[发明专利]LED负载驱动电路及其驱动方法

说明书

依据本发明的实施例揭露了一种新的LED负载驱动方法和驱动电路，不计算实时的平均电流和期望电流的误差，在输入电压大于驱动电压的时间区间内，流过功率晶体管的两个功率端的实时电流依据输入电压和驱动电压之间的差值的大小可以具有多个不同的数值，使得当输入电压和驱动电压之间的差值较大时，流过功率晶体管的两个功率端的电流较小，而当输入电压和驱动电压之间的差值较小时，控制流过功率晶体管的两个功率端的电流可以较大，在减小功率晶体管的导通损耗的同时，也使得流过平均电流满足驱动LED负载的亮度的要求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地涉及一种LED负载驱动电路及其驱动方法。

背景技术

发光二极管(LED)具有光效高、寿命长和功耗低等特点，因而广泛地被用作光源。作为一种恒流负载，LED负载需要由能够输出恒定电流的驱动模块来驱动。

依据现有技术的LED驱动方案包括线性驱动方案和开关型驱动方案。开关型驱动方案采用开关型变换器实现输出恒流控制来驱动LED负载。虽然开关型变换器的驱动方案可以实现良好的恒流控制，但是对开关型变换器而言，不可缺少的包括至少一个主功率晶体管、一个整流管，电感或者变压器等磁性元件，不可避免的，这种实现方案电路实现成本较高，控制方案也较复杂。而线性驱动方案则仅需要对一个功率晶体管的线性控制，即可以控制流过LED负载的驱动电流维持恒定。

图1示出根据现有技术的LED驱动电路的电路图，其采用线性驱动方案为LED负载提供驱动电流。在应用于LED电源时，LED驱动电路连接在整流桥BR的输出端上，以接收直流母线电压VBUS。在整流桥BR的输出端上还可以连接有滤波电容。该LED驱动电路包括与LED负载串联连接的采样电阻Rs，功率晶体管Qs，与LED负载并联连接的输出电容Co和恒流驱动电路。

显然的，线性驱动方案不需要电感或者变压器等磁性元件，仅需要一个功率晶体管，所需要的器件少，电路实现成本大幅降低，因此具有良好的市场前景。

但是，为了实现对LED负载的恒流驱动，控制方案仍然较为复杂，并且恒流控制效果仍然存在很多影响因素，例如纹波，输入电压波动，调光器性能等。

具体的为了实现恒流控制，恒流控制电路至少需要包括平均值电路11，补偿电路12和驱动信号产生电路13。

采样电阻Rs实现采样流过LED负载的电流；

平均值电路11将其采样电阻Rs的采样信号转换为表征流过LED负载的平均电流的电流检测信号，该平均电流与LED负载的亮度相对应；

补偿电路12计算电流检测信号和表征LED负载的期望亮度相对应的基准电流信号两者之间的误差，并进行误差补偿运算，从而产生表征当前的平均电流和期望电流之间的误差的补偿信号Vcomp；

驱动信号产生电路13根据补偿信号Vcomp产生相应的驱动信号来驱动功率晶体管Q1的控制端，从而调节流过LED负载的电流。

当前的平均电流小于期望电流时，则通过反馈闭环控制增加驱动信号，功率晶体管两功率端之间的电流增加，从而使得平均电流增加，并与期望电流维持一致；

而当前的平均电流大于期望电流时，则通过反馈闭环控制减小驱动信号，功率晶体管两功率端之间的电流减小，从而使得平均电流下降，并与期望电流维持一致。

可见，现有的线性控制方案的核心是闭环反馈控制，恒流控制电路根据当前的平均电流和期望电流之间的误差调节驱动信号的数值，进而改变实时电流，最终通过闭环调节使得平均电流与期望电流维持一致，使LED负载获得期望的亮度。同时，对于传统的线性驱动方案，流过LED负载的实时电流由功率晶体管来提供，在一定时间区间内表现为基本固定的实时电流。即在直流母线电压VBUS大于LED负载两端的电压的时间区间内，电流基本为一固定值。当直流母线电压VBUS比LED负载两端的电压大较多时，功率晶体管的损耗会很大，严重降低了LED驱动电路的工作效率。