CN203086780U - Led驱动器控制器和led驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动器控制器和LED驱动器。该LED驱动器控制器包括：多个端子(411，414)，可分别连接多个LED串；对于每个LED串(42)，LED驱动器控制器还包括：通道调节器(412，415)，可操作以根据相应的LED串中的检测电压，调节通过LED串(42)的电流；以及第一晶体管(413)，可操作以根据第一占空比信号开启或关闭LED串(42)，其中第一占空比信号是基于通道调节器(412，415)所调节的电流而确定的。本实用新型可以解决LED驱动器控制器的温度升高问题。

Description

LED驱动器控制器和LED驱动器

技术领域

本实用新型的实施方式涉及LED驱动领域，具体涉及一种LED驱动器控制器和LED驱动器。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)被广泛采用于多种电子应用中，例如：建筑照明、汽车头尾灯、包括个人计算机和高清电视机在内的液晶显示设备的背光以及闪光灯等。与如白炽灯和荧光灯之类的常规光源相比较，LED具有效率高、方向性良好、色彩稳定性良好、可靠性高、寿命长，体积小、以及环境安全性等显著优点。

为了采用直流(Direct Current，简称DC)电压源驱动一个大的LED阵列，经常使用诸如升压、降压、或降压-升压管理器之类的DC-DC开关电源管理器，给多个LED串提供顶端导轨电压。例如，在使用LED背光的液晶显示器(LCD)应用中，使用电源管理器给多个LED串提供输出电压。下面结合图1对此进行说明。

图1是根据相关技术的LED驱动器的示意图，如图1所示，该LED驱动器包括直流输入电压11、电源管理器12和多个LED串(图1中仅以第一LED串13和第二LED串14为例)。其中电源管理器11根据LED驱动器控制器15中的第一数模转换器151的控制，与每个LED串相连接以提供输出电压。

图1中，第一LED串13所属的通道内包含通道调节器152(例如，线性压差调节器152)与第一晶体管153，其中该通道调节器152用于控制该第一LED串13中的电流，第一晶体管153根据第一脉宽调制信号(PWM in 1)开启或关闭第一LED串13。类似地，第二LED串14所属的通道内包含第二通道调节器154与第二晶体管155，其中该第二通道调节器154用于控制该第二LED串14中的电流，第二晶体管155根据第二脉宽调制信号(PWM in 2)开启或关闭第二LED串14。

LED是电流驱动设备，这就意味着由LED串产生的光通量主要与通过LED串的平均电流相关。因此，为了确保每个LED串的亮度都相同，则通过每个LED串的平均电流必须都相同。因此，通常设置第一LED串13中的电流和第二LED串14中的电流相同，并且第一脉宽调制信号(PWM in 1)和第二脉宽调制信号(PWM in 2)，从而确保第一LED串13的平均电流和第二LED串14的平均电流相同，进而确保第一LED串13和第二LED串14的亮度相同。

但是，由于LED之间制造上的差异，因此对于相同的平均电流，LED串之间的电压降也具有相当大的差异。特别是在很多个LED串扩展时，会在由多个通道调节器构成的LED驱动器控制器上造成热量分布不均或者热量积聚，从而造成该LED驱动器控制器温度升高，甚至烧毁。

实用新型内容

本说明书旨在提供一种LED驱动器控制器和LED驱动器，能够解决相关技术中在由多个通道调节器构成的LED驱动器控制器上热量分布不均或者热量积聚而造成的该LED驱动器控制器温度升高甚至烧毁的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种LED驱动器控制器，包括：多个端子，可分别连接多个LED串；对于每个LED串，LED驱动器控制器还包括：通道调节器，可操作以根据相应的LED串中的检测电压，调节通过LED串的电流；以及第一晶体管，可操作以根据第一占空比信号开启或关闭LED串(42)，其中第一占空比信号是基于通道调节器所调节的电流而确定的。

在一个实施例中，通道调节器包括：第二晶体管，可操作以调节通过LED串的电流；以及反馈回路，可操作以将检测电压与预先设定的第一电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制第二晶体管。

在一个实施例中，反馈回路包括：第一运算放大器，其同向输入端与第二晶体管的栅极相连接，反向输入端与第一电压阈值相连接；第一数模转换器，其输入端与第一运算放大器的输出端相连接；以及第二运算放大器，其同向输入端与第一数模转换器的输出端相连接，反向输入端与第二晶体管的源极相连接，输出端与第二晶体管的栅极相连接。

在一个实施例中，反馈回路还可操作以将检测电压与预先设定的第二电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制电源管理器，其中电源管理器用于给并联的多个LED串提供输出电压。

在一个实施例中，反馈回路包括：第三运算放大器，其同向输入端与第二晶体管的栅极相连接，反向输入端与第二电压阈值相连接；第二数模转换器，其输入端与第三运算放大器的输出端相连接，输出端与电源管理器相连接。

在一个实施例中，第一占空比信号与所调节的电流的乘积等于基线占空比信号与基线电流的乘积。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种LED驱动器，包括：上述任一种的LED驱动器控制器；以及电源管理器，用于给并联的多个LED串提供输出电压。

本实用新型采用通道调节器调节通过LED串的电流，可以调节通道调节器上的电压降，从而调节通道调节器上的功率损失，进而，在许多LED串上扩展时，可以减少LED驱动器控制器上的热量分布不均或者热量积聚，解决该LED驱动器控制器的温度升高问题。同时，本实用新型根据所调节的电流给LED串设置第一占空比信号，该第一占空比可以补偿由于电流变化所影响的LED串的亮度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的LED驱动器的示意图；

图2是根据相关技术的两个不同LED的电压与电流之间的指数关系的示意图；

图3是根据相关技术的采用图2所示的两个不同LED串的消耗功率的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的LED驱动器的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的采用图2所示的两个不同LED串的消耗功率的示意图；以及

图6是根据本实用新型实施例的LED驱动方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

下图2详细说明了在许多LED串上扩展时，由于LED之间制造上的差异而造成的LED驱动器控制器上的热量分布不均或者热量积聚。

图2是根据本实用新型实施例的两个不同LED的电压与电流之间的指数关系的示意图一，如图2所示，假设每个LED串内的电流设置为40mA，则LED1必须在一个大约2.95伏的正向电压降运行，同时LED2必须在一个大约3.26伏的正向电压降运行。因此，LED1和LED2的正向电压降之间有一个大约0.31伏的差异。假设在第一LED串中有10个具有LED1特性的LED，则跨越第一LED串有一个29.5V的电压降；假设在第二LED串中有10个具有LED2特性的LED，则跨越第二LED串有一个32.6V的电压降。

进而，为了补偿LED串之间的电压降的差异，通常调整LED串所属的通道内的通道调节器的电压降。图3是根据本实用新型实施例的采用图2所示的两个不同LED串的消耗功率的示意图，如图3所示，假设调节输出电压到33伏以获得通过第一LED串13和第二LED串14的40mA的电流，并假设跨越第一LED串13的电压降是29.5V并且跨越第二LED串14的电压降是32.6V，则第一LED串13所属的通道内的第一晶体管153上的电压降是0.1V而通道调节器152上的电压降是3.4V，并且第二LED串14所属的通道内的第二晶体管153上的电压降是0.1V而第二通道调节器154上的电压降是0.3V。因此，3.1V的电压差异通过调整通道调节器得到了补偿。但是同时，该3.1V的电压差异会导致通道调节器154多消耗功率为40mA×(3.4V+0.1V)-40mA×(0.3V+0.1V)＝124mW。

显而易见，在许多LED串上扩展时，上述多消耗的功率会造成LED驱动器控制器上的热量分布不均或者热量积聚。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种LED驱动器，该LED驱动器可以驱动多个LED串，使每个LED串的亮度都相同。图4是根据本实用新型实施例的LED驱动器的示意图，如图4所示，包括LED驱动器控制器41和电源管理器43。下面对其结构进行详细描述。

电源管理器41，用于给并联的多个LED串42提供输出电压。其中，该电源管理器41接收输入电压44并接收来自LED驱动器控制器41中的第二数模转换器417的模拟电压，以及根据该模拟电压提供该输出电压。

需要说明的是，尽管图4只示出两个LED串，但是该LED驱动器可以驱动任何数量的LED串。同时，尽管该LED驱动器控制器41需要与电源管理器43同时使用，但这并不影响该LED驱动器控制器41仍然作为单独的产品生产和销售，下面就描述了这种情况。

如图4所示，该LED驱动器控制器42可以应用于上述LED驱动器。该LED驱动器控制器42包括：多个端子411，可分别连接多个LED串42。同时，对于每个LED串42，LED驱动器控制器还包括：通道调节器412，根据相应的LED串中的检测电压，调节通过LED串42的电流；以及第一晶体管413，根据第一占空比信号开启或关闭LED串42，其中第一占空比信号是基于通道调节器412所调节的电流而确定的。

本实用新型实施例中，采用通道调节器412调节通过LED串42的电流，可以调节通道调节器412上的电压降，从而调节通道调节器412上的功率损失，进而，在许多LED串42上扩展时，可以减少LED驱动器控制器42上的热量分布不均或者热量积聚，解决该LED驱动器控制器42的温度升高问题。同时，本实用新型实施例根据所调节的电流给LED串42设置第一占空比信号，该第一占空比可以补偿由于电流变化所影响的LED串42的亮度。

基于图4所示的LED驱动器控制器42，本实用新型提供了一个实例，该实例可以解决图3所示的LED驱动器控制器42的温度升高的问题。下面结合图5对该实例进行详细描述。

图5是根据本实用新型实施例的采用图2所示的两个不同LED串的减少消耗功率之后的示意图，如图5所示，如果将LED串42所属通道中的电流提高到60mA，则参考图2可获知跨越LED串42的电压降是32V，同时，由于第一晶体管413上的电压降相应的提高到0.15V，因此通道调节器412上的电压降降低为0.85V。因此，第二通道调节器154多消耗的功率是60mA×(0.85V+0.15V)-40mA×(0.3V+0.1V)＝44mW，从而对功率消耗产生重大改善。同时，在图5中，还根据所调节的电流，调节第一占空比信号(PWM in 1)，即调节第一占空比信号(PWM in 1)到原占空比的66％，从而使得LED串42的平均电流保持不变，进而确保LED串42的亮度不变。

在一个实施例中，通道调节器412包括：第二晶体管4121，可操作以调节通过LED串42的电流；以及反馈回路，可操作以将检测电压与预先设定的第一电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制第二晶体管4121。其中该反馈回路可以包括：第一运算放大器4122，其同向输入端与第二晶体管4121的栅极相连接，反向输入端与第一电压阈值相连接；第一数模转换器4123，其输入端与第一运算放大器4122的输出端相连接；以及第二运算放大器4124，其同向输入端与第一数模转换器4223的输出端相连接，反向输入端与第二晶体管4121的源极相连接，输出端与第二晶体管4121的栅极相连接。需要说明的是，本优选实施例仅示例性地描述了一种能够调节通过LED串42的电流的实施方式，实际应用中，能够实现该功能或效果的其它实施方式均应当纳入本实用新型的保护范围。

进而，反馈回路还可操作以将检测电压与预先设定的第二电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制电源管理器43。其中，该反馈回路可以包括：第三运算放大器4125，其同向输入端与第二晶体管4121的栅极相连接，反向输入端与第二电压阈值相连接；第二数模转换器417，其输入端与第三运算放大器4125的输出端相连接，输出端与电源管理器43相连接。本优选实施例可以保证精确、快捷地调节电源管理器41的输出电压。

本实用新型实施例还提供了一种LED驱动方法，该方法可以基于上述LED驱动器控制器而实现。图6是根据本实用新型实施例的LED驱动方法的流程图，如图6所示，包括如下的步骤S602至步骤S604。

步骤S602，对于并联的多个LED串42中的每个LED串42，根据LED串中的检测电压，调节通过LED串42的电流。

步骤S604，根据第一占空比信号开启或关闭LED串42，其中第一占空比信号是基于所调节的电流而确定的。

本实用新型实施例中，首先，调节通过LED串42的电流，可以调节通道调节器412上的电压降，从而调节通道调节器412上的功率损失，进而，在许多LED串42上扩展时，可以减少LED驱动器控制器42上的热量分布不均或者热量积聚，解决该LED驱动器控制器42的温度升高问题。其次，本实用新型实施例根据所调节的电流给LED串42设置第一占空比信号，该第一占空比可以补偿由于电流变化所影响的LED串42的亮度。

在一个实施例中，根据LED串中的检测电压，调节通过LED串42的电流包括：将检测电压与预先设定的第一电压阈值进行比较；响应于该比较结果，控制第二晶体管4121调节通过LED串42的电流。其中，如果该比较结果指示电压大于第一电压阈值，则控制第二晶体管4121提高通过LED串42的电流。本优选实施例中，提高通过LED串42的电流可以增加在LED串42上的电压降，由于此时电源管理器提供的输出电压是不变的，因此通道调节器412上的电压降将降低。同时，根据电路特性，电流提高的量相比电压降低的量较小。因此，上述提高第一电流可以使得LED驱动器控制器42上的功率损失降低，从而解决该LED驱动器控制器42的温度升高问题。

在一个实施例中，上述方法还包括：将检测电压与预先设定的第二电压阈值进行比较；响应于该比较结果，控制电源管理器43给并联的多个LED串42提供输出电压。其中，如果该比较结果指示电压小于第二电压阈值，则控制电源管理器43给并联的多个LED串42提高输出电压。本优选实施例中，通过提高第一输出电压和第二输出电压，可以保证LED串42工作在相对高的电压水平，从而保证LED串42足够的亮度。

需要说明的是，本实用新型提及的第一占空比信号基于所调节的电流而确定可以是，第一占空比信号与所调节的电流的乘积等于基线占空比信号与基线电流的乘积。其中基线占空比信号是指从LED驱动器控制器外部输入的占空比信号，即图1中的pwm in 1和pwm in 2；基线电流是指采用基线占空比信号时通过LED串的电流。

本实用新型还提供了一个优选实例，用于详细说明图6所示的LED驱动方法。该实例可以分为两个主要阶段：开机校对阶段和自由调整阶段。

在开机校对阶段，LED驱动器控制器检测是否存在某个LED串，其检测电压小于预先设定的第二阈值电压。如果存在，则控制电源管理器43提高输出电压，直至不存在该检测电压小于第二阈值电压的LED串。然后进入自由调整阶段。

由于提高加在所有LED串的电压，因此可能导致存在其某个LED串，其检测电压大于预先设定的第一阈值电压(该第一阈值电压大于该第二阈值电压)。如果存在，则代表该LED串消耗功率较高。

因此，在自由调整阶段，LED驱动器控制器检测是否存在上述LED串。如果存在，则LED驱动器控制器仅提高该LED串上的电流，从而实现如图5所示的该LED串消耗功率的降低。该检测电压和提高电流的过程是循环进行的，直至不存在该检测电压大于第一阈值电压的LED串。

这样，采用本实用新型实施例的LED驱动方法，可以实现LED串的检测电压在该第一阈值电压和该第二阈值电压之间，使得每个LED串具有相对最佳电流水平和最小功耗。

进一步地，在上述自由调整阶段，考虑到LED驱动器控制器可能已经提高该LED串上的电流到达该LED串的电流上限，而该LED串的检测电压仍然大于该第一阈值电压，则作为变通，可以降低加在所有LED串的输出电压，从而使得每个LED串具有相对最佳电流水平和最小功耗。

综上所述，根据本实用新型的上述实施例.提供了一种LED驱动器控制器、LED驱动器及LED驱动方法。本实用新型实施例采用通道调节器调节通过LED串的电流，可以调节通道调节器上的电压降，从而调节通道调节器上的功率损失，进而，在许多LED串上扩展时，可以减少LED驱动器控制器上的热量分布不均或者热量积聚，解决该LED驱动器控制器的温度升高问题。同时，本实用新型实施例根据所调节的电流给LED串设置第一占空比信号，该第一占空比可以补偿由于电流变化所影响的LED串的亮度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED驱动器控制器，包括：

多个端子(411，414)，可分别连接多个LED串(42)；

对于每个LED串(42)，所述LED驱动器控制器还包括：

通道调节器(412，415)，可操作以根据相应的LED串中的检测电压，调节通过所述LED串(42)的电流；以及

第一晶体管(413)，可操作以根据第一占空比信号开启或关闭所述LED串(42)，其中所述第一占空比信号是基于所述通道调节器(412，415)所调节的电流而确定的。

2.根据权利要求1所述的LED驱动器控制器，其中所述通道调节器(412，415)包括：

第二晶体管(4121，4151)，可操作以调节通过所述LED串(42)的电流；以及

反馈回路，可操作以将所述检测电压与预先设定的第一电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制所述第二晶体管(4121，4151)。

3.根据权利要求2所述的LED驱动器控制器，其中所述反馈回路包括：

第一运算放大器(4122，4152)，其同向输入端与所述第二晶体管(4121，4151)的栅极相连接，反向输入端与所述第一电压阈值相连接；

第一数模转换器(4123，4153)，其输入端与所述第一运算放大器(4122，4152)的输出端相连接；以及

第二运算放大器(4124，4154)，其同向输入端与所述第一数模转换器(4223)的输出端相连接，反向输入端与所述第二晶体管(4121，4151)的源极相连接，输出端与所述第二晶体管(4121，4151)的栅极相连接。

4.根据权利要求2或3所述的LED驱动器控制器，其中所述反馈回路还可操作以将所述检测电压与预先设定的第二电压阈值进行比较，并响应于该比较结果，控制电源管理器(43)，其中所述电源管理器(43)用于给所述并联的多个LED串(42)提供输出电压。

5.根据权利要求4所述的LED驱动器控制器，其中所述反馈回路包括：

第三运算放大器(4125，4155)，其同向输入端与所述第二晶体管(4121，4151)的栅极相连接，反向输入端与所述第二电压阈值相连接；以及

第二数模转换器(417)，其输入端与所述第三运算放大器(4125，4155)的输出端相连接，输出端与所述电源管理器(43)相连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动器控制器，其中所述第一占空比信号与所调节的电流的乘积等于基线占空比信号与基线电流的乘积。

7.一种LED驱动器，包括：

根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动器控制器(41)；以及

电源管理器(43)，用于给并联的多个LED串(42)提供输出电压。

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