CN103687148A - Led驱动回路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种根据脉冲宽度调制信号对至少含有一个LED的LED源提供与脉冲宽度调制信号相应的驱动电流而不失真的LED驱动回路。该LED驱动回路具有电压供应模块，有一个输出端输出一个供应电压；供应电压控制模块，接受脉冲宽度调制信号并根据脉冲宽度调制信号使得电压供应模块的输出电流稳定从而让供应电压变成稳定；功率放大器，接受脉冲宽度调制信号和所述供应电压并对所述供应电压进行功率放大并输出一个由脉冲宽度调制信号决定的脉冲宽度相对应的功率放大信号；以及调制输出模块，对功率放大信号进行调制并输出一个与脉冲宽度相对应的驱动电流。

Description

LED驱动回路

技术领域

本发明涉及一种LED驱动回路。

背景技术

在具有LED的产品制造中，LED驱动回路一直被用来驱动LED的发光。现在市场上常见的一种LED驱动回路具有电压供应模块、BUF、以及滤波模块。其通过电压供应模块来输出一个供应电压，通过BUF来接受脉冲宽度调制信号（PWM信号）和供应电压并对供应电压进行缓冲，使其功率放大。经过功率放大后的电压经过滤波模块的滤波调制，从而得到一个驱动电流来对LED进行驱动，使其发光。

显然，LED的发光亮度是通过PWM信号来调节的。

而PWM信号的变化会影响电压供应模块所输出的供应电压的稳定。

图7是以前的LED驱动回路中的电压供应模块的输出电压与该LED驱动回路所输出的驱动电压之间的对应关系曲线示意图，其中，a表示电压供应模块的供应电压的示意曲线，b表示LED驱动回路所得到的驱动电流的示意曲线。如图2所示，当电压供应模块的供应电压突然下降时，LED驱动回路得到的驱动电压增加地特别缓慢。

图8为以前的LED驱动回路中所加PWM信号所对应的脉冲宽度与所得驱动电流的曲线示意图，其中，c为所输入的脉冲宽度与所得驱动电流的理想关系曲线，显然，该曲线为一条直线；d为所输入的脉冲宽度与所得驱动电流的实际关系曲线，显然，其为一条曲线。如图3所示，当输入的PWM信号相对应的脉冲宽度为0.1时，理想情况下LED驱动回路得到的驱动电流为60mA，但是实际得到的驱动电流只有46.004mA，当脉冲宽度为0.5时，理想情况下LED驱动回路得到的驱动电流应为300.00mA，但实际得到的驱动电流只有257.14mA，即，我们希望LED的发光亮度为LED的最大亮度的50％时，LED发光的实际亮度只有其最大亮度的40％。从而可以看出，通过调整PWM信号来调整LED的亮度时，实际得到的驱动电流或多或少的都小于理想情况下应该得到的驱动电流，从而使得LED发出的光都偏弱，影响了人眼观看LED时的舒适度。

该种情况是由于脉冲宽度调制信号的变化，引起电压供应模块对LED驱动回路中的缓冲区（BUF）的供应电压不稳定，从而使得BUF在接受供应电压时出现信号失真，导致该LED驱动回路得到的驱动电流与输入该LED驱动回路的PWM信号所对应亮度不相对应，从而LED无法达到所需要的亮度。

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种LED驱动回路来避免这种因为BUF接受到的供应电压不稳定而引起的信号失真，从而使得LED驱动回路得不到与PWM信号相对应的驱动电流的问题。

发明内容

本发明人为了解决上述课题，采用了以下结构。

本发明涉及一种LED驱动回路，根据脉冲宽度调制信号对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流，其特征在于，具有：电压供应模块，有一个输出端输出一个供应电压；供应电压控制模块，接受脉冲宽度调制信号并根据脉冲宽度调制信号使得电压供应模块的输出电流稳定从而让供应电压变成稳定；功率放大器，接受脉冲宽度调制信号和供应电压并对供应电压进行功率放大并输出一个与脉冲宽度调制信号相对应的功率放大信号；以及调制输出模块，对功率放大信号进行调制并输出一个与脉冲宽度调制信号相对应的驱动电流。

发明作用与效果

通过本发明所涉及的LED驱动回路，由于供应电压控制模块接受脉冲宽度调制信号，并根据脉冲宽度调制信号，使得电压供应模块的输出电流稳定，从而让供应电压变得稳定，从而在脉冲宽度调制信号发生变化时供应电压依然稳定，BUF接受信号也不会出现失真，从而LED源能够按照脉冲宽度调制信号相对应的亮度亮起。

附图说明

图1是本发明在实施例中的LED驱动回路的结构示意图；

图2是本发明在实施例一中的LED驱动回路的电路图；

图3是本发明在实施例一中的LED驱动回路中的供应电压与驱动电压的关系曲线图；

图4是本发明在实施例一中的LED驱动回路的脉冲宽度与驱动电流的曲线图；

图5是本发明在实施例二中的LED驱动回路的电路图；

图6是本发明在实施例三中的LED驱动回路的电路图。

图7是以前的LED驱动回路的供应电压与驱动电压的关系曲线示意图；

图8是以前的LED驱动回路的脉冲宽度与驱动电流的曲线图；

具体实施方式

本发明涉及一种LED驱动回路，根据脉冲宽度调制信号对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流。其作为一种实施形态包括电压供应模块，有一个输出端输出一个供应电压；供应电压控制模块，接受脉冲宽度调制信号并根据脉冲宽度调制信号使得电压供应模块的输出电流稳定从而让供应电压变成稳定；功率放大器，接受脉冲宽度调制信号和供应电压并对供应电压进行功率放大并输出一个与脉冲宽度调制信号相对应的功率放大信号；以及调制输出模块，对功率放大信号进行调制并输出一个与脉冲宽度调制信号相对应的驱动电流。

作为一种具体的实施形态，本发明所涉及的LED驱动回路中的供应电压控制模块是一个由非门、电阻、以及PMOS构成的PMOS电路，非门的输入端接受脉冲宽度调制信号，输出端连接PMOS的栅极；PMOS的源极与电阻的一端相连接，漏极与电压供应模块的输出端相连接；电阻的另一端接地。该LED驱动回路中的调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，功率放大器以及滤波器的总阻值与供应电压控制模块中的电阻的阻值相等。

作为另一种具体的实施形态，本发明所涉及的LED驱动回路中的供应电压控制模块是一个由非门、电阻、以及NMOS构成的NMOS电路，非门的输入端接收脉冲宽度调制信号，其输出端与NMOS的栅极相连接；NMOS的源极接地，漏极与电阻的一端相连接；电阻的另一端与电压供应模块的输出端相连接。该LED驱动回路中的调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，功率放大器以及滤波器的总阻值与供应电压控制模块中的电阻的阻值相等。

作为其次的一种具体实施形态，本发明所涉及的LED驱动回路中的功率放大器为BUF，供应电压控制模块为一个由非门、电阻、以及另一个BUF构成的NMOS电路，非门的输入端接受脉冲宽度调制信号，输出端连接上述的另一个BUF的输入端；上述的另一个BUF的输出端连接电阻的一端，另外两个连接端中的一个连接电压供应模块的输出端，另一个接地；电阻的另一端接地。该LED驱动回路中的调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，功率放大器以及滤波器的总阻值与供应电压控制模块中的电阻的阻值相等。

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细阐述。

本发明所涉及的LED驱动回路，被用于根据脉冲宽度调制信号（PWM信号）对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流。

实施例一

图1是本实施例中的LED驱动回路的结构示意图。如附图1所示，LED驱动回路100由电压供应模块110、供应电压控制模块120、功率放大器130、调制输出模块140构成。

电压供应模块110作为电压源来输出电压，其上设有一个输出端，该输出端输出一个供应电压V_s提供给功率放大器130。

供应电压控制模块120用于接受脉冲宽度调制信号200，从而根据所述脉冲宽度调制信号使得电压供应模块110的输出电流稳定从而让供应电压V_s变得稳定。

图2为本实施例中LED驱动回路的电路图。如附图2所示，供应电压控制模块120的功能是通过由非门121、PMOS122、以及电阻123构成的电路来实现的。非门121的输入端接受PWM信号，输出端连接PMOS的栅极；PMOS122的源极与电阻123的一端相连接，漏极与电压供应模块110的输出端相连接；电阻123的另一端接地。

功率放大器130用于接受PWM信号和电压供应模块所输出的供应电压V_s，并对供应电压V_s进行功率放大，从而输出一个与由PWM信号决定的脉冲宽度相对应的功率放大信号。

为了实现以上功能，该功率放大器130由一个缓冲器构成，即BUF130（buffer），该BUF130上设有一个连接端与电压供应模块110的输出端相连接、一个连接端接地、一个输入端接收PWM信号200、以及一个与调制输出模块140相连接的输出端。

调制输出模块140用于对功率放大信号进行调制并输出一个与脉冲宽度相对应的驱动电流I_out。

本实施例中的调制输出模块140为了实现以上功能，采用由滤波器141以及电流镜像电路142构成的电路。

滤波器141由电阻143、电阻144、电容145、电容146构成。电阻143的一端连接BUF130的输出端，从而接收功率放大信号；其另一端分别连接有电阻144的一端和电容145的一端。电阻144的另一端连接有电流镜像电路142的输入端以及电容146的输出端。电容145的另一端接地，电容146的另一端也接地。该滤波器141的功能在于对功率放大信号进行调制并输出一个与脉冲宽度相对应的输出电流。

电流镜像电路142对滤波器141所输出的输出电流进行镜像，从而得到一个与该输出电流相对应驱动电流I_out（与该驱动电流对应的属性给电压源300的电压为驱动电压）来驱动LED源中的各个LED发光，该驱动电流为恒定值。

在该LED驱动回路100中，电阻123的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等。

下面结合附图2对LED驱动回路的工作原理进行说明。

当输入LED驱动回路200的PWM信号为低电位时，供应电压控制模块120中的非门121接受该低电位并对该低电位进行反向使其变为高电位，从而输出该高电位。PMOS122的栅极接收该高电位从而无法导通，无电流通过电阻123，从而供应电压控制模块120中无电流通过，将流过供应电压控制模块120的电流记作I₂，即I₂等于零。

而BUF130导通，接受电压供应模块110输出的供应电压，从而有电流流过BUF，该电流记作I₁，该电流I₁流过BUF，BUF对该电流I₁所对应的供应电压进行功率放大从而输出一个与由PWM信号决定的的脉冲宽度相对应的功率放大信号。调制输出模块140中的滤波器141对该功率放大信号进行调制滤波并输出一个与脉冲宽度相对应的输出电流给电流镜像电路142，该滤波器在对功率放大信号进行调制的过程中，其中的电容145、电容46不断的充电。电流镜像电路142对该输出电流进行镜像，从而得到一个驱动电流I_out，该驱动电流I_out驱动LED源中的LED发光，从而LED能够按照PWM信号相对应的亮度来发光。

当输入LED驱动回路100的PWM信号200为高电位时，BUF130无法导通，从而无法接受电压供应模块110所输出的供应电压V_s。从而I₁等于零，此时调制输出模块140中的滤波器中的电容放电从而来维持LED源的发光。

而供应电压控制模块120中的非门121接受该高电位并对该高电位进行反向，从而输出一个低电位。PMOS的栅极接受该低电位从而导通，从而I₂不为零，I₂经过电阻123。

由于电阻123的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等并且供应电压控制模块与BUF130和滤波器141串联形成的电路并联，从而在PWM信号为低电压时流过BUF的电流I₁等于PWM信号为高电压时流过电阻123的电流I₂，从而保证了无论在PWM信号为高电压还是低电压，电压供应模块输出的供应电压都为一个恒定值，从而BUF130导通时接受到稳定的供应电压V_s时从而不会出现信号失真的现象，从而LED源的发光亮度与PWM信号是相对应的。

图3是本实施例中的LED驱动回路中的供应电压与驱动电压的对应关系图。如图3所示，e为电压供应模块所输出的供应电压曲线，f为最终输入给LED源的驱动电压曲线，显然，由于供应电压的稳定输出，从而LED驱动回路100所得到的驱动电压的形状也就对应于PWM信号的形状。

图4是本实施例中的LED驱动回路的脉冲宽度与驱动电流的曲线图。如图4所示，g为本实施例中的LED驱动回路得到的脉冲宽度与驱动电流的关系曲线，该曲线很接近于一条直线，且该g线近乎平行且靠近于c线。当PWM信号对应的脉冲宽度为0.5时，理想的LED驱动回路得到的驱动电流为300mA，本实施例中LED驱动回路得到的驱动电流为313.78，即在我们希望LED源的发光亮度为其极大值的50%时，采用本实施例中的LED驱动回路100得到的驱动电流使得LED源的发光亮度为其极大值的52.3%，很接近理想情况下所希望得到的发光亮度。由于该曲线很接近于一条直线，且近乎等于c线，从而该曲线上的其他点所得到的亮度也就近乎等于理想值。与d线相比较，切实有效地使得LED源按照PWM信号所对应的亮度发光，且提高了LED源的发光效率。

实施例一的作用与效果

综上所述，本实施例中的LED驱动回路100采用一个由非门121、PMOS122、以及电阻123构成的供应电压控制模块120来实现了电压供应模块输入给BUF130的供应电压为恒定值，从而避免了BUF130接受信号时出现失真的现象，从而得到的脉冲宽度与驱动电流之间的关系曲线近乎为一条直线，从而LED源中的LED能够按照脉冲宽度所对应的亮度发光。

实施例二

以下是对实施例二的说明。对于和实施例一中相同的构成要素，给予相同的符号，并省略相同的说明。

图5是本实施例中的LED驱动回路的电路图。如图5所示，LED驱动回路400包括电压供应模块110、供应电压控制模块220、功率放大器130、调制输出模块140。该LED驱动回路400被用于根据脉冲宽度调制信号（PWM信号）对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流I_out。

供应电压控制模块220是由非门221、NMOS222、以及电阻223构成的NMOS电路，非门221的输入端接收PWM信号，其输出端与NMOS222的栅极相连接；NMOS222的源极接地，漏极与电阻223的一端相连接；电阻223的另一端与电压供应模块的输出端相连接。

在该LED驱动回路400中，电阻223的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等。

下面结合附图5对LED驱动回路的工作原理进行说明。

当输入LED驱动回路400的PWM信号为低电位时，供应电压控制模块220中的非门221接受该低电位并对该低电位进行反向使其变为高电位，从而输出该高电位。NMOS222的栅极接收该高电位，NMOS无法导通，因此无电流通过电阻223，从而供应电压控制模块220中无电流通过，将该流过供应电压控制模块220的电流记作I₂，即该I₂此时为零。

而BUF130在接受到的PWM信号为低电位时，导通，从而接受电压供应模块110输出的供应电压V_s，从而有电流流过BUF130，该电流记作I₁，该电流I₁流过BUF，BUF对该电流I₁所对应的供应电压进行功率放大从而输出一个与由PWM信号决定的的脉冲宽度相对应的功率放大信号。调制输出模块140中的滤波器141对该功率放大信号进行调制滤波并输出一个与脉冲宽度相对应的输出电流给电流镜像电路142，该滤波器在对功率放大信号进行调制的过程中，其中的电容145、电容46不断的充电。电流镜像电路142对该输出电流进行镜像，从而得到一个驱动电流，该驱动电流驱动LED源中的LED发光，从而LED能够按照PWM信号相对应的亮度来发光。

当输入LED驱动回路400的PWM信号为高电位时，BUF130无法导通，从而无法接受电压供应模块110所输出的供应电压。从而无电流从BU F输出，即I₁此时等于零，调制输出模块140中的滤波器141中的电容145和电容146放电从而来维持LED源的发光。

而供应电压控制模块220中的非门221接受该高电位并对该高电位进行反向使其变为低电位，从而输出该低电位。NMOS222的栅极接收该低电位，由于NMOS的漏极连接着电阻223的一端，而该电阻223的另一端连接电压供应模块的输出端，从而NMOS222导通，，有电流I₂通过电阻223，即I₂不为零。

由于电阻223的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等并且供应电压控制模块与BUF130和滤波器141串联形成的电路并联，从而在PWM信号为低电压时流过BUF130的电流I₁等于PWM信号为高电压时流过电阻223的电流I₂，从而保证了无论在PWM信号为高电压还是低电压，电压供应模块输出的供应电压V_s都为一个恒定值，从而BUF130导通时接受到稳定的供应电压时从而不会出现信号失真的现象，从而LED源的发光亮度与PWM信号是相对应的。

实施例二的作用与效果

在本实施例二中的LED驱动回路400采用了一个由非门221、NMOS222、以及电阻223构成的供应电压控制模块220来实现了电压供应模块输入给BU F130的供应电压为恒定值，从而避免了BU F130接受信号时出现失真的现象，从而得到的脉冲宽度与驱动电流之间的关系曲线近乎为一条直线，LED源中的LED即能够按照脉冲宽度所对应的亮度发光，使得该LED驱动回路400也具有与实施例一中相同的效果。

实施例三

以下是对实施例三的说明。对于和实施例一中相同的构成要素，给予相同的符号，并省略相同的说明。

图6是本实施例中的LED驱动回路的电路图。如图6所示，LED驱动回路500包括电压供应模块110、供应电压控制模块320、功率放大器130、调制输出模块140。该LED驱动回路500也是被用于根据脉冲宽度调制信号（PWM信号）对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流。

供应电压控制模块320由非门321、与BUF130结构相同的BUF322、以及电阻323构成。其中，非门321的输入端接受PWM信号，其输出端连接BUF322的输入端；BUF322的输出端连接电阻323的一端，该BUF322的另外两个连接端中的一个连接电压供应模块110，另一个接地；电阻323的另一端接地。

在该LED驱动回路500中，电阻323的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等。

显然，当输入LED驱动回路500的PWM信号为低电位时，BUF130导通，而供应电压控制模块中的非门321对该低电位进行反相，从而输出高电位，BUF322无法导通，从而电压控制模块中无电流通过。

由于BUF130导通，从而电流镜像电路最终输出一个驱动电流I_out，LED源发出与PWM信号相对应的亮度。

当输入LED驱动回路500的PWM信号为高电位时，BUF130无法导通，无电流经过BUF130，滤波器141中的电容145和电容146放电，从而LED继续发光。而供应电压控制模块中的非门321将高电位反相而输出一个低电位，从而BUF322导通，有电流通过电阻323。

由于电阻323的阻值与BUF130和滤波器141串联而形成的总阻值相等并且供应电压控制模块与BUF130和滤波器141串联形成的电路并联，从而在PWM信号为低电压时流过BUF130的电流等于PWM信号为高电压时流过电阻223的电流，从而保证了无论在PWM信号为高电压还是低电压，电压供应模块输出的供应电压V_s都为一个恒定值，从而BUF130导通时接受到稳定的供应电压V_s时从而不会出现信号失真的现象，从而LED源的发光亮度与PWM信号是相对应的。

实施例三作用与效果

综上所述，本实施例三中的采用了一个由非门321、BUF322、以及电阻323构成的供应电压控制模块320来实现了电压供应模块输入给BUF130的供应电压为恒定值，从而避免了BUF130接受信号时出现失真的现象，从而得到的脉冲宽度与驱动电流之间的关系曲线近乎为一条直线，LED源中的LED即能够按照脉冲宽度所对应的亮度发光，使得该LED驱动回路500能够得到与实施例一中相同的效果；另外，由于该供应电压控制模块320中采用的BUF322与作为功率放大器的BUF130的结构完全相同，使得该LED驱动回路500设计简洁，结构简单。

Claims (7)

1.一种根据脉冲宽度调制信号对至少含有一个LED的LED源提供相应的驱动电流的LED驱动回路，其特征在于，具有：

电压供应模块，有一个输出端输出一个供应电压；

供应电压控制模块，接受脉冲宽度调制信号并根据所述脉冲宽度调制信号使得所述电压供应模块的输出电流稳定从而让所述供应电压变成稳定；

功率放大器，接受脉冲宽度调制信号和所述供应电压并对所述供应电压进行功率放大并输出一个与由所述脉冲宽度调制信号决定的脉冲宽度相对应的功率放大信号；以及

调制输出模块，对所述功率放大信号进行调制并输出一个与所述脉冲宽度相对应的所述驱动电流。

2.根据权利要求1所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述供应电压控制模块为一个由非门、PMOS、以及电阻构成的PMOS电路，

所述非门的输入端接受所述脉冲宽度调制信号，其输出端连接所述PMOS的栅极；

所述PMOS的源极与所述电阻的一端相连接，其漏极与所述电压供应模块的输出端相连接；

所述电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，

所述功率放大器以及所述滤波器的总阻值与所述电阻的阻值相等。

4.根据权利要求1所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述供应电压控制模块为一个由非门、NMOS、以及电阻构成的NMOS电路，

所述非门的输入端接收所述脉冲宽度调制信号，其输出端与所述NMOS的栅极相连接；

所述NMOS的源极接地，漏极与所述电阻的一端相连接；

所述电阻的另一端与所述电压供应模块的输出端相连接。

5.根据权利要求4所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，

所述功率放大器以及所述滤波器的总阻值与所述电阻的阻值相等。

6.根据权利要求1所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述功率放大器为BUF

所述供应电压控制模块为一个由非门、电阻、以及与所述功率放大器结构相同的另一个BUF构成的电路，

所述非门的输入端接受所述脉冲宽度调制信号，其输出端连接所述另一个BUF的输入端；

所述另一个BUF的输出端连接所述电阻的一端，另外两个连接端中的一个连接所述电压供应模块，另一个接地；

所述电阻的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的LED驱动回路，其特征在于：

其中，所述调制输出模块由滤波器以及电流镜像电路构成，

所述功率放大器以及所述滤波器的总阻值与所述电阻的阻值相等。

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