一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法技术方案

本发明专利技术提供一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法，控制器电连接第一LED负载的输出端、第一采样电阻、第二采样电阻和第二LED负载的输出端，控制器被配置为采样第一LED负载的输出端的电压与第一采样电阻两端的电压，并据此生成第一电压信号；根据第一电压信号和第一采样电阻两端的电压生成第一控制信号用于控制第一功率管的导通状态，使第一电压信号的电压与第一参考电压相等，消除LED负载的电流纹波；并且，控制器还根据驱动电流和第二参考电压，生成控制第二功率管的导通状态的第二控制信号，进而调节流经第二LED负载的电流，以实现双LED负载之间电流的精确平滑切换，以及双LED负载的灯光亮度的柔和调节。

【技术实现步骤摘要】
一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法
本专利技术涉及一种恒流驱动控制领域，特别是涉及一种用于消除LED驱动系统电流纹波以及双LED负载之间的电流平滑切换的双LED驱动系统的控制器、芯片及方法。
技术介绍
随着LED在照明领域的全面应用，高效率的APFC(ActivePowerFactorCorrection，有源功率因数校正)驱动器、可控硅调光或者高PF(PowerFactor，功率因数)的线性驱动器得到了大量的使用。前级采用APFC驱动器、可控硅调光或者高PF的线性驱动器，其输出电流中会包含100hz/120hz的工频纹波成分。由于这些纹波成份的存在，使得LED光源的亮度也会出现相应的波动。随着照明产业的发展，人们对LED光源的质量提出了更高的要求，不闪频、无抖动成为目前高性能LED照明驱动的新需求，因此，如何消除LED电流纹波成为LED驱动控制领域所关注的重点。在APFC驱动器、可控硅调光或者高PF的线性驱动器的输出级增加了消除LED电流纹波芯片，可以将前级产生的工频电流纹波大幅衰减，得到近似直流的LED驱动电流，大大的提高了光源的质量。目前，消除LED电流纹波芯片主要有两种方案：第一种方案：如图1所示，运算放大器A2作为一个缓冲(buffer)电路，将前后级隔离，且使得缓冲电路的输入输出电压相等，即VCOMPBUF＝VCOMP。缓冲电路的输出电压VCOMPBUF经过分压电阻R3和R4分压后，输入运算放大器A1的正输入端。运算放大器A1与MOS管M0和电阻R0组成了一个电压电流转换器，产生LED的驱动电流ILED，MOS管M0的DRAIN的电压VDRAIN与基准电压VREF在比较器CMP中比较：当VDRAIN<VREF时，开关S1闭合，通过电流源I2对结点COMP的电容C1放电，节点COMP的电压VCOMP逐步降低，从而逐步减小流过LED的电流ILED，VDRAIN将逐步升高；当VDRAIN>VREF时，开关S1断开，通过电流源I1对节点COMP的电容C1充电，节点COMP的电压VCOMP逐步升高，从而逐步增大流过LED的电流ILED，使得VDRAIN逐步降低。由此，可以将输入节点DRAIN的电压VDRAIN控制在一个相对合理的范围内，同时实现对前级输入电流纹波的衰减。但是，由于每个工频周期中，电容C1总是存在充电和放电的过程，这样就在COMP引脚形成一定的电压纹波，该电压纹波的幅度由C1电容的大小和电流源I1、I2的大小决定。基于电路的实现以及成本等因素，COMP引脚的电压纹波幅度约几十毫伏，该电压的波动幅度决定了该架构无法在输入电流比较小的情况下实现消除LED电流纹波的功能，即无法实现LED调光过程中的全程消除纹波功能。第二种方案：如图2所示，运算放大器A2作为一个缓冲(buffer)电路，将前后级隔离，且使得缓冲电路的输入输出电压相等，即VCOMPBUF＝VCOMP。缓冲电路的输出电压VCOMPBUF经过分压电阻R3和R4分压后，输入运算放大器A1的正输入端。运算放大器A1与MOS管M0和电阻R0组成了一个电压电流转换器，产生LED的驱动电流ILED，运算放大器A1的输出电压VGATE与基准电压VREF在比较器CMP中比较：当VGATE>VREF时，开关S1闭合，通过电流源I2对节点COMP的电容C1放电，节点COMP的电压VCOMP逐步降低，逐步减小流过LED的电流ILED，使A1的输出电压VGATE逐步降低；当VGATE<VREF时，开关S1断开，通过电流源I1对节点COMP的电容C1充电，节点COMP的电压VCOMP逐步升高，即逐步增大流过LED的电流ILED，使VGATE逐步升高。由此，实现了对前级输入电流纹波的衰减。同样地，由于每个工频周期中，电容C1总是存在充电和放电的过程，这样就在COMP引脚形成一定的纹波电压，该纹波电压的幅度由C1电容的大小和电流源I1、I2的大小决定。基于电路的实现以及成本等因素，COMP引脚的纹波电压幅度约几十毫伏，该电压的波动幅度决定了该架构无法在输入电流比较小的情况下实现消LED电流纹波的功能，即无法实现调光过程中的全程消除纹波功能。并且随着可调光的驱动控制应用越来越广泛，对可调光的LED驱动控制的需求已经不再仅仅是满足可以调节LED灯的亮度，而是需要更高品质调光过程。人类的眼睛对光线明亮变化最适应的方式是像太阳升起与落下的方式：在太阳刚升起时为暖色，随着太阳的慢慢升起，逐渐变得明亮，暖色逐渐减少。当太阳升起后，光线为明亮的白色。傍晚太阳落山时，光线中的暖色逐步增加，直到太阳落山后的完全暖色。即使是在非调光的应用中，人们依然希望在开灯时，灯光能够以一种柔和的方式打开，在关灯时，灯光能够以一种柔和的方式关闭。目前，在市场上还没有可以满足上述需求的LED控制芯片。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法，用于解决现有技术中在LED的调光过程中，无法实现全程消除纹波的问题以及无法实现LED的高品质调光的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种双LED驱动系统的控制器，所述双LED驱动系统包括第一LED负载和第二LED负载；所述控制器电连接所述第一LED负载的输出端、第一采样电阻、第二采样电阻和所述第二LED负载的输出端，所述控制器被配置为采样所述第一LED负载的输出端的电压、所述第一采样电阻两端的电压，并根据所述第一LED负载的输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压生成第一电压信号；所述控制器根据所述第一电压信号和所述第一电阻两端的电压生成第一控制信号用于控制与所述第一LED负载电连接的第一功率管的导通状态，使得所述第一电压信号的电压大小与第一参考电压相等，消除所述第一LED负载的电流纹波；所述控制器根据第二参考电压和所述双LED驱动系统提供的驱动电流，生成第二控制信号用于控制与所述第二LED负载电连接的第二功率管的导通状态，调节流经所述第二LED负载的电流，以实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流的平滑切换；其中，所述驱动电流的大小是可调节的。于本专利技术的一实施例中，所述控制器包括采样模块、第一控制模块和第二控制模块；所述采样模块用于采集所述第一LED负载的输出端电压和所述第一采样电阻两端的电压，并根据所述第一LED负载输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压生成第一电压信号并输出至所述第一控制模块；所述第一控制模块，用于接收所述第一电压信号，并根据所述第一电压信号生成所述第一控制信号输出至所述第一功率管；所述第二控制模块通过所述第二功率管与所述第二LED负载的输出端电连接，用于根据所述第二参考电压和所述双LED驱动系统提供的驱动电流的大小，生成所述第二控制信号调节流经所述第二LED负载的电流，以实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流的平滑切换。于本专利技术的一实施例中，所述采样模块包括第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第一电阻的另一端电连接所述第一LED负载的输出端，所述第二电阻的另一端电连接所述第一采样电阻的一端。于本专利技术的一实施例中，所述第一控制模块包括跨导放大器、电容、第一分压子模块和第一控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双LED驱动系统的控制器，其特征在于，所述双LED驱动系统包括第一LED负载和第二LED负载；所述控制器电连接所述第一LED负载的输出端、第一采样电阻、第二采样电阻和所述第二LED负载的输出端，所述控制器被配置为采样所述第一LED负载的输出端的电压、所述第一采样电阻两端的电压，并根据所述第一LED负载的输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压生成第一电压信号；所述控制器根据所述第一电压信号和所述第一电阻两端的电压生成第一控制信号用于控制与所述第一LED负载电连接的第一功率管的导通状态，使得所述第一电压信号的电压大小与第一参考电压相等，消除所述第一LED负载的电流纹波；所述控制器根据第二参考电压和所述双LED驱动系统提供的驱动电流，生成第二控制信号用于控制与所述第二LED负载电连接的第二功率管的导通状态，调节流经所述第二LED负载的电流，以实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流的平滑切换；其中，所述驱动电流的大小是可调节的。

【技术特征摘要】
1.一种双LED驱动系统的控制器，其特征在于，所述双LED驱动系统包括第一LED负载和第二LED负载；所述控制器电连接所述第一LED负载的输出端、第一采样电阻、第二采样电阻和所述第二LED负载的输出端，所述控制器被配置为采样所述第一LED负载的输出端的电压、所述第一采样电阻两端的电压，并根据所述第一LED负载的输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压生成第一电压信号；所述控制器根据所述第一电压信号和所述第一电阻两端的电压生成第一控制信号用于控制与所述第一LED负载电连接的第一功率管的导通状态，使得所述第一电压信号的电压大小与第一参考电压相等，消除所述第一LED负载的电流纹波；所述控制器根据第二参考电压和所述双LED驱动系统提供的驱动电流，生成第二控制信号用于控制与所述第二LED负载电连接的第二功率管的导通状态，调节流经所述第二LED负载的电流，以实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流的平滑切换；其中，所述驱动电流的大小是可调节的。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制器包括采样模块、第一控制模块和第二控制模块；所述采样模块用于采集所述第一LED负载的输出端电压和所述第一采样电阻两端的电压，并根据所述第一LED负载输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压生成第一电压信号并输出至所述第一控制模块；所述第一控制模块，用于接收所述第一电压信号，并根据所述第一电压信号生成所述第一控制信号输出至所述第一功率管；所述第二控制模块通过所述第二功率管与所述第二LED负载的输出端电连接，用于根据所述第二参考电压和所述双LED驱动系统提供的驱动电流的大小，生成所述第二控制信号调节流经所述第二LED负载的电流，以实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流的平滑切换。3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于：所述采样模块包括第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第一电阻的另一端电连接所述第一LED负载的输出端，所述第二电阻的另一端电连接所述第一采样电阻的一端。4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于：所述第一控制模块包括跨导放大器、电容、第一分压子模块和第一控制子模块；所述跨导放大器的正输入端电连接所述采样模块的所述第一电阻和所述第二电阻的连接点，用于接收所述第一电压信号，负输入端电连接第一参考电压，并根据所述第一电压信号和所述第一参考电压生成第一电流信号；所述第一电容的一端电连接所述跨到放大器的输出端，另一端接地；所述第一分压子模块电连接至所述跨导放大器的输出端，用于根据所述第一电容两端的电压生成第二电压信号；所述第一控制子模块电连接至所述分压子模块的输出端和所述第一采样电阻，并根据所述第二电压信号和所述第一采样电阻两端的电压生成所述第一控制信号输出至所述第一功率管的控制极。5.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于：所述第二LED负载和所述第二功率管之间还串联第五电阻；用于调节所述第一LED负载和所述第二LED负载依据所述驱动电流变化进行电流平滑切换时的切换点。6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于：所述第二控制模块包括第二分压子模块和第二控制子模块；其中，所述第二分压子模块分别与所述第二功率管、所述第一采样电阻和所述第二采样电阻电连接；用于根据所述第二功率管的工作电压生成第三电压信号；所述第二控制子模块与所述第二分压子模块的输出端电连接，并根据所述第三电压信号和所述第二参考电压生成所述第二控制信号输出至所述第二功率管的控制极。7.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于：所述第一控制模块还包括缓冲子模块，所述缓冲子模块的输入端电连接至所述跨到放大器的输出端，输出端电连接至所述第一分压子模块的输入端，用户实现所述跨导放大器和所述分压子模块之间的隔离缓冲。8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于：所述缓冲子模块为第二运算放大器；所述第二运算放大器的正输入端电连接至所述跨导放大器的输出端，负输入端与输出端电连接。9.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于：所述第一分压子模块包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻与所述第四电阻串联，所述第三电阻的另一端电连接所述跨导放大器的输出端，所述第四电阻的另一端接地；所述第一控制子模块电连接至所述第三电阻和所述第四电阻的连接点，用于接收所述第二电压信号。10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于：所述第一控制子模块包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的正输入端电连接至所述第三电阻和所述第四电阻的连接点，用于接收所述第二电压信号；负输入端电连接至所述第一采样电阻，根据所述第二电压信号与所述第一采样电阻两端的电压生成所述第一控制信号，并输出至所述第一功率管的控制极。11.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于：所述第二分压子模块包括第七电阻和第八电阻；所述第七电阻与所述第八电阻串联，所述第七电阻的另一端分别与所述第二采样电阻和所述第二功率管电连接，所述第八电阻的另一端与所述第一采样电阻电连接；所述第二控制子模块电连接至所述第七电阻和所述第八电阻的连接点，用于接收所述第三电压信号。12.根据权利要求11所述的控制器，其特征在于：所述第二控制子模块包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的负输入端电连接至所述第七电阻和第八电阻的连接点，用于接收所述第三电压信号；正输入端电连接所述第二参考电压，根据所述第三电压信号和所述第二参考电压生成所述第二控制信号，并输出至所述第二功率管的控制极。13.根据权利要求12所述的控制器，其特征在于：依据所述驱动电流的逐步增大，所述控制器控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭中健，朱伟巨，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31