[发明专利]恒流源前置驱动下实现LED电压自适应PWM调光的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED的脉冲宽度(PWM)调光的实现方式，具体的说是一种恒流源前置驱动下LED实现PWM调光的控制方式。

背景技术

大功率LED以其长寿命、高光效、环境友好等特性成为新一代绿色光源。LED不仅应用在传统的照明场合，替代普通的现有光源，而且更多地应用在对调光要求较高的场合，比如LCD的背光照明。由于LED的色温会随着驱动电流的幅值变化而变化，因此为了保证色温的一致性，要求在调光时保持住电流的幅值，通过改变电流的导通时间进行调光，即常用的PWM调光方式。由于LED的二极管特性，其导通时需要控制电流的幅值恒定，可以等效成恒流源。在PWM调光方式工作时，则可以等效成幅值恒定的脉冲电流源。

目前常用的LED的PWM调光方式进行，输入侧采用恒压源提供能量，多路LED负载时，并联在同一电压母线上；同时在LED串中串联一个实现恒流控制的线性开关，如图1所示。该串联恒流源可以通过PWM控制信号，使该线性开关工作于脉冲恒流源的状态，其电流脉冲的幅值由Vref控制。为了降低线性开关的导通压降，从而降低损耗，需要通过采样脉冲电流源的压降，来自适应的调节电压母线的幅值，尽可能使该线性恒流源工作时的压降最低。但是，由于多路LED负载依靠一个公共的电压母线提供能量，那么当多串LED的压降差别较大时，比如导致其中压降较小的LED串中串联的线性恒流源来承受其与具有最大正向压降LED串的电压差，导致线性电流源损耗增加。另外，由于要通过检测线性电流源两端的电压来调节前级变流器的输出电压，电压检测电路的输出信号与对应的线性恒流源的距离受到限制，影响前级变流器调节的可靠性，另外也增加了信号传输和线路连接的困难，并且限制前级驱动器的独立性和标准化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可以进行高效率自适应调整母线电压的PWM调光解决方案。并且即使用模拟信号也能实现PWM调光。

为解决上述问题，本发明提供了一种通过调节前级恒流源输出电流，就能够实现母线电压自适应调节，从而获得最低输出电压的分布式PWM调光技术。具体为：

提供一种恒流源前置驱动下实现LED电压自适应PWM调光的电路，包括输出负载LED串LED1和输出滤波电容Co1；该电路还包括前级的受控直流电流源Is1，以及与输出负载LED串LED1相接的PWM调光控制电路；输出滤波电容Co1并联在受控直流电流源Is1的两端，输出负载LED串LED1与PWM调光控制电路串联后并联在受控直流电流源Is1的两端；调光信号的输入端接至受控直流电流源Is1的控制端；所述PWM调光控制电路包括：脉宽受控的脉冲电流源ID1、电压采样电路、电压控制与PWM占空比发生电路，脉冲电流源ID1的正端同时连接到输出负载LED串LED1的负端和电压采样电路的输入，电压采样电路的输出作为电压控制与PWM占空比发生电路的输入；电压控制与PWM占空比发生电路的输出信号为占空比D，该输出的占空比信号接至脉冲电流源ID1的控制端。

本发明中，所述脉冲电流源ID1是频率和脉冲幅值可调的脉冲电流源。

本发明中，所述前级的受控直流电流源Is1是线性受控源，或者是通过输出电流控制构成开关电路的恒流源。

本发明中，前级的受控直流电流源除所述受控直流电流源Is1之外，还包括与其并列的多路输出的受控直流电流源Is2、Is3、…、Isn，每一路的后级都具有输出滤波电容Co1、输出负载LED串及PWM调光控制电路，且其电路结构是相同的。

本发明中，所述多路输出的受控直流电流源Is1、Is2、Is3、…、Isn中，各受控直流电流源的幅值相同，或具有不同的比例。

本发明中，所述多路输出的受控直流电流源Is1、Is2、Is3、…、Isn受到同一个控制信号Vdim控制。 

与传统的电压源作为前置级的PWM调光策略相比，本发明的电流源前置电压自适应优化PWM调光控制电路的有益效果是：

（1）前级恒流源与后级PWM控制电路之间除了功率连接外，无额外的信号电路连接，控制简单；

（2）后级PWM脉冲恒流源的平均端电压自适应获得最小值，减少导通损耗。

（3）无需PWM调光信号就能实现LED的PWM调光；模拟方式实现PWM调光功能，成本低；

（4）采用多路输出的恒流源就可以实现多路PWM调光控制，并只用一路调光信号。

附图说明

图1：传统的电压源前置的电压自适应PWM调光控制方法。