CN103857152A - 具有多路输出的电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多路输出的电源系统，其包括输入电路，m个第一输出电路，n个第二输出电路，m个电流控制电路、n个降压式开关型调节器和电压控制电路，其中，n个所述降压式开关型调节器与n个所述第二输出电路一一对应连接，用以接收所述第二输出电路的输出电压，并控制所述降压开关型调节器的输出电压维持恒定；每一所述第一输出电路用以驱动由一路或者多路LED灯串组成的LED负载；其中，所述电流控制电路用以根据模拟调光信号和/或PWM调光信号来控制所述LED负载的驱动电流，获得与所述调光信号相对应的亮度。

Description

具有多路输出的电源系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体的说，涉及一种具有多路输出的电源系统。

背景技术

随着液晶显示技术的不断创新和应用产品的增加，LED背光由于节能、环保和体积轻薄等优点，而得到迅速的发展。然而，由于LED灯的亮度与驱动电流及正向压降成正比，并随温度变化而变化。因此，LED的驱动需要恒流电源，以达到理想的发光强度。为了保证LED的正常工作，需要驱动电源能够提供相应的驱动电压和驱动电流。现有技术中，应用于LED背光的驱动电源通常具有多路输出，至少一路恒流输出给LED灯提供驱动电流，至少一路恒压输出给系统或者其他负载供电。

参考图1，所示为现有技术中一种LED背光驱动电源的功能原理框图。采用该实现方案的LED背光驱动电源中，多路输出通过变压器的多个次级侧绕组来实现。为方便说明，以LED背光驱动电源具有一路恒流输出和一路恒压输出为例进行说明。具体的，经过整流桥101的整流处理后，外部交流电源V_AC被转换为一正弦半波直流电压V_INDC，并输入至变压器的初级侧绕组N_p。

在恒流输出回路中，次级侧绕组N_s1与初级侧绕组N_p耦合，由于功率开关管Q_T1被周期性的闭合和关断，从而在次级侧绕组N_s1两端产生一方波电压，然后经过二极管D₀₁和电容C₀₁进行滤波后，在电容C₀₁两端生成波动的第一输出电压V_out1。由电感L₀，功率开关管Q_T2，二极管D₀₂和电容C₀₂组成的升压型（boost）功率级电路的输入端接收第一输出电压V_out1，输出端与LED灯连接。恒流控制和驱动电路102根据当前LED灯的驱动电流I_LED和期望驱动电流I_REF之间的误差生成相应的驱动信号V_G2，来控制功率开关管Q_T2的开关状态，从而控制驱动电流I_LED与期望驱动电流I_REF维持一致。

在恒压输出回路中，次级侧绕组N_s2与初级侧绕组N_p耦合，经过二极管D₀₃和电容C₀₃进行滤波后，在电容C₀₃两端生成第二输出电压V_out2。第二输出电压V_out2的信息通过光耦电路（IC1A和IC1B）传递至变压器101的初级侧。误差放大器103接收表征第二输出电压V_out2的反馈信号V_FB和期望输出电压V_REF以生成误差信号V_error。恒压控制和驱动电路104根据误差信号V_error生成相应的驱动信号V_G1，来控制功率开关管Q_T1的开关状态，从而控制第二输出电压V_out2与期望输出电压V_REF维持一致。

通过以上结合图1对现有LED背光驱动电源的技术方案的描述，可以看出，为了在不同的输出回路同时获得恒压和恒流输出以满足不同负载的需要，一方面，利用变压器的初级侧和副边侧组成一反激式电压变换器，以根据恒压需求对位于初级侧的功率开关管的开关状态进行控制，从而在反激式变换器的输出端获得恒压输出；另一方面，为了获得LED灯所需的驱动电流以及给LED灯提供足够的驱动电压，需要另一级升压型功率级调节器对接收到的波动的第一输出电压进行升压，以及对升压型功率级调节器的输出端的输出电流进行恒流控制，从而驱动LED灯。

但是，采用图1所示的实现方案，在恒流输出回路中，两级电压的转换增加了转换损耗，降低了工作效率。同时由于升压型功率级电路的使用，因此功率开关管需要选择为参数较大（耐压等）的功率器件，增加了实现成本，也不利于系统的集成实现；另一方面，由于第一输出电压不能进行有效的限制和保护，从而当LED灯处于异常状态时（例如短路时），对LED灯以及电路系统造成损害。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的具有多路输出的电源系统，以解决现有技术中元器件数目多，电路结构复杂，功率损耗大，工作效率低等问题。

依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统，包括，输入电路，m个第一输出电路，n个第二输出电路，m个电流控制电路、n个降压式开关型调节器和电压控制电路，n为不小于1的自然数，m为不小于1的自然数，其中，

所述输入电路包括一初级侧绕组和第一功率开关管；

所述初级侧绕组的一端接收直流输入电压，另一端与所述第一功率开关管连接；

每一所述第一输出电路和所述第二输出电路包括串联连接的次级侧绕组、整流电路和滤波电路；

n个所述降压式开关型调节器与n个所述第二输出电路一一对应连接，用以接收所述第二输出电路的输出电压，并控制所述降压开关型调节器的输出电压维持恒定；

每一所述第一输出电路用以驱动由一路或者多路LED灯串组成的LED负载；其中，所述电流控制电路用以根据模拟调光信号和/或PWM调光信号来控制所述LED负载的驱动电流，获得与所述调光信号相对应的亮度；

所述电压控制电路用以根据所述第二输出电路的输出电压和所述LED负载的负端电压控制所述第一功率开关管的开关状态；

在第一工作状态时，所述电压控制电路根据所述第二输出电路的输出电压控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述第二输出电路的输出电压维持恒定；

在第二工作状态时，所述电压控制电路根据所述LED负载的负端电压控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述LED负载的负端电压维持恒定。

依据本发明的实施例，所述电压控制电路包括与所述LED灯串对应的第一误差运算和补偿电路和与所述第二输出电路对应的第二误差运算和补偿电路；所述第一误差运算和补偿电路用以根据所述LED灯串的负端电压和对应的第一期望基准电压之间的误差生成第一补偿信号；所述第二误差运算和补偿电路用以根据所述第二输出电路的输出电压和对应的第二期望电压之间的误差生成第二补偿信号。

依据本发明的实施例，所述电压控制电路包括第一选择电路，用以接收所述第一补偿信号和所述第二补偿信号，并将所述第一补偿信号和所述第二补偿信号中的最小值或者最大值作为反馈信号。

依据本发明的实施例，所述具有多路输出的电源系统还包括光耦电路和位于原边侧的原边控制电路；

所述光耦电路将所述反馈信号传递至所述原边控制电路；

所述原边控制电路根据所述反馈信号产生相应的控制信号来控制所述第一功率开关管的开关状态。

依据本发明的实施例，所述电压控制电路还包括基准电压发生电路，用以根据所述第二输出电路的输出电压调节所述第二期望电压；

所述基准电压发生电路包括存储电路、第二选择电路和箝位电路，其中，

所述存储电路用以在所述PWM调光信号为高电平时，接收所述第二输出电路的输出电压并进行储能，以生成存储电压；

所述选择电路接收所述存储电压和一电压源，所述选择电路的输出信号为所述存储电压和所述电压源的较大者；

所述箝位电路包括一箝位电压，当所述选择电路的输出信号的数值小于所述箝位电压时，所述第二期望电压为所述选择电路的输出信号；当所述选择电路的输出信号的数值大于所述箝位电压时，所述第二期望电压为所述箝位电压。

依据本发明的实施例，所述存储电路包括一可控开关和一电容，所述PWM调光信号用以控制所述可控开关的开关状态。

依据本发明的实施例，所述LED灯串的负端电压的最小值作为所述LED负载的负端电压。

依据本发明的实施例，所述电流控制电路包括模拟调光控制电路和PWM调光控制电路。

依据本发明的实施例，所述模拟调光控制电路包括线性调节电路，所述PWM调光控制电路包括开关电路；所述模拟调光信号用以调节所述线性调节电路的基准源；所述PWM调光信号用以控制所述开关电路的闭合和断开状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

依据本发明的实施例，所述开关电路串联在所述第一输出电路的输出端和所述LED灯串组成的供电回路中。

依据本发明的实施例，所述开关电路串联连接在所述线性调节电路的运算放大器的输出端和所述线性调节电路的可控开关之间。

依据本发明的实施例，所述模拟调光控制电路包括开关型调节电路，所述开关型调节电路接收所述模拟调光信号和所述LED灯串的当前驱动电流，以调节所述开关型调节电路的输出电流。

依据本发明的实施例，所述PWM调光控制电路包括串联在所述第一输出电路的输出端、所述开关型调节电路和所述LED灯串组成的供电回路中，所述PWM调光信号用以控制所述开关电路的闭合和断开状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

依据本发明的实施例，所述PWM调光信号用以控制所述开关型调节电路的使能状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

依据本发明的具有多路输出的电源系统，可以同时实现模拟调光和PWM调光，或者仅有模拟调光，或者仅有PWM调光。

在电压反馈控制中，将第二输出电路的输出电压以及LED负载的负端电压均作为被控信号。一方面，通过对LED负载的负端电压的控制，使得第一输出电路的输出电压维持为能够足以驱动所有LED灯串的最小驱动电压的数值，提高了电路的工作效率。另一方面，通过对第二输出电路的输出电压的控制，使得第二输出电路的输出电压，即降压式开关型调节器的输入电压，能够维持为基本恒定，避免降压式开关型调节器的输入电压的波动，提高了电路的工作稳定性。

进一步的，利用第二输出电路的输出电压对电压反馈回路中与第二输出电路的输出电压对应的基准电压进行自适应调节，能够使系统很快的进入稳定状态，提高了系统的动态响应。

附图说明

图1所示为现有技术中一种LED背光驱动电源的原理框图；

图2所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统的原理框图；

图3A所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第一实施例的原理框图；

图3B所示为图3A所示的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路在同时具有模拟调光信号和PWM调光信号时的工作波形图；

图4所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第二实施例的原理框图；

图5所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第三实施例的原理框图；

图6A所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统的电压控制电路的原理框图；

图6B所示为图6A所示的具有多路输出的电源系统中的电压控制电路在模拟调光时的工作波形图；

图7A所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统中的基准电压发生电路的原理框图；

图7B所示为具有图7A所示的基准电压发生电路的电压控制电路在PWM调光时的工作波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

参考图2，所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统的原理框图。在该实施例中，以电源系统200包括两路输出为例进行说明，其中一路输出信号为电压型信号，一路输出信号为电流型信号。

电源系统200包括输入电路，第一输出电路，第二输出电路，电流控制电路，降压式开关型调节器和电压控制电路。其中，

整流桥101，初级侧绕组N_p和第一功率开关管Q_T1组成所述输入电路。整流桥101对外部交流电源V_AC进行整流，以获得一正弦半波直流电压；再经过电容C_in进行滤波后，生成直流输入电压V_INDC。初级侧绕组N_p和第一功率开关管Q_T1串联连接在直流输入电压V_INDC和地电位之间。

每一第一输出电路和第二输出电路均包括与初级侧绕组相耦合的一次级侧绕组，以及依次串联连接在所述初级侧绕组两端的整流二极管和输出电容，以与输入电路中的初级侧绕组和第一功率开关管形成一反激式拓扑结构的功率级电路。

例如，在该实施例中，第二输出电路包括与初级侧绕组N_p耦合的次级侧绕组V_S2，整流二极管D2和输出电容C2，从而在输出电容C2生成输出电压V2。

降压式开关型调节器201连接在第二输出电路的输出端，以接收输出电压V2，并将其转换为输出端的输出电压V_OUT，并维持输出电压V_OUT恒定。

在该实施例中，第一输出电路用以驱动由两路LED灯串组成的LED负载204。类似的，第一输出电路包括与初级侧绕组N_p耦合的次级侧绕组V_S1，整流二极管D1和输出电容C1，从而在输出电容C1生成输出电压V1，以给LED负载提供电源供应。

电流控制电路202接收模拟调光信号和PWM调光信号，以控制LED负载104具有与模拟调光信号和PWM调光信号相对应的亮度。根据所述模拟调光信号控制流过LED负载204的电流，从而来调节LED负载204的亮度。根据PWM调光信号控制LED负载204的开关时间的比率，从而来调节LED负载204的亮度。因此，依据本发明的实施例的具有多路输出的电源系统，可以同时支持模拟调光和PWM调光。

电压控制电路203根据第二输出电路的输出电压V₂，以及LED负载204的负端电压V_LED，来产生相应的反馈信号V_FB。然后，反馈信号V_FB可以通过光耦电路205传递至原边控制电路206，进而来产生相应的驱动信号V_G1来控制第一功率开关管Q_T1的开关状态。

具体的，当所述第二输出电路的输出电压需要更多的调节时，所述电压控制电路根据所述第二输出电路的输出电压控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述第二输出电路的输出电压维持恒定。

当所述第一输出电路的输出电压需要更多的调节时，所述电压控制电路根据LED负载204的负端电压V_LED控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述LED负载的负端电压维持恒定。

这里，LED负载具有两路LED灯串。此时，将所有两路所述LED灯串的负端电压的最小值作为所述LED负载的负端电压。具体的，可以通过一选通电路来实现，例如由两个二极管组成的选通电路等，在此不再赘述其具体实现方式。

第一功率开关管Q_T1周期性的导通和关断，通过初级侧绕组和次级侧绕组之间的能量的传递，第二输出电路的输出电压V₂给降压式开关型调节器201提供输入电压。同时，第一输出电路的输出电压V₁给LED负载204提供驱动电压。

采用这种控制方式，虽然利用降压式开关型调节器已经能够获得稳定的输出电压，但是由于反馈信号能够表征第二输出电路的输出电压以及LED负载的负端电压两者的信息，因此，通过第二输出电路的输出电压的控制能够降低第二输出电路的输出电压的波动，提高其工作稳定性。另一方面，通过LED负载的负端电压的控制，能够保证第一输出电路的输出电压V1维持为驱动LED负载所需的最小值，从而大大提高了电路的转换效率。

这里，降压式开关型调节器201的电路结构和控制方式可以设置为任何合适的方式，其具体实现方式和控制原理在此不再进行详细说明。

以下结合具体实施例详细说明依据本发明的电流控制电路的实现方式。

参考图3A，所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第一实施例的原理框图。

在该实施例中，仅示出了一路LED灯串204-1，对于具有多路LED灯串的LED负载，每一路LED灯串的控制方式同LED灯串204-1，在此不再展开说明。

在该实施例中，电流控制电路包括模拟调光控制电路和PWM调光控制电路。模拟调光控制电路采用的是线性调节电路。具体的，线性调节电路包括串联连接在LED灯串的负端和地电位之间的第二功率开关管Q_T2和电阻R₁，以及运算放大器301。运算放大器301的输出端的输出信号用以控制第二功率开关管Q_T2的状态，反相输入端连接至第二功率开关管Q_T2和电阻R₁的公共连接点，同相输入端接收表征所述模拟调光信号的基准电压V_REF1。这里以第二功率开关管Q_T2为MOSFET晶体管为例，运算放大器301的输出端连接至第二功率开关管Q_T2的栅极，漏极与LED灯串204-1的负端连接，电阻R1连接在第二功率开关管Q_T2的源极和地电位之间；并且，运算放大器301的反相输入端连接至电阻R1与第二功率开关管Q_T2的源极的公共连接点。由于运算放大器的虚短原理，电阻R1上的电流被强制为基准电压V_REF1的电压值和电阻R1的电阻值之间的比值。因此，模拟调光信号实现了对流过LED灯串204的电流的调节，从而实现了对LED灯串的亮度的调节。

其中，可以通过滤波方式将模拟调光信号转换为基准电压V_REF1。图3A所示的实施例示出了一种实现方式。模拟调光信号经过依次串联连接的缓冲器BF₁，电阻R_F和电容C_F后，在电容C_F的两端生成基准电压V_REF1。

PWM调光控制电路可以通过开关电路来实现。开关电路连接在第一输出电路的输出电压V1、LED灯串204-1、第二功率开关管Q_T2、电阻R₁和地电位组成的供电回路中。根据PWM调光控制信号控制开关电路的闭合和断开状态，从而调节包含LED灯串204-1的供电回路的有电流流过的开关时间的比率，来实现PWM调光信号对LED灯串的亮度的控制。

图3A所示的实施例中，开关电路包括一可控开关S1。这里，可控开关S1连接在第一输出电路的输出电压V1和LED灯串204-1的正端之间。可控开关S1的开关状态由PWM调光控制信号来控制。当PWM调光信号为高电平时，可控开关S1闭合，供电回路是导通的，电流流过LED灯串204-1；当PWM调光信号为低电平时，可控开关S1断开，供电回路是断开的，没有电流流过LED灯串204-1。当然，尽管在该图示中没有示出，本领域技术人员可以得知，PWM调光信号可以通过一定的驱动电路将其转换为驱动信号后，再来驱动可控开关S1。开关电路的实现方式和连接关系并不限于图3所示的实施例，例如，开关电路可以位于LED灯串的负端和第二功率开关管Q_T2之间，还可以位于第二功率开关管Q_T2和电阻R₁之间，还可以位于电阻R₁和地电位之间，还可以位于运算放大器301的输出端和第二功率开关管Q_T2之间。

通过图3所示的依据本发明实施例的电流控制电路，可以同时实现模拟调光和PWM调光，或者仅有模拟调光，或者仅有PWM调光。当仅有模拟调光时，开关电路始终保持为闭合状态。当仅有PWM调光时，基准电压V_REF1可以设置一合适的数值。

参考图3B，所示为图3A所示的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路在同时具有模拟调光信号和PWM调光信号时的工作波形图。其中，这里模拟调光信号以经过转换的与之对应的电流信号I_REF来表示。

从时刻t₀至时刻t₁，由于PWM调光信号维持为低电平，结合图3A所示的原理框图，可控开关S1处于断开状态，因此没有电流流过LED灯串204-1，因此流过LED的电流I_LED为零值。

从时刻t₁至时刻t₂，PWM调光信号维持为高电平，因此可控开关S1始终处于闭合状态，流过LED的电流I_LED与电流信号I_REF一致。

从时刻t₂至时刻t₃，电流信号I_REF维持不变，PWM调光信号维持为高电平，因此可控开关S1处于闭合状态。因此，流过LED的电流I_LED维持为时刻t2的电流值。

从时刻t₃至时刻t₄，电流信号I_REF维持不变，PWM调光信号维持为低电平，因此可控开关S1处于断开状态。流过LED的电流I_LED维持为零值。

周而复始，通过电流控制电路根据模拟调光信号和PWM调光信号对LED负载的亮度进行调节。

参考图4，所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第二实施例的原理框图。

在该实施例中，电流控制电路包括模拟调光控制电路和PWM调光控制电路。这里，模拟调光控制电路采用的是开关型调节电路。具体的，开关型调节电路404包括误差运算和补偿电路401，PWM控制电路402和功率级电路403。

误差运算和补偿电路401接收表征模拟调光信号的基准电压V_REF1和表征当前LED负载的驱动电流的检测信号V_SENSE，并对两者进行误差运算和补偿运算，以产生一表征两者之间的误差信息的补偿信号V_COMP。

PWM控制电路402根据接收到的补偿信号V_COMP生成相应的控制信号V_CTRL。

功率级电路403的输入电压为第一输出电路的输出电压V₁，控制信号V_CTRL通过控制功率级电路403中的功率开关的开关状态，来调节输出端的输出电流I_OUT，并给LED灯串204-1提供驱动电流，从而使LED灯串具有与所述模拟调光信号相对应的亮度。

与图3所示的实施例类似，可以通过滤波方式将模拟调光信号转换为基准电压V_REF1。

PWM调光控制电路可以通过开关电路来实现。开关电路连接在开关型调节电路404的输出端、LED灯串和地电位组成的供电回路中。根据PWM调光控制信号控制开关电路的闭合和断开状态，从而调节包含LED灯串204-1的供电回路的有电流流过的开关时间的比率，来实现PWM调光信号对LED灯串的亮度的控制。

图4所示的实施例中，开关电路包括一可控开关S1。这里，可控开关S1连接在LED灯串204-1的正端和功率级电路403的输出端之间。可控开关S1的开关状态由PWM调光控制信号来控制。开关电路的工作原理与图3A所示的实施例类似。开关电路的实现方式和连接关系并不限于图4所示的实施例，例如，开关电路可以位于LED灯串的正端和开关型调节电路的输出端之间。

类似的，通过图4所示的依据本发明实施例的电流控制电路，可以同时实现模拟调光和PWM调光，或者仅有模拟调光，或者仅有PWM调光。当仅有模拟调光时，开关电路始终保持为闭合状态。当仅有PWM调光时，基准电压V_REF1可以设置一合适的数值。

参考图5，所示为依据本发明实施例的具有多路输出的电源系统中的电流控制电路的第三实施例的原理框图。

在该实施例中，与图4所示的实施例类似，模拟调光控制电路仍然为开关型调节电路。不同的是，PWM调光控制电路包括使能电路501。PWM调光信号通过对开关型调节电路404的使能控制来实现。

使能电路501接收PWM调光信号以生成相应的使能信号EN。使能信号EN用以控制开关型调节电路404的工作状态。例如，当使能信号EN为高电平时，开关型调节电路404处于正常工作状态，以给LED灯串204-1提供驱动电流；而当使能信号EN为低电平时，开关型调节电路404不工作，没有电流流过LED灯串204-1。

通过使能电路根据PWM调光信号控制有电流流过LED灯串的时间的比率，从而使LED灯串具有与PWM调光信号对应的亮度。

这里，在图4和图5所示的实施例中，开关型调节电路可以为任何合适结构的功率级拓扑结构，控制方式也可以为任何合适的电流型控制模式，例如，峰值电流控制模式或者平均电流控制模式等，在此不再进行详细说明。

以下将结合具体实施例详细说明依据本发明的具有多路输出的电源系统的电压控制电路的具体实现方式。

参考图6A，所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统的电压控制电路的原理框图。

在该实施例中，电压控制电路包括第一误差运算和补偿电路601，第二误差运算和补偿电路602和选择电路603。其中，

第一误差运算和补偿电路601用以根据所述LED负载的负端电压V_LED和对应的第一期望电压V_REF2生成第一补偿信号V_COMP1。

对于具有一路以上的LED灯串的LED负载，选择所需的驱动电压最大的一LED灯串的负端电压；然后，与第一期望电压V_REF2进行误差运算，误差运算结果再经过补偿运算后生成第一补偿信号V_COMP1，从而使得第一输出电路的输出电压V₁维持为能够满足所有LED灯串的最小驱动电压。

类似的，对于具有多个第一输出电路的电源系统，可以根据所有LED灯串中所需的驱动电压最大的一LED灯串的负端电压来生成第一补偿信号V_COMP1。

第二误差运算和补偿电路602用以根据第二输出电路的输出电压V₂和对应的第二期望电压V_REF3生成第二补偿信号V_COMP2。

对于具有一路以上的第二输出电路的电源系统，每一路第二输出电路的输出电压均对应一第二期望电压或者功率。此时，选取具有最高的第二期望电压或者功率的该路第二输出电路的输出电压V₂和对应的第二期望电压V_REF3进行误差运算，然后对误差运算结果进行补偿运算，从而获得第二补偿信号V_COMP2。

选择电路603分别与第一误差运算和补偿电路601和第二误差运算和补偿电路602的输出端连接，以接收第一补偿信号V_COMP1和第二补偿信号V_COMP2以选择其中一个信号作为反馈信号V_FB。

这里，第一误差运算和补偿电路601和第二误差运算和补偿电路602可以通过运算放大器，例如EA1和EA2，以及补偿电路等来实现。补偿电路可以为电容，或者电阻和电容电路等。运算放大器的两个输入端分别接收负端电压V_LED和对应的第一期望电压V_REF2，或者第二输出电路的输出电压V₂和对应的第二期望电压V_REF3。根据同相输入端和反相输入端接入的信号的不同，选择电路603可以选择将第一补偿信号V_COMP1和第二补偿信号V_COMP2中的较小者或者较大者作为反馈信号V_FB。例如，当运算放大器EA1的同相输入端接收负端电压V_LED，反相输入端接收第一期望电压V_REF2，而运算放大器EA2的同相输入端接收第二输出电路的输出电压V₂，反相输入端接收第二期望电压V_REF3时，选择电路603的输出信号为第一补偿信号V_COMP1和第二补偿信号V_COMP2中的较小者，以作为反馈信号V_FB。

图6A所示的实施例的原理框图示出了选择电路603的一种具体实现方式。选择电路603包括二极管D_L1和二极管D_L2。二极管D_L1的阴极连接至第一误差运算和补偿电路601的输出端，以接收第一补偿信号V_COMP1。二极管D_L2的阴极连接至第二误差运算和补偿电路602的输出端，以接收第二补偿信号V_COMP2。二极管D_L1和二极管D_L2的阳极相互连接，其公共连接点的输出信号作为反馈信号V_FB。当第一补偿信号V_COMP1小于第二补偿信号V_COMP2时，二极管D_L1导通，二极管D_L2关断，反馈信号V_FB为第一补偿信号V_COMP1。当第一补偿信号V_COMP1大于第二补偿信号V_COMP2时，二极管D_L2导通，二极管D_L1关断，反馈信号V_FB为第二补偿信号V_COMP2。

本领域技术人员可以得知，当运算放大器EA1和运算放大器EA2的同相输入端和反相输入端的输入信号互相替换时，选择电路603的输出信号为第一补偿信号V_COMP1和第二补偿信号V_COMP2中的较大者。

依据本发明实施例的电压控制电路，将第二输出电路的输出电压以及LED负载的负端电压均作为被控信号。一方面，通过对LED负载的负端电压的控制，使得第一输出电路的输出电压维持为能够足以驱动所有LED灯串的最小驱动电压的数值，提高了电路的工作效率。另一方面，通过对第二输出电路的输出电压的控制，使得第二输出电路的输出电压，即降压式开关型调节器的输入电压，能够维持为基本恒定，避免降压式开关型调节器的输入电压的波动，提高了电路的工作稳定性。

参考图6B，所示为图6A所示的具有多路输出的电源系统中的电压控制电路在模拟调光时的工作波形图。这里模拟调光信号以经过转换的与之对应的电流信号I_REF来表示。波形I_LED表示流过LED负载的驱动电流的波形图。第一补偿信号V_COMP1为对LED负载的负端电压V_LED和对应的第一期望电压V_REF2进行误差和补偿运算后的结果。第二补偿信号V_COMP2为对第二输出电路的电压V2和对应的第二期望电压V_REF3进行误差和补偿运算后的结果。

从时刻t₀至时刻t₁，第一补偿信号V_COMP1小于第二补偿信号V_COMP2，在该时间区间内，反馈信号V_FB与第一补偿信号V_COMP1一致。原边控制电路206根据第一补偿信号V_COMP1来产生相应的控制信号，以调节LED负载的负端电压V_LED。此时，LED负载的负端电压V_LED与第一期望电压V_REF2维持一致。虽然第二输出电路的输出电压V2会有较小的波动，通过降压式开关型调节器的调节，仍可在输出端获得稳定的输出电压。

从时刻t₁至时刻t₂，第一补偿信号V_COMP1大于第二补偿信号V_COMP2，在该时间区间内，反馈信号V_FB与第二补偿信号V_COMP2一致。原边控制电路206根据第二补偿信号V_COMP2来产生相应的控制信号，以调节第二输出电路的输出电压V2。此时，第二输出电路的输出电压V2与第二期望电压V_REF3维持一致。LED负载的负端电压V_LED会有较小的波动，不会给LED负载带来很大的负面影响，LED负载仍可维持正常工作。

从时刻t₂之后，第一补偿信号V_COMP1大于第二补偿信号V_COMP2，反馈信号V_FB与第二补偿信号V_COMP2一致。

在具有PWM调光的LED驱动电路中，在PWM调光信号开始低电平转换为高电平的一较小的时间段内，初级侧绕组N_p中储存的能量将大部分传递至次级侧绕组N_s2，第二输出回路的电压V₂急速上升，导致LED负载的负端电压V_LED会急剧下降，并有可能会降至零值，LED负载的负端电压LED需要一段较长的时间才能重新恢复至稳定状态，系统的动态响应速度很慢。

因此，为了进一步的提高具有多路输出的电源系统的动态响应速度和稳定性，依据本发明实施例的电压控制电路还包括一基准电压发生电路，以根据第二输出电路的输出电压产生第二期望电压V_REF3。

参考图7A，所示为依据本发明一实施例的具有多路输出的电源系统中的基准电压发生电路的原理框图。

在该实施例中，基准电压发生电路包括存储电路701，选择电路702和箝位电路703。其中，存储电路701用以在PWM调光信号的有效时间区间内，如PWM调光信号为高电平的时间区间内，根据接收到的第二输出电路的输出电压V2进行储能，以生成一存储电压V_CF。选择电路702连接至存储电路701的输出端和电压源V_F，以接收存储电压V_CF和电压源V_F；其输出端的输出信号为存储电压V_CF和电压源V_F两者中的较大者。箝位电路703连接至选择电路702的输出端，其具有一箝位电压V_CLAMP。当选择电路702的输出端的输出信号的数值超过箝位电压V_CLAMP时，将选择电路702的输出端的输出信号箝位至箝位电压V_CLAMP。选择电路702的输出端的输出信号作为第二期望电压V_REF3。

图7A所示的实施例列举了存储电路701，选择电路702和箝位电路703的一种实现方式。

其中，存储电路701包括串联连接的可控开关S_F和存储电容C_F，以接收第二输出电路的输出电压V2。可控开关S_F的开关状态与PWM调光信号相关。可控开关S_F和存储电容C_F的公共连接点的电压作为存储电压V_CF。

选择电路702包括二极管D_H1和二极管D_H2。二极管D_H1的阳极连接至存储电路701的输出端，以接收存储电压V_CF，阴极连接至二极管D_H2的阴极；二极管D_H2的阳极连接至电压源V_F。当存储电压V_CF大于电压源V_F时，二极管D_H1导通，二极管D_H2关断，选择电路702的输出信号即二极管D_H1和二极管D_H2的公共连接点的输出信号为存储电压V_CF。当存储电压V_CF小于电压源V_F时，二极管D_H2导通，二极管D_H1关断，选择电路702的输出信号为电压源V_F。

箝位电路703包括一稳压管D_C，其阴极连接至选择电路702的输出端，阳极连接至地电位。当选择电路702的输出信号的数值大于稳压管D_C的箝位电压V_CLAMP时，当选择电路702的输出信号的数值被箝位至箝位电压V_CLAMP。

当选择电路的输出端的输出信号的数值小于箝位电压V_CLAMP时，第二期望电压V_REF3的数值为当前选择电路的输出端的输出信号的数值；当选择电路的输出端的输出信号的数值大于箝位电压V_CLAMP时，第二期望电压V_REF3的数值为箝位电压V_CLAMP的数值。

通过对第二输出电路的输出电压的反馈回路中的第二期望电压V_REF3的数值的动态调整，使得在PWM调光信号由低电平转换为高电平的起始时间段内，初级侧绕组N_p上的能量能够较平均的传递至第二输出电路和第一输出电路，避免了LED负载的驱动电压和负端电压V_LED的急剧波动，加快了电压控制电路的动态响应。

参考图7B，所示为具有图7A所示的基准电压发生电路的电压控制电路在PWM调光时的工作波形图。

从时刻t0至时刻t1，PWM调光信号维持为高电平，可控开关S_F闭合，电压V2对电容C_F进行充电，存储电压V_CF连续增加，其数值大于电压源V_F的数值。电压控制电路根据LED负载的负端电压V_LED和第一期望电压V_REF2来产生控制信号，通过对第一功率开关管Q_T1的开关状态的控制，来使负端电压V_LED维持基本恒定。

从时刻t1至时刻t2，PWM调光信号由高电平变为低电平，可控开关S_F关断。由于存储电压V_CF的数值大于电压源V_F的数值，并且小于箝位电压V_CLAMP的数值，因此，第二期望电压V_REF3的数值维持为时刻t2时的存储电压V_CF的数值。电压控制电路根据第二输出电路的输出电压V2和第二期望电压V_REF3来产生控制信号，通过对第一功率开关管Q_T1的开关状态的控制，来使输出电压V2维持基本恒定。

通过对第二基准电压V_REF3的数值的自适应调节，可见，LED负载的负端电压V_LED的波动逐渐变小，能够很快的进入稳定状态，提高了系统的动态响应。

需要说明的是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能也相同，且改进行性的实施例可分别与上述多个相关实施例进行结合，但说明时仅已在上一实施例的基础上举例说明。电路的结构和信号的采样包括但并不限定于以上公开的形式，只要能够实现本发明实施例所述的相关电路的功能即可，例如，电压V2，电压V_LED也可以通过电阻分压电路进行采样后再进行后续运算。因此，本领域技术人员在本发明实施例公开的电路的基础上所做的相关的改进，也在本发明实施例的保护范围之内。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (14)

1.一种具有多路输出的电源系统，其特征在于，包括，输入电路，m个第一输出电路，n个第二输出电路，m个电流控制电路、n个降压式开关型调节器和电压控制电路，n为不小于1的自然数，m为不小于1的自然数，其中，

所述输入电路包括一初级侧绕组和第一功率开关管；

所述初级侧绕组的一端接收直流输入电压，另一端与所述第一功率开关管连接；

每一所述第一输出电路和所述第二输出电路包括串联连接的次级侧绕组、整流电路和滤波电路；

n个所述降压式开关型调节器与n个所述第二输出电路一一对应连接，用以接收所述第二输出电路的输出电压，并控制所述降压式开关型调节器的输出电压维持恒定；

每一所述第一输出电路用以驱动由一路或者多路LED灯串组成的LED负载；其中，所述电流控制电路用以根据模拟调光信号和/或PWM调光信号来控制所述LED负载的驱动电流，使所述LED负载具有相对应的亮度；

所述电压控制电路用以根据所述第二输出电路的输出电压和所述LED负载的负端电压控制所述第一功率开关管的开关状态；

在第一工作状态时，所述电压控制电路根据所述第二输出电路的输出电压控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述第二输出电路的输出电压维持恒定；

在第二工作状态时，所述电压控制电路根据所述LED负载的负端电压控制所述第一功率开关管的开关状态，以使所述LED负载的负端电压维持恒定。

2.根据权利要求1所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述电压控制电路包括与所述LED灯串对应的第一误差运算和补偿电路和与所述第二输出电路对应的第二误差运算和补偿电路；所述第一误差运算和补偿电路用以根据所述LED灯串的负端电压和对应的第一期望电压之间的误差生成第一补偿信号；所述第二误差运算和补偿电路用以根据所述第二输出电路的输出电压和对应的第二期望电压之间的误差生成第二补偿信号。

3.根据权利要求2所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述电压控制电路包括第一选择电路，用以接收所述第一补偿信号和所述第二补偿信号，并将所述第一补偿信号和所述第二补偿信号中的最小值或者最大值作为反馈信号。

4.根据权利要求3所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，还包括光耦电路和位于原边侧的原边控制电路；

所述光耦电路将所述反馈信号传递至所述原边控制电路；

所述原边控制电路根据所述反馈信号产生相应的控制信号来控制所述第一功率开关管的开关状态。

5.根据权利要求2所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述电压控制电路还包括基准电压发生电路，用以根据所述第二输出电路的输出电压调节所述第二期望电压；

所述基准电压发生电路包括存储电路、第二选择电路和箝位电路，其中，

所述存储电路用以在所述PWM调光信号为高电平时，接收所述第二输出电路的输出电压并进行储能，以生成存储电压；

所述选择电路接收所述存储电压和一电压源，所述选择电路的输出信号为所述存储电压和所述电压源的较大者；

所述箝位电路包括一箝位电压，当所述选择电路的输出信号的数值小于所述箝位电压时，所述第二期望电压为所述选择电路的输出信号；当所述选择电路的输出信号的数值大于所述箝位电压时，所述第二期望电压为所述箝位电压。

6.根据权利要求5所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述存储电路包括一可控开关和一电容，所述PWM调光信号用以控制所述可控开关的开关状态。

7.根据权利要求1所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所有所述LED灯串的负端电压中的最小值作为所述LED负载的负端电压。

8.根据权利要求1所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述电流控制电路包括模拟调光控制电路和PWM调光控制电路。

9.根据权利要求8所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述模拟调光控制电路包括线性调节电路，所述PWM调光控制电路包括开关电路；所述模拟调光信号用以调节所述线性调节电路的基准源；所述PWM调光信号用以控制所述开关电路的闭合和断开状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

10.根据权利要求9所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述开关电路串联在所述第一输出电路的输出端和所述LED灯串组成的供电回路中。

11.根据权利要求9所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述开关电路串联连接在所述线性调节电路的运算放大器的输出端和所述线性调节电路的可控开关之间。

12.根据权利要求8所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述模拟调光控制电路包括开关型调节电路，所述开关型调节电路接收所述模拟调光信号和所述LED灯串的当前驱动电流，以调节所述开关型调节电路的输出电流。

13.根据权利要求12所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述PWM调光控制电路包括串联在所述第一输出电路的输出端、所述开关型调节电路和所述LED灯串组成的供电回路中，所述PWM调光信号用以控制所述开关电路的闭合和断开状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

14.根据权利要求12所述的具有多路输出的电源系统，其特征在于，所述PWM调光信号用以控制所述开关型调节电路的使能状态，以周期性的点亮和关断所述LED灯串。

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