LED负载驱动电路及其驱动方法技术

依据本发明专利技术的实施例揭露了一种新的LED负载驱动方法和驱动电路，不计算实时的平均电流和期望电流的误差，在输入电压大于驱动电压的时间区间内，流过功率晶体管的两个功率端的实时电流依据输入电压和驱动电压之间的差值的大小可以具有多个不同的数值，使得当输入电压和驱动电压之间的差值较大时，流过功率晶体管的两个功率端的电流较小，而当输入电压和驱动电压之间的差值较小时，控制流过功率晶体管的两个功率端的电流可以较大，在减小功率晶体管的导通损耗的同时，也使得流过平均电流满足驱动LED负载的亮度的要求。

LED Load Driving Circuit and Its Driving Method

According to the embodiment of the present invention, a new method of LED load driving and driving circuit are disclosed. Without calculating the error of real-time average current and expected current, the real-time current flowing through the two power terminals of the power transistor can have several different values according to the difference between the input voltage and the driving voltage in the time interval when the input voltage is greater than the driving voltage. When the difference between the input voltage and the driving voltage is large, the current flowing through the two power terminals of the power transistor is small. When the difference between the input voltage and the driving voltage is small, the current flowing through the two power terminals of the power transistor can be large. While reducing the conduction loss of the power transistor, the average current flowing through the power transistor can also satisfy the driving LED load. Brightness requirements.

【技术实现步骤摘要】
LED负载驱动电路及其驱动方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地涉及一种LED负载驱动电路及其驱动方法。
技术介绍
发光二极管(LED)具有光效高、寿命长和功耗低等特点，因而广泛地被用作光源。作为一种恒流负载，LED负载需要由能够输出恒定电流的驱动模块来驱动。依据现有技术的LED驱动方案包括线性驱动方案和开关型驱动方案。开关型驱动方案采用开关型变换器实现输出恒流控制来驱动LED负载。虽然开关型变换器的驱动方案可以实现良好的恒流控制，但是对开关型变换器而言，不可缺少的包括至少一个主功率晶体管、一个整流管，电感或者变压器等磁性元件，不可避免的，这种实现方案电路实现成本较高，控制方案也较复杂。而线性驱动方案则仅需要对一个功率晶体管的线性控制，即可以控制流过LED负载的驱动电流维持恒定。图1示出根据现有技术的LED驱动电路的电路图，其采用线性驱动方案为LED负载提供驱动电流。在应用于LED电源时，LED驱动电路连接在整流桥BR的输出端上，以接收直流母线电压VBUS。在整流桥BR的输出端上还可以连接有滤波电容。该LED驱动电路包括与LED负载串联连接的采样电阻Rs，功率晶体管Qs，与LED负载并联连接的输出电容Co和恒流驱动电路。显然的，线性驱动方案不需要电感或者变压器等磁性元件，仅需要一个功率晶体管，所需要的器件少，电路实现成本大幅降低，因此具有良好的市场前景。但是，为了实现对LED负载的恒流驱动，控制方案仍然较为复杂，并且恒流控制效果仍然存在很多影响因素，例如纹波，输入电压波动，调光器性能等。具体的为了实现恒流控制，恒流控制电路至少需要包括平均值电路11，补偿电路12和驱动信号产生电路13。采样电阻Rs实现采样流过LED负载的电流；平均值电路11将其采样电阻Rs的采样信号转换为表征流过LED负载的平均电流的电流检测信号，该平均电流与LED负载的亮度相对应；补偿电路12计算电流检测信号和表征LED负载的期望亮度相对应的基准电流信号两者之间的误差，并进行误差补偿运算，从而产生表征当前的平均电流和期望电流之间的误差的补偿信号Vcomp；驱动信号产生电路13根据补偿信号Vcomp产生相应的驱动信号来驱动功率晶体管Q1的控制端，从而调节流过LED负载的电流。当前的平均电流小于期望电流时，则通过反馈闭环控制增加驱动信号，功率晶体管两功率端之间的电流增加，从而使得平均电流增加，并与期望电流维持一致；而当前的平均电流大于期望电流时，则通过反馈闭环控制减小驱动信号，功率晶体管两功率端之间的电流减小，从而使得平均电流下降，并与期望电流维持一致。可见，现有的线性控制方案的核心是闭环反馈控制，恒流控制电路根据当前的平均电流和期望电流之间的误差调节驱动信号的数值，进而改变实时电流，最终通过闭环调节使得平均电流与期望电流维持一致，使LED负载获得期望的亮度。同时，对于传统的线性驱动方案，流过LED负载的实时电流由功率晶体管来提供，在一定时间区间内表现为基本固定的实时电流。即在直流母线电压VBUS大于LED负载两端的电压的时间区间内，电流基本为一固定值。当直流母线电压VBUS比LED负载两端的电压大较多时，功率晶体管的损耗会很大，严重降低了LED驱动电路的工作效率。
技术实现思路
有鉴于此，依据本专利技术实施例，提供了一种新的适用于驱动LED负载的线性驱动电路和驱动方法，以解决现有技术中的线性控制方案复杂等的问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种LED负载驱动方法，用以驱动一LED负载，包括：在数值周期性变化的输入电压大于LED负载的驱动电压的时间区间内，控制与所述LED负载串联连接的功率晶体管工作于线性模式；不计算流过所述LED负载的平均电流和期望电流之间的误差，在所述时间区间内，根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值的大小，控制流过所述功率晶体管的两个功率端的晶体管电流的数值相应的改变；当所述输入电压和所述驱动电压的差值较大时，减小所述晶体管电流以减小所述功率晶体管的导通损耗，并使得流过所述平均电流满足预设要求，驱动所述LED负载获得需要的亮度。优选地，所述方法包括：控制所述输入电压和所述驱动电压之间的差值较大的时间区间内的所述晶体管电流小于所述输入电压和所述驱动电压之间的差值较小的时间区间内的所述晶体管电流。优选地，所述方法包括：设置与所述输入电压和所述驱动电压之间的差值相对应的电压阈值；控制所述输入电压和所述驱动电压之间的差值大于所述电压阈值的时间区间内的所述晶体管电流的数值小于所述输入电压和所述驱动电压之间的差值小于所述电压阈值的时间区间内的所述晶体管电流的数值。优选地，所述方法包括：根据所述预设要求设置不同数值的基准电流；根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值和所述电压阈值的大小关系，切换所述基准电流来控制所述晶体管电流与被选择的所述基准电流相同。优选地，所述方法包括：在所述输入电压的上升阶段的半个周期内，所述晶体管电流被控制为呈阶梯状依次减小。优选地，所述方法包括：在所述输入电压的下降阶段的半个周期内，所述晶体管电流被控制为与所述输入电压的上升阶段的半个周期内的所述晶体管电流对称。优选地，所述方法包括：延长所述晶体管电流由一数值切换为另一数值的时间长度，以提高EMC性能。优选地，所述方法包括：控制所述晶体管电流呈斜坡式形状由一数值变化为另一数值。优选地，所述方法包括：当所述晶体管电流维持为数值较大的电流的时间长度达到第一时间阈值时，控制所述晶体管电流切换为数值较小的电流。优选地，所述方法包括：在所述晶体管电流切换为数值较小的电流后，检测所述晶体管电流维持为数值较小的电流的持续时间；当所述晶体管电流维持为数值较小的电流的持续时间达到第二时间阈值时，控制所述晶体管电流切换为另一数值的电流。优选地，所述方法包括：在所述输入电压大于所述驱动电压的时间区间内，控制流过所述晶体管电流在第一电流和第二电流之间切换，所述第一电流的数值大于所述第二电流的数值；根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值和一电压阈值的大小关系来调节所述第一电流和所述第二电流的持续时间，使得所述输入电压变化时平均电流满足驱动所述LED负载的亮度要求。优选地，所述方法包括：在一周期内，在所述输入电压大于所述驱动电压时，当所述输入电压和所述驱动电压之间的差值小于所述电压阈值时，控制所述晶体管电流为所述第一电流；当所述输入电压和所述驱动电压之间的差值大于所述电压阈值时，控制所述晶体管电流为所述第二电流。优选地，所述方法包括：根据所述输入电压和所述驱动电压，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述输入电压的变化和/或所述驱动电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内。优选地，所述方法包括：根据所述输入电压和所述驱动电压的变化范围，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述驱动电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内或者根据所述输入电压的变化范围和所述驱动电压，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述输入电压的变化而引起的所述第一电流和所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED负载驱动方法，用以驱动一LED负载，包括：在数值周期性变化的输入电压大于LED负载的驱动电压的时间区间内，控制与所述LED负载串联连接的功率晶体管工作于线性模式；不计算流过所述LED负载的平均电流和期望电流之间的误差，在所述时间区间内，根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值的大小，控制流过所述功率晶体管的两个功率端的晶体管电流的数值相应的改变；当所述输入电压和所述驱动电压的差值较大时，减小所述晶体管电流以减小所述功率晶体管的导通损耗，并使得流过所述平均电流满足预设要求，驱动所述LED负载获得需要的亮度。

【技术特征摘要】
1.一种LED负载驱动方法，用以驱动一LED负载，包括：在数值周期性变化的输入电压大于LED负载的驱动电压的时间区间内，控制与所述LED负载串联连接的功率晶体管工作于线性模式；不计算流过所述LED负载的平均电流和期望电流之间的误差，在所述时间区间内，根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值的大小，控制流过所述功率晶体管的两个功率端的晶体管电流的数值相应的改变；当所述输入电压和所述驱动电压的差值较大时，减小所述晶体管电流以减小所述功率晶体管的导通损耗，并使得流过所述平均电流满足预设要求，驱动所述LED负载获得需要的亮度。2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，包括：控制所述输入电压和所述驱动电压之间的差值较大的时间区间内的所述晶体管电流小于所述输入电压和所述驱动电压之间的差值较小的时间区间内的所述晶体管电流。3.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，包括：设置与所述输入电压和所述驱动电压之间的差值相对应的电压阈值；控制所述输入电压和所述驱动电压之间的差值大于所述电压阈值的时间区间内的所述晶体管电流的数值小于所述输入电压和所述驱动电压之间的差值小于所述电压阈值的时间区间内的所述晶体管电流的数值。4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，包括：根据所述预设要求设置不同数值的基准电流；根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值和所述电压阈值的大小关系，切换所述基准电流来控制所述晶体管电流与被选择的所述基准电流相同。5.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，包括：在所述输入电压的上升阶段的半个周期内，所述晶体管电流被控制为呈阶梯状依次减小。6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，包括：在所述输入电压的下降阶段的半个周期内，所述晶体管电流被控制为与所述输入电压的上升阶段的半个周期内的所述晶体管电流对称。7.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，包括：延长所述晶体管电流由一数值切换为另一数值的时间长度，以提高EMC性能。8.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，包括：控制所述晶体管电流呈斜坡式形状由一数值变化为另一数值。9.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，包括：当所述晶体管电流维持为数值较大的电流的时间长度达到第一时间阈值时，控制所述晶体管电流切换为数值较小的电流。10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，包括：在所述晶体管电流切换为数值较小的电流后，检测所述晶体管电流维持为数值较小的电流的持续时间；当所述晶体管电流维持为数值较小的电流的持续时间达到第二时间阈值时，控制所述晶体管电流切换为另一数值的电流。11.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，包括：在所述输入电压大于所述驱动电压的时间区间内，控制流过所述晶体管电流在第一电流和第二电流之间切换，所述第一电流的数值大于所述第二电流的数值；根据所述输入电压和所述驱动电压之间的差值和一电压阈值的大小关系来调节所述第一电流和所述第二电流的持续时间，使得所述输入电压变化时平均电流满足驱动所述LED负载的亮度要求。12.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，在一周期内，在所述输入电压大于所述驱动电压时，当所述输入电压和所述驱动电压之间的差值小于所述电压阈值时，控制所述晶体管电流为所述第一电流；当所述输入电压和所述驱动电压之间的差值大于所述电压阈值时，控制所述晶体管电流为所述第二电流。13.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，根据所述输入电压和所述驱动电压，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述输入电压的变化和/或所述驱动电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内。14.根据权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，根据所述输入电压和所述驱动电压的变化范围，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述驱动电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内或者根据所述输入电压的变化范围和所述驱动电压，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述输入电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内；或者根据所述输入电压的变化范围和所述驱动电压的变化范围，设置所述电压阈值以及所述第一电流和所述第二电流的之间的比例值，使得由于所述输入电压的变化和所述驱动电压的变化而引起的所述第一电流和所述第二电流的持续时间的变化，而产生的所述平均电流的误差在预设范围内。15.一种LED负载驱动电路，用以驱动一LED负载，包括：与所述LED负载串联连接的功率晶体管，以接收数值周期性变化的输入电压；控制电路，用以在所述输入电压大于LED负载两端的驱动电压的时间区间内，控制所述功率晶体管工作在线性模式；所述控制电路不计算流过所述LED负载的平均电流和期望电流之间的误差，在所述时间区间内，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄秋凯，王建新，陈惠强，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33