CN201563261U - 一种led驱动控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED驱动控制电路，其特征在于，包括A/D转换电路、控制信号产生电路和至少一个后级功能电路，每个后级功能电路上连接一个LED串；其中，A/D转换电路用于从后级功能电路中取样能反映LED串上电流大小的模拟电压值，并将模拟电压值转换为数字电压值；控制信号产生电路用于根据数字电压值，产生能控制流过LED串上的电流大小的控制信号；后级功能电路用于根据控制信号驱动LED串。本实用新型的LED驱动控制电路，具有电路灵活、产品升级容易等特点，既能作为低压LED驱动、也能作为高压LED驱动，而且每个后级功能电路参数可独立调整，能量损耗做到最低，而且产品能效高，节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED驱动控制技术领域，尤其涉及照明LED光源、液晶电视用LED背光源中的LED驱动控制电路。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)广泛应用于LED显示屏、LED照明、手机和液晶电视用LED背光源中，为了降低LED驱动电路成本，一般而言，LED以串联方式连接，然后接入驱动电路中。例如，LED驱动电路输出36伏可驱动由10颗LED组成的串联，输出60伏可驱动由16颗LED组成的串联，输出168伏可驱动由48颗LED组成的串联。
以驱动3串LED为例，常规的LED驱动芯片典型应用电路如图1所示，其中输入电压一般为12V或24V，经升压电路后得到输出电压，输出电压值是可变的，视每个LED串中LED的个数而定，受芯片的取样引脚耐压所限，但输出电压有一个最大值，一般为60V左右，由此限制了每串中的LED个数一般为16颗以内。
在照明LED光源、液晶电视用LED背光源应用中，大多采用多片高压LED驱动芯片来驱动多条LED串，一般需要LED驱动电路能同时驱动多串、每串中的LED数在二十几颗。而目前的高电压LED驱动芯片，输出的通道数不够，一片高压LED驱动芯片只能驱动一条或几条LED串，驱动成本相对较高。
因此有必要对现有技术进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述缺点，提供了一种能同时驱动多路LED串的驱动控制电路。
本实用新型的技术方案是：
一种LED驱动控制电路，其包括A/D转换电路、控制信号产生电路和至少一个后级功能电路，每个后级功能电路上连接至少一个LED串；
所述A/D转换电路，用于从所述后级功能电路中取样能反映LED串上电流大小的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换为数字电压值；
所述控制信号产生电路，用于根据所述数字电压值，产生能控制流过LED串上的电流大小的控制信号，并反馈到相对应的后级功能电路；
所述后级功能电路，用于根据所述控制信号驱动所述LED串。
本实用新型所述的驱动控制电路，其中，所述控制信号产生电路采用可编程逻辑器件实现，其包括：
判断单元，用于将所述数字电压值与预设电压值进行比较；
控制信号产生单元，用于根据所述判断单元的比较结果输出控制信号，当所述数字电压值超过预设电压值时，减少所述控制信号的占空比，当所述数字电压值低于所述预设电压值时，增加所述控制信号的占空比。
本实用新型所述的驱动控制电路，其中，所述后级功能电路由场效应管、电感线圈和取样电阻组成；
所述场效应管的栅极接所述控制信号产生电路的输出端；源极通过电感线圈接LED串的负极，漏极通过取样电阻接地，并连接所述A/D转换电路的取样信号输入端，所述LED串的正极接电源。
本实用新型所述的驱动控制电路，其中，所述后级功能电路还包括一肖特基二极管，所述肖特基二极管正极连接所述场效应管源极，负极接电源，用于保护所述LED串。
本实用新型所述的驱动控制电路，其中，所述控制信号产生电路还包括整体调光信号接口，用于调整所述LED串的整体发光强度。
本实用新型所述的驱动控制电路，其中，所述A/D转换电路采用多通道A/D转换电路。
本实用新型的LED驱动控制电路，具有电路灵活、产品升级容易等特点，既能作为低压LED驱动、也能作为高压LED驱动。而且具有能够同时独立地驱动十几条LED串的后级功能电路，每个后级功能电路参数可独立调整，能量损耗做到最低，而且产品能效高，节能环保。
附图说明
图1为现有技术的LED驱动芯片典型应用电路图；
图2为本实用新型实施例的LED驱动控制电路框图；
图3为本实用新型实施例的后级功能电路；
图4为本实用新型实施例的后级功能电路工作电流波形图。
具体实施方式
以下结合附图，将对本实用新型的较佳实施例加以详细说明。
本实用新型实施例的LED驱动控制电路原理框图如图2所示，包括A/D转换电路210、控制信号产生电路220和至少一个后级功能电路230。其中，A/D转换电路210用于从所述后级功能电路230中取样能反映LED串上电流大小的模拟电压值，并将模拟电压值转换为数字电压值，输出至控制信号产生电路220。控制信号产生电路220根据接收到的数字电压值，产生能控制流过LED串上的电流大小的控制信号。每个后级功能电路230上连接有一路LED串，根据控制信号产生电路220产生的控制信号，驱动各自连接的LED串。
其中，A/D转换电路210采用多通道AD转换电路，是专用集成电路，例如AD7949是一块8通道A/D转换集成电路，采用一块AD7949最多可控制8个后级功能电路230。
控制信号产生电路220采用可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device，CPLD)实现，CPLD内部电路可并行工作，其速度明显高于串行工作的MCU，CPLD通过SPI总线从A/D转换电路中获取各个后级功能电路中的取样电压，并行输出多路控制信号控制各后级功能电路中的Buck电路。CPLD可用引脚(即可用IO)，少则二十多个，多则一百多个，轻易可实现十几通道的LED驱动电路来控制十几条LED串，而一片CPLD的价格与只能驱动单条LED串的LED驱动IC相当，即使加上A/D转换电路芯片，其价格也有明显优势。
本实施例中，所有后级功能电路相同，如图3所示，包括硝特基二极管D1，电感线圈L，场效应管G，电阻R和由发光二极管D2～Dn组成的LED串。其中场效应管G为N型MOS管，其栅极接控制信号产生电路220的输出端，源极通过电感线圈L接LED串的负极，LED串的正极接电源。场效应管G的漏极通过取样电阻R接地，并连接A/D转换电路210的取样信号输入端，A/D转换电路210通过该取样电阻R，从后级功能电路230中获取能反映LED串上电流大小的模拟电压值。肖特基二极管D1正极连接场效应管G的源极，负极接电源，可用于保护LED串。
如图3所示，由肖特基二极管D1、电感线圈L和LED串组成降压型(Buck)电路，Buck电路在控制信号的控制下，通过场效应管G的导通和截止，使电感线圈L不断的充电和放电，将后级功能电路230的电源电压降低到适当电压值供LED串使用。
其中，Buck电路正常工作的关键技术是控制信号的产生方法，本实施例是根据取样电阻R上的取样电压信号，来决定控制信号的占空比。如图2所示，A/D转换电路通过电流取样电阻R获取模拟的取样电压信号，再将模拟的取样电压转换成数字电压值，并通过SPI总线，将数字电压值传给控制信号产生电路。
控制信号产生电路则包括用于将数字电压值与预设电压值Vref进行比较的判断单元；以及用于根据判断单元的比较结果输出控制信号的控制信号产生单元。其中，预设电压值Vref一般为0.5～1.5V，当数字电压值超过预设电压值时，控制信号产生单元减少控制信号的占空比，使流过LED串的平均电流减少；当数字电压值低于预设电压值时，控制信号产生单元增加控制信号的占空比，使流过LED串的平均电流增加。依此原理产生控制信号来控制Buck电路，使取样电压在预设电压值Vref上下波动。
在以上过程中，取样电阻R的电阻值决定了通过LED串的平均电流值ILED计算如下式：
ILED＝Vref/R (1)
取样电压的取样时刻如图4所示，其中IL是流过电感的电流，0～t3是电感一次完整的充放电周期，其中，0～t2是电感的充电时间，也是场效应管G的导通时间，t2～t3是电感的放电时间，也是场效应管G的截止时间，取样时刻设定在充电时间的中点t1处。
控制信号产生电路220具有一整体调光信号(Pulse Width Modulation，PWM)接口，其通过控制所有后级功能电路中Buck电路的工作使能，统一调整所有后级功能电路230中的LED串的发光强度，来达到整体调光的作用。当PWM为高电平时，所有Buck电路工作，LED串发光；反之，当PWM为低电平时，所有Buck电路不工作，LED串不发光，LED串的发光强度与PWM接口信号的占空比成正比。
由于每个后级功能电路的控制信号相互独立，可分别调整各电路的参数，使每一后级功能电路的电能损耗设计到最低。相应地，产品的能效指标高，做到节能环保。同样可独立调整各电路的参数，使每一后级功能电路中LED串的电流相等，确保每条LED串亮度的一致性。
本实用新型中，A/D转换电路、CPLD工作电压为3、3～5V，后级功能电路中的元器件的耐压值为LED串的工作电压值VLED，选取耐压值足够的元器件，即可获得一百多伏的高压驱动能力。
综上所述，本实用新型有以下技术特点：
1、由于选用可编程逻辑器件以及辅助元件来实现LED驱动控制电路，既能作为低压LED驱动、也能作为高压LED驱动，因此电路灵活、产品升级容易；
2、可独立驱动每一条LED串，电路参数可独立调整，每一串的能量损耗做到最低，且产品能效很高，节能环保；
3、容易实现各LED串的电流平衡，确保每条LED串亮度的一致性；
4、与现有的专用高压LED驱动IC相比，成本更低、性价比更高。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种LED驱动控制电路，其特征在于，包括A/D转换电路、控制信号产生电路和至少一个后级功能电路，每个后级功能电路上连接至少一个LED串；其中，
所述A/D转换电路，用于从所述后级功能电路中取样能反映LED串上电流大小的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换为数字电压值；
所述控制信号产生电路，用于根据所述数字电压值，产生能控制流过LED串上的电流大小的控制信号，并反馈到相对应的后级功能电路；
所述后级功能电路，用于根据所述控制信号驱动所述LED串。
2.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述控制信号产生电路采用可编程逻辑器件实现，其包括：
判断单元，用于将所述数字电压值与预设电压值进行比较；
控制信号产生单元，用于根据所述判断单元的比较结果调整输出控制信号，当所述数字电压值超过预设电压值时，减少所述控制信号的占空比，当所述数字电压值低于所述预设电压值时，增加所述控制信号的占空比。
3.如权利要求2所述的驱动控制电路，其特征在于，所述后级功能电路由场效应管G、电感线圈L和取样电阻R组成；
所述场效应管G的栅极接所述控制信号产生电路的输出端，源极通过电感线圈L接LED串的负极，漏极通过取样电阻R接地、并连接所述A/D转换电路的取样信号输入端，所述LED串的正极接电源。
4.如权利要求3所述的驱动控制电路，其特征在于，所述后级功能电路还包括一肖特基二极管D1，所述肖特基二极管D1正极连接所述场效应管G的源极，负极接电源，用于保护所述LED串。
5.如权利要求4所述的驱动控制电路，其特征在于，所述控制信号产生电路还包括整体调光信号接口，用于调整所述LED串的整体发光强度。
6.如权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于，所述A/D转换电路采用多通道A/D转换电路。
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