[发明专利]发光二极管驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，尤其是一种LED的驱动电路。通过为该驱动电路的控制模块提供脉冲宽度调变信号，并通过与稳定电路结合而实现该驱动电路的抗噪声与增加激发效应。

背景技术

发光二极管(LED)的驱动电路为电子电力学向来讨论的重点，近来鉴于发光材料的制程的完备，与全球市场的需求殷切，如何能达到契合产品寿命周期的设计技术已经成为研究热点。

发光二极管(LED)的问市已久，起初仅作为红色的指示灯使用，接着黄光、橘光、绿光以及最晚出现的蓝光LED使应用层面大幅扩展，用途包括交通指示灯、车灯与壁式照明(情境照明)及LED阵列日光灯等等。当电流很低时(约小于20mA)，驱动单颗或多颗的LED比较简单，当不考虑功率损失时，利用一个简单的线性调节器或限流电阻即可完成驱动电路，其中限流电阻的目的在于避免电流过大而使LED烧毁。但通常会用到高效率的切换式调节电路以避免功率损耗或产生热能，LED串联也会使得驱动电压的变动范围增大而增加驱动设计的难度，然而本发明通过为驱动电路的控制模块提供脉冲宽度调变信号，并通过与稳定电路结合而实现该驱动电路的抗噪声与增加激发效应，可在简化设计的复杂度的同时提高电路驱动能力，避免产生上述缺点。

LED为一种稳定的发光体，其能通过提供稳定电流来达到良好且精准的发光颜色与强度及减少耗能上升的温度，并对需求的应用环境能达到符合任何电性规范，如CE的EN60598、EN61347与EN60825及绿色环保的要求。它的驱动电路11包括参考电压V₃、电流检测比较器COMPARATOR、斜坡RAMP信号、RS正反器、震荡器OSC、与LED驱动开关，LED的驱动电流I₁可由感应电流I₂决定，而I₂可由公式I₂＝V₃/R₅公式得到。一个重要的LED驱动特性为它的调光能力，LED的亮度调整可通过设置电流ON与OFF高于60赫兹来达成。该参考电压V₃的占空比Duty Cycle与加入反馈信号的该斜坡信号作比较后，通过该电流检测比较器的输出信号与震荡器信号经由RS正反器结合并通过LED驱动开关去开启与截断流经LED的感应电流I₂决定其亮度。

一种降压BUCK拓扑电源供应器包含上述LED驱动电路，可实现对大功率LED与阵列LED的电流驱动。传统技术上为节省能源，会在LED驱动电路的交流电输入端加上可控硅调光器，以减半输入的波形能量，然而本领域的技术人员却无法得知造成在输入周期波能量下降的期间，控制模块11的输入信号，会出现巨幅上下震荡的不稳定状态，并会造成该控制模块11内信号的处理元件难以进行相关运算以产生可驱动该LED的控制信号，从而导致驱动电路难以对不同升降压拓扑提供LED稳定电流的原因。此外，此降压拓扑意味着该LED的电压降V_LED必须小于直流输入电压V_in，于是另一种升降压Buck-Boost拓扑电源供应器应需而生。另外，此降压拓扑也可使用“固定关断时间的操作”，即该震荡器可在该电流检测比较器输出被拉高时开始计数固定期间。此外，电流检测压，即该反馈信号，在加入人工化的该斜坡信号后能减小因工作在固定频率而呈现的震荡现象。为让驱动电路能对所控制的LED负载电流做进一步的调节，浮地降压Floating Ground Buck电路拓扑将其驱动控制模块11的接地点提升至与该驱动电路的电感Inductor储能元件接近等电位，并同时接收该电流检测电压，而控制该金氧半场效晶体管MOSFET以更有效率的方式调节流入该LED的驱动电流I₁，且能让该控制模块11进行浮动地电位的操作方式。然而，由于该驱动控制模块11内多个元件未能运作于稳定的大地平面，该多个元件的彼此搭配规格易造成设计上的瓶颈，进而导致该控制模块的LED驱动开关的输出控制信号未能对该电源供应器提供节约电能的要求有所帮助。另一种升降压拓扑电源供应器，能改善该LED驱动电流I₁的利用方式，并提高该LED的电压降V_LED使其大于直流输入电压V_in。若能使该电压降V_LED保持接近固定值，则该LED的驱动电流I₁可由公式I₁≌(V_in+V_LED)/V_LED*I₂得到。