专利名称：一种led驱动系统的制作方法
技术领域：
一种LED驱动系统技术领域[0001 ] 本实用新型涉及LED电源，具体涉及LED电源的控制。
背景技术：
白光发光二极管(LED)灯条组可作为液晶显示器(IXD)板的背光，可应用于电脑、 电视等场合，其应用越来越广泛。为控制LED灯条组的亮度可调，通常采用一开关器件与 LED灯条组串联，通过控制开关器件的占空比实现亮度的调节。同时通过反馈流过LED灯条 组的电流对主电路的开关器件进行控制，驱动LED灯条组。图1所示为现有技术中的发光 二极管(LED)电源驱动波形图。主电路为LED灯条提供稳定的电流。主电路的开关器件受 驱动PWM信号控制实现稳定的输出。如图所示，调光PWM信号为与LED灯条串联的开关器 件的门极信号，该信号的占空比控制LED灯条的亮度。驱动PWM频率高于调光PWM。当调光 PWM信号为高时，开关器件导通，电流流过LED灯条，Iled信号亦为高，驱动PWM信号占空比 受调制。当调光PWM信号为低时，开关器件关断，LED灯条中无电流流过，相应地，驱动 PWM信号占空比为零，呈断续状态。因此，驱动PWM波为间歇性PWM波。在这种驱动方式中， 主电路的开关器件具有与调光PWM信号频率一致的谐波，该较低频率的谐波使得系统在驱 动时具有噪音，需要消除。
实用新型内容本实用新型的目的在于公开一种LED驱动系统，它包含含有原边开关的隔离式电 压变换器和控制器。隔离式电压变换器含原边开关、反馈信号端和输出端，所述输出端耦接 所述LED。控制器的第一输入端耦接所述隔离式电压变换器的反馈信号端；该LED驱动系 统进一步包含隔离式变压器，其原边输入端耦接所述控制器的第一输出端，副边输出端耦 接所述原边开关。在一个实施例中，隔离式电压变换器为反激式电压变换器。在一个实施例中，该驱动系统进一步包含调光开关，和所述LED串联，其中所述控 制器包括调光控制模块，其输出端耦接所述调光开关的门极；电压保持模块，电压保持模 块，其输入端耦接所述反馈信号端，输出端耦接误差放大器的第一输入端；；误差放大器，其 第一输入端耦接所述电压保持模块的输出端，第二输入端耦接参考值；PWM发生模块，输入 端耦接所述差值放大器的输出端，输出端耦接所述原边开关的门极。本实用新型采用上述结构，可以使隔离式电压变换器的门极驱动信号成为连续的 驱动信号，而非现有技术中断续状态的间歇性PWM波，从而消除了 LED驱动中的低频谐波噪曰O
图1示出了现有技术的LED灯条驱动波形图。图2示出了本实用新型的一个二级式的LED背光调光驱动系统实施例，包括PFC3级和隔离式电压变换器驱动级。图3示出了本实用新型的一个调光驱动系统模块图实施例。图4示出了一个隔离式电压变换器驱动级模块的具体实施例。图5示出了本实用新型的一个控制器模块图实施例。图6示出了对应图5控制方式的系统工作波形图实施例。图7示出了本实用新型的一个采用半桥式隔离式电压变换器的实施例。图8示出了一个位于原边的限流电路实施例，用于限制原边峰值电流。
具体实施方式
图2示出了本实用新型的用于背光领域的LED驱动系统实施例。该LED液晶板背 光组23采用两级式驱动系统，包含PFC级21和隔离式电压变换器驱动级22。PFC级21将 交流电整流成直流线电压，如将交流市电整流成约400V的直流线电压。隔离式电压变换器 驱动级22将线电压转换成另一直流电压用于为LED背光组23提供稳定的电源。所述LED 液晶板背光组23为一至多个LED灯条。每个灯条为串联的一至多个LED。此外，该驱动系 统还包括系统电源转换器M，将线电压转换成多个低值直流电压，为隔离式电压变换器驱 动级22提供工作电源，其中系统电源转换器M可以为隔离式电压变换器。图3示出了本实用新型的一个驱动系统实施例。该驱动系统采用两级驱动，包括 PFC级31和隔离式电压变换器驱动级32。其中隔离式电压变换器驱动级32包含一至多个 隔离式电压变换器模块(模块1、模块2···)，每个模块为一个LED灯条33提供电源。每个隔 离式电压变换器模块包含一个隔离式电压变换器321和一个控制器322。在图中所示的实 施例中，该隔离式电压变换器为反激式电压变换器321。控制器322接收来自系统外部的调 光信号对LED灯条33进行调光，并且通过控制反激式电压变换器321的原边开关控制反激 式电压变换器321的输出。图3中横向点划线所示为隔离式电压变换器驱动级的隔离线， 隔离线以上所示为原边，隔离线以下所示为副边。在图示的实施例中，控制器322位于隔离 式电压变换器321的副边，因此控制器322通过一隔离式变压器Tl将控制信号输入反激式 电压变换器321的原边。控制器322还可通过光耦将控制信号输入反激式电压变换器321 的原边。控制器322还接收来自系统电源转换器34提供的系统电源(如图中所示的5V和 12V)进行工作。在图示的实施例中，系统电源转换器34为反激式电压变换器。外部电路还 可输入其它控制信号如开/关信号至控制器322控制系统的工作方式。图4示出了一个隔离式电压变换器模块实施例。反激式电压变换器41的原边包 含原边绕组Ll和原边开关Q，其中通过调节原边开关Q的工作占空比调节反激式电压变换 器41输出的能量。在本实用新型中，驱动原边开关Q的门极驱动PWM信号不存在占空比为 零的情形，因此是连续的门极驱动信号，即不存在现有技术中的间歇性低电平状态。在图示 的实施例中，原边开关Q为MOSFET器件。反激式电压变换器41的副边包含副边绕组L2、 整流器件D和滤波电容C。LED灯条43由反激式电压变换器41的输出端供电，并和调光开 关K串联。在图示的实施例中，调光开关K为MOSFET器件。控制器42接收外部调光信号 并产生调光PWM信号控制K的门极，通过调节调光PWM信号的占空比调节LED灯条的明暗 度。副边包含一 LED电流反馈电路，该反馈电路为一电流检测电阻Rl，Rl 一端连接调光开 关K的源极，另一端接副边地，输出反馈信号FB至控制器42。在图示的实施例中，反馈电路通过另一电阻R2输出FB信号。FB电压Vfb用于反映调光开关K开通时流过LED灯条43 的电流。其中Vfb=I_*RI。控制器42接收ra信号并根据ra信号输出门极驱动信号。在图 示的实施例中，控制器42输出门极驱动信号GR和GL用于调节原边开关Q的占空比，其中 Vge-Vgl为一 PWM信号，门极驱动信号经隔离式变压器Tl耦合到原边电路，形成驱动PWM信 号至原边开关Q的门极，控制Q的占空比，实现LED灯条43的电流恒定。在另外一种实施 方式中，控制器也可以采用光耦将门极驱动信号耦合至原边开关。此外，控制器42还可具有过流保护和无负载保护。其中副边绕组L2和一电阻R3 串联，R3另一端接副边地。R3两端电压V3输入至控制器42，当副边绕组电流过大时，V3升 高至超过一参考值，此时，控制器42的门极驱动信号占空比为零，使原边开关Q停止工作。 副边滤波电容C两端电压Vqut即隔离式电压变换器41的输出电压通过由R4、R5组成的电阻 分压器采集V4至控制器42。当副边LED负载断路即无负载时，Vout升高至超过一参考值， 此时，控制器42的门极驱动信号占空比为零，使原边开关Q停止工作。图5示出了本实用新型的一个控制器51实施例。在该实施例中，控制器51包括 误差放大器510、PWM发生模块511和调光控制模块512。其中误差放大器510和PWM发生 模块作为驱动模块，接收LED灯条的电流反馈信号，输出驱动PWM信号至原边开关的门极控 制它的导通和关断。调光控制模块512接收调光信号，产生调光PWM信号至调光开关K的门极，控制 LED灯条的亮度。其中LED灯条的亮度正比于调光PWM信号的占空比。流过LED灯条53的电流I·通过电流检测电阻Rl检测，反映为电流检测电阻Rl 上的电压，产生一电流反馈信号FB，其中Vfb=I_*R1。该FB信号和驱动调光开关K的调光 PWM波形一致，即占空比和频率相同。其中误差放大器510比较反馈电压Vfb和参考电压 Vref，输出差值放大信号C0MP。控制器还可包含一电压保持模块513，输出Vl电压。在调光开关K开通时，即调 光PWM为高电平时，电压保持模块513产生和Vfb成正比的电压VI。当调光PWM为低电平 时，Vl电压保持不变。Vl电压在误差放大器510和参考电压Vref比较，产生差值放大信号 COMP0PWM发生模块接收COMP信号，产生门极驱动信号一驱动PWM信号用于驱动原边开 关。其中PWM发生模块可采用传统的PWM发生方式产生门极驱动信号，将COMP信号和PWM 发生模块内部产生的一频率的三角波进行比较产生PWM信号，可采用双边触发、上升沿触 发或下降沿触发方式。原边开关在门极驱动信号的作用下使得隔离式电压变换器52产生 稳定的输出电流Iqut用于驱动LED灯条53。电压保持电路513使得输出的驱动PWM信号为 连续的波形，见下述的描述。图6所示为对应图5中调光驱动系统的工作波形图实施例。其中，FB波形和调光 PWM信号波形一致。在稳定的供电过程中，差值放大信号COMP和隔离式电压变换器输出电 流Iot近似于直流信号。当调光PWM为高电平时，FB信号为高，VI=Vfb，LED灯条中有电流 I·。当调光PWM为低电平时，调光开关K关断，FB信号为零电平，Vl保持原有的高电平，因 此COMP信号亦保持直流信号状态，原边开关的驱动PWM信号保持稳定，隔离式电压变换器 的原边开关Q的门极驱动信号保持连续。这样，原边开关Q的开关动作保持较高的频率，消 除了现有技术中的噪音情况。[0025]虽然图3所示的隔离式电压变换器为反激式电压变换器，隔离式电压变换器也可 以采用其它的拓扑结构，如正激式电压变换器、半桥式、全桥式或其它类型的拓扑结构。如 图7所示，该调光驱动系统采用了半桥式电压变换器71。由于上述实施例中控制器位于隔 离式电压变换器的副边，原边电路没有常规的峰值电流控制单元，流过原边绕组的电流可 能过大从而导致变压器电流达到饱和而影响系统正常工作。针对控制器位于隔离式电压变 换器副边的实施例，原边可进一步包含一原边峰值电流限流电路，用于防止在系统启动时 或负载短路时隔离式电压变换器的变压器达到饱和状态。图8示出了一个原边电路的限流 电路实施例。该限流电路包含由三极管Q2、电阻R6和电阻R7组成的闭环电路。其中R6 — 端连接原边开关Q的源极端，另一端接原边地。Q2的基极连接Q的源极端，集电极连接Q的 门极，射极通过另一电阻R7连接原边地。当流过原边开关Q的电流过大时，Q2基极电压变 大，Q2导通，从而原边开关Q的门极电压被拉低，使得流过Q的电流变低。该闭环电路将变 压器的原边电流钳制在一个由Q、Q2、R6和R7参数确定的合理范围内，从而达到限制原边峰 值电流过大的目的。应当知道，上面描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新 型。本实用新型中的隔离式电压变换器包括直流-直流反激式变换器、交流-直流反 激式变换器或其它类型的变换器。
权利要求1.一种LED驱动系统，包含隔离式电压变换器，含原边开关、反馈信号端和输出端，所述输出端耦接所述LED; 控制器，其第一输入端耦接所述隔离式电压变换器的反馈信号端； 隔离式变压器，其原边输入端耦接所述控制器的第一输出端，副边输出端耦接所述原 边开关。
2.如权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，其中所述控制器位于所述隔离式电压 变换器的副边。
3.如权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，其中所述隔离式电压变换器为反激式 电压变换器。
4.如权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，进一步包含调光开关，和所述LED串联， 其中所述控制器包括调光控制模块，其输入端耦接外部调光信号的输出端，其输出端耦接所述调光开关的 门极和电压保持模块的第二输入端；电压保持模块，其第一输入端耦接所述反馈信号端，输出端耦接误差放大器的第一输 入端；误差放大器，其第二输入端耦接参考值；PWM发生模块，输入端耦接所述误差放大器的输出端，输出端耦接所述原边开关的门极。
5.如权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，其中所述原边开关和所述调光开关为 MOSFET 器件。
6.如权利要求2-5之一所述的驱动系统，其特征在于，其中所述隔离式电压变换器的 原边耦接有原边峰值电流限流电路。
7.如权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，其中所述原边峰值电流限流电路包含 第一电阻，一端耦接所述原边开关的输出端，另一端接原边地；三极管，基极耦接所述原边开关的输出端，集电极耦接所述原边开关的门极，射极通过 第二电阻耦接原边地。
专利摘要本实用新型公开了一种LED驱动系统，该驱动系统包含PFC级和LED驱动器级，其中LED驱动器级包含一个隔离式变换器和控制器。其中控制器接收LED电流反馈信号，输出连续的门极驱动信号控制原边开关，以控制隔离式变换器的输出电流。本实用新型采用连续的门极驱动信号，消除了噪音。
文档编号H05B37/02GK201839474SQ201020131140
公开日2011年5月18日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者任远程, 刘白仁, 姚凯威, 张军明, 杜磊 申请人:成都芯源系统有限公司