CN112669767B - 一种Mini LED驱动系统及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Mini LED驱动系统及其驱动方法,Mini LED驱动系统与若干并联连接的LED灯组连接,每个LED灯组包括若干并联连接的LED灯串;其中,Mini LED驱动系统包括供电模块、控制模块、电压调节模块和与LED灯组数目对应的驱动模块;由控制模块输出亮度信息至各个驱动模块;由各个驱动模块根据亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块的输出电压在预设范围;本发明通过设置电压调节模块对供电模块的输出电压进行调节,可有效降低功耗,提高系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域,特别涉及一种Mini LED驱动系统及其驱动方法。
背景技术
随着显示技术的不断进步,普通LED电视已经不能满足更高的画质要求,而LocalDimminig(局部背光调节)技术搭配HDR(High-Dynamic Range:高动态范围图像)技术可以使电视画质得到大幅提升。Mini LED可以简单理解为微型化的LED,通过成千上万颗MiniLED作为背光源,再搭配Local Dimminig技术,可实现每个LED的单独控制。如果LED足够小、数量足够多,可以达到一个LED给一个像素作为背光源,达到无限对比度,使画质得到质的飞跃。
Mini LED一般有成千上万颗LED组成,出于成本的原因,人们一般不会采用单颗灯独立控制,一般采用多颗灯串并联成一路控制,降低驱动IC的使用,减少设计难度和降低成本,一般在千分区级,通过多颗IC串联驱动,如1图所示:每个分区都由同一个电压供电,由于线损的存在,控制板需要提供2A甚至更大的电流给每个灯板。如图1所示,离电源较远的ABCD处分区电压不可避免比较近的E点附近分区电压低。为了能够保证每个分区的LED能够正常导通,不得不将输出电压提高,因线损而导致LED两端电压较低的ABCD处也能完全点亮。
除了线损的原因,厂家不同批次生产的LED电压也会存在差异。为了保证所有批次的LED灯都完全点亮,对于电源固定电压输出的系统来说,不得不提高电压满足高电压LED,对于低电压的LED来说,输出电压也是偏高的,多余电压需要损耗在电路上;因此,对于电源固定电压输出的系统,导致电源功率的浪费,功耗增加,从而降低了产品可靠性。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种Mini LED驱动系统及其驱动方法,能够有效降低功耗,提高驱动系统的可靠性。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种Mini LED驱动系统,与若干并联连接的LED灯组连接,每个所述LED灯组包括若干并联连接的LED灯串,Mini LED驱动系统包括供电模块、控制模块、电压调节模块和与所述LED灯组数目对应的驱动模块;由所述控制模块输出亮度信息至各个所述驱动模块;由各个所述驱动模块根据所述亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;由各个所述驱动模块输出对应的电压调节信号至所述电压调节模块;由所述电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块的输出电压在预设范围。
所述的Mini LED驱动系统中,所述电压调节模块包括电压调节单元;由所述电压调节单元根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在预设范围。
所述的Mini LED驱动系统中,所述电压调节模块还包括开关单元;由所述控制模块输出控制信号控制开关单元的断开或导通;由所述电压调节单元在所述开关单元断开时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第一预设范围,在所述开关单元导通时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第二预设范围。
所述的Mini LED驱动系统中,所述电压调节单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻;所述第一电阻的一端连接所述供电模块的输出端,所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端均连接所述供电模块的参考端,所述第二电阻的另一端连接所述驱动模块,所述第三电阻的另一端接地。
所述的Mini LED驱动系统中,所述开关单元包括第四电阻和开关管;所述第四电阻的一端连接所述供电模块的参考端,所述第四电阻的另一端连接所述开关管的第1端,所述开关管的第二端连接所述控制模块,所述开关管的第3端接地。
所述的Mini LED驱动系统中,所述开关管包括MOS管,所述开关管的第1端为所述MOS管的漏极,所述开关管的第2端为所述MOS管的栅极,所述开关管的第3端为所述MOS管的源极。
所述的Mini LED驱动系统,还包括与所述驱动模块数目对应的隔离模块,由所述隔离模块将各个所述驱动模块输出的电压调节信号进行隔离。
一种基于上述的Mini LED驱动系统的驱动方法,包括如下步骤:
各个驱动模块根据控制模块输出的亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;
由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;
由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围。
所述的Mini LED驱动系统的驱动方法中,所述由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围的步骤包括:
由电压调节单元根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在预设范围。
所述的Mini LED驱动系统的驱动方法中,所述由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围的步骤包括:
由电压调节单元在开关单元断开时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第一预设范围,在开关单元导通时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第二预设范围。
相较于现有技术,本发明提供的一种Mini LED驱动系统及其驱动方法,Mini LED驱动系统与若干并联连接的LED灯组连接,每个LED灯组包括若干并联连接的LED灯串;其中,Mini LED驱动系统包括供电模块、控制模块、电压调节模块和与LED灯组数目对应的驱动模块;由控制模块输出亮度信息至各个驱动模块;由各个驱动模块根据亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块的输出电压在预设范围;本发明通过设置电压调节模块对供电模块的输出电压进行调节,可有效降低功耗,提高系统的可靠性。
附图说明
图1为现有LED灯板、控制板、电源、主板和T-con板布局示意图;
图2为本发明提供的Mini LED驱动系统的结构框图;
图3为本发明提供的Mini LED驱动系统中第一实施例的电压调节模块的电路原理图;
图4为本发明提供的Mini LED驱动系统中第二实施例的电压调节模块的电路原理图;
图5为本发明提供的Mini LED驱动系统的驱动方法的流程图;
图6为本发明提供的Mini LED驱动系统打开BOOST功能的工作流程图;
图7为本发明提供的Mini LED驱动系统关闭BOOST功能的工作流程图。
具体实施方式
本发明提供一种Mini LED驱动系统及其驱动方法,能够有效降低功耗,提高驱动系统的可靠性。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图2,本发明提供的Mini LED驱动系统,与若干并联连接的LED灯组10连接,每个所述LED灯组10包括若干并联连接的LED灯串,Mini LED驱动系统包括主板21、供电模块22、控制模块23、电压调节模块24和与所述LED灯组10数目对应的驱动模块25;所述主板21与控制模块23连接,各个所述驱动模块25依次串联连接,且第一个驱动模块25和最后一个驱动模块25均连接控制模块23,所述供电模块22与各个所述LED灯组10连接,各个所述LED灯组10对应连接各个所述驱动模块25,所述电压调节模块24分别连接所述供电模块22和各个所述驱动模块25,具体来说,所述电压调节模块24连接供电模块22的输出端和输出参考端。
其中,由所述主板21发送亮度信息给控制模块23,由所述控制模块23将亮度信息输出至各个所述驱动模块25;由各个所述驱动模块25根据所述亮度信息驱动对应LED灯组10中对应LED灯串的点亮;由各个所述驱动模块25输出对应的电压调节信号至所述电压调节模块24;由所述电压调节模块24根据对应的电压调节信号控制供电模块22的输出电压在预设范围,本实施例中的供电模块22为DC-DC电源电路,该电源电路为现有技术,针对其具体的电路连接结构在此不做赘述;本发明中DC-DC电源电路的输出电压为LED灯组10的供电电压,通过设置电压调节模块24使得供电模块22的输出电压可以调节;相对于传统的不可调电压而言,本发明能够根据LED灯组10所需要的电压进行调节,进而达到调节LED灯串的供电电压的目的,因LED灯不同的电流对应不同电压,当LED灯的电流越大所需的电压也就越大,当供电电压无法达到LED灯需要的电压时,此时LED电流达不到设定值。那么通过调节供电电压可使得LED灯达到设定电流,能够有效降低功耗,提高驱动系统的可靠性。
具体实施时,以其中一个驱动模块25与供电模块22连接为例对输出电压的调节原理进行说明。请参阅图3,本发明的第一实施例中,所述电压调节模块24包括电压调节单元251,所述电压调节单元251分别连接各个所述驱动模块25和所述供电模块22连接;由所述电压调节单元251根据所述电压调节信号控制所述供电模块22输出的输出电压在预设范围,各个所述驱动模块25共用所述供电模块22和电压调节单元251,那么每个驱动模块25均可输出对应的电压调节信号至电压调节单元251,进而达到调节供电模块22输出电压的目的,以便于降低功耗,提高驱动系统的可靠性。
进一步地,所述电压调节单元251包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3;所述第一电阻R1的一端连接所述供电模块22的输出端,所述第一电阻R1的另一端、所述第二电阻R2的一端和所述第三电阻R3的一端均连接所述供电模块22的输出参考端,所述第二电阻R2的另一端连接所述驱动模块25,所述第三电阻R3的另一端接地;本实施例中驱动模块25包括多通道LED驱动芯片,对应的电压调节信号为FB信号,该FB信号的电压值为0V-2.5V,对应A点连接DC-DC电源电路的输出参考端,该输出参考端的电压一般为2.5V,传统电路一般没有第二电阻R2,对应的DC-DC电源电路的输出电压为(2.5V/R3)*(R1+R3),其中,R1和R3分别为第一电阻R1和第三电阻R3的阻值;当FB信号的电压为2.5V时,第二电阻R2两端的电压一样,没有压降,第二电阻R2没有电流流过,DC-DC电源电路的输出电压为(2.5V/R3)*(R1+R3),记最小值为V(min),即V(min)=(2.5V/R3)*R1+2.5V。当FB信号的电压为0V时,第二电阻R2两端的电压为2.5V(A点电压)-0V,根据欧姆定律,第二电阻R2流过的电流为(2.5V-0V)/R2,DC-DC电源电路的输出电压达到最大值为(2.5V/R3+2.5V/R2))*R1+2.5V,记该最大值为V(max),即V(max)=(2.5V/R3+2.5V/R2))*R1+2.5V。记FB信号的电压为Vfb,则DC-DC电源电路的输出电压为V=(2.5V/R3+(2.5V-Vfb)/R2)*R1+2.5V,简化后其为V=(2.5V/R3+2.5V/R2)*R1+2.5V-Vfb/R2=Vmax-Vfb/R2,其中只有Vfb为变量,LED驱动芯片通过FB信号的电压输出,即可控制DC-DC电源电路的输出电压,达到调节LED电压供电压的目的。
进一步地,Mini LED驱动系统还包括与所述驱动模块25数目对应的隔离模块26,每个隔离模块26分别连接供电模块22和对应的隔离模块26,本实施例中的LED驱动芯片通过判断所有通道的电流是否达到设定值,来判断受调节的DC-DC电源电路的输出电压是否为合适电压,为了使得每一个通道都达到设定电压,将每一个驱动芯片的FB信号输出端均连接在一起,使得每个LED驱动芯片均能够调节DC-DC电源电路的输出电压,因此各个驱动模块25共用一个电压调节单元251,那么通过设置隔离模块26,由所述隔离模块26将各个所述驱动模块25输出的电压调节信号进行隔离,使得每个驱动模块25输出的电压调节信号互不干扰。
进一步地,请参阅图4,本发明的第二实施例中,所述电压调节模块24还包括开关单元252,所述开关单元252分别与所述电压调节单元251和所述控制模块23连接;由所述控制模块23输出控制信号控制开关单元252的断开或导通;由所述电压调节单元251在所述开关单元252断开时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第一预设范围,在所述开关单元252导通时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第二预设范围,以便于降低功耗,提高驱动系统的可靠性。
多个LED驱动芯片共用一个电压调节单元251,当其中某一颗LED驱动芯片的某一个通道(每个LED驱动芯片控制一个LED灯组10,一个LED灯组10中包括多路LED灯串,每一路LED灯串对应一个通道)出现短路或者开路等LED故障时,由于LED驱动芯片通过LED的电流来判断LED灯工作状态,LED驱动芯片判断电流没达到设定值,会不断增大输出电压直到输出电压达到最大值V(max),如果还是没有达到设定值就不再调节,如果一点电流都没有认为该通道开路。之后,会使得DC-DC电源电路一直处于最大输出电压的状态,即会调节FB信号的电压为最低,使得DC-DC电源电路的输出电压达到最大值。当LED灯出现异常时,DC-DC电源电路的输出电压被调节到最大输出,LED驱动芯片不得不承担多余的电压,导致发热严重,损耗急剧增加,导致LED驱动芯片循坏。为了避免出现IC损坏,通常是将DC-DC电源电路的电压调节范围设置尽可能小,但是,Mini LED一般都会有BOOST功能,即短时间将LED电流翻几倍,达到亮的地方更亮,那么此时LED的电压必须同步,Mini LED往往采用多颗串联,假设n颗串联,如果在BOOST功能时,电流翻倍电压需要提高△V,则总的电压需要提高n*△V。假设正常DC-DC电源电路设计可调节的输出电压为V(min)~V(max),则有BOOST功能时,需要输出电压为V(min)~V(max)+n*△V;在有BOOST功能时,当出现LED灯出现异常时,输出电压被调节到最大输出V(max)+n*△V,在退出BOOST功能后,输出电压还是最大输出V(max)+n*△V。此时,IC需要承受更加多n*△V的电压,损坏更大,热量急剧上升,导致IC损坏,那么Mini LED驱动系统的可靠性降低。
因此本实施例中通过设置开关单元252,由控制模块23控制开关单元252导通或断开来间接的实现对DC-DC电源电路的输出电压进行调节,相当于本实施例中不仅可通过驱动模块25来调节输出电压,还可以通过控制模块23来调节输出电压,通过控制模块23来调节输出电压能够有效避免因BOOST功能带来DC-DC电源电路的输出电压范围宽,在LED灯异常时使得供电电压达到最大值,导致LED驱动芯片承担多余电压而引发功耗过大的问题。
进一步地,所述开关单元252包括第四电阻R4和开关管Q1;所述第四电阻R4的一端连接所述供电模块22的参考端,所述第四电阻R4的另一端连接所述开关管Q1的第1端,所述开关管Q1的第二端连接所述控制模块23,所述开关管Q1的第3端接地;本实施例中开关管Q1包括MOS管,所述开关管Q1的第1端为所述MOS管的漏极,所述开关管Q1的第2端为所述MOS管的栅极,所述开关管Q1的第3端为所述MOS管的源极;当不需要实现BOOST功能时,由所述控制模块23输出低电平的控制信号(本实施例为GPIO)控制所述MOS管断开,相当于第四电阻R4未接入电路,此时仅由调节单元根据电压调节信号调节DC-DC电源电路的输出电压,此时输出电压V=(2.5V/R3+(2.5V-Vfb)/R2)*R1+2.5V;当需要实现BOOST功能时,由所述控制模块23高电平的控制信号控制所述MOS管导通,相当于第四电阻R4接入电路,对应的输出电压V=(2.5V/R4+2.5V/R3+(2.5V-Vfb)/R2)*R1+2.5V,换算后得到V=(2.5V/R3+(2.5V-Vfb)/R2)*R1+2.5V+2.5V*R1/R4,其中R4为第四电阻R4的阻值,令n*△V=2.5V*R1/R4;对比可知在需要BOOST功能时,通过控制MOS管导通,整体供电电压提高了n*△V;相当于单独设置电压调节单元251而言,本实施例中将原来的在实现BOOST功能的输出电压为V(min)~V(max)+n*△V一个大输出范围,改为了在非BOOST功能时,输出电压的范围为V(min)~V(max),在BOOST功能时输出范围为V(min)+n*△V~V(max)+n*△V,由此来缩小LED输入范围,避免存在LED灯异常时,因为输出电压被设置为最大值,导致LED驱动芯片要承受多余的电压,导致损耗剧增,使得LED驱动芯片可靠性低。由此本实施例中通过增加开关单元252,使得控制模块23参与对输出电压的控制,可以降低异常时最大电压,减少LED驱动芯片承担得电压,减少损耗,增加可靠性。
本发明还提供了一种基于Mini LED驱动系统的驱动方法,请参阅图5,所述的MiniLED驱动系统的驱动方法包括如下步骤:
S100、各个驱动模块根据控制模块输出的亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;
S200、由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;
S300、由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围。
进一步地,所述步骤S300包括:
S310、由电压调节单元根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在预设范围。
进一步地,所述步骤S300包括:
S320、由电压调节单元在开关单元断开时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第一预设范围,在开关单元导通时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第二预设范围。
为更好地理解本发明提供的一种Mini LED驱动系统的工作原理,请一并参阅图6和图7,根据应用实施例对本发明提供的Mini LED驱动系统的工作过程进行详细说明,即在所述Mini LED驱动系统开启BOOST功能的步骤如下:
S10、主板中的SOC发出开启BOOST功能的信号;
S20、控制模块根据信号关闭所有保护功能;
S30、控制模块延时10ms控制MOS管导通;
S40、DC-DC电源电路的输出电压提高n*△V;
S50、控制模块延时10ms发送指令给驱动模块,初步提高每个通道的电流;
S60、控制模块发送指令给驱动模块,开启所有保护功能;
S70、BOOST功能开启完成。
当Mini LED驱动系统需要开启BOOST功能时,由主板发送开启BOOST功能的指令,控制模块首先发送指令给驱动模块,关闭所有的保护功能,避免接下来的所有操作导致保护。之后控制模块延时10ms,保证驱动IC稳定,再输出高电平的控制信号控制MOS管导通,DC-DC电源电路的输出电压提升n*△V。之后控制模块再延时10ms,保证输出电压稳定,发送指令给驱动模块,逐步提高每个通道的电流至设定电流后,控制模块发送指令,开启所有的保护,开启BOOST功能完成。
对应的,所述Mini LED驱动系统关闭BOOST功能的步骤如下:
S11、主板中的SOC发出关闭BOOST功能的信号;
S21、控制模块根据信号关闭所有保护功能;
S31、控制模块延时10ms发送指令给驱动模块,初步降低每个通道的电流;
S41、控制模块延时10ms控制MOS管断开;
S61、DC-DC电源电路的输出电压降低n*△V;
S61、控制模块发送指令给驱动模块,开启所有保护功能。
S71、BOOST功能关闭完成。
当主板中的SOC发送关闭BOOST功能的指令,控制模块首先发送指令给驱动模块,关闭所有的保护功能,避免接下来的所有操作导致保护。之后控制模块延时10ms,保证驱动模块稳定后发送指令给驱动模块,驱动模块逐步降低每个通道的电流至正常电流后,延时10ms,保证驱动IC稳定。控制模块输出低电平的控制信号控制MOS管断开,那么DC-DC电源电路的输出电压降低n*△V。控制模块再延时10ms,保证输出电压稳定后发送指令给驱动模块,开启所有的保护功能,关闭BOOST功能完成。
综上所述,本发明提供的一种Mini LED驱动系统及其驱动方法,Mini LED驱动系统与若干并联连接的LED灯组连接,每个LED灯组包括若干并联连接的LED灯串;其中,MiniLED驱动系统包括供电模块、控制模块、电压调节模块和与LED灯组数目对应的驱动模块;由控制模块输出亮度信息至各个驱动模块;由各个驱动模块根据亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块的输出电压在预设范围;本发明通过设置电压调节模块对供电模块的输出电压进行调节,可有效降低功耗,提高系统的可靠性。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种Mini LED驱动系统,与若干并联连接的LED灯组连接,每个所述LED灯组包括若干并联连接的LED灯串,其特征在于,Mini LED驱动系统包括供电模块、控制模块、电压调节模块和与所述LED灯组数目对应的驱动模块;由所述控制模块输出亮度信息至各个所述驱动模块;由各个所述驱动模块根据所述亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;由各个所述驱动模块输出对应的电压调节信号至所述电压调节模块;由所述电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块的输出电压在预设范围;
所述电压调节模块包括电压调节单元;由所述电压调节单元根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在预设范围;
所述电压调节模块还包括开关单元;由所述控制模块输出控制信号控制开关单元的断开或导通;由所述电压调节单元在所述开关单元断开时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第一预设范围,在所述开关单元导通时根据所述电压调节信号控制所述输出电压在第二预设范围;
所述开关单元包括第四电阻和开关管;所述第四电阻的一端连接所述供电模块的参考端,所述第四电阻的另一端连接所述开关管的第1端,所述开关管的第2端连接所述控制模块,所述开关管的第3端接地。
2.根据权利要求1所述的MiniLED驱动系统,其特征在于,所述电压调节单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻;所述第一电阻的一端连接所述供电模块的输出端,所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端均连接所述供电模块的参考端,所述第二电阻的另一端连接所述驱动模块,所述第三电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的MiniLED驱动系统,其特征在于,所述开关管包括MOS管,所述开关管的第1端为所述MOS管的漏极,所述开关管的第2端为所述MOS管的栅极,所述开关管的第3端为所述MOS管的源极。
4.根据权利要求1所述的MiniLED驱动系统,其特征在于,还包括与所述驱动模块数目对应的隔离模块,由所述隔离模块将各个所述驱动模块输出的电压调节信号进行隔离。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的MiniLED驱动系统的驱动方法,其特征在于,包括如下步骤:
各个驱动模块根据控制模块输出的亮度信息驱动对应LED灯组中对应LED灯串的点亮;
由各个驱动模块输出对应的电压调节信号至电压调节模块;
由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围。
6.根据权利要求5所述的MiniLED驱动系统的驱动方法,其特征在于,所述由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围的步骤包括:
由电压调节单元根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在预设范围。
7.根据权利要求6所述的MiniLED驱动系统的驱动方法,其特征在于,所述由电压调节模块根据对应的电压调节信号控制供电模块输出的输出电压在预设范围的步骤包括:
由电压调节单元在开关单元断开时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第一预设范围,在开关单元导通时根据所述电压调节信号控制所述供电模块输出的输出电压在第二预设范围。
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