專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及LED電源，具體涉及LED電源的控制。
背景技術(shù)：
白光發(fā)光二極管(LED)燈條組可作為液晶顯示器(IXD)板的背光，可應(yīng)用于電腦、 電視等場(chǎng)合，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為控制LED燈條組的亮度可調(diào)，通常采用一開(kāi)關(guān)器件與 LED燈條組串聯(lián)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的占空比實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。同時(shí)通過(guò)反饋流過(guò)LED燈條 組的電流對(duì)主電路的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)LED燈條組。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光 二極管(LED)電源驅(qū)動(dòng)波形圖。主電路為L(zhǎng)ED燈條提供穩(wěn)定的電流。主電路的開(kāi)關(guān)器件受 驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。如圖所示，調(diào)光PWM信號(hào)為與LED燈條串聯(lián)的開(kāi)關(guān)器 件的門(mén)極信號(hào)，該信號(hào)的占空比控制LED燈條的亮度。驅(qū)動(dòng)PWM頻率高于調(diào)光PWM。當(dāng)調(diào)光 PWM信號(hào)為高時(shí)，開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，電流流過(guò)LED燈條，Iled信號(hào)亦為高，驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)占空比 受調(diào)制。當(dāng)調(diào)光PWM信號(hào)為低時(shí)，開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，LED燈條中無(wú)電流流過(guò)，相應(yīng)地，驅(qū)動(dòng) PWM信號(hào)占空比為零，呈斷續(xù)狀態(tài)。因此，驅(qū)動(dòng)PWM波為間歇性PWM波。在這種驅(qū)動(dòng)方式中， 主電路的開(kāi)關(guān)器件具有與調(diào)光PWM信號(hào)頻率一致的諧波，該較低頻率的諧波使得系統(tǒng)在驅(qū) 動(dòng)時(shí)具有噪音，需要消除。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于公開(kāi)一種LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它包含含有原邊開(kāi)關(guān)的隔離式電 壓變換器和控制器。隔離式電壓變換器含原邊開(kāi)關(guān)、反饋信號(hào)端和輸出端，所述輸出端耦接 所述LED。控制器的第一輸入端耦接所述隔離式電壓變換器的反饋信號(hào)端；該LED驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)進(jìn)一步包含隔離式變壓器，其原邊輸入端耦接所述控制器的第一輸出端，副邊輸出端耦 接所述原邊開(kāi)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離式電壓變換器為反激式電壓變換器。在一個(gè)實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包含調(diào)光開(kāi)關(guān)，和所述LED串聯(lián)，其中所述控 制器包括調(diào)光控制模塊，其輸出端耦接所述調(diào)光開(kāi)關(guān)的門(mén)極；電壓保持模塊，電壓保持模 塊，其輸入端耦接所述反饋信號(hào)端，輸出端耦接誤差放大器的第一輸入端；；誤差放大器，其 第一輸入端耦接所述電壓保持模塊的輸出端，第二輸入端耦接參考值；PWM發(fā)生模塊，輸入 端耦接所述差值放大器的輸出端，輸出端耦接所述原邊開(kāi)關(guān)的門(mén)極。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，可以使隔離式電壓變換器的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)成為連續(xù)的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而非現(xiàn)有技術(shù)中斷續(xù)狀態(tài)的間歇性PWM波，從而消除了 LED驅(qū)動(dòng)中的低頻諧波噪曰O
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的LED燈條驅(qū)動(dòng)波形圖。圖2示出了本實(shí)用新型的一個(gè)二級(jí)式的LED背光調(diào)光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例，包括PFC3級(jí)和隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)。圖3示出了本實(shí)用新型的一個(gè)調(diào)光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊圖實(shí)施例。圖4示出了一個(gè)隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)模塊的具體實(shí)施例。圖5示出了本實(shí)用新型的一個(gè)控制器模塊圖實(shí)施例。圖6示出了對(duì)應(yīng)圖5控制方式的系統(tǒng)工作波形圖實(shí)施例。圖7示出了本實(shí)用新型的一個(gè)采用半橋式隔離式電壓變換器的實(shí)施例。圖8示出了一個(gè)位于原邊的限流電路實(shí)施例，用于限制原邊峰值電流。
具體實(shí)施方式
圖2示出了本實(shí)用新型的用于背光領(lǐng)域的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例。該LED液晶板背 光組23采用兩級(jí)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包含PFC級(jí)21和隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)22。PFC級(jí)21將 交流電整流成直流線電壓，如將交流市電整流成約400V的直流線電壓。隔離式電壓變換器 驅(qū)動(dòng)級(jí)22將線電壓轉(zhuǎn)換成另一直流電壓用于為L(zhǎng)ED背光組23提供穩(wěn)定的電源。所述LED 液晶板背光組23為一至多個(gè)LED燈條。每個(gè)燈條為串聯(lián)的一至多個(gè)LED。此外，該驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)還包括系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器M，將線電壓轉(zhuǎn)換成多個(gè)低值直流電壓，為隔離式電壓變換器驅(qū) 動(dòng)級(jí)22提供工作電源，其中系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器M可以為隔離式電壓變換器。圖3示出了本實(shí)用新型的一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用兩級(jí)驅(qū)動(dòng)，包括 PFC級(jí)31和隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)32。其中隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)32包含一至多個(gè) 隔離式電壓變換器模塊(模塊1、模塊2···)，每個(gè)模塊為一個(gè)LED燈條33提供電源。每個(gè)隔 離式電壓變換器模塊包含一個(gè)隔離式電壓變換器321和一個(gè)控制器322。在圖中所示的實(shí) 施例中，該隔離式電壓變換器為反激式電壓變換器321?？刂破?22接收來(lái)自系統(tǒng)外部的調(diào) 光信號(hào)對(duì)LED燈條33進(jìn)行調(diào)光，并且通過(guò)控制反激式電壓變換器321的原邊開(kāi)關(guān)控制反激 式電壓變換器321的輸出。圖3中橫向點(diǎn)劃線所示為隔離式電壓變換器驅(qū)動(dòng)級(jí)的隔離線， 隔離線以上所示為原邊，隔離線以下所示為副邊。在圖示的實(shí)施例中，控制器322位于隔離 式電壓變換器321的副邊，因此控制器322通過(guò)一隔離式變壓器Tl將控制信號(hào)輸入反激式 電壓變換器321的原邊?？刂破?22還可通過(guò)光耦將控制信號(hào)輸入反激式電壓變換器321 的原邊?？刂破?22還接收來(lái)自系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器34提供的系統(tǒng)電源(如圖中所示的5V和 12V)進(jìn)行工作。在圖示的實(shí)施例中，系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器34為反激式電壓變換器。外部電路還 可輸入其它控制信號(hào)如開(kāi)/關(guān)信號(hào)至控制器322控制系統(tǒng)的工作方式。圖4示出了一個(gè)隔離式電壓變換器模塊實(shí)施例。反激式電壓變換器41的原邊包 含原邊繞組Ll和原邊開(kāi)關(guān)Q，其中通過(guò)調(diào)節(jié)原邊開(kāi)關(guān)Q的工作占空比調(diào)節(jié)反激式電壓變換 器41輸出的能量。在本實(shí)用新型中，驅(qū)動(dòng)原邊開(kāi)關(guān)Q的門(mén)極驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)不存在占空比為 零的情形，因此是連續(xù)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即不存在現(xiàn)有技術(shù)中的間歇性低電平狀態(tài)。在圖示 的實(shí)施例中，原邊開(kāi)關(guān)Q為MOSFET器件。反激式電壓變換器41的副邊包含副邊繞組L2、 整流器件D和濾波電容C。LED燈條43由反激式電壓變換器41的輸出端供電，并和調(diào)光開(kāi) 關(guān)K串聯(lián)。在圖示的實(shí)施例中，調(diào)光開(kāi)關(guān)K為MOSFET器件?？刂破?2接收外部調(diào)光信號(hào) 并產(chǎn)生調(diào)光PWM信號(hào)控制K的門(mén)極，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)光PWM信號(hào)的占空比調(diào)節(jié)LED燈條的明暗 度。副邊包含一 LED電流反饋電路，該反饋電路為一電流檢測(cè)電阻Rl，Rl 一端連接調(diào)光開(kāi) 關(guān)K的源極，另一端接副邊地，輸出反饋信號(hào)FB至控制器42。在圖示的實(shí)施例中，反饋電路通過(guò)另一電阻R2輸出FB信號(hào)。FB電壓Vfb用于反映調(diào)光開(kāi)關(guān)K開(kāi)通時(shí)流過(guò)LED燈條43 的電流。其中Vfb=I_*RI。控制器42接收ra信號(hào)并根據(jù)ra信號(hào)輸出門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在圖 示的實(shí)施例中，控制器42輸出門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)GR和GL用于調(diào)節(jié)原邊開(kāi)關(guān)Q的占空比，其中 Vge-Vgl為一 PWM信號(hào)，門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)隔離式變壓器Tl耦合到原邊電路，形成驅(qū)動(dòng)PWM信 號(hào)至原邊開(kāi)關(guān)Q的門(mén)極，控制Q的占空比，實(shí)現(xiàn)LED燈條43的電流恒定。在另外一種實(shí)施 方式中，控制器也可以采用光耦將門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)耦合至原邊開(kāi)關(guān)。此外，控制器42還可具有過(guò)流保護(hù)和無(wú)負(fù)載保護(hù)。其中副邊繞組L2和一電阻R3 串聯(lián)，R3另一端接副邊地。R3兩端電壓V3輸入至控制器42，當(dāng)副邊繞組電流過(guò)大時(shí)，V3升 高至超過(guò)一參考值，此時(shí)，控制器42的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比為零，使原邊開(kāi)關(guān)Q停止工作。 副邊濾波電容C兩端電壓Vqut即隔離式電壓變換器41的輸出電壓通過(guò)由R4、R5組成的電阻 分壓器采集V4至控制器42。當(dāng)副邊LED負(fù)載斷路即無(wú)負(fù)載時(shí)，Vout升高至超過(guò)一參考值， 此時(shí)，控制器42的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比為零，使原邊開(kāi)關(guān)Q停止工作。圖5示出了本實(shí)用新型的一個(gè)控制器51實(shí)施例。在該實(shí)施例中，控制器51包括 誤差放大器510、PWM發(fā)生模塊511和調(diào)光控制模塊512。其中誤差放大器510和PWM發(fā)生 模塊作為驅(qū)動(dòng)模塊，接收LED燈條的電流反饋信號(hào)，輸出驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)至原邊開(kāi)關(guān)的門(mén)極控 制它的導(dǎo)通和關(guān)斷。調(diào)光控制模塊512接收調(diào)光信號(hào)，產(chǎn)生調(diào)光PWM信號(hào)至調(diào)光開(kāi)關(guān)K的門(mén)極，控制 LED燈條的亮度。其中LED燈條的亮度正比于調(diào)光PWM信號(hào)的占空比。流過(guò)LED燈條53的電流I·通過(guò)電流檢測(cè)電阻Rl檢測(cè)，反映為電流檢測(cè)電阻Rl 上的電壓，產(chǎn)生一電流反饋信號(hào)FB，其中Vfb=I_*R1。該FB信號(hào)和驅(qū)動(dòng)調(diào)光開(kāi)關(guān)K的調(diào)光 PWM波形一致，即占空比和頻率相同。其中誤差放大器510比較反饋電壓Vfb和參考電壓 Vref，輸出差值放大信號(hào)C0MP?？刂破鬟€可包含一電壓保持模塊513，輸出Vl電壓。在調(diào)光開(kāi)關(guān)K開(kāi)通時(shí)，即調(diào) 光PWM為高電平時(shí)，電壓保持模塊513產(chǎn)生和Vfb成正比的電壓VI。當(dāng)調(diào)光PWM為低電平 時(shí)，Vl電壓保持不變。Vl電壓在誤差放大器510和參考電壓Vref比較，產(chǎn)生差值放大信號(hào) COMP0PWM發(fā)生模塊接收COMP信號(hào)，產(chǎn)生門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)一驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)原邊開(kāi) 關(guān)。其中PWM發(fā)生模塊可采用傳統(tǒng)的PWM發(fā)生方式產(chǎn)生門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將COMP信號(hào)和PWM 發(fā)生模塊內(nèi)部產(chǎn)生的一頻率的三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，可采用雙邊觸發(fā)、上升沿觸 發(fā)或下降沿觸發(fā)方式。原邊開(kāi)關(guān)在門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下使得隔離式電壓變換器52產(chǎn)生 穩(wěn)定的輸出電流Iqut用于驅(qū)動(dòng)LED燈條53。電壓保持電路513使得輸出的驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)為 連續(xù)的波形，見(jiàn)下述的描述。圖6所示為對(duì)應(yīng)圖5中調(diào)光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作波形圖實(shí)施例。其中，F(xiàn)B波形和調(diào)光 PWM信號(hào)波形一致。在穩(wěn)定的供電過(guò)程中，差值放大信號(hào)COMP和隔離式電壓變換器輸出電 流Iot近似于直流信號(hào)。當(dāng)調(diào)光PWM為高電平時(shí)，F(xiàn)B信號(hào)為高，VI=Vfb，LED燈條中有電流 I·。當(dāng)調(diào)光PWM為低電平時(shí)，調(diào)光開(kāi)關(guān)K關(guān)斷，F(xiàn)B信號(hào)為零電平，Vl保持原有的高電平，因 此COMP信號(hào)亦保持直流信號(hào)狀態(tài)，原邊開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)保持穩(wěn)定，隔離式電壓變換器 的原邊開(kāi)關(guān)Q的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)保持連續(xù)。這樣，原邊開(kāi)關(guān)Q的開(kāi)關(guān)動(dòng)作保持較高的頻率，消 除了現(xiàn)有技術(shù)中的噪音情況。[0025]雖然圖3所示的隔離式電壓變換器為反激式電壓變換器，隔離式電壓變換器也可 以采用其它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如正激式電壓變換器、半橋式、全橋式或其它類(lèi)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如 圖7所示，該調(diào)光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了半橋式電壓變換器71。由于上述實(shí)施例中控制器位于隔 離式電壓變換器的副邊，原邊電路沒(méi)有常規(guī)的峰值電流控制單元，流過(guò)原邊繞組的電流可 能過(guò)大從而導(dǎo)致變壓器電流達(dá)到飽和而影響系統(tǒng)正常工作。針對(duì)控制器位于隔離式電壓變 換器副邊的實(shí)施例，原邊可進(jìn)一步包含一原邊峰值電流限流電路，用于防止在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí) 或負(fù)載短路時(shí)隔離式電壓變換器的變壓器達(dá)到飽和狀態(tài)。圖8示出了一個(gè)原邊電路的限流 電路實(shí)施例。該限流電路包含由三極管Q2、電阻R6和電阻R7組成的閉環(huán)電路。其中R6 — 端連接原邊開(kāi)關(guān)Q的源極端，另一端接原邊地。Q2的基極連接Q的源極端，集電極連接Q的 門(mén)極，射極通過(guò)另一電阻R7連接原邊地。當(dāng)流過(guò)原邊開(kāi)關(guān)Q的電流過(guò)大時(shí)，Q2基極電壓變 大，Q2導(dǎo)通，從而原邊開(kāi)關(guān)Q的門(mén)極電壓被拉低，使得流過(guò)Q的電流變低。該閉環(huán)電路將變 壓器的原邊電流鉗制在一個(gè)由Q、Q2、R6和R7參數(shù)確定的合理范圍內(nèi)，從而達(dá)到限制原邊峰 值電流過(guò)大的目的。應(yīng)當(dāng)知道，上面描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本實(shí)用新 型。本實(shí)用新型中的隔離式電壓變換器包括直流-直流反激式變換器、交流-直流反 激式變換器或其它類(lèi)型的變換器。
權(quán)利要求1.一種LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包含隔離式電壓變換器，含原邊開(kāi)關(guān)、反饋信號(hào)端和輸出端，所述輸出端耦接所述LED; 控制器，其第一輸入端耦接所述隔離式電壓變換器的反饋信號(hào)端； 隔離式變壓器，其原邊輸入端耦接所述控制器的第一輸出端，副邊輸出端耦接所述原 邊開(kāi)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其中所述控制器位于所述隔離式電壓 變換器的副邊。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其中所述隔離式電壓變換器為反激式 電壓變換器。
4.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含調(diào)光開(kāi)關(guān)，和所述LED串聯(lián)， 其中所述控制器包括調(diào)光控制模塊，其輸入端耦接外部調(diào)光信號(hào)的輸出端，其輸出端耦接所述調(diào)光開(kāi)關(guān)的 門(mén)極和電壓保持模塊的第二輸入端；電壓保持模塊，其第一輸入端耦接所述反饋信號(hào)端，輸出端耦接誤差放大器的第一輸 入端；誤差放大器，其第二輸入端耦接參考值；PWM發(fā)生模塊，輸入端耦接所述誤差放大器的輸出端，輸出端耦接所述原邊開(kāi)關(guān)的門(mén)極。
5.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其中所述原邊開(kāi)關(guān)和所述調(diào)光開(kāi)關(guān)為 MOSFET 器件。
6.如權(quán)利要求2-5之一所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其中所述隔離式電壓變換器的 原邊耦接有原邊峰值電流限流電路。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其中所述原邊峰值電流限流電路包含 第一電阻，一端耦接所述原邊開(kāi)關(guān)的輸出端，另一端接原邊地；三極管，基極耦接所述原邊開(kāi)關(guān)的輸出端，集電極耦接所述原邊開(kāi)關(guān)的門(mén)極，射極通過(guò) 第二電阻耦接原邊地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含PFC級(jí)和LED驅(qū)動(dòng)器級(jí)，其中LED驅(qū)動(dòng)器級(jí)包含一個(gè)隔離式變換器和控制器。其中控制器接收LED電流反饋信號(hào)，輸出連續(xù)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制原邊開(kāi)關(guān)，以控制隔離式變換器的輸出電流。本實(shí)用新型采用連續(xù)的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，消除了噪音。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201839474SQ201020131140
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者任遠(yuǎn)程, 劉白仁, 姚凱威, 張軍明, 杜磊 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司