CN104661403A - 一种led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED驱动电路，包括稳压变换器、输出电路、控制器，稳压变换器输出恒压信号给输出电路，控制器控制所述输出电路的电流大小，输出电路包括LED负载电路，稳流电路和至少一个电容元件，稳流电路与所述LED负载电路串联，至少一个电容元件与所述LED负载电路并联。

Description

一种LED驱动电路

技术领域

本发明涉及一种LED电路，尤其是一种LED驱动电路。

背景技术

随着LED的快速发展，LED灯的功率越来越大，并且对调光和调颜色的需求越来越多。

通常LED驱动电路如图1所示电路组成，包括一个提供恒定电压输出的带功率因数校正电路PFC的稳压变换器、直流到直流DC-DC变换器或者是线性电源进行恒定电流控制LED串。DC-DC变换器或者是线性电源可由控制器产生的脉冲宽度调制信号PWM来进行调光。驱动电路中的控制器往往都是数字化的控制器如单片机，其比较容易产生脉冲宽度调制信号PWM，并对占空比进行调制，却不容易对幅值进行控制。

另外，PWM调光虽然有其优点，但也具有噪音大、频闪等问题。随着人们对光品质的要求越来越高，对电流幅值进行控制越来越重视。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种LED驱动电路，对LED负载的电流幅值进行控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种LED驱动电路，包括稳压变换器、输出电路、控制器，所述稳压变换器输出恒压信号给所述输出电路，所述控制器控制所述输出电路的电流大小，其特征在于，所述输出电路包括LED负载电路，稳流电路和至少一个电容元件，所述稳流电路与所述LED负载电路串联，所述至少一个电容元件与所述LED负载电路并联。

优选地，上述LED驱动电路包括多个并联的输出电路，控制器与每个输出电路的稳流电路连接。

优选地，所述控制器生成控制信号给对多个所述输出电路的LED负载电路进行同步控制。控制信号为同相的PWM信号。

优选地，所述控制器生成控制信号对所述多个LED负载电路进行异步控制。控制信号为不同相位的PWM信号。

优选地，上述LED负载电路为多个LED元件构成的串联电路，每个所述LED元件与一个所述电容元件并联。

优选地，多个输出电路的LED负载电路分别由发光颜色不同的LED串构成，由于每个LED负载电路的LED串的发光颜色不同，可以实现调色控制。

优选地，上述稳压变换器是交流到直流的AC-DC 变换器或直流到直流的DC-DC 变换器。

与现有驱动电路相比，本发明LED驱动电路，通过控制电容充放电实现电流幅值控制，使LED负载电路的电流幅值在调光时不会减少为零，从而避免了类似PWM调光时负载电流过零时引起的频闪。

另外，通过控制器对多路LED负载电路或多路输出电路的异步控制，避免了在控制信号输出高电平信号时，各路LED负载电路的电流叠加过大，降低了对前端稳压变换器的输出要求，从而降低电源的设计难度和成本。

根据以下参考附图对本发明的描述，本发明的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本发明。

附图说明

图1是现有技术LED多路输出的驱动电路的示意图；

图2是本发明LED驱动电路的一个实施例的电路结构示意图；

图3a是输出电路的结构及高电平下电流流向示意图；

图3b是输出电路的结构及低电平下电流流向示意图；

图4是本发明LED驱动电路又一实施例的电路结构示意图；

图5是LED驱动电路工作的波形图；

图6是LED驱动器的异步控制多个输出电路的波形图。

具体实施方式

下文将参照图式通过实施例来详细描述本发明的具体实施例。

图2是本发明LED驱动电路的一个实施例的电路结构示意图。 参照图2，

LED驱动电路，包括稳压变换器21、输出电路22、控制器23，稳压变换器21输出恒压信号给所述输出电路，控制器23控制输出电路22的电流大小，输出电路22包括LED负载电路K1，稳流电路222和至少一个电容元件C1，稳流电路222与LED负载电路K1串联，一个电容元件C1与所述LED负载电路K1并联，本实施例中，采用了一个电容元件223和LED负载电路并联，也可以采用多个电容元件与LED负载电路并联， 如可以采用多个电容元件串联然后和LED负载电路并联； LED负载电路K1由一个LED元件构成，LED负载电路也可以由两个以上的LED元件串连构成。 另外，除了电容与LED负载电路并联外， LED负载电路中的每个LED元件也可以与一个电容元件并联。稳压变换器21可以是包括功率因数校电路的AC-DC变化器或DC-DC转换器，输出恒压信号给输出电路。

图3a-3b是输出电路的结构示意图及电流流向示意图,参照图3a-3b，输出电路22由LED负载电路K1，电容元件C1和稳流电路222所组成，稳流电路222在本实施例中稳流电路222是线性电源，稳流电路由比较器U1，开关元件Q1，电阻R1和电阻R2组成，比较器可以是运算放电器，开关元件226可以是三极管或MOS开关管。比较器U1的输出端与开关元件Q1的第一端A连接,电阻R1连接在开关元件Q1的第二端B和比较器的一个输入端IN2之间， 电阻R2连接在开关元件Q1的第二端B和地之间， 开关元件Q1的第三端C与LED负载电路连接。如果开关元件是三极管，第一端A是基极，第二端B是射极，第三端C是集电极；如果开关元件是MOS开关管，第一端A是栅极，第二端B是源极，第三端C是漏极。当控制器23输出高电位给稳流电路222时，输出电路的电流流向如图3a带箭头的虚线所示，电流流过LED负载电路K1，同时给电容元件C1充电，稳流电路进入线性状态对流过的电流进行控制。当控制器23输出低电位（0电位）给稳流电路222时，如图3b所示，，稳流电路的开关元件将关闭，此时没有电流流过稳流电路，电容元件C1将开始放电，继续给LED负载电路K1供电。

图4本发明LED驱动电路的又一个实施例的电路结构示意图。参照图4，LED驱动电路包括稳压变换器21、控制器23、输出电路42，其中输出电路42由多个并联的图2实施例中的输出电路22组成，即输出电路42包括多个LED负载电路K1-Kn、多个稳流电路222₁-222_n及多个电容元件C1-Cn。输出电路42的每一路包括LED负载电路、稳流电路和至少一个电容元件，稳流电路与LED负载电路串联连接，上述一个LED负载电路和至少一个电容元件并联。控制器23与输出电路42中多个稳流电路222₁-222_n连接，控制输出电路42的中每一个输出电路的电流大小。稳压变换器21的功率因数校正电路可以是一个flyback反激电路，或boost升压电路。控制器23可以是微处理器（MCU）或数字信号处理器（DSP）。

图5是输出电路的的工作波形，参照图5，控制器23输出电压控制信号为PWM信号。当PWM信号为高电平时，LED负载电路的电流逐渐增大，PWM信号为低电平时，稳流电路停止工作，电容元件放电，并给LED 负载电路供电，LED负载电路的电流逐渐降低。由于电容元件的供电，当稳流电路停止工作时，LED负载电路的电流并没有降低为零，而是逐渐降低最终保持低电流的状态直到PWM信号的下一个周期。 在PWM信号下一个周期，LED负载电路的电流在PWM的高电平的控制下逐渐升高。

在驱动电路包括多个并联的输出电路22的情况下，控制器23可以输出相同的控制信号，如同相PWM信号，给每个输出电路中的稳流电路，并通过每个稳流电路对每个LED负载电路进行同步控制，使多个输出电路的LED负载电路的电流保持一致。控制器23也可以输出多路不同相位的PWM控制信号给多个输出电路，对多个输出电路的LED负载电路进行异步控制，以减少对A稳压变换器的输出电流值的要求。图6是LED驱动电路中异步控制多个输出电路的波形图。 结合图4和图6，控制器23输出不同相位的控制电压信号给输出电路中的多个稳流电路222₁-222_n，多个LED负载电路K1-Kn电流的相位随着控制电压信号的变化而相应的变化。 当222₁的控制电压信号为高电平时，电流流过LED负载电路K1，并对电容元件C1进行充电；当222₁的控制电压为低电位，222₂的控制电压为高电位时，稳流电路222₁停止工作，而稳流电路222₂开始工作，这时LED负载电路K2的电流逐渐增加，电容元件C2也逐渐进行充电，此时电容元件C1进行放电并给LED负载电路K1供电，K1的电流逐渐降低。 以此类推，当最后稳流电路222_n开始工作时，其它稳流电路都已经停止工作，除LED负载电路Kn的电流开始增大，其它电容元件C1，…,C_n-1都放电，并对相应的并联LED负载电路供电，LED负载电路K1-K_n-1的电流逐渐降低但并没有减少为零，最后保持在一个低电流的状态下工作,控制器23对多路输出电路22的LED负载电路实现了异步控制。异步控制中，控制信号可以为不同相位的PWM信号。由于控制器23输出的控制信号为不同相的高电平，避免了多路输出电路22的电流在同一时间段内都达到最大值，从而减少了对前端稳压变换器21的输出电压的要求。

LED负载电路 K1-Kn的电流的大小可由PWM的占空比实现，LED负载电路电流近似等于LED最大电流 × 占空比，纹波电流的大小由电容C1-Cn决定。稳定状态下电流和电压的波形如图6。电容的C1-Cn的电容值由以下决定：

C=(I*ts)/(2(Vmax-Vmin))，

其中，C：电容值，

I：LED负载电路的电流，

Ts：输出电压为高电平的时间，

Vmax：LED负载电路两端最高电压，

Vmin：LED负载电路两端最低电压。

根据以上所述，符合本发明优选实施例的LED驱动电路可以用PWM信号提高LED负载电路电流幅值，可同相或非同相进行控制。如果多个输出电路22中每一个的LED负载电路分别由发光颜色不同的LED串组成，即LED负载电路K1由发出同色光的LED组成，而其它LED负载电路由和K1中发光颜色不同的LED组成，这样可实现调色控制。此外，通过PWM信号完成LED负载电流的幅值调控，可有效地降低噪音与EMI，从而降低电源的设计难度及成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，包括稳压变换器、输出电路、控制器，所述稳压变换器输出恒压信号给所述输出电路，所述控制器控制所述输出电路的电流大小，其特征在于，所述输出电路包括LED负载电路，稳流电路和至少一个电容元件，所述稳流电路与所述LED负载电路串联，所述至少一个电容元件与所述LED负载电路并联。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括多个并联的所述输出电路，所述控制器与每个输出电路的稳流电路连接。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制器生成控制信号对多个所述输出电路的LED负载电路进行同步控制。

4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制信号为同相PWM信号。

5.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制器生成控制信号对所述多个LED负载电路进行异步控制。

6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制信号为不同相位的PWM信号。

7.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，多个所述输出电路的LED负载电路分别由发光颜色不同的LED串构成。

8.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED负载电路为多个LED元件构成的串联电路，每个所述LED元件与一个所述电容元件并联。

9.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于， 所述稳流电路包括比较器，开关元件，电阻元件，所述比较器的输出与开关元件的第一端（A）相连，所述电阻元件连接在所述比较器的一个输入端（IN2）与开关元件的第二端（B）之间，所述控制器的输出与所述比较器的另一个输入端（IN1）连接。

10.根据权利要求1到9所述的任一LED驱动电路，其特征在于，所述稳压变换器是AC-DC 变换器或DC-DC 变换器。