專利名稱：Led驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)，尤其涉及滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路的限流保護(hù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動(dòng)電路，特別是大功率LED驅(qū)動(dòng)電路，廣泛采用滯環(huán)控制模式，其控制環(huán)路簡(jiǎn)單， 無(wú)須斜坡補(bǔ)償和頻率補(bǔ)償，所需外圍元器件少，方便客戶使用。
目前，普遍采用的滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路的部分結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括采樣與閾值 設(shè)定模塊IO、比較模塊ll、驅(qū)動(dòng)模塊12和開(kāi)關(guān)模塊13，其中
所述采樣與閾值設(shè)定模塊10的Vin端口和CS端口連接外接LED電路的采樣電阻Rsense兩 端，采樣Rsense的電流，并通過(guò)放大電路將Rsense上的電壓放大為電壓采樣信號(hào)Vs，同時(shí)采 樣與閾值設(shè)定模塊10內(nèi)部產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt，電壓采樣信號(hào)Vs與設(shè)定閾值信號(hào)Vt輸入比較 模塊ll進(jìn)行比較，所述采樣與閾值設(shè)定模塊10的Vin端口接入外部輸入電壓，PWM1端口連接 驅(qū)動(dòng)模塊12，采樣與閾值設(shè)定模塊接地；
所述比較模塊ll產(chǎn)生比較信號(hào)Vc，輸出給驅(qū)動(dòng)模塊12;
所述驅(qū)動(dòng)模塊12產(chǎn)生信號(hào)PWM和信號(hào)PWM1，信號(hào)PWM輸入開(kāi)關(guān)模塊13，信號(hào)PWM1 反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊IO，從而改變采樣與閾值設(shè)定模塊10的電壓采樣信號(hào)Vs或設(shè)定閾 值信號(hào)Vt;
所述開(kāi)關(guān)模塊13的輸出端口SW控制外接LED電路的通斷，開(kāi)關(guān)模塊13接地。 圖1所示的LED驅(qū)動(dòng)電路的工作原理為
(1 )當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差 較大時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾值設(shè)定模塊ll的Vs 信號(hào)小于信號(hào)Vt的值，LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊13的SW端口輸出低電平，輸入電壓Viii經(jīng)過(guò) 外接LED電路的采樣電阻Rsense, LED負(fù)載，電感L1，開(kāi)關(guān)模塊13到地的支路導(dǎo)通，該支路 有電流Iu出現(xiàn)，由于電感L1為儲(chǔ)能元件，Iu為一從小到大逐漸增加的電流，當(dāng)電壓采樣信號(hào) Vs等于設(shè)定閾值信號(hào)Vt時(shí)，比較模塊ll翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊12的輸出信號(hào)PWM翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模塊13 關(guān)斷，同時(shí)驅(qū)動(dòng)模塊12的輸出信號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊10，將電壓釆樣信號(hào)Vs 瞬間增大或者將設(shè)定閾值信號(hào)Vt由最大值瞬間減小到最小值(一般滯環(huán)控制LED驅(qū)動(dòng)電路的 回滯電壓為30%左右)，Vs信號(hào)瞬間增大或者Vt值瞬間減小反應(yīng)到外接LED電路，即將電感L1
5電流由最大閾值Imax變到最小閾值Imin，如圖3所示，開(kāi)關(guān)模塊13關(guān)斷后，電感L1儲(chǔ)存的電能
通過(guò)肖特基二極管D1續(xù)流，仍然有逐漸減小的電流Iu通過(guò)電感Ll、肖特基二極管D1、采樣電
阻Rsense和LED負(fù)載組成的回路，隨著Ll儲(chǔ)能的消耗和放電電流Iu的逐漸減小，電壓采樣信號(hào)
Vs減小到設(shè)定閾值信號(hào)Vt時(shí)，比較模塊ll再次翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊12的輸出信號(hào)PWM再次翻轉(zhuǎn)，
開(kāi)關(guān)模塊13導(dǎo)通，同時(shí)PWMl信號(hào)將電壓采樣信號(hào)Vs瞬間減小或者將設(shè)定閾值信號(hào)Vt由最小
值瞬間增大到最大值，Vs信號(hào)瞬間減小或者Vt信號(hào)瞬間增大反應(yīng)到外接LED電路，即將電感
Ll電流的比較閥值由最小閾值Imin變到最大閾值Imax，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，輸出波形達(dá)到穩(wěn)定，
輸出電流穩(wěn)定，LED驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED負(fù)載的滯環(huán)驅(qū)動(dòng)，圖3所示
為輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差較大時(shí)電感電流Iu波形，
從圖中可以看到，外接LED電路的LED負(fù)載輸出平均電流Ioutl為最大電流閾值Imax與最小電
流閾值Imin的平均值，艮卩
, ,Imox: + Imz'" 2
(2)當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差 較小時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾值設(shè)定模塊l 1的電 壓采樣信號(hào)Vs小于設(shè)定閾值信號(hào)Vt， LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊13的SW端口輸出低電平，輸入 電壓Vin經(jīng)過(guò)外接LED電路的采樣電阻Rsense， LED負(fù)載，電感L1，開(kāi)關(guān)模塊13到地的支路導(dǎo)
通，該支路有電流t2出現(xiàn)，由于電感L1為儲(chǔ)能元件，IL2為一個(gè)從小到大逐漸增加的電流，因
此時(shí)輸入電壓Vin與外接LED電路的中LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓接近，IL2電流增大到一定 值時(shí)會(huì)保持恒定，不能達(dá)到最大電流值，此時(shí)電壓采樣信號(hào)Vs始終低于設(shè)定閾值信號(hào)Vt,比 較模塊ll不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模塊12—直處于導(dǎo)通狀態(tài)，sw的lr出始終低，此時(shí)I^電流波形如 圖4所示，從圖中可以看到，外接LED電路中LED負(fù)載輸出平均電流Iout2大于最大電流閾值與 最小電流閾值的平均值，并且會(huì)接近最大電流閾值Imax。
通過(guò)上述分析可知，圖l、圖2所示的滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路缺點(diǎn)為當(dāng)LED驅(qū)動(dòng) 電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差較小時(shí)，電感電流不能 達(dá)到外接LED電路電感最大電流Imax,開(kāi)關(guān)模塊一直處于開(kāi)通狀態(tài)，并且在一定的電壓壓差 范圍內(nèi)，外接LED電路的LED負(fù)載輸出電流會(huì)接近最大電流值，高于設(shè)定的平均電流值(一 般滯環(huán)驅(qū)動(dòng)控制的最大電流值要比設(shè)定的平均電流大15%左右)，在這種使用狀態(tài)下，LED負(fù) 載上的電流就會(huì)比額定工作電流大15%左右。實(shí)際測(cè)試的結(jié)果也證實(shí)了此缺點(diǎn)目前采用滯環(huán) 控制方法的LED驅(qū)動(dòng)電路， 一般在10 12V輸入電壓下驅(qū)動(dòng)三顆串連的LED燈(三顆LED壓降 9. 6V左右)，電壓由10V 12V變化時(shí)輸出電流會(huì)有從設(shè)定電流值的1. 15倍電流減小到設(shè)定電流值的過(guò)程出現(xiàn)，外接LED電路的LED負(fù)載輸出電流的變化使得LED負(fù)載的電流不容易控制， 影響發(fā)光的穩(wěn)定性，同時(shí)LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流超過(guò)LED的額定電流時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響LED的壽 命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滯環(huán)控制模式下，當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路的輸入電壓 Vin與外接LED電路中的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差較小時(shí)，具有限流保護(hù)作用的LED 驅(qū)動(dòng)電路。
同時(shí)木發(fā)明還提供了 LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法。
LED驅(qū)動(dòng)電路包括采樣與閾值設(shè)定模塊、比較模塊、關(guān)斷控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)模
塊
所述采樣與閾值設(shè)定模塊的Vin端口和CS端口連接外接LED電路的采樣電阻Rsense的兩 端，釆樣Rsense的電流，并通過(guò)釆樣與閾值設(shè)定模塊的放大電路將Rsense上的電壓放大為電 壓采樣信號(hào)Vs，同吋采樣與閾值設(shè)定模塊內(nèi)部產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt，電壓采樣信號(hào)Vs與設(shè)定 閾值信號(hào)Vt輸入比較模塊進(jìn)行比較，所述采樣與閾值設(shè)定模塊的Vin端口接入外部輸入電壓， PWM1端口連接驅(qū)動(dòng)模塊，采樣與閾值設(shè)定模塊接地；
所述比較模塊產(chǎn)生比較信號(hào)Vc輸入關(guān)斷控制模塊；
所述關(guān)斷控制模塊同時(shí)接受驅(qū)動(dòng)模塊的反饋，產(chǎn)生信號(hào)S3輸入驅(qū)動(dòng)模塊；
所述驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生信號(hào)PWM、信號(hào)PWM1和信號(hào)S1 ，信號(hào)PWM輸入開(kāi)關(guān)模塊，信號(hào)PWM1 反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊，改變采樣與閾值設(shè)定模塊的電壓釆樣信號(hào)Vs或設(shè)定閾值信號(hào)Vt， 信號(hào)S1反饋給關(guān)斷控制模塊；
所述開(kāi)關(guān)模塊的輸出端口SW控制外接LED電路的通斷，開(kāi)關(guān)模塊接地。
如上LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法為 (1)當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端額定輸出電壓相差較 小吋，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾值設(shè)定模塊的電壓 采樣信號(hào)Vs小于設(shè)定閾值信號(hào)Vt, LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊SW端口輸出低電平，輸入電壓 Vin經(jīng)過(guò)外接LED電路的采樣電阻Rsense， LED負(fù)載，電感L1，開(kāi)關(guān)模塊到地的支路導(dǎo)通，該 支路有電流lL3出現(xiàn)，由于電感L為儲(chǔ)能元件，Iu為一從小到大逐漸增加的電流，當(dāng)LED驅(qū)動(dòng) 電路的關(guān)斷控制模塊檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)模塊輸出的S1信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間大于關(guān)斷控制模塊的設(shè) 定時(shí)間tl時(shí)，關(guān)斷控制模塊的信號(hào)S3經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊增強(qiáng)后，控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出的PWM信號(hào)變低，開(kāi)關(guān)模塊關(guān)斷，關(guān)斷控制模塊將S3信號(hào)延時(shí)t2時(shí)間后，信號(hào)S3再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，S3經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊 驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)后，控制驅(qū)動(dòng)模塊的輸出PWM信號(hào)變高，開(kāi)關(guān)模塊導(dǎo)通，SW端口輸出低電平，PWM 信號(hào)為持續(xù)tl時(shí)間高電平，持續(xù)時(shí)間為t2低電平的固定脈寬信號(hào)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，LED驅(qū)動(dòng) 電路輸出波形達(dá)到穩(wěn)定，LED負(fù)載輸出電流穩(wěn)定，LED驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)LED 驅(qū)動(dòng)電路對(duì)外接LED電路的滯環(huán)驅(qū)動(dòng)。
(2)當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端額定輸出電壓相差較大 時(shí)，即正常工作狀態(tài)下，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾 值設(shè)定模塊的電壓采樣信號(hào)Vs小于設(shè)定閾值信號(hào)Vt，LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊的SW端口輸出 低電平，輸入電壓Vin經(jīng)過(guò)外接LED電路的采樣電阻Rsense， LED負(fù)載，電感L1，開(kāi)關(guān)模塊到 地的支路導(dǎo)通，該支路有電流lM出現(xiàn)，由于電感L1為儲(chǔ)能元件，Iw為一從小到大逐漸增加的 電流，開(kāi)關(guān)模塊的開(kāi)通時(shí)間小于關(guān)斷控制模塊的設(shè)定的時(shí)間tl，因此，驅(qū)動(dòng)模塊輸出的S1信 號(hào)不會(huì)引起關(guān)斷控制模塊輸出的S3信號(hào)的翻轉(zhuǎn)，S3信號(hào)僅由比較模塊的輸出電壓Vc決定，驅(qū) 動(dòng)模塊的輸出信號(hào)PWM翻轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)PWMl將采樣電壓Vs瞬間增大或者將 Vt信號(hào)由最大值瞬間減小到最小值，比較模塊翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)PWM翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模 塊關(guān)斷，電感L1儲(chǔ)存的電能通過(guò)肖特基二極管D1續(xù)流，仍然有逐漸減小的電流Iu通過(guò)電感Ll、 肖特基二極管D1、采樣電阻Rsense和LED負(fù)載組成的回路，隨著Ll儲(chǔ)能的消耗和放電電流lL4 的逐漸減小，電壓采樣信號(hào)Vs減小到設(shè)定閾值信號(hào)Vt時(shí)，比較模塊再次翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊輸出 信號(hào)PWM再次翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模塊導(dǎo)通，同時(shí)PWMl信號(hào)將電壓采樣信號(hào)Vs瞬間減小或者將設(shè)定 閾值信號(hào)Vt由最小值瞬間增大到最大值，Vs信號(hào)瞬間減小或者Vt信號(hào)瞬間增大反應(yīng)到外部電 路，即將電感U電流的比較閾值由最小閾值Imin變到最大閾值Imax，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，輸出 波形達(dá)到穩(wěn)定，輸出電流穩(wěn)定，LED驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)外接 LED電路的滯環(huán)驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明有益效果是加入限流保護(hù)電路的滯環(huán)LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓Vin與與外接LED 電路的LED負(fù)載兩端額定輸出電壓壓差較小時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊避免了一直導(dǎo)通的現(xiàn) 象，即在每個(gè)周期有固定開(kāi)通時(shí)間tl，固定關(guān)斷時(shí)間t2，從而限制了平均輸出電流的大小，通 過(guò)設(shè)置tl和t2時(shí)間，使得平均輸出電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大閾值電流Imax，從而解決了電流過(guò)大對(duì)LED 壽命的影響以及在一定的工作場(chǎng)合下電流變化帶來(lái)的LED燈閃爍的問(wèn)題。


圖1為目前滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路部分結(jié)構(gòu)圖。
8圖2為目前滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路同外接LED電路的電路圖。
圖3為目前滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路在壓差較大時(shí)流過(guò)電感的實(shí)際電流波形圖。
圖4為目前滯環(huán)控制模式的LED驅(qū)動(dòng)電路在壓差較小時(shí)流過(guò)電感的實(shí)際電流波形圖。
圖5為本發(fā)明LED驅(qū)動(dòng)電路部分結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明LED驅(qū)動(dòng)電路同外接LED電路的電路圖A。
圖7為本發(fā)明LED驅(qū)動(dòng)電路同外接LED電路的電路圖B。
圖8為本發(fā)明LED驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷控制模塊的電路圖。
圖9為本發(fā)明LED驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖5所示，LED驅(qū)動(dòng)電路包括采樣與閾值設(shè)定模塊IO、比較模塊ll、關(guān)斷控制模塊14、 驅(qū)動(dòng)模塊12和開(kāi)關(guān)模塊13:
所述采樣與閾值設(shè)定模塊l 0的Vin端口和CS端口連接外接LED電路的采樣電阻Rsense的 兩端，采樣Rsense的電流，并通過(guò)放大電路將Rsense上的電壓放大為電壓采樣信號(hào)Vs，同時(shí) 采樣與閾值設(shè)定模塊10內(nèi)部產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt，電壓采樣信號(hào)Vs與設(shè)定閾值信號(hào)Vt輸入比 較模塊ll進(jìn)行比較，所述采樣與閾值設(shè)定模塊10的Vin端口接入外部輸入電壓，PWM1端口連 接驅(qū)動(dòng)模塊12，采樣與閾值設(shè)定模塊接地；
所述比較模塊ll產(chǎn)生比較信號(hào)Vc，輸出給關(guān)斷控制模塊14;
所述關(guān)斷控制模塊14同時(shí)接受驅(qū)動(dòng)模塊12的反饋，并產(chǎn)生信號(hào)S3輸入驅(qū)動(dòng)模塊12;
所述驅(qū)動(dòng)模塊12產(chǎn)生信號(hào)PWM、信號(hào)PWM1和信號(hào)S1，信號(hào)PWM輸入開(kāi)關(guān)模塊13,信 號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊10，從而改變采樣與閾值設(shè)定模塊的電壓采樣信號(hào)Vs或 設(shè)定閾值信號(hào)Vt，信號(hào)S1反饋給關(guān)斷控制模塊14;
所述開(kāi)關(guān)模塊13的輸出端口SW控制外接LED電路的通斷，開(kāi)關(guān)模塊接地。
如圖5、圖6、圖7所示，所述的外接LED電路包括串接的采樣電阻Rsense、 LED負(fù)載、電 感L1和肖特基二極管D1。
圖6為圖5所示LED驅(qū)動(dòng)電路的電路圖
其中，所述采樣與閾值設(shè)定模塊10的放大電路包括放大器A1、 MOS管M3、 M0S管M2、電 阻R1、電阻R2、電阻R3，所述的Vin端口經(jīng)過(guò)電阻Rl連接比較器Al的負(fù)輸入端，CS端口連接 比較器A1的正輸入端，比較器A1的輸出端連接M3的柵極，M3的源極和漏極分別連接電阻R1
9的另一端和電阻R2，電阻R2、 R3串聯(lián)，R3的另一端接地，M2的漏極連接電阻R2和R3之間， M2的源極連接電阻R3接地端，M2的柵極連接驅(qū)動(dòng)模塊12;
其中，所述比較模塊11采用的是比較器A2，比較器A2的正輸入端連接電壓采樣信號(hào)Vs， 比較器A2的負(fù)輸入端連接采樣與閾值設(shè)定模塊10輸出的設(shè)定閾值信號(hào)Vt，比較器A2的輸出端 產(chǎn)生比較信號(hào)Vc;
其中，所述開(kāi)關(guān)模塊采用開(kāi)關(guān)管M1， M1的柵極連接驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)器DR1， Ml的源極 接地，M1的漏極作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路的SW輸出端；
其中，如圖8所示為關(guān)斷控制模塊14的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，所述的關(guān)斷控制模塊14包括開(kāi) 關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延時(shí)電路、開(kāi)關(guān)管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路，RS觸發(fā)器以及邏輯組合電路，所述的開(kāi) 關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延時(shí)電路包括MOS管M4，電容Cl,電流源Il，反向器N1、 N2、 N3，所述開(kāi)關(guān) 管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路包括MOS管M5，電容C2，電流源I2，反向器N4、 N5，信號(hào)S1經(jīng)反向器 N1連接M4的柵極，所述M4的漏極和源極連接電容C2的兩端，M4的源極接地，M4的漏極連 接電流源，同時(shí)M4的漏極經(jīng)反向器N2、N3反向輸出信號(hào)S2，信號(hào)S2連接RS觸發(fā)器的S端，所 述M5、電容C2、反向器N4、 N5的連接與所述的M4、 Cl、 N2、 N3的連接相同，反向器N5的 輸出連接RS觸發(fā)器的R端，RS觸發(fā)器的Qn端連接M5的柵極，信號(hào)S2、觸發(fā)器的Q端以及Vc 共同作用于邏輯組合電路，輸出信號(hào)S3，圖8所示的邏輯組合電路為S2、 Q連接或非門150并 經(jīng)反向器反向輸入或非門151， Vc經(jīng)反向器反向輸入或非門151,或非門151輸出信號(hào)S3;
所述的關(guān)斷控制模塊14輸出的S3信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器DR1增強(qiáng)，產(chǎn)生信號(hào)PWM、信號(hào)PWM1和 信號(hào)S1，信號(hào)PWM輸入開(kāi)關(guān)管M1的柵極，信號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊10的M2柵 極，改變采樣與閾值設(shè)定模塊10的電壓采樣信號(hào)Vs，信號(hào)S1反饋給關(guān)斷控制模塊14。
圖6所示LED驅(qū)動(dòng)電路，在輸入電壓Vin與外接LED電路中的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓 相差較小時(shí)，其驅(qū)動(dòng)方法為-
LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的釆樣與閾值設(shè)定模塊10的電壓產(chǎn) 生器VREFl產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt, LED驅(qū)動(dòng)電路Vin端口和CS端口采樣Rsense上的電壓，采樣 與閾值設(shè)定模塊10的放大器A1、 M3和電阻R1， R2， R3組成電壓放大電路，將Rsense上的電 壓進(jìn)行放大，產(chǎn)生采樣電壓Vs， Vs電壓的大小為
& =-^ x (及2 + / 3)
電壓采樣信號(hào)Vs與設(shè)定閾值信號(hào)Vt經(jīng)比較器A2進(jìn)行比較，比較器A2輸出比較信號(hào)Vc的 電壓為低，關(guān)斷控制模塊輸出信號(hào)S3為低，信號(hào)S3經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器DR1增強(qiáng)后，輸出信號(hào)PWM的電壓為高，開(kāi)關(guān)管M1導(dǎo)通，SW端口輸出為低電平，同時(shí)信號(hào)PWM1為高，M2導(dǎo)通，此時(shí)Vs電壓變?yōu)?br> R =-^"X/ 2
Vin經(jīng)過(guò)外接LED電路的Rseme， LED負(fù)載，Ll，開(kāi)關(guān)管M1到地的支路導(dǎo)通，該支路有電流Iu出現(xiàn)，由于電感L1為儲(chǔ)能元件，Iu為一個(gè)從小到大逐漸增加的電流，由于輸入電壓Vin與外接LED電路中的LED負(fù)載兩端的輸出電壓壓差較小，Iu的最大值始終達(dá)不到最大電流Imax的大小，也就是Vs小于Vt，此時(shí)開(kāi)關(guān)管M1—直導(dǎo)通，
最大電流Imax為
lm ax =-
最小電流Imin為
Im =
(W2 + i 3) x
驅(qū)動(dòng)器DR1輸出的S1信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)管M1開(kāi)通的時(shí)間，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延時(shí)電路的工作過(guò)程為當(dāng)開(kāi)關(guān)管M1導(dǎo)通時(shí)，Sl信號(hào)為高，反相器N1輸出低電平，M4不導(dǎo)通，電流源I1向電容C1充電，電流源I1與電容C1之間的A點(diǎn)電位提高，經(jīng)過(guò)tl時(shí)間，當(dāng)A點(diǎn)電位升高到反相器N2的翻轉(zhuǎn)電壓V1時(shí)，反相器N2， N3翻轉(zhuǎn)，信號(hào)S2變?yōu)楦唠娖剑琑S觸發(fā)器的Q端電平由低變高，Qn端電平由高變低，S2端電平變高以及Q端電平變高控制信號(hào)S3端電平變低，PWM信號(hào)變低，開(kāi)關(guān)管M1關(guān)斷，同時(shí)S1信號(hào)變低，S2信號(hào)變低；開(kāi)關(guān)管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路的工作過(guò)程為S2由低變高，Qn端電平由高變低，M5不導(dǎo)通，12給電容C2充電，經(jīng)過(guò)t2時(shí)間，當(dāng)電流源I2與電容C2之間的B點(diǎn)電壓升高到反相器N4的翻轉(zhuǎn)電壓V2時(shí)，反相器N4， N5發(fā)生翻轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器的R端變高，Q端變低，等待Q端電平變低后，與非門150輸出高電平，由于Vc電平始終為低，使得S3信號(hào)變高，PWM信號(hào)變高，開(kāi)關(guān)管M1導(dǎo)通，這樣，PWM信號(hào)為持續(xù)tl時(shí)間高電平，持續(xù)時(shí)間為t2低電平的固定脈寬信號(hào)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，輸出波形達(dá)到穩(wěn)定，輸出電流穩(wěn)定，所述tl由Il， C1以及反相器的翻轉(zhuǎn)電壓V1的大小決定，t2由I2, C2以及反相器的翻轉(zhuǎn)電壓V2
大小決定,計(jì)算公式為fl = ^2， ,2 = e2xF2，通過(guò)控偉ijtl和t2時(shí)間可以控制輸出電流
的大小。如上所述的信號(hào)波形如圖9所示，S1， S3分別為圖8中的兩個(gè)信號(hào)，Q為圖8中RS觸發(fā)器的Q端輸出信號(hào)，Imax為電感電流的最大閾值電流，Imin為電感電流的最小閾值電流，Iu為電感電流波形，1out2為未加關(guān)斷控制模塊的輸出平均電流，1out3為增加關(guān)斷控制模塊后的輸出平均電流。圖6所示LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓Vin與外接LED電路中的LED負(fù)載兩端的額定輸出電壓相差較小時(shí)，輸出電流的平均值遠(yuǎn)小于最大閾值電流Imax值，從而達(dá)到限流的目的，由時(shí)序圖可以看到，1out3較Iout2有了明顯的減小。
如圖7所示的LED驅(qū)動(dòng)電路的電路圖是圖6的一種變化，其中，圖7中所述采樣與閾值設(shè)定模塊的放大電路包括放大器A1、 MOS管M3、電阻R1、電阻R2、所述的Vin端口經(jīng)過(guò)電阻Rl連接比較器A1的負(fù)輸入端，CS端口連接比較器A1的正輸入端，比較器A1的輸出端連接M3的柵極，M3的源極和漏極分別連接電阻R1的另一端和電阻R2，電阻R2的另一端接地，圖7中的SE1為選擇器，VREF2為電壓產(chǎn)生器，產(chǎn)生最大電壓Vmax和最小電壓Vin兩種電壓，當(dāng)PWM1信號(hào)為高時(shí)，選擇器SEl將Vmax輸出作為Vt，當(dāng)PWM1的信號(hào)為低時(shí)，選擇器將Vmin輸出作為設(shè)定閾值信號(hào)Vt，相對(duì)于圖6中PWMl信號(hào)改變采樣電壓值Vs,圖7是通過(guò)PWM1信號(hào)改變?cè)O(shè)定閾值信號(hào)Vt，兩者的目的均為產(chǎn)生電感電流的最大閾值和最小閾值，只是具體實(shí)現(xiàn)方式不同，其工作原理與圖6相同。
本發(fā)明公開(kāi)了LED驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法，并且參照附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是，上述實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，包括但不限于對(duì)關(guān)斷控制模塊的組成方式的修改、對(duì)電路的局部構(gòu)造的變更，如替換本發(fā)明中關(guān)斷控制模塊的時(shí)間檢測(cè)電路、增加減少邏輯控制、對(duì)元器件的類型或型號(hào)的替換，以及其他非實(shí)質(zhì)性的替換或修改等，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1. LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括采樣與閾值設(shè)定模塊、比較模塊、關(guān)斷控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)模塊所述采樣與閾值設(shè)定模塊的Vin端口和CS端口連接外接LED電路的采樣電阻Rsense兩端，采樣Rsense的電流，并通過(guò)采樣與閾值設(shè)定模塊的放大電路將Rsense上的電壓放大為電壓采樣信號(hào)Vs，同時(shí)采樣與閾值設(shè)定模塊內(nèi)部產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt，電壓采樣信號(hào)Vs與設(shè)定閾值信號(hào)Vt輸入比較模塊進(jìn)行比較，所述采樣與閾值設(shè)定模塊的Vin端口接入外部輸入電壓，PWM1端口連接驅(qū)動(dòng)模塊，采樣與閾值設(shè)定模塊接地；所述比較模塊產(chǎn)生比較信號(hào)Vc輸入關(guān)斷控制模塊；所述關(guān)斷控制模塊同時(shí)接受驅(qū)動(dòng)模塊的反饋，產(chǎn)生信號(hào)S3輸入驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生信號(hào)PWM、信號(hào)PWM1和信號(hào)S1，信號(hào)PWM輸入開(kāi)關(guān)模塊，信號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊，改變采樣與閾值設(shè)定模塊的電壓采樣信號(hào)Vs或設(shè)定閾值信號(hào)Vt，信號(hào)S1反饋給關(guān)斷控制模塊；所述開(kāi)關(guān)模塊的輸出端口SW控制外接LED電路的通斷，開(kāi)關(guān)模塊接地。
2. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述采樣與閾值設(shè)定模塊的放大電路包括 放大器A1、 MOS管M3、 MOS管M2、電阻R1、電阻R2、電阻R3，所述的Vin端口經(jīng) 過(guò)電阻R1連接比較器A1的負(fù)輸入端，CS端口連接比較器A1的正輸入端，比較器A1 的輸出端連接M3的柵極，M3的源極和漏極分別連接電阻R1的另一端和電阻R2，電阻 R2、 R3串聯(lián)，R3的另一端接地，M2的漏極連接電阻R2和R3之間，M2的源極連接電 阻R3接地端，M2的柵極連接驅(qū)動(dòng)模塊。
3. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述采樣與閾值設(shè)定模塊的放大電路包括 放大器A1、 MOS管M3、電阻R1、電阻R2、所述的Vin端口經(jīng)過(guò)電阻Rl連接比較器 Al的負(fù)輸入端，CS端口連接比較器A1的正輸入端，比較器A1的輸出端連接M3的柵 極，M3的源極和漏極分別連接電阻R1的另一端和電阻R2，電阻R2的另一端接地，所 述采樣與閾值設(shè)定模塊還包括電壓產(chǎn)生器VREF2以及選擇器SE1,電壓產(chǎn)生器VREF2 產(chǎn)生的最大電壓Vmax、最小電壓Vmin提供給選擇器SE1，驅(qū)動(dòng)模塊輸出信號(hào)PWM1輸 入選擇器SE1，控制選擇器輸出最大電壓Vmax或最小電壓Vmin，作為設(shè)定閾值信號(hào)Vt。
4. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述比較模塊采用的是比較器A2，比較 器A2的正輸入端連接電壓采樣信號(hào)Vs，比較器A2的負(fù)輸入端連接采樣與閾值設(shè)定模塊 輸出的設(shè)定閾值信號(hào)Vt，比較器A2的輸出端產(chǎn)生比較信號(hào)Vc。
5. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述開(kāi)關(guān)模塊采用開(kāi)關(guān)管Ml， Ml的柵極連接驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)器DR1， Ml的源極接地，Ml的漏極作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路的SW輸出端。
6. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述關(guān)斷控制模塊包括開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延 時(shí)電路、開(kāi)關(guān)管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路、RS觸發(fā)器以及邏輯組合電路，所述的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通檢 測(cè)延時(shí)電路在檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)模塊輸出的Sl信號(hào)的高電平時(shí)間大于開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延時(shí)電路 設(shè)定時(shí)間tl時(shí)，同RS觸發(fā)器以及邏輯組合電路作用，最終關(guān)斷開(kāi)關(guān)模塊；所述的開(kāi)關(guān) 管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路檢測(cè)到S3信號(hào)低電平延時(shí)t2時(shí)間后，同RS觸發(fā)器以及邏輯組合電 路作用，最終導(dǎo)通開(kāi)關(guān)模塊。
7. 如權(quán)利要求6所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通檢測(cè)延時(shí)電路包括MOS 管M4，電容C1，電流源Il，反向器N1、 N2、 N3，所述開(kāi)關(guān)管關(guān)閉檢測(cè)延時(shí)電路包括 MOS管M5，電容C2，電流源I2,反向器N4、 N5，信號(hào)Sl經(jīng)反向器Nl連接M4的柵 極，所述M4的漏極和源極連接電容C2的兩端，M4的源極接地，M4的漏極連接電流源， 同時(shí)M4的漏極經(jīng)反向器N2、 N3反向輸出信號(hào)S2，信號(hào)S2連接RS觸發(fā)器的S端，所 述的M5、電容C2、反向器N4、 N5的連接與所述的M4、 Cl、 N2、 N3的連接相同，反 向器N5的輸出連接RS觸發(fā)器的R端，RS觸發(fā)器的Qn端連接M5的柵極，信號(hào)S2、 觸發(fā)器的Q端以及Vc共同作用于邏輯組合電路，輸出信號(hào)S3，所述的邏輯組合電路為 S2、Q連接或非門150并經(jīng)反向器反向輸入或非門151, Vc經(jīng)反向器反向輸入或非門151， 或非門151輸出信號(hào)S3。
8. 如權(quán)利要求1所述LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述關(guān)斷控制模塊輸出的S3信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng) 器DR1增強(qiáng)，產(chǎn)生信號(hào)PWM、信號(hào)PWM1和信號(hào)Sl，信號(hào)PWM輸出連接開(kāi)關(guān)管Ml 的柵極，信號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊M2的柵極，改變采樣與閾值設(shè)定模塊 的電壓采樣信號(hào)Vs或設(shè)定閾值信號(hào)Vt,信號(hào)Sl反饋給關(guān)斷控制模塊。
9. LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端額定輸出電壓相差 較小時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾值設(shè)定模塊 的電壓采樣信號(hào)Vs小于設(shè)定閾值信號(hào)Vt, LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊SW端口輸出低電平， 當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷控制模塊檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)模塊輸出的S1信號(hào)的高電平時(shí)間大于關(guān)斷控 制模塊的設(shè)定時(shí)間tl時(shí)，關(guān)斷控制模塊的輸出信號(hào)S3經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊增強(qiáng)后，控制驅(qū)動(dòng)模塊 輸出的PWM信號(hào)變低，開(kāi)關(guān)模塊關(guān)斷，關(guān)斷控制模塊將S3信號(hào)延時(shí)t2時(shí)間后，信號(hào)S3 再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，S3經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)后，控制驅(qū)動(dòng)模塊的輸出PWM信號(hào)變高，開(kāi)關(guān)模塊導(dǎo)通，SW端口輸出低電平，PWM信號(hào)為持續(xù)tl時(shí)間高電平，持續(xù)時(shí)間為t2低電平 的固定脈寬信號(hào)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，LED驅(qū)動(dòng)電路輸出波形達(dá)到穩(wěn)定，LED負(fù)載輸出電 流穩(wěn)定，LED驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)外接LED電路的滯環(huán)驅(qū)動(dòng)。
10. LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與外接LED電路的LED負(fù)載兩端額定輸出電壓相差 較大時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路與外接LED電路初始上電，LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣與閾值設(shè)定模塊 的電壓采樣信號(hào)Vs小于設(shè)定閾值信號(hào)Vt， LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)模塊的SW端口輸出低電 平，開(kāi)關(guān)模塊的開(kāi)通時(shí)間小于關(guān)斷控制模塊的設(shè)定的時(shí)間tl，驅(qū)動(dòng)模塊輸出的Sl信號(hào)不 會(huì)引起關(guān)斷控制模塊輸出的S3信號(hào)的翻轉(zhuǎn)，S3信號(hào)僅由比較模塊的輸出電壓Vc決定， 同時(shí)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)PWM1將采樣電壓Vs瞬間增大或者將Vt信號(hào)由最大值瞬間減 小到最小值，比較模塊翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)PWM翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模塊關(guān)斷，隨后電壓 采樣信號(hào)Vs減小到設(shè)定閾值信號(hào)Vt時(shí)，比較模塊再次翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊輸出信號(hào)PWM再 次翻轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)模塊導(dǎo)通，同時(shí)PWMl信號(hào)將電壓采樣信號(hào)Vs瞬間減小或者將設(shè)定閾值信 號(hào)Vt由最小值瞬間增大到最大值，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出波形達(dá)到穩(wěn)定， LED負(fù)載輸出電流穩(wěn)定，LED驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)循環(huán)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)外接 LED電路的滯環(huán)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的LED驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法，包括采樣與閾值設(shè)定模塊、比較模塊、關(guān)斷控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)模塊，采樣與閾值設(shè)定模塊采樣外接LED電路采樣電阻兩端電壓Vs，同時(shí)產(chǎn)生設(shè)定閾值信號(hào)Vt，比較模塊比較Vs與Vt，輸出比較信號(hào)Vc給關(guān)斷控制模塊，關(guān)斷控制模塊輸出S3信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生信號(hào)PWM、PWM1和S1，信號(hào)PWM1反饋給采樣與閾值設(shè)定模塊，信號(hào)S1反饋給關(guān)斷控制模塊，信號(hào)PWM輸出至開(kāi)關(guān)模塊，開(kāi)關(guān)模塊控制外接LED電路。本發(fā)明在LED驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓Vin與LED負(fù)載兩端額定輸出電壓壓差較小時(shí)，降低平均輸出電流，解決了電流過(guò)大對(duì)LED壽命的影響以及電流變化帶來(lái)的LED燈閃爍問(wèn)題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101489342SQ200910096218
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者吳建興, 棟 王 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司