CN203675399U - 发光元件驱动系统及驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发光元件驱动系统及驱动控制电路，该驱动系统包括：功率变换电路，接收输入信号并对其进行变换以提供可同时被调节的第一信号和第二信号；第一开关，耦接至功率变换电路和第一信号之间；以及控制电路，包括第一补偿网络和第二补偿网络，其中第一补偿网络根据第一信号产生第一补偿信号，第二补偿网络根据第二信号产生第二补偿信号，其中当调光信号有效时根据第一补偿信号控制第一开关，以及同时根据第二补偿信号控制功率变换电路。该驱动系统仅需单级功率变换电路即可同时提供两路被调节的信号，结构简单且成本低廉。

Description

发光元件驱动系统及驱动控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路，尤其是一种发光元件驱动系统及驱动控制电路。

背景技术

随着科技的不断发展，LED(light-emitting diode，发光二极管)由于其体积小、驱动简单且节能环保，正逐渐取代荧光灯在液晶显示背光和普通照明中的应用。LED需要驱动电路来为其提供受控的电流信号。在某些应用场合，除了受控的LED电流以外，还需要一些诸如12V、5V之类的电源电压，用以为其他电路或芯片供电。

现有的LED驱动系统通常采用电压变换电路与LED驱动电路相分离的多级的电路架构，如图1所示目前LCD电视背光中常用的一种LED驱动系统，包括PFC(power factor correction，功率因数校正)电路、两个隔离式DC／DC变换电路和一个LED驱动电路，其中一个隔离式DC／DC变换电路将该直流电压转换为其他电路或芯片所需的电源电压(例如12V和5V)，另一个隔离式DC／DC变换电路将该直流电压转换为LED驱动电路所需的直流输入电压。LED驱动电路将该直流输入电压转换为LED所需的电流信号并将其传送至LED面板。这种多级电路架构一般需要多个功率电路和控制电路，结构复杂且成本高昂。

实用新型内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本实用新型的一个目的是提供一种发光元件驱动系统及驱动控制电路。

根据本实用新型实施例，一种发光元件驱动系统，包括：功率变换电路，接收输入信号并对其进行变换，以提供可同时被调节的第一信号和第二信号；第一开关，耦接至功率变换电路和第一信号之间；以及控制电路，包括第一补偿网络及第二补偿网络，其中第一补偿网络根据代表第一信号的反馈信号和第一参考信号相比较产生第一补偿信号，第二补偿网络根据代表第二信号的反馈信号和第二参考信号相比较产生第二补偿信号；其中当调光信号有效时，根据第一补偿信号控制第一开关，以及根据第二补偿信号控制功率变换电路。

在一个实施例中，第二信号用来驱动发光元件。其中当调光信号无效时，控制电路控制第一开关保持导通，并根据第一补偿信号控制功率变换电路。其中所述控制电路还包括：脉冲发生电路，接收第一补偿信号以及调光信号并产生第一控制信号，其中当调光信号有效时根据第一补偿信号产生第一控制信号以控制第一开关的导通及关断，当调光信号无效时，控制第一开关保持导通；以及频率控制电路，接收第一补偿信号、第二补偿信号以及调光信号并产生第二控制信号，其中当调光信号有效时根据第二补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路，当调光信号无效时根据第一补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路。

在一个实施例中，第一信号用来驱动发光元件。其中当调光信号无效时，控制电路控制第一开关保持关断，并根据第二补偿信号控制功率变换电路。

在一个实施例中，所述控制电路还包括：脉冲发生电路，接收第一补偿信号并产生第一控制信号以控制第一开关的导通及关断；以及频率控制电路，接收第二补偿信号并根据第二补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路。其中频率控制电路还根据第二控制信号产生同步信号，脉冲发生电路接收所述同步信号，并根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，根据所述同步信号控制第一开关的关断时刻。其中脉冲发生电路还接收调光信号，当调光信号有效时，根据第一补偿信号产生第一控制信号以控制第一开关的导通与关断，当调光信号无效时，控制第一开关保持导通或关断。

在一个实施例中，所述功率变换电路包括：初级电路，包括至少一个开关，接收输入信号，并通过所述至少一个开关的导通与关断将输入信号转换为交流信号；变压器，包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述初级绕组耦接至初级电路以接收交流信号，所述变压器对交流信号进行变换并通过所述第一次级绕组和所述第二次级绕组分别提供变换后信号；第一整流电路，电耦接至第一次级绕组，以接收第一次级绕组输出的变换后信号并进行整流以提供第一信号，其中第一开关耦接在第一整流电路和第一信号之间；以及第二整流电路，电耦接至第二次级绕组，以接收第二次级绕组输出的变换后信号并进行整流以提供第二信号；其中控制电路根据第二补偿信号控制所述至少一个开关的导通与关断，根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，并根据所述至少一个开关的导通时刻或关断时刻控制第一开关的关断时刻。

在一个实施例中，所述功率变换电路包括LLC谐振变换器，包括：初级电路，包括第二开关，第三开关以及谐振电容，其中第二开关的第一端接收所述输入信号，第三开关的第一端耦接至第二开关的第二端，第三开关的第二端耦接至系统地，谐振电容的第一端耦接至第二开关的第二端和第三开关的第一端；变压器，包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述初级绕组耦接至谐振电容的第二端；第一整流电路，电耦接至第一次级绕组以提供第一信号，其中第一开关耦接在第一整流电路和第一信号之间；以及第二整流电路，电耦接至第二次级绕组以提供第二信号；其中控制电路根据第二补偿信号控制第二开关和第三开关的导通与关断，根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，并根据第二开关或第三开关的关断时刻控制第一开关的关断时刻。

根据本实用新型实施例，一种发光元件驱动控制电路，包括：电压补偿网络，将代表电压信号的反馈信号与电压参考信号比较，并根据比较结果产生电压补偿信号；电流补偿网络，将代表流过发光元件的电流的反馈信号与电流参考信号比较，并根据比较结果产生电流补偿信号；脉冲发生电路，接收电压补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时，根据电压补偿信号产生第一控制信号以调节所述电压信号；以及频率控制电路，接收电压补偿信号、电流补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时根据电流补偿信号产生第二控制信号以调节所述流过发光元件的电流，当调光信号无效时根据电压补偿信号产生第二控制信号以调节所述电压信号。

根据本实用新型实施例，一种发光元件驱动控制电路，包括：电压补偿网络，将代表电压信号的反馈信号与电压参考信号比较，并根据比较结果产生电压补偿信号；电流补偿网络，将代表流过发光元件的电流的反馈信号与电流参考信号比较，并根据比较结果产生电流补偿信号；脉冲发生电路，接收电流补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时，根据电流补偿信号产生第一控制信号以调节所述流过发光元件的电流；以及频率控制电路，接收电压补偿信号，并根据电压补偿信号产生第二控制信号以调节所述电压信号。

本实用新型仅需单级功率变换电路即可同时提供两路被调节的信号，结构简单且成本低廉。此外，通过两个补偿网络分别对功率变换电路和第一开关进行控制，可以实现同时对两路信号的精确控制，提高了精确度的同时解决了从单级电路中同时提供两路信号时会出现的不稳定和干扰问题。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干可行实施方式，其中：

图1为现有的LCD电视背光中LED驱动系统的框图；

图2a为根据本实用新型一实施例的发光元件驱动系统的框图；

图2b为根据本实用新型一实施例的LED驱动系统的框图；

图2c为根据本实用新型又一实施例的LED驱动系统的框图；

图3为根据本实用新型一实施例的LED驱动系统的电路图；

图4为根据本实用新型一实施例的图3所示LED驱动系统的工作波形图；

图5为根据本实用新型一实施例的图3所示控制电路的电路图；

图6为根据本实用新型一实施例的图5所示控制电路的工作波形图；

图7为根据本实用新型另一实施例的LED驱动系统的电路图；

图8为根据本实用新型一实施例的图7所示控制电路的电路图；

图9为根据本实用新型又一实施例的LED驱动系统的电路图；以及

图10和图11为根据本实用新型一实施例的图9所示所示LED驱动系统的工作波形图。

在附图中，相同的标号被用以表示相同或相应的元件。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。本领域普通技术人员可知，本实用新型不仅适用于驱动LED，也可用于驱动其它发光元件，例如CCFL等。

图2a为根据本实用新型一实施例的发光元件驱动系统200的框图。发光元件驱动系统200包括功率变换电路20、开关21及控制电路22。其中功率变换电路20接收输入信号Vin并对其进行变换，以提供可同时被调节的第一信号Uo1和第二信号Uo2。输入信号Vin可来自于PFC电路，也可来自于其他直流或交流电源。功率变换电路20可以是表现出电流源特性的功率变换电路，例如可以包括诸如LLC谐振变换器、反激变换器等隔离式电流型功率变换器，也可以包括诸如BOOST(升压)变换器，Buck-Boost(升降压)变换器等非隔离式电流型功率变换器。功率变换电路20可采用脉冲宽度调制(PWM，pulsewidth modulation)、脉冲频率调制(PFM，pulse frequency modulation)等控制方法，其具体实现方式可为峰值电流控制、平均电流控制、滞环电流控制等。第一信号Uo1和第二信号Uo2可以是两路电压信号、两路电流信号或一路电压信号一路电流信号。本领域普通技术人员应该意识到，第一信号Uo1可以是电压信号或电流信号，同时第二信号Uo2也可以是电压信号或电流信号。在一个实施例中，电容C1的一端接收第一信号Uo1，电容C1的另一端耦接至系统地。在一个实施例中，电容C2的一端接收第二信号Uo2，电容C2的另一端耦接至系统地。开关21耦接至功率变换电路20和第一信号Uo1之间，也就是开关21耦接至功率变换电路20和电容C1之间。开关21例如可以是双极结晶体管(BJT)、结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅门极晶体管(IGBT)等任意适合的开关管。如图2a所示的实施例中，发光元件驱动系统200通过控制电路22同时调节第一信号Uo1和第二信号Uo2。控制电路22接收代表第一信号Uo1的反馈信号FBl和代表第二信号Uo2的反馈信号FB2，并根据第一信号Uo1和第二信号Uo2产生用于控制开关21的控制信号CTRL1及用于控制功率变换电路20的控制信号CTRL2。开关21在控制信号CTRL1的控制下导通及关断以调节第一信号Uo1至第一参考值，功率变换电路20在控制信号CTRL2的控制下调节第二信号Uo2至第二参考值。在一个实施例中，控制电路22根据代表第一信号Uo1的反馈信号FB1产生控制信号CTRL1以控制开关21，同时根据代表第二信号Uo2的反馈信号FB2产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路20。第一信号Uo1或第二信号Uo2可用于驱动发光元件。发光元件例如可以是LED、WLED、或CCFL等，以下均以LED为例进行说明，但是本领域普通技术人员应该认识到，其它任意适合的发光元件均适用。

图2b为根据本实用新型一实施例的LED驱动系统200b的框图，包括功率变换电路20、开关21以及控制电路22b。其中功率变换电路接收输入信号Vin，并提供电压信号Vo和用于驱动LED的电流信号ILED。其中开关21耦接在功率变换电路20和电流信号ILED之间，控制电路22b通过控制开关21来调节电流信号ILED至电流参考值，通过控制功率变换电路20来调节电压信号Vo至电压参考值。

在一个实施例中，LED驱动系统200b还包括反馈网络23及反馈网络24。反馈网络23通过采样电压信号Vo，输出电压反馈信号VFB。反馈网络24通过采样电流信号ILED，输出电流反馈信号IFB。反馈网络23和／或反馈网络24例如可以包括电阻分压网络、电容分压网络，也可以包括变压器、霍尔传感器等任意适合的反馈电路。

如图2b所示的实施例中，LED驱动系统200b通过控制电路22b同时调节电压信号Vo和电流信号ILED。控制电路22b通过控制功率变换电路20来调节电压信号Vo，以及同时通过控制开关21的导通与关断来调节电流信号ILED。控制电路22b接收电压反馈信号VFB和电流反馈信号IFB，并根据电压反馈信号VFB及电流反馈信号IFB产生控制信号CTRL1和控制信号CTRL2。在如图2b所示的实施例中，控制电路22b包括电流补偿网络226、电压补偿网络225、频率控制电路227及脉冲发生电路228。电流补偿网络226接收电流反馈信号IFB并根据电流反馈信号IFB和电流参考信号Iref的比较结果产生电流补偿信号CMP_i。电压补偿网络225接收电压反馈信号VFB并根据电压反馈信号VFB和电压参考信号Vref的比较结果产生电压补偿信号CMP_v。频率控制电路227接收电压补偿信号CMP_v，并根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路20，从而调节电压信号Vo至电压参考值。脉冲发生电路228接收电流补偿信号CMP_i，并根据电流补偿信号CMP i产生控制信号CTRL1以控制开关21的导通及关断，从而调节电流信号ILED至电流参考值。

在一个实施例中，LED驱动系统200b还包括间歇调光方式。当调光信号DIM有效时，LED被点亮，LED有电流流过，当调光信号DIM无效时，LED无电流流过。在一个实施例中，在调光信号DIM有效时，开关21在控制信号CTRL1的控制下周期性的导通及关断，在调光信号DIM无效时，开光21保持关断。在图2b所示的实施例中，脉冲发生电路228还接收调光信号DIM。当调光信号DIM有效时，频率控制电路227根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路，从而调节电压信号Vo，脉冲发生电路228根据电流补偿信号CMP_i产生控制信号CTRL1以控制开关21周期性的导通及关断，从而调节电流信号ILED。当调光信号DIM无效时，频率控制电路227根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路，从而调节电压信号Vo，控制电路22b控制开关21保持关断。调光信号DIM例如可以由控制电路22b产生，也可以由其它电路产生。

在一个实施例中，频率控制电路227还产生同步信号Sync，例如根据控制信号CTRL2产生同步信号Sync。脉冲发生电路228接收同步信号Sync，并根据电流补偿信号CMP_i和同步信号Sync产生控制信号CTRL1以控制开关21的导通及关断。在一个实施例中，脉冲发生电路228根据电流补偿信号CMP_i控制开关21的导通时刻，根据同步信号Sync控制开关21的关断时刻。在一个实施例中，控制信号CTRL1的频率和控制信号CTRL2的频率有关，例如控制信号CTRL1的频率和控制信号CTRL2的频率相同，控制信号CTRL1的频率也可以是控制信号CTRL2的频率的两倍。

图2c为根据本实用新型一实施例的LED驱动系统200c的框图，包括功率变换电路20、开关21、以及控制电路22c。其中功率变换电路20接收输入信号Vin，并提供电压信号Vo和用于驱动LED的电流信号ILED。其中开关21耦接在功率变换电路20和电压信号Vo之间，控制电路22c通过控制开关21来调节电压信号Vo至电压参考值，例如5V，通过控制功率变换电路20来调节电流信号ILED至电流参考值，例如200mA。

在一个实施例中，LED驱动系统200c还包括反馈网络23及反馈网络24。反馈网络23通过采样电压信号Vo，输出电压反馈信号VFB。反馈网络24通过采样电流信号ILED，输出电流反馈信号IFB。

如图2c所示的实施例中，LED驱动系统200c通过控制电路22c同时调节电压信号Vo和电流信号ILED。控制电路22c通过控制功率变换电路20来调节电流信号ILED，以及同时通过控制开关21的导通与关断来调节电压信号Vo。控制电路22c接收电压反馈信号VFB和电流反馈信号IFB，并根据电压反馈信号VFB及电流反馈信号IFB产生控制信号CTRL1和控制信号CTRL2。在如图2c所示的实施例中，控制电路22c包括电流补偿网络221、电压补偿网络222、频率控制电路223及脉冲发生电路224。电流补偿网络221接收电流反馈信号IFB并根据电流反馈信号IFB和电流参考信号Iref的比较结果产生电流补偿信号CMP_i。电压补偿网络222接收电压反馈信号VFB并根据电压反馈信号VFB和电压参考信号Vref的比较结果产生电压补偿信号CMP_v。频率控制电路223接收电流补偿信号CMP_i，并根据电流补偿信号CMP_i产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路20，从而调节电流信号ILED至电流参考值。脉冲发生电路224接收电压补偿信号CMp_v，并根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL1以控制开关21，从而调节电压信号Vo至电压参考值。

在一个实施例中，LED驱动系统200c还包括间歇调光方式。当调光信号DIM有效时，LED被点亮，例如开关25导通，LED有电流流过，当调光信号DIM无效时，LED无电流流过，例如开关25关断。在图2c所示的实施例中，频率控制电路223还接收调光信号DIM及电压补偿信号CMP_v，脉冲发生电路224还接收调光信号DIM。当调光信号DIM有效时，频率控制电路223根据电流补偿信号CMP_i产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路20，从而调节电流信号ILED，脉冲发生电路224根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL1以控制开关21周期性的导通及关断，从而调节电压信号Vo。当调光信号DIM无效时，开关21保持导通，频率控制电路223根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以控制功率变换电路20，从而调节电压信号Vo。调光信号DIM例如可以由控制电路22c产生，也可以由其它电路产生。

在一个实施例中，频率控制电路223还产生同步信号Sync，例如根据控制信号CTRL2产生同步信号Sync。脉冲发生电路224接收同步信号Sync，并根据电压补偿信号CMP_v和同步信号Sync产生控制信号CTRL1以控制开关21的导通及关断。在一个实施例中，脉冲发生电路224根据电压补偿信号CMP_v控制开关21的导通时刻，根据同步信号Sync控制开关21的关断时刻。在一个实施例中，控制信号CTRL1的频率和控制信号CTRL2的频率有关，例如控制信号CTRL1的频率和控制信号CTRL2的频率相同，控制信号CTRL1的频率也可以是控制信号CTRL2的频率的两倍。

如图2a～2c所示的实施例实现了同时对两路信号，例如电流信号ILED和电压信号Vo进行调节，解决了从单级电路中同时提供两路信号时会出现的不稳定和干扰问题。从而，图2a～2c所示的发光元件驱动系统仅需单级功率变换电路即可提供两路同时被调节的信号，结构简单成本低廉的同时，可以保证该两路信号的精确度。

图3为根据本实用新型一实施例的LED驱动系统300的电路图，其中功率变换电路包括由初级电路303、变压器T1、第一整流电路304及第二整流电路305。LED驱动系统300还包括控制电路306、隔离电路307、输入电容Cin、输出电容C1、C2，以及开关S3。变压器T1具有一个初级绕组和两个次级绕组。初级电路303采用LLC谐振变换拓扑，包括开关S1、S2和电容C1，初级电路303接收输入信号Vin，并通过开关S1和S2的导通与关断将输入信号Vin转换为一交流信号提供至变压器T1的初级绕组。电容C1、变压器T1初级绕组的励磁电感以及漏感构成LLC谐振电路。输入电容Cin电耦接在初级电路303的两个输入端之间。在其他实施例中，初级电路303可为诸如反激等功率变换电路。

第一整流电路304电耦接至变压器T1的一个次级绕组，对该次级绕组两端的电压进行整流，以提供驱动LED的电流信号ILED。第二整流电路305电耦接至变压器T1的另一个次级绕组，对该次级绕组两端的电压进行整流，以提供电压信号Vo。第一整流电路304和第二整流电路305可为半波、全波或全桥整流电路。输出电容C1和C2分别电耦接在第一整流电路304和第二整流电路305的两个输出端之间。开关S3电耦接在第一整流电路304的一个输出端和输出电容C1的一个输出端之间。

控制电路306电耦接至初级电路303，根据电压反馈信号VFB产生驱动信号S1Drvl与驱动信号S2Drvl以控制开关S1和S2的导通与关断，并同时根据电流反馈信号IFB产生驱动信号S3Drv以控制开关S3的导通与关断。在图3所示实施例中，控制电路306位于变压器T1的次级侧，隔离电路307电耦接在控制电路306和初级电路303之间，以实现两者之间的电隔离，控制电路306通过隔离电路307提供驱动信号S1Drv以控制开关S1及驱动信号S2Drv以控制开关S2。在一个实施例中，驱动信号S1Drv与驱动信号S2Drv在相位上互补，从而实现开关S1和开关S2互补导通。在一个实施例中，为防止开关S1和开关S2直通损坏，驱动信号S1Drv与驱动信号S2Drv之间还设置有死区时间。隔离电路307可包括光电耦合器或变压器。在其它实施例中，控制电路306也可以位于变压器T1的初级侧，隔离电路307电耦接在控制电路306和变压器T1的次级侧之间以实现两者之间的电隔离。

在一个实施例中，在调光信号DIM无效时，开关S3被关断以使第一整流电路304停止对输出电容C1供电；正常情况下，调光信号DIM有效时，开关S3周期性的导通及关断以调节电流信号ILED。在一个实施例中，当第一整流电路304或LED发生故障时，开关S3被关断以使第一整流电路304停止对输出电容C1供电。第一整流电路304发生故障例如可以包括过电压故障或过电流故障，LED故障例如可以包括过流。在一个实施例中，当开关S3被关断时，初级电路303及第二整流电路305正常工作。在一个实施例中，当第二整流电路305发生故障时，初级电路303关断，LED驱动系统300停止工作。

图4为图3所示LED驱动系统300的工作波形图，其中驱动信号S1_Drv、S2_Drv及S3_Drv均为高电平有效，LLC谐振变换器303的开关频率Fs(也就是开关S1或开关S2的开关频率)小于LLC的谐振频率Fr。LLC的谐振频率Fr为谐振电感和电容C1谐振产生的谐振频率。图4从上至下依次为原边电流Ip、副边电流之和Is1+Is2、驱动信号S1_Drv、驱动信号S2_Drv及驱动信号S3_Drv。如图4所示，开关S1和开关S2在驱动信号S1_Drv及驱动信号S2Drv的控制下互补导通，其中驱动信号S1_Drv及驱动信号S2_Drv之间设置有死区时间，以防止开关S1和开关S2同时导通损坏电路。在一个实施例中，根据电流反馈信号IFB控制开关S3的导通时刻，根据开关S1及开关S2的关断控制开关S3的关断时刻。如图4所示，在T1时刻，驱动信号S1_Drv变为低电平以控制开关S1关断，从而驱动信号S3_Drv变为低电平以控制开关S3关断，此时变压器T1副边电流的总和Is1+Is2为零，开关S3能够实现零电流关断。在T2时刻，驱动信号S2_Drv变为低电平以控制开关S2关断，从而驱动信号S3_Drv变为低电平以控制开关S3关断，此时变压器T1副边电流的总和Is1+Is2为零，开关S3能够实现零电流关断。开关S3在开关S1或开关S2关断时关断，可以较简单的实现零电流关断，从而降低了开关损耗并降低了开关S3上的电压应力，提高了系统效率。当开关S1或开关S2关断时，变压器T1副边电流的总和为零，从而可以实现第一整流电路304和第二整流电路305的零电流关断，同时可以消除电流在变压器T1的两个次级绕组的漏感上产生的损耗。

图5为图3所示控制电路306的电路图，包括由电压补偿网络51和频率控制电路52组成的电压调节环路，及由电流补偿网络54和脉冲发生电路55组成的电流调节环路。在图5所示的实施例中，还包括驱动电路53及驱动电路56。电压调节环路根据电压反馈信号VFB产生控制信号CTRL2以控制开关S1和开关S2的导通与关断，同时电流调节环路根据电流反馈信号IFB产生控制信号CTRL1以控制开关S3的导通与关断。电压补偿网络51接收代表电压信号Vo的电压反馈信号VFB，并根据电压反馈信号VFB和电压参考信号Vref的比较结果产生电压补偿信号CMP_v。频率控制电路52接收电压补偿信号CMP_v，并根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以控制开关S1和开关S2的导通及关断，频率控制电路52例如可以采用脉冲频率调制方法。在一个实施例中，频率控制电路52根据电压补偿信号CMP_v调制控制信号CTRL2的频率，例如控制信号CTRL2的频率随着电压补偿信号CMP_v的增大而增大，随着电压补偿信号CMP_v的减小而减小。频率控制电路52例如可以通过电压补偿信号CMP_v对一电容器进行充电，根据电容器两端的电压增大至一设定值的时间来调制控制信号CTRL2的频率。在一个实施例中，驱动信号S1_Drvl和驱动信号S1_Drvl具有固定的占空比，例如50％，也就是驱动信号S1_Drvl和驱动信号S1_Drvl处于高电平的时间等于处于低电平的时间。本领域普通技术人员应该认识到，任意适合的脉冲频率调制方法均可以适用。在一个实施例中，频率控制电路52根据控制信号CTRL2产生同步信号Snyc。例如，当控制信号CTRL2变为无效时，同步信号Snyc变为有效。驱动电路53接收控制信号CTRL2并产生用以控制开关S1的驱动信号S1_Drvl和用以控制开关S2的驱动信号S2_Drvl。电流补偿网络54接收代表电流信号ILED的电流反馈信号IFB，并根据电流反馈信号IFB和电流参考信号Iref的比较结果产生电流补偿信号CMP_i。在一个实施例中，脉冲发生电路55根据电流补偿信号CMP_i控制开关S3的导通时刻，并根据开关S1或开关S2的关断时刻控制开关S3的关断时刻，例如当开关S1或开关S2关断时，控制开关S3关断。在一个实施例中，脉冲发生电路55接收电流补偿信号CMP_i和同步信号Sync，并根据电流补偿信号CMP_i和同步信号Sync产生控制信号CTRL1以控制开关S3的导通及关断。在一个实施例中，脉冲发生电路55根据电流补偿信号CMP_i控制开关S3的导通，根据同步信号Snyc控制开关S3的关断。在一个实施例中，当控制信号CTRL2控制开关S1或开关S2关断时，同步信号Sync变为有效，脉冲发生电路55控制开关S3关断。驱动电路56接收控制信号CTRL1并产生用以控制开关S3的驱动信号S3_Drv。在一个实施例中，驱动电路56还接收调光信号DIM，在调光信号DIM有效时，驱动信号S3_Drv有效，开关S3在控制信号CTRL1的控制下周期性的导通及关断，在调光信号DIM无效时，驱动信号S3_Drv无效，开关S3保持关断。在一个实施例中，驱动电路56还接收故障信号Fault_LED，当故障信号Fault_LED指示第一整流电路304或LED发生故障时，驱动信号S3_Drv无效，开关S3保持关断。

在图5所示的实施例中，电压补偿网络51包括放大器AMP1，电压反馈信号VFB被送入放大器AMP1的反相输入端，与电压参考信号Vref相比较，并根据比较结果产生电压补偿信号CMP_v。频率控制电路52根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2以调节开关S1和开关S2的开关频率。电流补偿网络54包括放大器AMP2，电流反馈信号IFB被送入放大器AMP2的反相输入端，与电流参考信号Iref相比较，并根据比较结果产生电流补偿信号CMP_i。脉冲发生电路55根据电流补偿信号CMP_i产生控制信号CTRL1以调节开关S3的占空比。在一个实施例中，开关S3的开关频率是开关S1或开关S2的开关频率的两倍，其中开关S1和开关S2具有相同的开关频率。

图6为图5所示控制电路的工作波形，其中调光信号DIM、驱动信号S1_Drv、及驱动信号S3_Drv均为高电平有效。在图5所示实施例中，当调光信号DIM为高电平时，驱动信号S3_Drv控制开关S3周期性的导通及关断；当调光信号DIM为低电平时，驱动信号S3_Drv为低电平以控制开关S3保持关断，LLC谐振变换电路303停止为LED提供电流，电流信号ILED为零。驱动信号S1_Drv和驱动信号S2_Drv(未示出)以高频脉冲(例如50kHz)控制开关S1及开关S2周期性的导通及关断以调节电压信号Vo。

图7为根据本实用新型另一实施例的LED驱动系统700的电路图，其基本结构与图3所示驱动系统相似。其中第一整流电路704为全波整流电路，第二整流电路705为全桥整流电路，隔离电路707为变压器结构，开关S3为PMOS，开关S4为NMOS。在一个实施例中，开关S3也可以为任意其它适合的开关类型，例如NMOS，开关S4也可以为任意其它适合的开关类型，例如PMOS。控制电路706接收第一整流电路704的输出电压V_LED、代表第一整流电路704输出电流的反馈信号ISSD_fb、代表驱动LED的电流的电流反馈信号IFB、第二整流电路705的输出电压VO，以及代表第二整流电路705输出电流的反馈信号I2_fb，根据这些信号产生驱动信号S1_Drv、S2_Drv以控制开关S1和开关S2的导通与关断，并产生驱动信号S3_Drv和S4_Drv以控制开关S3和开关S4的导通与关断。

控制电路706可集成在一IC中。图8为图7所示控制电路706的电路图。电压信号Vo经电阻分压分别得到电压反馈信号VFB和信号Vbus_ovp，电压V_LED经电阻分压得到信号VLED_fb。信号I2_fb被送入比较器CMP1的反相输入端与阈值信号Vth_OCP进行比较，以对第二整流电路705的输出出现短路或过流情况进行保护。信号Vo_ovp被送入比较器CMP2的同相输入端，以与阈值信号Vth_OVP进行比较，以对第二整流电路705的输出出现过压情况进行保护。或门OR1接收比较器CMP1和CMP2的输出信号，并产生指示第二整流电路705的输出是否出现故障(短路、过流或过压)的故障信号Fault1。

电压反馈信号VFB被送入放大器AMP3的反相输入端，以与电压参考信号Vref进行比较，并据之产生电压补偿信号CMP_v。电流反馈信号IFB被送入放大器AMP4的反相输入端，以与电流参考信号Iref进行比较，并据之产生电流补偿信号CMP_i。频率控制电路811接收电压补偿信号CMP_v，并根据电压补偿信号CMP_v产生控制信号CTRL2，以控制开关S1和S2的导通及关断。频率控制电路811还根据电压补偿信号CMP_v或控制信号CTRL2产生同步信号Sync。脉冲发生电路812接收电流补偿信号CMP_i和同步信号Sync，并根据电流补偿信号CMP_i和同步信号Sync产生控制信号CTRL1以控制开关S3的导通及关断。在一个实施例中，脉冲发生电路812根据电流补偿信号CMP_i控制开关S3的导通时刻，根据同步信号Sync控制开关S3的关断时刻。在一个实施例中，脉冲发生电路812还包括同步电路8121，同步电路8121根据同步信号Sync控制开关S3的开关频率，使得开关S3的开关频率是开关S1或开关S2的开关频率的两倍。

信号IFB还被送入比较器CMP3的同相输入端，以与阈值信号Vth_OCPL进行比较，以对流过LED的电流出现过流情况进行保护。信号ISSD-fb被送入比较器CMP4的反相输入端，以与阈值信号Vth_SSD进行比较，以对第一整流电路704的输出出现短路或过流情况进行保护。信号VLED_fb被送入比较器CMP5的同相输入端，以与阈值信号Vth_OVPL进行比较，以对第一整流电路704的输出出现开路或过压情况进行保护。或门OR2接收比较器CMP3～5的输出信号，并产生指示第一整流电路704的输出或LED是否出现故障(短路、过流或过压)的故障信号Fault_LED。

驱动信号产生电路813接收故障信号Fault1和控制信号CTRL2，并根据该两个信号产生驱动信号以驱动开关S1和S2。当故障信号Faultl有效(例如高电平)，指示第二整流电路705的输出出现故障时，驱动信号产生电路813将开关S1和S2关断。驱动信号产生电路815接收故障信号Fault1、故障信号Fault_LED、调光信号DIM和控制信号CTRL1，并根据该四个信号产生驱动信号S3_Drv以驱动开关S3。当故障信号Fault1或故障信号Fault_LED有效(例如高电平)，指示第一整流电路704的输出或第二整流电路705的输出出现故障时，驱动信号产生电路815将开关S3关断。当调光信号DIM有效时，根据控制信号CTRL1控制开关S3周期性的导通及关断，当调光信号DIM无效时，关断开关S3。

间歇调光电路814接收调光控制信号DBRT和故障信号Fault_LED，并根据该两个信号产生调光信号DIM。当故障信号Fault_LED有效(例如高电平)，指示第一整流电路704的输出出现故障时，间歇调光电路814输出无效的调光信号DIM。调光控制信号DBRT可为直流电平信号或PWM信号。

调光开关驱动电路816接收故障信号Fault_LED和调光信号DIM，并分别根据该两个信号产生驱动信号S4_Drv以驱动开关S4。当故障信号Fault_LED有效或调光信号DIM无效时，调光开关驱动电路816控制开关S4关断。

图9为根据本实用新型又一实施例的LED驱动系统900的电路图，其中功率变换电路包括初级电路903、变压器T2、第一整流电路904及第二整流电路905组成的隔离式功率变换电路。其中初级电路903采用反激式变换拓扑，包括开关S，接收输入信号Vin，并通过开关S的导通与关断将输入信号Vin转换为一交流信号提供至变压器T2的初级绕组。LED驱动系统900还包括开关S5、控制电路906、隔离电路907及908。第一整流电路904耦接至变压器T2的一个次级绕组，对该次级绕组两端的电压进行整流，以提供电压信号Vo。电压信号Vo例如可以为LED供电，也可以为其它电路供电。在一个实施例中电压信号Vo可以直接作为其它电路的供电电压，也可以经过DC／DC变换电路得到其它电压信号。第二整流电路905耦接至变压器T2的另一个次级绕组，对该次级绕组两端的电压进行整流，以提供电流信号ILED驱动LED。输出电容C1和C2分别电耦接在第一整流电路904和第二整流电路905的两个输出端之间。开关S5电耦接在输出电容C2和第二整流电路905的一个输出端之间。

控制电路906耦接至初级电路903，并根据电压反馈信号VFB产生驱动信号S_Drv以控制开关S的导通与关断，从而调节电压信号Vo。在图9所示的实施例中，控制电路906位于变压器T2的初级侧，隔离电路907和隔离电路908耦接在控制电路906和变压器T2的次级侧之间，以实现两者之间的电隔离。控制电路906通过隔离电路907提供驱动信号S5_Drv以控制开关S5，控制电路906通过隔离电路908接收电压反馈信号VFB、电流反馈信号IFB、代表第二整流电路905输出电流的反馈信号ISSD_fb以及第二整流电路905的输出电压V_LED。控制电路906根据电流反馈信号IFB输出驱动信号S5_Drv以控制开关S5的导通与关断，从而调节电流信号ILED。在一个实施例中，控制电路906还产生调光信号DIM，在调光信号DIM无效时，开关S5被关断以使第二整流电路905停止对输出电容C2供电，流过LED的电流为零；正常情况下，调光信号DIM有效时，开关S5周期性的导通及关断以调节电流信号ILED。在一个实施例中，当第二整流电路905发生故障时，开关S5关断。在一个实施例中，控制电路906根据代表第二整流电路905输出电流的反馈信号ISSD_fb以及第二整流电路905的输出电压V_LED判断第二整流电路905是否出现故障。

图10和图11为图9所示所示LED驱动系统900的工作波形图。其中初级电路903作在断续模式。图10从上至下依次为驱动信号S-Drv、原边电流Ip、副边电流之和Is1+Is2以及驱动信号S5_Drv，图10所示驱动信号S-Drv和S5_Drv为高电平有效。在一个实施例中，根据电流反馈信号IFB控制开关S5的导通时刻，根据开关S的导通时刻控制开关S5的关断时刻。如图10所示，在T3时刻，驱动信号S_Drv变为高电平以控制开关S导通，从而驱动信号S5_Drv从高电平变为低电平，以控制开关S5关断。由于开关S导通时，副边电流之和Is1+Is2为零，在开关S导通时关断开关S5可以较简单的实现开关S5的零电流关断，从而减小开关损耗，提高电能使用效率。图11从上至下依次为调光信号DIM、驱动信号S_Drv、驱动信号S5_Drv、电流信号ILED以及电压信号Vo，图11所示调光信号DIM、驱动信号S_Drv及S5_Drv均为高电平有效。在一个实施例中，当调光信号DIM为高电平时，驱动信号S5_Drv控制开关S5周期性的导通及关断以调节电流信号ILED；当调光信号DIM为低电平时，驱动信号S5_Drv为低电平以控制开关S5保持关断，初级电路903停止为LED提供电流，电流信号ILED为零。驱动信号S_Drv控制开关S周期性导通及关断以调节电压信号Vo。

虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种发光元件驱动系统，其特征在于，所述发光元件驱动系统包括：

功率变换电路，接收输入信号并对其进行变换，以提供可同时被调节的第一信号和第二信号；

第一开关，耦接至功率变换电路和第一信号之间；以及

控制电路，包括第一补偿网络及第二补偿网络，其中第一补偿网络根据代表第一信号的反馈信号和第一参考信号相比较产生第一补偿信号，第二补偿网络根据代表第二信号的反馈信号和第二参考信号相比较产生第二补偿信号；其中

当调光信号有效时，根据第一补偿信号控制第一开关，以及根据第二补偿信号控制功率变换电路。

2.如权利要求1所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中第二信号用来驱动发光元件。

3.如权利要求2所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中当调光信号无效时，控制电路控制第一开关保持导通，并根据第一补偿信号控制功率变换电路。

4.如权利要求2所述的发光元件驱动系统，其特征在于，所述控制电路还包括：

脉冲发生电路，接收第一补偿信号以及调光信号并产生第一控制信号，其中当调光信号有效时根据第一补偿信号产生第一控制信号以控制第一开关的导通及关断，当调光信号无效时，控制第一开关保持导通；以及

频率控制电路，接收第一补偿信号、第二补偿信号以及调光信号并产生第二控制信号，其中当调光信号有效时根据第二补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路，当调光信号无效时根据第一补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路。

5.如权利要求1所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中第一信号用来驱动发光元件。

6.如权利要求5所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中当调光信号无效时，控制电路控制第一开关保持关断，并根据第二补偿信号控制功率变换电路。

7.如权利要求1所述的发光元件驱动系统，其特征在于，所述控制电路还包括：

脉冲发生电路，接收第一补偿信号并产生第一控制信号以控制第一开关的导通及关断；以及

频率控制电路，接收第二补偿信号并根据第二补偿信号产生第二控制信号以控制功率变换电路。

8.如权利要求7所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中频率控制电路还产生同步信号，脉冲发生电路接收所述同步信号，并根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，根据所述同步信号控制第一开关的关断时刻。

9.如权利要求7所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中脉冲发生电路还接收调光信号，当调光信号有效时，根据第一补偿信号产生第一控制信号以控制第一开关的导通与关断，当调光信号无效时，控制第一开关保持导通或保持关断。

10.如权利要求1所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中所述功率变换电路包括：

初级电路，包括至少一个开关，接收输入信号，并通过所述至少一个开关的导通与关断将输入信号转换为交流信号；

变压器，包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述初级绕组耦接至初级电路以接收交流信号，所述变压器对交流信号进行变换并通过所述第一次级绕组和所述第二次级绕组分别提供变换后信号；

第一整流电路，电耦接至第一次级绕组，以接收第一次级绕组输出的变换后信号并进行整流以提供第一信号，其中第一开关耦接在第一整流电路和第一信号之间；以及

第二整流电路，电耦接至第二次级绕组，以接收第二次级绕组输出的变换后信号并进行整流以提供第二信号；其中

控制电路根据第二补偿信号控制所述至少一个开关的导通与关断，根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，并根据所述至少一个开关的导通时刻或关断时刻控制第一开关的关断时刻。

11.如权利要求1所述的发光元件驱动系统，其特征在于，其中所述功率变换电路包括LLC谐振变换器，包括：

初级电路，包括第二开关，第三开关以及谐振电容，其中第二开关的第一端接收所述输入信号，第三开关的第一端耦接至第二开关的第二端，第三开关的第二端耦接至系统地，谐振电容的第一端耦接至第二开关的第二端和第三开关的第一端；

变压器，包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，所述初级绕组耦接至谐振电容的第二端；

第一整流电路，电耦接至第一次级绕组以提供第一信号，其中第一开关耦接在第一整流电路和第一信号之间；以及

第二整流电路，电耦接至第二次级绕组以提供第二信号；其中

控制电路根据第二补偿信号控制第二开关和第三开关的导通与关断，根据第一补偿信号控制第一开关的导通时刻，并根据第二开关或第三开关的关断时刻控制第一开关的关断时刻。

12.一种发光元件驱动控制电路，其特征在于，所述发光元件驱动控制电路包括：

电压补偿网络，将代表电压信号的反馈信号与电压参考信号比较，并根据比较结果产生电压补偿信号；

电流补偿网络，将代表流过发光元件的电流的反馈信号与电流参考信号比较，并根据比较结果产生电流补偿信号；

脉冲发生电路，接收电压补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时，根据电压补偿信号产生第一控制信号以调节所述电压信号；以及

频率控制电路，接收电压补偿信号、电流补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时根据电流补偿信号产生第二控制信号以调节所述流过发光元件的电流，当调光信号无效时根据电压补偿信号产生第二控制信号以调节所述电压信号。

13.一种发光元件驱动控制电路，其特征在于，所述发光元件驱动控制电路包括：

电压补偿网络，将代表电压信号的反馈信号与电压参考信号比较，并根据比较结果产生电压补偿信号；

电流补偿网络，将代表流过发光元件的电流的反馈信号与电流参考信号比较，并根据比较结果产生电流补偿信号；

脉冲发生电路，接收电流补偿信号及调光信号，其中当调光信号有效时，根据电流补偿信号产生第一控制信号以调节所述流过发光元件的电流；以及

频率控制电路，接收电压补偿信号，并根据电压补偿信号产生第二控制信号以调节所述电压信号。

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