[发明专利]一种母线电流互补式分时复用多路恒流输出LED驱动器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及多路输出应用，尤其是多串LED均流以及调光调色LED驱动技术领域。

背景技术

作为最有发展和应用前景的绿色光源之一，LED以节能，环保，寿命长和控制简单等特点，广泛应用于液晶背光，汽车照明，交通灯以及通用照明。而LED的非线性和对温度的敏感性，使其需采用恒流驱动。受单颗LED功率的限制，在许多高流明应用场合，需要同时使用多颗LED实现大功率输出。但随之而来的问题是需要对各路LED进行恒流控制。为了满足混联型LED的各支路恒流要求，近年来，学术界对多路恒流输出开关变换器技术做了大量研究。现有的LED多路恒流输出技术基本上可以分为两大类，即无源多路恒流输出技术和有源多路恒流输出技术。

无源多路恒流输出技术利用电阻、电感、变压器、电容等无源器件实现各输出支路均流，其特点是以实现各支路电流相同为目的，通过对各支路电流的恒流控制，实现每一输出支路的恒流控制。虽然无源多路恒流输出技术具有控制电路简单的优点，但是不能实现LED的调光功能。现有的调光方式主要有两种，一种为模拟调光，即改变LED的正向电流来改变LED的光通量。另一种方式为PWM调光。PWM调光方式由于具有低色差的特性广泛应用于LED背光等应用中。有源多路恒流输出技术通过有源开关和相应的控制电路组成多个电流调节器，电流调节器和各支路的LED串联在一起，进而实现各支路LED电流的独立调节。该电流调节器可以是线性模式，也可以是开关模式。线性模式均流效率较低，只适用于小功率场合；开关模式均流效率高，但电路元件数目多，电路控制复杂，体积大，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种母线电流互补式分时复用多路恒流输出LED驱动器，使之克服克服现有有源均流技术电路元件数目多，电路控制复杂，体积大，成本高等缺点。

本发明所采用的技术方案是：

一种母线电流互补式分时复用N路恒流输出LED驱动器,包括恒流输出开关变换器、N个LED负载以及各支路分时复用控制开关管及N-1个采样电阻；恒流输出开关变换器的输出端并联N个LED负载支路，第1至第N-1路LED负载支路由LED元件与一个分时复用控制开关管及一个采样电阻串联构成,第N路LED负载支路由LED元件与一个分时复用控制开关管构成；母线电流控制器控制恒流输出开关变换器输出恒流；母线电流分时复用控制器控制各输出支路电流；母线电流分时复用控制器由N-1个PWM模块和N-2个与门构成，除第N路，母线电流分时复用控制器的输入端口和输出端口分别与支路采样电阻和各LED负载支路的分时复用控制开关管连接；除第1路和第N路,每一个控制环路均包含一个PWM模块和一个与门；第N条输出支路的控制信号取自第N-1路PWM模块中的RS触发器的输出端

进一步地，恒流输出开关变换器输出端连接了一个滤波电容。

此外，恒流输出开关变换器部分可以是单级结构恒流输出开关变换器，也可以是恒流输出DC-DC开关变换器。

这样，整套驱动器拓扑分为两部分，一部分为母线电流控制器控制单级结构恒流输出开关变换器输出恒流，另一部分为母线电流分时复用控制器控制各输出支路电流，即通过分时复用控制各输出支路开关管依次交替导通，可以实现各输出支路的均流和PWM调光功能。此外，两部分为独立的控制环路，便于电路的模块化。

本发明的另一个目的是为上述驱动器提供控制方法实现各输出支路的均流和PWM调光，具体方案是：

母线电流互补式分时复用N路恒流输出LED驱动器的控制方法，通过控制各输出支路开关管依次交替导通实现分时复用母线电流控制，根据分时复用开关管所在支路的输出电流情况调节其导通时间，其逻辑电路确保了在任意时刻只有一个分时复用开关管开通，避免了恒流母线因无流通路径而导致母线电压过高的问题。

进一步地，通过改变母线电流分时复用控制器中各环路PWM模块中的参考电压，实现各输出支路的均流和PWM调光功能。