[发明专利]一种基于PWM调光的DC-DC LED驱动电路

说明书

本发明提供一种基于PWM调光的DC‑DC LED驱动电路，包括DC‑DC转换电路、逻辑电路、误差放大器、补偿电路、占空比信号产生电路及电流采样电阻，补偿电路包括：频率补偿电阻；第一开关管，其栅极接一PWM调光信号端，漏极接误差放大器，源极接占空比信号产生电路；第二开关管，其栅极接PWM调光信号端，漏极接频率补偿电阻；第一频率补偿电容，其正极端接第二开关管的源极；第二频率补偿电容，其正极端接第二开关管的漏极；第三开关管，其漏极接第二开关管的源极，栅极通过一反相器接PWM调光信号端。本发明在避免了长软启动时间影响最低调光频率和小占空比时PWM调光线性的前提下，不会产生PWM调光时的LED电流过冲带来灯损伤和电容噪声等一系列问题。

技术领域

本发明涉及一种DC-DC LED驱动电路，特别是一种基于PWM调光的DC-DC LED驱动电路。

背景技术

DC-DC LED驱动电路被广泛应用于液晶电视、便携式电子设备和照明等场合，PWM调光技术普遍应用于LED驱动电路中以改变LED的亮度。良好的调光包含有良好的线性度和无电子元件噪音等特性。

DC-DC LED驱动电路一般采用闭环控制方式以实现LED电流的精准控制，并常加软启动的方式使启动过程变得平滑，避免过冲电流对LED等的损伤。软启动一般利用本身环路的低带宽或控制基准电压的缓慢上升等方式来实现。软启动的时间往往比较长，一般在毫秒级别。当用PWM信号进行调光时，较长的软启动时间会影响最小PWM调光工作时间，使得电流还没建立好工作周期就结束了，从而使调光低亮度时线性很差或完全失去控制。

降低PWM调光频率可以改善这个缺点，但若频率降得太低，接近60HZ时人眼就可以感觉到灯闪烁。另一种改善方法如图2所示，为一个BUCK电路的例子，包含LED灯串101'、DC-DC转换电路102'、逻辑电路103'、波形整形电路104'、误差放大器105'、补偿电路106'、占空比信号产生电路107'以及电流采样电阻Rcs'。其中，BUCK功率器件部分102'包括输出电容Co'、输出电感Lo'、输出功率管Mo'以及二极管Do'；逻辑电路103'包括第一或非门NOR1'、第二或非门NOR2'及与门AND'；补偿电路106'包括频率补偿电阻R1'、频率补偿电容C1'以及对补偿电容C1'进行控制的第一开关管M1'。当PWM调光信号为0时通过逻辑电路103'关掉BUCK功率器件部分102'，LED灯串101'的电流下降到0，同时第一开关管M1'关闭，使补偿电容C1'处于浮空态而保持稳态时的电压。下一个PWM调光工作周期开始时，第一开关管M1'开启，灯电流控制环路开始建立。因影响环路响应的主要延迟是由频率补偿电容C1'的充电时间造成，故在PWM调光关断周期关掉DC-DC功率器件和其它必要电路的同时，补偿电容保持PWM调光工作周期频率补偿电容上的电压，因为这个电压对应DC-DC内部的占空比，在下一个PWM调光工作周期开始时，DC-DC有一个初始占空比，省去了补偿电容的充电延迟，从而使LED电流得以快速达到目标值附近。上述改善方法在信号传输特性上，视输入量为基准电压，输出量为LED灯的电流。每个PWM工作周期等效于基准电压的阶跃电压输入，保持补偿电容的电压的功能等效于每个PWM工作周期基准电压的冲击信号输入，冲击信号瞬间把补偿电容充满电荷。所以，在传输特性上，上述方法等效于输出电流对基准电压的阶跃响应和冲击响应的叠加，但不管是BUCK、BOOST或其它拓扑结构，因为有输出电感和输出电容的存在，其频率特性上避免不了尖峰，即冲击响应部分能加快电流的建立，但同时会产生一个很大的尖峰电流，LED电流建立过程中的尖峰电流会超过稳态电流形成电流过冲(如图2)。因此，冲击信号是产生电流过冲的主要原因。LED电流过冲一方面使LED存在损坏的风险，另一方面电容可能产生噪音。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺点，本发明提供一种改进的基于PWM调光的DC-DCLED驱动电路，其在PWM调光占空比小时也能线性良好，且能避免电流过冲损伤LED和引起电容噪音。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：