电压信号。
9.根据权利要求1所述的电流源电路，其特征在于，所述电流源电路还包括第一控制信号生成电路；
所述第一控制信号生成电路，接收一PWM调光信号，以生成所述第一控制信号；
当所述PWM调光信号的占空比大于预设值时，所述第一控制信号保持在所述第一状态；且所述反馈信号被控制为与所述基准电压信号相等；
当所述PWM调光信号的占空比小于所述预设值时，所述第一控制信号在所述第一状态和所述第二状态之间切换，且所述反馈信号被调整为与所述占空比呈线性关系。
10.根据权利要求9所述的电流源电路，其特征在于，所述第一控制信号生成电路包括检测电路，用以接收所述PWM调光信号，并根据与所述预设值相关的计时基准检测所述PWM调光信号的占空比大小。
11.一种LED驱动电路，包括如权利要求1-10中任一项所述的电流源电路，还包括驱动电路；
所述驱动电路接收输入电压并将其转换为输出电压以驱动LED负载；
所述电流源电路和所述LED负载串联连接以提供流过所述LED负载的驱动电流。
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