一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法与流程

本发明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。

背景技术：

随着LED在照明领域的全面应用，高效率的APFC(Active Power Factor Correction，有源功率因数校正)驱动器、可控硅调光或者高PF(Power Factor，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V_COMPBUF＝V_COMP。缓冲电路的输出电压V_COMPBUF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I_LED，MOS管M0的DRAIN的电压V_DRAIN与基准电压V_REF在比较器CMP中比较：当V_DRAIN<V_REF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V_COMP逐步降低，从而逐步减小流过LED的电流I_LED，V_DRAIN将逐步升高；当V_DRAIN>V_REF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V_COMP逐步升高，从而逐步增大流过LED的电流I_LED，使得V_DRAIN逐步降低。由此，可以将输入节点DRAIN的电压V_DRAIN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V_COMPBUF＝V_COMP。缓冲电路的输出电压V_COMPBUF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I_LED，运算放大器A1的输出电压V_GATE与基准电压V_REF在比较器CMP中比较：当V_GATE>V_REF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V_COMP逐步降低，逐步减小流过LED的电流I_LED，使A1的输出电压V_GATE逐步降低；当V_GATE<V_REF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V_COMP逐步升高，即逐步增大流过LED的电流I_LED，使V_GATE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。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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，本发明提供一种双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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，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。

于本发明的一实施例中，所述第二控制子模块包括第三运算放大器，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。

于本发明的一实施例中，依据所述驱动电流的逐步增大，所述控制器控制所述第一LED负载和第二LED负载按照四个阶段进行电流平滑切换：当所述驱动电流逐渐从0增加至的过程中，所述第一LED负载处于断电状态，所述第二LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；其中，V_LED1表示所述第一LED负载的稳定工作电压值；V_LED2表示所述第二LED负载的稳定工作电压，R5表示所述第五电阻的阻值；当所述驱动电流从增大至的过程中，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于稳定状态；且所述第二LED负载的亮度不随所述驱动电流的变化而变化；其中，R0表示所述第一采样电阻的阻值；R7表示所述第七电阻的阻值；R8表示所述第八电阻的阻值；当所述驱动电流从增大至过程中，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度逐渐降低直至熄灭；当所述驱动电流大于时，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于断电状态。

于本发明的一实施例中，通过改变所述跨导放大器的跨导和/或所述第一电容的容值，改变消除所述第一LED负载电流纹波所需的时间常数，已消除不同频率的输入电流引起的电流纹波。

于本发明的一实施例中，通过调整所述跨导放大器的跨导和/或所述第一电容的容值，增大消除低频抖动所需的时间常数，从而去除低频抖动。

本发明还公开了一种双LED驱动系统的控制芯片，包括如上所述的控制器。

本发明还公开了一种双LED驱动系统的控制芯片，包括如上所述的控制器、所述第一功率管、所述第二功率管、所述第一采样电阻和所述第二采样电阻。

本发明还公开了一种双LED驱动系统，包括LED驱动器、第一LED负载、第二LED负载、如权利要求1-15中任一项所述的控制器，其中，所述LED驱动器用于根据交流电压生成驱动所述第一LED负载和/或所述第二LED负载的可调节的驱动电流，并输出至所述第一LED负载和/或所述第二LED负载；所述控制器电连接至所述第一LED负载和所述第二LED负载的输出端，用于消除驱动所述第一LED负载的电流纹波或低频抖动，以及依据所述LED驱动器提供的所述驱动电流的变化实现所述第一LED负载和所述第二LED负载之间的电流的平滑切换。

本发明还公开了一种双LED驱动系统的控制方法，采用如上所述的控制器，包括如下步骤：所述控制器采样所述第一LED负载的输出端的电压与所述第一采样电阻两端的电压，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；所述控制器依据所述第一电压信号和所述第一采样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。

本发明还公开了一种双LED驱动系统的控制方法，采用如上所述的控制器，包括如下步骤：所述采样模块采样所述第一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并输出至所述跨导放大器；所述跨导放大器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；所述第一电容根据所述第一电流信号进行充放电；所述第一分压子模块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并输出至所述第一功率管的控制极。

于本发明的一实施例中，所述方法还包括：所述第二控制模块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；其中，随着所述驱动电流I0的逐步增大，所述第一LED负载和所述第二LED负载之间电流进行如下平滑切换：当所述驱动电流从0逐渐增加至的过程中，所述第一LED负载处于断电状态，所述第二LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；其中，V_LED1表示所述第一LED负载的稳定工作电压值；V_LED2表示所述第二LED负载的稳定工作电压，R5表示所述第五电阻的阻值；当所述驱动电流从增大至的过程中，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于稳定状态；且所述第二LED负载的亮度不随所述驱动电流的变化而变化；其中，R0表示所述第一采样电阻的阻值；R7表示所述第七电阻的阻值；R8表示所述第八电阻的阻值；当所述驱动电流从增大至的过程中，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度逐渐降低直至熄灭；当所述驱动电流大于时，所述第一LED负载处于通电状态，且随着所述驱动电流的增大，其亮度也随之增强；所述第二LED负载处于断电状态。

如上所述，本发明的一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法，基于现有的消除LED电流纹波的调光驱动器，去除了用于为缓冲电路中的电容进行充放电的电流源，在第一LED负载和第一采样电阻之间增加了控制器，控制器生成第一电压信号，并通过第一电压信号的第一采样电阻两端的电压生成用于控制第一功率管的导通状态的第一控制信号，使得第一电压信号的电压与第一参考电压相等，从而消除LED负载的电流纹波，同时还可消除低于100Hz的低频抖动所造成的闪灯问题。并且，本发明还利用驱动电流的调整，通过控制器生成用于控制第二功率管的导通状态的第二控制信号，调节流经第二LED负载的电流，以实现第一LED负载和第二LED负载之间电流的平滑精确切换，避免了第一LED负载和第二LED负载切换时闪灯情况的发生，实现了双LED的灯光亮度的柔和调节。

附图说明

图1显示为现有技术中消除LED电流纹波的调光驱动器的电路结构示意图。

图2显示为现有技术中另一种消除LED电流纹波的调光驱动器的电路结构示意图。

图3显示为本发明实施例中公开的一种双LED驱动系统的控制器的原理结构示意图。

图4显示为本发明实施例中公开的一种双LED驱动系统的控制器的采样模块和第一控制模块的电路结构示意图。

图5显示为本发明实施例公开的一种双LED驱动系统的控制器的电路结构示意图。

图6显示为本发明实施例公开的一种双LED驱动系统的控制器的第一LED负载和第二LED负载的电流随驱动电流的变化而变化的关系示意图。

元件标号说明

200 控制器

210 采样模块

220 第一控制模块

221 第一分压子模块

222 第一控制子模块

223 缓冲子模块

230 第二控制模块

231 第二分压子模块

232 第二控制子模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅附图。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法，将控制器与第一LED负载的输出端、第一采样电阻、第一功率管、第二采样电阻和第二LED负载的输出端电连接，用于生成第一电压信号，并根据第一电压信号和第一采样电阻两端的电压生成控制第一功率管的导通状态的第一控制信号，使得第一电压信号的电压大小与第一参考电压相等，消除了LED负载电流纹波；根据第二参考电压和驱动系统提供的驱动电流，生成控制第二功率管的导通状态的第二控制信号，从而调节流经第二LED负载的电流，从而实现第一LED负载和第二LED负载之间电流的平滑切换。

实施例1

本实施例公开了一种双LED的驱动系统的控制器200，下面以第一功率管和第二功率管采用MOS管为例进行说明，在其他实现方式中，第一功率管和第二功率管还可以采用三极管或者其他类型的功率管。如图3所示，控制器200电连接第一LED负载LEDs1的输出端、第一采样电阻R0、第一功率管M1、第二LED负载LEDs2的输出端、第二功率管M2和第二采样电阻R6。控制器200用于采样第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN、第一采样电阻R0两端的电压V_CS和第一功率管M1的漏极电压，并且，第一功率管M1的漏极电压和第一LED负载LEDs1的输出端的电压相同，即第一功率管M1的漏极电压为V_DRAIN。进一步地，控制器200根据第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN和第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成第一电压信号V_DV1；并根据第一电压信号V_DV1和第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成相应的第一控制信号V_GATE1，通过第一控制信号V_GATE1控制第一功率管M1的导通状态，使得第一电压信号V_DV1的电压大小与第一参考电压V_REF1相等，从而消除了LED负载的电流纹波。此外，根据双LED驱动系统提供的不同的驱动电流I0，控制器200还依据第二参考电压V_REF2生成第二控制信号V_GATE2，通过第二控制信号V_GATE2控制第二功率管M2的导通状态，从而调节流经第二LED负载LEDs2的电流，实现了第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2之间的电流的平滑切换。其中，双LED驱动系统包括但不限于第一LED负载LEDs1、第二LED负载LEDs2、驱动电流源I0、电容C0、第一采样电阻R0、第一功率管M1、第二采样电阻R6和第二功率管M2。并且，第一功率管M1的漏极与第一LED负载LEDs1的输出端相连，源极与第一采样电阻R0的一端相连；第二功率管M2的漏极与第二LED负载LEDs2的输出端相连，源极与第二采样电阻R6的一端相连；驱动电流源I0的电流是可调节的。优选地，第一LED负载LEDs1的灯珠电压大于第二LED负载LEDs2的灯珠电压。

优选地，如图3和图4所示，控制器200还包括第五电阻R5，第五电阻R5连接在第二LED负载LEDs2和第二功率管M2的漏极之间，用于调节第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2依据驱动电流I0变化进行电流平滑精确切换时的切换点。

优选地，如图3和图4所示，控制器200通过采样模块210、第一控制模块220和第二控制模块230来实现。其中，采样模块210用于采样第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN和第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成第一电压信号V_DV1，并输出至第一控制模块220。

优选地，如图4和图5所示，采样模块210包括第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的一端分别与第一LED负载LEDs1的输出端和第一功率管M1的漏极相连，另一端与第二电阻R2的一端相连；第二电阻R2的另一端与第一采样电阻R0相连；第一电阻R1和第二电阻R2的连接点S1作为采样模块210的输出端，与第一控制模块120的输入端相连。第一电阻R1和第二电阻R2组成分压采集器：第一电阻R1采集第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN，第二电阻R2采集第一采样电阻R0两端的电压V_CS。

第一控制模块220用于接收第一电压信号V_DV1，并根据第一电压信号V_DV1生成第一控制信号V_GATE1，并输出至第一功率管M1的栅极，即第一功率管M1的控制极。如图4和图5所示，第一控制模块220包括跨导放大器OTA1、第一电容C1、第一分压子模块221和第一控制子模块222。其中，

跨导放大器OTA1的正输入端与采样模块210的输出端，即第一电阻R1和第二电阻R2的连接点S1相连；负输入端连接第一参考电压V_REF1，用于将正输入端的第一电压信号V_DV1和负输入端的第一参考电压V_REF1之间的压差转化为电流，生成第一电流信号。

第一电容C1的一端与跨导放大器OTA1的输出端相连接，另一端接地。

第一分压子模块221的一端与跨导放大器OTA1的输出端连接，用于根据第一电容C1两端的电压生成第二电压信号V_CSREF。优选地，如图4和图5所示，第一分压子模块221包括但不限于第三电阻R3和第四电阻R4。第三电阻R3的一端与跨导放大器OTA1的输出端连接，另一端与第四电阻R4的一端相连；第四电阻R4的另一端接地；第三电阻和第四电阻R4的连接点S2作为第一分压子模块221的输出端，与第一控制子模块222的输入端相连。其中，第三电阻R3和第四电阻R4作为分压电阻，将第二电压信号V_CSREF输入至第一控制子模块222。

第一控制子模块222的第一输入端与第一分压子模块221的输出端相连，第二输出端分别与第一采样电阻R0和第一功率管M1的源极相连，输出端与第一功率管M1的栅极相连。第一控制子模块222通过第二电压信号V_CSREF和第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成相应的第一控制信号V_GATE1。优选地，如图4和图5所示，第一控制子模块222采用第一运算放大器A1。第一运算放大器A1的正输入端与第一分压子模块221的输出端相连，即第一运算放大器A1的正输入端连接在第三电子R3和第四电阻R4的连接点S2；负输入端与第一采样电阻R0相连，输出端与第一功率管M1的栅极相连。

优选地，如图4和图5所示，第一控制模块220还包括一缓冲子模块223，连接在跨导放大器OTA1和第一分压子模块221之间，用于实现跨导放大器OTA1和第一分压子模块221之间的缓冲。其中，在本实施例中，缓冲子模块223优选采用第二运算放大器A2，第二运算放大器A2的正输入端与跨导放大器OTA1的输出端和第一电容C1的一端相连；负输入端与第二运算放大器A2的输出端相连。

如图3和图5所示，第二控制模块230用于根据双LED驱动系统提供的驱动电流I0的大小和第二参考电压V_REF2，生成第二控制信号V_GATE2；并根据第二控制信号V_GATE2调节流经第二LED负载LEDs2的电流，实现第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2之间的电流的平滑精确切换。第二控制模块230包括第二分压子模块231和第二控制子模块232。其中，

第二分压子模块231的一端分别与第二功率管M2的源极和第二采样电阻R6相连接，用于根据第二功率管M2的工作电压生成第三电压信号V_CS1FB，并输出至第二控制子模块232。优选地，第二分压子模块231包括但不限于第七电阻R7和第八电阻R8。第七电阻R7的一端与第二功率管M2的源极和第二采样电阻R6相连，另一端与第八电阻R8的一端相连；第八电阻R8的另一端分别与采样模块210、第一控制模块220和第一采样电阻R0相连。具体地如图5所示，第八电阻R8的另一端分别与第二电阻R2的另一端、第一控制子模块222的第一运算放大器A1的负输入端、以及第一采样电阻R0相连接。第七电阻R7和第八电阻R8的连接点S3作为第二分压子模块231的输出端，与第二控制子模块232的输入端相连。其中，第七电阻R7和第八电阻R8作为分压电阻，将第三电压信号V_CS1FB输入至第二控制子模块232中。

第二控制子模块232的第一输入端与第二分压子模块231的输出端相连，第二输出端连接第二参考电压V_REF2，输出端与第二功率管M2的栅极，即第二功率管M2的控制极，相连。第二控制子模块232通过第三电压信号V_CSIFB和第二参考电压V_REF2生成相应的第二控制信号V_GATE2。优选地，如图3和图5所示，第二控制子模块232采用第三运算放大器A3。第三运算放大器A3的负输入端与第二分压子模块231的输出端相连，即第三运算放大器A3的负输入端连接在第七电阻R7和第八电阻R8的连接点S3；正输入端连接第二参考电压V_REF2，输出端与第二功率管M2的栅极相连。

本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2组成的分压器用于采样第一采样电阻R0两端的电压V_CS和第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DARIN，生成第一电压信号V_DV1，并输入至跨导放大器OTA1的正输入端，跨导放大器OTA1的负输入端接第一参考电压V_REF1。第一电压信号V_DV1与第一参考电压V_REF1的压差通过跨导放大器OTA1转化为电流，并对节点COMP处的第一电容C1进行充电或放电。第二运算放大器A2实现一个缓冲电路，使V_COMPBUF＝V_COMP，V_COMPBUF经过第三电阻R3和第四电阻R4的分压后得到第二电压信号V_CSREF，输入至第一运算放大器A1的正输入端。第一运算放大器A1与第一功率管M1、第一采样电阻R0实现了电压到电流的转换，产生第一LED负载LEDs1的驱动电流I_LED1，即，第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN和第一采样电阻R0两端的V_CS之间的关系为：其中，第一参考电压V_REF1是固定的常数，因此，第一采样电阻R0的两端的电压V_CS与第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN是反比关系，即V_CS变大，V_DRAIN变小。并且，第一采样电阻R0的两端的电压满足V_CS＝I_LED1*R₀。因此，当第一LED负载LEDs1的电流增大时，系统会降低V_DRAIN，使得LED负载内的芯片的功耗W＝I_LED1*V_DARIN降低，减少了芯片的发热，提高了LED单元的效率。

进一步地，在调光角度很小(前级输入电流很小)时，本实施例的消除LED电流纹波的功能依然有效。此时，由于第一采样电阻R0的两端的电压V_CS较低，通过调整第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN，使得跨导放大器OTA1的正输入端的电压，即第一电压信号V_DV1维持在与负输入端的第一参考电压V_REF1相等的情况，如此，整个消除纹波的环路仍然可以正常工作。通过这样，本实施例实现了LED电流的全程去纹波功能。

此外，本实施例通过将采样V_DRAIN与V_CS的结果输入至跨导放大器OTA1正输入端，第一参考电压V_REF输入至跨导放大器OTA1的负输入端，跨导放大器OTA1将输入的电压差转化为电流，对第一电容C1进行充放电，获得了LED去纹波以及去低频抖动所需的时间常数。在本实施例中，通过对跨导放大器OTA1的跨导(△io/△vin)的设计和/或第一电容C1容值的选择，可以灵活修改LED去纹波以及去低频抖动的效果。当跨导放大器OTA1的跨导取值较小时，结合第一电容C1，可以实现较大的时间常数，达到消除调光器抖动等原因造成的低频率的抖动功能，避免了由于低频抖动而引发的LED的闪烁情况的发生。

并且，通过本实施例公开的双LED驱动系统的控制器200，可以使双LED驱动系统对第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2进行同时供电，且随着双LED驱动系统提供的驱动电流I0的大小变化，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2的电流会被精确且平滑的切换。

本实施例的双LED驱动系统的控制器200依据驱动电流I0的增加，将第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2的电流的平滑切换分为四个阶段。图6为第一LED负载LEDs1的电流I_LED1和第二LED负载LEDs1的电流I_LED2随驱动电流I0的变化而变化的关系图，其中，I_LED1用虚线表示，I_LED2用点划线表示。

第一阶段：双LED驱动系统提供的驱动电流I0较小，即驱动电流I0逐渐增加至切换点I01，且时，只有第二LED负载LEDs2有电流通过，且随着驱动电流I0的增大，第二LED负载LEDs2的亮度会增强，而第一LED负载LEDs1是没有电流的。其中，V_LED1是第一LED负载LEDs1的稳定工作电压；V_LED2是第二LED负载LEDs2的稳定工作电压。

在驱动电流I0较小时，驱动电流I0全部用于为第二LED负载LEDs2供电，此时，双LED驱动系统提供的电压VIN为：

VIN＝V_LED2+I0*R5+Vds2+I0*R6≈V_LED2+I0*R5；

其中，V_LED1为第一LED负载LEDs1的灯珠电压，V_LED2是第二LED负载LEDs2的灯珠电压；Vds2为第二功率管M2的源极和漏极之间的电压。随着驱动电流I0的增加，电压VIN也逐渐升高。驱动电流I0的大小在以内时，电压VIN要小于V_LED1，也就是说第一LED负载LEDs1上没有电流流经。需要说明的是，依据LED的特性，LED的灯珠电压和LED的稳定工作电压可近似认为相同，因此，在本实施例中不予以区分。

从图5中不难看出，第三电压信号V_CS1FB为：其中，I_LED1为第一LED负载LEDs1的电流；I_LED2为第二LED负载LEDs2的电流。那么，在第一阶段内，第一LED负载LEDs1是没有电流的，即V_CS＝0V，此时第三电压信号V_CS1FB为：

第二阶段：双LED驱动系统提供的驱动电流I0逐渐增大，即从切换点I01增大至切换点I02，时，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2都处于通电状态，且第一LED负载LEDs1的亮度随着驱动电流I0的增大而增强；第二LED负载LEDs2的亮度不随驱动电流I0的变化而变化：

当驱动电流I0从切换点I01继续增大时，电压VIN随之升高，当VIN＞V_LED1时，第一LED负载LEDs1开始有电流流经。此时，电压VIN为：VIN＝V_LED1+Vds1+I_LED1*R0≈V_LED1。

但是，基于LED的V-I特性，在本阶段内，电压VIN基本保持不变，因此，第二LED负载LEDs2的电流I_LED2也保持不变，并且，I_LED2≈(V_LED1-V_LED2)÷R5。

第三阶段：双LED驱动系统提供的驱动电流I0继续增大，即从切换点I02增加至切换点I03，时，第一LED负载LEDs1处于通电状态，且随着驱动电流I0的增加，其亮度也随之增强；第二LED负载LEDs2也处于通电状态，且随着驱动电流I0的增加，其亮度逐渐降低直至熄灭：

在驱动电流I0增大时，第一采样电阻R0两端的电压V_CS和第二采样电阻R6两端的电压V_CS1也逐步增大。当驱动电流I0增大至切换点I02时，第三电压信号V_CS1FB与第二参考电压V_REF2相等，此时，第二LED负载LEDs2的电流开始随着驱动电流I0的增加逐步下降，即第二LED负载LEDs2的亮度随着驱动电流I0的增加也在逐步降低。与此同时，第一LED负载LEDs1的电流随着驱动电流I0的增加而逐步增大，亮度也随之增大。当驱动电流I0大小为时，则第二LED负载LEDs2无电流通过，第二LED负载LEDs2的灯珠熄灭；而双LED驱动系统提供的电流I0完全提供给第一LED负载LEDs1。

第四阶段：当驱动电流I0继续增大，大于切换点I03时，第一LED负载LEDs1处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度也随之增强；第二LED负载LEDs2处于断电状态。

驱动电流I0在逐步增大的过程中，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2的电流的平滑切换分为四个阶段。同理，驱动电流I0在逐步减小的过程中，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2的电流的平滑切换仍然分为四个阶段，且这四个阶段是驱动电流I0增大时的电流平滑切换的四个阶段的逆过程，在此就不再赘述。

优选地，在本实施例中，将第一LED负载LEDs1采用冷色LED灯珠，用于产生冷色光线；第二LED负载LEDs2采用暖色LED灯珠，用于产生暖色光线。那么在驱动电流I0较小时，只有第二LED负载LEDs2的暖色LED灯珠发光；随着驱动电流I0的增大，第一LED负载LEDs1的冷色LED灯珠逐渐开始发光，并且亮度也逐步增强。进一步地，当驱动电流I0增大到一定程度时，流经第二LED负载LEDs2的暖色灯珠的电流将逐步减小，并最终完全关闭，而第一LED负载LEDs2的冷色LED灯珠继续发光，且亮度随驱动电流而改变。如此，实现了在大驱动电流下发出命令的白光，实现了灯光的柔和变亮。

进一步地，本实施例的控制器200既可以做成一个单独的芯片，安装在第一LED负载LEDs1、第一采样电阻R0、第一功率管M1、第二LED负载LEDs2、第二采样电阻R6和第二功率管M2之间；也可以与第一LED负载LEDs1、第一采样电阻R0、第一功率管M1、第二LED负载LEDs2、第二采样电阻R6和第二功率管M2相配合，共同集合做成一个芯片，以消除LED驱动系统的电流纹波，以及实现双LED之间的电流平滑精确切换。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的模块引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的模块。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例2

本实施例公开了一种双LED驱动系统的控制方法，其采用实施例1公开的控制器：

首先，利用控制器采用第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN和第一采样电阻R0两端的电压V_CS，并根据第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN与第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成第一电压信号V_DV1；控制器再依据第一电压信号V_DV1和第一采样电阻R0两端的电压V_CS生成第一控制信号V_GATE1，从而控制与第一LED负载LEDs1相连的第一功率管M1的导通状态，使得第一电压信号V_DV1的电压大小与第一参考电压V_REF1相等，实现了LED负载200的电流纹波的消除。并且，控制器还根据第二参考电压V_REF2和双LED驱动系统提供的驱动电流I0，生成第二控制信号V_GATE2，从而控制与第二LED负载LEDs2相连的第二功率管M2的导通状态，调节流经第二LED负载LEDs2的电流，以实现第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs2之间电流的平滑精确切换。

具体地，采样模块210采样第一LED负载LEDs1的输出端电压V_DRAIN和第一采样电阻R0两端的电压V_CS，并根据第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN与第一采样电阻R0两端V_CS的电压生成第一电压信号V_DV1并输出至跨导放大器OTA1；

跨导放大器OTA1根据第一电压信号V_DV1和参考电压V_REF生成第一电流信号；

第一电容C1根据第一电流信号进行充放电；

第一分压子模块221根据第一电容C1两端的电压生成第二电压信号V_CSREF；

第一控制子模块222根据第二电压信号V_CSREF和第一采样电阻C1两端的电压生成第一控制信号V_GATE1，并输出至第一功率管M1的栅极。

本实施例中，第一采样电阻R0的两端的电压V_CS与第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN是反比关系，即V_CS变大，V_DRAIN变小。由于第一采样电阻R0的两端的电压V_CS较低，通过调整第一LED负载LEDs1的输出端的电压V_DRAIN，使得跨导放大器OTA1的正输入端的电压，即第一电压信号V_DV1维持在与负输入端的第一参考电压V_REF1相等的情况，如此，整个消除纹波的环路仍然可以正常工作，如此，本实施例实现了LED电流的全程去纹波功能。并且，通过对跨导放大器OTA1的跨导(△io/△vin)的设计和/或第一电容C1容值的选择，可以灵活修改LED去纹波以及去低频抖动的效果。当跨导放大器OTA1的跨导取值较小时，结合第一电容C1，可以实现较大的时间常数，达到消除调光器抖动等原因造成的低频率的抖动功能，避免了由于低频抖动而引发的LED的闪烁情况的发生。

进一步地，第二控制模块230根据第二参考电压V_REF2和驱动电流I0生成第二控制信号V_GATE2以调节流经第二LED负载LEDs2的电流，实现了第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间电流的平滑切换。即在驱动电流I0逐步增大时，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间的电流分为四个阶段进行平滑切换：

第一阶段：当驱动电流I0从0逐渐增加至的过程中，第一LED负载LEDs1处于断电状态，第二LED负载LEDs2处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度也随之增强；

第二阶段：当驱动电流I0从增大至的过程中，第一LED负载LEDs1处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度也随之增强；第二LED负载LEDs2处于稳定状态；且第二LED负载LEDs2的亮度不随驱动电流I0的变化而变化；

第三阶段：当驱动电流I0从增大至的过程中，第一LED负载LEDs1处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度也随之增强；第二LED负载LEDs2处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度逐渐降低直至熄灭；

第四阶段：当驱动电流I0大于时，第一LED负载LEDs1处于通电状态，且随着驱动电流I0的增大，其亮度也随之增强；第二LED负载LEDs2处于断电状态。

与驱动电流I0逐步增大时第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间的电流分四个阶段进行切换相同；在驱动电流I0逐步减小时，第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间的电流也分为四个阶段进行平滑切换，且驱动电流I0逐步减小时第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间的电流的平滑切换是驱动电流I0逐步增加时第一LED负载LEDs1和第二LED负载LEDs1之间的电流的平滑切换的逆过程，切换点也是完全相同的，在此不再赘述。

综上所述，本发明的一种双LED驱动系统的控制器、芯片及方法，基于现有的消除LED电流纹波的调光驱动器，去除了用于为缓冲电路中的电容进行充放电的电流源，在第一LED负载和第一采样电阻之间增加了控制器，控制器生成第一电压信号，并通过第一电压信号的第一采样电阻两端的电压生成用于控制第一功率管的导通状态的第一控制信号，使得第一电压信号的电压与第一参考电压相等，从而消除LED负载的电流纹波，同时还可消除低于100Hz的低频抖动所造成的闪灯问题。并且，本发明还利用驱动电流的调节，通过控制器生成用于控制第二功率管的导通状态的第二控制信号，调节流经第二LED负载的电流，以实现第一LED负载和第二LED负载之间电流的平滑精确切换，避免了第一LED负载和第二LED负载切换时闪灯情况的发生，实现了双LED的灯光亮度的柔和调节。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。