CN107787093A - 多路led恒流控制模块、驱动电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法，包括：电压输入模块；输出稳定电能的电感；多个LED灯串；与各LED灯串一一对应的产生输出电流采样信号的输出电流采样模块；产生输出电压反馈信号的输出电压反馈模块；产生补偿电流，并进行恒流恒压控制的多路LED恒流控制模块；产生补偿电压的环路补偿模块。获取输出电压反馈信号及各输出电流采样信号，将其在同一工作电压下的较大者与参考电压比较，并得到共用补偿电压，以此调整开关控制信号的脉宽，控制输出恒定。本发明通过对各电流环路信号及电压环路信号进行处理，共用一路补偿网络，实现具有恒定输出特性的降压转换，使得外围补偿网络的元器件数量较少，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及开关型降压集成电路驱动及转换技术，特别是涉及一种多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法。
背景技术
多年来，各种降压电源的控制IC(集成电路)已经得到发展和应用，以实现恒流或者恒压输出的控制，其应用包括LED驱动器、充电器和移动设备的备用电源。
现有技术通过对输出端进行分压采样获得输出端的电压信息，对每路输出端串联了电流采样电阻并根据电流采样电阻两端的压差获得输出端电流的信息，通过运算放大器对各路信号与校准点进行误差放大，然后控制开关的占空比，利用电感的续流特性来实现恒流输出的控制。各路信号形成的环路控制中，为了使环路稳定，各个环路各自都进行了环路补偿，使得用于补偿网络元器件较多，电路整体体积大，不利于集成化。
综上所述，电流环路信号及电压环路信号分别采用一路补偿网络，使得补偿网络的元器件多、电路结构繁琐、体积大等问题，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种共用补偿的多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法，用于解决现有技术中补偿网络的元器件多，电路结构繁琐，体积大等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多路LED恒流控制模块，所述多路LED恒流控制模块至少包括：
信号处理单元、电压转电流放大单元、脉宽调制单元、第一开关及第二开关；
所述信号处理单元接收多路LED恒流驱动电路的多路输出电流采样信号及输出电压反馈信号，选出位于同一工作电压下的各输出电流采样信号及所述输出电压反馈信号中较大的一个作为输出信号；
所述电压转电流放大单元的输入端分别连接所述信号处理单元及一参考信号，将所述信号处理单元的输出信号与所述参考信号进行比较，并将比较结果转化为电流信号后输出补偿电流，所述补偿电流连接外置环路补偿模块并转化为补偿电压；
所述脉宽调制单元连接于所述电压转电流放大单元的输出端，根据所述补偿电压调节所述第一开关或所述第二开关的控制信号的占空比；
所述第一开关连接于所述多路LED恒流驱动电路的输入电压及所述多路LED恒流驱动电路的电感之间，用于控制所述电感存储及释放电能，进而控制所述多路LED恒流驱动电路的输出电流及输出电压的恒定；
所述第二开关的一端连接所述第一开关与所述电感的连接节点、另一端接地，用于控制由地到所述电感的续流通道以降低压降减少损耗。
优选地，所述信号处理单元包括多路输出电流采样信号选择子单元、电压转换子单元及信号选择子单元；
所述多路输出电流采样信号选择子单元接收各输出电流采样信号，选出各输出电流采样信号中最大的一个；
所述电压转换子单元连接所述多路输出电流采样信号选择子单元的输出端，将最大的输出电流采样信号放大或缩小为输出电流转换信号，所述输出电流转换信号的工作电压与所述输出电压反馈信号的工作电压保持一致；
所述信号选择子单元连接所述电压转换子单元及所述输出电压反馈信号，选出所述输出电流转换信号及所述输出电压反馈信号中较大的一个作为输出信号。。
更优选地，所述多路输出电流采样信号选择子单元包括多个二选一选择器，各二选一选择器依次串联，各输出电流采样信号依次选出较大者以此选出最大的输出电流采样信号。
更优选地，所述多路输出电流采样信号选择子单元包括多个二选一选择器，各二选一选择器逐级连接，第一级选择器将各输出电流采样信号两两并行比较，而后各级选择器依次将前级比较结果两两比较以此选出最大的输出电流采样信号。
更优选地，所述电压转换子单元包括运算放大器、NMOS管、第一电阻及第二电阻；所述运算放大器的正相输入端连接所述多路输出电流采样信号选择子单元的输出信号、输出端连接所述NMOS管的栅端，所述NMOS管的漏端连接电源、源端与所述第一电阻及所述第二电阻依次串联后接地，所述NMOS管的源端输出所述输出电流转换信号；所述第一电阻及所述第二电阻的连接节点连接所述运算放大器的反相输入端。
更优选地，所述信号选择子单元为二选一选择器。
更优选地，所述信号处理单元还包括连接于各输出电流采样信号与所述多路输出电流采样信号选择器之间的滤波器。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种多路LED恒流驱动电路，所述多路LED恒流驱动电路至少包括：
电压输入模块、上述多路LED恒流控制模块、环路补偿模块、电感、输出电压反馈模块、多路LED灯串及与各所述LED灯串一一对应的输出电流采样模块；
所述电压输入模块提供输入电压；
所述电感的一端连接于所述多路LED恒流控制模块、另一端作为电压输出端，用于输出稳定的输出电压及输出电流；
各LED灯串的一端连接输出电压、另一端经过与各LED灯串一一对应的所述输出电流采样模块后接地，各输出电流采样模块产生多路输出电流采样信号；
所述输出电压反馈模块连接于所述输出电压与地之间，用于产生输出电压反馈信号；
所述多路LED恒流控制模块连接于所述电压输入模块、所述输出电压反馈模块及各输出电流采样模块的输出端，根据各输出电流采样信号及所述输出电压反馈信号产生补偿电流，并受所述环路补偿模块的控制对所述输出电压及所述输出电流进行恒定控制；
所述环路补偿模块连接于所述多路LED恒流控制模块，用于根据所述补偿电流产生相应的补偿电压。
优选地，所述输出电压反馈模块包括串联的第一采样电阻及第二采样电阻，所述第一采样电阻及所述第二采样电阻对所述输出电压进行分压进而得到所述输出电压反馈信号。
优选地，所述环路补偿模块包括补偿电阻及第一补偿电容，所述补偿电阻的一端连接所述多路LED恒流控制模块、另一端与所述第一补偿电容连接，所述第一补偿电容的另一端接地。
优选地，所述环路补偿模块还包括第二补偿电容，所述第二补偿电容的一端连接所述多路LED恒流控制模块、另一端接地。
优选地，所述多路LED恒流驱动电路还包括一输出电容，所述输出电容的一端连接所述电压输出端、另一端接地。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多路LED恒流控制方法，所述多路LED恒流控制方法至少包括：
对输出电压及各路输出电流采样，获取输出电压反馈信号及多路输出电流采样信号，将所述输出电压反馈信号与多路输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者与一参考电压进行比较，根据比较结果得到相应的共用补偿电压，以所述补偿电压对开关控制信号进行脉宽调制，进而控制输出恒压及恒流。
优选地，对各路输出电流采样信号中的最大的进行电压转换得到输出电流转换信号，以使所述输出电压反馈信号与所述输出电流转换信号位于同一工作电压下，满足如下公式：SENBF＝K·SEN；其中，SENBF为输出电流转换信号；K为固定常数，且VFB为恒压输出时反馈电压校准点，VCS为恒流输出时采样电压校准点；SEN为各路输出电流采样信号中值最大的输出电流采样信号。
优选地，通过所述补偿电压的控制调整输出电流恒流，满足如下关系式：其中，IOUT(n)为第n路输出电流，VCS(n)为恒流输出时第n路采样电压，RCS(n)为第n路输出电流的采样电阻。
优选地，通过所述补偿电压的控制调整输出电压恒流，满足如下关系式：其中，VOUT为输出电压，VFB为恒压输出时反馈电压校准点，为所述输出电压的分压电阻比值。
优选地，恒流或恒压控制进一步包括：当所述输出电压反馈信号与各输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者大于所述参考电压时，所述补偿电压减小；当所述输出电压反馈信号与各输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者小于所述参考电压时，所述补偿电压增大。
如上所述，本发明的多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法，具有以下有益效果：
本发明的多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法通过对各电流环路信号及电压环路信号进行处理，而后共用一路补偿网络，实现具有恒流恒压输出特性的降压转换，使得作为外围补偿网络的元器件数量较少，若补偿网络是内置于芯片内的则能较多的缩减芯片面积，从而节省应用成本。
附图说明
图1显示为本发明的多路LED恒流驱动电路的结构示意图。
图2显示为本发明的信号处理单元的一种实施方式。
图3显示为本发明的滤波子单元的结构示意图。
图4显示为本发明的信号处理单元的另一种实施方式。
图5显示为本发明的电压转换子单元的结构示意图。
图6显示为本发明的二选一选择器的结构示意图。
元件标号说明
1 多路LED恒流驱动电路
11 电压输入模块
12 多路LED恒流控制模块
121 信号处理单元
1211 滤波子单元
12111 滤波电阻
12112 滤波电容
1212 多路输出电流采样信号选择子单元
1213 电压转换子单元
12131 运算放大器
12132 NMOS管
12133 第一电阻
12134 第二电阻
1214 信号选择单元
12141 比较器
12142 第一传输门
12143 第二传输门
12144 反相器
122 电压转电流放大单元
123 脉宽调制单元
124 第一开关
125 第二开关
13 电感
14 输出电压反馈模块
141 第一采样电阻
142 第二采样电阻
151～153 LED灯串
161～163 输出电流采样模块
17 输出电容
18 环路补偿模块
181 补偿电阻
182 第一补偿电容
183 第二补偿电容
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种多路LED恒流驱动电路1，所述多路LED恒流驱动电路1包括：
电压输入模块11、多路LED恒流控制模块12、电感13、输出电压反馈模块14、多个LED灯串、与各所述LED灯串一一对应的输出电流采样模块、输出电容17及环路补偿模块18。
如图1所示，所述电压输入模块11连接所述多路LED恒流控制模块12的输入端，用于提供输入电压VIN。
具体地，在本实施例中，所述电压输入模块11为电压源。所述电压输入模块11也可采用整流电路将交流电源转换得到所述输入电压VIN，不以本实施例为限。
如图1所示，所述电感13的一端连接于所述多路LED恒流控制模块12、另一端输出稳定的输出电压VOUT及输出电流IOUT。
如图1所示，所述输出电压反馈模块14连接于所述输出电压VOUT与地之间，用于产生输出电压反馈信号VFB。
具体地，所述输出电压反馈模块14包括第一采样电阻141及第二采样电阻142，所述第一采样电阻141及所述第二采样电阻142对所述输出电压VOUT进行分压，进而得到所述输出电压反馈信号VFB。
如图1所示，各LED灯串的一端连接所述输出电压VOUT、另一端经过与各LED灯串一一对应的输出电流采样模块后接地。在本实施例中，包括三路LED灯串，分别为第一LED灯串151、第二LED灯串152及第三LED灯串153；包括三路输出电流采样模块，分别为第一输出电流采样模块161、第二输出电流采样模块162及第三输出电流采样模块163，在实际应用中LED灯串与其对应的输出电流采样模块的数量可根据需要设定，不以本实施例为限。
具体地，各输出电流采样模块分别与各LED灯串串联，将流过各LED灯串的电流转换为输出电流采样信号VCS1～VCSN，各输出电流采样信号为电压信号。在本实施例中，各输出电流采样模块为采样电阻。
如图1所示，所述输出电容17的一端连接所述输出电压VOUT、另一端接地。
如图1所示，所述多路LED恒流控制模块12连接于所述电压输入模块11、所述输出电压反馈模块14及各输出电流采样模块的输出端，根据所述输出电压反馈信号VFB及各输出电流采样信号产生补偿电流，并受所述环路补偿模块18的控制对所述输出电压VOUT或所述输出电流IOUT进行恒定控制。
具体地，所述多路LED恒流控制模块12包括信号处理单元121、电压转电流放大单元122、脉宽调制单元123、第一开关124及第二开关125。
更具体地，如图2所示，所述信号处理单元121接收所述多路LED恒流驱动电路的多路输出电流采样信号及输出电压反馈信号VFB，选出位于同一工作电压下的各多路输出电流采样信号及所述输出电压反馈信号VFB中较大的一个作为输出信号。所述信号处理单元121包括滤波子单元1211、多路输出电流采样信号选择子单元1212、电压转换子单元1213及信号选择子单元1214。
所述滤波子单元1211接收各输出电流采样信号，对各输出电流采样信号进行滤波。所述滤波子单元1211包括多个滤波器，各滤波器连接于各输出电流采样信号与所述多路输出电流采样信号选择子单元1212之间，各滤波器与各输出电流采样信号一一对应。所述滤波器包括但不限于RC滤波器，如图3所示，在本实施例中，所述滤波器包括滤波电阻12111及滤波电容12112；所述滤波电阻12111的一端连接与之对应的输出电流采样信号，另一端作为所述滤波器的输出端；所述滤波电容12112的一端连接所述滤波器的输出端，另一端接地。
所述多路输出电流采样信号选择子单元1212接收各输出电流采样信号，选出各输出电流采样信号中最大的一个。作为本发明的一种实施方式，所述多路输出电流采样信号选择子单元1212包括多个二选一选择器，各二选一选择器依次串联，各输出电流采样信号依次选出较大者以此选出最大的输出电流采样信号。如图2所示，第一二选一选择器接收第一输出电流采样信号CS1及第二输出电流采样信号CS2，选出两者中较大的，然后通过第二二选一选择器选出所述第一二选一选择器的输出信号及第三输出电流采样信号CS3中较大的，以此类推，最终得到最大的输出电流采样信号SEN。作为本发明的另一种实施方式，所述多路输出电流采样信号选择子单元1212包括多个二选一选择器，各二选一选择器逐级连接，第一级选择器将各输出电流采样信号两两比较，而后各级选择器依次将前级比较结果两两比较以此选出最大的输出电流采样信号。如图4所示，第一二选一选择器接收第一输出电流采样信号CS1及第二输出电流采样信号CS2，选出两者中较大的；第二二选一选择器接收第三输出电流采样信号CS3及第四输出电流采样信号CS4，选出两者中较大的；第三二选一选择器接收所述第一二选一选择器及所述第二二选一选择器的输出端，选出两者中较大的；其中，所述第一二选一选择器及所述第二二选一选择器为第一级选择器，所述第三二选一选择器为第二级选择器，随着输出电流采样信号的数量的增多，选择器的级数相应增多。若输出电流采样信号的个数为偶数，则进行两两并行比较，最后得到最大的输出电流采样信号SEN；若输出电流采样信号的个数为奇数，则先选偶数个数的输出电流采样信号进行两两并行比较，最后再与落单的输出电流采样信号比较选择，得到最大的输出电流采样信号SEN。
所述电压转换子单元1213连接所述多路输出电流采样信号选择子单元1212的输出端，将最大的输出电流采样信号SEN放大或缩小为输出电流转换信号SENFB，所述输出电流转换信号SENFB的工作电压与所述输出电压反馈信号VFB的工作电压保持一致。在本实施例中，所述电压转换子单元1213包括运算放大器12131、NMOS管12132、第一电阻12133及第二电阻12134。所述运算放大器12131的正相输入端连接所述多路输出电流采样信号选择子单元1212的输出电压SEN、输出端连接所述NMOS管12132的栅端；所述NMOS管12132的漏端接电源、源端与所述第一电阻12134及所述第二电阻12134依次串联后接地；所述NMOS管12132的漏端输出所述输出电流转换信号SENBF；所述第一电阻12133及所述第二电阻12134的连接节点连接所述运算放大器12131的反相输入端。所述输出电流转换信号SENBF满足如下关系：SENBF＝K·SEN；其中，K为固定常数，且VFB为恒压输出时反馈电压校准点，VCS为恒流输出时采样电压校准点；SEN为最大的输出电流采样信号。在本实施例中，根据虚短虚断的原理，所述第一电阻12133及所述第二电阻12134的连接节点被强制等于所述最大的输出电流采样信号SEN，则通过设定所述第一电阻12133及所述第二电阻12134，使即可得到需要的输出电流转换信号SENBF。
所述信号选择子单元1214连接所述电压转换子单元1213及所述输出电压反馈信号VFB，选出所述输出电流转换信号SENBF及所述输出电压反馈信号VFB中较大的一个作为输出信号DS。所述信号选择子单元1214可通过任意结构的二选一电路实现，不限于本实施例中列举的具体结构。如图6所示，在本实施例中，所述信号选择子单元1214包括比较器12141、第一传输门12142、第二传输门12143及反相器12144。所述比较器1241的正相输入端连接所述输出电流转换信号SENBF、反相输入端连接所述输出电压反馈信号VFB、输出端连接所述反相器12144。所述第一传输门12142的输入端连接所述输出电流转换信号SENBF、输出端连接所述第二传输门12143的输出端并作为所述信号选择子单元1214的输出端、正相控制信号连接所述比较器12141的输出信号、反相控制信号连接所述反相器12144的输出端；所述第二传输门12143的输入端连接所述输出电压反馈信号VFB、输出端连接所述第一传输门12142的输出端、正相控制信号连接所述反相器12144的输出端、反相控制信号连接所述比较器12141的输出信号。所述多路输出电流采样信号选择子单元1212中的二选一选择器的电路结构与所述信号选择子单元1214一致，在此不一一赘述。
更具体地，所述电压转电流放大单元122的输入端分别连接所述信号处理单元121及一参考信号VREF，将所述信号处理单元121的输出信号DS与所述参考信号VREF进行比较，并将比较结果转化为电流信号后输出补偿电流，所述补偿电流连接外置环路补偿模块并转化为补偿电压VCOMP。在本实施例中，所述电压转电流放大单元122的反相输入端连接所述信号处理单元121的输出端，正相输入端连接所述参考电压VREF。在实际应用中，所述电压转电流放大单元122的输入端极性可通过增加反相器而调换，不以本实施例为限。
更具体地，所述脉宽调制单元123连接于所述电压转电流放大单元122的输出端，根据所述补偿电压VCOMP调节所述第一开关124或所述第二开关125的控制信号的占空比。
更具体地，所述第一开关124连接于所述输入电压VIN及所述电感13之间，用于控制所述电感13存储及释放电能，进而控制所述多路LED恒流驱动电路1的输出电流IOUT及输出电压VOUT的恒定。当所述第一开关124导通时，所述输入电压VIN为所述电感13充电；当所述第一开关124关断时，所述电感13放电。所述第一开关124可采用MOS开关实现，包括但不限于NMOS及PMOS。
更具体地，所述第二开关125的一端连接所述第一开关124与所述电感13的连接节点、另一端接地，用于控制由地到所述电感13的续流通道以降低压降减少损耗。所述第二开关125可采用MOS开关实现，包括但不限于NMOS及PMOS，在本实施例中，所述第二开关125为NMOS管。
如图1所示，所述环路补偿模块18连接于所述多路LED恒流控制模块12，用于根据所述补偿电流产生相应的补偿电压VCOM。
具体地，所述环路补偿模块18包括补偿电阻181、第一补偿电容182及第二补偿电容183，所述补偿电阻181的一端连接所述多路LED恒流控制模块12、另一端与所述第一补偿电容182连接，所述第一补偿电容182的另一端接地；所述第二补偿电容183的一端连接所述多路LED恒流控制模块12，另一端接地。在某些实际应用中，所述第二补偿电容183可省略。
本发明还提供一种多路LED恒流控制方法，所述多路LED恒流控制方法包括：
对输出电压及各路输出电流采样，获取输出电压反馈信号及多路输出电流采样信号，将所述输出电压反馈信号与多路输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者与一参考电压进行比较，根据比较结果得到相应的共用补偿电压，以所述补偿电压对开关控制信号进行脉宽调制，进而控制输出恒压及恒流。
在本实施例中，基于所述多路LED恒流驱动电路1实现恒流控制方法。
具体地，基于所述输出电压反馈模块14及各输出电流采样模块分别获取所述输出电压反馈信号VFB及各输出电流采样信号。
具体地，基于所述滤波子单元1211对各输出电流采样信号进行滤波。
具体地，基于所述多路输出电流采样信号选择子单元1212选出各输出电流采样信号中最大的输出电流采样信号SEN；基于所述电压转换子单元1213将最大的输出电流采样信号SEN放大或缩小为输出电流转换信号SENFB，所述输出电流转换信号SENFB的工作电压与所述输出电压反馈信号VFB的工作电压保持一致，以便于后续电路的比较。在本实施例中，根据虚短虚断的原理，所述第一电阻12133及所述第二电阻12134的连接节点被强制等于所述最大的输出电流采样信号SEN，则通过设定所述第一电阻12133及所述第二电阻12134，使即可得到需要的输出电流转换信号SENBF，进而使所述信号选择子单元1214的两路输入信号位于同一级别。需要的所述输出电流转换信号SENBF满足如下关系：SENBF＝K·SEN；其中，K为固定常数，且VFB为恒压输出时反馈电压校准点，VCS为恒流输出时采样电压校准点。
具体地，基于所述信号选择子单元1214将所述输出电流转换信号SENBF及所述输出电压反馈信号VFB中较大的一个选出，并作为输出信号DS。
具体地，基于所述电压转电流放大单元122将所述信号选择子单元1214的输出信号DS与参考信号VREF比较，并将比较结果转化为电流信号后输出补偿电流。
具体地，基于所述环路补偿模块18接收所述补偿电流并转化为补偿电压VCOMP。当所述输出电压反馈信号VFB与所述输出电流转换信号SENBF的较大者大于所述参考电压VREF时，所述补偿电压VCOMP减小；当所述输出电压反馈信号VFB与所述输出电流转换信号SENBF的较大者小于所述参考电压VREF时，所述补偿电压VCOMP增大。
具体地，所述脉宽调制单元123受所述补偿电压VCOMP的控制调整所述第一开关124及所述第二开关125的导通时间，以实现所述多路LED恒流驱动电路1的输出电压VOUT的恒定及通过各LED灯串的输出电流的恒定。在本实施例中，所述输出电压VOUT满足如下关系式：其中，VOUT为输出电压，VFB为恒压输出时反馈电压校准点，为所述输出电压的分压电阻比值；输出电流满足如下关系式：其中，IOUT(n)为第n路输出电流，VCS(n)为恒流输出时第n路采样电压，RCS(n)为第n路输出电流的采样电阻。
更具体地，所述脉宽调制单元123的第一开关控制信号HS控制所述第一开关124，在每个周期内，根据所述补偿电压VCOMP值的不同，所述第一开关控制信号HS会调整所述第一开关124的导通时间，两者存在正关系。所述脉宽调制单元123的第二开关控制信号LS控制所述第二开关125，所述第二开关控制信号LS与所述第一开关124及所述电感13的工作状态有关。所述第一开关124及所述第二开关125会形成两种电流回路：第一种回路，所述第一开关控制信号HS控制所述第一开关124导通且所述第二开关控制信号LS控制所述第二开关125断开时，所述电压输入模块11经所述第一开关124加压到所述电感13，LX端为高电平，VOU所述第一开关124及所述电感13，然后再流经各LED灯串及与各LED灯串对应的输出电流采样模块，又回到所述电压输入模块11的地端；第二种回路，所述第一开关控制信号HS控制所述第一开关124关断后，因为所述电感13的续流特性，使得所述电感13两端的电压反转，VOUT端为高电平，LX端为低电平，电流逐渐减小，电流从地通过所述第二开关125到LX端并流入所述电感13，再经各LED灯串及与各LED灯串对应的输出电流采样模块回到地，当电流减小到零也就是LX端的电压与地相同时，所述第二开关控制信号LS控制所述第二开关125断关闭。即所述第一开关控制信号HS与所述第二开关控制信号LS控制所述第一开关124及所述第二开关125的特征为：所述第一开关124导通时，所述第二开关125关断；所述第二开关125仅在所述第一开关124关断而且LX电压低于地时才导通。
本发明的多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法通过对电压环路信号及各电流环路信号进行处理，共用一路补偿网络，实现具有恒流恒压输出特性的降压转换，使得用外围补偿网络的元器件数量较少，当补偿网络内置于芯片内时能较多的缩减芯片面积。
综上所述，本发明提供一种多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法，包括：提供输入电压的电压输入模块；输出稳定电能的电感；多个LED灯串；与各LED灯串一一对应的产生输出电流采样信号的输出电流采样模块；产生输出电压反馈信号的输出电压反馈模块；根据各输出电流采样信号及输出电压反馈信号产生补偿电流，并受环路补偿模块的控制进行恒流恒压控制的多路LED恒流控制模块；根据补偿电流产生相应的补偿电压的环路补偿模块。对输出电压及各路输出电流采样，获取输出电压反馈信号及多路输出电流采样信号，将所述输出电压反馈信号与多路输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者与一参考电压进行比较，根据比较结果得到相应的共用补偿电压，以所述补偿电压对开关控制信号进行脉宽调制，进而控制输出恒压及恒流。本发明的多路LED恒流控制模块、驱动电路及控制方法通过对各电流环路信号及电压环路信号进行处理，共用一路补偿网络，实现具有恒流恒压输出特性的降压转换，使得作为外围补偿网络的元器件数量较少，当补偿网络内置于芯片内时能较多的缩减芯片面积。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (17)
1.一种多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述多路LED恒流控制模块至少包括：
信号处理单元、电压转电流放大单元、脉宽调制单元、第一开关及第二开关；
所述信号处理单元接收多路LED恒流驱动电路的多路输出电流采样信号及输出电压反馈信号，选出位于同一工作电压下的各输出电流采样信号及所述输出电压反馈信号中较大的一个作为输出信号；
所述电压转电流放大单元的输入端分别连接所述信号处理单元及一参考信号，将所述信号处理单元的输出信号与所述参考信号进行比较，并将比较结果转化为电流信号后输出补偿电流，所述补偿电流连接外置环路补偿模块并转化为补偿电压；
所述脉宽调制单元连接于所述电压转电流放大单元的输出端，根据所述补偿电压调节所述第一开关或所述第二开关的控制信号的占空比；
所述第一开关连接于所述多路LED恒流驱动电路的输入电压及所述多路LED恒流驱动电路的电感之间，用于控制所述电感存储及释放电能，进而控制所述多路LED恒流驱动电路的输出电流及输出电压的恒定；
所述第二开关的一端连接所述第一开关与所述电感的连接节点、另一端接地，用于控制由地到所述电感的续流通道以降低压降减少损耗。
2.根据权利要求1所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述信号处理单元包括多路输出电流采样信号选择子单元、电压转换子单元及信号选择子单元；
所述多路输出电流采样信号选择子单元接收各输出电流采样信号，选出各输出电流采样信号中最大的一个；
所述电压转换子单元连接所述多路输出电流采样信号选择子单元的输出端，将最大的输出电流采样信号放大或缩小为输出电流转换信号，所述输出电流转换信号的工作电压与所述输出电压反馈信号的工作电压保持一致；
所述信号选择子单元连接所述电压转换子单元及所述输出电压反馈信号，选出所述输出电流转换信号及所述输出电压反馈信号中较大的一个作为输出信号。
3.根据权利要求2所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述多路输出电流采样信号选择子单元包括多个二选一选择器，各二选一选择器依次串联，各输出电流采样信号依次选出较大者以此选出最大的输出电流采样信号。
4.根据权利要求2所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述多路输出电流采样信号选择子单元包括多个二选一选择器，各二选一选择器逐级连接，第一级选择器将各输出电流采样信号两两并行比较，而后各级选择器依次将前级比较结果两两比较以此选出最大的输出电流采样信号。
5.根据权利要求2～4任意一项所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述电压转换子单元包括运算放大器、NMOS管、第一电阻及第二电阻；所述运算放大器的正相输入端连接所述多路输出电流采样信号选择子单元的输出信号、输出端连接所述NMOS管的栅端，所述NMOS管的漏端连接电源、源端与所述第一电阻及所述第二电阻依次串联后接地，所述NMOS管的源端输出所述输出电流转换信号；所述第一电阻及所述第二电阻的连接节点连接所述运算放大器的反相输入端。
6.根据权利要求2～4任意一项所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述信号选择子单元为二选一选择器。
7.根据权利要求2～4任意一项所述的多路LED恒流控制模块，其特征在于：所述信号处理单元还包括连接于各输出电流采样信号与所述多路输出电流采样信号选择器之间的滤波器。
8.一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述多路LED恒流驱动电路至少包括：
电压输入模块、如权利要求1～7任意一项所述的多路LED恒流控制模块、环路补偿模块、电感、输出电压反馈模块、多路LED灯串及与各所述LED灯串一一对应的输出电流采样模块；
所述电压输入模块提供输入电压；
所述电感的一端连接于所述多路LED恒流控制模块、另一端作为电压输出端，用于输出稳定的输出电压及输出电流；
各LED灯串的一端连接输出电压、另一端经过与各LED灯串一一对应的所述输出电流采样模块后接地，各输出电流采样模块产生多路输出电流采样信号；
所述输出电压反馈模块连接于所述输出电压与地之间，用于产生输出电压反馈信号；
所述多路LED恒流控制模块连接于所述电压输入模块、所述输出电压反馈模块及各输出电流采样模块的输出端，根据各输出电流采样信号及所述输出电压反馈信号产生补偿电流，并受所述环路补偿模块的控制对所述输出电压及所述输出电流进行恒定控制；
所述环路补偿模块连接于所述多路LED恒流控制模块，用于根据所述补偿电流产生相应的补偿电压。
9.根据权利要求8所述的多路LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输出电压反馈模块包括串联的第一采样电阻及第二采样电阻，所述第一采样电阻及所述第二采样电阻对所述输出电压进行分压进而得到所述输出电压反馈信号。
10.根据权利要求8所述的多路LED恒流驱动电路，其特征在于：所述环路补偿模块包括补偿电阻及第一补偿电容，所述补偿电阻的一端连接所述多路LED恒流控制模块、另一端与所述第一补偿电容连接，所述第一补偿电容的另一端接地。
11.根据权利要求10所述的多路LED恒流驱动电路，其特征在于：所述环路补偿模块还包括第二补偿电容，所述第二补偿电容的一端连接所述多路LED恒流控制模块、另一端接地。
12.根据权利要求8所述的多路LED恒流驱动电路，其特征在于：所述多路LED恒流驱动电路还包括一输出电容，所述输出电容的一端连接所述电压输出端、另一端接地。
13.一种多路LED恒流控制方法，其特征在于，所述多路LED恒流控制方法至少包括：
对输出电压及各路输出电流采样，获取输出电压反馈信号及多路输出电流采样信号，将所述输出电压反馈信号与多路输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者与一参考电压进行比较，根据比较结果得到相应的共用补偿电压，以所述补偿电压对开关控制信号进行脉宽调制，进而控制输出恒压及恒流。
14.根据权利要求13所述的多路LED恒流控制方法，其特征在于：对各路输出电流采样信号中的最大的进行电压转换得到输出电流转换信号，以使所述输出电压反馈信号与所述输出电流转换信号位于同一工作电压下，满足如下公式：SENBF＝K·SEN；其中，SENBF为输出电流转换信号；K为固定常数，且VFB为恒压输出时反馈电压校准点，VCS为恒流输出时采样电压校准点；SEN为各路输出电流采样信号中值最大的输出电流采样信号。
15.根据权利要求13所述的多路LED恒流控制方法，其特征在于：通过所述补偿电压的控制调整输出电流恒流，满足如下关系式：其中，IOUT(n)为第n路输出电流，VCS(n)为恒流输出时第n路采样电压，RCS(n)为第n路输出电流的采样电阻。
16.根据权利要求13所述的多路LED恒流控制方法，其特征在于：通过所述补偿电压的控制调整输出电压恒流，满足如下关系式：其中，VOUT为输出电压，VFB为恒压输出时反馈电压校准点，为所述输出电压的分压电阻比值。
17.根据权利要求13所述的多路LED恒流控制方法，其特征在于：恒流或恒压控制进一步包括：
当所述输出电压反馈信号与各输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者大于所述参考电压时，所述补偿电压减小；当所述输出电压反馈信号与各输出电流采样信号在同一工作电压下的较大者小于所述参考电压时，所述补偿电压增大。
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