多路led恒流控制器及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED恒流控制器，更具体地，涉及多路LED恒流控制器及控制方法。
【背景技术】
[0002] 在照明和背光源应用中，经常将多路LED灯串联或并联使用。每路LED灯包括一 个或多个串联连接的LED灯。LED的发光强度由流过LED的电流确定。因此，采用LED恒流 控制器控制每路LED的电流恒定，从而维持稳定的发光强度。
[0003] 现有技术的LED恒流控制器主要适合于驱动单路LED灯。在一种多路LED恒流驱 动方案中，每路LED灯分别由各自的LED恒流控制器进行恒流驱动，分别产生恒定的驱动电 流。在另一种多路LED恒流驱动方案中，将多路LED灯并联连接，如图1所示。每路LED灯 分别串联各自的线性调节电路进行恒流驱动。
[0004] 由于使用多个独立的LED恒流控制器或线性调节电路，现有技术的多路LED恒流 驱动方案成本高，芯片体积大，整体效率低，并且功率限制大。
[0005] 如果将多路LED灯串联连接，采用一个LED恒流控制器来提供驱动电流，那么可以 减少LED恒流控制器的数量和降低成本。然而，由于多路LED灯一起作为一个LED恒流控 制器的负载，每路LED灯的点亮和熄灭导致负载状态变化。现有技术的LED恒流控制器的 环路响应速度不能适应负载状态的需求。结果，恒流控制精度和效率受到负载状态的影响， 甚至由于LED电流过冲而导致LED灯的损坏。
[0006] 因此，现有技术的LED恒流控制器并不适合于串联连接的多路LED灯的恒流控制。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明提出了一种可以快速响应负载状态变化的多路LED恒流控制器 及控制方法。
[0008] 根据本发明的一方面，提供一种多路LED恒流控制器，用于向功率级电路中的功 率开关管提供控制信号以控制所述开关管的开关动作，使得功率级电路产生用于驱动LED 负载的基本恒定的输出电流，所述LED负载包括多路LED灯串，所述多路LED恒流控制器包 括：控制环路，所述控制环路根据电流反馈信号产生第一控制信号，所述电流反馈信号表征 所述LED负载的驱动电流，其中，所述控制环路包括由多个稳态保持元件组成的环路稳定 网络，所述多个稳态保持元件根据所述LED负载的多个负载状态保持相应的稳态信号；以 及当所述LED负载的状态改变时，所述控制环路采用相应的一个稳态保持元件，从而根据 相应的稳态信号产生所述第一控制信号。
[0009] 优选地，所述LED灯串串联连接以接收所述输出电流，通过多路PffM调光信号分别 控制流经每路LED灯串的平均电流，实现不同的亮度。
[0010] 优选地，所述多路LED恒流控制器还包括开关解码器，所述开关解码器与所述环 路稳定网络相连接，其中，所述开关解码器根据所述多路PWM调光信号产生选择信号，使得 所述控制环路采用与所述负载状态相对应的稳态保持元件，以获得相对应的稳态信号。
[0011] 优选地，所述多路LED恒流控制器还包括与所述控制环路相连接的逻辑电路，所 述逻辑电路根据所述第一控制信号和所述PWM调光信号产生所述控制信号，其中，当所有 的所述PffM信号无效时，所述控制信号无效。
[0012] 优选地，所述逻辑电路包括：或门和与门，其中，所述或门根据所述多路PffM调光 信号产生第二控制信号，所述与门根据所述第一控制信号和所述第二控制信号产生所述控 制信号。
[0013] 优选地，所述控制环路工作于恒定频率的峰值电流控制模式，并且根据与所述负 载状态相对应的所述稳态信号确定所述控制环路的补偿信号。
[0014] 优选地，所述控制环路包括：跨导放大器，根据所述电流反馈信号和参考电压产生 电流误差信号，所述跨导放大器的输出端与所述环路稳态网络相连接，以根据电流误差信 号产生补偿信号；第一比较器，根据所述补偿信号和所述电流反馈信号产生第一比较信号； RS触发器，所述RS触发器的复位端接收第一比较信号，置位端接收时钟信号，输出端产生 所述第一控制信号。
[0015] 优选地，所述稳态保持元件包括多个并联连接的补偿电容，每个补偿电容均串联 一个开关电路，所述选择信号控制所述开关电路的操作，使得根据所述负载状态将相应的 补偿电容连接至所述控制环路。
[0016] 优选地，所述补偿电容分别保持各自的负载状态下的所述补偿信号的电压值，作 为所述负载状态下相对应的稳态信号。
[0017] 优选地，所述控制环路工作于恒定关断时间控制模式，通过与所述负载状态相对 应的所述稳态信号确定所述控制环路的关断时间。
[0018] 优选地，所述控制环路包括：跨导放大器，根据所述电流反馈信号和参考电压产生 电流误差信号；误差补偿电路，根据所述电流误差信号产生补偿信号；第一比较器，根据所 述补偿信号和所述电流反馈信号产生第一比较信号；恒定时间发生电路，根据所述控制信 号产生第二比较信号，从而控制所述功率开关管的关断时间恒定；以及RS触发器，所述RS 触发器的复位端接收第一比较信号，置位端接收所述第二补偿信号，输出端产生所述第一 控制信号，其中，通过与所述负载状态相对应的所述稳态信号确定所述关断时间。
[0019] 优选地，所述恒定时间发生电路包括：斜坡信号发生模块，根据所述控制信号产生 斜坡信号；参考电压产生电路，用于产生参考电压；第二比较器，根据所述斜坡信号和所述 参考电压产生所述第二补偿信号。
[0020] 优选地，所述稳态保持元件包括多个电压源，每个电压源均串联一个开关电路，并 且，针对每个所述负载状态，在所述开关电路的控制下通过所述选择信号选择相对应的一 个电压源，作为所述参考电压。
[0021 ] 优选地，所述稳态保持元件包括多个滤波电路，每个滤波电路均串联一个开关电 路，并且，针对每个所述负载状态，在所述开关电路的控制下通过所述选择信号选择相对应 的一个滤波电路，用于通过对电压信号的滤波产生所述参考电压。
[0022] 优选地，当所有LED灯串断开时，所述功率开关管断开，并且，所述跨导放大器与 所述控制环路断开。
[0023] 优选地，所述多路LED灯串的组数为M，所述稳态保持元件的数量为N，则符合以下 等式：N = 1~2M，N和M分别为自然数。
[0024] 根据本发明的另一方面，提供一种多路LED恒流控制方法，用于向功率级电路中 的功率开关管提供控制信号以控制所述开关管的开关动作，使得功率级电路产生用于驱动 LED负载的基本恒定的输出电流，所述LED负载包括多路LED灯串，所述多路LED恒流控制 器包括：利用控制环路，根据电流反馈信号产生第一控制信号，所述电流反馈信号表征所述 LED负载的驱动电流；采用多个稳态保持元件，保持与所述LED负载的多个负载状态相对应 的稳态信号；当所述LED负载的状态改变时，所述控制环路采用相应的一个稳态保持元件， 从而根据相应的稳态信号产生所述第一控制信号。
[0025] 优选地，所述LED灯串串联连接以接收所述输出电流，通过多路PffM调光信号分别 控制流经每路LED灯串的平均电流，实现不同的亮度。
[0026] 优选地，所述控制环路工作于恒定频率的峰值电流控制模式，并且根据与所述负 载状态相对应的所述稳态信号确定所述控制环路的补偿信号。
[0027] 优选地，所述控制环路工作于恒定关断时间控制模式，通过与所述负载状态相对 应的所述稳态信号确定所述控制环路的关断时间。
[0028] 本发明的多路LED恒流控制器根据负载状态变化控制环路补偿，从而加快了环路 响应速度。在负载状态变化时可以快速恢复稳态，提高了瞬态响应速度。
[0029] 在优选的实施例中，根据多路调光信号判断判断负载状态的变化。在多路调光信 号均为低电平时，多路LED恒流控制器将外部的功率开关管断开，停止向负载提供驱动电 流，从而可以显著减小轻负载时的稳态损耗。
[0030] 采用上述的多路LED恒流控制器，多路LED恒流驱动电路只需采用一个多路LED 恒流控制器可实现多路LED的控制，功率级电路只需一个功率开关管、一个电感和一二极 管即可，成本低，体积小。
【附图说明】
[0031] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中：
[0032] 图1为根据现有技术的LED恒流驱动电路的示意性电路图。
[0033] 图2为根据现有技术的采用滞环控制方式的LED恒流控制器的示意性电路图。
[0034] 图3为根据现有技术的采用恒定频率控制方式的LED恒流控制器的示意性电路 图。
[0035] 图4为根据现有技术的采用恒定关断时间控制方式的LED恒流控制器的示意性电 路图。
[0036] 图5为根据本发明的LED恒流驱动电路的示意性电路图。
[0037] 图6为根据本发明的LED恒流驱动电路的波形图。
[0038] 图7为根据本发明的第一实施例的多路LED恒流控制器的示意性电路图，其中采 用恒定频率控制方式。
[0039] 图8为在根据本发明的第一实施例的多路LED恒流控制器中采用的环路稳定网络 的一个实例。
[0040] 图9为根据本发明的第二实施例的多路LED恒流控制器的示意性电路图，其中采 用恒定关断时间控制方式。
[0041] 图10为在根据本发明的第二实施例的多路LED恒流控制器中采用的恒定时间发 生电路的一个实例。
[0042] 图11为在根据本发明的第二实施例的多路LED恒流控制器中采用的恒定时间发 生电路的另一个实例。
【具体实施方式】
[0043] 以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件 采用相同