[發(fā)明專利]發(fā)光二極管的驅(qū)動電路和驅(qū)動方法

有效

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• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101888731A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍明
• 申請（專利權(quán)）人: 成都芯源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提供多個電流均衡輸出的電源裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及實現(xiàn)多個發(fā)光二極管(LED)間電流均衡的驅(qū)動電路及驅(qū)動方法。

背景技術(shù)

LED是新型節(jié)能照明設(shè)備，產(chǎn)生相同光亮所需電能遠比白熾燈小。與節(jié)能燈和白熾燈相比，LED具有體積小，不易損壞等優(yōu)點，成為未來照明的最佳選擇。

單個高亮度LED光源的功率由于受到封裝、發(fā)熱等限制，一般在1W～3W。在需要高亮度照明的情況下，如路燈、廣場照明等場合，通常需要多個這樣的LED的組合。LED的亮度與流過其上的電流直接相關(guān)，流過LED的電流越大，其亮度越大。為了實現(xiàn)多個LED的亮度均衡，通常將多個LED串聯(lián)連接。但當串聯(lián)的LED個數(shù)超過一定數(shù)量，會導(dǎo)致LED驅(qū)動器提供的電壓很高，導(dǎo)致濾波電容、絕緣設(shè)計困難。如單個LED的壓降一般在3.3V，當串聯(lián)個數(shù)超過150個時，其電壓將超過500V。因此，當需要大功率照明時，一般將多串LED進行并聯(lián)。因此，實現(xiàn)每串LED之間的電流均衡對LED的使用壽命以及光亮度的均衡十分重要。

傳統(tǒng)的電流均衡方法包括線性電流源方法以及后級開關(guān)電源調(diào)整方法。這兩種方法均需要采用半導(dǎo)體可控開關(guān)以及相關(guān)的控制電路，因此均屬于有源方法。

采用線性電流源方法實現(xiàn)LED串均流的方法參見圖1。如圖1所示，每串LED串串聯(lián)一個電流源后連接在直流母線V_CC和電氣地之間。電流源的結(jié)構(gòu)參見圖1的右半部分，其通過可控開關(guān)M₁、電阻R以及運算放大器U₀實現(xiàn)。圖1中可控開關(guān)M₁為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其被控制工作在線性區(qū)。可控開關(guān)M₁的漏極連接至LED串，其源極連接至電阻R的一端和運算放大器U₀的反相輸入端；運算放大器U₀的同相輸入端接收參考電壓V_REF；電阻R的另一端接地。由于運算放大器的“虛短”特性，電阻兩端電壓等于參考電壓V_REF。因此，通過運算放大器U₀的作用，流過電阻R的電流被調(diào)節(jié)至參考電流。而電阻R與可控開關(guān)M₁、LED串串聯(lián)，因此，流過LED的電流被調(diào)節(jié)至參考電流。每串LED各串聯(lián)一可控電流源，將各可控電流源的電流設(shè)定一致，從而流過每串LED的電流得到均衡。然而因為直流母線電壓VCC必須高于LED串的壓降，因此，可控開關(guān)M₁和電阻R承受部分的直流電壓，由此產(chǎn)生較大損耗。在每串LED電壓有偏差的情況下，這種情況更為嚴重，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。

采用后級開關(guān)電源調(diào)整方法實現(xiàn)LED串均流的方法參見圖2。如圖2所示，每串LED的電流均由一個直流/直流(DC/DC)變換器進行控制。圖2中的DC/DC變流器為由開關(guān)管M₂、電感L、電容C和二極管D構(gòu)成的典型降壓變換器(BUCK電路)。控制電路U₁接收電感電流I_L，并輸出控制信號用以控制開關(guān)管M₂的導(dǎo)通和斷開。LED串與電容并聯(lián)連接。這種方法通過控制開關(guān)管M₂的導(dǎo)通與斷開，來控制電感電流I_L，從而控制流過LED的電流。與圖1線性電流源方法不同，圖2中的開關(guān)管M₂工作在開關(guān)方式下。因此，開關(guān)損耗大大降低。但圖2所示的每串LED均需要獨立的DC/DC變換器來控制其電流，而每個DC/DC變換器均需要獨立的開關(guān)管、控制電路、電感等器件，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本變高。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有變換電路不能高效實現(xiàn)LED串間電流均衡，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題，提出一種改進的實現(xiàn)多個LED串之間電流均衡的驅(qū)動電路及驅(qū)動方法。

為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種發(fā)光二極管的驅(qū)動電路，包括：變壓器，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組；原邊變換器，其輸入端接收輸入信號，輸出端耦接至所述初級繞組；副邊變換器，具有第一和第二輸入端，以及至少兩個輸出端以提供至少兩路驅(qū)動信號分別給至少兩串發(fā)光二極管；平衡電容，與所述次級繞組串聯(lián)耦接，所述串聯(lián)耦接的平衡電容和次級繞組耦接在所述副邊變換器的第一輸入端和第二輸入端之間，用以實現(xiàn)所述至少兩串發(fā)光二極管間的電流均衡。