CN113382506A - 一种基于分时复用的led驱动电路、驱动方法及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于LED驱动电路的控制电路，所述LED驱动电路包括主绕组和辅助绕组，控制电路包括主开关管、辅助开关管和闭环控制电路，闭环控制电路的输出端与主开关管、辅助开关管分别耦接，主开关管的一端与主绕组耦接，辅助开关管的一端与辅助绕组耦接，闭环控制电路用于控制主开关管和辅助开关管的导通或关断；辅助开关管基于第二路PWM信号导通或关断，用于在主开关管关断期间通过辅助绕组分时复用主绕组电流来控制LED驱动或辅助供电。本发明的驱动电路利用单个控制电路分时复用主绕组电流，实现同时控制LED驱动和辅助供电，简化系统架构，提高电路效率，降低待机功耗。

Description

一种基于分时复用的LED驱动电路、驱动方法及其控制电路

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体但不限于涉及一种基于分时复用的LED驱动电路、驱动方法及其控制电路。

背景技术

目前的LED驱动电路对于LED驱动模块和辅助供电模块是分开的，其中由LED驱动模块来控制LED的电流，同时由辅助供电模块给调光模块供电。这种模式需要两套电路和对应的控制芯片分别来实现LED驱动和辅助供电，且其整体外围电路复杂，容易导致系统臃肿，系统效率不高，待机损耗较大。

有鉴于此，需要提供一种新的控制电路和控制方法，以期解决上述至少部分问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于分时复用的LED驱动电路、驱动方法及其控制电路，利用单个控制电路分时复用主绕组电流，实现同时控制LED驱动和辅助供电，提高电路效率，降低待机功耗。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于LED驱动电路的控制电路，所述LED驱动电路包括主绕组和辅助绕组，包括闭环控制电路和辅助开关管，闭环控制电路的第一输出端、第二输出端分别与主开关管的控制端、辅助开关管的控制端耦接，主开关管的第二端与主绕组耦接，辅助开关管的第二端与辅助绕组耦接，其中：

闭环控制电路，用于获取LED电流反馈信号或LED驱动电路的输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号并产生第一路PWM信号和第二路PWM信号，再分别用于控制主开关管和辅助开关管的导通或关断；

辅助开关管，基于第二路PWM信号导通或关断，用于在主开关管关断期间通过辅助绕组分时复用主绕组电流来控制LED驱动或辅助供电。

可选的，还包括主开关管，主开关管基于闭环控制电路的第一路PWM信号导通或关断。

可选的，闭环控制电路包括LED恒流反馈控制单元，输入端与LED驱动电路的线性恒流单元反馈端耦接，用于获取LED电流反馈信号并生成LED补偿信号。

可选的，闭环控制电路包括输出电压反馈控制单元，输入端与LED驱动电路的输出端耦接，用于获取LED驱动电路的输出电压反馈信号并生成LED补偿信号。

可选的，闭环控制电路包括辅助供电恒压控制单元，输入端与辅助供电端耦接，用于获取辅助供电电压信号并生成辅助供电补偿信号。

可选的，闭环控制电路包括控制器，输入端与LED恒流反馈控制单元或输出电压反馈控制单元、以及辅助供电恒压控制单元耦接，用于基于LED补偿信号和辅助供电补偿信号产生第一路PWM信号和第二路PWM信号并输出。

可选的，主开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的第一输出端耦接，漏极与LED驱动电路的主绕组耦接，源极与LED驱动电路的采样电阻耦接。

可选的，辅助开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的第二输出端耦接，漏极与LED驱动电路的辅助绕组耦接，源极与辅助供电端耦接。

一种基于分时复用的LED驱动电路，包括电压变换电路和上述任一的控制电路，所述电压变换电路包括主绕组和辅助绕组，其中：

电压变换电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接LED负载，用于驱动LED负载；

闭环控制电路通过主开关管与主绕组耦接，并通过辅助开关管与辅助绕组耦接，在主开关管关断期间，辅助开关管用于通过辅助绕组分时复用主绕组电流来控制LED驱动或辅助供电。

可选的，电压变换电路包括boost结构电路、buck结构电路或flyback结构电路。

可选的，电压变换电路包括高功率因数和低功率因数的boost结构电路、buck结构电路或flyback结构电路。

可选的，主绕组包括功率电感或变压器。

可选的，辅助绕组按匝比得到的电压大于辅助供电端的输出电压。

一种基于分时复用的LED驱动方法，包括：

闭环控制电路获取LED电流反馈信号或LED驱动电路输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号，通过闭环控制产生第一路PWM信号和第二路PWM信号，分别控制主开关管和辅助开关管的导通和关断，其中主开关管耦接在电压变换电路的主绕组上，辅助开关管耦接在电压变换电路的辅助绕组上；

主开关管导通期间，主绕组电流增加；

主开关管关断期间，当辅助开关管导通时，电压变换电路的主绕组电流通过辅助绕组流向辅助供电端给调光模块供电；当辅助开关管关断时，电压变换电路的主绕组电流通过主二极管流向LED输出电容。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提出的基于分时复用的LED驱动电路、驱动方法及其控制电路，通过在单功率结构的电压变换电路上设置辅助绕组，结合控制电路中闭环控制两个开关管的导通和关断，实现对主绕组电流的分时复用，进而实现同时控制LED驱动和辅助供电输出，提高电路工作效率，降低待机功耗。

附图说明

图1是本发明的一实施例的用于LED驱动电路的控制电路的示意图。

图2是本发明的一实施例的基于分时复用的LED驱动电路的示意图。

图3是本发明的另一实施例的用于LED驱动电路的控制电路的示意图。

图4是本发明的另一实施例的基于分时复用的LED驱动电路的示意图。

不同示意图中相同的标号代表相同或相似的部件或组成。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，一种用于LED驱动电路的控制电路，内置于LED驱动电路中，所述LED驱动电路包括主绕组T和辅助绕组T’，其中，在一个实施例中，所述控制电路包括闭环控制电路1和辅助开关管Q2，闭环控制电路1的输入端接入LED电流反馈信号或输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号，闭环控制电路1的第一输出端、第二输出端分别与主开关管Q1的控制端、辅助开关管Q2的控制端耦接，用于获取LED电流反馈信号或LED驱动电路的输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号并产生第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX，第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX再分别用于控制主开关管Q1和辅助开关管Q2的导通或关断。主开关管Q1的第二端与主绕组T耦接。辅助开关管Q2的第二端与辅助绕组T’耦接，辅助开关管Q2基于第二路PWM信号PWM_AUX导通或关断，用于在主开关管Q1关断期间通过辅助绕组T’分时复用主绕组T电流来控制LED驱动或辅助供电。在另一个实施例中，所述控制电路包括主开关管Q1、辅助开关管Q2和闭环控制电路1，闭环控制电路1的输入端接入LED电流反馈信号和辅助供电电压信号，输出端与主开关管Q1、辅助开关管Q2分别耦接，用于获取LED电流反馈信号和辅助供电电压信号并产生第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX，两路信号分别再用于控制主开关管Q1和辅助开关管Q2的导通或关断。主开关管Q1的一端与LED驱动电路的主绕组T耦接，主开关管Q1基于第一路PWM信号PWM_LED导通或关断，用于控制LED驱动电路恒压或恒流输出。辅助开关管Q2的一端与LED驱动电路的辅助绕组T’耦接，辅助开关管Q2基于第二路PWM信号PWM_AUX导通或关断，用于在主开关管Q1关断期间通过辅助绕组T’分时复用主绕组T的电流来控制LED驱动或辅助供电。

在一个实施例中，闭环控制电路1包括LED恒流反馈控制单元11和控制器13，LED恒流反馈控制单元11的输入端与LED驱动电路的线性恒流单元反馈端耦接，LED恒流反馈控制单元11的输出端与控制器13耦接，用于获取LED电流反馈信号并生成LED补偿信号发送至控制器13，控制器13根据LED恒流反馈控制单元11生成的LED补偿信号和辅助供电电压信号生成第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX。在另一个实施例中，闭环控制电路1包括输出电压反馈控制单元14和控制器13，输出电压反馈控制单元14的输入端与LED驱动电路的输出端耦接，输出电压反馈控制单元14的输出端与控制器13耦接，用于获取LED驱动电路的输出电压反馈信号并生成LED补偿信号发送至控制器13，控制器13根据输出电压反馈控制单元14生成的LED补偿信号和辅助供电电压信号生成第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX。

在一个实施例中，闭环控制电路1包括辅助供电恒压控制单元12和控制器13，辅助供电恒压控制单元12的输入端与辅助供电端耦接，辅助供电恒压控制单元12的输出端与控制器13耦接，用于获取辅助供电电压信号并生成辅助供电补偿信号发送至控制器13，控制器13根据LED电流反馈信号或LED驱动电路输出电压反馈信号、以及辅助供电恒压控制单元12生成的辅助供电补偿信号生成第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX。

在一个实施例中，如图1所示，闭环控制电路1包括LED恒流反馈控制单元11、辅助供电恒压控制单元12和控制器13，LED恒流反馈控制单元11的输入端与LED驱动电路的线性恒流单元反馈端耦接，辅助供电恒压控制单元12的输入端与辅助供电端耦接，控制器13的输入端与LED恒流反馈控制单元11的输出端、辅助供电恒压控制单元12的输出端耦接，并基于LED恒流反馈控制单元11的LED补偿信号和辅助供电恒压控制单元12的辅助供电补偿信号产生第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX。在另一个实施例中，如图3所示，闭环控制电路1包括输出电压反馈控制单元14、辅助供电恒压控制单元12和控制器13，输出电压反馈控制单元14的输入端与LED驱动电路的输出端耦接，辅助供电恒压控制单元12的输入端与辅助供电端耦接，控制器13的输入端与输出电压反馈控制单元14的输出端、辅助供电恒压控制单元12的输出端耦接，并基于输出电压反馈控制单元14的LED补偿信号和辅助供电恒压控制单元12的辅助供电补偿信号产生第一路PWM信号PWM_LED和第二路PWM信号PWM_AUX。

在一个实施例中，如图1所示，主开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的输出端耦接，漏极与LED驱动电路的主绕组耦接，源极与LED驱动电路的采样电阻耦接。

在一个实施例中，如图1所示，辅助开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的输出端耦接，漏极与LED驱动电路的辅助绕组耦接，源极与辅助供电端耦接。

根据本发明的另一个方面，一种基于分时复用的LED驱动电路，包括电压变换电路和上述的控制电路，所述电压变换电路包括主绕组T和辅助绕组T’。其中，电压变换电路包括但不限于高功率因数和低功率因数的boost结构电路、buck结构电路、flyback结构电路，主绕组T包括但不限于功率电感或变压器，辅助绕组T’按匝比得到的电压大于辅助供电端的输出电压。电压变换电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接LED负载，用于驱动LED负载；主开关管Q1与主绕组T耦接，辅助开关管Q2与辅助绕组T’耦接，在主开关管Q1关断期间，辅助开关管Q2用于通过辅助绕组T’分时复用主绕组T的电流来控制LED驱动或辅助供电。

下面以boost电路为例对基于分时复用的LED驱动电路进行详细描述。在一个实施例中，如图2所示，boost电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接线性调光调色电路和LED负载。其中，boost电路包括整流电路、主绕组T和辅助绕组T’，整流电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接主绕组T，在一个实施例中，整流电路与主绕组T之间耦接有环路补偿电路，环路补偿电路可以是电容。主绕组T和辅助绕组T’属于同一变压器，主绕组T的电流与辅助绕组T’的电流之间与匝数成比例关系。控制电路与主绕组T、辅助绕组T’、线性调光调色电路均耦接，其中，控制电路的Drain端口耦接主绕组T的输出端，Drain端口内部耦接主开关管Q1的漏极；控制电路的AUX端口耦接辅助绕组T’的输出端，AUX端口内部耦接辅助开关管Q2的漏极；控制电路的辅助供电端口用于对外部模块供电；控制电路的LFB端口耦接boost电路的线性调光调色电路，用于获取LED的电流反馈信号。在另一个实施例中，如图4所示，boost电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接LED负载。其中，boost电路包括整流电路、主绕组T和辅助绕组T’，整流电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接主绕组T，在一个实施例中，整流电路与主绕组T之间耦接有环路补偿电路，环路补偿电路可以是电容。主绕组T和辅助绕组T’属于同一变压器，主绕组T的电流与辅助绕组T’的电流之间与匝数成比例关系。控制电路与主绕组T、辅助绕组T’均耦接，其中，控制电路的Drain端口耦接主绕组T的输出端，Drain端口内部耦接主开关管Q1的漏极；控制电路的AUX端口耦接辅助绕组T’的输出端，AUX端口内部耦接辅助开关管Q2的漏极；控制电路的辅助供电端口用于对外部模块供电；控制电路的FB端口耦接boost电路的输出端电压，用于获取LED输出电压反馈信号。

综上，本方案的基于分时复用的LED驱动电路通过在单功率结构的电压变换电路上设置辅助绕组，结合控制电路中通过闭环控制两个开关管的导通和关断，实现对主绕组电流的分时复用，进而实现同时控制LED驱动和辅助供电输出，提高电路工作效率，降低待机功耗。

根据本发明的第三个方面，一种基于分时复用的LED驱动方法，包括：

闭环控制电路获取LED电流反馈信号或LED驱动电路输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号，其中LED电流反馈信号从LED驱动电路输出端获取，辅助供电电压信号从电路对外的辅助供电端获取，然后通过闭环控制产生第一路PWM信号和第二路PWM信号，分别控制主开关管Q1和辅助开关管Q2的导通和关断，其中主开关管Q1耦接在电压变换电路的主绕组上，辅助开关管Q2耦接在电压变换电路的辅助绕组T’上；

在主开关管Q1导通期间，输入电压对主绕组T充电，通过主绕组T的电流增加，且由电压变换电路的输出电压反馈或LED电流反馈LFB决定其导通时间。在主开关管Q1关断期间，当辅助开关管Q2导通时，电压变换电路的主绕组T的电流通过辅助绕组T’流向辅助供电端给线性调光调色模块供电；当辅助开关管Q2关断时，电压变换电路的主绕组T的电流通过主二极管流向LED输出电容来驱动LED。由此，即实现了对主绕组电流的分时复用，进而实现同时控制LED驱动和辅助供电输出，提高电路工作效率，降低待机功耗。

本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (14)

1.一种用于LED驱动电路的控制电路，所述LED驱动电路包括主绕组和辅助绕组，其特征在于，包括闭环控制电路和辅助开关管，闭环控制电路的第一输出端、第二输出端分别与主开关管的控制端、辅助开关管的控制端耦接，主开关管的第二端与主绕组耦接，辅助开关管的第二端与辅助绕组耦接，其中：

闭环控制电路，用于获取LED电流反馈信号或LED驱动电路的输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号并产生第一路PWM信号和第二路PWM信号，再分别用于控制主开关管和辅助开关管的导通或关断；

辅助开关管，基于第二路PWM信号导通或关断，用于在主开关管关断期间通过辅助绕组分时复用主绕组电流来控制LED驱动或辅助供电。

2.根据权利要求1所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，还包括主开关管，主开关管基于闭环控制电路的第一路PWM信号导通或关断。

3.根据权利要求1所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，闭环控制电路包括LED恒流反馈控制单元，输入端与LED驱动电路的线性恒流单元反馈端耦接，用于获取LED电流反馈信号并生成LED补偿信号。

4.根据权利要求1所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，闭环控制电路包括输出电压反馈控制单元，输入端与LED驱动电路的输出端耦接，用于获取LED驱动电路的输出电压反馈信号并生成LED补偿信号。

5.根据权利要求3或4所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，闭环控制电路包括辅助供电恒压控制单元，输入端与辅助供电端耦接，用于获取辅助供电电压信号并生成辅助供电补偿信号。

6.根据权利要求5所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，闭环控制电路包括控制器，输入端与LED恒流反馈控制单元或输出电压反馈控制单元、以及辅助供电恒压控制单元耦接，用于基于LED补偿信号和辅助供电补偿信号产生第一路PWM信号和第二路PWM信号并输出。

7.根据权利要求1或2所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，主开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的第一输出端耦接，漏极与LED驱动电路的主绕组耦接，源极与LED驱动电路的采样电阻耦接。

8.根据权利要求1所述的用于LED驱动电路的控制电路，其特征在于，辅助开关管为MOS管，所述MOS管的栅极与闭环控制电路的第二输出端耦接，漏极与LED驱动电路的辅助绕组耦接，源极与辅助供电端耦接。

9.一种基于分时复用的LED驱动电路，其特征在于，包括电压变换电路和权利要求1-8任一所述的控制电路，所述电压变换电路包括主绕组和辅助绕组，其中：

电压变换电路的输入端耦接输入电压，输出端耦接LED负载，用于驱动LED负载；

闭环控制电路通过主开关管与主绕组耦接，并通过辅助开关管与辅助绕组耦接，在主开关管关断期间，辅助开关管用于通过辅助绕组分时复用主绕组电流来控制LED驱动或辅助供电。

10.根据权利要求9所述的基于分时复用的LED驱动电路，其特征在于，电压变换电路包括boost结构电路、buck结构电路或flyback结构电路。

11.根据权利要求9或10所述的基于分时复用的LED驱动电路，其特征在于，电压变换电路包括高功率因数和低功率因数的boost结构电路、buck结构电路或flyback结构电路。

12.根据权利要求9或10所述的基于分时复用的LED驱动电路，其特征在于，主绕组包括功率电感或变压器。

13.根据权利要求9或10所述的基于分时复用的LED驱动电路，其特征在于，辅助绕组按匝比得到的电压大于辅助供电端的输出电压。

14.一种基于分时复用的LED驱动方法，其特征在于，包括：

闭环控制电路获取LED电流反馈信号或LED驱动电路输出电压反馈信号、以及辅助供电电压信号，通过闭环控制产生第一路PWM信号和第二路PWM信号，分别控制主开关管和辅助开关管的导通和关断，其中主开关管耦接在电压变换电路的主绕组上，辅助开关管耦接在电压变换电路的辅助绕组上；

主开关管导通期间，主绕组电流增加；

主开关管关断期间，当辅助开关管导通时，主绕组电流通过辅助绕组流向辅助供电端给调光模块供电；当辅助开关管关断时，主绕组电流通过主二极管流向LED输出电容。

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