專利名稱：Led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對串聯(lián)連接的多個LED進(jìn)行驅(qū)動的LED驅(qū)動電路，尤其涉及LED調(diào)光的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，例如公知有專利文獻(xiàn)1作為使串聯(lián)連接的多個LED(Light Emitting Diode 發(fā)光二極管)點(diǎn)亮的LED驅(qū)動電路。在圖5所示的專利文獻(xiàn)1中，公開了可抑制溫度及電源電壓的變動、元件偏差的影響而輸出固定電平的脈沖電流的LED等發(fā)光元件的驅(qū)動電路。在該驅(qū)動電路中，當(dāng)MOS晶體管100 (LED調(diào)光用的開關(guān))導(dǎo)通時，從開關(guān)電源600向LED71 7η供電，通過電阻200檢測LED71 7η的電流。在誤差信號生成部300中生成該檢測信號Sfb與目標(biāo)信號Sref間的誤差信號Serr，并在信號保持部400中進(jìn)行平均化。根據(jù)平均化后的誤差信號krrA來控制對LED71 7η的供電。當(dāng)MOS晶體管100從導(dǎo)通變化為截止時，停止對LED71 7η的供電，在信號保持部400中保持誤差信號krrA。當(dāng)MOS晶體管100從截止變化為導(dǎo)通時，將所保持的誤差信號krrA的信號電平作為初始電平，開始誤差信號SerrA的平均化。在專利文獻(xiàn)1中，MOS晶體管601的開關(guān)頻率被控制得遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MOS晶體管100的
開關(guān)頻率。專利文獻(xiàn)1日本特開2004-147435號公報但是，在將上述LED驅(qū)動電路應(yīng)用于液晶電視的背光源等中的情況下，有時由于噪聲對策等會以較高的頻率(例如幾十kHz)控制MOS晶體管100。在這樣的情況下，需要利用控制MOS晶體管100時的高頻以上的高頻來使MOS晶體管601進(jìn)行導(dǎo)通/截止動作。因此，由于半導(dǎo)體元件的特性，有時不能使MOS晶體管601以較高的頻率進(jìn)行導(dǎo)通/截止動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供即使在使LED調(diào)光用的開關(guān)以較高的頻率導(dǎo)通截止的情況下也能夠向LED輸出固定電平的脈沖電流的LED驅(qū)動電路。為了解決上述課題，本發(fā)明的LED驅(qū)動電路的特征在于，該LED驅(qū)動電路具有電壓變換部，其將輸入電壓變換為其它電壓；將多個LED串聯(lián)連接而成的第ILED組；第1開關(guān)元件，其根據(jù)LED調(diào)光用信號進(jìn)行開關(guān)動作，由此使從所述電壓變換部向所述第ILED組施加的所述其它電壓斷續(xù)；電流檢測電阻，其檢測流過所述第ILED組的電流；并聯(lián)電路，在該并聯(lián)電路中第2開關(guān)元件和整流元件并聯(lián)連接，且該第2開關(guān)元件以及該整流元件各自的一端與所述電流檢測電阻連接，該第2開關(guān)元件與所述第1開關(guān)元件同步地進(jìn)行導(dǎo)通截止動作；電壓保持部，其與所述第2開關(guān)元件以及所述整流元件各自的另一端連接，對在所述電流檢測電阻中產(chǎn)生的電壓進(jìn)行保持；以及控制部，其根據(jù)所述電壓保持部所保持的電壓，
3控制施加給所述第ILED組的所述其它電壓。根據(jù)本發(fā)明，在第1開關(guān)元件、第2開關(guān)元件都導(dǎo)通時，電流流過第1開關(guān)元件、第2開關(guān)元件，對電壓保持部充入施加給電流檢測電阻的電壓。在第1開關(guān)元件、第2開關(guān)元件都截止時，整流元件為反向偏置狀態(tài)，因此，對電壓保持部充入的電壓得到保持。即，與第1開關(guān)元件、第2開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止無關(guān)，在電壓保持部中都會保持對電流檢測電阻施加的電壓的峰值。因此，即使在使LED調(diào)光用的開關(guān)以較高的頻率導(dǎo)通/截止的情況下也能夠向LED輸出固定電平的脈沖電流。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出本發(fā)明實(shí)施例1的動作的波形圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。圖5是示出現(xiàn)有的LED驅(qū)動電路的具體例的圖。標(biāo)號說明1電壓變換部；2截止延遲電路；3導(dǎo)通延遲電路；5電壓比較部；6PWM控制部；Vin直流電源；Q0、Q1、Q2、QL、QH開關(guān)元件；D0、D1、D2、D3、DL、DH 二極管；Cri電流諧振電容器；CO、Cl、C2、C3電容器；Rs電流檢測電阻；T變壓器；Tl平衡用變壓器；Np 1次繞組；Nsl、Ns22次繞組；N1、N2繞組；Lp勵磁電感；Lrl漏電感；LEDl LEDn、LEDll LEDln、LED21 LED2n發(fā)光二極管；CMP比較器；ST三角波發(fā)生器；AMP放大器；Vref基準(zhǔn)電源；Vpulse LED調(diào)光用信號。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明實(shí)施方式的LED驅(qū)動電路進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的特征在于使用與PWM調(diào)光用開關(guān)元件同步的開關(guān)元件以及與該開關(guān)元件并聯(lián)連接的二極管來保持電壓峰值。實(shí)施例1圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，電壓變換部1對輸入電壓進(jìn)行升壓，將其變換為其它電壓，該電壓變換部由升壓電抗器L0、開關(guān)元件Q0、二極管DO和平滑電容器CO構(gòu)成，該開關(guān)元件QO由MOSFET構(gòu)成。升壓電抗器LO的一端被施加直流電源Vin的電壓，升壓電抗器LO的另一端連接二極管DO的陽極、開關(guān)元件QO的漏極。開關(guān)元件QO的源極接地，柵極與比較器CMP的輸出端子連接。二極管DO的陰極與電容器CO的一端以及LEDl的陽極連接，電容器CO的另一端接地。PWM控制部6使開關(guān)元件QO導(dǎo)通/截止，直流電源Vin的電壓被升壓后施加給串聯(lián)連接的LEDl LEDn。LEDn的陰極經(jīng)由由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件Ql與電流檢測電阻Rs連接。截止延遲電路2使由脈沖信號構(gòu)成的LED調(diào)光用信號Vpulse的截止(OFF)時間延遲第1規(guī)定時間后輸出到開關(guān)元件Ql (第1開關(guān)元件)的柵極。
開關(guān)元件Ql是LED的PWM調(diào)光用開關(guān)，與由截止延遲電路2延遲了截止時間后的LED調(diào)光用信號Vpulse對應(yīng)地進(jìn)行開關(guān)動作，由此使從電壓變換部1向LEDl LEDn施加的其它電壓斷續(xù)(斷続)。在開關(guān)元件Ql的源極與電流檢測電阻Rs之間連接有由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件Q2(第2開關(guān)元件)的源極與二極管Dl (整流元件)的陽極，開關(guān)元件Q2的漏極以及二極管Dl的陰極與電容器Cl (電壓保持部)的一端以及放大器AMP的一個輸入端子連接。開關(guān)元件Q2的柵極與導(dǎo)通延遲電路3連接。導(dǎo)通延遲電路3使由脈沖信號構(gòu)成的LED調(diào)光用信號Vpulse的導(dǎo)通(ON)時間延遲規(guī)定時間后輸出到開關(guān)元件Q2的柵極。開關(guān)元件Q2與由導(dǎo)通延遲電路3延遲了導(dǎo)通時間后的LED調(diào)光用信號Vpulse對應(yīng)地進(jìn)行開關(guān)動作，由此保持電容器Cl的電壓峰值。電壓比較部5由放大器AMP和基準(zhǔn)電源Vref構(gòu)成，放大器AMP對基準(zhǔn)電源Vref的基準(zhǔn)電壓與電容器Cl的電壓間的誤差電壓進(jìn)行放大，輸出至PWM控制部6。PWM控制部6 (控制部)由三角波發(fā)生器ST和比較器CMP構(gòu)成。比較器CMP對來自放大器AMPl的誤差電壓與三角波發(fā)生器ST產(chǎn)生的三角波信號進(jìn)行比較，生成脈沖信號，施加到開關(guān)元件QO的柵極。另外，比較器CMP根據(jù)來自放大器AMPl的誤差電壓值來控制對開關(guān)元件QO施加的脈沖信號的導(dǎo)通/截止的占空比，由此控制對LEDl LEDn施加的電壓。此外，本發(fā)明也可以不設(shè)置截止延遲電路2、導(dǎo)通延遲電路3，而是使開關(guān)元件Q2與開關(guān)元件Ql同步地進(jìn)行導(dǎo)通/截止動作。接著，說明實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的動作。首先，說明不設(shè)置截止延遲電路2、導(dǎo)通延遲電路3而使開關(guān)元件Q2與開關(guān)元件Ql同步地進(jìn)行導(dǎo)通/截止動作的情況。首先，在開關(guān)元件Ql、Q2都導(dǎo)通時，電流流過開關(guān)元件Ql、Q2，對電容器Cl充入施加給電流檢測電阻Rs的電壓。在開關(guān)元件Q1、Q2都截止時，二極管Dl為反向偏置狀態(tài)，對電容器Cl充入的電壓得到保持。即，與開關(guān)元件Ql、Q2的導(dǎo)通/截止無關(guān)，在電容器Cl中都會保持對電流檢測電阻Rs施加的電壓的峰值。因此，即使在使LED調(diào)光用的開關(guān)元件Ql以較高的頻率導(dǎo)通/截止的情況下也能夠向LED輸出固定電平的脈沖電流。接著，說明設(shè)置有截止延遲電路2、導(dǎo)通延遲電路3的實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的動作。截止延遲電路2使LED調(diào)光用信號Vpulse的截止時間延遲規(guī)定時間后輸出到開關(guān)元件Ql的柵極，導(dǎo)通延遲電路3使LED調(diào)光用信號Vpulse的導(dǎo)通時間延遲規(guī)定時間后輸出到開關(guān)元件Q2的柵極。因此，如圖2 (a)所示，開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通寬度(開關(guān)元件Q2的柵極信號Q2g)被控制為稍微短于開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通寬度(開關(guān)元件Ql的柵極信號Qlg)。即，通過防止開關(guān)元件Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)、開關(guān)元件Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，能夠防止電容器Cl的電荷被釋放而無法保持電壓峰值的情況。這樣，因?yàn)殚_關(guān)元件Q2的導(dǎo)通寬度被控制為短于開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通寬度，所以當(dāng)LED調(diào)光用信號Vpulse的頻率變高時，如圖2 (b)所示，開關(guān)元件Q2始終為截止?fàn)顟B(tài)，不能進(jìn)行對電容器Cl的充電。
為了防止此情況，與開關(guān)元件Q2并聯(lián)連接了二極管D1?；蛘?，在開關(guān)元件Q2是MOSFET的情況下，也可以采用開關(guān)元件Q2的寄生二極管來代替二極管D1。由此，即使在開關(guān)元件Q2始終截止的情況下也能夠進(jìn)行對電容器Cl的充電。另外，在LED調(diào)光用信號Vpulse的占空比變小的情況下開關(guān)元件Q2也會始終截止，但在此情況下也能夠經(jīng)由二極管Dl對電容器Cl進(jìn)行充電。此外，電壓比較部5對施加給電容器Cl的電壓和與LED電流的脈沖波高值對應(yīng)的基準(zhǔn)電源Vref的基準(zhǔn)電壓之間的誤差電壓進(jìn)行放大。PWM控制部6根據(jù)來自電壓比較部5的誤差電壓進(jìn)行開關(guān)元件QO的PWM控制，控制施加給LEDl LEDn的電壓。S卩，與LED調(diào)光用信號Vpulse的頻率無關(guān)地進(jìn)行動作，所以即使在使LED調(diào)光用的開關(guān)元件Ql以較高的頻率導(dǎo)通/截止的情況下，也能夠向LED輸出固定電平的脈沖電流。實(shí)施例2圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。圖3所示的實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路的特征在于，在圖1所示的實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)中還設(shè)置有供電單元10、平衡用變壓器Tl。供電單元10提供正弦波狀的交變電流，所以在直流電源Vin的兩端連接有由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件QH與由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件QL的串聯(lián)電路。在開關(guān)元件QH與開關(guān)元件QL的連接點(diǎn)處連接有變壓器T的1次繞組Np與電流諧振電容器Cri的串聯(lián)諧振電路。變壓器T具有漏電感Lrl、Lr2。Lp是變壓器T的勵磁電感。通過開關(guān)元件QL與開關(guān)元件QH交替地導(dǎo)通/截止，從變壓器T的2次繞組Nsl提供由漏電感Lrl和電流諧振電容器Cri、或者、Lrl、Lp和Cri發(fā)生諧振而得到的正弦波狀的交變電流。變壓器T具有1次繞組Np、第一 2次繞組Nsl和第二 2次繞組Ns2。平衡用變壓器Tl的第ι繞組m的一端與第一 2次繞組Nsi的一端連接，第ι繞組m的另一端經(jīng)由二極管D2與電容器C2的一端以及串聯(lián)連接的LEDll LEDln (第ILED組)連接。二極管D2(第1整流元件)和電容器C2(第1平滑元件)構(gòu)成第1整流平滑電路。平衡用變壓器Tl的第2繞組N2的一端與第一 2次繞組Nsl的一端連接，第2繞組N2的另一端經(jīng)由二極管D3與電容器C3的一端以及串聯(lián)連接的LED21 LED2n(第2LED組)連接。二極管D3 (第2整流元件)和電容器C3 (第2平滑元件)構(gòu)成第2整流平滑電路。LED ln、2n的陰極經(jīng)由開關(guān)元件Ql與電流檢測電阻Rs連接。第二 2次繞組Ns2的兩端與由二極管D30及電容器C30構(gòu)成的整流平滑電路連接。二極管D30與電容器C30的連接點(diǎn)處的直流電壓被提供給電壓變換部1的升壓電抗器LO的一端。二極管DO和電容器CO的連接點(diǎn)與電容器C2的另一端、電容器C3的另一端以及第一 2次繞組Nsl的另一端連接。根據(jù)來自PWM控制部6的導(dǎo)通/截止信號使開關(guān)元件QO導(dǎo)通/截止，由此電壓變換部1使電容器CO的兩端電壓升壓，控制施加給LEDll LEDln、LED21 LED2n的電壓。此外，因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)相同，所以對同一部分標(biāo)注
同一標(biāo)號。這樣，根據(jù)實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路，因?yàn)榫哂信c實(shí)施例1的LED驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，所以可獲得同樣的效果。
另外，平衡用變壓器Tl的第1繞組m與第2繞組N2以使流過各自的電流均衡的方式進(jìn)行了磁耦合，所以對電容器C2和電容器C3充入同一電流。因此，與電容器C2連接的LED 11 LED In和與電容器C3連接的LED 21 LED 2n即使在阻抗不同的情況下也流過均衡化后的電流。即，能夠抑制流過LED 11 LED IruLED 21 LED 2η的電流的偏差。實(shí)施例3圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)圖。圖4所示的實(shí)施例3的LED驅(qū)動電路相對于圖3所示的實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的不同之處在于二極管D1、D2、電容器C2、C3、LED 11 LED In,LED 21 LED 2n的極性相反；以及將電壓變換部1的電容器CO的輸出與LED In、LED 2n的陽極連接，將開關(guān)元件Ql的漏極與電容器C2的另一端、電容器C3的另一端以及2次繞組Nsl的另一端連接。根據(jù)這樣的實(shí)施例3的LED驅(qū)動電路，也能夠獲得與實(shí)施例2的LED驅(qū)動電路同樣的動作以及效果。另外，在實(shí)施例3的LED驅(qū)動電路中，可利用電壓變換部1生成正的電壓、利用2次繞組Nsl生成負(fù)的電壓，所以能夠?qū)ED 11 LED In、LED21 LED 2n施加正負(fù)的電壓。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠應(yīng)用于使LED點(diǎn)亮的LED點(diǎn)亮裝置及LED照明。
權(quán)利要求
1.一種LED驅(qū)動電路，其特征在于，該LED驅(qū)動電路具有電壓變換部，其將輸入電壓變換為其它電壓；將多個LED串聯(lián)連接而成的第ILED組；第1開關(guān)元件，其根據(jù)LED調(diào)光用信號進(jìn)行開關(guān)動作，由此使從所述電壓變換部向所述第ILED組施加的所述其它電壓斷續(xù)；電流檢測電阻，其檢測流過所述第ILED組的電流；并聯(lián)電路，在該并聯(lián)電路中第2開關(guān)元件和整流元件并聯(lián)連接，且該第2開關(guān)元件以及該整流元件各自的一端與所述電流檢測電阻連接，該第2開關(guān)元件與所述第1開關(guān)元件同步地進(jìn)行導(dǎo)通截止動作；電壓保持部，其與所述第2開關(guān)元件以及所述整流元件各自的另一端連接，對在所述電流檢測電阻中產(chǎn)生的電壓進(jìn)行保持；以及控制部，其根據(jù)所述電壓保持部所保持的電壓，控制施加給所述第ILED組的所述其它電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，該LED驅(qū)動電路具有截止延遲電路，其使所述LED調(diào)光用信號的截止時間延遲第1規(guī)定時間后施加給所述第1開關(guān)元件；以及導(dǎo)通延遲電路，其使所述LED調(diào)光用信號的導(dǎo)通時間延遲第2規(guī)定時間后施加給所述第2開關(guān)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述整流元件由所述第2開關(guān)元件內(nèi)部具有的寄生二極管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，該LED驅(qū)動電路具有諧振型供電單元，其具有變壓器并輸出交變電流，該變壓器具有1次繞組、第一 2次繞組和第二 2次繞組；平衡用變壓器，其具有第1繞組和第2繞組，該第1繞組和該第2繞組各自的一端與所述變壓器的第一 2次繞組的一端連接；將多個LED串聯(lián)連接而成的第2LED組；第1整流平滑電路，其連接在所述平衡用變壓器的所述第1繞組的另一端與所述第ILED組之間，具有第1整流元件和第1平滑元件；以及第2整流平滑電路，其連接在所述平衡用變壓器的所述第2繞組的另一端與所述第2LED組之間，具有第2整流元件和第2平滑元件，所述電壓變換部輸入對所述變壓器的第二 2次繞組中產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑后的電壓作為所述輸入電壓，將所述其它電壓施加到所述第1平滑元件以及所述第2平滑元件各自的一端。
全文摘要
提供LED驅(qū)動電路，即使在使LED調(diào)光用開關(guān)以較高的頻率導(dǎo)通截止時也能夠向LED輸出固定電平的脈沖電流。該電路具有電壓變換部(1)，將輸入電壓變換為其它電壓；將多個LED串聯(lián)連接而成的第1LED組；開關(guān)元件(Q1)，根據(jù)LED調(diào)光用信號進(jìn)行開關(guān)動作，由此使從電壓變換部向第1LED組施加的其它電壓斷續(xù)；電流檢測電阻(Rs)，檢測流過第1LED組的電流；并聯(lián)電路，將開關(guān)元件(Q2)和整流元件(D1)并聯(lián)連接，第2開關(guān)元件和整流元件各自的一端與電流檢測電阻連接，第2開關(guān)元件與第1開關(guān)元件同步進(jìn)行導(dǎo)通截止動作；電壓保持部(C1)，與第2開關(guān)元件及整流元件各自的另一端連接，對電流檢測電阻中產(chǎn)生的電壓進(jìn)行保持；控制部(6)，根據(jù)電壓保持部保持的電壓，控制施加給第1LED組的其它電壓。
文檔編號H05B37/02GK102387637SQ201110257249
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者石倉啟太, 麻生真司 申請人:三墾電氣株式會社