用于有效驱动大量LED的驱动电路制造技术

本发明专利技术提供了一种用于有效驱动大量LED的驱动电路。该电路可被用于控制串联耦接的多个LED。切换转换器作为耦接至多个LED以向其提供恒定负载电流的电流源来工作。该切换转换器包括与多个LED串联耦接的电感器，使得相同负载电流流过电感器和多个LED。没有实质性电容耦接在电感器与多个LED之间。浮接驱动电路与多个LED中的每个单独的LED并联耦接。浮接驱动电路被配置为全部或部分地接收负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应LED，以控制该LED的发光强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于发光二极管（LED）的驱动电路领域，尤其是用于例如平板显示装置中采用的大量LED的驱动电路领域。
技术介绍
由于高功率LED能以低成本获得，所以发光二极管（LED）越来越多地被用于照明和显示应用。为提供恒定光强度，必须用恒定负载电流来驱动发光二极管。为了用恒定电流驱动单个LED或多个LED，已开发出专用驱动电路。当驱动非常多的LED（诸如LED显示装置中采用的LED阵列）时，为确保遍及整个阵列均匀发光，效率以及精确的负载电流设定成为主要问题。串联连接若干LED可降低驱动电路中的功耗。然而，不能单个控制LED的亮度，但这却在使用不同颜色的LED来添加颜色混合时尤为需要。用于驱动许多LED的模式切换型电源的使用本身已知。然而，已知方法不能对每个单独LED进行亮度控制，由于容差，可能发生LED之间不期望的电流失配，且通常可能需要许多大的电感器。存在对能进行所连接LED的单个亮度控制的新型低功耗LED驱动电路的需求。此外，可能需要故障检测来识别损坏的LED，以及可选择地，旁路损坏的LED。
技术实现思路
公开了一种用于控制串联耦接的多个LED（LED链）的电路。根据本专利技术的一个实例，该电路包括切换转换器，其作为耦接至多个LED以向其提供恒定负载电流的电流源来工作。该切换转换器包括与多个LED串联耦接的电感器，使得相同负载电流流过电感器和多个LED。没有电容器耦接在电感器与多个LED之间。浮接驱动电路与多个LED中的每个单独的LED并联耦接。浮接驱动电路被配置为全部或部分地接收负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应LED，以控制该LED的发光强度。根据本专利技术的另一实例，该电路包括电流源，其耦接至多个LED，以向其提供恒定负载电流。浮接驱动电路与多个LED中的每个单独的LED并联耦接。该浮接驱动电路被配置为全部或部分地接收负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应LED，以控制该LED的发光强度。每个浮接驱动电路包括旁路晶体管，其具有与相应LED并联耦接的负载电流通路；以及二极管，其具有已定义的击穿电压。该二极管与相应LED并联耦接，使得当跨旁路晶体管的负载电流通路的电压达到击穿电压时，该二极管接收负载电流，由此限制了跨负载电流通路的电压。根据本专利技术的又一实例，一种电路可被用于控制串联耦接的多个LED。该电路包括电流源，其耦接至多个LED，以向其提供恒定负载电流。浮接驱动电路与多个LED中的每个单独的LED并联耦接。该浮接驱动电路被配置为全部或部分地接收负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应LED，以控制该LED的发光强度。该浮接驱动电路包括旁路晶体管，其具有与相应LED并联耦接的负载电流通路；以及栅极驱动器，其被配置为根据调制输入信号来驱动旁路晶体管进入开启状态和关闭状态。逻辑门接收调制输入信号和过压信号，且被配置为在过压信号有效的情况下忽略调制信号，以永久开启旁路晶体管。附图说明参照以下附图和描述，可以更好地理解本专利技术。图中元件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本专利技术的原理上。此外，附图中，类似附图标记表示相应部件。附图中：图1示出了常规LED驱动电路；图2示出了适于驱动包括大量LED的“LED链”的LED驱动电路；图3示出了图2的基本电路的一个示例性实施；图4示出了被配置为检测LED链是否包括作为短路而失效的损坏LED的一种电路；图5示出了新型LED链控制器的一个实例的结构，其中，每个LED由单独的浮接驱动器来控制；图6更详细地示出了如图5的实例中所使用的浮接驱动器的一种示例性实施；图7示出了不具有提供给LED链的输出电容器的升压-降压转换器（split-pi拓扑），升压-降压转换器操作以及由如图5和图6所示的LED链控制器控制的LED链；图8示出了不具有提供给LED链的输出电容器的转换器，转换器操作以及由如图5和图6所示的LED链控制器控制的LED链；以及图9示出了不具有提供给LED链的输出电容器的Zeta转换器，Zeta转换器操作以及由如图5和图6所示的LED链控制器控制的LED链。具体实施方式图1示出了用于驱动发光二极管LD1的常用驱动电路1。驱动电路1包括两者均与发光二极管LD1串联连接的电流源Q1和可选择的串联电阻器R1。在本实例中，从第一供电电位VBAT提供电流源Q1，该供电电位VBAT例如由汽车电池提供。发光二极管LD1的阴极连接至提供基准供电电位（例如，地电位GND）的基准供电端。然而，可任意交换二极管LD1、可选择的电阻器R1和电流源Q1的位置。为调节发光二极管LD1的亮度，电流源Q1可以是可控制的，即，通过电流源Q1的负载电流IQ1取决于由电流源Q1接收到的控制信号CTRL。假设不存在电阻器，则可根据以下等式来计算驱动电路中消耗的功耗PD：PD=IQ1(VBAT-VLD1)，                  （1a）若使用串联电阻器R1，则功耗为：PD=IQ1(VBAT-IQ1·R1-VLD1)，          （1b）电阻器R1有助于降低电流源Q1必须处理的功耗。R1接收了总功耗的一部分，并因此可有助于避免电流源Q1中的“热点”。VLD1表示跨发光二极管LD1的正向电压降。由于电池电压VBAT通常比发光二极管的正向电压VLD1高很多，所以驱动电路中的功耗极高。这就需要加大用于冷却驱动电路的工作量，且在汽车应用中，需要增大汽油消耗。当驱动多于一个的LED时，且若每个LED的亮度应当可控，则根据图1的单独的驱动电路1可被用于每个单独的二极管，因此，根据等式1所计算的功耗PD与LED的数量相乘。图2示出了用于驱动多个发光二极管LD1、LD2、...、LDN阵列的新型驱动电路1。然而，图2的驱动电路1可被有效地用于驱动至少两个串联连接的发光二极管LD1、LD2、...、LDN阵列。该驱动电路包括提供主电流IQM的主电流源QM。多个旁路电流源Q1、Q2、...、QN与主电流源QM串联连接，且具有用于将发光二极管阵列与各旁路电流源Q1、Q2、...、QN并联连接的端子。每个旁路电流源Q1、Q2、...、QN驱动旁路电流IQ1、IQ2、...、IQN。在图2的电路中，每个发光二极管阵列仅包括一个发光二极管。然而，代替仅一个二极管，包括若干串联的发光二极管的串联电路、包括若干并联连接的发光二极管的并联电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制串联耦接的多个LED的电路，该电路包括：切换转换器，其作为耦接至所述多个LED以向其提供恒定负载电流的电流源来工作，所述切换转换器包括与所述多个LED串联耦接的电感器，使得当LED被耦接时，相同负载电流流过所述电感器和所述多个LED，其中，没有实质性电容耦接在所述电感器与所述多个LED之间；以及多个浮接驱动电路，每个浮接驱动电路与所述多个LED中的相应的单个LED并联耦接，每个浮接驱动电路被配置为全部或部分地接收所述负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应LED，以控制所述相应LED的发光强度。

【技术特征摘要】
2011.08.26 US 13/219,1611.一种用于控制串联耦接的多个LED的电路，该电路包括：
切换转换器，其作为耦接至所述多个LED以向其提供恒定负
载电流的电流源来工作，所述切换转换器包括与所述多个LED串联
耦接的电感器，使得当LED被耦接时，相同负载电流流过所述电感
器和所述多个LED，其中，没有实质性电容耦接在所述电感器与所
述多个LED之间；以及
多个浮接驱动电路，每个浮接驱动电路与所述多个LED中的
相应的单个LED并联耦接，每个浮接驱动电路被配置为全部或部分
地接收所述负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应
LED，以控制所述相应LED的发光强度。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述切换转换器包括从由split-pi
转换器、转换器和Zeta转换器组成的组中选出的转换器，所述
转换器未使用输出电容器，或者仅提供可忽略的输出电容。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，每个浮接驱动电路包括：
旁路晶体管，其具有与相应LED并联耦接的负载电流通路；
以及
过压检测电路，其与相应LED并联耦接，且被配置为当跨所
述旁路晶体管的所述负载电流通路的电压达到最大电压时，信号通
知过压。
4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述过压检测电路包括：
齐纳二极管，其具有确定所述最大电压的齐纳电压；以及
电流检测电路，其耦接至所述齐纳二极管，以检测反向二极管
电流，所述检测电路提供表示是否存在二极管电流的检测信号。
5.根据权利要求3所述的电路，其中，所述过压检测电路包括分压器，
所述分压器的中间分接头提供表示跨所述旁路晶体管的所述负载电
流通路是否有电压的检测信号。
6.根据权利要求3所述的电路，其中，所述过压检测电路包括：
电阻器；
电流镜，其具有主电流通路和镜像电流通路，所述主电流通路
与所述电阻器串联耦接；以及
电流检测电路，其耦接至所述镜像电流通路，以检测镜像电流
是否超过与所述最大电压相对应的阈值。
7.根据权利要求3所述的电路，其中，每个浮接驱动电路还包括：
锁存器，其被配置为响应信号通知过压的所述过压检测电路，
激活相应的过压信号。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，每个浮接驱动电路还包括：
栅极驱动器，其被配置为根据所述调制输入信号来驱动所述旁
路晶体管进入开启状态和关闭状态；以及
逻辑门，其接收所述调制输入信号和所述过压信号，且被配置
为在所述过压信号有效的情况下忽略所述调制输入信号，以开启所
述旁路晶体管。
9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述栅极驱动器通过提供恒定
电流的供电线来供电，且被配置为吸收该电流，引导它通过所述旁
路晶体管的栅-源电容以对栅极充电或放电，以及将该电流回馈至所
述供电线，使得没有实质性偏置电流被注入所述多个LED的负载电

\t流通路，或者没有从所述多个LED的所述负载电流通路提取实质性
偏置电流。
10.根据权利要求1所述的电路，还包括调制器，其用于每个浮接驱动
电路，所述调制器提供供给相应的所述浮接驱动电路的所述调制输
入信号，所述调制输入信号的占空比取决于经由I/O接口接收到的
输入数据。
11.根据权利要求1所述的电路，还包括多个LED，其耦接至所述切换
转换器和耦接至所述浮接驱动电路。
12.根据权利要求1所述的电路，其中，所述切换转换器的输出电容由
于具有使得通过负载的电容电流不超过最大电容电流的这种很小值
而可忽略。
13.根据权利要求1所述的电路，还包括短路检测电路，其包括：
窗口比较器，其接收跨所述多个LED的电压降的已定义部分
作为第一输入，以及接收在所述多个LED的中间分接头处分接出的
电压作为第二输入，所述窗口比较器被配置为若这两个输入的信号
电平之间的差超过预定阈值，则提供故障信号。
14.一种用于控制串联耦接的多个LED的电路，该电路包括：
电流源，其耦接至所述多个LED，以向其提供恒定负载电流；
以及
多个浮接驱动电路，每个浮接驱动电路与所述多个LED中的
相应的单个LED并联耦接，每个浮接驱动电路被配置为全部或部分
地接收所述负载电流，由此根据相应的调制输入信号来旁路相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚·洛古迪茨，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：