一種多通道led陣列驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種多通道LED陣列驅(qū)動電路，包括：BUCK驅(qū)動電路；相互并聯(lián)的LED通道陣列，連接到BUCK驅(qū)動電路上，并由BUCK驅(qū)動電路驅(qū)動；反饋控制電路，其輸入端連接到LED通道陣列，輸出端連接到BUCK驅(qū)動電路的控制輸入端，用于產(chǎn)生反饋控制信號以控制BUCK驅(qū)動電路的工作。本發(fā)明的實施例中的電路把傳統(tǒng)的BUCK模式驅(qū)動電路與恒流模式下的驅(qū)動電路相結(jié)合，采用電壓模式控制BUCK變換器，該電壓型開關(guān)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是單環(huán)反饋的自動控制系統(tǒng)，該方式簡單，穩(wěn)定，也可以保證很好的穩(wěn)壓精度。
【專利說明】—種多通道LED陣列驅(qū)動電路
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及LED的電源驅(qū)動電路，尤其是涉及一種多通道LED陣列驅(qū)動電路。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]LED作為未來的綠色環(huán)保光源已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)同。其使用耗電量低、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣闊、使用方法簡便、成本低廉、基本不對周圍環(huán)境造成破壞性影響等優(yōu)點，使其在很多的電子產(chǎn)品及生活工作領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0005]LED驅(qū)動器既可以使用用BUCK電路驅(qū)動外接的并聯(lián)負(fù)載LED的設(shè)計方式。BUCK電路指的是降壓斬波電路，在現(xiàn)有的DC-DC電路中，主要采用LM2576或類似的專用功率IC芯片，這樣的電路使用簡單，但成本很高，輸入電壓和輸出電流受到限制，無法實現(xiàn)多路LED的驅(qū)動。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠降低多個LED并聯(lián)工作時的功耗、并且保證各個LED工作電流一致的多通道LED陣列驅(qū)動電路。
[0008]本發(fā)明公開的技術(shù)方案包括:
提供了一種多通道LED陣列驅(qū)動電路，其特征在于，包括:BUCK驅(qū)動電路；LED通道陣列，所述LED通道陣列包括至少兩個LED支路，每個LED支路包括串聯(lián)的至少兩個LED，所述至少兩個LED支路相互并聯(lián)，并且連接到所述BUCK驅(qū)動電路上，并由所述BUCK驅(qū)動電路驅(qū)動；反饋控制電路，所述反饋控制電路的輸入端連接到所述LED通道陣列，所述反饋控制電路的輸出端連接到所述BUCK驅(qū)動電路的控制輸入端，用于產(chǎn)生反饋控制信號以控制所述BUCK驅(qū)動電路的工作。
[0009]本發(fā)明的一個實施例中，每個所述LED支路包括串聯(lián)的LED陣列和采樣電阻，所述LED陣列與所述采樣電阻串聯(lián)。
[0010]本發(fā)明的一個實施例中，所述至少兩個LED支路中的相鄰兩個LED支路之間設(shè)有電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的輸入端連接到所述相鄰兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間，所述電壓跟隨器的輸出端連接到所述相鄰兩個LED支路中的另一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間。
[0011]本發(fā)明的一個實施例中，所述反饋控制電路的輸入端連接到所述至少兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間。
[0012]本發(fā)明的一個實施例中，所述反饋控制電路包括第二運算放大器、比較器和誤差放大補償電路，其中:所述第二運算放大器的反相輸入端連接到所述反饋控制電路的輸入端，所述第二運算放大器的同相輸入端連接到參考電壓；所述誤差放大補償電路的一端連接到所述反饋控制電路的所述輸入端，另一端連接到所述比較器的第一輸入端；所述比較器的所述第一輸入端連接到所述第二運算放大器的輸出端，所述比較器的第二輸入端連接到斜坡發(fā)生器，所述比較器的輸出端連接到所述反饋控制電路的輸出端。
[0013]本發(fā)明的一個實施例中，所述BUCK驅(qū)動電路包括電源、第一 MOS管和第二 MOS管，其中:所述第一MOS管的漏極連接到所述電源，所述第一MOS管的柵極通過反相器連接到所述第二 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的源極通過電感連接到所述LED通道陣列；所述第二MOS管的漏極連接到所述第一 MOS管的所述源極。
[0014]本發(fā)明的一個實施例中，所述反饋控制電路的所述輸出端連接到所述第一 MOS管的柵極。
[0015]本發(fā)明的一個實施例中，所述電壓跟隨器包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的第一輸入端通過第二電阻連接到所述電壓跟隨器的所述輸入端，所述第一運算放大器的第二輸入端通過第三電阻連接到所述第一運算放大器的輸出端并連接到所述電壓跟隨器的輸出端，所述第一運算放大器的第一控制輸入端連接到系統(tǒng)電源，所述第一運算放大器的第二控制輸入端接地。
[0016]本發(fā)明的一個實施例中，所述第二電阻與所述第三電阻的阻值相等。
[0017]本發(fā)明的實施例中的電路中，把BUCK驅(qū)動電路與電壓跟隨器結(jié)合，通道I與通道
2、通道2與通道3……通道η-1與通道η之間通過電壓跟隨器相級聯(lián)，Rn3與Rn4的阻值相等，保證了 Ml點與M2、M3……Mn點電壓的一致性，保證了每條通道電壓、電流的一致性，能夠并聯(lián)多個發(fā)光二極管，而且降低了電路功耗。
[0018]而且，本發(fā)明的實施例中的電路把傳統(tǒng)的BUCK模式驅(qū)動電路與恒流模式下的驅(qū)動電路相結(jié)合，PWM輸入是由通道I中二極管Dln與第一采樣電阻Rll之間節(jié)點Ml通過誤差放大器補償電路和比較器控制。本發(fā)明的實施例中采用電壓模式控制BUCK變換器，該電壓型開關(guān)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是單環(huán)反饋的自動控制系統(tǒng)，該方式簡單，穩(wěn)定，也可以保證很好的穩(wěn)壓精度。
[0019]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明一個實施例的多通道LED陣列驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明一個實施例的LED通道陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]

【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例的多通道LED陣列驅(qū)動電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例，一種多通道LED陣列驅(qū)動電路可以包括BUCK驅(qū)動電路、LED通道陣列和反饋控制電路。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，該BUCK電路包括電源VDD、第一 MOS管Ql和第二 MOS 管 Q2。
[0026]如圖1所示，第一 MOS管Ql的漏極連接到電源的正極，第一 MOS管的源極通過電感L連接到LED通道陣列的第一端(例如，圖1中的位于上方的端)，第一 MOS管的柵極通過反相器連接到第二晶體管Q2的柵極。
[0027]第二晶體管Q2的漏極連接到第一晶體管Ql的源極，即，第二晶體管Q2的漏極也通過前述的相同的電感L連接到LED通道陣列的第一端，第二晶體管Q2的源極接地。
[0028]該BUCK驅(qū)動電路第一電阻Rs和電容C，該第一電阻Rs —端連接到LED通道陣列的第一端，另一端通過電容C接地，即，第一電阻Rs和電容C相互串聯(lián)后連接在LED通道陣列的第一端與地之間。
[0029]LED通道陣列包括至少兩個LED支路(圖1中的通道I至通道n)，每個LED支路包括至少兩個LED (例如，圖1中的通道I中的Dll、D12、……Dln，或者通道η中的Dnl、Dn2、……、Dnn，等等)，該至少兩個LED支路相互并聯(lián)，并且連接到該BUCK驅(qū)動電路上(例如，如前文所述，LED通道陣列的第一端連接到BUCK電路的電感L和電阻Rs)，并由該BUCK驅(qū)動電路驅(qū)動。
[0030]圖2進(jìn)一步地示意性地圖示了本發(fā)明一個實施例的LED通道陣列的結(jié)構(gòu)。如圖1和圖2所示，該至少兩個LED支路中的每個LED支路包括串聯(lián)的LED陣列(例如，圖1中的通道I中的D11、D12、……Dln，或者通道η中的Dnl、Dn2、……、Dnn，等等)和采樣電阻(例如，圖1中的通道I的R11，或者通道η的Rnl，等等)，該串聯(lián)的LED陣列中包括至少兩個相互串聯(lián)的LED。在每個LED支路中，LED陣列與采樣電阻串聯(lián)。
[0031]如前文所述，LED通道陣列的第一端連接到BUCK驅(qū)動電路。本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，LED通道陣列的第二端(即，與第一端相反的端部)接地。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，該LED通道陣列中的各個LED可以是相同的LED，例如，可以型號、功率等等都相同。
[0033]本發(fā)明的一個實施例中，該LED通道陣列中的至少兩個LED支路中的相鄰兩個LED支路之間設(shè)有電壓跟隨器，該電壓跟隨器的一端連接到該相鄰兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間(例如，圖1中的Ml處，等等，或者圖2中的Mi處、M(n_l)處，等等)，另一端連接到該相鄰兩個LED支路中的另一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間(例如，圖1中的Mn處，等等，或者圖2中的M(i+1)處、Mn處，等等)。
[0034]如圖1和圖2所示，每個電壓跟隨器包括第一運算放大器，該第一運算放大器的第一輸入端通過第二電阻(例如，圖1中的Rn3，圖2中的Ri3、R(n_l)3等等)連接到該電壓跟隨器的輸入端，第一運算放大器的第二輸入端通過第三電阻(例如，圖1中的Rn4，圖2中的Ri4、R(n-l)4等等)連接到第一運算放大器的輸出端并連接到所述電壓跟隨器的輸出端(即，第一運算放大器的輸出端即為該電壓跟隨器的輸出端)，第一運算放大器的第一控制端連接到系統(tǒng)電源Vdd，第一運算放大器的第二控制端接地。其中，每個電壓跟隨器的輸入端連接到相鄰兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間，輸出端連接到該相鄰兩個LED支路中的另一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例中，反饋控制電路的輸入端連接到前述的LED通道陣列，反饋控制電路的輸出端連接到前述的BUCK驅(qū)動電路的控制輸入端，用于產(chǎn)生反饋控制信號以控制該BUCK驅(qū)動電路的工作。
[0036]本發(fā)明的一個實施例中，反饋控制電路的輸入端連接到LED通道陣列的該至少兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間(例如，圖1中的Ml、Mn處，等等，或者圖2中的M1、M(i+l)、Mn處，等等)。
[0037]例如，如圖1所示，反饋控制電路包括第二運算放大器10、比較器12和誤差放大補償電路Comp。第二運算放大器10的反相輸入端連接到該反饋控制電路的輸入端(即，第二運算放大器10的反相輸入端即為該反饋控制電路的輸入端)，第二運算放大器10的同相輸入端連接到參考電壓Vref。
[0038]誤差放大補償電路Comp —端連接到改反饋控制電路的輸入端，另一端連接到比較器12的第一輸入端。
[0039]比較器12的第一輸入端還連接到第二運算放大器的輸出端。并且，比較器12的第二輸入端連接到斜坡發(fā)生器，比較器12的輸出端連接到該反饋控制電路的輸出端(即，比較器12的輸出端即為該反饋控制電路的輸出端)。
[0040]本發(fā)明的一個實施例中，該反饋控制電路的輸出端連接到BUCK驅(qū)動電路中的第一MOS管Ql的柵極。此時，第一 MOS管Ql的柵極作為BUCK驅(qū)動電路的控制輸入端(例如，點MO處)。
[0041]本發(fā)明的實施例中，反饋控制電路的輸出端(S卩比較器12的輸出端)輸出PWM波，用于控制BUCK驅(qū)動電路的工作，也就是點MO作為BUCK驅(qū)動電路的PWM輸入端。
[0042]本發(fā)明的前述實施例中，BUCK驅(qū)動電路中，采用NMOS作為BUCK驅(qū)動電路的開關(guān)，當(dāng)?shù)谝?MOS管Ql導(dǎo)通而第二 MOS管Q2關(guān)閉時，有如圖1中的箭頭所示的正向電流流過電感L，電流線性增加，在LED支路上流過電流I。BUCK驅(qū)動電路的兩端輸出電壓為V0，極性上正下負(fù)，給負(fù)載(即LED通道陣列)供電并使電容處于充電狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝?MOS管Ql關(guān)閉而第二 MOS管Q2導(dǎo)通時，由于電感L的磁場將改變電感L兩端的電壓極性，以保持其電流不變。負(fù)載的LED通道陣列兩端的電壓仍是上正下負(fù)，電容放電，維持LED的正常工作。
[0043]LED通道陣列中，多通道的LED支路并聯(lián)，由前端的BUCK驅(qū)動電路驅(qū)動，通道i(l ^ i ^ η)的Mi節(jié)點和通道i+Ι的M (i+Ι)節(jié)點通過一個電壓跟隨器相連，通道i+Ι的M (i+Ι)節(jié)點和通道i+2的M (i+2)節(jié)點通過同樣的電壓跟隨器相連，各個通道間通過電壓跟隨器級聯(lián)，保證了 Ml點與M2點……Mn點電壓的一致性，同時每條通道的采樣電阻反饋到前端的BUCK驅(qū)動電路。
[0044]圖1的實施例中，采樣電阻Rl采的信號經(jīng)過反饋控制電路，與設(shè)定的參考信號Vref比較,并且通過誤差放大補償電路Comp和比較器12,通過輸入電壓與斜坡波Slope比較，產(chǎn)生PWM波來控制BUCK驅(qū)動電路中的第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2的關(guān)斷，從而使得流過后端負(fù)載的電流穩(wěn)定，保證了發(fā)光二極管穩(wěn)定的工作。
[0045]本發(fā)明的一個實施例中，電路的工作原理可以如下。
[0046](I)第一 MOS管Ql的柵極通過反相器與第二 MOS管Q2相連，同時在MO節(jié)點接入反饋控制電路的PWM輸入，當(dāng)PWM波為高電平時，Ql導(dǎo)通，Q2關(guān)閉，正向電流流過電感線圈L，電流線性增加，在Dll、D12……Dnn上流過電流I，兩端輸出電壓V0，極性上正下負(fù)，給負(fù)載供電并使電容處于充電狀態(tài)。
[0047](2)當(dāng)PWM波為低電平時，Ql關(guān)閉，Q2導(dǎo)通，由于電感的磁場將改變電感L兩端的電壓極性，以保持其電流不變。負(fù)載Dll、D12……Dnn兩端的電壓仍是上正下負(fù)，電容放電，維持LED的正常工作。
[0048](3)該電路中，BUCK驅(qū)動電路與電壓跟隨器結(jié)合，通道I與通道2、通道2與通道3……通道η-l與通道η之間通過電壓跟隨器相級聯(lián)，Rn3與Rn4的阻值可以相等，保證了Ml點與M2、M3……Mn點電壓的一致性，保證了每條通道電壓、電流的一致性，保證發(fā)光二極管工作穩(wěn)定性。
[0049]本發(fā)明的實施例的電路中，采用了同步BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且采用了 MOSFET替代了常規(guī)的續(xù)流二極管，降低了導(dǎo)通功耗，從而降低了電路整體的功耗。
[0050]此外，本發(fā)明的實施例中的電路把BUCK驅(qū)動電路與電壓跟隨器結(jié)合，通道I與通道2、通道2與通道3……通道η-l與通道η之間通過電壓跟隨器相級聯(lián)，Rn3與Rn4的阻值相等，保證了 Ml點與M2、M3……Mn點電壓的一致性，保證了每條通道電壓、電流的一致性，能夠并聯(lián)多個發(fā)光二極管，而且降低了電路功耗。
[0051]而且，本發(fā)明的實施例中的電路把傳統(tǒng)的BUCK模式驅(qū)動電路與恒流模式下的驅(qū)動電路相結(jié)合，PWM輸入是由通道I中二極管Dln與第一采樣電阻Rll之間節(jié)點Ml通過誤差放大器補償電路和比較器控制。本發(fā)明的實施例中采用電壓模式控制BUCK變換器，該電壓型開關(guān)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是單環(huán)反饋的自動控制系統(tǒng)，該方式簡單，穩(wěn)定，也可以保證很好的穩(wěn)壓精度。
[0052]以上通過具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，以上多處所述的“一個實施例”表示不同的實施例，當(dāng)然也可以將其全部或部分結(jié)合在一個實施例中。
【權(quán)利要求】
1.一種多通道LED陣列驅(qū)動電路，其特征在于，包括: BUCK驅(qū)動電路； LED通道陣列，所述LED通道陣列包括至少兩個LED支路，每個LED支路包括串聯(lián)的至少兩個LED，所述至少兩個LED支路相互并聯(lián)，并且連接到所述BUCK驅(qū)動電路上，并由所述BUCK驅(qū)動電路驅(qū)動； 反饋控制電路，所述反饋控制電路的輸入端連接到所述LED通道陣列，所述反饋控制電路的輸出端連接到所述BUCK驅(qū)動電路的控制輸入端，用于產(chǎn)生反饋控制信號以控制所述BUCK驅(qū)動電路的工作。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于:每個所述LED支路包括串聯(lián)的LED陣列和采樣電阻，所述LED陣列與所述采樣電阻串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于:所述至少兩個LED支路中的相鄰兩個LED支路之間設(shè)有電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的輸入端連接到所述相鄰兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間，所述電壓跟隨器的輸出端連接到所述相鄰兩個LED支路中的另一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于:所述反饋控制電路的輸入端連接到所述至少兩個LED支路中的一個LED支路的LED陣列與采樣電阻之間。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的電路，其特征在于:所述反饋控制電路包括第二運算放大器、比較器和誤差放大補償電路，其中: 所述第二運算放大器的反相輸入端連接到所述反饋控制電路的輸入端，所述第二運算放大器的同相輸入端連接到參考電壓； 所述誤差放大補償電路的一端連接到所述反饋控制電路的所述輸入端，另一端連接到所述比較器的第一輸入端； 所述比較器的所述第一輸入端連接到所述第二運算放大器的輸出端，所述比較器的第二輸入端連接到斜坡發(fā)生器，所述比較器的輸出端連接到所述反饋控制電路的輸出端。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的電路，其特征在于:所述BUCK驅(qū)動電路包括電源、第一 MOS管和第二 MOS管，其中: 所述第一 MOS管的漏極連接到所述電源，所述第一 MOS管的柵極通過反相器連接到所述第二 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的源極通過電感連接到所述LED通道陣列； 所述第二 MOS管的漏極連接到所述第一 MOS管的所述源極。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于:所述反饋控制電路的所述輸出端連接到所述第一 MOS管的柵極。
8.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述電壓跟隨器包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的第一輸入端通過第二電阻連接到所述電壓跟隨器的所述輸入端，所述第一運算放大器的第二輸入端通過第三電阻連接到所述第一運算放大器的輸出端并連接到所述電壓跟隨器的輸出端，所述第一運算放大器的第一控制輸入端連接到系統(tǒng)電源，所述第一運算放大器的第二控制輸入端接地。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于:所述第二電阻與所述第三電阻的阻值相等。
【文檔編號】H05B37/02GK104254181SQ201410474880
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】呂堅, 闕隆成, 孫鳳佩, 魏林海, 周云 申請人:電子科技大學(xué)