[发明专利]多相高频载波脉宽调制实现LED电流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，具体的说是通过调制高频脉冲载波电流源的脉冲宽度来实现LED电流PWM调光的电路。

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，使该线性开关工作与脉冲恒流源的状态，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多相高频载波脉宽调制实现LED电流PWM调光的电路，并且即使用模拟信号也能实现PWM调光。

为解决上述问题，本发明提供了一种多相高频载波脉宽调制实现LED电流PWM调光的电路，包括输出滤波电容Co1；该电路还包括前级的受控直流电流源Is1，输出滤波电容Co1并联在受控直流电流源Is1的两端；该电路具有多相输出的负载LED串LED1、LED2、…、LEDn，各负载LED串分别串联一个恒定幅值脉宽可调的脉冲电流源ID1、ID2、…、IDn之后，均并联于受控直流电流源Is1的两端；该电路还包括最低电压选择电路和占空比发生和调节电路；最低电压选择电路分别接至各负载LED串与其脉冲电流源的中点，用于获取各脉冲电流源的端电压VD1、VD2、…、VDn中的最低电压，最低电压选择电路的输出端接于占空比发生和调节电路的输入端；占空比发生和调节电路的输出信号为占空比D，接于各脉冲电流源的控制端。

本发明中，所述脉冲电流源ID1、ID2、…、IDn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，所述占空比发生与控制电路的电压参考信号接到参考电压Vref。

本发明中，还包括至少一个相移功能电路，设置于占空比发生和调节电路的输出端与脉冲电流源ID1、ID2、…、Idn的控制端之间，且通过信号线依次相连。

本发明的受控直流电流源Is1受到调光信号Vdim的控制。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，从而获得最低母线电压的多相LED的PWM调光控制技术，降低导通损耗。

各脉冲幅值恒定的脉宽受控的脉冲电流源ID1，ID2，…IDn的端电压VD1，VD2，…VDn分别进入电压选择电路， 电压选择电路的输出进入PWM占空比发生与控制电路，占空比发生与控制电路的输出接到所有脉冲电流源ID1，ID2，…IDn的控制端，用来控制ID1，ID2，…IDn的脉冲宽度。

本发明的有益效果：

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；采用模拟方式实现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。