高效率多路LED驱动控制方法与流程

发明所属领域

本专利申请是属于发光二极管(LED)驱动控制领域里的一项发明，具体地说是一种使用开关式驱动的高效率、低成本、宽电压范围的多路LED的驱动控制方案。

相关的领域描述

LED正在给照明领域带来一场革命性的变化。效率高，体积小，寿命长，无污染，以及伴随固体发光特性而来的机械可靠性，便携性等使得它在许多领域成为发光器件的最佳选择。随着LED的光效和功率水平的不断提高，LED的应用也相应地性能要求更高、发光强度更大的领域发展，汽车的前灯照明就是其中一个迅速发展和成长的领域。

汽车的前灯照明，特别是夜间行车的照明大灯需要高强度、高功率密度的照明系统。其技术挑战性包括：

a.高效率的LED发光器件和高效率的驱动电路以保持最低的功耗。功耗的降低不仅节约了宝贵的电能，同时也降低了由功耗所产生的热量。

b.高效的散热系统，因为LED器件在高温下发光效率会下降，使用高效散热系统在有限的紧凑空间内把器件的温度维持在合理水平也是至关重要的。

c.汽车照明系统都是由车载电池供电，而电池的电压变化通常都很大，以12V的电池为例，其电压变化范围通常在6V到14V之间，而且由于在汽车工作过程中如果因为某种原因发电机的负载突然断开时，其输出电压可能过冲到非常高的水平，而汽车中所配置的安全箝位电路通常只能把这种过冲电压箝位在40V左右，所以汽车照明系统的工作输入电压范围是6V到40V，这种宽范围的工作输入电压对于照明系统，特别是驱动电路提出了极大的挑战性。

d.由于LED照明系统的成本和传统照明系统相比仍然较高，如何降低系统成本对于汽车照明系统的推广也是一个非常关键的因素。

汽车的LED前照灯通常较大由三个照明部分组成：主灯(Main Beam，通常也叫大灯)，为夜间行驶提供照明；日间行车灯(Signature)，通常在行车过程中一直点亮，既作为一种安全照明，也作为汽车的一种标志和装饰；转向灯，作为汽车的转向指示。这三种照明设备都需要能适应6V到40V的宽工作电压范围，而且在汽车行驶过程中会处于多种不同的工作组合状态。另一方面，随着技术的进步汽车的照明系统也引进了更多的智能性功能，特别是大灯部分如果把多路LED按照特定的矩阵式分布，在行车过程中就能够在车子转向或上下坡时根据行驶状态和发光矩阵的空间分布状态通过对发光矩阵的控制自动地调节光束的方向来达到最佳的照明效果，从而可以省去高端汽车前照灯所配置的照明伺服系统。智能性大灯的另一个功能是夜间行车时能够根据行驶速度自动调节近光和远光的照射距离，或者调节前照的距离和角度来避免对对方相向而来的车辆的炫目干扰等。而转向灯的照明也由于LED的应用而出现新的显示方式，例如由间歇式闪烁变为一排LED等右左向右或右右向左的依次扫描方式等。

以上所描述的汽车照明的应用特点和智能性功能等对LED汽车照明的驱动系统提出了一系列挑战性的要求。一方面由于宽范围的输入工作电压，驱动电路需要采用既能升压又能降压的电路架构，另一方面由于需要控制多路LED器件在各种不同工作状态组合的情况下协调工作，所以很显然汽车照明的LED驱动电路需要具有非常灵活的控制特性，而另一方面由于LED路数的增加，驱动电路的路数和复杂性也随着相应增加，成本自然也随着增加，在这种情况下如何设计出既有应用所需要的高性能、又具有成本竞争力的照明系统成为LED汽车照明能否得到大力推广的关键，本专利申请所公开的LED驱动原理正是为了在上述环境下提供一种创新性的方法来设计和生产出具有高性能和价格竞争力的汽车照明产品来推动该市场和行业的发展，并且进一步推广到其他相关的应用领域中。

本发明的总结

综上所述，本发明的目的是要提供一种高性能、高效率和低成本的多路LED驱动方案，而且能够在宽工作输入电压的情况下实现灵活的控制操作。本方案突破了目前市场上所普遍采用的每路LED配置单独的升降压开关式变换器的设计方法，只使用一个升压、降压、或升降压变换器在宽输入电压的情况下来实现对多路LED的独立驱动控制。该方案在保持高效率、高性能操作的同时节约了大量的功率半导体和电感等大型电子器件，大大地降低了系统的成本，同时也大大地降低了驱动电路所占有的空间，增加了汽车照明系统的可靠性和设计灵活性。

本发明所公开的原理中还提供了一种对非隔离式电源变换器的软开关操作方法，能够进一步提高系统的工作效率并且降低开关工作时的噪音干扰，有利于对周围的通讯、控制电路提供一个更为有利的工作环境。

附图说明

图1所示为传统的多路LED汽车照明驱动方案。

附图中的文字注释：

IREF---电流控制参考信号

IFB---LED电流反馈信号

PWM---PWM脉宽调光信号

VIN---直流输入电压

QA，QB，QC，QD---变换器电子开关

R---电流取样电阻

LED---发光二极管

L---电感

图2描述了本发明使用降压式(Buck)变换器对多路LED进行电流控制的驱动方案的原理电路和相关的工作波形。

附图中的文字注释：

IREF---电流控制参考信号

IFB----LED电流反馈信号

PWM---PWM脉宽调光信号

CTRL---电流控制信号

VIN---直流输入电压

QA，QB---变换器电子开关

Q1，Q2，QK---LED控制开关

R---电流取样电阻

LED1，LED2，LEDK---发光二极管

L1---电感

图3描述了本发明所采用的升压式(Boost)变换器对多路LED进行电流控制的驱动方案的原理电路和相关的工作波形。

附图中的文字注释：

IREF---电流控制参考信号

IFB----LED电流反馈信号

PWM---PWM脉宽调光信号

CTRL---电流控制信号

VIN---直流输入电压

QC，QD---变换器电子开关

Q1，Q2，QK---LED控制开关

R---电流取样电阻

LED1，LED2，LEDK---发光二极管

L1---电感

图4描述了本发明所采用的升降压式(Buck-Boost)变换器对多路LED进行电流控制的驱动制方案的原理电路和相关的工作波形。

附图中的文字注释：

IREF---电流控制参考信号

IFB----LED电流反馈信号

PWM---PWM脉宽调光信号

CTRL---电流控制信号

VIN---直流输入电压

QA，QB，QC，QD---变换器电子开关

Q1，Q2，QK---LED控制开关

R---电流取样电阻

LED1，LED2，LEDK---发光二极管

L1---电感

图5描述了本发明使用一个用的升降压式(Buck-Boost)变换器对多路LED进行电压控制的驱动方案的原理电路和相关的工作波形。

附图中的文字注释：

VREF---电压控制参考信号

VFB----LED电压反馈信号

PWM---PWM脉宽调光信号

CTRL---电流控制信号

VIN---直流输入电压

QA，QB，QC，QD---变换器电子开关

Q1，Q2，QK---LED控制开关

R---电流取样电阻

LED1，LED2，LEDK---发光二极管

L1---电感

发明的详细描述

图一所示为目前普遍采用的典型的三路汽车前灯LED照明驱动电路架构。如图一所示，由于输入电压范围是6V到40V，各路LED的工作电压一般都在十几伏到三十多伏之间，刚好落在输入电压范围之内，在工作过程中输入电压低于和高于LED工作电压的情形都可能出现，所以三个驱动电路都采用升降压(Buck-Boost)电路结构。图一所示的升降压电路能够允许输入和输出电路共地，而且工作效率也比其他类型的升降压电路高，所以对其他类型的升降压电路这里不再赘述。同时由于大灯，日间行车灯，和转向灯有多种不同的工作状态组合，为了保证在各种工作状态的组合下各路照明都能准确可靠地工作，三路照明采用完全独立的驱动电路。从图一不难看出，这样的驱动系统使用了12个功率开关器件，三个电感和三个滤波电容。这些器件的成本都比较高，体积也比较大，所以相应的系统成本也会比较高，占用空间也比较大。

本专利发明的核心原理是使用一个开关式电源变换器来驱动多路LED照明电路，而且各路LED能够在宽输入电压范围和各种工作状态组合的情况下独立地操作。为了由简入繁的阐述整个原理，这里先从降压式的工作原理说起。图二所示为使用一个降压式电路来驱动多路LED独立工作的电路原理。如图二所示，LED1、LED2、.....LEDK是K路需要独立驱动的LED串，每个LED串各有一个电容C1、C2、......CK与之并联以平滑LED串的电流，每个LED串又各有一个二极管D1、D2、.....DK与之相串联以防止能量在各个平滑电容之间的互相流动，这样形成的LED支路的正端并联连接在一起，负端又各和一个控制开关Q1、Q2、.....QK相串联以控制各串LED电流的导通路径，各个控制开关的负端各和一个电流检测元件R1、R2、....RK相串联后连接到地，形成能够独立控制的LED工作支路；在该所述电路中各个LED串的工作电压都低于输入电压的最低值，所以电源转换用由主开关QA、辅助开关QB和L1所组成的降压式变换电路来实现，图中QA的源极和QB的漏极相连接形成开关节点SW，QA的漏极和输入电压端相连，QB的源极和地相连，电感L1的第一端口和开关节点SW相连，电感的第二端口连接到各个LED支路的正端并联节点向各LED串供电。

如图二所示各路LED，LED1、LED2、.....LEDK都有各自的独立控制回路COTROL LOOP 1、CONTROL LOOP2、....CONTROL LOOPK来控制其电流及操作，各个控制回路从与之相应的LED支路的电流检测元件读取电流反馈信号IFB1、IFB2、.....IFBK，再根据相应的LED电流控制信号IREF1、IREF2、....IREFK经过控制回路的处理产生相应的控制信号CTRL1、CTRL2、.....CTRLK。这些控制信号再通过从控制分配逻辑CONTROL STEERING LOGIC所分配到开关周期来控制降压变换器和控制开关在相应周期的开关操作来控制相应的LED支路的电流。

电路的基本操作波形如图二中所示，降压变换器的各个操作周期和各路LED的控制开关同步操作，在控制分配逻辑的控制下依次根据各路LED控制回路的控制信号进行操作来满足各路LED电流控制的需要。如图中所示在降压变换器的操作周期CYCLE 1控制信号VG1使得控制LED1电流通路的Q1导通，其他各路LED的控制开关Q2-QK都处于截止状态，降压变换器所输出的电流流向LED1和相应的平滑电容C1，在此期间控制分配逻辑CONTROL STEERING LOGIC也相应地把控制回路CONTROL LOOP1所产生的控制信号CTRL1连接到QA和QB驱动电路来产生QA和QB的门极驱动信号VGA和VGB。在此操作过程中当QA导通，QB关断时电感L1的电流IL1上升，电流从输入端VIN通过L1流向LED1；当QA关断，QB导通时电感L1的电流IL1通过QB进行续流，电流仍继续流过LED1直至衰减到零。在控制回路所产生的控制信号的控制下LED1在此开关周期内从电感L1取得的电流正好满足其在整个工作过程中维持所要求的平均电流的需要。IL1的电流波形如图二中IL1(1)所示。下一个开关操作周期在IL1衰减到零时开始，VG2使得Q2导通，降压变换器的电流流向LED2，同时控制分配逻辑把相应的控制环路CONTROL LOOP2所产生的控制信号CTRL2送到QA和QB的门极驱动电路来控制降压变换器的操作。依此类推，控制分配逻辑依次把降压变换器的各个开关操作周期分配给各路LED使用，由各路LED的控制回路来对分配到的开关周期进行操作控制，这样就达到了使用一个降压变换器来实现对多路LED进行独立控制的效果。这里需要说明，在实际操作中当QA和QB交换开关状态时有一个死区时间，也即当一个开关的关断信号发出后，另一个开关的导通信号在经过死区延迟时间后在发出，以避免两个开关在交换开关状态时出现短暂的同时导通的情形。为了使得波形所要描述的工作原理明确易懂，图二以及所有附图所示的波形中没有显示死区时间。

在以上所描述的电感电流波形，下一个操作周期始终是在上一个周期中的电感电流衰减到零时开始，这样的做法比较容易使得每一个操作周期中输送给相应的LED串的电流能量得到精确的控制，各个周期的电流控制，也即各路LED电流的控制能够实现完全独立，同时由于平滑电容C1、C2、....CK的存在，各路LED的电流能够维持连续。各路LED电流的纹波也能够通过选择适当容量的平滑电容来得到满足。另一方面各路LED的工作状态在上述方法中也能够实现独立的控制，以满足各种不同的工作状态组合的要求。在图二中各个控制回路所接受的控制信号PWM1、PWM2、.....PWMK能够把相应的各路LED置于工作或非工作状态。当某一路LED被置于非工作状态时，控制分配逻辑能够根据相应的控制信号的状态把该路LED从工作序列中除去，在进行操作周期分配时对于处于工作状态的LED回路依次进行分配。例如当PWM2把LED2置于非工作状态时，LED2的操作即会在操作序列中除去，在LED1的操作结束时，下一个操作周期将跳过LED2，分配给处于工作状态的LED3。这样使用一个降压变换器不仅能够实现各路LED的电流独立的控制，各路LED的工作状态也能够实现独立控制。这里需要说明，各路LED进行电流控制时的操作是和降压变换器的开关操作频率相对应的，一般在几十千赫到几百千赫的范围，而各路LED工作状态的变化是在另外一个缓慢得多的时间和频率范围内，其功能是‘ON’和’OFF’的概念，所以在以上描述中两者在工作原理上互不影响。

本发明的实施除了以上所描述的方法外，也能够用其他的方法来实现。图二中所示的电感L1的电流操作波形IL1(2)能够在实现对各路LED的电流进行独立控制、又对各路LED的工作状态也实现独立控制的同时，实现降压变换器的软开关操作，其工作原理如下：

如图二中IL1(2)所示，以第一个操作周期为例，当主开关QA在时刻t1B关断，辅助开关QB导通后，电感L1的电流开始下降直至衰减到零，和电流波形IL1(1)所示操作方法不同的是，电流波形IL1(2)所示的操作方法在IL1衰减到零时QB仍然维持导通状态，QA仍然截止，这样在QB继续导通的情况下IL1在衰减到零后由于各路LED的寄生电容储能的存在而改变流动方向，开始建立从右向左流动的负方向电流，QB在IL1的负方向电流建立到接近峰值时关断，这时IL1因为QB的关断改变流动路径，通过对QB的寄生电容充电和QA的寄生电容放电维持连续性，在这一过程中开关节点SW的点压随着QB和QA寄生电容的充放电上升，当SW的电压上升到接近或等于输入电压VIN时QA导通，这时由于QA的源漏两端电压VDS接近或等于零，QA的开关操作实现了零电压软开关操作。这样的操作方法仍然保持了对各路LED的电流和各路LED的工作状态的独立控制，同时又实现了降压变换器的软开关操作。如前所述，为了使得波形所要描述的工作原理明确易懂，附图所示的波形中没有显示死区时间。

在上述两种方法中，各路LED的操作和降压变换器的开关操作同步而且电感L1的电流在每个开关周期都下降到零。如果把降压变换器的电感电流作为一个连续的电流源来使用，其电流值由控制分配逻辑调节在满足整个系统工作所需要的电流水平，各路LED在所分配到的工作周期内启动工作时就能够更快地从电感电流获取能量，而且在和降压变换器的开关操作同步或者不同步的情况下都能够实现对各路的电流和工作状态独立的控制。在这种操作情况下降压变换器通过开关操作把电感L1的电流作为电流源控制在系统工作所需要的电流值，而不是如[0012]到[0014]小节所描述的在每个开关周期都要使IL1衰减到零。电感电流的工作值的调节可以根据实际应用的需要按照不同的规则来设定，其中一种方法是根据各路LED的实时工作状态把电感电流调节在等于各路处于工作状态的LED的电流值的总和，在操作过程中各路LED根据自身电流控制的需要通过其相应的控制回路和控制分配逻辑的控制依次从作为电流源的IL1获取电流。这样的操作方法和每个操作周期电感电流从零开始建立的方法相比较，各路LED的电流控制的响应速度会比较快。在和各路LED配合工作时原则上可以允许两路或多路LED同时导通，但是如果各路LED的工作电压不一样，电流只能流向工作电压最低的LED串，对工作电压较高的LED串即使其相应的控制开关处于导通状态也不会有电流流过，所以在实际工作时采用各路处于工作状态的LED的控制开关按顺序依次导通的操作方法比较好。这样的操作方法使得控制逻辑比较简单有序，降压变换器的平均电流值则根据处于工作状态的LED负载总和实时调整设定。在工作时导通的LED串仍然通过其相应的控制回路利用脉宽调节来控制LED的电流，但是其操作频率可以和降压变换器的操作同步，也可以和降压变换器的操作不同步。当系统从工作状态，也即至少有一路LED工作的状态，转入所有的LED都不工作的状态时，由于需要防止电感L1的电流没有通路续流而造成的电压过冲，最后关断的LED回路并不随着工作状态控制信号的改变立即关断，而是在电流控制环路的控制下继续保持工作，直至电感电流IL1耗尽，这样就有效地避免了IL1的通路被突然切断而造成的电压过冲现象。在实际应用中电感电流能量的消耗吸收通常只需要几毫秒或更短的的时间，所以在视觉上不会造成任何影响。

以上所述使用一个降压变换器对多路LED进行驱动控制的方法同样适用于用一个升压变换器对多路LED进行各自独立的电流控制和工作状态控制。用一个升压变换器对多路LED进行驱动控制的原理如图三所示。在图三中LED1、LED2、.....LEDK是K路需要独立驱动的LED串，每个LED串各有一个电容C1、C2、......CK与之并联以平滑LED串的电流，每个LED串又各有一个二极管D1、D2、.....DK与之相串联以防止能量在各个平滑电容之间的互相流动，这样形成的LED支路的正端并联连接在一起，负端又各和一个控制开关Q1、Q2、.....QK相串联以控制各串LED电流的导通路径，各个控制开关的负端各和一个电流检测元件R1、R2、....RK相串联后连接到地，形成能够独立控制的LED工作支路；在上述电路中各个LED串的工作电压都高于输入电压的最高值，所以电源转换用由QC、QD和L1所组成的升压式变换电路来实现，图中QD的源极和QC的漏极相连接形成开关节点SW，QD的漏极作为输出端和各个LED支路的正端并联节点相连接向各LED串供电，QC的源极和地相连，电感L1的第一端口连接到输入电压VIN，第二端口和开关节点SW相连。

图三中所示各路LED，LED1、LED2、.....LEDK都有各自的独立控制回路COTROL LOOP 1、CONTROL LOOP2、....CONTROL LOOPK来控制其电流及操作，各个控制回路从与之相应的LED支路的电流检测电阻读取电流反馈信号IFB1、IFB2、.....IFBK，再根据相应的LED电流控制信号IREF1、IREF2、....IREFK经过控制回路的处理产生相应的控制信号CTRL1、CTRL2、.....CTRLK。这些控制信号再通过从控制分配逻辑CONTROL STEERING LOGIC所分配到开关周期来控制降压变换器和控制开关在相应周期的开关操作来控制相应的LED支路的电流。

从[0012]小节到[0015]小节所描述的图二中使用降压变换器驱动多路LED的工作原理同样适用于图三所描述的使用升压变换器来驱动多路LED的情形。所不同的是在图二电路中QA是主开关，QB是同步辅助开关，电感L1的电流在QA导通期间上升，QB导通期间下降；而在图三电路中QC是主开关，QD是辅助开关，电感L1的电流在QC导通期间上升，QD导通期间下降。使用升压变换器电路的原理工作波形也如图三中所示。和图二所示电路的一样，图三所示的升压变换器驱动电路也能够使用[0012]小节到[0014]小节所描述的工作原理使用一个升压变换器来实现在升压变换的情况下开关周期和LED操作同步，每个周期结束时的电感电流为零和利用电感负电流实现软开关操作的情形下实现多路LED的电流的独立控制，同时也实现各路LED的工作状态的独立控制。第[0015]小节所描述的原理也同样适用于图三所示的升压变换器驱动电路，使用一个升压变换器把电感电流作为连续电流源使用，在控制分配逻辑的控制下实现多路LED的电流和工作状态的独立控制，而且各路LED的电流控制在电感电流接近目标电流值的情况下启动，取得更快的动态响应速度。因工作原理相同而且在上述小节中已详细描述，所以这里不再重复。

在实际应用中，特别是汽车应用中，往往各路LED照明装置的工作电压差异很大，甚至会同时出现有些工作电压低于最低输入电压，有些工作电压高于最高输入电压，而有些工作电压介于最低输入电压和最高输入电压之间，在这种情形下就需要使用升降压式电源变换器来驱动多路LED负载，其原理电路如图四所示。在图四中LED1、LED2、.....LEDK是K路需要独立驱动的LED串，每个LED串各有一个电容C1、C2、......CK与之并联以平滑LED串的电流，每个LED串又各有一个二极管D1、D2、.....DK与之相串联以防止能量在各个平滑电容之间的互相流动，这样形成的LED支路的正端并联连接在一起，负端又各和一个控制开关Q1、Q2、.....QK相串联以控制各串LED电流的导通路径，各个控制开关的负端各和一个电流检测元件R1、R2、....RK相串联后连接到地，形成能够独立控制的LED工作支路；为叙述方便在上述电路中假定LED1的工作电压高于输入电压，LED2的工作电压低于输入电压，LED3的工作电压低于输入电压，LEDK的工作电压高于输入电压，在实际工作中由于输入电压的变化各路LED工作电压和输入电压的大小关系也会随着改变，控制电路会根据实际的电压关系情况来实时地确定各路LED工作时的电压变换模式。电源变换电路用由QA、QB、QC、QD和L1所组成的升降压式变换电路来实现，图四中QA和QB组成降压桥臂，QA是主开关，QB是辅助开关，QA的源极和QB的漏极相连接形成开关节点SW1，QA的漏极接到输入电压端，QB的源极接到地端；QC和QD组成升压桥臂，QC是主开关，QD是辅助开关，QD的源极和QC的漏极相连接形成开关节点SW2，QD的漏极作为输出端和各个LED支路的正端并联节点相连接向各LED串供电，QC的源极和地相连，电感L1的第一端口连接到开关节点SW1，第二端口接到开关节点SW2。

图四中所示各路LED，LED1、LED2、.....LEDK都有各自的独立控制回路COTROL LOOP 1、CONTROL LOOP2、....CONTROL LOOPK来控制其电流及操作，各个控制回路从与之相应的LED支路的电流检测电阻读取电流反馈信号IFB1、IFB2、.....IFBK，再根据相应的LED电流控制信号IREF1、IREF2、....IREFK经过控制回路的处理产生相应的控制信号CTRL1、CTRL2、.....CTRLK。这些控制信号再通过从控制分配逻辑CONTROL STEERING LOGIC所分配到开关周期来控制升降压变换器和控制开关在相应周期的开关操作来控制相应支路的电流。

图四中的电路在输入端由QA和QB同样组成降压桥臂，在输出端由QC和QD组成升压桥臂，当电路进行降压变换操作时QC处于截止，QD处于导通状态，QA和QB进行降压变换操作，操作原理和图二所述降压变换电路相同；当电路进行升压变换操作时QA处于导通，QB处于截止状态，QC和QD进行升压变换操作，操作原理和图三所述升压变换电路相同。从[0012]小节到[0015]小节所描述的使用单级变换器驱动多路LED的工作原理同样适用于图四所描述的使用升降压变换器来驱动多路LED的情形。所不同的是因为图四所描述的电路同时具有升压和降压变换功能，对所驱动的各路LED负载的工作电压和输入电压的关系没有任何限制。图四中所示波形作为一个例子描述了当输入电压处于某个特定值时VLED1＞VIN，VLED2＜VIN，VLED3＜VIN，VLEDK＞VIN的情况下的一种操作波形。如图四中所示，开关周期CYCLE1电路对LED1提供驱动电流，因VLED1＞VIN，电路做升压变换操作，在整个周期QA处于导通，QB处于截止状态，QC和QD进行升压开关操作；在开关周期CYCLE2对LED2提供驱动电流，因VLED2＜VIN，电路做降压变换操作，在整个周期QD处于导通，QC处于截止状态，QA和QB进行降压开关操作；在开关周期CYCLE3对LED3提供驱动电流，因VLED3＜VIN，电路和CYCLE2一样，做降压变换操作；......在关周期CYCLEK电路对LEDK提供驱动电流，因VLEDK＞VIN，电路做升压变换操作，在整个周期QA处于导通，QB处于截止状态，QC和QD进行升压开关操作。在整个工作过程中控制电路根据实际的LED的工作电压和输入电压的关系情况来实时地确定各路LED工作时的电压变换模式。

图四所示波形是图中的原理电路使用[0012]、[0013]和[0014]小节所描述的在降压变换的情况下以及[0018]小节所描述的在升压变换的情况下的操作原理，变换器的开关周期和LED操作同步，每个周期结束时的电感电流为零或利用电感负电流实现软开关操作，使用一个升降压变换器来实现对多路LED的电流的独立控制，同时也实现各路LED的工作状态的独立控制的情形。[0015]小节中所描述的把电感电流作为连续电流源使用，通过降压操作，和[0018]小节中所描述的把电感电流作为连续电流源使用，通过升压操作，实现对多路LED进行独立控制的工作原理也同样适用于图四所示的升降压驱动电路，使用一个升降压变换器，把电感电流作为连续电流源使用，根据实际工作时的电压关系情况来实时地确定各路LED工作时的电压变换模式，在控制分配逻辑的控制下实现多路LED的电流和工作状态的独立控制，而且各路LED的电流控制在电感电流接近目标电流值的情况下启动，取得更快的动态响应速度。

图四所示的升降压驱动电路还有一个独特的优点。如第[0015]小节中所描述，在使用降压变换器把电感电流作为连续电流源使用时，当系统从工作状态，也即至少有一路LED工作的状态，转入所有的LED都不工作的状态时，由于需要防止电感L1的电流没有通路续流而造成的电压过冲，最后关断的LED回路并不随着工作状态控制信号的改变立即关断，而是在电流控制环路的控制下继续保持工作，直至电感电流IL1耗尽。在使用升压变换器把电感电流作为连续电流源使用时也是同样的情形，在转入非工作状态时需要最后一路LED保持工作直到电感电流耗尽。而在使用图四所示的升降压驱动电路时，当系统从工作状态转入非工作状态时，只要使QA和QD关断，QB和QC维持导通，电感L1的剩余电流就能够通过QB和QC经过地的回路保持流通，逐渐耗尽。这样最后一路工作的LED在非工作状态到来时可以立即关断，而不需要利用它来耗尽电感的剩余储能。

图四中所描述的升降压变换器驱动方案使用一个升压桥臂和一个降压桥臂来实现升降压功能。这样的方案的好处是LED和相应的控制开关回路能够和输入电压共地，输出端的电压极性和输入端相同，电流检测和控制信号等都比较好处理，而且功率开关器件所承受的电压应力也比较小，效率比较高。在实际应用中使用一个桥臂也能够实现升降变换的功能，因为这类电路众所周知，这里不再赘述。单桥臂升降压的方案好处是所用功率器件少，但是LED和相应的控制开关回路无法和输入电压共地，或者虽然共地但输出端的电压极性和输入端相反，电流检测和控制信号等都不太好处理，而且功率开关器件所承受的电压应力也比较大，效率相对比较低，所以对于多路LED驱动，特别是高性能驱动，没有优势，但是在一些比较简单的应用中还是可以考虑。

以上所描述的使用一个电源变换器实现对多路LED或直流负载的电流进行独立控制的原理也能够用来实现对多路直流负载的电压进行独立的控制。具体的实施只需把图二、图三和图四所描述的原理电路中的各个LED工作支路按照图五所示原理图做如下改动：把一个平滑电容和需要进行电压控制的LED串相并联，并联后的负端和地连接，把一个隔离二极管和一个控制开关相串联，串联后的负端和LED串的正端相连，串联后的正端作为LED工作支路的正输入端，所有LED工作支路的正输入端都连接到升降压电源变换器的输出端，也即升压桥臂的上端电子开关的正端。每条LED支路都有由两个电压检测电阻所组成的电压检测单元，检测到的电压反馈信号VFB代替图二、图三和图四中电流反馈信号IFB，反馈给各路LED支路相应的控制回路，控制回路根据各LED支路的电压控制参考信号和所接受到的电压反馈信号在控制分配逻辑的协调下对各个LED支路的电压进行控制，控制操作的原理和本文描述的实现LED电流控制的操作原理完全一样，所不同的只是在于控制的对象、控制参考信号和反馈信号都是和电压对应的信号，而不是和电流对应的信号。注意图五所示是使用升降压变换器来对多路LED实现电压驱动的原理，同样的原理也适用于使用降压变换器和升压变换器来对多路LED实现电压驱动，因前文中已有详细描述，这里不再赘述，同时也需要强调上述原理除了能够驱动LED外，同样也能够用来对多路其他类型的直流负载进行独立的电压控制。

以上的陈述公开了一种使用单个降压、升压或者升降压电源变换器来对多路LED负载进行独立的电流和工作状态控制的原理。这里需要强调，以上陈述中所引用的电路、元器件、功能框图等都是为了作为例子用来对本发明的原理进行描述，而不构成对本发明实施方案的限制。本发明的工作原理，除了能够实现对LED的电流或电压的控制外，也能够实现对其他类型的直流负载的电流或电压的控制；在作为例子所描述的原理电路中所使用的元器件也能够用任何其他类型的元器件来代替完成同样的原理性功能；在实际应用中可以采取不同的实施方案根据本发明的工作原理进行实施；在不违反本发明的工作原理的情况下，实施方案既可以采用模拟控制电路，也可以采用数字控制电路、模拟数字混合控制电路、或者微处理器控制电路、计算机控制电路等来完成本发明中所描述的各种功能。