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1、(10)申请公布号 CN 104144544 A (43)申请公布日 2014.11.12 C N 1 0 4 1 4 4 5 4 4 A (21)申请号 201410364988.X (22)申请日 2014.07.29 201410160555.2 2014.04.21 CN H05B 37/02(2006.01) (71)申请人美芯晟科技（北京）有限公司 地址 100086 北京市海淀区知春路106号皇 冠假日酒店写字楼1006 (72)发明人郭越勇 赵汗青 (74)专利代理机构北京亿腾知识产权代理事务 所 11309 代理人陈霁 (54) 发明名称 可调光LED驱动电路 (57) 摘要。
2、 本发明涉及一种可调光LED驱动电路，包括 误差放大器和调光信号译码器；所述调光信号译 码器的第一输入端输入调光信号，第二输入端输 入参考电压，第三输入端输入修调信号，第一输出 端与所述误差放大器的第一输入端相连；所述误 差放大器的第二输入端输入反馈电压；当所述调 光信号为第一信号时，所述调光信号译码器的第 一输出端向所述误差放大器的第一输入端输出所 述参考电压的比值与第二随机误差的和或差；所 述误差放大器的第二输出端输出所述调光信号译 码器的第一输出端输出与所述第一随机误差的和 或差。本发明通过增加调光信号译码器使其输出 电压抵消了误差放大器的随机误差电压。 (66)本国优先权数据 (51)。
3、Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104144544 A CN 104144544 A 1/1页 2 1.一种可调光LED驱动电路，其特征在于,所述电路包括调光信号译码器和误差放大 器； 所述调光信号译码器的第一输入端输入调光信号，第二输入端输入参考电压，第三输 入端输入修调信号，第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连； 所述误差放大器的第二输入端输入反馈电压； 当所述调光信号为第一信号时，所述调光信号译码器的第一输出端向所述误差放大器 的第一输入。
4、端输出所述参考电压的比值与第二随机误差的和或差；所述误差放大器的第二 输出端输出所述调光信号译码器的第一输出端输出与所述第一随机误差的和或差； 当所述修调信号发生改变时，所述第二随机误差与所述第一随机误差互为相反数，所 述误差放大器的第二输出端输出所述参考电压的比值； 当所述调光信号为第二信号时，所述调光信号译码器的第二输出端输出所述参考电 压。 2.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述调光信号译码器包 括：锯齿波发生器、低通滤波器、比较器和乘法器； 所述调光信号为脉冲宽度调制PWM调光信号，所述锯齿波发生器的输入端输入所述修 调信号，输出端与所述比较器的第一输入端相连；。
5、 所述低通滤波器的输入端输入PWM调光信号，输出端与所述比较器的第二输入端相 连； 所述比较器的输出端与所述乘法器的第一输入端相连； 所述乘法器的第二输入端输入所述参考电压，输出端与所述误差放大器相连； 将所述锯齿波发生器输出端向所述比较器第一输入端输出的锯齿波通过所述比较器 与所述低通滤波器的输出端向所述比较器第二输入端输出的低通信号进行比较，从而得到 第一处理信号，将所述第一处理信号与所述参考电压进行乘积，从而得到第二处理信号。 3.根据权利要求1所述的可调光LED驱动电路，其特征在于，所述调光信号译码器包 括：锯齿波发生器、电压转换器、比较器和乘法器； 所述调光信号为线性电压信号，所述锯。
6、齿波发生器的输入端输入所述修调信号，输出 端与所述比较器的第一输入端相连； 所述电压转换器的输入端输入电压调光信号，输出端与所述比较器的第二输入端相 连； 所述比较器的输出端与所述乘法器的第一输入端相连； 所述乘法器的第二输入端输入所述参考电压，输出端与所述误差放大器相连； 将所述锯齿波发生器输出端向所述比较器第一输入端输出的锯齿波通过所述比较器 与所述电压转换器的输出端向所述比较器第二输入端输出的低通信号进行比较，从而得到 第一处理信号，将所述第一处理信号与所述参考电压进行乘积，从而得到第二处理信号。 权 利 要 求 书CN 104144544 A 1/5页 3 可调光 LED 驱动电路 技。
7、术领域 0001 本发明涉及驱动电路领域，特别是涉及一种可调光LED驱动电路。 背景技术 0002 交流直流LED照明应用中，LED电流越来越被希望可以通过各种方式将其输出 电流可以调节。其中调节的方式有：智能调光、晶闸管调光和DALI(Digital Addressable Lighting Interface,数字可寻址照明接口)调光等。 0003 在PWM调光信号的占空比比较小时，相对应的输出电流的误差会变大，同时，精度 也会变差。输出电流的精度变差的原因主要是因为误差放大器存在随机误差，这会使输出 电流的精度在PWM调光信号的占空比等于100时也存在误差。 0004 图1为现有技术的L。
8、ED驱动电路的恒流控制和调光原理结构图。如图1所示，系 统的输出电流通过电流采样电路U 1 将反馈电压(FeedBack Voltage,FB)送给误差放大器 EA,反馈电压FB与参考电压V ref 比较后产生误差放大信号，将误差放大信号送给脉冲宽度 调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制器U 2 ，然后PWM控制器驱动功率开关M 1 ，从而达 到恒流的效果。假设反馈信号VFB与LED输出电流的关系为： 0005 I LED kV FB 0006 根据负反馈的原理： 0007 V FB -V ref 0 0008 从而得到LED输出电流与参考电压的关系为： 0009 。
9、I LED kV ref 0010 通常，如果想要控制输出电流的大小，需要采用的方法是用外部的调光控制信号 来线性控制内部参考电压的大小。图2为现有技术PWM调光信号的占空比与参考电压线性 示意图。如图2所示，当占空比为2时，参考电压变为该参考电压的2，当占空比为100 时，参考电压变为该参考电压的100，但是，这种方法在占空比较小时，相对应的输出电流 的误差会变大，精度也会变差。导致输出电流精度变差的原因是，误差放大器EA存在随机 误差，这会使输出电流的精度在PWM调光信号的占空比等于100时也存在误差。 0011 图3为现有技术误差放大器连接结构示意图。如图3所示，假设误差放大器EA的 随。
10、机误差为V off1 ，则LED输出电流变为： 0012 V FB -V ref V Off1 0 0013 I LED k(V ref V Off1 ) 0014 通过现有的修调方法，使V off1 占很小的比例，一般的工业标准是2，这样，在PWM 调光信号的占空比等于100时，LED输出电流的误差则控制在2以内。具体为： 0015 I LED k(V ref 2V ref ) 0016 I LED k98V ref k102V ref 0017 当PWM调光信号的占空比变小时，V ref 的绝对值变小，因此V off1 对输出电流编差的 影响就会成比例放大了。当V ref 变为原来的2时，。
11、V off1 还是100*V ref 的2，因此LED 说 明 书CN 104144544 A 2/5页 4 输出电流变为： 0018 I LED k(2V ref VO ff1 )k(2V ref 2V ref ) 0019 I LED 0k4V ref 0020 图4为现有技术LED输出电流与PWM调光信号的占空比线性示意图。如图4所示， 误差放大器EA的随机误差V off1 占2*V ref 的100，即当PWM调光信号的占空比为2 时，输出电流变为0到2的全载电流。 发明内容 0021 本发明的目的是解决误差放大器产生的随机误差电压。 0022 为实现上述目的，本发明提供了一种可调光L。
12、ED驱动电路，其特征在于,所述电路 包括调光信号译码器和误差放大器； 0023 所述调光信号译码器的第一输入端输入调光信号，第二输入端输入参考电压，第 三输入端输入修调信号，第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连； 0024 所述误差放大器的第二输入端输入反馈电压； 0025 当所述调光信号为第一信号时，所述调光信号译码器的第一输出端向所述误差放 大器的第一输入端输出所述参考电压的比值与第二随机误差的和或差；所述误差放大器的 第二输出端输出所述调光信号译码器的第一输出端输出与所述第一随机误差的和或差； 0026 当所述修调信号发生改变时，所述第二随机误差与所述第一随机误差互为相反 数，所述。
13、误差放大器的第二输出端输出所述参考电压的比值； 0027 当所述调光信号为第二信号时，所述调光信号译码器的第二输出端输出所述参考 电压。 0028 进一步地，所述调光信号译码器包括：锯齿波发生器、低通滤波器、比较器和乘法 器； 0029 所述调光信号为脉冲宽度调制PWM调光信号，所述锯齿波发生器的输入端输入所 述修调信号，输出端与所述比较器的第一输入端相连； 0030 所述低通滤波器的输入端输入PWM调光信号，输出端与所述比较器的第二输入端 相连； 0031 所述比较器的输出端与所述乘法器的第一输入端相连； 0032 所述乘法器的第二输入端输入所述参考电压，输出端与所述误差放大器相连； 003。
14、3 将所述锯齿波发生器输出端向所述比较器第一输入端输出的锯齿波通过所述比 较器与所述低通滤波器的输出端向所述比较器第二输入端输出的低通信号进行比较，从而 得到第一处理信号，将所述第一处理信号与所述参考电压进行乘积，从而得到第二处理信 号。 0034 进一步地，所述调光信号译码器包括：锯齿波发生器、电压转换器、比较器和乘法 器； 0035 所述调光信号为线性电压信号，所述锯齿波发生器的输入端输入所述修调信号， 输出端与所述比较器的第一输入端相连； 0036 所述电压转换器的输入端输入电压调光信号，输出端与所述比较器的第二输入端 相连； 说 明 书CN 104144544 A 3/5页 5 003。
15、7 所述比较器的输出端与所述乘法器的第一输入端相连； 0038 所述乘法器的第二输入端输入所述参考电压，输出端与所述误差放大器相连； 0039 将所述锯齿波发生器输出端向所述比较器第一输入端输出的锯齿波通过所述比 较器与所述电压转换器的输出端向所述比较器第二输入端输出的低通信号进行比较，从而 得到第一处理信号，将所述第一处理信号与所述参考电压进行乘积，从而得到第二处理信 号。 0040 本发明的优点：通过增加调光信号译码器使其输出电压抵消了误差放大器的随机 误差电压。 附图说明 0041 图1为现有技术的LED驱动电路的恒流控制和调光原理结构图； 0042 图2为现有技术PWM调光信号的占空比。
16、与参考电压线性示意图； 0043 图3为现有技术误差放大器连接结构示意图； 0044 图4为现有技术LED输出电流与PWM调光信号的占空比线性示意图； 0045 图5为本发明实施例提供的可调光LED驱动电路结构示意图； 0046 图6为本发明实施例提供的可调光LED驱动电路另一结构示意图； 0047 图7为本发明实施例提供的调光信号译码器的一种实现方式示意图； 0048 图8为本发明实施例提供的低通滤波器结构示意图； 0049 图9为本发明实施例提供的锯齿波发生器结构示意图； 0050 图10为本发明实施例提供的乘法器结构示意图； 0051 图11为本发明实施例提供的乘法器与误差放大器合并结构。
17、示意图； 0052 图12为本发明实施例提供的调光信号译码器的另一种实现方式示意图； 0053 图13为本发明实施例提供的电压转换器结构示意图； 0054 图14为本发明实施例提供的反激式结构示意图； 0055 图15为本发明实施例提供的降压式结构示意图； 0056 图16为本发明实施例提供的晶闸管调光结构示意图。 具体实施方式 0057 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 0058 图5为本发明实施例提供的可调光LED驱动电路结构示意图。如图5所示，调光 信号译码器11的第一输入端与调光信号相连，第二输入端与参考电压相连，第三输入端与 修调信号相连，输出端与误差放大。
18、器12的第一输入端相连，误差放大器的第二输入端与反 馈电压相连。 0059 当调光信号为第二信号，第二信号为100电流时，调光信号译码器的输出值为参 考电压，如公式(1)所示： 0060 V refPst V ref (1) 0061 当调光信号为第一信号，第一信号为2电流时，调光信号译码器的输出电压如公 式(2)所示： 0062 V refPst 2V ref V Off2 (2) 说 明 书CN 104144544 A 4/5页 6 0063 并且如公式(3)所示： 0064 V Off2 -V Off1 (3) 0065 使得V refPst 抵消误差放大器的随机误差。公式(3)的方法是。
19、在生产测试阶段，通过 修改修调信号完成的。 0066 图6为本发明实施例提供的可调光LED驱动电路另一结构示意图。如图6所示， 在公式(1)的条件下，误差放大器12的输出如公式(4)所示， 0067 V EAout V refPst V Off1 (4) 0068 在公式(2)和(3)的条件下，误差放大器12的输出如公式(5)所示， 0069 V EAout 2V ref (5) 0070 图7为本发明实施例提供的调光信号译码器的一种实现方式示意图。如图7所示， 当调光信号为脉冲宽度调制PWM调光信号时，调光信号译码器包括：锯齿波发生器U 12 、低通 滤波器U 11 、比较器U 13 和乘法。
20、器U 14 。 0071 锯齿波发生器U 12 的输入端与修调信号相连，低通滤波器U 11 的输入端与PWM调光 信号相连，比较器U 13 的第一输入端与锯齿波发生器U 12 的输出端相连，其第二输入端与低通 滤波器U 11 的输出端相连，乘法器U 14 的第一输入端与比较器U 13 的输出端相连，其第二输入 端与反馈电压相连，乘法器U 14 的输出端与误差放大器相连。 0072 将锯齿波发生器U 12 输出的锯齿波通过比较器与低通滤波器U 11 输出的低通信号进 行比较，从而得到第一处理信号，将第一处理信号与参考电压进行乘积，从而得到第二处理 信号。 0073 图8为本发明实施例提供的低通滤。
21、波器结构示意图。如图8所示，在低通滤波器 中，有两个参考电压V ref2 和V ref3 ，Duty为PWM调光信号的占空比，低通滤波器的输出电压如 公式(6)所示： 0074 V LPF (V ref2 -V ref3 )Duty (6) 0075 图9为本发明实施例提供的锯齿波发生器结构示意图。如图9所示，锯齿波 发生器的输入端接入修调信号，输出为一个锯齿波，该锯齿波的低电平为V ref4 ，高电平为 (V ref2 -V ref3 )，其中，低电平由修调信号控制。 0076 图10为本发明实施例提供的比较器结构示意图。如图10所示，比较器的第一输 入端与锯齿波发生器的输出端相连，其第二输。
22、入端与低通滤波器的输出端相连。输出为脉 冲波，占空比为DutyPst。 0077 当PWM调光信号的占空比Duty100时，由公式(7)可知， 0078 V LPF V ref2 -V ref3 (7) 0079 因此，DutyPst100。 0080 当PWM调光信号的占空比Duty2时，由公式(8)可知， 0081 V LPF (V ref2 -V ref3 )*2 (8) 0082 则比较器的输出脉冲波的占空比由公式(9)可知： 0083 0084 通过改变锯齿波的修调信号，就可以得到不同的占空比DutyPst。 0085 图10为本发明实施例提供的乘法器结构示意图。如图10所示，乘法器。
23、的输入为 说 明 书CN 104144544 A 5/5页 7 参考电压V ref ，输出为比较器的DutyPst，通过将参考电压V ref 与DutyPst的乘积，则可以得 到乘法器的输入为V ref *DutyPst。 0086 图11为本发明实施例提供的乘法器与误差放大器合并结构示意图。如图11所示， 通过公式(10)可以补偿误差放大器的随机误差所导致的低比例输出电流时的随机误差。 0087 V ref DutyV ref DutyPstV Off1 (10) 0088 图12为本发明实施例提供的调光信号译码器的另一种实现方式示意图.如图12 所示，当所述调光信号为线性电压信号时，所述调。
24、光信号译码器包括：锯齿波发生器U 12 、电 压转换器U 15 、比较器U 13 和乘法器U 14 。 0089 锯齿波发生器U 12 的输入端与修调信号相连，电压转换器U 15 的输入端与线性电压 信号相连，比较器U 13 的第一输入端与锯齿波发生器U 12 的输出端相连，其第二输入端与电压 转换器U 15 的输出端相连，乘法器U 14 的第一输入端与比较器U 13 的输出端相连，其第二输入 端与反馈电压相连，乘法器U 14 的输出端与误差放大器相连。 0090 将锯齿波发生器U 12 输出的锯齿波通过比较器U 13 与电压转换器U 15 输出的低通信 号进行比较，从而得到第一处理信号，将第。
25、一处理信号与参考电压进行乘积，从而得到第二 处理信号。 0091 假设其最高电平V high 为100的LED输出电流，输出信号还是V LPF ，电压转换器通 过内部运算，由公式(11)可知， 0092 0093 图13为本发明实施例提供的电压转换器结构示意图。如图13所示，当调光信号 为公式(12)时，由此可得公式(13)。 0094 V Dim 100*V high (12) 0095 V LPF V ref2 -V ref3 (13) 0096 因此，DutyPst100，当PWM调光信号为V Dim 2*V high 时，由此可得公式(14) 0097 V LPF (V ref2 -V。
26、 ref3 )*2 (14) 0098 可调光LED驱动电路可以应用于反激式结构和降压式结构中，如图14和图15所 示。 0099 图16为本发明实施例提供的晶闸管调光结构示意图。如图16所示，将可调光LED 驱动电路应用在晶闸管结构中。 0100 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104144544 A 1/7页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104144544 A 2/7页 9 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104144544 A 3/7页 10 图6 图7 图8 说 明 书 附 图CN 104144544 A 10 4/7页 11 图9 图10 说 明 书 附 图CN 104144544 A 11 5/7页 12 图11 图12 说 明 书 附 图CN 104144544 A 12 6/7页 13 图13 图14 说 明 书 附 图CN 104144544 A 13 7/7页 14 图15 图16 说 明 书 附 图CN 104144544 A 14 。