专利名称：光源驱动电路及驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动电路和驱动方法，尤其涉及一种光源的驱动电路和驱动方法。
背景技术：
在显示系统中，驱动电路驱动一个或多个光源来照亮显示屏。比如，在使用发光二极管(Light Emitting Diode, LED)背光的液晶显示(Liquid Crystal Display, IXD)系统中，LED阵列用于照亮液晶显示屏。LED阵列通常包括一个或多个LED串，且每个LED串包括相互串联的一组LED。图I所示为现有技术中的驱动电路100的示意图。驱动电路100驱动LED串106，其包括转换器电路102、开关控制器104和开关调节器108。转换器电路102接收输入电压Vin,并在电力线141上提供输出电压VQUT，以驱动LED串106。开关调节器108包括与LED串106串联的电感LI。开关调节器108还包括开关SI和二极管D1，用来控制流经电感LI的电感电流。更具体地说，开关控制器104提供脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWMMf号130，用以闭合和断开开关SI。当开关SI闭合时，二极管Dl反向偏置，电感电流依次流经电力线141、LED串106、电感LI、开关SI和电阻Rsen。输出电压Vqut为LED串106供电，并为电感LI充电。当开关SI断开时，二极管Dl正向偏置，电感电流依次流经电感LI、二极管D1、电力线141和LED串106。电感LI放电，从而为LED串106供电。因此，通过调节脉宽调制信号130的占空比来调节电感电流的平均值，从而调节流经LED串106的电流。然而，当开关SI断开时，二极管Dl的阳极电压(如Vanqde)上升到大于Vqut，从而正向偏置二极管D1。于是，开关SI两端的电压(如Vamie-Vk)大致等于VOT。当开关SI闭合时，二极管Dl两端的电压大致等于VOTT。因此，开关部件(例如，开关SI和二极管Dl)的额定电压必须大于VOTT。否则，当开关部件的工作电压大致等于Vtot时，开关部件会被损坏。如果为了实现更高的亮度而增加LED串106中的LED数目，则输出电压Vtot增大。这种情况下，具有相对高的额定电压的开关部件增加了驱动电路100的功耗和成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种光源驱动电路和驱动方法，用以降低开关部件的额定电压，从而降低驱动电路的功耗和成本。为解决上述技术问题，本发明提供了一种光源驱动电路。该驱动电路包括转换器电路，在第一电力线上提供第一输出电压以为所述光源供电，并在第二电力线上提供第二输出电压，其中，所述第二输出电压小于所述第一输出电压；储能部件，通过为所述储能部件充电和放电来调节所述光源的电流；以及开关部件，耦合至所述转换器电路和所述储能部件，当所述开关部件工作于第一状态时，所述储能部件充电；当所述开关部件工作于第二状态时，所述储能部件放电；其中，所述转换器电路提供所述第二输出电压，以在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。
本发明还提供了一种光源驱动电路，所述光源为多个。该驱动电路包括转换器电路，用于在第一电力线上提供第一输出电压以为所述多个光源供电，并在第二电力线上提供第二输出电压，其中，所述第二输出电压小于所述第一输出电压；以及多个开关调节器，与所述转换器电路耦合，分别用于调节所述多个光源的电流，每个所述开关调节器包括开关部件和储能部件，其中，当所述开关部件工作于第一状态时，所述储能部件充电；当所述开关部件工作于第二状态时，所述储能部件放电；通过调节所述储能部件充电和放电的持续时间来调节对应光源的电流，其中，所述转换器电路提供所述第二输出电压，以在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。本发明又提供了一种光源驱动方法，包括在第一电力线上提供第一输出电压，为所述光源供电；在第二电力线上提供小于所述第一输出电压的第二输出电压；开关部件工作于第一状态，使得储能部件充电；所述开关部件工作于第二状态，使得所述储能部件放电；以及，通过调节所述开关部件处于所述第一状态和所述第二状态的持续时间，来调节所述光源的电流；其中，提供的所述第二输出电压，使得在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。
本发明的驱动电路在第一电力线上提供第一输出电压为光源供电，并在第二电力线上提供小于第一输出电压的第二输出电压，因此，当开关部件处于第一状态和第二状态时，开关部件两端的工作电压均保持小于第一输出电压。因此，可以选择采用额定电压相对较低的开关部件，以降低驱动电路的功耗和成本。
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。图I所示为现有技术中的驱动电路的示意图；图2所示为根据本发明实施例的用于驱动负载的驱动电路的示意图；图3所示为根据本发明实施例的用于驱动负载的驱动电路的电路图；图4A和图4B所示分别为根据本发明实施例的转换器电路的电路图；图5所示为根据本发明实施例的转换器电路的另一电路图；图6所不为根据本发明实施例的用于驱动负载的驱动电路的另一电路图；图7所示为根据本发明实施例的用于驱动负载的驱动电路的又一电路图；图8所示为根据本发明实施例的用于驱动多个负载的驱动电路的电路图；及图9所示为根据本发明实施例光源驱动方法的流程图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图2所不为根据本发明一个实施例的用于驱动负载,如光源206,的驱动电路200的示意图。驱动电路200包括转换器电路202、开关控制器204、开关调节器208和电流感应器210。转换器电路202接收输入电压Vin，在第一电力线(例如电力线241)上产生第一输出电压(例如输出电压Vqutji),并在第二电力线(例如电力线242)上产生小于第一输出电压vOJTji的第二输出电压(例如输出电压VoUT—J。第一输出电压VoUT—H用于驱动光源206。第二输出电压Votiu用于降低开关调节器208中的一个或多个开关部件(例如开关部件222)的工作电压。电流感应器210与光源206耦合，用于产生指示流经光源206的电流的感应信号234。在一个实施例中，开关控制器204根据感应信号234来产生开关控制信号230和反馈信号232。在一个实施例中，开关控制器204将感应信号234和指示期望电流值的参考信号REF进行比较，并根据比较结果来产生开关控制信号230。因此，开关控制信号230控制开关调节器208，从而将流经光源206的电流调节至期望电流值。反馈信号232指示光源206为产生期望电流值而所需的正向电压，即在该正向电压的驱动下，流经光源206的电流具有期望电流值。因此，转换器电路202通过接收反馈信号232来调节输出电压Vtm H，以满足光源206的供电需求。 在一个实施例中，光源206包括一个或多个LED串。每个LED串包括相互串联的一个或多个LED。在一个实施例中，开关调节器208包括储能部件220和开关部件222。储能部件220与光源206耦合，流经储能部件220的电流I22tl决定流经光源206的电流的电流值。在一个实施例中，开关部件222耦合至电力线241、电力线242和具有参考电压Vkef的参考节点244 (例如，若参考节点244耦合至地，则参考电压Vkef等于O伏)。由开关控制信号230对开关部件222进行控制，使得开关部件222在多个工作状态下工作。在不同的工作状态下，开关部件222将电力线241、电力线242和参考节点244选择性地耦合至储能部件220的一个或多个端口，从而导通储能部件220的电流I22tl的不同的电流通路。更具体地说，开关部件222的工作状态包括第一状态(例如开关闭合状态)和第二状态(例如开关断开状态)。在开关闭合状态下，开关部件222导通电流I22tl的第一电流通路，使得电流I22tl流经电力线241、电力线242和参考节点244之中的两项。储能部件220的工作电压V22tl具有第一电压值，使得电流I22tl增大，且储能部件220充电。在开关断开状态下，开关部件222导通电流I22tl的第二电流通路，使得电流I22tl流经电力线241、电力线242和参考节点244之中的另外两项。储能部件220的工作电压V22tl具有第二电压值，使得电流I22tl减小，且储能部件220放电。因此，通过调节开关部件222开关闭合状态的持续时间和开关断开状态的持续时间之间的比值，来调节流经光源206的电流(如电流I22tl的平均值)。开关调节器208的操作将在图3、图6和图7中进一步描述。有利的是，正如在图3、图6和图7中将进一步描述的，由于电力线242上的输出电压1^，使得开关部件222两端的工作电压在开关闭合状态和开关断开状态下都保持在小于Vqut H。因此，与现有技术中图I的驱动电路100中的开关SI和二极管Dl相比，开关部件222可以采用额定电压更低的部件。因此，降低了驱动电路200的功耗和成本。图3所示为根据本发明实施例的用于驱动负载，如光源206，的驱动电路300的电路图。图3中与图2编号相同的部件具有类似的功能。图3将结合图2进行描述。在图3所示的实施例中，光源206包括LED串，该LED串具有多个串联耦合的LED。驱动电路300包括转换器电路202、开关控制器204、开关调节器208和电流感应器210。电流感应器210包括电阻R3，用于产生感应信号234，该感应信号234指示流经LED串206的电流。在一个实施例中，感应信号234为电阻R3两端的电压。开关控制器204根据感应信号234产生开关控制信号230 (如脉宽调制信号)和反馈信号232。在一个实施例中，转换器电路202包括转换控制器302和双重转换器304。转换控制器302接收反馈信号232并相应地产生控制信号310，该反馈信号232指示LED串206为产生期望电流值所需的正向电压。双重转换器304接收输入电压Vin，并根据控制信号310产生第一输出电压(例如输出电压Votjtji)和第二输出电压(例如输出电压VoUT—J。例如,转换控制器302根据反馈信号232调节控制信号310，以升高或降低输出电压Vtot H，从而将LED串206的电流调节至期望电流值。在一个实施例中，双重转换器304接收输入电压Vin,并产生输出电压Vqutjj和输出·电压VQUT—H。由式(I)所不，输出电压Vqutji等于输出电压VQUT—L加上电压Vdiff (Vdiff表不输出电压Votjtji和输出电压Votjtjj之间的差值)。V0UT_H-V0UT_L+VDIFF(I)如式(I)所示，若Vdiff为正值，则VQUTj小于Vqut H。双重转换器304的操作将在图4A、图4B和图5中进一步描述。开关调节器208用于调节流经LED串206的电流。在图3所示的实施例中，开关调节器208是降压转换器。开关调节器208中的储能部件220包括与LED串206耦合的电感L3。开关调节器208中的开关部件222包括开关S3和二极管D3。例如，开关S3可为N型金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor, M0S)晶体管。二极管D3的阳极与开关S3的漏极一起耦合到公共节点，该公共节点通过电感L3和LED串206耦合至电力线241。二极管D3的阴极耦合至电力线242。开关S3的源极通过电阻R3耦合至参考节点244 (例如，地)。开关部件222根据开关控制信号230选择性地将参考节点244 (例如，地)、电力线241和电力线242中的两项耦合至电感L3的两端。更具体地说，开关控制信号230可为脉宽调制信号。当开关控制信号230为逻辑高电位时，开关部件222工作于开关闭合状态。在开关闭合状态下，开关S3闭合，且二极管D3反向偏置。因此，电感L3的TA端与电力线241电耦合，电感L3的另一端TB与地电耦合。于是，电流Il流经电力线241、LED串206、电感L3、电阻R3和地，然后从地经过双重转换器304流至电力线241。电感L3的工作电压具有第一电压值。此时，电感L3充电，其电流增大。当开关控制信号230为逻辑低电位时，开关部件222工作于开关断开状态。在开关断开状态下，开关S3断开，且二极管D3正向偏置。电感L3的TA端与电力线241电耦合，TB端与电力线242电耦合。因此，电流12流经电力线241、LED串206、电感L3、二极管D3和电力线242，然后从电力线242经过双重转换器304流至电力线241。电感L3的工作电压具有第二电压值，该第二电压值由输出电压VOTT—H和Vaiu决定。此时，电感L3放电，其电流减小。因此，在一个实施例中，当开关控制信号230为逻辑高电位时，电感电流增大；当开关控制信号230为逻辑低电位时，电感电流减小。在图3所示的实施例中，流经LED光源206的电流大致等于流经电感L3的平均电流。结果，开关控制器204可以通过控制开关控制信号230的占空比，将流经LED光源206的电流调节至期望电流值。有利的是，当开关部件222处于开关闭合状态时，二极管D3两端的电压Vd3小于Vouo (如Vd3大致等于Votit J15当开关部件222处于开关断开状态时，开关S3两端的电压Vs3也小于Vtot H。也就是说，通过采用双重转换器304的输出电压Votit M无论在开关闭合状态还是开关断开状态下，开关S3和二极管D3两端的工作电压都分别保持小于Vtot H。因此，可以采用额定电压相对较低的开关部件，以降低驱动电路300的功耗和成本。图4A和4B所示为根据本发明实施例的转换器电路202的电路图。图4A和图4B中与图2和图3编号相同的部件具有类似的功能。图4A和图4B将结合图2和图3进行描述。 在图4A和图4B所示的实施例中，双重转换器304包括电阻402、开关416、变压器Tl、二极管410和二极管412以及电容408和电容414。变压器Tl包括初级线圈404、磁芯 405和次级线圈406，其中，初级线圈404接收输入电压Vin，次级线圈406的第一端口 470提供所述第一输出电压(例如输出电压VTOT—H)，次级线圈406的第二端口 472提供所述第二输出电压(例如输出电压VOTT—J。双重转换器304产生输出电压Vtjuu和电压VDIFF。更具体地说，如图4A所示，变压器Tl的初级线圈404、二极管412、电容414和开关416构成了开关模式的升压转换器452。转换控制器302产生驱动信号460来控制开关416。在一个实施例中，驱动信号460是占空比为Dduty的脉宽调制信号，用于交替闭合和断开开关416。因此，开关模式的升压转换器452将输入电压Vin转换成输出电压如果忽略电阻402的阻值，电力线242上的输出电压Vqut L可由式(2)表示Voutl-Vin/ (I-Dduty)(2)此外，如图4B所示，变压器Tl (Tl包括初级线圈404、磁芯405和次级线圈406)、二极管410、电容408和开关416构成了开关模式的反激式(flyback)转换器454。驱动信号460交替闭合和断开开关416,由此,反激式转换器454将输入电压Vin转换成电压VDIFF。电压Vdiff可由式(3 )表不Vdiff-Vin* (队。6/队。4) *Dduty/(I-Dduty)(3)其中，N4Q6/N4Q4表示次级线圈406和初级线圈404的匝数比。在一个实施例中，由于次级线圈406的非极性端与电力线242耦合，输出电压Vqutη等于输出电压加上电压Vdiff,如式(I)中所示。因此，由式(I)、(2)和(3)推导出式
(4)Vout—h_Vout—l* (I+Dduty* (N406/N404))(4)如式(4)中所不,只要占空比Dduty大于O,则输出电压Votjtji大于输出电压Vn,且输出电压Vott H根据输出电压VOTTj而变化。另外，根据式(2)和(4)，通过调节驱动信号460的占空比Dduty，Vout h和Vaiu均得到相应的调节。有利的是，图4A所示的升压转换器452和图4B所示的反激式转换器454具有共同部件，例如初级线圈404和开关416，这样减少了部件数。因此，减小了转换器电路202的尺寸，并降低了驱动电路200的成本。电阻402提供电流感应信号462，该电流感应信号462指示流经初级线圈404的电流。转换控制器302接收电流感应信号462，并判断双重转换器304是否处于异常或非期望的状态(如过流状态)。转换控制器302控制双重转换器304以防止其进入异常或非期望的状态。例如，如果电流感应信号462指示双重转换器304正处于过流状态，则转换控制器302通过驱动信号460来断开开关416，从而防止其进入异常或非期望的状态。图5所示为根据本发明实施例的转换器电路202的另一电路图。图5中与图2至图4编号相同的部件具有类似的功能.图5将结合图2和图3进行描述。在图5所示的实施例中，双重转换器304包括变压器T2、二极管510和二极管512、电容514和电容516、开关518以及电阻402。变压器T2包括初级线圈504、磁芯505、次级线圈506和辅助线圈508，其中次级线圈506和辅助线圈508耦合至公共节点572，初级线圈504接收输入电压VIN，次级线圈506的第一端口 570提供所述第一输出电压，所述辅助线圈在所述公共节点572处提供所述第二输出电压。转换控制器302产生驱动信号460 (如脉宽调制信号)，用于交替闭合和断开开关518。初级线圈504、磁芯505、次级线圈506、开关518、二极管510和电容514构成了第一反激式(flyback)转换器。第一反激式转换器将
输入电压Vin转换成电压Vdiff’ ο电压Vdiff’可由式(5 )表不Vdiff -V1N* (N506/N5(i4) *Dduty/(I-Dduty)(5)其中N5(i6/N5(i4表示次级线圈506和初级线圈504的匝数比。相似地，初级线圈504、磁芯505、辅助线圈508、开关518、二极管512和电容516构成了第二反激式转换器。第二反激式转换器将输入电压Vin转换成输出电压输出电压L可由式(6 )表不Vout—l_Vin* (N508/N504) *Dduty/(I-Dduty)(6)其中N5(i8/N5(i4表示辅助线圈508和初级线圈504的匝数比。由于次级线圈506的非极性端与电力线242耦合，如式(I冲所示，输出电压Vquth等于输出电压Vn加上电压VDIFF。因此,根据式(I)、(5)和(6),输出电压Vmjtji可由式(7)表不:Vouth-Voutl* (I+N506/N508)(7)如式(7)中所不,输出电压Vmjtji大于输出电压Vn,且输出电压Vmjtji根据输出电压而变化。如式(6)和式(7)中所示，通过调节驱动信号460的占空比Dduty，Vout h和VtotJ均得到相应的调节。有利的是，第一反激式转换器和第二反激式转换器共享一些共同部件，这样减小了转换器电路202的尺寸，并降低了驱动电路200的成本。如图3的描述，当开关部件222处于开关闭合状态时(如开关S3闭合)，电流Il从地经过双重转换器304流至电力线241。当开关部件222处于开关断开状态时(如开关S3断开)，电流12从电力线242经过双重转换器304流至电力线241。如果采用图4A和图4B中所示的双重转换器304，当开关部件222处于开关闭合状态时，电流Il从地流经电容414和次级线圈406并流至电力线241。当开关部件222处于开关断开状态时，电流12从电力线242流经次级线圈406并流至电力线241。如果采用如图5中所示的双重转换器304，当开关部件222处于开关闭合状态时，电流Il从地流经电容516和次级线圈506并流至电力线241。当开关部件222处于开关断开状态时，电流12从电力线242流经次级线圈506并流至电力线241。双重转换器304可具有其他结构，且不限于图4A、图4B和图5中的实施例。图6所示为根据本发明实施例的用于驱动负载，如LED串206，的驱动电路600的另一电路图。图6中与图2、图3编号相同的部件具有类似的功能。图6将结合图2至图5进行描述。在图6所示的实施例中，电流感应器210包括电阻R6和误差放大器602。误差放大器602接收电阻R6两端的电压，并相应地产生感应信号234，该感应信号234指示流经LED串206的电流。在一个实施例中，耦合在电流感应器210和LED串206之间的开关调节器208是降压转换器。开关调节器208包括开关部件222和储能部件220。在一个实施例中，储能部件220包括与LED串206耦合的电感L6。开关部件222包括开关S6和二极管D6。在一个实施例中，开关S6可以是P型金属氧化物半导体晶体管。二极管D6的阳极与电力线242耦合。二极管D6的阴极和开关S6的漏极一起耦合至公共节点，该公共节点通过电感L6和LED串206耦合至参考节点244 (例如，地)。开关S6的源极通过电流感应器210耦合至电力线241。 开关部件222根据开关控制信号230 (如脉宽调制信号)选择性地将参考节点244(例如,地)、电力线241和电力线242中的两项耦合至电感L6的两端。更具体地说，当开关控制信号230为逻辑低电位时，开关部件222工作于开关闭合状态。在开关闭合状态下，开关S6闭合，且二极管D6反向偏置。因此，电感L6的TA端与电力线241电耦合，TB端与地电耦合。电流II’流经电力线241、电阻R6、开关S6、电感L6、LED串206和地，然后从地经过双重转换器304流至电力线241。由于电感电流从TA端流至TB端，输出电压Vqut H为电感L6充电，因此电感电流II’增大。此外，当开关控制信号230为逻辑高电位时，开关部件222工作于开关断开状态。在开关断开状态下，开关S6断开，且二极管D6正向偏置。因此，电感L6的TA端与电力线242电耦合，TB端与地电耦合。电流12’流经电力线242、二极管D6、电感L6、LED串206和地，然后从地经过双重转换器304流至电力线242。电感L6放电，从而为LED串206供电，从TA端流至TB端的电感电流(如12’ )逐渐减小。与图3所示的驱动电路300相似，开关控制器204可以通过控制开关控制信号230的占空比，将LED光源206的电流调节至期望电流值。有利的是，当开关部件222处于开关闭合状态时，二极管D6两端的电压Vd6小于Vouo与VtotJ的差值。当开关部件222处于开关断开状态时，开关S6两端的电压Vs6大致等于Vott H与Vrou的差值。也就是说，通过采用输出电压Votit M无论在开关闭合状态还是开关断开状态下，开关S6和二极管D6两端的工作电压都分别保持小于Vtot H。因此，可以采用额定电压相对较低的开关部件(例如，开关S6和二极管D6)，以降低驱动电路600的功耗和成本。驱动电路600也可采用图4A、图4B或图5所示的实施例中的双重转换器304。如果采用图4A和图4B中所示的双重转换器304，在开关部件222处于开关闭合状态下，电流II’从地流经电容414和次级线圈406并流至电力线241。在开关部件222处于开关断开状态下，电流12’从地流经电容414并流至电力线242。如果采用如图5中所示的双重转换器304，在开关部件222处于开关闭合状态下，电流II’从地流经电容516和次级线圈506并流至电力线241。在开关部件222处于开关断开状态下，电流12’从地流经电容516并流至电力线242。图7所示为根据本发明实施例的用于驱动负载，如LED串206，的驱动电路700的电路图。图7中与图2、图3编号相同的部件具有类似的功能。图7将结合图2至图5进行描述。在图7所示的实施例中，与LED串206耦合的开关调节器208是升压转换器。储能部件220包括与电力线241耦合的电感L7。开关部件222包括开关S7和二极管D7。在一个实施例中，开关S7可为N型金属氧化物半导体晶体管。二极管D7的阳极和开关S7的漏极一起耦合至公共节点，该公共节点通过电感L7耦合到电力线241。开关S7的源极与电力线242耦合。二极管D7的阴极通过LED串206和电流感应器210耦合到参考节点244(例如,地)。开关部件222根据开关控制信号230 (如脉宽调制信号)选择性地将参考节点244(例如，地)、电力线241和电力线242中的两项耦合至电感L7的两端。更具体地说，当开关控制信号230为逻辑高电位时，开关部件222工作于开关闭合状态。在开关闭合状态下，开·关S7闭合，且二极管D7反向偏置。因此，电感L7的TA端与电力线241电耦合，TB端与电力线242电耦合。电流II"流经电力线241、电感L7、开关S7和电力线242，然后从电力线242经过双重转换器304流至电力线241。电感电流从TA端流至TB端。电感L7充电，电流11〃增大。由于二极管D7反向偏置，电容C7为LED串206供电。此外，当开关控制信号230为逻辑低电位时，开关部件222工作于开关断开状态。在开关断开状态下，开关S7断开，且二极管D7正向偏置。因此，电感L7的TA端与电力线241电耦合，TB端与地电耦合。电流12〃流经电力线241、电感L7、二极管D7、LED串206和地，然后从地经过双重转换器304流至电力线241。电感电流从TA端流至TB端。电流12〃减小，电感L7放电从而为LED串206供电，并为电容C7充电。因此，开关控制器204通过调节开关控制信号230的占空比，来调节LED光源206的电流。有利的是，在开关部件222处于开关闭合状态下，二极管D7两端的电压Vd7小于VOTT—H。在开关部件222处于开关断开状态下，开关S7两端的电压小于Vtot H。也就是说，通过采用输出电压无论在开关闭合状态还是开关断开状态下，开关S7和二极管D7两端的工作电压都分别保持小于Vott H。因此，开关S7和二极管D7可以采用额定电压相对较低的开关部件，以降低驱动电路700的功耗和成本。驱动电路700也可采用图4A、图4B和图5所示实施例中的双重转换器304。如果采用图4A和图4B所示的双重转换器304，在开关部件222处于开关闭合状态下，电流II"从电力线242流经次级线圈406并流至电力线241。在开关部件222处于开关断开状态下，电流12〃从地流经电容414和次级线圈406并流至电力线241。如果采用如图5所示的双重转换器304，在开关部件222处于开关闭合状态下，电流Il "从电力线242流经次级线圈506并流至电力线241。在开关部件222处于开关断开状态下，电流12〃从地流经电容516和次级线圈506并流至电力线241。在权利要求的保护范围之内，开关调节器208还可以具有其他结构，并不限于图3和图6中的降压转换器结构和图7中的升压转换器结构。图8所示为根据本发明实施例的用于驱动多个负载，例如多个LED串806_1至806_，的驱动电路800的电路图。图8与图2编号相同的部件具有类似的功能。图8将结合图2、图3、图6和图7进行描述。
驱动电路800包括转换器电路202，用于在第一电力线(例如电力线241)上产生第一输出电压(例如输出电压Vqutji),并在第二电力线(例如电力线242)上产生第二输出电压(例如输出电压Vmjtjj),其中第二输出电压小于第一输出电压。驱动电路800包括与转换器电路202相耦合的多个开关调节器，分别用于调节多个光源(例如LED串806_1至806_3)的电流，每个开关调节器包括开关部件和储能部件，其中，当每个开关调节器中的开关部件工作于第一状态(例如开关闭合状态)时，相应的储能部件充电；当每个开关调节器中的开关部件工作于第二状态(例如开关断开状态)时，相应的储能部件放电；通过调节储能部件充电和放电的持续时间来调节对应光源的电流。转换器电路202提供第二输出电压(例如输出电压Votjtjj),从而在第一状态和第二状态时,开关部件两端的工作电压均保持小于第一输出电压(例如输出电压Votjtji)。更具体地说，在图8所示的实施例中，驱动电路800用于驱动多个光源(例如多个LED串)。尽管图8的实施例显示了三个LED串806_1、806_2和806_3，但驱动电路800可包括其他数目的LED串。每个LED串806_1至806_3耦合至与图3的驱动电路300相似的电路。例如，LED串806_1耦合至包括开关部件(二极管D8_l、开关S8_l)和储能部件(电感 L8_l)的开关调节器；LED串806_2耦合至包括开关部件(二极管D8_2、开关S8_2)和储能部件(电感L8_2)的开关调节器；LED串806_3耦合至包括开关部件(二极管D8_3、开关S8_3)和储能部件(电感L8_3)的开关调节器。驱动电路800还包括多个开关控制器804_1、804_2和804_3，分别用于控制流经LED串806_1至806_3的电流。例如，开关控制器804_1至804_3分别接收多个感应信号ISEN_1至ISEN_3，其中多个感应信号ISEN_1至ISEN_3分别指示流经多个光源(例如LED串806_1至806_3)的电流值。开关控制器804_1至804_3分别将感应信号ISEN_1至ISEN_3和指示期望电流值的参考信号REF进行比较，并产生多个开关控制信号PWM_1至PWM_3。多个开关调节器分别接收该多个开关控制信号PWM_1至PWM_3从而将LED串806_1至806_3的电流调节至期望电流值。也就是说，开关控制器804_1至804_3可以对流经LED串806_1至806_3的电流进行均衡，使得多个LED串可以提供均匀的亮度。开关控制器804_1至804_3还产生误差信号VEA_1、VEA_2和VEA_3，每个误差信号分别指示对应的LED串806_1至806_3为产生期望电流值而所需的正向电压，即在对应正向电压的驱动下，流经发光二极管链806_1至806_3的每个电流具有期望电流值。驱动电路800还包括反馈选择电路812，该反馈选择电路812接收误差信号VEA_1至VEA_3，并判断LED串806_1至806_3之中哪个LED串具有最大的正向电压。从而，反馈选择电路812产生反馈信号810，该反馈信号810指示具有最大正向电压的LED串的电流。因此，在一个实施例中，转换器电路202根据反馈信号810调节输出电压Vqut H，以满足具有最大正向电压的LED串的供电需求。由于输出电压Vot h能够满足具有最大正向电压的LED串的供电需求，那么其他LED串的供电需求也能得到满足。驱动电路800可以具有其他结构，例如，每个LED串806_1至806_3可以由图6或图7所示的电路进行驱动,驱动电路800也可采用图4A、图4B或图5所示的实施例中的双重转换器304。在一个实施例中，当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于第一状态(例如开关闭合状态)时，开关部件导通第一电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线241和参考节点244 (例如，地)；当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于所述第二状态(例如开关断开状态)时，开关部件导通第二电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线241和电力线242。在另一个实施例中，当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于第一状态(例如开关闭合状态)时，开关部件导通第一电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线241和参考节点244 (例如，地)；当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于所述第二状态(例如开关断开状态)时，开关部件导通第二电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线242和参考节点244 (例如，地)。在又一个实施例中，当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于第一状态(例如开关闭合状态)时，开关部件导通第一电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线241和电力线242 ;当开关部件中的开关S8_l至S8_3处于所述第二状态(例如开关断开状态)时，开关部件导通第二电流通路，以使电感L8_l至L8_3的电流流经电力线241和参考节点244 (例如，地)。有利的是，由于采用了电力线242上的输出电压VQUT y因此每个LED串对应的开关部件均可选择额定电压更低的开关部件，从而降低驱动电路800的功耗和成本。 图9所示为根据本发明实施例光源驱动方法的流程图900。本发明实施例以驱动电路200的结构为例，并将图9结合图2至图8各图进行描述。尽管图9公开了某些特定的步骤，但这些步骤仅仅作为示例。本发明同样适用于图9所示步骤的变形或其他步骤。在步骤902中，在第一电力线上提供第一输出电压(如VQUT H)，从而为光源(如LED串206)供电。在步骤904中，在第二电力线上提供小于所述第一输出电压的第二输出电压(如
VoUT—L ^。在步骤906中，开关部件(如开关部件222)工作于第一状态(如开关闭合状态)，在该第一状态下储能部件(如储能部件220)充电。在步骤908中，开关部件工作于第二状态(如开关断开状态)，在该第二状态下储能部件放电。在步骤910中，通过调节储能部件充电和放电的持续时间，即通过调节所述开关部件处于所述第一状态和所述第二状态的持续时间，来调节流经光源的电流。在一个实施例中，储能部件包括电感。在一个实施例中，开关部件包括晶体管和二极管。在步骤912中，提供的第二输出电压，使得在开关部件处于第一状态和第二状态时，开关部件两端的工作电压均保持小于第一输出电压。在图3所示的实施例中，导通储能部件的第一电流通路，使得储能部件的电流流经第一电力线和参考节点，从而为储能部件充电。导通储能部件的第二电流通路，使得储能部件的电流流经第一电力线和第二电力线，从而为储能部件放电。在图6所示的实施例中，导通储能部件的第一电流通路，使得储能部件的电流流经第一电力线和参考节点，从而为储能部件充电。导通储能部件的第二电流通路，使得储能部件的电流流经第二电力线和参考节点，从而为储能部件放电。在图7所示的实施例中，导通储能部件的第一电流通路，使得储能部件的电流流经第一电力线和第二电力线，从而为储能部件充电。导通储能部件的第二电流通路，使得储能部件的电流流经第一电力线和参考节点，从而为储能部件放电。如前所述，本发明披露了一种用于驱动负载的驱动电路及驱动方法。有利的是，由于第二电力线上的第二输出电压，在第一状态和第二状态期间，开关部件两端的工作电压保持小于第一输出电压。因此，可以选择额定电压更低的开关部件，从而降低驱动电路的功耗和成本。在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所 有此类等同物。
权利要求
1.一种光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路包括 转换器电路，在第一电力线上提供第一输出电压以为所述光源供电，并在第二电力线上提供第二输出电压，其中，所述第二输出电压小于所述第一输出电压； 储能部件，通过为所述储能部件充电和放电来调节流经所述光源的电流；以及开关部件，耦合至所述转换器电路和所述储能部件，当所述开关部件工作于第一状态时，所述储能部件充电；当所述开关部件工作于第二状态时，所述储能部件放电； 其中，所述转换器电路提供所述第二输出电压，以在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。
2.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线。
3.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第二电力线和所述参考节点。
4.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点。
5.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，所述转换器电路包括 具有初级线圈和次级线圈的变压器，所述初级线圈接收输入电压，所述次级线圈的第一端口提供所述第一输出电压，所述次级线圈的第二端口提供所述第二输出电压。
6.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，所述转换器电路包括 具有初级线圈、次级线圈和辅助线圈的变压器，所述次级线圈和所述辅助线圈耦合至公共节点，所述初级线圈接收输入电压，所述次级线圈的第一端口提供所述第一输出电压，所述辅助线圈在所述公共节点处提供所述第二输出电压。
7.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，所述储能部件包括电感，所述开关部件包括开关和二极管。
8.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，所述第二输出电压根据所述第一输出电压而变化。
9.一种光源驱动电路，所述光源为多个，其特征在于，所述光源驱动电路包括 转换器电路，用于在第一电力线上提供第一输出电压以为所述多个光源供电，并在第二电力线上提供第二输出电压，其中，所述第二输出电压小于所述第一输出电压；以及多个开关调节器，与所述转换器电路耦合，分别用于调节流经所述多个光源的电流，每个所述开关调节器包括开关部件和储能部件，其中，当所述开关部件工作于第一状态时，所述储能部件充电；当所述开关部件工作于第二状态时，所述储能部件放电；通过调节所述储能部件充电和放电的持续时间来调节流经对应光源的电流； 其中，所述转换器电路提供所述第二输出电压，以在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。
10.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 分别与所述多个开关调节器耦合的多个开关控制器，所述多个开关控制器分别接收多个感应信号，其中，所述多个感应信号分别指示流经所述多个光源的电流值，所述多个开关控制器分别将所述多个感应信号和指示期望电流值的参考信号进行比较，并根据所述比较结果分别产生多个开关控制信号，从而控制所述多个开关调节器，以将流经所述多个光源的电流分别调节至所述期望电流值。
11.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 与所述多个开关控制器耦合的反馈选择电路，所述反馈选择电路接收分别由所述多个开关控制器产生的多个误差信号，其中，所述多个误差信号分别指示所述多个光源为产生期望电流值而所需的正向电压，所述反馈选择电路根据所述多个误差信号产生反馈信号，所述反馈信号指示具有最大正向电压的光源的电流，从而控制所述转换器电路的所述第一输出电压。
12.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线。
13.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第二电力线和所述参考节点。
14.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述开关部件处于所述第一状态时，所述开关部件导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线；当所述开关部件处于所述第二状态时，所述开关部件导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点。
15.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，所述转换器电路包括 具有初级线圈和次级线圈的变压器，所述初级线圈接收输入电压，所述次级线圈的第一端口提供所述第一输出电压，所述次级线圈的第二端口提供所述第二输出电压。
16.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，所述转换器电路包括 具有初级线圈、次级线圈和辅助线圈的变压器，所述次级线圈和所述辅助线圈耦合至公共节点，所述初级线圈接收输入电压，所述次级线圈的第一端口提供所述第一输出电压，所述辅助线圈在所述公共节点处提供所述第二输出电压。
17.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，所述储能部件包括电感，所述开关部件包括开关和二极管。
18.根据权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，所述第二输出电压根据所述第一输出电压而变化。
19.一种光源驱动方法，其特征在于，所述方法包括 在第一电力线上提供第一输出电压，为所述光源供电； 在第二电力线上提供小于所述第一输出电压的第二输出电压；开关部件工作于第一状态，使得储能部件充电； 所述开关部件工作于第二状态，使得所述储能部件放电；以及 通过调节所述开关部件处于所述第一状态和所述第二状态的持续时间，来调节所述光源的电流； 其中，提供所述的第二输出电压，使得在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压。
20.根据权利要求19所述的光源驱动方法，其特征在于，所述方法还包括 导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点，从而对所述储能部件充电 '及 导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线，从而对所述储能部件放电。
21.根据权利要求19所述的光源驱动方法，其特征在于，所述方法还包括 导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点，从而对所述储能部件充电 '及 导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第二电力线和所述参考节点，从而对所述储能部件放电。
22.根据权利要求19所述的光源驱动方法，其特征在于，所述方法还包括 导通第一电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和所述第二电力线，从而对所述储能部件充电 '及 导通第二电流通路，以使所述储能部件的电流流经所述第一电力线和参考节点，从而对所述储能部件放电。
23.根据权利要求19所述的光源驱动方法，其特征在于，所述储能部件包括电感，所述开关部件包括晶体管和二极管。
全文摘要
本发明公开了一种光源驱动电路和驱动方法。该驱动电路包括转换器电路，在第一电力线上提供第一输出电压以为光源供电，并在第二电力线上提供第二输出电压，其中，所述第二输出电压小于所述第一输出电压；储能部件，通过为所述储能部件充电和放电来调节所述光源的电流；以及开关部件，耦合至所述转换器电路和所述储能部件，当所述开关部件工作在第一状态时，所述储能部件充电；当所述开关部件工作在第二状态时，所述储能部件放电；其中，所述转换器电路提供所述第二输出电压，以在所述第一状态和所述第二状态时，所述开关部件两端的工作电压均保持小于所述第一输出电压，因此，可以采用额定电压相对较低的开关部件，以降低驱动电路的功耗和成本。
文档编号H05B37/02GK102905416SQ201210156029
公开日2013年1月30日 申请日期2012年5月18日 优先权日2011年10月17日
发明者柳达, 林永霖 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司