专利名称：发光二极管驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管驱动系统，尤其涉及一种包括电流平衡控制器的发光二极管驱动系统。
背景技术：
发光二极管(light emitting diode, LED)因省电节能而越来越多的应用于照明中。针对LED的应用，需要均匀的光源，因此需在LED驱动系统中加入电流平衡控制器，以改善因LED不同的特性造成的在相同的直流电压驱动下，每一串LED电流不同的状况。通常，电流平衡控制器采用限流电阻或线性调整电路来控制LED的电流，但这样电流平衡控制器自身会产生较大的功耗
发明内容
有鉴于此,需提供一种LED驱动系统，其能使每串LED上的电流均流，并且每串LED的功率损耗小。一种发光二极管驱动系统，用于将输入电源提供的电压转换为适合驱动发光二极管阵列工作的电压，所述发光二极管阵列包括多个并联的发光二极管串，所述发光二极管驱动系统包括转换器、脉冲宽度调制控制器、多个开关元件、多个侦测电阻及电流平衡控制器。所述转换器连接所述输入电源及所述发光二极管串的阳极，用于将所述输入电源提供的电压转换，以驱动所述发光二极管串发光。所述脉冲宽度调制控制器与所述转换器相连，用于控制所述转换器。所述多个开关元件分别包括第一电极、第二电极与第三电极，所述第一电极与所述发光二极管串的阴极一一对应相连，第三电极均与所述脉冲宽度调制控制器相连。所述多个侦测电阻的一端与所述多个开关元件的第三电极一一对应相连，另一端均接地。所述电流平衡控制器与所述多个开关元件的第二电极、第三电极均相连，并且与参考电压源相连，用于根据所述侦测电阻的电压分别控制所述多个开关元件的导通周期大小，从而使所述多个并联的发光二极管串的电流均流。所述电流平衡控制器包括取样器、多个除法器及多个比较器。所述取样器的输入端与所述多个开关元件的第三电极均相连，所述取样器用于取出所述多个开关元件的第三电极中的最小电压值作为参考值。所述多个除法器的一输入端与所述多个开关元件的第三电极一一对应相连，另一输入端均接收所述参考值，分别用于使所述参考值与所述多个开关元件的第三电极的电压一一相除，并输出比值。多个比较器的正向输入端与所述除法器的输出端对应相连，负向输入端分别与参考电压源相连，所述多个比较器的输出端与所述多个开关元件的第二电极一一对应相连，所述比较器分别比较所述比值与所述参考电压源，输出高电平信号或低电平信号，控制所述多个开关元件的导通周期大小。优选地，所述电流平衡控制器还包括多个乘法器。所述多个乘法器一一对应连接于所述除法器的输出端与所述比较器的正向输入端之间，并均与所述外部调光信号相连，用于将所述多个除法器输出的比值与所述外部调光信号分别相乘后输入至所述比较器的正向输入端。优选地,所述参考电压源为锯齿波。优选地，所述多个开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述第一电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的漏极，所述第二电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述第三电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的源极。上述LED驱动系统根据所述侦测电阻的一端的电压控制所述多个开关元件占空比的大小，从而使所述多个并联的LED串上的电流均流，并且每串LED的功率损耗小。
图I为本发明一实施方式中LED驱动系统的模块图。
图2为本发明第一实施方式中LED驱动系统的电流平衡控制器的电路图。图3为本发明第二实施方式中LED驱动系统的电流平衡控制器的电路图。主要元件符号说明LED驱动系统10输入电源VinLED 阵列20转换器110电流平衡控制器IllaUllb脉冲宽度调制控制器112开关元件Q1、Q2侦测电阻R1、R2参考电压源Va比较器U1、U2参考值Vs乘法器S1、S2除法器Ml、M2侦测电阻的分压V1、V2外部调光信号PDM多个开关元件Q多个侦测电阻R取样器P如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例方式图I为本发明一实施方式中发光二极管(Light Emitting Diode, LED)驱动系统10的模块图，LED驱动系统10用于将输入电源Vin提供的电压转换为适合驱动LED阵列20作的电压。在本实施方式中LED阵列20包括多个并联的LED串，每个LED串由多个LED顺向串联组成，LED串的阳极是指LED串的第一个LED的阳极，LED阵列的阴极是指LED串的最后一个LED的阴极。LED驱动系统10包括转换器110、脉冲宽度调制控制器112、多个开关元件Q、多个侦测电阻R及电流平衡控制器111。在本实施方式中，开关元件以及侦测电阻的数量与并联的LED串的数量相对应。例如图I中所示的LED串的数量为两个，故相应的开关元件为两个，即开关元件Ql和Q2，侦测电阻的亦是两个，即电阻Rl和R2。转换器110连接输入电源Vin，用于将输入电源Vin提供的电压转换，以驱动LED阵列20发光。脉冲宽度调制控制器112与转换器110相连，用于产生脉冲宽度调制信号控制转换器110。开关元件Ql及Q2分别包括第一电极、第二电极与第三电极，开关元件Ql及Q2的第一电极与相应的LED串的阴极一一对应相连，即开关元件Ql连接第一个LED串的阴极，开关元件Q2连接第二个LED串的阴极。开关元件Ql及Q2的第三电极均与脉冲宽度调制控制器112相连。开关元件Ql及Q2相当于开关，而不用来调节对应LED串的电流。侦测电阻Rl及R2的一端与开关元件Ql及Q2的第三电极一一对应相连，另一端均接地，用于侦测对应的LED串的电流并将电流信号转换为电压信号。脉冲宽度调制控制器112连接侦测电阻Rl及R2，还用于根据侦测电阻Rl及R2侦测的对应的LED串的电流，调整脉冲宽度调制信号的占空比，从而调整转换器110输出的电压。电流平衡控制器111与开关元件Ql及Q2的第二电极、第三电极均相连，并且与参考电压源Va相连，用于根据侦测电阻Rl及R2的 分压控制所述开关元件Ql及Q2的导通周期大小，从而使所述多个并联的LED串上的电流均流。在本实施方式中，侦测电阻Rl及R2的一端的电压经过调整后与参考电压源Va比较，电流平衡控制器111会输出高电平或低电平，控制对应的开关元件Ql及Q2的导通周期大小，进而控制每串LED电流的大小，实现所述多个并联的LED串的电流均流。开关元件Ql及Q2仅用于通过导通截止来调整LED串的电流的波宽，因而LED串的功率损耗小。图2详解了本发明第一实施方式中LED驱动系统10中电流平衡控制器一种实施方式11 Ia的电路图。在本实施方式中，电流平衡控制器Illa包括取样器P、多个除法器Ml、
M2......及多个比较器U1、U2.......在本实施方式中，除法器以及比较器的数量也与并
联的LED串的数量相对应。因图I中LED串的数量为两个，故在图2中仅示出两个除法器Ml及M2和两个比较器Ul及U2。取样器P的输入端与开关元件Ql及Q2的第三电极均相连，取样器P用于取出开关元件Ql及Q2的第三电极的最小电压值，并输出最小电压值作为参考值Vs。除法器Ml及M2的一输入端与开关元件Ql及Q2的第三电极一一对应相连，另一输入端均接收参考值Vs，用于使参考值Vs与开关元件Ql及Q2的第三电极的电压一一相除，并输出所述相除后的值。比较器Ul及U2的正向输入端与除法器Ml及M2的输出端
对应相连，负向输入端分别与参考电压源Va相连，比较器Ul及U2的输出端与开关兀件Ql及Q2的第二电极一一对应相连。比较器Ul及U2将所述除法器Ml及M2所输出的值与参考电压源Va分别比较，以确定输出高电平或低电平信号，从而控制开关元件Ql及Q2的导通周期大小。在本实施方式中，参考电压源Va为锯齿波。开关元件Ql及Q2均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述第一电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的漏极，所述第二电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述第三电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的源极。在本实施方式中，参考值Vs为侦测电阻Rl的分压Vl与侦测电阻R2的分压V2两者中的最小值，并且参考电压源Va的电压的最大值大于参考值Vs，参考电压源Va的电压的最小值小于参考值Vs。当侦测电阻Rl的分压Vl大于侦测电阻R2的分压V2时，即与开关元件Ql相连的LED串的电流大于与开关元件Q2相连的LED串的电流时，则除法器Ml的输出端的电压小于除法器M2输出端的电压。又因为在参考电压源Va的电压小于除法器Ml与M2输出端的电压时，比较器Ul与U2才会输出高电平，开关元件Ql与Q2才会导通，所以开关元件Ql的栅极接收的信号的占空比小于开关元件Q2栅极接收的信号的占空比，即开关元件Ql的导通周期小于开关元件Q2的导通周期。因而，与开关元件Ql相连的LED串的电流的波宽小于与开关元件Q2相连的LED串的电流的波宽，从而使开关元件Ql和开关元件Q2对应的LED串上的电流均流。例如，当侦测电阻Rl的分压Vl等于0. 8V，侦测电阻R2的分压V2等于0. 4V时，参考值Vs为侦测电阻Rl的分压Vl与侦测电阻R2的分压V2两者中的较小值，即参考值Vs等于0. 4V。这样，除法器Ml输出的值为0. 4V/0. 8V即0. 5，除法器M2输出的值为0. 4V/0. 4V即I。又因为在参考电压源Va的电压小于除法器Ml与M2输出的值时，比较器Ul与U2才 会输出高电平，开关元件Ql与Q2才会导通。故，当参考电压源Va的电压小于0. 5V时，比较器Ul和U2均会输出高电平，开关元件Ql和Q2均导通；当参考电压源Va的电压大于0. 5V并且小于IV时，比较器Ul输出低电平而比较器U2输出高电平，开关元件Ql截止而开关元件Q2导通。这样，开关元件Ql的导通周期小于开关元件Q2的导通周期，与开关元件Ql相连的LED串的电流的波宽小于与开关元件Q2相连的LED串的电流的波宽，从而实现开关元件Ql和开关元件Q2对应的LED串上的电流均流。图3详解了本发明第二实施方式中LED驱动系统10中电流平衡控制器Illb的电路图。本实施方式中的电流平衡控制器Illb与图2所示电流平衡控制器Illa的电路基本相同，区别在于电流平衡控制器Illb还包括多个乘法器SI及S2。乘法器SI和S2 对应连接于除法器Ml及M2的输出端与比较器Ul及U2的正向输入端之间，并均与外部调光信号HHM相连。所述乘法器SI和S2用于将除法器Ml及M2的输出端的比值与外部调光信号HHM分别相乘后输入至比较器Ul及U2的正向输入端。本实施方式的电路工作原理与第一实施方式的不同之处在于利用外部调光信号PDIM结合所述LED串的电流的波宽来使LED串上的电流均流，增加了所述LED串的电流的波宽的可调性。在本实施方式中外部调光信号F1DIM为方波。上述LED驱动系统10根据多个侦测电阻R(在图中仅示出Rl及R2)的电压(在图中仅示出Vl及V2)控制多个开关元件Q(在图中仅示出Ql及Q2)的导通周期大小，从而使多个并联的LED串上的电流均流，并且每串LED的功率损耗小。
权利要求
1.一种发光二极管驱动系统，用于将输入电源提供的电压转换为适合驱动发光二极管阵列工作的电压，所述发光二极管阵列包括多个并联的发光二极管串，其特征在于，所述发光二极管驱动系统包括 转换器，连接所述输入电源及所述发光二极管串的阳极，用于将所述输入电源提供的电压转换，以驱动所述发光二极管串发光； 脉冲宽度调制控制器，与所述转换器相连，用于控制所述转换器； 多个开关兀件，分别包括第一电极、第二电极与第三电极，所述第一电极与所述发光二极管串的阴极一一对应相连，第三电极均与所述脉冲宽度调制控制器相连； 多个侦测电阻，一端与所述多个开关元件的第三电极一一对应相连，另一端均接地；及电流平衡控制器，与所述多个开关元件的第二电极、第三电极均相连，并且与参考电压源相连，用于根据所述侦测电阻的电压分别控制所述多个开关元件的导通周期大小，从而使所述多个并联的发光二极管串的电流均流，所述电流平衡控制器包括 取样器，所述取样器的输入端与所述多个开关元件的第三电极均相连，所述取样器用于取出所述多个开关元件的第三电极中的最小电压值作为参考值； 多个除法器，所述多个除法器的一输入端与所述多个开关元件的第三电极一一对应相连，另一输入端均接收所述参考值，所述多个除法器用于使所述参考值与所述多个开关元件的第三电极的电压一一相除，并输出比值；及 多个比较器，正向输入端与所述除法器的输出端对应相连，负向输入端分别与参考电压源相连，所述多个比较器的输出端与所述多个开关元件的第二电极一一对应相连，所述比较器分别比较所述比值与所述参考电压源，输出高电平信号或低电平信号，控制所述多个开关元件的导通周期大小。
2.如权利要求I所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述电流平衡控制器还包括 多个乘法器，一一对应连接于所述除法器的输出端与所述比较器的正向输入端之间，并均与所述外部调光信号相连，用于将所述多个除法器输出的比值与所述外部调光信号分别相乘后输入至所述比较器的正向输入端。
3.如权利要求I或2所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述参考电压源为锯齿波。
4.如权利要求I或2所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述多个开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述第一电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的漏极，所述第二电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述第三电极均为N型金属氧化物半导体场效应管的源极。
全文摘要
一种发光二极管(light emitting diode，LED)驱动系统，用于将输入电源提供的电压转换为适合驱动LED阵列工作的电压，LED阵列包括多个并联的LED串。LED驱动系统包括转换器、脉冲宽度调制控制器、多个开关元件、多个侦测电阻及电流平衡控制器。转换器连接输入电源及LED串的阳极。脉冲宽度调制控制器与转换器相连。多个开关元件的第一电极与LED串的阴极一一对应相连，第三电极均与脉冲宽度调制控制器相连。多个侦测电阻的一端与多个开关元件的第三电极一一对应相连，另一端均接地。电流平衡控制器用于根据侦测电阻的电压分别控制多个开关元件的导通周期大小，从而使多个并联的LED串上的电流均流。上述LED驱动系统能使每串LED上的电流均流，并且每串LED的功率损耗小。
文档编号H05B37/02GK102740540SQ20111009469
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者李启雄, 林政达, 梁弘昌 申请人:国琏电子(上海)有限公司, 寰永科技股份有限公司